[发明专利]增材制造系统和方法

说明书

本申请涉及增材制造系统和方法。一种增材制造系统包括一个或多个处理器，一个或多个处理器被配置为确定在相对于增材制造工具的候选位置处的构建部件的多个区段中的每个区段的一个或多个几何特征。一个或多个几何特征包括从光束源延伸的光束线和与光束线相邻的对应的区段的各自的蒙皮的表面法线之间的入射角。一个或多个处理器被配置为基于一个或多个几何特征来控制增材制造工具，以从相对于构建部件的第一方向引导聚焦的能量光束以形成构建部件的区段中的第一区段并从相对于构建部件的第二方向引导聚焦的能量光束，以形成构建部件的区段中的第二区段。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及三维构建部件的增材制造。

背景技术

增材制造是指制造三维构建部件的任何过程，其中，在计算机控制下沉积连续的基础材料层。沉积的层通过聚焦能量光束(例如激光)(其加热并粘结材料)的施加而选择性地熔合。构建部件的大小和形状可以基于三维计算机模型或另一个电子数据源。增材制造可用于制造具有复杂结构和形状的对象。与常规金属制造技术(例如压铸，挤压等)相比，用于制造金属构建部件的增材制造技术可允许更大的设计自由度并产生更精确和可重复的成品。

用于增材制造构建过程的设置包括选择要构建的构建部件的设计，指定构建部件在构建平台上的位置，以及根据选定的设计和相对于平台的指定位置，生成用于建造构建部件的构建计划。定位可以指的是构建部件相对于构建平台的位置，例如相对于平台的中心和/或边缘，以及规划的构建部件相对于平台的方向，例如围绕构建部件的垂直轴的旋转方向和/或角度方向(例如，倾斜或斜面)。构建计划控制构建过程中增材制造工具的性能。构建计划可以指定由工具执行的一系列动作，且还可以指定参数和设置。对于聚焦的能量源，构建计划可以提供一条路径，沿着该路径瞄准发射的能量光束以及能量光束的参数，例如能量强度，光束宽度或直径等。

通常，在不考虑构建部件相对于聚焦能量源的定位如何影响构建部件的表面和次表面质量(例如构件的表面粗糙度和孔隙率)的情况下确定构建部件的位置和构建计划。在增材制造构建过程之后，例如，可以在制造的构建部件上执行各种精加工任务以使粗糙的表面平滑。研磨粗糙表面和其他修整任务以提高零件的表面质量可能是昂贵，困难，费时和/或劳动密集的，从而降低了制造效率并增加了生产成本。另外，对于具有无法进入的区域的部件，典型的后处理可能无效或不可能，目前的方法可能不足。此外，如果在增材制造过程中充分降低了构建部件的表面质量、次表面质量或尺寸精度，则可能需要报废整个构建部件，这是浪费时间和资源的。

发明内容

在一个或多个实施例中，提供了一种增材制造系统，其包括一个或多个处理器，其被配置为确定在相对于增材制造工具的候选位置处的构建部件的多个区段中的每个区段的一个或多个几何特征。一个或多个几何特征包括从聚焦的能量光束的源延伸的光束线和与光束线相邻的对应的区段的各自的蒙皮的表面法线之间的入射角。一个或多个处理器被配置为基于一个或多个几何特征来控制增材制造工具，以从相对于构建部件的第一方向引导聚焦的能量光束以形成构建部件的区段中的第一区段并从相对于构建部件的第二方向引导聚焦的能量光束，以形成构建部件的区段中的第二区段。

在一个或多个实施例中，提供了一种方法(例如，用于增材制造构件)。该方法包括在增材制造构建部件之前，确定在相对于增材制造工具的候选位置处，构建部件的多个区段中每个区段的一个或多个几何特征。一个或多个几何特征包括从聚焦的能量光束的源延伸的光束线和与光束线相邻的对应的区段的各自的蒙皮的表面法线之间的入射角。该方法还包括基于一个或多个几何特征来控制增材制造工具，以从相对于构建部件的第一方向引导聚焦的能量光束以形成构建部件的区段中的第一区段，以及基于一个或多个几何特征来控制增材制造工具，以从相对于构建部件的第二方向引导聚焦的能量光束以形成构建部件的区段中的第二区段。