[發明專利]使用多邊形鏡掃描儀和檢流計鏡掃描儀的增材制造

在審

• 申請號: 201880045328.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110891768A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 戴維·馬薩尤基·石川;保羅·J·斯蒂芬斯;奈格·B·帕蒂班德拉
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;G01B11/24;B29C64/264;B29C64/124;B33Y50/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

增材制造系統包括平臺、在所述平臺的頂表面上分配復數個進料層的分配器、用于產生第一光束和第二光束的光源、多邊形鏡掃描儀、相鄰于所述多邊形鏡掃描儀定位的檢流計鏡掃描儀和控制器。控制器耦合至光源、多邊形鏡掃描儀和檢流計鏡掃描儀，并且所述控制器配置成使光源和多邊形鏡掃描儀將第一光束施加至進料層的區域，并且使光源和檢流計鏡掃描儀將第二光束施加至進料層的所述區域的至少一部分。

技術領域

本申請文件涉及增材制造(也稱為3D打印)。

背景技術

增材制造(AM)，也稱為固體自由成型或3D打印，是指通過將原料(例如，粉末、液體、懸浮液或熔化的固體)連續分配至兩維層中來構建三維物體的制造工藝。相比之下，傳統的機械加工技術涉及從坯料(例如，木塊、塑料塊或金屬塊)切割出物體的減材工藝(subtractive process)。

多種增材工藝可用于增材制造。一些方法熔化或軟化材料以產生層，例如選擇性激光熔化(SLM)或直接金屬激光燒結(DMLS)、選擇性激光燒結(SLS)、熔融沉積成型(FDM)，而其他方法使用不同技術(例如，立體光刻(stereolithography；SLA))來固化液體材料。這些工藝可在形成層以形成最終物體的方式和在工藝中使用的兼容材料方面不同。

在某些形式的增材制造中，將粉末放置在平臺上，并且激光束將圖案描繪(trace)到粉末上以將粉末熔融在一起以形成形狀。一旦形成形狀，降低平臺并添加新的粉末層。重復此工藝直到零件完全形成。

發明內容

本申請文件描述涉及增材制造的技術。

在一個方面中，一種增材制造系統包括平臺、用于在平臺的頂表面上分配復數個進料層的分配器、用于產生第一光束和第二光束的光源、配置成引導第一光束在平臺上撞擊(impinge)進料層的多邊形鏡掃描儀、相鄰于多邊形鏡掃描儀定位的檢流計鏡掃描儀和控制器。多邊形鏡掃描儀配置成引導發射的第二光束在平臺上撞擊進料層。控制器耦合至光源、多邊形鏡掃描儀和檢流計鏡掃描儀，并且控制器配置成使光源和多邊形鏡掃描儀將所述第一光束施加至進料層的區域，并且使光源和檢流計鏡掃描儀將所述第二光束施加至進料層的所述區域的至少一部分。

實施方式可包括下列特征中的一個或多個特征。

控制器可配置成引起光源和多邊形鏡掃描儀使第一光束施加足夠的熱以將進料的溫度從第一溫度升高至低于第三溫度(TF)的第二溫度，所述第三溫度(TF)是進料熔融的溫度。控制器可配置成在進料的溫度已由第一光束升高的同時，引起光源和檢流計鏡掃描儀使第二光束向進料施加足夠的熱，以進一步將進料的溫度升高到高于第三溫度。控制器可配置成引起光源和檢流計鏡掃描儀使第二光束向進料施加足夠的熱，以進一步將進料的溫度升高到高于進料熔融的溫度(TF)。控制器可配置成使光源和多邊形鏡掃描儀在進料已熔融之后使第一光束向進料施加熱，以控制進料的冷卻速率。

光源可配置成施加足夠的熱以熔化金屬粉末。進料的溫度可從第一溫度升高到低于進料熔融的溫度(TF)的第二溫度。由多邊形鏡掃描儀引導的第一光束可具有比由檢流計鏡掃描儀引導的第二光束低的功率密度。

分束器可配置成將從光源發射的光束分成第一光束和第二光束。光源可包括用于發射第一光束的第一光源和用于發射第二光束的第二光源。多邊形鏡掃描儀可為第一多邊形鏡掃描儀，并且增材制造系統可包括第二多邊形鏡掃描儀。第一多邊形鏡可配置成將光束引導到平臺上的進料層的至少第一半部，第二多邊形鏡可將光束引導到平臺上的進料層的至少第二半部。控制器可配置成引起光源和第二多邊形鏡掃描儀在進料已熔融之后使第三光束向進料施加熱以控制進料的冷卻速率。