[发明专利]对增材制造材料的太赫兹检查

说明书

本发明涉及对增材制造材料的太赫兹检查。本文公开了包括增材制造装置和相关的太赫兹检查装置的设备和系统，还公开了由该设备和系统制作并检查的部件及相关方法，太赫兹检查装置用于在材料沉积期间或之后立即实时检查增材沉积的层。

技术领域

本公开总体涉及无损测试方法。更具体地，本公开涉及使用太赫兹频率来无损检查制造的部件。

背景技术

增材制造(本文中同样也称为“AM”)是涵盖计算机辅助3D打印技术的广义术语。术语“3D打印”最初是指借助打印机头将粘合剂材料逐层沉积在粉末床上的方法。近来，该术语被用于流行的行话，以涵盖更多种类的增材制造技术。美国和全球技术标准在这个更广泛的意义上使用术语“增材制造”来表示用于生产三维(在本文中同样也称为“3D”)部件的制造系统，这些三维部件通常首先在计算机上数字化。例如，标准ISO/ASTM52900-15在其含义内定义了七类AM过程：粘合剂喷射；定向能量沉积；材料挤出；材料喷射；粉末床熔合；片材层压和还原光聚合。

增材制造领域已经发展到允许各种材料的逐层沉积。在许多情况下，增材制造已被证明可用于制造一次性部件，一次性部件例如包括：用作原型的部件；或者可能会或可能不会导致大规模生产的其他定制部件。然而，使用增材制造技术制作某些部件(例如承载或结构部件)尚未被某些标准接受甚至认可，尤其是在需要质量和安全性检查的情况下。对于增材制造的部件(包括用作承载部件或其他结构部件(例如，需要检查和认证的增材制造部件)的增材制造部件)缺乏公认的检查技术，这妨碍了增材制造结构部件的进步。

发明内容

根据本公开的一些方面，提出了用于在部件的制造过程中使用太赫兹频率范围中的辐射实时无损检查增材制造的部件的设备、系统和方法。

根据一方面，本公开涉及一种设备，该设备包括增材制造装置，该增材制造装置包括材料沉积头，该材料沉积头构造成形成增材制造构型，该构型包括各个沉积材料层，在增材制造装置包括沉积头的情况下，太赫兹检查装置位于材料沉积头附近。太赫兹检查装置包括太赫兹探头，还包括基本上封装太赫兹探头的热屏蔽罩。

根据另一方面，本公开涉及一种系统，该系统包括：壳体；增材制造装置，该增材制造装置包括材料沉积头，该材料沉积头位于壳体内，该材料沉积头构造成沉积多个连续材料层以形成增材制造部件。该系统还包括太赫兹检查装置，该太赫兹检查装置包括太赫兹探头，该探头位于壳体内并且该探头位于材料沉积头附近。该探头还包括热屏蔽罩，该热屏蔽罩基本上封装探头。

在另一方面中，所述太赫兹检查系统构造成在沉积所述至少一个材料层期间基本上实时地无损检查所述至少一个材料层。

根据再一方面，本公开涉及一种用于增材制造部件的方法，该方法包括：从增材制造装置的材料沉积头单独沉积多个材料层以形成部件。使用太赫兹能量无损检查单独沉积的材料层中的至少一者。该方法还包括：将来自太赫兹检测装置的太赫兹能量引导到位于至少一个材料层上或至少一个材料层内的位置；并且接收来自至少一个材料层的太赫兹能量并检测正被无损检查的所述至少一个材料层的特征。

在另一方面中，涉及一种方法，该方法进一步包括将太赫兹检查装置接近材料沉积头取向并且在从约300°F到约450°F的温度下沉积至少一个材料层。与所述多个材料层的沉积基本上同时地，实时地无损检查至少一个材料层，并且太赫兹检查装置被基本封装在热屏蔽罩中。

本公开的另一方面涉及：一种根据本文中公开的方法制作并检查的结构组件，该结构组件用于包括飞行器的交通工具；以及一种包括根据本文中公开的方法制作并检查的结构组件的飞行器。

已经论述的特征、功能和优点可以在各个方面独立地实现，或者可以在其他方面中组合，可以参考以下描述和附图理解其进一步的细节。

附图说明

已经如此概括地描述了本公开的变型，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制。