[发明专利]粉末床增材制造中的声发射感测

说明书

本发明涉及一种粉末床增材制造设备，该粉末床增材制造设备包括：构建套筒(117)；构建平台(202)，该构建平台在构建期间用于支撑粉末床(104)和物体(103)，该构建平台(202)能够在构建套筒(117)中降低；以及至少一个声感测系统。声感测系统包括声发射传感器(209)和声波导(240)。声波导(240)延伸穿过构建平台(202)，使得声波导(240)的远离声发射传感器(209)的接收端(241)邻接可移除地安装至构建平台(202)的构建基板(222)的表面，以将结构传播声波从构建基板(222)传输至声发射传感器(209)。

技术领域

本发明涉及粉末床增材制造中的声发射感测。本发明特别地但非排他地应用于声波的声发射感测，声波在粉末床增材制造(AM)过程期间传播穿过构建基板，物体被构件在该构建基板上。

背景技术

用于生产物体的粉末床增材制造或快速原型制造方法包括使用高能束(例如激光束或电子束)对粉末(例如金属粉末材料)进行逐层凝固。将粉末层沉积在构建室中的粉末床上，并且在粉末层的与正在构造的物体的截面对应的部分上扫描激光束或电子束。激光束或电子束将粉末熔化或烧结以便形成凝固层。在层的选择性凝固之后，使粉末床降低新凝固的层的厚度，并且根据需要在表面上散布另一层粉末并使其凝固。

WO 2016/198885披露了粉末床增材制造设备和用于检测在增材制造过程期间产生的结构传播(structure-borne)声发射波的方法。声发射(AE)传感器可以远程地定位在粉末层在其上熔化的构建基板下方和/或在构建平台下方。在常规的基于PZT的宽带AE传感器的情况下，传感器磨损面可以使用已知的声联接方法(即超声凝胶、油脂、刚性粘合剂)永久地附接至AM机器的合适的平坦面上。AE定位方法可以被适配成在AE系统内进行定位估计(例如，经由构建板基板的网格校准进行Delta-T定位)。

将AE传感器联接至构建基板的平坦下表面的问题是，用于实现所需联接的超声凝胶、油脂、或刚性粘合剂可能会污染设备内的粉末。这个问题可以通过将AE传感器联接至构建平台的平坦下表面来解决，因为密封件被定位成围绕构建平台，以将粉末保持在构建平台上方，并因此远离构建平台的下表面。然而，构建平台的夹层结构和构建平台内用于减少到构建平台下方区域的热传导的隔热层倾向于将结构传播声信号衰减到不可接受的低水平。

结构的Delta-T映射典型地使用许-尼尔森(Hsu-Nielson)方法进行，该方法包括在结构的表面上的网格位置处断开铅笔芯。这样的过程可能需要很长时间，如果在粉末床AM设备中进行，可能导致粉末床AM设备被石墨/铅笔芯污染。

WO 2015/109096 A1披露了一种包括超声检查系统的增材制造系统。超声检查系统具有多个被组织成阵列的超声传感器，这些超声传感器可以被集成到构建台中并且可随构建台移动。该台具有大致水平的片材，该片材具有顶面，该顶面支撑工件的多个薄片中的底部薄片并且可以与其直接接触。片材的相反的底面可以与每个传感器的缓冲器直接接触。每个传感器还具有换能器，使得缓冲器直接位于换能器与底面之间。

US 2015/0314373 A1披露了一种用于增材制造系统的构建板，该构建板包括支撑结构、子板和一个或多个换能器。支撑结构被配置成支撑粉状材料的烧结层的堆叠体。该一个或多个换能器可操作以引起支撑结构的振动，以减轻由于烧结堆叠体而引起的内部应力。

DE 102011008774 A1披露了增材制造设备，其包括超声换能器，该超声换能器包括用于发射超声脉冲的发射器装置。超声换能器装置可以与构建平台一体形成。

CN 107042628 A披露了一种熔融沉积造型设备，其包括固定至支撑板底部的超声换能器。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种粉末床增材制造设备，该粉末床增材制造设备包括：构建套筒；构建支撑件，该构建支撑件用于在构建期间支撑粉末床和物体，该构建支撑件能够在构建套筒中降低；以及至少一个声感测系统，该至少一个声感测系统延伸至构建支撑件以检测结构传播声波。