[發明專利]粉末床增材制造中的聲發射感測

有效

• 申請號: 201980043772.4
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN112313023B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 達蒙·馬克·諾斯爾;喬納森·曼塞爾;尼古拉斯·亨利·漢納福德·瓊斯
• 申請（專利權）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;B22F3/105;B33Y50/00;B33Y50/02;B29C64/153;B29C64/386;B29C64/194;B29C64/20;B33Y30/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 侯麗英;謝攀

本發明涉及一種粉末床增材制造設備，該粉末床增材制造設備包括：構建套筒(117)；構建平臺(202)，該構建平臺在構建期間用于支撐粉末床(104)和物體(103)，該構建平臺(202)能夠在構建套筒(117)中降低；以及至少一個聲感測系統。聲感測系統包括聲發射傳感器(209)和聲波導(240)。聲波導(240)延伸穿過構建平臺(202)，使得聲波導(240)的遠離聲發射傳感器(209)的接收端(241)鄰接可移除地安裝至構建平臺(202)的構建基板(222)的表面，以將結構傳播聲波從構建基板(222)傳輸至聲發射傳感器(209)。

技術領域

本發明涉及粉末床增材制造中的聲發射感測。本發明特別地但非排他地應用于聲波的聲發射感測，聲波在粉末床增材制造(AM)過程期間傳播穿過構建基板，物體被構件在該構建基板上。

背景技術

用于生產物體的粉末床增材制造或快速原型制造方法包括使用高能束(例如激光束或電子束)對粉末(例如金屬粉末材料)進行逐層凝固。將粉末層沉積在構建室中的粉末床上，并且在粉末層的與正在構造的物體的截面對應的部分上掃描激光束或電子束。激光束或電子束將粉末熔化或燒結以便形成凝固層。在層的選擇性凝固之后，使粉末床降低新凝固的層的厚度，并且根據需要在表面上散布另一層粉末并使其凝固。

WO?2016/198885披露了粉末床增材制造設備和用于檢測在增材制造過程期間產生的結構傳播(structure-borne)聲發射波的方法。聲發射(AE)傳感器可以遠程地定位在粉末層在其上熔化的構建基板下方和/或在構建平臺下方。在常規的基于PZT的寬帶AE傳感器的情況下，傳感器磨損面可以使用已知的聲聯接方法(即超聲凝膠、油脂、剛性粘合劑)永久地附接至AM機器的合適的平坦面上。AE定位方法可以被適配成在AE系統內進行定位估計(例如，經由構建板基板的網格校準進行Delta-T定位)。

將AE傳感器聯接至構建基板的平坦下表面的問題是，用于實現所需聯接的超聲凝膠、油脂、或剛性粘合劑可能會污染設備內的粉末。這個問題可以通過將AE傳感器聯接至構建平臺的平坦下表面來解決，因為密封件被定位成圍繞構建平臺，以將粉末保持在構建平臺上方，并因此遠離構建平臺的下表面。然而，構建平臺的夾層結構和構建平臺內用于減少到構建平臺下方區域的熱傳導的隔熱層傾向于將結構傳播聲信號衰減到不可接受的低水平。

結構的Delta-T映射典型地使用許-尼爾森(Hsu-Nielson)方法進行，該方法包括在結構的表面上的網格位置處斷開鉛筆芯。這樣的過程可能需要很長時間，如果在粉末床AM設備中進行，可能導致粉末床AM設備被石墨/鉛筆芯污染。

WO?2015/109096?A1披露了一種包括超聲檢查系統的增材制造系統。超聲檢查系統具有多個被組織成陣列的超聲傳感器，這些超聲傳感器可以被集成到構建臺中并且可隨構建臺移動。該臺具有大致水平的片材，該片材具有頂面，該頂面支撐工件的多個薄片中的底部薄片并且可以與其直接接觸。片材的相反的底面可以與每個傳感器的緩沖器直接接觸。每個傳感器還具有換能器，使得緩沖器直接位于換能器與底面之間。

US?2015/0314373?A1披露了一種用于增材制造系統的構建板，該構建板包括支撐結構、子板和一個或多個換能器。支撐結構被配置成支撐粉狀材料的燒結層的堆疊體。該一個或多個換能器可操作以引起支撐結構的振動，以減輕由于燒結堆疊體而引起的內部應力。

DE?102011008774?A1披露了增材制造設備，其包括超聲換能器，該超聲換能器包括用于發射超聲脈沖的發射器裝置。超聲換能器裝置可以與構建平臺一體形成。

CN?107042628?A披露了一種熔融沉積造型設備，其包括固定至支撐板底部的超聲換能器。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種粉末床增材制造設備，該粉末床增材制造設備包括：構建套筒；構建支撐件，該構建支撐件用于在構建期間支撐粉末床和物體，該構建支撐件能夠在構建套筒中降低；以及至少一個聲感測系統，該至少一個聲感測系統延伸至構建支撐件以檢測結構傳播聲波。