[发明专利]用于增材制造系统的成像设备以及监测和检查增材制造部件的方法

说明书

增材制造系统包括至少一个成像设备，该成像设备构造成将电磁辐射引向位于增材制造系统的粉末床内的部件的构建层。增材制造系统还包括至少一个检测器，其构造成检测从构建层反射的电磁辐射。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月11日提交的美国临时专利申请No.62/445,064的优先权，该申请的公开内容通过引用被整体并入本文中。

技术领域

本公开的领域一般涉及增材制造系统，并且更具体地，涉及用于增材制造系统的成像设备以及监测和检查增材制造部件的方法。

背景技术

增材制造系统和工艺用于从数字模型制造精确的三维部件。这些部件使用增材工艺制造，其中连续的材料层一层在另一层之上固化。至少一些已知的增材制造系统使用激光器(或类似的能量源)和一系列透镜和镜子将激光引导到由数字材料提供的图案中的粉末材料上。一些已知的增材制造系统包括直接金属激光熔化(DMLM)，选择性激光烧结(SLS)，直接金属激光烧结(DMLS)，选择性激光熔化(SLM)和激光熔融系统。

在一些已知的增材制造系统中，由于熔融池内的聚焦的激光传递给金属粉末的热量的变化，降低了层和部件的质量。例如，有时不期望的特征(例如气穴，内部空隙和/或裂缝)发生在构建层内和/或构建层之间。另外，在一些已知的增材制造系统中，热量变化也在构建层内引起孔隙。此外，还已知激光位置的变化在增材制造的部件内产生这些不期望的特征。

至少一些已知的增材制造系统包括在制造过程中产生熔池部分的图像的成像设备。成像设备通常包括具有低曝光的静态相机，其跟踪聚焦的激光以在熔化过程期间捕获光。然而，成像设备仅生成部件的可见部分的图像，因此不捕获表面下的特征。其他已知的部件检查技术包括超声和X射线成像。然而，超声成像需要完成部件，因此进一步为潜在不期望的部分花费了时间和材料成本。另外，X射线成像通常通过数字X射线或计算机断层摄影(CT)扫描，该扫描受到部件尺寸的限制并且还需要大量的X射线能量来穿透整个部件。当不期望的特征被定位时，至少一些已知的过程，例如热等静压(HIP)，试图通过在压力下重新加热完成的部件来固化特征。但是，并非所有特征(例如，裂缝特征)都可通过HIP进行校正。

发明内容

在一个方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括至少一个成像设备，该成像设备构造成将电磁辐射引向位于增材制造系统的粉末床内的部件的构建层。增材制造系统还包括至少一个检测器，其构造成检测从构建层反射的电磁辐射。

在另一方面，提供了一种监测在增材制造系统中制造的部件的方法。该方法包括将来自至少一个成像设备的电磁辐射导向位于增材制造系统的粉末床内的部件的构建层。该方法还包括通过至少一个检测器来检测反射自构建层的电磁辐射。

在又一方面，提供了一种用于增材制造系统的成像设备。该成像设备包括闪光红外线相机，该闪光红外线相机构造成对位于增材制造系统的粉末床内的部件的构建层进行红外辐射成像，其中红外辐射的反射识别限定于构建层内的内部绝缘特征。

在另一方面，提供了一种监测在增材制造系统中制造的部件的方法。该方法包括将红外辐射引向位于增材制造系统的粉末床内的部件的构建层。该方法还包括通过闪光红外线相机来检测构建层内的红外辐射的反射；

在又一方面，提供了与增材制造部件一起使用的X射线系统。该X射线系统包括至少一个成像设备，其构造用来将电磁辐射引向部件。至少一个成像设备可定位在部件周围。X射线系统还包括至少一个检测器，其构造成检测从至少一个成像设备引导的电磁辐射。至少一个检测器可定位于部件周围并且对应于至少一个成像设备的位置，使得对部件的局部预定区域进行成像。