[发明专利]在CAD模型中自动生成用于在增材制造过程中移除粉末的逃逸孔

说明书

本发明涉及一种用于使用增材制造机(1)生产三维部件(11)的方法，三维部件(11)具有一个或多个腔(14)，该三维部件通过诸如选择性激光熔化或电子束熔化的粉末基增材制造而被生产。

技术领域

本发明涉及一种用于使用增材制造机生产具有一个或多个腔的三维部件的方法，所述三维部件通过粉末基增材制造(例如选择性激光熔化或电子束熔化)而被生产，该方法包括以下步骤：a)使用计算机辅助设计方法生成待生产的部件的3D-CAD数据，其中该3D-CAD数据适用于由增材制造机处理；b)标识3D-CAD数据中的部件的腔，并验证每个腔具有将腔连接至部件的外部环境的至少一个出口通道，其中如果没有这种出口通道，则在3D-CAD数据内创建；c)基于3D-CAD数据，在增材制造机的构造平台上生产该部件；d)通过出口通道移除存在于腔内和出口通道内的粉末，以及e)在热处理炉中对构造平台和布置在构造平台上的部件进行热处理。

背景技术

诸如选择性激光熔化或电子束熔化的粉末基增材制造方法在现有技术中是已知的。这些方法实现了直接基于部件的3D-CAD数据来制造部件。增材制造机通常包括构造平台，构造平台可以用部件材料的粉末分层填充。将激光或电子束引导至在各种情况下形成的粉末表面上，粉末的颗粒可以在粉末表面上局部地熔化。表示待制造的部件的几何形状的3D-CAD数据在机器中以下述方式进行处理：部件在构造平台上的粉末床上成层地出现。完成3D打印过程之后，构造平台和布置在构造平台上的部件通常在热处理炉中进行热处理，以便优化新生成部件的微结构。上述类型的增材制造机是已知的，例如从美国专利7,601,422B2号中获知。

在带腔部件的3D打印过程期间，腔利用部件材料的松散粉末填充，同时分层构建部件。因此，在3D打印过程完成之后，存在于腔内的这些粉末必须在随后的热处理过程之前被移除。在这种背景下，非常重要的一点是，为每个腔设置至少一个出口通道来将腔连接至部件的外部环境，粉末可以通过出口通道排出。因此，在部件的设计阶段，设计者必须标识3D-CAD数据中的每个腔，以便验证腔具有至少一个此类出口通道。如果因为设计者忘记设计了而没能检测到此类出口通道，则设计者必须在3D-CAD数据中创建出口通道，以实现无缺陷地制造部件。然而，要确保设计者检查每一个腔是否都缺少出口通道是一项艰巨的任务，尤其是在待生产的部件具有许多这样的腔或者设计者不熟悉3D打印过程的情况下。更糟糕的是，根据部件相对于构造平台的定向，存在于3D-CAD数据中的出口通道可能会被构造平台阻挡，因为目前使用的用于创建部件的3D-CAD数据的至少大多数程序并未考虑构造平台，而只是考虑部件本身。

发明内容

在这种背景下，本发明的一个目的在于提供一种上述类型的替代方法，以用于通过粉末基增材制造来生产具有一个或多个腔的三维部件。

为了解决这个问题，本发明提供一种上述类型的方法，其特征在于，步骤b)的至少以下子步骤是通过对3D-CAD数据应用算法而自动执行的，即，标识3D-CAD数据中的部件的腔、以及验证每个腔具有将腔连接至部件的外部环境的至少一个出口通道是通过对3D-CAD数据应用算法自动执行的，并且，如果检测到没有出口通道的腔，则输出警报信号以提醒设计者、和/或自动计算并向设计者建议出口通道、和/或自动计算并在3D-CAD数据中自动创建出口通道。由于对在步骤a)中创建的3D-CAD数据应用了这种算法，因而不可能忘记移除粉末所需要的出口通道。因此，减少了缺陷部件的数目并进而降低了成本。

根据上述替代方案的第一替代方案，输出警报信号以提醒设计者缺失出口通道。因此，当此类警报信号被输出时，设计者可以在3D-CAD数据中添加缺失的一个或多个出口通道。缺失出口通道的腔的位置可以自动指示给相关设计者以便于其工作。附加地或替代地，出口通道通过上述算法被自动计算并建议给设计者。因此，设计者只需要确认该建议即可在3D-CAD数据中自动创建所建议的出口通道。如果设计者对于建议的出口通道的建议几何形状或位置不满意，则他可以拒绝该建议并自己在3D-CAD数据中手动设计和创建出口通道。替代地或附加地，如果检测到没有出口通道的腔，则也可以在3D-CAD数据中自动计算并自动创建出口通道。因此，不再需要与设计者交互。