[发明专利]增材制造系统、增材制造方法和计算机可读介质

说明书

本申请提供了一种增材制造系统。该增材制造系统包括增材制造单元、表面处理单元和控制单元。增材制造单元包括材料供给装置和热源装置，所述材料供给装置构造成向基板供给材料以便进行逐层增材制造，热源装置适于提供用于逐层熔化所述材料的热源以形成材料层。表面处理单元构造成对材料层进行表面处理。控制单元配置成对增材制造单元以及表面处理单元进行控制。表面处理单元构造成在形成第N材料层之后并且在所述第N材料层上形成第N+1材料层之前对所述第N材料层进行表面处理，其中，N为大于等于1的整数。本申请还提供一种增材制造方法和实施该增材制造方法的计算机可读介质。

技术领域

本发明涉及材料加工的技术领域，特别地，涉及使材料熔化堆积以进行增材制造的增材制造系统和增材制造方法。

背景技术

增材制造(Additive layer Manufacturing，ALM)技术是先使用计算机进行产品设计、而后用打印机打印出产品的技术。在计算机设计中，对待形成的产品进行建模，将模型分割成很多2D层，并且将每层的设计数据存储在计算机中以便打印。在打印过程中，利用热源将材料逐层连续打印(即，熔化并堆积)直至形成最终3D产品。

然而，形成的3D产品的层间存在许多诸如气孔、裂纹、含渣、未熔的缺陷。这些缺陷会影响产品的质量、性能和寿命等。目前，还没有有效或经济的方式来检查和控制产品(特别是大型产品)的层间缺陷。

另外，在逐层加工之后，产品会具有较大的层积累制造误差，这显著降低了产品的加工精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够减少层间缺陷和/或提高加工精度的增材制造系统和增材制造方法。

根据本公开的一个方面，提供一种增材制造系统。该增材制造系统包括增材制造单元、表面处理单元和控制单元。增材制造单元包括材料供给装置和热源装置，所述材料供给装置构造成向基板供给材料以便进行逐层增材制造，所述热源装置适于提供用于逐层熔化或烧结所述材料的热源以形成材料层。所述表面处理单元构造成对所述材料层进行表面处理。控制单元配置成对增材制造单元以及表面处理单元进行控制。表面处理单元构造成在形成第N材料层之后并且在所述第N材料层上形成第N+1材料层之前对所述第N材料层进行表面处理，其中，N为大于等于1的整数。

在本公开的增材制造系统中，由于设置了对材料层进行处理的表面处理装置，因此可以减少层间缺陷，以提高产品的机械性能。此外，通过表面处理装置对材料层进行表面处理可以消除层加工误差，由此避免了产品的累积加工误差，从而能够提高并确保产品的尺寸精度。

根据本公开的增材制造系统能够提高产品的性能和质量。在形成的产品能够满足使用要求时，可以免去对其进行后处理，这对于大型产品而言是特别有利的。

此外，由于在形成材料层之后对该材料层进行表面处理，因此可以降低对加工环境的要求。例如，无需在真空环境或真空室中加工产品。

在增材制造系统的一些示例中，所述表面处理单元配置成在所述材料层中的每个材料层形成之后对该材料层进行表面处理。

在增材制造系统的一些示例中，所述表面处理单元包括抛光装置。特别地，所述抛光装置可以为激光抛光装置。

在增材制造系统的一些示例中，所述热源装置为激光热源装置或电弧热源装置。

可以根据材料类型、产品加工工艺参数来选择表面处理装置和/或热源装置。

在增材制造系统的一些示例中，所述热源装置为非熔化极惰性气体保护焊机，并且/或者沿着所述材料层的形成方向，所述非熔化极惰性气体保护焊机位于熔池的后方，而所述材料供给装置位于所述熔池的前方或后方。

在增材制造系统的一些示例中，所述热源装置为熔化极惰性气体保护焊机，并且/或者沿着所述材料层的形成方向，所述熔化极惰性气体保护焊机位于熔池的后方。