[發明專利]用于增材制造中的排放羽流監控的方法

在審

• 申請號: 201780079722.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN110114173A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 安德魯·J·馬丁;麥肯齊·賴安·雷丁;賈斯廷·馬姆拉克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02;G01N21/47;G01N21/55
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

一種監控增材制造處理的方法，其中，在通過一個以上能量射束與粉末相互作用產生的一個以上羽流存在時，一個以上能量射束用于選擇性地熔融粉末，以形成工件。該方法包括使用至少一個傳感器來產生表示羽流中的一個以上的軌跡的至少一個信號。

技術領域

本發明大體涉及增材制造，更加具體地，涉及用于在增材制造中監控排放羽流的裝置及方法。

背景技術

增材制造是一種逐層構建材料以形成部件的處理。增材制造還通過術語，諸如“分層制造”、“反向加工”、“直接金屬激光熔化”(DMLM)和“3D打印”來指代。這種術語當作出于本發明的目的的同義詞。

一種類型的增材制造機器稱之為“粉末床”機器并且包括構建室，構建室包圍通過輻射能量射束被選擇性地熔融以形成工件的大量粉末。構建室包圍在殼體中，殼體一般包括用于其中保護氣體流的設置。保護氣體用于將熱量傳送離開粉末床的表面，以阻止汽化的粉末在工件的表面上冷凝，并且控制不期望的化學反應，諸如氧化。

操作時，輻射能量射束與粉末的相互作用導致粉末的汽化，產生羽流，羽流源自于熔池的附近并且向下游行進，夾帶在保護氣體流中。緊接在能量射束所產生的熔池的附近，羽流的成分主要是汽化粉末。在下游部位，蒸氣冷卻并冷凝，使得羽流包含氣體和金屬顆粒(冷凝物)的混合物。

冷凝物的存在會對構建處理具有不利效果，例如，能量射束的阻擋，或者射束強度的減少。該效果會防止迅速射束掃描或使用多個射束。

伴隨現有技術增材制造機器和處理的問題是，排放羽流的軌跡未被追蹤或知曉。

發明內容

該問題通過使用一個以上傳感器以在增材制造處理中提供對排放羽流軌跡的實時了解的方法來解決。

根據文中描述的技術的一個方面，提供了一種監控增材制造處理的方法，其中，在通過一個以上能量射束與粉末相互作用產生的一個以上羽流存在時，一個以上能量射束用于選擇性地熔融粉末，以形成工件。該方法包括使用至少一個傳感器來產生表示羽流中的一個以上的軌跡的至少一個信號。

根據文中描述的技術的另一方面，一種制作工件的方法包括：將粉末狀材料沉積在安置于殼體中的構建室中，同時使用與殼體流體連通地聯接的氣體流動裝置，以在粉末上提供氣體流；在氣體流存在時，引導一個以上能量射束，以與工件的橫截面層對應的形式選擇性地熔融粉末狀材料，其中，一個以上能量射束與粉末狀材料的相互作用產生夾帶在氣體流中的一個以上羽流；使用至少一個傳感器來產生表示羽流中的一個以上的軌跡的至少一個信號；以及，響應于至少一個信號來控制增材制造處理的至少一個方面。

附圖說明

通過參考以下結合附圖的描述可以最好地了解本發明，其中：

圖1是其中包括構建室的示范性增材制造機器的示意性部分截面正視圖；

圖2是圖1的機器的示意性部分截面側視圖；

圖3是圖1的機器的示意性部分截面俯視圖；

圖4是增材制造構建室的示意性立體視圖，示出使用兩個能量射束的構建處理；以及

圖5是增材制造構建室的示意性立體視圖，示出使用兩個能量射束、照明源和傳感器的構建處理，傳感器定位在構建室周圍以檢測射束所產生的羽流。

具體實施方式

參考附圖，其中，等同附圖標記在各個視圖中標示相同元件，圖1示意性映射圖示適合于實行增材制造方法的增材制造機器10。機器10的基本部件包括臺子12、粉末供應部14、重涂覆機16、溢流容器18、構建室22所圍繞的構建平臺20以及至少一個射束產生器24，全部被殼體26圍繞。下面將更加詳細地描述這些部件中的每一個。