[发明专利]受控短路焊接系统中的增材制造系统

说明书

公开了一种焊接系统，该焊接系统被配置为通过使用受控短路焊接过程施加焊丝的多个熔滴以形成包括这些熔滴的多层零件来执行增材制造。基于表示该零件的温度值和/或几何特性的数据来动态地调节该增材制造系统的操作参数。基于该数据，控制器可以调节一个或多个操作参数，以控制熔滴的施加从而构建该零件。

相关申请的交叉引用

本申请是2018年5月31日提交的名称为“Systems and Methods for AdditiveManufacturing in a Controlled Short Circuit Welding System[受控短路焊接系统中的增材制造系统和方法]”的美国临时专利申请号62/678,590和2019年5月30日提交的名称为“Systems and Methods for Additive Manufacturing in a Controlled ShortCircuit Welding System[受控短路焊接系统中的增材制造系统和方法]”的美国专利申请号16/426,845的非临时专利申请，这些临时专利申请通过引用以其整体并入本文。

背景技术

增材制造是以分层方式来沉积材料以将零件构建为特定几何形状的工艺。采用金属焊接技术来形成增材制造产品(即三维或3D打印)的常规系统必须使用大电流来产生足以使金属熔滴形成和沉积的电弧，这与典型的气体保护金属极电弧焊(GMAW)技术相一致。所得到的熔滴将大量的热传递到下面各层，这样可能导致零件变形(诸如下垂)。进一步地，熔滴通常很大，从而几乎不可能实现精细的细节，尤其是考虑到在常规的焊接系统中产生电弧所需的高热。因此，需要改进的增材制造系统和技术，这些改进的增材制造系统和技术允许对金属沉积和零件形成进行精细控制。

发明内容

本公开内容总体上涉及增材制造系统。特别地，一种焊接系统被配置为通过使用受控短路焊接过程施加焊丝的多个熔滴以形成包括这些熔滴的多层零件来执行增材制造。更特别地，基于一个或多个输入来动态地调节增材制造系统的操作参数。例如，控制器可以接收表示零件的温度值(例如，来自传感器和/或存储的模型)和/或几何特性(例如，来自传感器和/或存储的模型)的数据。基于该数据，控制器可以调节一个或多个操作参数，诸如电力输出、施加工具的位置、行进速度和/或角度、送丝器电机速度和/或方向，仅举几个示例。

结果，本文公开的增材制造系统通过动态地调节系统操作特性来控制多个熔滴中的每个熔滴的形成和向零件的施加，从而为更详细的分层零件提供更精细的控制。

附图说明

图1展示了根据本公开内容的各方面的采用受控短路焊接过程来形成多层零件的增材制造系统。

图2是根据本公开内容的各方面的图1中所示出类型的增材制造系统的示例控制电路部件的图形表示。

图3展示了根据本公开内容的各方面的采用受控短路焊接过程来形成多层零件的另一示例增材制造系统。

图4展示了根据本公开内容的各方面的通过采用受控短路焊接过程的增材制造系统来形成多层零件的方法。

附图不一定按比例绘制。在适当情况下，相似或相同的附图标记用于指代相似或相同的部件。

具体实施方式

本公开内容描述了用于通过增材制造技术来形成多层零件的系统和方法。特别地，增材制造系统结合受控短路焊接过程采用传感器数据以及所存储的几何模型和热模型，通过将多个熔滴施加到一系列层中来构建零件。

增材制造是在计算机控制下使材料结合或固化以形成三维物体的各个过程中的任一个过程，其中，材料是以分层的方式添加在一起的。例如，使用诸如立体平版印刷(STL)或熔融沉积建模(FDM)等技术，使三维(3D)打印用于快速原型和增材制造二者。