[发明专利]用于粉末床制作或修复的二极管激光器光纤阵列

说明书

本发明主题是“用于粉末床制作或修复的二极管激光器光纤阵列”。在粉末床中形成构造的方法包含：将多个激光束从二极管激光器光纤阵列的所选光纤发射到粉末床上，阵列的所选光纤对应于构造的层的模式；使对应于构造的层的模式的粉末床中的粉末同时熔融。用于在粉末床中形成构造的设备包含二极管激光器光纤阵列，其包含多个二极管激光器和对应于多个二极管激光器的多个光纤，每个光纤配置成从相应二极管激光器接收激光束并且发射激光束；配置成支承粉末床或组件的支承，配置成在离光纤末端一定距离支承粉末床；控制器，其配置成控制二极管激光器光纤阵列来将多个激光束从二极管激光器光纤阵列的所选光纤发射到粉末床上，阵列的所选光纤对应于构造的层的模式并且使对应于构造的层的模式的粉末床中的粉末同时熔融。

本申请是2014年12月8日提交的、申请号为201480068727.1、发明名称为“用于粉末床制作或修复的二极管激光器光纤阵列”的专利申请的分案申请。

技术领域

本技术一般涉及对供制作或修复组件、更具体地是燃气涡轮机引擎的组件中使用的直接金属激光熔融（DMLM）的二极管激光器光纤阵列的使用。

背景技术

加成制造是实现各种材料（其包含金属、陶瓷和塑料）组件的“3D打印”的已知技术。在加成制造中，部件（part）以逐层方式通过平整金属粉末并且使用高功率激光或电子束来选择性地使粉末融合而构造。在每个层后，添加更多粉末并且激光形成下一个层，同时使它融合到先前的层来制作掩埋在粉末层中的完整组件。加成制造系统和过程用来从数字模型制作精确的三维组件。

在当前粉末床（powder bed）系统中制作构造中，激光束或电子束用来扫描粉末层以在粉末床层中烧结和熔融期望形状。对于这类系统的典型每层扫描时间在70-100秒范围中。对于一些应用，构造能够需要数天的处理时间。DMLM的一个应用是在对飞行器的燃气涡轮机引擎的机翼制作和修复中。机翼的几何形状难以使用常规铸造技术形成，因而已提出使用DMLM过程或电子束熔融过程来制作机翼。由于层构造在彼此上并且逐横截面接合彼此，例如对于修复，可产生具有需要的几何形状的机翼或其部分。机翼可需要后处理来提供期望结构特性。

激光器扫描直接金属激光熔融（DMLM）系统的另一个问题是快速冷却速率，其能够在加成制造构造过程期间导致某些合金开裂。快速冷却速率在获得可取晶粒生长（例如垂直于层表面的晶粒生长）方面也造成困难。

发明内容

根据本文公开的技术的一个示例，在粉末床中形成构造的方法包括将多个激光束从二极管激光器光纤阵列的所选光纤发射到粉末床上，阵列的所选光纤对应于构造的层的模式；以及使对应于构造的层的模式的粉末床中的粉末同时熔融。

根据本文公开的技术的另一个示例，用于在粉末床中形成构造的设备包括：二极管激光器光纤阵列，其包括多个二极管激光器和对应于该多个二极管激光器的多个光纤，每个光纤配置成从相应二极管激光器接收激光束并且配置成发射激光束；配置成支承粉末床或组件的支承，配置成在离光纤末端一定工作距离支承粉末床；以及控制器，其配置成控制二极管激光器光纤阵列以将多个激光束从二极管激光器光纤阵列的所选光纤发射到粉末床上（阵列的所选光纤对应于构造的层的模式）以及使对应于构造的层的模式的粉末床中的粉末同时熔融。

附图说明

在参考附图阅读下面详细描述时，本技术的这些及其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中遍及附图相似的符号代表相似似部件，其中：

图 1A示意图示供本技术使用的二极管激光器光纤阵列；

图1B示意图示供本技术使用的另一个二极管激光器光纤阵列；

图1C示意图示供本技术使用的另一个二极管激光器光纤阵列；

图2示意图示用于根据本技术的示例通过二极管激光器光纤阵列使粉末床层同时熔融的系统；

图3示意图示根据本技术的示例可在二极管激光器光纤阵列中使用的光纤结构；

图4A示意图示可与根据本技术的系统一起使用的光纤阵列；以及