[发明专利]使用增材制造的涡轮机修理

说明书

一种系统(100)，该系统包括具有多个参考构件(212)的安装板(210)、具有轮廓仪装置(230)的检查系统(130)以及与该检查系统操作地联接的增材制造机器(140)。计算装置(102)用轮廓仪装置扫描(530)所述安装板，以获得所述参考构件的位置和取向以及位于安装板上的任何部件(211)的位置和顶部表面轮廓数据。传输步骤(540)将参考构件位置和取向以及部件位置和顶部表面轮廓数据传输到增材制造机器。检测步骤(560)检测安装板在增材制造机器内部的取向和位置。组合步骤(570)组合安装板在增材制造机器内部的取向/位置以及部件位置和顶部表面轮廓数据，以计算增材制造机器的构建路径程序。执行步骤(590)使用构建路径程序执行构建过程以修理部件。

背景技术

本公开整体涉及增材制造，并且更具体地讲，涉及一种基于使用轮廓扫描或位置数据捕获识别的缺陷，使用增材制造来修理机器部件的方法。

增材制造(AM)包括通过材料的连续层叠而不是材料的移除来生产物件的多种多样的过程。因此，增材制造可形成复杂的几何形状，而无需使用任何种类的工具、模具或夹具，并且很少浪费或不浪费材料。并非由实心材料坯体(其中许多被切削掉并被抛弃)加工物件，增材制造中使用的仅有材料是使物件成形所需的材料。

增材制造技术通常包括获取待形成的物件的三维计算机辅助设计(CAD)文件，该文件包括物件的预期三维(3D)模型或渲染。预期3D模型可在CAD系统中创建，或者预期3D模型可由待用来制作物件的副本或用来通过增材制造制作辅助物件(例如，来自牙齿模塑的护齿套)的物件原型的成像(例如，计算机断层摄影(CT)扫描)来制定。在任何情况下，将预期3D模型电子切片成层，例如15至100微米厚，从而形成具有每个层的二维图像的文件。然后，可将该文件下载到制备软件系统中，该制备软件系统解释该文件，使得可通过不同类型的增材制造系统来构建该物件。在增材制造的3D打印、快速成型(RP)和直接数字制造(DDM)形式中，对材料层进行选择性分配以形成该物件。

在金属粉末增材制造技术诸如选择性激光熔化(SLM)和直接金属激光熔化(DMLM)中，将金属粉末层顺序地熔化在一起以形成该物件。更具体地讲，使用涂敷器均匀地分布于金属粉末床上之后，将细金属粉末层顺序地熔化。金属粉末床可在竖直轴中移动。该过程在具有精确控制的惰性气体(例如氩气或氮气)气氛的处理室中进行。一旦形成每个层，就可通过选择性地熔化金属粉末来使物件几何形状的每个二维切片熔凝。该熔化可通过高功率激光器(诸如100瓦镱激光器)执行，以完全焊接(熔化)金属粉末而形成固体金属。该激光器使用扫描镜在X-Y方向上移动，并且其强度足以完全焊接(熔化)金属粉末以形成固体金属。降低金属粉末床以用于每个后续二维层，并且该过程重复进行，直至三维物件完全形成。

在许多增材制造技术中，按照预期3D模型中提供的说明形成层，并且以熔融形式或以导致熔融的形式使用材料以形成熔体池。每个层最终冷却以形成固体物件。类似的过程可以用来修理部件。扫描部件，然后计算修理计划。然而，在增材制造机器内部结合高精度扫描器是困难的(由于空间限制)，并且当部件在增材制造机器内部移动时，在增材制造机器外部的扫描存在问题，因为部件的位置和/或取向将最有可能改变。部件位置的轻微变化可导致令人不满意的修理过程，因为新的修理层与部件的未修理部分不对准。此外，一次仅可修理一个部件，因此修理过程非常缓慢且耗时。

发明内容

在第一方面，一种系统包括具有多个参考构件的安装板、具有轮廓仪装置的检查系统以及与检查系统操作地联接的增材制造机器。计算机装置被配置为执行以下步骤：用所述轮廓仪装置扫描安装板，以获得参考构件的位置和取向以及位于安装板上的任何部件的位置和顶部表面轮廓数据。传输步骤将参考构件的位置和取向以及部件的位置和顶部表面轮廓数据传输到增材制造机器。检测步骤检测安装板在增材制造机器内部的取向和位置。组合步骤组合安装板在增材制造机器内部的取向和位置以及部件的位置和顶部表面轮廓数据，以计算增材制造机器的构建路径程序。执行步骤使用构建路径程序执行构建过程以修理部件。