[发明专利]金属部件的增材制造及维修

权利要求书

1.一种通过熔化和再固化材料来制造组件的系统，所述系统包括：

一集中能量源，用于选择性熔化材料；以及

一个配置成控制所述集中能量源的一个或多个参数的控制系统，所述控制系统包括：

控制计算机；

控制软件；

向控制系统提供反馈的传感器；

分布参数控制器，其中，所述分布参数控制器确定所述集中能量源的功率作为温度分布、熔池温度以及估计的温度梯度的函数；以及

一个配置成模拟材料的熔化和再固化、且配置成向控制系统提供反馈的离线仿真系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述材料是镍基超合金。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述传感器包括热成像仪、视频显微镜、机器视觉相机和X射线检查相机中的一个或多个。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述材料设置在能使真空保持在5x10^-3托到1x10^-7托之间的真空腔室内。

5.一种通过熔化和再固化材料粉末来修复组件的方法，该方法包括：

沿材料粉末层中的路径扫描集中能量源，其中，选择所述路径来在整个所需形状上扫描集中能量源；以及

在集中能量源下保持粉末材料的熔池；

在垂直于路径的方向上振荡集中能量源；

模拟所模拟材料的熔化和再固化；

向控制系统提供能反馈；以及

使用分布参数控制器控制集中能量源的功率，以维持恒定的熔池，其中，所述分布参数控制器确定集中能量源的功率作为温度分布、熔池温度以及估计的温度梯度的函数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：沿所述路径扫描集中能量源包括：反复扫描一个预定半径的圆，同时增加集中能量源的功率以形成熔池。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述熔池包括来自先前层的材料，并且所述方法还包括在先前的层上沉积材料粉末层。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述集中能量源沿所述路径连续扫描所需形状。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述路径包括在所需形状内的放射螺线图形。

10.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述路径包括在所需形状内的圆形图案。

11.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：还包括控制所述集中能量源来维持熔融材料粉末的流动，以减小成品零件中的孔隙率。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述集中能量源的步骤包括控制下述项中的至少一个：

集中能量源的扫描速度；

集中能量源的扫描间距；以及

集中能量源的能量输出。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：还包括：

使粉末材料层保持在5×10^-3托到1x10^-7托范围内的真空中；以及

将材料粉末层加热至500℃到750℃之间。

14.一种通过熔化和再固化粉末材料制造部件的方法，该方法包括：

通过模拟在整个零件上的集中能量源的扫描处理来形成温度分布；

在该零件上沉积粉末材料的层；

采用向控制系统提供反馈的传感器；

在整个零件上扫描该集中能量源；以及

以分布参数控制器控制该集中能量源的功率，以维持恒定的熔池，其中，该分布参数控制器确定该集中能量源的功率作为温度分布、熔池温度以及估计的温度梯度的函数。