[发明专利]采用多个电子束源的增材制造

说明书

技术领域

本公开一般涉及增材制造（additive manufacturing），且更特定地，涉及采用多个电子束源的增材制造。

背景技术

最近，用于制作金属合金组件的增材制造方法已经作为铸造和机械加工方法的备选方案而出现。增材制造也被称作为“分层制造”、“逆向机械加工”、以及“3-D 打印”。在基础的层面上，增材制造技术是基于在截面的逐层中建立起材料而形成3D组件的概念。对于增材制造技术所共同的是使用3D建模软件（计算机辅助设计或CAD）、机器装备、以及成层材料。一旦CAD草图被产生，则机器装备从CAD文件读入数据，并添加期望材料的连续层以构造3D组件。

一些具体的增材制造过程在增材步骤中采用粉末床熔合技术来熔合金属合金粉末，以产生组件。例如，一些增材制造过程在增材步骤中运用能量束跨粉末床进行扫描，以熔合在粉末床中的金属合金粉末的层。此类粉末床增材制造过程的一些示例包含直接金属激光烧结/熔合（DMLS）/（DMLF）、选择性激光烧结/熔合（SLS）/（SLF）、以及电子束熔融（EBM）。在这些过程中，粉末床中的金属合金粉末的层被熔合成底层的部分形成组件（或种子组件），以向该组件添加新的层。金属合金粉末的新的层被沉积到粉末床中，且位于该部分形成组件的先前所形成的层之上，并且金属合金粉末的该新的层类似地被熔合到该组件。多次重复该沉积-和-熔合规程来在该部分形成组件上产生多个层，以最终形成金属合金组件。

发明内容

通过在一个实施例中配备一种用于从金属粉末的多个沉积层来适应性地形成三维组件的系统，克服了现有技术的缺点，并提供了另外的优势。所述系统包含构建室、多个电子束源、以及控制器。所述构建室包含壳体（housing）、布置在所述构建室中的构建平台、以及用于在所述构建室中移动所述构建平台的致动器（actuator）。所述多个电子束源可操作用于将多个电子束引导到所述构建室中和到布置在所述构建平台上的金属粉末的所述多个沉积层上。所述控制器可操作用于同时控制所述致动器和所述多个电子束源将所述多个电子束引导到所述构建平台上的金属粉末的所述多个沉积层上，来顺序地加固（consolidate）所述多个沉积的金属粉末层的图案化部分，以适应性地形成所述三维组件。

在另一个实施例中，一种用于适应性地形成三维组件的方法包含提供多个电子束源、以及同时控制所述多个电子束源将多个电子束引导到金属粉末的多个沉积层上，来顺序地加固所述多个沉积的金属粉末层的图案化部分，以适应性地形成所述三维组件。

本公开由此提供以下技术方案：

1. 一种用于从金属粉末的多个沉积层来适应性地形成三维组件的系统（10），所述系统（10）包括：

构建室（100），包括：

壳体（110）；

构建平台（120），布置在所述构建室中；以及

致动器（200），用于在所述构建室中移动所述构建平台；

多个电子束源（200），用于将多个电子束引导到所述构建室中以及到所述构建平台上布置的金属粉末的所述多个沉积层上；以及

控制器，用于同时控制所述致动器和所述多个电子束源以将所述多个电子束引导到所述构建平台上的金属粉末的所述多个沉积层上，从而顺序地加固所述多个沉积的金属粉末层的图案化部分，以适应性地形成所述三维组件。

2. 如技术方案1所述的系统（10），其中所述多个电子束源（200）相对于所述多个沉积层被固定，且所述控制器（300）可操作用来独立地将所述多个电子束中的每个引导到金属粉末的所述多个沉积层上。

3. 如技术方案1所述的系统（10），其中所述控制器（300）可操作用来将所述多个电子束中的每个引导到金属粉末的所述多个沉积层的不同区域上，且所述控制器（300）可操作用来将所述多个电子束中的每个聚焦到所述不同区域中的每个区域的部分上，且可操作用来在所述不同区域内移动所聚焦的电子束。

4. 如技术方案3所述的系统（10），其中所述控制器（300）可操作用来在所述不同区域内随机移动所聚焦的电子束。

5. 如技术方案1所述的系统（10），其中所述控制器（300）可操作用来对加固所述多个沉积的金属粉末层的所述图案化部分的速率进行优化，以形成具有单晶结构的三维组件。

6. 如技术方案1所述的系统（10），其中所述控制器（300）可操作用来最小化在加固所述多个沉积的金属粉末层的所述图案化部分中的热梯度，以形成具有单晶结构的三维组件。