[发明专利]增材制造方法和系统

说明书

本发明涉及一种使用增材制造工艺来构建工件的方法，其中，该工件是通过以逐层方式固结材料来构建的。该方法包括：接收限定该工件的表面几何形状的初始几何模型(100)；在该增材制造工艺期间根据该初始几何模型(100)来确定有待固结成该工件的层的工件切片(101a至101h)；确定工件切片的经调整位置(401a至401h)，经调整位置是根据如根据该初始几何模型(100)所确定的工件切片的初始位置来调整的；该经调整位置(401a至401h)的确定基于在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲；以及使用该增材制造工艺来构建该工件(400)，其中，该工件切片是在该经调整位置(401a至401h)中形成的。

技术领域

本发明涉及一种增材制造方法和系统，并且具体地用于补偿在增材制造构建期间发生的热应力的方法和系统。

背景技术

用于生产部件的增材制造或快速成型方法包括可流动材料的逐层固化。存在各种增材制造方法，包括粉末床系统，比如，选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)以及立体光刻，和非粉末床系统，比如，包括电弧增材制造的熔融沉积成型。

在选择性激光熔化中，将粉末层沉积在构建室中的粉末床上，并且用激光束扫描粉末层的与正在构造的工件的截面(剖切面)相对应的部分。激光束将粉末熔化或烧结以形成固化的层。在对层进行选择性固化之后，将粉末床减低该新固化的层的厚度，并且根据需要将另外一层粉末在表面上摊开并固化。

在增材构建期间或之后，工件可能由于产生的热应力而发生变形。这些可以通过在工件的构建和后处理期间使用支撑件来缓解，以减轻热应力。然而，在构建和后处理之后移除支撑件来减轻热应力可能增加制造工艺的复杂性和成本。希望减少对工件的后处理的需要。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种使用增材制造工艺来构建工件的方法，其中，该工件是通过以逐层方式固结材料来构建的，该方法包括：接收限定该工件的表面几何形状的初始几何模型；根据该初始几何模型来确定在该增材制造工艺期间有待固结成该工件的层的工件切片；确定该工件切片的经调整位置，该经调整位置是根据如下的初始位置来调整的，该初始位置是根据初始几何模型所确定的该工件切片的初始位置该经调整位置的确定基于该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲；以及使用该增材制造工艺来构建该工件，其中，该工件切片是在该经调整位置中形成的。

该工件切片的位置可以被调整成使得在该构建期间或之后该工件的翘曲，使该工件返回或朝向在该初始几何模型中所限定的所期望表面几何形状。具体地，该经调整位置可以是通过在与工件的预期翘曲期间的移动方向相反的方向上来移位根据初始几何模型所确定的工件切片的位置来确定的位置。

这种方法可以减少在增材制造工艺之后对部件减轻应力的需要和/或构建所需的支撑件的数量。

该方法可以包括确定在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲。该确定可以包括：对根据该初始几何模型来使用该增材制造工艺所构建的测试工件的翘曲程度进行确定。例如，可以使用该工件切片的初始位置来构建该测试工件。

翘曲程度可以在已发生翘曲之后通过测量该测试工件来确定，比如在切片已被构建之后但在构建期间或在构建结束之后的预定时间。在被从构建板释放之后和/或在热处理之前或之后，可以在测试工件仍然附接到构建板时对其进行测量。

测试工件的测量可以使用接触式或非接触式测量探针来执行。例如，该测量探针可以是触摸触发式探针或扫描接触式探针或光学非接触式探针。可以在坐标定位机器上测量测试工件，比如坐标测量机器或安装有测量探针的机床。坐标定位机器可以是非笛卡尔坐标定位机器，例如如WO 2011/107729和WO 2011/107746中所描述的。坐标定位机器可以是测量仪，比如雷尼绍公司(Renishaw pic)出售的Equator^TM测量仪。