[發(fā)明專利]用于粉末床制作或修復的二極管激光器光纖陣列

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011248193.4
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN112600062A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: M.G.瓊斯;W.T.卡特;J.W.西爾斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01S3/23
• 分類號: H01S3/23;B29C64/153;B29C64/268;B29C64/277;B29C64/282;B22F12/45;B22F12/43;B22F10/28;B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;姜冰

本發(fā)明主題是“用于粉末床制作或修復的二極管激光器光纖陣列”。在粉末床中形成構造的方法包含：將多個激光束從二極管激光器光纖陣列的所選光纖發(fā)射到粉末床上，陣列的所選光纖對應于構造的層的模式；使對應于構造的層的模式的粉末床中的粉末同時熔融。用于在粉末床中形成構造的設備包含二極管激光器光纖陣列，其包含多個二極管激光器和對應于多個二極管激光器的多個光纖，每個光纖配置成從相應二極管激光器接收激光束并且發(fā)射激光束；配置成支承粉末床或組件的支承，配置成在離光纖末端一定距離支承粉末床；控制器，其配置成控制二極管激光器光纖陣列來將多個激光束從二極管激光器光纖陣列的所選光纖發(fā)射到粉末床上，陣列的所選光纖對應于構造的層的模式并且使對應于構造的層的模式的粉末床中的粉末同時熔融。

本申請是2014年12月8日提交的、申請?zhí)枮?01480068727.1、發(fā)明名稱為“用于粉末床制作或修復的二極管激光器光纖陣列”的專利申請的分案申請。

技術領域

本技術一般涉及對供制作或修復組件、更具體地是燃氣渦輪機引擎的組件中使用的直接金屬激光熔融（DMLM）的二極管激光器光纖陣列的使用。

背景技術

加成制造是實現(xiàn)各種材料（其包含金屬、陶瓷和塑料）組件的“3D打印”的已知技術。在加成制造中，部件（part）以逐層方式通過平整金屬粉末并且使用高功率激光或電子束來選擇性地使粉末融合而構造。在每個層后，添加更多粉末并且激光形成下一個層，同時使它融合到先前的層來制作掩埋在粉末層中的完整組件。加成制造系統(tǒng)和過程用來從數(shù)字模型制作精確的三維組件。

在當前粉末床（powder bed）系統(tǒng)中制作構造中，激光束或電子束用來掃描粉末層以在粉末床層中燒結和熔融期望形狀。對于這類系統(tǒng)的典型每層掃描時間在70-100秒范圍中。對于一些應用，構造能夠需要數(shù)天的處理時間。DMLM的一個應用是在對飛行器的燃氣渦輪機引擎的機翼制作和修復中。機翼的幾何形狀難以使用常規(guī)鑄造技術形成，因而已提出使用DMLM過程或電子束熔融過程來制作機翼。由于層構造在彼此上并且逐橫截面接合彼此，例如對于修復，可產生具有需要的幾何形狀的機翼或其部分。機翼可需要后處理來提供期望結構特性。

激光器掃描直接金屬激光熔融（DMLM）系統(tǒng)的另一個問題是快速冷卻速率，其能夠在加成制造構造過程期間導致某些合金開裂。快速冷卻速率在獲得可取晶粒生長（例如垂直于層表面的晶粒生長）方面也造成困難。

發(fā)明內容

根據(jù)本文公開的技術的一個示例，在粉末床中形成構造的方法包括將多個激光束從二極管激光器光纖陣列的所選光纖發(fā)射到粉末床上，陣列的所選光纖對應于構造的層的模式；以及使對應于構造的層的模式的粉末床中的粉末同時熔融。

根據(jù)本文公開的技術的另一個示例，用于在粉末床中形成構造的設備包括：二極管激光器光纖陣列，其包括多個二極管激光器和對應于該多個二極管激光器的多個光纖，每個光纖配置成從相應二極管激光器接收激光束并且配置成發(fā)射激光束；配置成支承粉末床或組件的支承，配置成在離光纖末端一定工作距離支承粉末床；以及控制器，其配置成控制二極管激光器光纖陣列以將多個激光束從二極管激光器光纖陣列的所選光纖發(fā)射到粉末床上（陣列的所選光纖對應于構造的層的模式）以及使對應于構造的層的模式的粉末床中的粉末同時熔融。

附圖說明

在參考附圖閱讀下面詳細描述時，本技術的這些及其他特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中遍及附圖相似的符號代表相似似部件，其中：

圖 1A示意圖示供本技術使用的二極管激光器光纖陣列；

圖1B示意圖示供本技術使用的另一個二極管激光器光纖陣列；

圖1C示意圖示供本技術使用的另一個二極管激光器光纖陣列；

圖2示意圖示用于根據(jù)本技術的示例通過二極管激光器光纖陣列使粉末床層同時熔融的系統(tǒng)；

圖3示意圖示根據(jù)本技術的示例可在二極管激光器光纖陣列中使用的光纖結構；

圖4A示意圖示可與根據(jù)本技術的系統(tǒng)一起使用的光纖陣列；以及