[发明专利]多个光学系统的扫描场对准

说明书

一种用于增材制造过程的校准束扫描场的方法，其中两个或更多个辐射能量束用于选择性地熔化材料以形成工件。该方法包括：使用单独的束转向机构来引导两个或更多个辐射能量束，以在基板上创建校准构建图案，该校准构建图案包括由两个或更多个辐射能量束中的每一个创建的至少一个测量伪影；测量测量伪影的位置；比较测量伪影的位置与标准，以识别对准误差；以及调整束转向机构中的至少一个以补偿对准误差。

技术领域

本发明总体上涉及增材制造，并且更具体地涉及用于增材制造中的能量束对准的设备和方法。

背景技术

增材制造是逐层堆积材料以形成部件的过程。增材制造也被称为“分层制造”和“逆向加工”。为了本发明的目的，这些术语被视为同义词。

一种类型的增材制造机器被称为“粉末床”或直接金属激光熔化(“DMLM”)机器，并且包括构建室，该构建室包围由辐射能量束选择性熔融以形成工件的大量粉末。这种类型的机器可以配备有多个光学系统或束发生器，该光学系统或束发生器产生多个辐射能量束(例如，激光)以加快构建过程。每个束都可以扫过其自己的独立扫描场。独立扫描场的校准和相对对准对于在多束增材制造机器中获得高质量的零件至关重要。

现有校准过程的一个问题是它们不允许直接比较多个光学系统的对准。

发明内容

通过使用包括由不同光学系统创建的测量伪影(artifact)的校准构建图案来解决该问题。

根据本文描述的技术的一个方面，提供一种用于校准增材制造过程的束扫描场的方法，其中两个或更多个辐射能量束用于选择性地熔化材料以形成工件。该方法包括：使用单独的束转向机构来引导两个或更多个辐射能量束，以在基板上创建校准构建图案，该校准构建图案包括由两个或更多个辐射能量束中的每一个创建的至少一个测量伪影；测量测量伪影的位置；比较测量伪影的位置与标准，以识别是否存在对准误差；以及如果存在对准误差，则调整至少一个束转向机构以补偿对准误差。

附图说明

通过参考以下结合附图进行的描述，可以最好地理解本发明，其中：

图1是示例性增材制造机器的示意性局部剖视的正视图，该增材制造机器在其中包括构建室；

图2是图1的机器的示意性立体图；

图3是现有技术的束校准构建图案的示意性俯视图；

图4是根据本发明的一个方面的示例性束校准构建图案的示意性俯视图；和

图5是图4的构建校准图案的一部分的放大图。

具体实施方式

参照附图，其中在各个附图中，相同的附图标记表示相同的元件，图1示意性地示出了适于执行增材制造方法的增材制造机器10。机器10及其操作是“粉末床机器”的代表性示例。

将理解，机器10仅用作示例以提供用于描述本发明的原理的上下文。本文描述的原理适用于粉末床机器的其他构造，以及其他类型的增材制造机器和相关过程。更一般地，本文描述的原理将适用于其中产生熔池的任何制造过程。此类过程的非限制性示例包括电子束熔化(“EBM”)，定向能量沉积(“DED”)和激光焊接。术语“制造过程”还可以包括修理过程，其中使用产生熔池的技术将部件构建或连接在一起。

机器10的基本部件包括工作台12，粉末供应器14，重涂器16，溢流容器18，被构建室22包围的构建平台20和至少一个束发生器(通常表示为24)，所有这些都被壳体26包围。这些部件的每一个将在下面更详细地描述。

工作台12是限定平坦工作表面28的刚性结构。工作表面28与虚拟工作平面共面并限定虚拟工作平面。在示出的示例中，其包括与构建室22连通并暴露构建平台20的构建开口30，与粉末供应器14连通的供应开口32以及与溢流容器18连通的溢流开口34。