[發明專利]一種同步反饋增減材協同制造系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201711249541.8
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107999753B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 王敏;劉仁洪;陳昌金;龔運環;陳波;范華獻
• 申請（專利權）人: 中國兵器裝備集團自動化研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發明公開了一種同步反饋增減材協同制造系統及其使用方法，增材操作部包括：增材機器人、打印頭、激光光源、送粉裝置；激光光源：用于在控制系統的控制下給打印頭輸送激光束；送粉裝置：用于在控制系統的控制下給打印頭輸送打印物料；打印頭：用于在獲得激光束和打印物料時利用其光粉耦合裝置在工作面上形成熔池；增材機器人：用于在控制系統的控制下驅動增材機器人帶動打印頭進行三維運動增材打印操作；熔池監控裝置：用于監測獲得熔池的形狀參數或/和溫度梯度信息發送給控制系統，控制系統：用于根據形狀參數或/和溫度梯度信息修訂初始增材控制參數后將修訂后的增材控制參數發送給激光光源、送粉裝置、增材機器人、打印頭。

技術領域

本發明涉及3D打印領域，尤其涉及實時修正和增減材同環境進行的一種同步反饋增減材協同制造系統及其使用方法。

背景技術

目前在大尺寸3D打印設備中，存在以下主要問題：

1）打印過程的尺寸控制過程無反饋，打印路徑和打印過程參數均由切片軟件和路徑規劃軟件輸出結果后，打印設備直接開環控制，沒有針對打印過程的尺寸值進行實時反饋和修正的問題；

2）目前大尺寸打印設備往往先進行增材制造，待完成后，移出設備(破壞了整個設備的惰性氣體氣氛環境)，進入保溫爐進行去應力熱處理，然后再根據結構復雜程度選擇對應的機床進行加工，最后達到使用要求，這大大增加了制造系統的復雜性，存在初始投入成本很高，產品生產周期長，制造過程效率低，廠房占地面積大等問題。

1、本發明公共知識，就是制造系統的一般定義增材和減材制造，大多情況下機床加工是減材，3D打印類設備屬于增材制造，增材制造目前在大尺寸金屬零件成型領域主要采用激光熔融送粉式的打印方式；往往是先打印毛坯，然后熱處理，再減材制造到零件要求尺寸。

2、目前與本方案最接近的是國外出現的一種加工中心，可以在零件表面直接通過堆焊的方式，對零件進行修復，然后通過更換刀庫，進行減材加工從而達到零件要求的制造，該設備在國內市場上還未出現，主要在國外機床廠的宣傳視頻中。

總的來說，目前技術的主要缺點，1是制造過程無反饋，尺寸精度不高；2是為了實現零件的使用，后續工序和設備多，實際使用成本高，占地面積大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同步反饋增減材協同制造系統及其使用方法，提出了一種實時修正增材加工技術參數的制造系統，以達到優良品質控制的目的。

本發明通過下述技術方案實現：

一種同步反饋增減材協同制造系統，包括氣氛保護系統、控制系統、增材操作部、熔池監控裝置：

增材操作部包括：增材機器人、打印頭、激光光源、送粉裝置；

激光光源：用于在控制系統的控制下給打印頭輸送激光束；

送粉裝置：用于在控制系統的控制下給打印頭輸送打印物料；

打印頭：用于在獲得激光束和打印物料時利用其光粉耦合裝置在工作面上形成熔池；

增材機器人：用于在控制系統的控制下帶動打印頭進行三維運動增材打印操作；

熔池監控裝置：用于監測獲得熔池的形狀參數或/和溫度梯度信息發送給控制系統，

控制系統：用于根據形狀參數或/和溫度梯度信息修訂初始增材控制參數后將修訂后的增材控制參數發送給激光光源、送粉裝置、增材機器人、打印頭；

氣氛保護系統：用于在控制系統的控制下對增材操作環境形成保護氣氛。