[發(fā)明專利]用于在工件上進行增材打印的增材制造系統(tǒng)和校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010078539.4
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111531869B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 石進杰;R.R.小沃爾興;J.E.漢普希爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y50/02;G06F30/20;G06F30/17;G06F113/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊忠;金飛

本發(fā)明涉及用于在工件上進行增材打印的增材制造系統(tǒng)和校準方法。增材制造系統(tǒng)(100)、方法和計算機可讀介質可配置成執(zhí)行校準。校準增材制造系統(tǒng)可包括：將一個或多個校準標記(1602)的數(shù)字表示與包括一個或多個模型校準標記(1402)的校準?CAD模型(1400)比較；以及至少部分地基于比較而將校準調整應用于一個或多個CAD模型(800,850)。可已使用視覺系統(tǒng)(102)來獲得一個或多個校準標記的數(shù)字表示，且可已使用增材制造機器(104)來根據(jù)校準?CAD模型將一個或多個校準標記打印于校準表面(1500)上。校準調整可配置成使一個或多個CAD模型與增材制造系統(tǒng)的一個或多個坐標對準。

技術領域

本公開大體上涉及在工件上進行增材打印的增材制造系統(tǒng)和方法，并且更特別地涉及包括配置成對工件進行定位的視覺系統(tǒng)和構造成在工件上進行打印的增材制造機器的系統(tǒng)和方法。

背景技術

可利用增材制造機器或系統(tǒng)來根據(jù)三維計算機模型產生構件。構件的模型可使用計算機輔助設計(CAD)程序來構造，并且，增材制造機器或系統(tǒng)可根據(jù)模型而增材打印構件。在先前的增材制造機器或系統(tǒng)的情況下，典型地，構件被增材打印于構建板上和/或構建室內。在完成增材打印過程之后，從構建板和/或構建室移除構件以用于進一步處理。構建板和/或構建室并非正在增材打印的構件的部分，而是，構建板和構建室分別提供用以在增材打印過程期間支承構件的表面和/或媒介。結果，如果如CAD模型所預期的那樣成功地打印構件，則最終增材打印的構件在構建板上和/或構建室內的具體位置可并非特別重要的。

然而，根據(jù)本公開，將合乎期望的是，利用增材制造機器或系統(tǒng)來增材打印到預先存在的工件上(包括作為單次構建的部分而增材打印到多個預先存在的工件上)。當增材打印到這樣的工件上時，對于增材制造機器、系統(tǒng)以及方法而言將合乎期望的是，以足夠的精度和準確度增材打印到預先存在的工件上，以便提供近凈形構件。因此，需要改進的增材制造機器和系統(tǒng)以及在工件上進行增材打印的方法。

本公開所設想的工件包括原始制備的工件以及旨在修復、再構建、升級等的工件，諸如在其整個服務壽命期間可經(jīng)歷損傷、磨損和/或劣化的機器或裝置構件。將合乎期望的是，在工件(諸如，機器或裝置構件)上進行增材打印，以便對這樣的構件進行修復、再構建或升級。還將合乎期望的是，在工件上進行增材打印，以便產生新的構件(諸如，可表現(xiàn)出增強的性能或服務壽命的構件)。

機器或裝置構件的一個示例包括翼型件(諸如，在渦輪機中使用的壓縮機葉片或渦輪葉片)。這些翼型件在其整個服務壽命期間頻繁地經(jīng)歷損傷、磨損和/或劣化。例如，提供服務的翼型件(諸如，燃氣渦輪發(fā)動機的壓縮機葉片)在長期使用之后顯示出侵蝕、缺陷和/或裂紋。具體地，例如，這樣的葉片經(jīng)受顯著地高的應力和溫度，顯著地高的應力和溫度不可避免地使葉片隨時間推移而磨損(特別是在葉片的末梢附近)。例如，葉片末梢易受由下者引起的磨損或損傷：葉片末梢與渦輪機護罩之間的摩擦或擦掛(rub)、由熱氣體引起的化學劣化或氧化、由循環(huán)加載和卸載引起的疲勞、晶格的擴散蠕變等。

值得注意地，磨損或損傷的葉片如果未被校正，則可造成機器故障或性能劣化。具體地，這樣的葉片可使渦輪機表現(xiàn)出降低的操作效率，這是因為葉片末梢與渦輪機護罩之間的間隙可允許氣體通過渦輪機級而泄漏，而不會轉換成機械能。當效率下降到規(guī)定水平之下時，渦輪機典型地停止服務以進行大修和修復。此外，削弱的葉片可造成發(fā)動機的完全斷裂和災難性故障。

結果，用于渦輪機的壓縮機葉片典型地是頻繁檢查、修復或更換的目標。完全更換這樣的葉片典型地是昂貴的，然而，可以以相對低的成本(與利用全新葉片來更換相比)修復一些葉片以用于延長壽命。盡管如此，傳統(tǒng)的修復過程還是傾向于為勞動密集并且耗時的。