[發明專利]道次型增材制造系統和方法

在審

• 申請號: 202010333863.6
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN112060576A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 加里·E·喬治森;巴哈拉斯·K·科杜穆魯;洪·H·塔特;愛德華·J·康;納森·J·查普德萊納;托馬斯·A·梅德爾
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/209;B29C64/218;B29C64/227;B29C64/295;B29C64/30;B29C64/321;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉瑞賢

公開了道次型增材制造系統和方法。一種制造系統，包括打印頭、至少一個輪廓儀和控制系統。在在制物品的增材制造過程中，打印頭將材料擠出到基板上并形成新道次。輪廓儀與打印頭一起移動并測量在制物品中現有道次的在制截面輪廓。控制系統產生包括在多個在制物品輪廓位置處的在制截面輪廓的在制物品輪廓數據，并且連續地對在制物品輪廓數據與參考物品的參考輪廓數據進行比較。參考輪廓數據包括在多個參考輪廓位置處的參考截面輪廓。控制系統基于輪廓比較來調整一個或多個道次形成參數，并且使打印頭根據道次形成參數形成新道次，以減少或防止與形成新道次相關的缺陷。

技術領域

本公開總體上涉及制造系統，并且更具體地，涉及用于使用輪廓儀反饋來增材制造物品的系統和方法。

背景技術

增材制造是用于制造形狀相對復雜的相對少量物品的成本有效的方法。例如，道次型增材制造提供了一種用于制造用于復合零件制造的輪廓鋪層工具的相對快速的方法。在道次型增材制造中，在基板上移動的打印頭將材料道次擠出到工作臺上或先前涂布的道次上。打印頭以逐層的方式涂布道次以構建物品。

當每個新道次被擠出時，新道次可被壓輥部分地壓扁。每個壓扁的道次優選地可與同一層中的現有道次并排接觸。另外，每個壓扁的道次的終端優選地與同一層中的另一道次或同一道次接觸。然而，在某些情況下，在新道次和一個或多個現有道次之間可能會出現諸如缺口或間隙之類的表面變化。這樣的缺口或間隙可能導致諸如空隙之類的缺陷，這些缺陷可能損害成品的結構完整性。當前，必須在完成后檢查成品，以確定缺陷程度，例如物品中的空隙，并以迭代的方式評估和修改道次形成參數，以減少或防止在物品的未來制造過程中出現此類缺陷或空隙。不幸的是，這樣的評估過程是耗時的、勞動密集的并且昂貴的。

可看出，在本領域中需用于道次型增材制造的系統和方法，其避免了對道次形成參數的迭代調整以減少或防止成品中的缺陷的需要。

發明內容

與道次型增材制造相關的上述需求通過本公開被具體地解決和減輕，本公開提供了一種具有打印頭、至少一個輪廓儀和控制系統的制造系統。打印頭被配置為在在制物品的增材制造期間將材料擠出到基板上并形成新道次。輪廓儀可與所述打印頭一起移動并被配置為在新道次形成期間測量所述在制物品的至少一個或多個現有道次的在制截面輪廓。控制系統被配置為生成包括在所述在制物品中的多個在制輪廓位置處的所述在制截面輪廓的在制輪廓數據，并連續進行所述在制輪廓數據與參考物品的參考輪廓數據的輪廓比較。所述參考輪廓數據包括在與所述多個在制輪廓位置對應的多個參考輪廓位置處的參考截面輪廓。控制系統還被配置為基于所述輪廓比較來調整一個或多個道次形成參數，并且使所述打印頭根據所述道次形成參數以某種方式形成新道次，該方式導致相對于沒有調整所述道次形成參數而出現的缺陷的尺寸，減小了與形成所述新道次相關的缺陷的尺寸。

還公開了一種制造在制物品的方法。所述方法包括：使用增材制造系統的打印頭在所述在制物品的制造期間將材料擠出到基板上以形成新道次。所述方法還包括：使用可與所述打印頭一起移動的至少一個輪廓儀，在所述新道次形成期間測量所述在制物品的至少一個或多個現有道次的在制截面輪廓。所述方法還包括：使用控制系統生成包括在所述在制物品中的多個在制輪廓位置處的所述在制截面輪廓的在制輪廓數據。另外，所述方法包括：使用所述控制系統比較所述在制輪廓數據與參考物品的參考輪廓數據。所述參考輪廓數據包括在與所述多個在制輪廓位置對應的多個參考輪廓位置處的參考截面輪廓。所述方法還包括：基于比較所述在制輪廓數據和所述參考輪廓數據，來調整一個或多個道次形成參數，使得相對于沒有調整所述道次形成參數而出現的缺陷的尺寸，與形成所述新道次相關的缺陷的尺寸減小。