[发明专利]对准激光加性制造系统的激光器

说明书

提供在重叠区域中将激光加性制造系统的一对校准的激光器对准的方法，在该重叠区域中该对校准的激光器有选择地操作。单独采用该对校准的激光器中的第一校准的激光器，并且然后单独采用该对校准的激光器中的第二校准的激光器在该对校准的激光器的重叠区域中形成测试结构的相应的第一和第二多层。该测试结构的形成创建与该重叠区域相对应的测试结构的外表面。测量在该测试结构的外表面中的第一多层和第二多层之间创建一个或多个步的一个或多个尺寸。通过将一个或多个步的一个或多个尺寸作为一个或多个对准校正应用于该对校准的激光器至少一个来将该激光器对准。

背景技术

本公开一般涉及加性制造，并且更具体地说，涉及将多个激光的金属加性制造系统中的所校准的激光器对准的方法。

加性制造(AM)包括通过材料的连续分层而不是材料的去除来产生对象的各种各样的过程。因此，加性制造能够在不采用任何种类的工具，模具或固定装置的情况下并且采用很少的废料或不采用废料来创建复杂的几何形状。代替从材料的实心坯加工组件，实心坯中的许多被切掉和丢弃，加性制造中使用的仅有材料是使对象成形要求的材料。

加性制造技术通常包括采用待形成的对象的3维计算机辅助设计(CAD)文件，以电子方式将该对象切成层(比如，其厚度在18～102微米)并且创建具有每个层的2维图像的文件。然后，可将该文件下载到制备软件系统中，该系统解释文件，使得能够通过不同种类的加性制造系统而根据该对象。在加性制造的3D打印的快速的原形制作(RP)以及直接数字制造(DDM)形式中，有选择地分配材料层，以便创建该对象。

在金属粉末加性制造技术中，例如有选择的激光熔融(SLM)和直接金属激光熔融(DMLM)，相继地将多个金属粉末层熔融在一起，以便形成该对象。更具体地说，采用涂敷器均匀地分布于金属粉末床上之后，将细金属粉末层相继地熔融。该金属粉末床能够在垂直轴线中移动。该方法在处理室中发生，该处理室具有惰性气体例如氩或氮的精确控制的气氛。一旦创建每个层，则能够通过有选择地将该金属粉末熔融来将对象几何形状的每个2维层面熔合。该熔融可通过高功率的激光器例如100瓦的镱激光器而执行，以便完全地将该金属粉末焊接(熔融)，从而形成固体金属。该激光器采用扫描反射镜在X-Y方向上移动并且具有足以将该金属粉末焊接(熔融)以便形成固体金属的强度。该金属粉末床下降用于每个后继2维层，并且该过程反复进行，直至完全地形成该对象。

为了较快地形成某些较大的对象，一些金属加性制造系统采用一起工作而形成对象的一对高功率激光器。通常，对每个激光器进行个别校准，从而已知的偏移校正可应用于每个激光器，允许已知的每个激光器的操作场的精确位置。在这些类型的机器中，如图1的示意性俯视图所示，每个激光器具有场10，12，在其上，其能够在构建平台上的金属粉末上创建熔池。该场(field)指示任何特定激光器能够工作在其上的整个区域；在任何给定时间，该激光器工作在场的仅仅一小部分内。区域10，12中的重叠区域14指示激光器区域10，12交叉或重叠的区域，即，两个激光器能够在那个区域中创建熔池。待创建的对象的外表面落入该重叠区域，为了创建光滑的外表面，必须在该重叠区域内将激光器对准。这就是说，激光器不能仅单独地校准，而是必须如此地对准，从而它们一起地工作，以便在该重叠区域中创建对准的熔池。如图2的放大的示意性侧视图所示的那样，重叠区域14中通过未对准的激光器16和18而创建的层创建对象22的外表面20，其是非光滑或崎岖不平的。