[發(fā)明專利]部件的至少一個(gè)部件層的增材制造方法和裝置以及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880053386.9
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN111356962B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·埃德豪瑟;M·勒特勒;M·格斯;B·比歇勒;M·弗倫邁爾;G·坎茨勒;J·卡斯柏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: EOS有限公司電鍍光纖系統(tǒng)
• 主分類號(hào): G05B19/4099
• 分類號(hào): G05B19/4099;G06F30/12;B29C64/393;B29C64/295;B22F3/105;C21D1/30;C22C1/04
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33239
• 代理人: 周積德

本發(fā)明涉及用于部件的部件層(10)的增材制造的方法，并且至少包括以下步驟：a)在結(jié)構(gòu)化和接合區(qū)(42)的區(qū)域中由粉末狀部件材料(48)產(chǎn)生至少一層(12)；b)借助于控制裝置(80)將層(12)的模型數(shù)據(jù)細(xì)分為虛擬子區(qū)域；c)借助于所述控制裝置(80)選擇所述虛擬子區(qū)域中的至少一個(gè)；d)借助于加熱裝置(90)在所述層(12)的與所選擇的虛擬子區(qū)域相對(duì)應(yīng)的真實(shí)子區(qū)域(14)中局部加熱至少一個(gè)加熱區(qū)域(102)；e)至少在預(yù)定的檢查區(qū)域(104、104')中驗(yàn)證所述層(12)的溫度是否具有預(yù)定的最低溫度(Tmin)；以及f)如果所述層(12)在檢查區(qū)域(104、104')中至少具有預(yù)定的最低溫度(Tmin)，則通過利用能量源(58)的至少一個(gè)能量束(60)選擇性地輻照，至少在預(yù)定的固化區(qū)域(16)中局部地固化所述層(12)。本發(fā)明還涉及裝置(28)和具有程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于部件的至少一個(gè)部件層的增材制造的方法和裝置，以及涉及具有用于控制這種裝置的程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

分別在所謂的增材和生成性制造方法(分別是所謂的增材制造和快速成型方法)中，分別是例如流體動(dòng)力學(xué)機(jī)器和飛機(jī)引擎的部件的部件區(qū)域和完整部件分層構(gòu)造。通常，分別主要通過激光和電子束熔化或燒結(jié)方法來制造金屬部件。其中，首先在結(jié)構(gòu)化和接合區(qū)的區(qū)域中將至少一種粉末狀部件材料分層施加，以形成層。隨后，通過在結(jié)構(gòu)化和接合區(qū)的區(qū)域中借助于至少一個(gè)能量束向部件材料供應(yīng)能量來使部件材料局部固化，由此部件材料熔化或燒結(jié)并形成部件層。其中，根據(jù)分別要制造的部件層的層信息來控制能量束。層信息通常從部件的3D?CAD主體生成，并細(xì)分為各個(gè)部件層。在熔融的部件材料固化之后，將部件平臺(tái)分層降低預(yù)定的層厚度。此后，重復(fù)上述步驟，直到最終完成所需部件區(qū)域或整個(gè)部件。其中，部件區(qū)域和部件基本上可以分別在部件平臺(tái)上或在部件或部件區(qū)域的已經(jīng)產(chǎn)生的部分上或在支撐結(jié)構(gòu)上制造。這種增材制造的優(yōu)點(diǎn)尤其在于能夠在單一方法的范圍內(nèi)產(chǎn)生具有空腔、底切等的非常復(fù)雜的部件幾何形狀的可能性。

為了提高部件質(zhì)量，已知粉末床通過加熱裝置加熱以促進(jìn)部件材料的熔融和燒結(jié)并減少固化材料中的應(yīng)力并防止不期望的結(jié)構(gòu)缺陷或其他缺陷。除了對(duì)粉末床進(jìn)行整體加熱的方法外，在某些情況下，可在相同時(shí)間點(diǎn)加熱的粉末床或部件的區(qū)域僅占構(gòu)造場(chǎng)或部件的一小部分會(huì)更高效。然后，加熱區(qū)域可選地必須在構(gòu)造場(chǎng)上移動(dòng)，以便可以輻照整個(gè)部件的橫截面。但是，用于固化的能量束(激光，電子束)的掃描速度通常同時(shí)較高。另外，在粉末床上的能量束的作用場(chǎng)可以包括在非常短的時(shí)間內(nèi)行進(jìn)的單個(gè)固化區(qū)域之間的跳躍或大距離(例如，通過輪廓曝光、島輻照策略等)。相反，由于機(jī)械和熱的原因，取決于所選擇的加熱裝置，加熱區(qū)域的位移可顯著變慢。這使得部件的增材制造效率低下，并增加了降低部件質(zhì)量的可能性。

發(fā)明概述

本發(fā)明的目的是提出一種方法和裝置，其允許以工藝可靠的方式增材制造部件的部件層。本發(fā)明的另一目的是規(guī)定具有程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)，該程序代碼確保對(duì)這種裝置的相應(yīng)控制。

根據(jù)本發(fā)明，這些目的通過包括權(quán)利要求1的特征的方法、包括權(quán)利要求14的特征的裝置以及根據(jù)權(quán)利要求15的存儲(chǔ)介質(zhì)來解決。從屬權(quán)利要求規(guī)定了利用本發(fā)明的適當(dāng)發(fā)展得到的有益構(gòu)造，其中每個(gè)發(fā)明方面的有利構(gòu)造應(yīng)被認(rèn)為分別是其他發(fā)明方面的有利構(gòu)造。

本發(fā)明的第一方面涉及用于增材制造部件的至少一個(gè)部件層的方法。根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了工藝可靠的部件層的增材制造，從而實(shí)現(xiàn)了部件質(zhì)量的優(yōu)化，其中至少執(zhí)行以下步驟：a)在結(jié)構(gòu)化和接合區(qū)的區(qū)域中由粉末狀部件材料產(chǎn)生至少一層；b)借助于控制裝置將層的模型數(shù)據(jù)細(xì)分為虛擬子區(qū)域；c)借助于所述控制裝置選擇所述虛擬子區(qū)域中的至少一個(gè)；d)借助于加熱裝置在所述層的與所選擇的虛擬子區(qū)域相對(duì)應(yīng)的真實(shí)子區(qū)域中局部加熱至少一個(gè)加熱區(qū)域；e)至少在預(yù)定的檢查區(qū)域中驗(yàn)證所述層的溫度是否具有預(yù)定的最低溫度；以及f)如果所述層在檢查區(qū)域中至少具有預(yù)定的最低溫度，則通過利用能量源的至少一個(gè)能量束選擇性地輻照，至少在預(yù)定的固化區(qū)域中局部地固化所述層。