[发明专利]积层制造系统与方法及特征撷取方法

说明书

本发明实施例提供积层制造系统与方法及特征撷取方法。此积层制造系统包含积层制造机台、产品量测系统、原位量测系统、虚拟量测系统、补偿器、追踪计划器、控制器、模拟器和扩充实境装置。模拟器是用以发现可行的制程参数范围，而扩充实境装置是用以辅助积层制造机台的操作与维修。产品量测系统、原位量测系统和虚拟量测系统是被整合来推估积层制造机台的粉床上材料层的变异。补偿器是通过调整制程参数来补偿制程变异。产品量测系统是配置以量测工件产品的品质。原位量测系统是配置以在搜集粉床上熔池的特征数据。

技术领域

本发明是有关于一种积层制造系统与方法及特征撷取方法，且特别是有关于一种支援虚拟量测的积层制造系统与方法及特征撷取方法。

背景技术

积层制造(Additive Manufacturing；AM)，即俗称的3D打印，是建立数字化计算机模型文件后，通过加热金属粉末或塑胶材料，使其呈熔融可塑状态，再透过一层层堆迭以制得工件的技术。粉床熔融成型制程(Powder Bed Fusion Process)是常见的积层制造技术之一，粉床熔融成型制程可例如为选择性激光熔融(Selective Laser Melting，SLM)制程及选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)制程。选择性激光熔融制程是将粉末状的材料铺在基材上，并利用高能量的激光照射在欲成型的位置上，以使材料熔融聚合。选择性激光烧结制程亦是利用激光照射粉末材料后，使材料烧结粘着而聚积成块，接着再铺上另一层粉末，并重复制程，直至产品成型。

习知的积层制造机台缺乏(生产)线上调整机制。当积层制造机台使用固定制程数值(例如：激光功率、扫描策略、粉层厚度、扫描速度等)来进行生产时，所生产的产品品质会随着制程变化(例如：功率分布、流量控制、湿度含量等)而有所改变。习知的积层制造技术是在产品完成后才进行品质量测，以确认产品品质。然而，积层制造产品的是通过对多层粉末逐层加工而成，某一层的加工品质不良往往会影响最终产品的品质。因此，需要提出一种积层制造系统与方法及特征粹取方法，以及时得知产品的品质，而可于(生产)线上调整积层制造机台的制程参数。

发明内容

本发明的一目的是在提供一种积层制造系统与方法及特征撷取方法，借以及时得知产品的品质，而可于(生产)线上调整积层制造机台的制程参数。

根据本发明上述目的，提出一种积层制造系统。积层制造系统，包含：积层制造机台、产品量测系统、原位量测系统和虚拟量测系统。积层制造机台是配置以制造多个工件产品，其中积层制造机台包含：粉床和熔合系统。粉床包含粉床容器，其中粉床容器中承载有一粉层。熔合系统是配置以在每一个工件产品的制造过程中将一能量束分别导向粉层上的多个粉体，以熔合此些粉体，而形成多个熔池。产品量测系统是配置以在完成工件产品后分别量测工件产品的品质项目，而分别获得工件产品的多个实际量测值。原位量测系统包含：高温计和摄影机。高温计是配置以在每一个工件产品的制造过程中对粉床的每一个熔池进行温度量测，而获得每一个工件产品的此些熔池的多个温度。摄影机是配置以在每一个工件产品的制造过程中对粉床的每一个熔池进行摄影，而获得每一个工件产品的此些熔池的多个影像。原位量测服务器包含：影像特征撷取装置和熔池特征处理装置。影像特征撷取装置是配置以从每一个熔池的此些影像中撷取出此些熔池的多个长度、多个宽度，并分别对应至此些熔池的此些温度。熔池特征处理装置是配置以将此些熔池的此些长度、此些宽度和此些温度转换成每一个工件产品的至少一个熔池长度特征、至少一个熔池宽度特征和至少一个熔池温度特征。虚拟量测系统是配置以根据工件产品的多组制程数据和实际量测值以及预测演算法，来预测积层制造机台在工件产品之后所处理的下一工件产品的此品质项目的虚拟量测值，其中每一组制程数据包含此至少一个熔池长度特征、此至少一个熔池宽度特征和此至少一个熔池温度特征。