[发明专利]加性制造过程的实时振动监测

说明书

发明背景

本发明一般涉及加性制造，并且更具体地，涉及用于提供加性制造中的实时振动监测的设备和方法。

加性制造是其中将材料逐层地建立(build up)以形成组件的过程。加性制造仅由机器的位置分辨率限制，而不由对于如由浇铸所要求的提供拔模角度、避免悬垂等的要求来限制。加性制造也通过诸如“分层制造”、“反向加工”、“直接金属激光熔融”(DMLM)和“3-D印刷”的术语来参考。为了本发明的目的，这类术语被看作是同义词。

加性制造机器的一个常见的类型包括在激光熔合之前，将粉末材料施加在构建表面之上的叶片状重涂器。

这种机器中的构建碰撞的常见的原因是重涂器叶片与正在构建的工件之间的接触，因为内应力建立引起工件翘曲或从支撑构建板提起。关于这类机器的一个问题是，目前不存在监测构建过程期间的该应力建立或工件与重涂器之间的接触的严重程度的简单的手段。

另一问题是，现有技术的加性制造过程通常要求构建后的检查过程，例如计算机化断层扫描（“CT”），以验证构建的完整性。虽然有效，但这要求不合需要的额外的时间和成本，并且，消除在构建期间进行校正动作的可能性。

发明内容

通过在加性制造构建过程期间监测振动的方法而解决这些问题中的至少一个。

根据本文中所描述的技术的一个方面，提供用于监测加性制造过程的方法，在该加性制造过程中,在重涂过程中沉积一层粉末材料，以便限定构建表面，并且，定向能源用来选择地熔合粉末材料以形成工件。该方法包括：测量通过重涂过程所生成的振动信号剖面（profile）；并且响应于所测量的振动信号剖面而控制加性制造过程的至少一个方面。

根据本文中所描述的技术的一个方面，制作工件的方法包括：使用移动式重涂器来沉积粉末材料，以便限定构建表面；定向来自定向能源的聚焦的能量束，以选择地以与工件的截面层对应的图案熔合粉末材料；测量通过重涂器所生成的振动信号剖面；以及响应于所测量的振动信号剖面而控制制作工件的至少一个方面。

本发明提供一组技术方案,如下:

1．一种监测加性制造过程的方法，在加性制造过程中，在重涂过程中沉积一层粉末材料，以便限定构建表面，并且定向能源用来选择地熔合所述粉末材料以形成工件，所述方法包含：

测量通过所述重涂过程所生成的振动信号剖面；以及

响应于所测量的振动信号剖面而控制所述加性制造过程的至少一个方面。

2．如技术方案1所述的方法，进一步包含将所测量的振动信号剖面与基线振动信号剖面比较。

3．如技术方案2所述的方法，其中，所述基线信号剖面表示已知良好的工件。

4．如技术方案2所述的方法，其中，控制的步骤包括响应于所述振动信号剖面偏离基线剖面而进行离散的动作。

5．如技术方案4所述的方法，其中，所述离散的动作停止所述加性制造过程。

6．如技术方案1所述的方法，进一步包含将所测量的振动信号剖面与基线振动信号剖面比较和基于比较而识别工件中的缺陷。

7．如技术方案6所述的方法，进一步包含通过使用所述定向能源来熔融材料并且准许所述材料流入所述缺陷中并且填充所述缺陷来修复所述缺陷。

8．如技术方案7所述的方法，其中，所述材料是所述工件的先前熔合的部分。

9．如技术方案1所述的方法，其中，控制的步骤包括改变所述加性制造过程的至少一个过程参数。

10．如技术方案9所述的方法，其中，控制的过程参数包括如下中的至少一个：定向能源功率级、束扫描速度、束扫描图案、束脉冲长度以及束脉冲频率。

11．如技术方案1所述的方法，其中，通过重涂器臂在工作表面之上移动而沉积所述粉末，通过所述重涂器臂与所述粉末材料的相互作用而生成所述振动信号。

12．如技术方案1所述的方法，其中，使用安装到用来执行所述加性制造过程的机器的振动传感器来测量所述振动信号剖面。

13．如技术方案1所述的方法，其中：

使用移动式重涂器臂来沉积所述粉末材料；以及

通过所述重涂器臂与所述粉末材料的相互作用而生成所述振动信号。

14．如技术方案1所述的方法，进一步包含以循环方式重复沉积和熔合的步骤来以逐层的方式建立所述工件。

附图说明

可以通过参考结合附图进行的下面的描述而最好理解本发明，其中：

图1是示范性的加性制造设备的示意截面图；

图2是图1的一部分的放大图；