[实用新型]一种三维智能制造系统

说明书

一种三维智能制造系统，用于以增材方式制造物体，尤其通过激光增材方式制造金属物体，包括高能束加工头、控制系统和双温度场检测装置，双温度场检测装置包括用于检测熔覆道的温度的第一测温元件和用于检测物体已打印完成部分的温度的第二测温元件，高能束加工头通过固定架与三维运动系统相连接，在三维运动系统的带动下按照设定路径运动，逐层熔覆打印材料以形成物体，第一测温元件同样通过固定架与三维运动系统相连接，从而与高能束加工头保持联动，并且，第一测温元件在固定架上的角度可调。本方案将双温度场联合检测中的非接触测温由单独控制改为与高能束加工头联动，配合角度调节和三维运动，减少路径控制难度，提高测温准确度。

技术领域

本实用新型涉及三维智能制造技术领域，具体涉及一种采用了改进的增材成型质量检测手段的三维智能制造系统。

背景技术

增材制造技术包括用于以增材分层方式生产部件的各种技术，利用激光或电子束等高能射束来熔化或烧结金属粉末材料来制造复杂结构金属产品已经得到了广泛的应用，例如最常见的基于粉末床的选择性激光烧结(SLS)技术和选择性激光熔化(SLM)技术以及基于同步送粉的激光或电子束同轴送粉技术，前者使用激光或电子束在每个层中照射粉末层的选定部分，在照射之后，构建板下降等于正在构建的物体的一个层厚度的距离，然后，随后的粉末层被覆盖在最后一层之上，重复该过程直到物体完成，后者直接利用可喷粉的激光或电子束头在每一层选择性喷粉，同步烧结或熔化粉末完成物体三维制造，在这个过程中，使用多轴运动系统来控制激光头或电子束头的移动。对于金属成型而言，增材制造中影响制件质量的主要是由温度分布和变化所决定的应力和应变情况，因此，在金属材料高能束增材制造中对温度的检测是保障制件质量的关键手段。

目前在金属材料高能束增材制造中对温度的检测基本包括两个手段，一是利用接触测温方法检测物体已打印部分的温度场，一是用非接触测温方法检测正在形成的熔覆道的温度场，在这两个手段的基础上又发展出了双温度场联合检测技术，如图1所示，在增材制造中，利用非接触测温的第一测温元件3检测正在形成的熔覆道8的温度场，利用接触测温的第二测温元件4检测物体6已打印部分的温度场。

在该技术中整个三维制造过程以及利用第二测温元件4检测物体6已打印部分的温度场的过程均比较容易实施，但利用第一测温元件3检测正在形成的熔覆道8的温度场时，由于熔覆道8是时刻都在变化的，所以第一测温元件3需要在控制系统2的控制下按照一套预先设定的角度变化程序形成对熔覆道8的有效捕捉，不然就需要将第一测温元件3的检测视角设置得非常大，这样测温准确性就较低，一旦对熔覆道8采集的温度数据失真，由于该数据最终要与对物体6采集的温度数据对比，其实影响了整个双温度场联合检测技术的有效性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种新型的三维智能制造系统，将双温度场联合检测中的非接触测温方式由单独控制改为与高能束加工头联动的控制方式，从而摆脱对非接触测温元件的路径控制，减少操作难度，配合角度调节和三维运动进一步实现角度和姿势调整，提高测温准确度。

本实用新型的技术方案如下：

一种三维智能制造系统，用于以增材方式制造物体，包括高能束加工头、控制系统和双温度场检测装置，所述双温度场检测装置包括至少一个第一测温元件和至少一个第二测温元件，所述第一测温元件用于检测熔覆道的温度，所述第二测温元件用于检测所述物体已打印完成部分的温度，所述高能束加工头通过固定架与三维运动系统相连接，在三维运动系统的带动下按照设定路径运动，逐层熔覆打印材料以形成物体，所述第一测温元件同样通过所述固定架与三维运动系统相连接，从而与所述高能束加工头保持联动，并且，所述第一测温元件在所述固定架上的角度可调。

如上所述的一种三维智能制造系统，所述物体为金属物体。

如上所述的一种三维智能制造系统，所述第一测温元件为非接触测温元件，所述第二测温元件为接触测温元件。

如上所述的一种三维智能制造系统，所述第一测温元件为红外测温元件，所述第二测温元件为热电感温元件。