[发明专利]DMLM构建平台和表面平坦化

说明书

提供了一种通过增材制造制造物体的方法。该方法包括：测量用于构建物体的构建表面；确定构建表面的哪些区域凹陷；以及在构建表面的凹陷区域之一处开始物体的构建。初始构建包括以下步骤：在建筑表面的一个凹陷区域沉积给定的粉末层，在该凹陷区域熔融该给定的粉末层，并在该凹陷区域沉积后续的粉末层。重复这些步骤，直到构建表面位于整个构建表面统一的层上为止。

技术领域

本公开大体上涉及用于执行增材制造处理的增材制造(AM)装置和方法。更具体地，本公开涉及使得能够连续地同时制造大的环形物体或多个较小的物体(例如但不限于飞行器发动机的部件)的连续过程的装置和方法。

相关申请的交叉引用

参考以下同时提交的相关申请，其全部内容通过引用合并于本文：

2017年11月8日提交的题为“构建表面映射的装置和方法”的美国专利申请号[]，代理人案卷号为037216.00128。

背景技术

与减材制造方法相反，增材制造处理通常涉及一种或多种材料的堆积，以制成净形或近净形(NNS)的物体。尽管“增材制造”是行业标准术语(ASTM F2792)，但是AM包含以各种名称已知的各种制造和原型技术，包括自由形式制造，3D打印，快速原型/工具等。AM技术能够由多种材料制造复杂的部件。通常，可以从计算机辅助设计(CAD)模型中制造独立物体。特定类型的AM处理使用照射发射引导设备，其引导能量束(例如，电子束或激光束)来烧结或熔化粉末材料，从而创建粉末材料颗粒结合在一起的固体三维物体。例如使用了不同的材料系统，例如工程塑料，热塑性弹性体，金属和陶瓷。激光烧结或熔化是用于快速制造功能原型和工具的显著AM处理。应用包括直接制造复杂的工件，熔模铸造的模型，用于注塑成型和压铸的金属模具以及用于砂型铸造的模具和型芯。制作原型物体以增强设计周期中概念的交流和测试是AM处理的其他常见用法。

选择性激光烧结，直接激光烧结，选择性激光熔化和直接激光熔化是常用的工业术语，用于指通过使用激光束烧结或熔化细粉来生产三维(3D)物体。例如，通过引用并入本文的美国专利4,863,538和美国专利5,460,758描述了常规的激光烧结技术。更准确地，烧结需要在低于粉末材料的熔点的温度下熔融(凝聚)粉末颗粒，而熔化则需要使粉末颗粒完全熔化以形成固体均质块。与激光烧结或激光熔化相关的物理过程包括热传递到粉末材料，然后烧结或熔化粉末材料。尽管激光烧结和熔化处理可以应用于多种粉末材料，但是生产路线的科学和技术方面，例如烧结或熔化速率以及处理参数对层制造过程中微观结构演变的影响尚未被很好地理解。这种制造方法伴随着多种模式的热，质量和动量传递以及化学反应，使过程变得非常复杂。

图1是示出用于直接金属激光烧结(“DMLS”)或直接金属激光熔化(DMLM)的示例性常规系统100的截面图的图。装置100通过使用由源120(可以是例如产生激光束的激光器，也可以是当电流流过时发出电子的丝)生成的能量束136烧结或熔化粉末材料(未示出)，以逐层的方式构建物体，例如部件122。由能量束熔化的粉末由贮存器126提供，并使用沿方向134行进的重涂覆臂116在粉末床112上均匀铺展，以将粉末保持在水平118，将多余的粉末材料去除并从粉末水平118上方延伸到废料容器128。能量束136在诸如振镜扫描仪132的照射发射引导设备的控制下烧结或熔化正在建造的物体的横截面层。振镜扫描仪132可以包括例如多个可移动镜或扫描透镜。扫描激光的速度是关键的可控过程参数，影响激光功率施加到特定点的时间。典型的激光扫描速度为每秒10到100毫米。降低构建平台114，并将另一层粉末铺在粉末床和正在构建的物体上，然后通过激光器120进行粉末的连续熔化/烧结。粉末层通常为例如10至100微米。重复该处理，直到部件122完全由熔化/烧结的粉末材料制成。