[发明专利]通过增材制造进行的单晶生长的系统和方法

权利要求书

1.一种增材制造系统，包括：

增材制造工具，被配置成接收金属材料并将多个液滴在零件的工作区域处供应到所述零件，其中所述多个液滴中的每一液滴包括所述金属材料；

加热系统，被配置成加热所述零件的衬底，其中所述加热系统被配置成产生熔化区以及围绕所述熔化区设置的过渡区，其中所述加热系统还包括：

主激光系统，被配置成产生主激光束以加热所述熔化区；和

次激光系统，被配置成产生次激光束以加热所述过渡区并控制所述过渡区的温度以减慢所述衬底的冷却，其中所述过渡区是围绕所述熔化区的环形的区；以及

控制器，被配置成调节所述增材制造工具和所述加热系统的相应位置，以使得所述工作区域和所述熔化区处于同一位置并使得所述过渡区围绕所述熔化区设置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成调节所述主激光系统的操作，以使得所述熔化区具有等于或高于所述衬底的熔化温度的温度。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置成调节所述次激光系统的操作，以使得所述过渡区具有比所述熔化区的所述温度低5到20℃之间的温度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热系统包括被配置成检测所述增材制造工具的位置的至少一个传感器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述金属材料包括实心金属丝。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述熔化区的直径至少两倍于所述实心金属丝的直径。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述零件的所述衬底包括基于钛的合金、基于镍的合金、基于钴的合金或其任意组合。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热系统包括被配置成抵靠所述衬底的边缘而定位的至少一个加热板。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个加热板包括具有一体式加热元件的陶瓷加热板。

10.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述次激光系统以产生所述次激光束，以将所述过渡区加热到比所述熔化区的温度在40％的误差范围内低5到20℃的温度。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述次激光系统以产生所述次激光束，以将所述过渡区加热到比所述熔化区的温度在10％的误差范围内低5到20℃的温度。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述次激光系统以产生所述次激光束，以将所述过渡区加热到比所述熔化区的温度在5％的误差范围内低5到20℃的温度。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述次激光系统以产生所述次激光束以加热所述过渡区，使所述过渡区具有所述熔化区的直径的1/3或1/2的厚度，并且将所述过渡区加热到比所述熔化区的温度低5到20℃的温度。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述次激光系统以产生所述次激光束以加热所述过渡区，使所述过渡区在40％的误差范围内具有所述熔化区直径的1/3或1/2的厚度，并且将所述过渡区加热到比所述熔化区低5到20℃的温度。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述次激光系统以产生所述次激光束以加热所述过渡区，使所述过渡区在10％的误差范围内具有所述熔化区直径1/3或1/2的厚度，并且将所述过渡区加热到比所述熔化区低5到20℃的温度。