[發(fā)明專利]用于在增材制造中利用連續(xù)定義的制造參數(shù)照射粉末層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880064413.2
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN111163883B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·蓋森
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子能源環(huán)球有限責(zé)任兩合公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C64/153;B29C64/386;B29C64/393;G05B19/4099
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 張鵬

本發(fā)明涉及一種用于在增材制造中提供用于選擇性照射粉末層的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括：為部件(10)提供預(yù)定義的部件幾何形狀；將部件幾何形狀(10)劃分成用于增材制造的至少一個(gè)第一部件層(S1)和位于第一部件層之上的第二部件層(S2)，其中第二部件層(S2)的輪廓(B)與第一部件層(S1)的輪廓(A)不相同；以及連續(xù)地定義用于在第一部件層(S1)的輪廓(A)的熔池區(qū)域(X)中增材制造第二部件層(S2)的至少一個(gè)制造參數(shù)(HP)。本發(fā)明還涉及對應(yīng)的部件和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于增材制造的方法或作為增材制造方法的一部分的方法。該方法特別地涉及在增材制造中提供用于選擇性照射粉末層的數(shù)據(jù)或信息。

本發(fā)明還涉及對應(yīng)的增材制造方法以及根據(jù)該方法制造的部件。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及對應(yīng)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)

用于制造部件的生成或增材方法包括例如選擇性激光熔化(SLM)或激光燒結(jié)(SLS)或電子束熔化(EBM)作為粉末床方法。

激光熔覆(LMD)同樣屬于增材方法。

一種用于選擇性激光熔化的方法是例如從EP 2 601 006 B1中已知的。

增材制造(英文：“additive manufacturing”)已經(jīng)證明是對于復(fù)合的或復(fù)雜的或精細(xì)設(shè)計(jì)的部件(例如迷宮狀結(jié)構(gòu)、冷卻結(jié)構(gòu)和/或輕型結(jié)構(gòu))特別有利的。特別地，由于特別短的工藝步驟鏈，增材制造是有利的，因?yàn)椴考纳a(chǎn)步驟或制造步驟可以直接在相應(yīng)的CAD文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

此外，迄今為止，增材制造是對于開發(fā)或生產(chǎn)如下的原型特別有利的，這樣的原型借助于常規(guī)的減材或切削方法或鑄造技術(shù)無法生產(chǎn)或無法高效地生產(chǎn)。

如這里所描述的，組件或部件優(yōu)選地用于流體機(jī)械中，優(yōu)選地被提供在燃?xì)廨啓C(jī)的熱氣路徑中。部件優(yōu)選地由鎳基或高溫合金(特別是鎳基或鈷基的高溫合金)構(gòu)成，或包含這樣的合金。合金還可以優(yōu)選地是沉淀硬化的、氧化硬化的和/或分散硬化的。

增材制造需要以優(yōu)選是預(yù)定義的照射參數(shù)或制造參數(shù)選擇性地照射粉末層。必須至少部分地根據(jù)部件的幾何形狀選擇相應(yīng)的參數(shù)。根據(jù)部件的邊緣區(qū)域或輪廓(或用于部件的邊緣區(qū)域或輪廓)當(dāng)前是否被照射或是否是內(nèi)部區(qū)域，參數(shù)會關(guān)于部件的最佳材料結(jié)構(gòu)(例如表面質(zhì)量、熱裂紋敏感性)發(fā)生變化。這尤其如此，因?yàn)樵谠霾闹圃炱陂g到熔池中的熱量輸入或來自熔池中的熱量耗散取決于當(dāng)前的(橫向)位置或待固化的區(qū)域或相應(yīng)的層。

此外，特別是對于部件輪廓的制造或照射而待選擇的制造參數(shù)必須特別根據(jù)以下情況調(diào)整：新的或當(dāng)前待固化的部件層是由位于其下的(已構(gòu)建的或已制造的)結(jié)構(gòu)支撐還是例如橫向突出或伸出該結(jié)構(gòu)。盡管例如選擇性熔化方法有一定的“設(shè)計(jì)自由度”，但是增材制造所描述的部件的突出結(jié)構(gòu)眾所周知地是巨大的挑戰(zhàn)。例如，借助于SLM或EBM很難或完全不可能制造部件的突出區(qū)域，特別是具有大于45°的突出角度的突出區(qū)域。

特別地，已構(gòu)建和/或待固化的部件層的部件輪廓常常包含由幾何形狀引起的所謂的“下皮區(qū)域”或突出部以及由位于下方的層支撐的“上皮”區(qū)域。上皮區(qū)域中的部件輪廓優(yōu)選地具有垂直的壁或例如平行于部件的構(gòu)建方向走向的輪廓。

根據(jù)部件的哪個(gè)輪廓根據(jù)部件的幾何形狀應(yīng)當(dāng)是直的，相應(yīng)地分配不同的制造參數(shù)或照射參數(shù)。

在這里，所提及的參數(shù)優(yōu)選地表征用于照射部件的所謂的矢量、或照射軌跡或曝光軌跡、或相應(yīng)的路徑，根據(jù)該路徑在粉末層上方引導(dǎo)能量束(例如激光束)，以便選擇性地且根據(jù)部件的所期望的幾何形狀地固化相應(yīng)的起始粉末。能量束可以以曲折的形狀在粉末床上方被引導(dǎo)，以便重熔和固化盡可能大的區(qū)域。優(yōu)選地，可以屬于矢量的各個(gè)照射路徑彼此僅稍稍隔開，從而熔池到達(dá)粉末床的的整個(gè)待熔化的表面，并且必要時(shí)使得相鄰的、已經(jīng)凝固的路徑或軌跡至少部分地重新被熔化。除了在內(nèi)部照射部件層之外，如上面所描述的，在相應(yīng)的層的邊緣上的輪廓照射也是必要的或有利的。