[发明专利]使用层析成像扫描器为增材制造进行缺陷校正

说明书

本发明提供一种使用层析成像扫描器为增材制造进行缺陷校正的方法，所述方法使用层析成像扫描来校正增材制造的热缺陷。所述方法可以包括基于物体的增材制造系统格式的预期三维(3D)模型，使用增材制造系统形成所述物体的一部分。使用层析成像扫描器扫描所述物体的所述部分，以获得所述物体的所述部分的层析成像扫描器格式的模型。将所述模型从层析成像扫描器格式转换为所述增材制造系统格式，以获得转换的层析成像模型；并且将所述转换的层析成像模型与预期3D模型进行比较，以识别所述物体的所述部分中的缺陷。可以通过校正所述预期3D模型来生成所述物体的经修改的3D模型，以处理所述物体的所述部分的缺陷。

技术领域

本发明总体上涉及增材制造，并且更确切地说，涉及一种基于使用层析成像扫描(tomographic scanning)识别的缺陷来校正用于增材制造的三维模型的方法。

背景技术

增材制造(additive manufacturing，AM)包括通过材料的连续层积(successivelayering)而不是去除材料来生产物体的各种工艺。因此，增材制造可以构建复杂的几何结构而不使用任何种类的工具、模具或固定装置，并且废料很少或没有。与大部分材料将切掉并丢弃的使用实心坯料加工物体的技术不同，增材制造中仅使用形成物体所需的材料。

增材制造技术通常包括获取待成形物体的三维计算机辅助设计(CAD)文件，包括预期三维(3D)模型或物体的透视图。可以在CAD系统中创建所述预期3D模型，或者可以通过用于制作物体的副本或用于通过增材制造制造辅助物体(例如，从牙齿成型制作护口器)的物体原型的成像(例如，计算机层析成像(CT)扫描)来形成预期3D模型。在任何情况下，预期3D模型将使用电子仪器切成多个层，例如18-102微米厚的层，从而创建具有每一层的二维图像的文件。然后可以将所述文件加载到解释文件的准备软件系统中，以便能够通过不同类型的增材制造系统构建所述物体。在增材制造的3D打印、原型速成(RP)和直接数字制造(DDM)形式中，选择性地分配材料层以创建所述物体。

在金属粉末增材制造技术中，例如选择性激光熔融(selective laser melting，SLM)和直接金属激光熔融(direct metal laser melting，DMLM)中，金属粉末层按顺序地熔化在一起以形成所述物体。更具体地，细金属粉末层在使用涂布器均匀分布在金属粉末床上之后按顺序地熔化。金属粉末床可以在垂直轴线上移动。该过程在具有诸如氩气或氮气等精确控制的惰性气体气氛的处理室中进行。一旦创建了每个层，可以通过选择性地熔化金属粉末来熔化物体几何结构的每个二维切片。可以通过诸如100瓦特镱激光器的高功率激光器来执行所述熔化，以完全焊接(熔化)金属粉末以形成固体金属。所述激光器使用扫描镜在X-Y方向上移动，并且具有足以完全焊接(熔化)金属粉末以形成固体金属的强度。对于每个随后的二维层降低金属粉末床，并且重复该过程，直到三维物体完全形成。

在许多增材制造技术中，根据在预期3D模型中提供的指令创建层，并且使用熔融形式或引起熔融的形式的材料以形成熔池。每个层最终冷却以形成固体物体。已经采用成像系统来确保在增材制造期间精确地形成二维层。然而，物体冷却的一个挑战是，在冷却之后可在物体中形成热缺陷，这妨碍了物体符合预期3D模型。热缺陷通常在增材制造期间无法识别，因为它们直到工艺之后才出现。热缺陷在制造后也可能难以识别，因为它们在尺寸上非常小并且通常位于物体的内部。当前的分析技术无法提供足够的机制来识别热缺陷并允许在预期3D模型中进行校正。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种方法，包括：基于增材制造系统格式的物体的预期三维(3D)模型，使用增材制造系统形成所述物体的一部分；使用层析成像扫描器(tomographic scanner)扫描所述物体的所述部分，以获得层析成像扫描器格式的所述物体的所述部分的扫描器模型；将所述模型从所述层析成像扫描器格式转换为所述增材制造系统格式，以获得转换的层析成像模型；将所述转换的层析成像模型与所述预期3D模型进行比较以识别所述物体的所述部分的缺陷；以及生成经修改的3D模型，以校正所述预期3D模型的所述对象，从而处理所述物体的所述部分的所述缺陷。