[发明专利]关于增材制造的方法和系统以及增材制造的制品

说明书

一种增材制造的制品，总体上具有彼此上下叠置熔合的多个薄片，该多个薄片中的至少一个薄片具有包括第一微结构的第一部分和包括第二微结构的第二部分。

技术领域

这些改进通常涉及增材制造系统，更具体地涉及粉末床增材制造系统。

背景技术

增材制造技术在当今世界广泛用于制造用于诸如快速成型和/或快速制造等应用的固体制品。在一些应用中，制品可以按原样使用，而在一些其他应用中，制品可以是用于在更大组件中使用的零件或部件。在其他应用中，仅使用所制造的制品的一部分，未使用的部分在制造期间用于支撑使用部分并且此后被丢弃。

粉末床增材制造技术是涉及粉末形式的材料沉积的增材制造技术的子组。这种技术的示例是选择性激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)，这两种技术都涉及将粉末加热到熔点以上以引起熔融粉末的固化。

尽管现有的粉末床增材制造系统在一定程度上是令人满意的，但仍有改进的空间。

发明内容

本披露描述了一种粉末床增材制造技术，通过该技术，可以在由粉末按顺序产生制品的层期间改变能量脉冲参数和/或光栅参数(例如，速度和/或路径)，以产生具有不同微结构的层的两个或多个部分。不同的微结构可以具有各自不同的机械性能。因此，该方法可以用于制造单一材料制品，其具有根据制品内的相应微结构的位置而变化的机械性能。

根据一个方面，提供了一种计算机实施的方法，所述方法生成处理指令以用于使用粉末床增材制造系统用粉末来制造一种给定材料的固体制品，该方法包括：获得该制品的模型；接收该模型的第一区域的材料的第一微结构的指示，该第一微结构与基于固化数据的第一冷却速率阈值相关联；确定与该第一区域相关联的第一能量脉冲序列，其中，每个能量脉冲的参数被调整为熔化粉末材料，并且在固化期间实现高于该第一冷却速率阈值的材料冷却速率；以及基于该第一能量脉冲序列生成这些处理指令。

确定该第一能量脉冲序列可以包括：针对每个能量脉冲，考虑与由该能量脉冲熔化的粉末材料相邻的材料的温度。确定与该第一区域相关联的第一脉冲序列可以包括：针对每个能量脉冲，考虑受通过先前或后续的能量脉冲进行的加热和冷却影响的相邻材料的温度。确定与该第一区域相关联的第一脉冲序列可以包括：针对每个能量脉冲，考虑受通过用于熔化粉末材料的先前或后续的能量脉冲进行的加热和冷却影响的相邻材料的温度。确定与该第一区域相关联的第一脉冲序列可以包括：在时间和/或距离上间隔开该序列的每个能量脉冲，使得在该能量脉冲的某个时刻相邻材料的温度不受先前和/或后续能量脉冲的显著影响。可以基于相邻材料在给定的温差容限内(诸如在粉末材料的环境温度的预定容限内，例如400K或更低)来确定从经受能量脉冲的材料体素到相邻材料的热传递、以及因此冷却速率。相邻材料的温度容限取决于材料。以这种方式，可以独立于由先前或后续的能量脉冲对粉末材料执行的加热来确定来自该熔融材料的热传递。可以基于通过该能量脉冲添加的热量对粉末材料的局部加热具有如此微小影响的时间和/或距离来确定相邻材料经受能量脉冲之前的最小时间和/或后一能量脉冲的最小距离。可以根据时间-距离关系来确定与该第一区域相关联的第一脉冲序列，该时间-距离关系限定了距每个能量脉冲的最小距离如何随时间而变化。可以考虑影响来自熔融材料的热传递和到熔融材料中的热输入的因素(诸如一种或多种类型的粉末材料、粉末层的厚度、构建的材料体积、能量脉冲的能量(诸如能量脉冲的能量密度、脉冲形状、脉冲宽度、脉冲幅值、脉冲频率、功率斜升参数、功率斜降参数和能量脉冲的持续时间))来确定每个能量脉冲的最小时间、最小距离和/或时间-距离关系。

根据另一方面，提供了一种使用粉末床增材制造系统由粉末制造一种给定材料的固体制品的方法，该方法包括：接收上述处理指令；以及基于所接收的处理指令连续制造彼此上下叠置地固体制品的每一个薄片。

根据另一方面，提供了一种增材制造的制品，该增材制造的制品包括彼此上下叠置熔合的多个薄片，该多个薄片中的至少一个薄片具有包括第一微结构的第一部分和包括第二微结构的第二部分。