[發明專利]用于確定針對增材制造方法的構造規范的方法

有效

• 申請號: 201980039348.2
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN112512729B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: F.海因里赫斯多夫;D.卡斯特西安;U.克魯格;H.紐伯特;D.雷茲尼克
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C64/135;B29C64/153;G05B19/4099
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 劉暢

本發明涉及一種用于確定構造規范的方法，該構造規范描述了過程控制，該構造規范可以針對增材制造方法在用于進行增材制造的設備(11)中使用。在此，創建制造數據組PAR，以便制造層(25)中的構造結構。考慮了總體熱發展以及局部熱發展。根據本發明規定，依據總體熱發展從數據庫F加載校正參數，其中，該校正參數作為過程控制的校正措施可以局部地與刀具路徑的各個向量相關聯。刀具路徑定義了能量束(17)在粉末床(13)的表面上采取的路徑。此外，本發明涉及一種用于確定針對增材制造設備(11)中過程控制的校正參數PAR的方法。根據本發明，這通過計算能量束(17)的熱輸入的環境中的局部熱發展來實現。根據熱發展，導出校正措施并且存儲在數據庫F中。應用這兩種方法的優點在于，僅在中尺度范圍內需要準確的模擬，并且還可以在針對構件(19)的制造準備的準備階段便已經進行。如果已知構件(19)的幾何形狀，則僅需執行宏觀尺度模擬以定義總體熱發展。由此顯著減少了模擬的計算開銷，從而可以輕松找到經修改的方法參數PAR₁。本發明還涉及一種針對經修改的數據的存儲格式以及一種用于存儲程序的計算機程序產品。

技術領域

本發明涉及一種用于基于對構造結構的制造的模擬來確定構造規范的方法，該構造規范用于對構造結構的增材制造并且該構造規范描述了過程控制。在此，針對模擬執行以下步驟。提供針對構造結構的制造數據組，制造數據組描述了待制造的層中的構造結構。在考慮構造結構的構造歷史和通過能量束引起的熱輸入的情況下，計算在構造結構的已經制造的層中的總體熱發展。確定通過能量束引起的熱輸入的環境中的局部熱發展；在考慮總體熱發展和局部熱發展的情況下確定過程控制。

應當將為了對構造結構進行增材制造而向機器所提供的數據理解為構造規范。針對能量束(例如激光束)的過程參數以及對刀具路徑的定義屬于此。能量束在制造技術的意義上用作刀具，使得刀具路徑與能量束的照射路徑對應。刀具路徑通常由多個彼此排列在一起的、由能量束遍歷的向量組成。因此，構造規范定義了通過機器處理以進行增材制造的過程控制。

此外，本發明涉及一種用于基于模擬來確定用于對構造結構進行增材制造的方法的過程控制的校正措施的方法。在該模擬時，以增材制造方法的制造參數的形式規定過程控制，以便能夠執行模擬。此外，提供了針對構造結構的制造數據組。該制造數據組描述了待制造的層中的構造結構，因為應當以連續的層來制造構造結構。構造結構可以由待制造的構件構成。然而，支撐結構通常也屬于構造結構，這些支撐結構由于制造原因與構件一起制造，并且在制造構造結構之后從構件中移除這些支撐結構。此外，在模擬時考慮了正在制造的構件中的、以參考溫度T_r的形式的總體熱發展。此外，計算通過能量束、例如激光束引起的熱輸入的環境中的局部熱發展。如已經提到的，能量束遍歷了特定的刀具路徑，該刀具路徑通過過程控制以及同樣通過已經提到的過程參數來預先給定。

通過定義由多個向量組成的刀具路徑，也可以與針對構造指令的存儲格式一起使用本發明，這些構造指令用于增材制造方法。存儲格式應當被理解為存儲器的配置，其中該配置使得能夠存儲特定的所期望的數據。這其中包括定義了刀具路徑的向量。如已經提到的，這些向量定義了在能量束所需要的運動方面的過程控制。

最后，本發明涉及一種計算機程序產品，該計算機程序產品具有用于執行上述方法的程序命令，以及本發明涉及一種用于所述計算機程序產品的提供設備。

在本申請的意義上，應當將在產生期間將應當用其來制造構件的材料添加到構件中的方法理解為增材制造方法。在此，構件已經以其最終形狀或至少近似地以這種形狀出現。

背景技術

為了能夠制造構件，針對所選擇的增材制造方法對描述構件的數據(CAD模型)進行了編輯。為了創建用于制造設備的指令，將數據轉換成待制造的工件的數據，該數據與制造方法匹配，由此可以在制造設備中進行用于逐步制造該工件的合適的處理步驟。為此，對數據進行編輯，使得提供了針對工件的各個待制造的層(片，Slice)的幾何數據，這也被稱為切片。工件可以具有偏離構件的形狀。例如，可以考慮由于制造原因的構件翹曲，該構件翹曲通過偏差的工件幾何形狀來補償。工件還通常具有支撐結構，在對構件的后續處理時必須再次去除這些支撐結構。