[发明专利]用于多激光系统的激光指向精度的加性制造内置评估和校正的系统和方法

说明书

加性制造系统包含多个激光装置、多个第一扫描装置和光学系统。光学系统包含光学检测器和第二扫描装置。多个激光装置各自配置成生成激光束。多个第一扫描装置各自配置成跨粉末床选择性地引导来自多个激光装置中的激光装置的激光束。激光束在粉末床中生成熔池。光学检测器配置成检测由熔池生成的电磁辐射。第二扫描装置配置成将由熔池生成的电磁辐射引导至光学检测器。光学系统配置成检测激光束在熔池中的位置。

背景技术

本公开的领域一般涉及加性制造系统，且更特别地涉及用于直接金属激光熔融(DMLM)系统的多激光系统的激光指向精度的内置评估和校正的系统和方法。

至少一些加性制造系统涉及累积粉末化材料以制成组件。该方法能够从昂贵材料以降低的成本并且以改进的制造效率来制造复杂组件。至少一些已知加性制造系统(例如DMLM系统)使用激光装置、构建平台和粉末材料(例如但不限于，具有精细阵列的碳化物的粉末化材料)来制作组件。激光装置生成激光束，其在其中激光束入射在粉末材料上的区中或周围熔融构建平台上的粉末材料，从而导致熔池。对于大组件的制造，至少一些DMLM系统包含多激光装置来增加制造过程的速度和效率。然而，每个激光装置的位置必须被监测和校准至设定位置，以准确地生产组件。

发明内容

在一个方面中，提供了加性制造系统。加性制造系统包含多个激光装置、多个第一扫描装置和光学系统。光学系统包含光学检测器和第二扫描装置。该多个激光装置各自配置成生成激光束。该多个第一扫描装置各自配置成跨粉末床选择性地引导来自该多个激光装置中的激光装置的激光束。激光束在粉末床中生成熔池。光学检测器配置成检测由熔池生成的电磁辐射。第二扫描装置配置成将由熔池生成的电磁辐射引导至光学检测器。光学系统配置成检测激光束在熔池中的位置。

在另一个方面中，提供了加性制造系统。加性制造系统包含多个激光装置、多个第一扫描装置和多个光学系统。该多个光学系统包含光学检测器和第二扫描装置。该多个激光装置各自配置成生成激光束。该多个第一扫描装置各自配置成跨粉末床选择性地引导来自该多个激光装置中的激光装置的激光束。激光束在粉末床中生成熔池。光学检测器配置成检测由熔池生成的电磁辐射。第二扫描装置配置成将由熔池生成的电磁辐射引导至光学检测器。光学系统配置成检测激光束在熔池中的位置。

在又一方面中，提供了用于监测加性制造过程的方法。该方法包含使用多个第一扫描装置跨粉末床引导多个激光束来在粉末床中生成熔池。该方法还包含使用第二扫描装置将由熔池生成的电磁辐射引导至光学检测器。该方法还包含使用光学检测器检测多个激光束在熔池中的位置。

本发明提供一组技术方案，如下。

1. 一种加性制造系统，包括：

多个激光装置，所述多个激光装置中的每个激光装置配置成生成激光束；

多个第一扫描装置，所述多个第一扫描装置中的每个扫描装置配置成跨粉末床选择性地引导来自所述多个激光装置中的所述激光装置的所述激光束，其中每个激光束在所述粉末床中生成熔池，从而在所述粉末床中形成多个熔池；以及

光学系统，包括：

光学检测器，其配置成检测由所述多个熔池生成的电磁辐射；以及

第二扫描装置，其配置成将由所述多个熔池生成的电磁辐射引导至所述光学检测器，其中所述光学系统配置成检测所述多个熔池的位置。

2. 根据技术方案1所述的加性制造系统，其中，所述光学系统配置成从观察区域接收电磁辐射，所述第二扫描装置配置成跨所述粉末床扫描所述观察区域，以追踪所述多个熔池。

3. 根据技术方案2所述的加性制造系统，其中，所述多个第一扫描装置中的每个第一扫描装置配置成将所述激光束引导到所述观察区域中。

4. 根据技术方案1所述的加性制造系统，其中，所述光学系统进一步配置成从多个观察区域接收电磁辐射，所述第二扫描装置配置成跨所述粉末床扫描所述多个观察区域，以追踪所述多个熔池。