[发明专利]消除次表面孔隙度的方法

说明书

技术领域

本发明所描述的主题总体涉及增材制造领域。具体地说，所述主题涉及操作能量束以促进增材制造。

背景技术

增材制造是指一类制造方法，其特征在于以下事实：完成零件是通过逐层构造多个薄的材料片形成。增材制造可涉及将液体或粉末材料应用到工序，然后进行烧结、固化、熔融和/或切割的某种组合以形成层。重复所述过程多达数千次，从而构造所期望的完成部件或制品。

已知各种类型的增材制造。实例包括立体光刻（从固化的感光液体层来增材制造物体）、电子束熔融（使用粉末作为原料并且使用电子束选择性地将粉末熔融）、激光增材制造（使用粉末作为原料并且使用激光选择性地将粉末熔融）、以及激光物体制造（将薄的实体材料片应用在工序上并且使用激光来切割不需要的部分）。

在增材制造中，常规设备利用检流计型扫描器来以X-Y线性取向熔融粉末层。这种线性路径分解成较小的区段，称为光栅。这导致扫描路径的不连续性，并且可产生小但显著的其间具有未熔融粉末的区域，所述区域操作为完成零件中的应力集中源。

发明内容

一种用于操作增材制造设备的方法包括沿着在构建平面中的表面轮廓矢量引导第一能量束。沿着设置在构建平面中在表面轮廓矢量内侧的多个基本上平行的舱口矢量引导第二能量束。表面轮廓矢量和多个舱口矢量的总和限定在构建平面中的已处理粉末区域。沿着构建平面中的偏移轮廓矢量引导第三能量束。偏移轮廓矢量包括在表面轮廓矢量与多个舱口矢量之间的、在构建平面中的多个未处理粉末区域。

一种用于通过增材制造构建物体的方法包括将第一原材料层提供到沿着第一构建平面设置的第一构建位置。在与第一构建平面间隔开的位置处产生能量束。沿着在第一构建平面中的第一束路径引导能量束。第一束路径包括第一表面轮廓矢量、设置在第一表面轮廓矢量内侧的多个基本上平行的第一舱口矢量、以及第一偏移轮廓矢量。所述偏移轮廓矢量包括在第一表面轮廓矢量与多个第一舱口矢量之间的、在第一构建平面中的第一多个未处理粉末区域。

附图说明

图1示意性地描绘粉末床增材制造装置。

图2是现有技术用于粉末床装置的束路径。

图3A示出形成束路径的第一部分的表面轮廓矢量。

图3B示出形成束路径的第二部分的多个舱口矢量。

图3C示出形成束路径的第三部分的偏移轮廓矢量。

具体实施方式

图1是具有构建室12的示例性增材制造系统10的示意图。构建室12包含能够通过增材制造生产实体自由成形物体的一个或多个装置。此类装置的非限制性实例包括以下这些：其通过直接激光烧结（DLS）制造、直接激光熔融（DLM）制造、选择性激光烧结（SLS）制造、选择性激光熔融（SLM）制造、激光工程化净成形（LENS）制造、电子束熔融（EBM）制造、直接金属沉积（DMD）制造以及本领域中已知的其他方法来制造物体。

图1示出设置在构建室12中的粉末床构建装置14的详细实例。非限制性的示例性实施例诸如SLS装置14容纳在构建室12中，并且包括粉末储存室16、构建平台18和能量束产生设备20。在SLS装置14的操作期间，原材料粉末22通过活塞24被向上馈送并且通过辊或再涂覆器叶片28散布在构建表面26上。在粉末22被散布到构建表面26上之后，能量束发生器20被激活以引导激光束或电子束30。可使用许多不同的设备、诸如但不限于反射镜32来操控束30以便沿着构建平面烧结粉末22的选择性区域。烧结的粉末根据存储在STL存储器文件中的物体36的计算机模型而形成附着到底层平台（或前面的构建层）的实体物体36的单个部件构建层34。辊或再涂覆器28返回到起始位置，活塞24前进以暴露另一粉末层，并且构建平台18向下移动一个层厚度，并且针对每个连续的构建表面26和构建平面重复所述过程直到完成实体自由成形物体36。SLS装置14仅是实体自由成形制造设备的一个实例，并且不意图使本发明限于本领域中已知的任何单个机器。

图2示出用于形成部件构建层34的示例性现有技术束路径40。使用增材制造机器诸如SLS装置14，束路径40通常被分成用于构建每个层的两个部分：表面部分42和芯部部分44。束30通常在较低的功率下进行操作，并且沿着表面路径部分42以与芯部部分44的较高功率和较快速度相比的较慢扫描速度引导束30。不同的束功率和扫描速度改进了表面光洁度同时维持针对每个物体36的合适处理时间和吞吐量。