[發明專利]用于在預先存在的零件上增材制造尖端結構的方法

有效

• 申請號: 201880056083.2
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN111032253B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: O·蓋森;Y·勒貝德
• 申請（專利權）人: 西門子能源環球有限責任兩合公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B23K26/342;B29C64/153;B29C64/20;F01D5/00;B23P6/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 范懷志

提出了一種用于在預先存在的零件(H)上增材制造尖端結構(G)的方法，該方法包括：?a)將零件(H)放置在束輔助的增材制造裝備(100)的構建空間(30)中且在透明的對齊板(E)下方，?b)利用裝備(100)的能量束(101)將零件(F)的頂部輪廓(H)雕刻到對齊板(E)上，?c)對齊零件(F)的頂部表面(11)，使得頂部表面(11)與所雕刻的輪廓(H)重合，?d)從裝備(100)移除對齊板(E)，以及?e)根據頂部表面(11)上的預先限定的幾何形狀來增材制造尖端結構(G)。

技術領域

本發明涉及在預先存在零件上增材制造尖端結構的方法，例如，涉及相應的混合增材制造方法。此外，提出了一種相應的裝置。

背景技術

增材制造技術例如包括粉末床方法，諸如選擇性激光熔化(SLM)或選擇性激光燒結(SLS)或電子束熔化(EBM)。

例如，在EP 2 601 006 B1中描述了一種選擇性激光熔化的方法。

EP 3 124 140 A2進一步描述了粉末床增材制造設備和方法。

US 2016/167303 A1描述了一種用于通過連續融合粉末床的零件來形成三維物品的方法。

US 2015/314403 A1描述了一種用于燃氣渦輪發動機部件的激光沉積修復的裝置。

在原型部件或復雜且精細設計的部件(諸如輕量化設計或包括迷宮狀內部結構的冷卻部件)的制備中，增材制造(AM)方法已經被證明是有益且有利的。此外，增材制造就其短鏈的過程步驟而言是出色的，因為制造步驟可以直接基于對應的CAD/CAM和/或建造數據被執行。

例如，諸如選擇性激光熔化或選擇性激光燒結的粉末床制造方法是用于由粉末材料制備、原型制造或制造零件或部件的、相對眾所周知的方法。用于這樣的方法的常規裝置或裝備通常包括制造平臺或構建平臺，在該平臺上，部件被逐層構建，在饋送基底材料層之后，該基底材料層繼而可以例如由激光束的能量熔化，并且隨后被固化。層厚度例如由刮刀確定，該刮刀(例如自動地)在粉末床之上移動并且去除多余材料。典型的層厚度為20μm或40μm。在制造期間，所述激光束在表面之上掃描并且熔化在所選擇的區域上的粉末，這些區域可以根據待制造的部件的幾何形狀由CAD文件預先確定。

特別是在混合增材制造(即，在已經存在的(預先存在的)或預先制造的零件上基于粉末床制造沉積或(尖端)結構)中經常出現的問題是：必須設法將制造裝備或束硬件精確地對齊到零件的頂部表面。特別地，例如待由能量束根據尖端結構的幾何形狀(該幾何形狀例如由CAD模型預先確定)掃描的程序必須被對齊到零件的頂部表面或上部。例如在基板或現存的部分被放置到構建空間和相應的粉末床中之后，待從粉末床建立到已經存在的基板上的尖端結構總是需要穩定且精確的對齊。

為了上述精確對齊，在現有技術中通常使用光學識別系統。在現存的零件被放置在構建板或構建平臺上的任意位置之后，裝備的光學識別系統特別地識別零件的位置，并且將3D模型或CAD模型對齊到該零件。但是，通常是相對于被設置在構建板上的安裝銷來校準加工激光或電子束系統。在該校準之后，仍然需要在板中從板的頂部以及在待制造的結構中精確地加工相應的銷孔。

該過程極其困難且復雜，包括許多加工操作并且需要精確的加工步驟。此外，由于公差疊加效應，該方法的精確度不足。

發明內容

本發明的一個目的是提供適于改進混合選擇性熔化方法中的對齊精確度的手段，特別是已經預先存在的零件的待制造的尖端結構的位置校準。

上述目的由本文所描述的技術方案來實現。有利的實施例是本文所描述的技術方案。

如所描述的，本發明的一個方面涉及一種用于在預先存在的零件上增材制造尖端結構的方法。該方法包括將零件放置在束輔助的增材制造裝備的構建空間中并且在對齊板下方。