[發(fā)明專(zhuān)利]一種應(yīng)用OCT技術(shù)的增材制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010574630.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111702175A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鐳脈工業(yè)科技（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;G01B11/06;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 成都其高專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 梁周霆

本發(fā)明提供了一種應(yīng)用OCT技術(shù)的增材制造方法。本發(fā)明提供的方法能夠在SLM打印過(guò)程中應(yīng)用OCT技術(shù)對(duì)初始鋪設(shè)的粉末高度及打印過(guò)程中的零件高度進(jìn)行精確測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量和控制厚度差的功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，杜絕了增材制造過(guò)程中因?yàn)榧?xì)微厚度差隨著熔化層數(shù)的增加形成的累積誤差，廣泛適用于以工程塑料、陶瓷、金屬等以激光作為熱源的材料的增材制造中，能夠降低產(chǎn)品報(bào)廢率，提高生產(chǎn)效率，降低成本，對(duì)于控制工藝穩(wěn)定性有顯著效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)一種3D打印(增材制造)方法，具體是一種應(yīng)用OCT技術(shù)實(shí)現(xiàn)增材制造的方法。

背景技術(shù)

SLM:Selective laser melting(選擇性激光熔融),是工程塑料、陶瓷、金屬材料等以激光作為熱源的增材制造中的一種主要技術(shù)途徑。該技術(shù)選用激光作為能量源，按照三維切片模型中規(guī)劃好的路徑在粉末床層進(jìn)行逐層掃描，掃描過(guò)的粉末通過(guò)熔化、凝固從而達(dá)到冶金結(jié)合的效果，最終獲得模型所設(shè)計(jì)的零件。SLM技術(shù)克服了傳統(tǒng)技術(shù)制造具有復(fù)雜形狀的零件帶來(lái)的困擾。它能直接成型出近乎全致密且力學(xué)性能良好的零件。SLM打印過(guò)程中的鋪粉高度和厚度往往決定了增材過(guò)程中的材料強(qiáng)度和質(zhì)量，然而由于SLM過(guò)程周期長(zhǎng)，成本高，過(guò)程中難免出現(xiàn)細(xì)微的厚度差，這些細(xì)微厚度差隨著熔化層數(shù)的增加形成累積誤差，影響了成品材料的強(qiáng)度的質(zhì)量，因此，打印過(guò)程厚度差的控制對(duì)于SLM打印得到的增材的材料強(qiáng)度和質(zhì)量至關(guān)重要。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中仍沒(méi)有成熟的、可以控制打印過(guò)程中鋪粉厚度差的有效方法。現(xiàn)有技術(shù)主要依托于粉倉(cāng)每次下降所設(shè)定的鋪粉厚度，再由毛刷刮刀或者硬質(zhì)合金刮刀將新一層粉末鋪于表面。整個(gè)過(guò)程完全依賴(lài)機(jī)械結(jié)構(gòu)的精度，但是毛刷刮刀和硬質(zhì)合金刮刀在反復(fù)使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損甚至是撞刀的情況發(fā)生，從而在鋪粉過(guò)程中，會(huì)有區(qū)域出現(xiàn)鋪粉厚度異常，這是無(wú)法被現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)到的，粉末厚度異常會(huì)直接影響材料的力學(xué)和金相特性，造成產(chǎn)品缺陷，甚至報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種能夠在SLM打印過(guò)程中應(yīng)用光學(xué)相干斷層掃描OCT(opticalcoherence tomography)技術(shù)精確控制鋪粉厚度差的增材制造方法，旨在解決上述問(wèn)題，降低產(chǎn)品報(bào)廢率，提高生產(chǎn)效率，降低成本。本發(fā)明通過(guò)應(yīng)用OCT技術(shù)對(duì)初始鋪設(shè)的粉末厚度及打印過(guò)程中的層厚度進(jìn)行精確測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)精確控制厚度差的增材制造方法。在打印過(guò)程中利用OCT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末高度以及零件高度的檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有助于降低產(chǎn)品報(bào)廢率，提高生產(chǎn)效率，降低成本。所以利用OCT技術(shù)檢測(cè)這兩種高度對(duì)于控制工藝穩(wěn)定性有很大的幫助。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種應(yīng)用OCT技術(shù)的增材制造方法，包括以下步驟：

步驟1：在基材的待打印位置上布置待打印粉末。根據(jù)粉末的材料以及顆粒的粒徑，選擇在基材待打印位置鋪設(shè)的層厚。增材制造行業(yè)對(duì)于常用的材料、不同顆粒的粒徑，均有現(xiàn)有的、成熟的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中將所述的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)存儲(chǔ)至設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)應(yīng)用于具體的打印任務(wù)時(shí)，只需在設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相應(yīng)的工藝參數(shù)即可，一般層厚為粉末顆粒直徑的兩到三倍。現(xiàn)有技術(shù)中比較常用的粉末鋪粉方法為：利用毛刷刮刀或者硬質(zhì)合金刮刀實(shí)現(xiàn)粉末排滿(mǎn)基材表面且致密；

步驟2：利用OCT光束對(duì)待打印位置的步驟1中的粉末的高度進(jìn)行單點(diǎn)或連續(xù)測(cè)量，得到粉末高度數(shù)據(jù)，并將得到的所述粉末高度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較：當(dāng)如所述的粉末高度數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，如超出閾值，則返回步驟1調(diào)整鋪粉厚度；直到粉末高度在預(yù)設(shè)閾值之內(nèi)，則進(jìn)入步驟3；所述的預(yù)設(shè)閾值通常根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即在滿(mǎn)足特定產(chǎn)品力學(xué)，金相等要求特性下，粉末厚度變化不得超過(guò)鋪粉厚的特定百分比。