[发明专利]增材制造的超声监测

说明书

一种增材制造设备包括：平台，所述平台具有顶表面以用于支撑正在构造的零件；分配器，所述分配器被配置为将多个连续进料材料层输送至所述平台上；至少一个能量源，所述至少一个能量源用于将进料材料在所述平台上选择性地熔融为层；和原位监测系统，所述原位监测系统包括多个超声传感器，所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台并被配置为通过所述平台向在所述平台上正在构造的所述零件传输超声能量和通过所述平台从所述零件接收所述超声能量的反射。

技术领域

本公开内容涉及增材制造，也称为3D打印。

背景技术

增材制造(AM)，也称为实体自由成型制造或3D打印，是指其中三维物体通过连续地分配原料材料(例如，粉末、液体、悬浮液或熔化固体)堆积成二维层的制造工艺。相比之下，传统的机加工技术涉及其中从原材料(例如，木头、塑料、复合物或金属块)切割出物体的减材工艺。

可在增材制造中使用多种增材工艺。一些方法将材料熔化或软化以产生层，例如，选择性激光熔化(SLM)或直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)或熔融沉积建模(FDM)，而另一些方法则使用不同的技术(例如，立体光刻(SLA))固化液体材料。这些工艺在形成层以产生完成物体的方式上和在适于用在工艺中的材料上可不同。

在一些形式的增材制造中，粉末放置在平台上，并且激光束将图案勾画到粉末上以将粉末熔融在一起来形成某一形状。一旦形成该形状，就使平台降低并添加新粉末层。重复该工艺，直到零件完全形成。

发明内容

在一方面，一种增材制造设备包括：平台，所述平台具有顶表面以用于支撑正在构造的零件；分配器，所述分配器被配置为将多个连续进料材料层输送至所述平台上；至少一个能量源，所述至少一个能量源用于将进料材料在所述平台上选择性地熔融为层；和原位监测系统，所述原位监测系统包括多个超声传感器，所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台并被配置为通过所述平台向在所述平台上正在构造的所述零件传输超声能量和通过所述平台从所述零件接收所述超声能量的反射。

实现方式可包括以下特征中的一者或多者。

计算机可具有非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有用于从所述原位监测系统接收信号并基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像的指令。所述计算机可读介质可具有用于将所述零件的超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较的指令。

所述多个超声传感器可声学地耦接至所述平台的底表面。所述多个超声传感器可接触所述平台的所述底表面，或者耦合凝胶层可设置在所述多个超声传感器与所述平台的所述底表面之间。所述多个超声传感器可相对于所述平台固定在适当位置。所述多个超声传感器可平行于所述平台的所述顶表面移动。支撑件可保持所述多个超声传感器，并且线性致动器可将所述支撑件相对于所述平台移动。

多个换能器中的至少一些可被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的斜角将声波传输至所述平台中。所述多个换能器可包括多个换能器组，并且换能器组中的每个换能器可被定向为朝向在所述组的所述换能器之间的点传输声波。所述换能器组可为换能器对或元组。所述多个换能器中的至少一些可被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的法角将声波传输至所述平台中。所述多个换能器中的至少一些可被定位成从在所述平台的所述顶表面上的重叠区域接收所述超声能量的所述反射。

在另一方面，一种零件的增材制造的方法，所述方法包括：对于多个层中的每个层，在平台上分配粉末层；选择性地熔融所述粉末层的一部分以形成所述层的熔融部分；通过所述平台朝向所述层的所述熔融部分传输超声能量；和通过测量所述超声能量通过所述平台从所述熔融部分的反射来生成信号。基于所述信号来检测所述零件中的缺陷。