[发明专利]用于选择性地辐照材料层的方法、用于提供数据集的方法、装置和计算机程序产品

说明书

本发明提出了一种用于在增材制造中选择性地辐照材料层(S)的方法。该方法包括：‑提供包含待增材制造的构件(S)的各个层(S)的几何形状信息的几何形状数据，并且‑借助于计算机辅助的制造方法来定义用于层(S)的辐照图案(BM)，其中辐照图案(BM)分层地包括轮廓(S)和面区域(FB)，其中轮廓(K)的用于连续辐照运行的第一轮廓矢量(KV1)和轮廓(K)的用于脉冲辐照运行的第二轮廓矢量(KV2)被确定。本发明还提出了一种用于提供数据集的方法、一种增材制造方法、一种相应的装置以及一种相应的计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及一种用于选择性地辐照材料层的方法、一种用于提供数据集的方法、一种增材制造方法、一种用于在增材制造中选择性地辐照材料层的装置以及一种相应的增材制造方法和一种计算机程序产品。

背景技术

用于构件的制造或者维护或者保养或者维修的增材方法例如包括选择性的激光熔化(SLM)或激光烧结(SLS)或电子束熔化(EBM)作为粉末床方法。激光熔覆(LMD)同样属于增材方法。

增材制造方法(英文：“additive manufacturing”)已经被证实为特别有利于复杂的构件或者繁琐地或精细地设计的构件，例如迷宫式结构、冷却结构和/或轻量化结构。特别地，通过特别短的工艺步骤链进行的增材制造是有利的，因为可以基于几何形状数据集，例如基于相应的CAD文件来进行构件的制造或生产步骤。

本公开优选地涉及被提供用于流体机械中、优选是用于燃气涡轮机的热气路径中的构件。该构件优选地由超级合金、特别是镍基或钴基超级合金制成。该合金可以是已经沉淀硬化的或能够沉淀硬化的。

例如，从EP 2 424 706 B1中已知一种借助于脉冲模式下的激光束从粉末状基础材料中制造构件的方法。

尽管增材制造工艺对于许多工业领域和旨在实现增材方法的工业化的大量开发而言变得越来越重要，但是仍然难以以有利于所期望的构件结构的方式来控制用于使构件层硬化的相应能量束的能量输入。特别是在待制造构件的使得增材工艺适合用于制造的精细几何形状或悬伸区域中，难以控制辐照参数并且还难以选择相应的合适的辐照策略。还由于热量输入或者在局部非常有限的待硬化区域中难以避免过热，而使得该精细区域的构建变得复杂。

即使在用于辐照待硬化的构件区域的参数已被预设的情况下，为了使来自粉末床中的粉末层硬化而选择的辐照矢量或辐照路径例如在宽度上经受波动，这种波动可能会导致熔池不规则，从而导致表面不平整和表面质量缺陷。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出有助于改进粉末层的辐照的手段，使得根据几何形状和/或所选择的材料获得相应的待制造构件的最佳结构特性。特别地，该改进涉及：在用于基于粉末床的选择性工艺(诸如选择性激光熔化(或激光烧结)和/或电子束熔化)的增材制造中辐照材料层。

该目的通过独立权利要求的主题实现。有利的设计方案为从属权利要求的主题。

本发明的一个方面涉及一种用于在增材制造中选择性地辐照材料层的方法，该方法包括提供包含待制造构件的各个层的几何形状信息的几何形状数据，这些几何形状数据优选地包含预设的构件几何形状的信息。几何形状数据例如可以在几何形状数据集中被提供，即，被上传或者被生成或者以其它方式被读入。

此外，该方法包括借助于计算机辅助制造方法、特别是CAM方法来定义构件层的辐照图案，其中辐照图案分层地包括轮廓或轮廓区域和例如位于轮廓内的面区域，其中轮廓的用于连续辐照运行的第一轮廓矢量和轮廓的用于脉冲的或时间调制的辐照运行的——不同于第一轮廓矢量——的第二轮廓矢量被确定、传送或存储。

特别地，“轮廓矢量”可以表示例如在粉末床的俯视图中观察到的构件层的边缘处的辐照路径，该构件层限定了构件的内部边缘或外部边缘。