[发明专利]用于增材制造中的排放羽流监控的方法

说明书

一种监控增材制造处理的方法，其中，在通过一个以上能量射束与粉末相互作用产生的一个以上羽流存在时，一个以上能量射束用于选择性地熔融粉末，以形成工件。该方法包括使用至少一个传感器来产生表示羽流中的一个以上的轨迹的至少一个信号。

技术领域

本发明大体涉及增材制造，更加具体地，涉及用于在增材制造中监控排放羽流的装置及方法。

背景技术

增材制造是一种逐层构建材料以形成部件的处理。增材制造还通过术语，诸如“分层制造”、“反向加工”、“直接金属激光熔化”(DMLM)和“3D打印”来指代。这种术语当作出于本发明的目的的同义词。

一种类型的增材制造机器称之为“粉末床”机器并且包括构建室，构建室包围通过辐射能量射束被选择性地熔融以形成工件的大量粉末。构建室包围在壳体中，壳体一般包括用于其中保护气体流的设置。保护气体用于将热量传送离开粉末床的表面，以阻止汽化的粉末在工件的表面上冷凝，并且控制不期望的化学反应，诸如氧化。

操作时，辐射能量射束与粉末的相互作用导致粉末的汽化，产生羽流，羽流源自于熔池的附近并且向下游行进，夹带在保护气体流中。紧接在能量射束所产生的熔池的附近，羽流的成分主要是汽化粉末。在下游部位，蒸气冷却并冷凝，使得羽流包含气体和金属颗粒(冷凝物)的混合物。

冷凝物的存在会对构建处理具有不利效果，例如，能量射束的阻挡，或者射束强度的减少。该效果会防止迅速射束扫描或使用多个射束。

伴随现有技术增材制造机器和处理的问题是，排放羽流的轨迹未被追踪或知晓。

发明内容

该问题通过使用一个以上传感器以在增材制造处理中提供对排放羽流轨迹的实时了解的方法来解决。

根据文中描述的技术的一个方面，提供了一种监控增材制造处理的方法，其中，在通过一个以上能量射束与粉末相互作用产生的一个以上羽流存在时，一个以上能量射束用于选择性地熔融粉末，以形成工件。该方法包括使用至少一个传感器来产生表示羽流中的一个以上的轨迹的至少一个信号。

根据文中描述的技术的另一方面，一种制作工件的方法包括：将粉末状材料沉积在安置于壳体中的构建室中，同时使用与壳体流体连通地联接的气体流动装置，以在粉末上提供气体流；在气体流存在时，引导一个以上能量射束，以与工件的横截面层对应的形式选择性地熔融粉末状材料，其中，一个以上能量射束与粉末状材料的相互作用产生夹带在气体流中的一个以上羽流；使用至少一个传感器来产生表示羽流中的一个以上的轨迹的至少一个信号；以及，响应于至少一个信号来控制增材制造处理的至少一个方面。

附图说明

通过参考以下结合附图的描述可以最好地了解本发明，其中：

图1是其中包括构建室的示范性增材制造机器的示意性部分截面正视图；

图2是图1的机器的示意性部分截面侧视图；

图3是图1的机器的示意性部分截面俯视图；

图4是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束的构建处理；以及

图5是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束、照明源和传感器的构建处理，传感器定位在构建室周围以检测射束所产生的羽流。

具体实施方式

参考附图，其中，等同附图标记在各个视图中标示相同元件，图1示意性映射图示适合于实行增材制造方法的增材制造机器10。机器10的基本部件包括台子12、粉末供应部14、重涂覆机16、溢流容器18、构建室22所围绕的构建平台20以及至少一个射束产生器24，全部被壳体26围绕。下面将更加详细地描述这些部件中的每一个。