[发明专利]增材制造设备和方法

说明书

本发明涉及一种在增材制造过程中构建工件的方法，其中，工件是通过对材料的逐层固化来构建的。该方法包括：针对其中待固化的区域桥接紧邻先前层(301b)中的固化成隔开的岛部(300c，300d)的材料的桥接层(301c)，首先固化区域的经隔开部分(303a，303b)，每个经隔开部分(303a，303b)与先前层的不同岛部(300c，300d)中的不同岛部相连；并且随后固化经隔开部分(303a，303b)之间的材料(304)以使经隔开部分(303a，303b)联结到一起。

技术领域

本发明涉及增材制造设备和方法，其中，材料层被以逐层的方式固化以形成物体。本发明尤其但不排他地应用于粉末床熔融，诸如选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)的设备。

背景技术

粉末床熔融设备通过使用高能射束(诸如，电子射束或激光射束)对材料(诸如，金属粉末材料)的逐层固化来产生物体。粉末层是通过邻近粉末床沉积堆积粉末、并且使用刮扫器跨过粉末床(从粉末床的一侧到另一侧)摊铺堆积粉末以形成层来在构建室中跨过粉末床形成的。然后，高能射束扫过粉末层的与正在被构造的物体的横截面相对应的区域。高能射束将粉末熔化或烧结以形成固化的层。在对层进行选择性固化之后，将粉末床减低新固化的层的厚度，并且根据需要将另外的粉末层摊铺在表面上并固化。US 6042774中公开这样的装置的示例。

典型地，高能射束沿扫描路径扫过粉末。该扫描路径的安排将由扫描策略限定。US5155324描述了一种扫描策略，该扫描策略包括扫描零件截面的轮廓(边界)，随后扫描该零件截面的内部(内核)。

已知的是使用连续模式的激光操作，其中激光被维持开启同时反射镜移动以沿着扫描路径引导激光光斑；或者使用脉冲模式的激光操作，其中激光在反射镜沿着扫描路径将激光光斑引导至不同位置时脉冲通断以形成连续的固化材料线。

用于扫描零件的策略可以影响在构建期间产生的热负载以及所产生的构建物的准确度。零件随着其冷却而收缩是粉末床熔融中畸变的主要原因。当在构建中稍后通过固化跨接岛部的区域(在下文中被称为“桥接区域”)将先前层的分开的岛部联结到一起时，畸变是尤其普遍的。桥接区域的收缩可以使得岛部的位置畸变和/或导致跨过桥接区域可见的证示线。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种在增材制造过程中构建工件的方法，其中，该工件是通过对材料的逐层固化来构建的，该方法包括：针对其中有待固化的区域桥接紧邻先前层中的固化成隔开的岛部的材料的桥接层，首先，固化该区域的经隔开部分，每个经隔开部分与该先前层的该岛部中的不同岛部相连；并且随后固化该经隔开部分之间的材料以使该经隔开部分联结到一起。

以这种方式，允许该经隔开部分在该经隔开区被联结到一起之前独立地收缩(诸如，在冷却期间)。以这种方式，避免了岛部和/或该经隔开部分(联结区)之间的经固化材料、以及最终证示线的畸变。

该经隔开部分之间的、被固化来使该经隔开部分联结到一起的该材料可以位于该紧邻的先前层的未固化材料的上方。为避免该经隔开部分在收缩期间的畸变，该经隔开部分的边缘必须是自由移动的。为实现这种情况，该联结区应该位于该紧邻的先前层的未固化材料的上方。

该方法可以包括延迟该经隔开部分的联结，以留出时间让经固化且经隔开部分收缩。该延迟可以是延迟预先确定的时间。该预先确定的时间可以是基于该待固化区域的几何形状来确定的。该预先确定的时间可以是基于待联结的该经隔开部分中的一个或每一个的横截面积来确定的。根据该横截面积来计算该预先确定的时间允许人在联结该经隔开部分之前基于该经隔开部分的预期收缩来确定延迟时间(因为收缩与横截面积成比例)。该预先确定的时间可以是基于具有最大横截面积的该经隔开部分的横截面积的。

此外，该预先确定的时间可以是基于正在被固化的材料的类型的。该方法可以包括：关于正在被固化的材料的类型来确定每单位面积时间；并且根据所识别的每单位面积时间以及(多个)相关的经隔开部分的横截面来确定该预先确定的时间。