[发明专利]用于检查增材制造的部件的系统和方法

说明书

一种用于检查增材制造的部件的系统和方法，该部件包括被配置为逐层形成部件的增材制造头和被配置为检查部件的一个或多个层的电磁声换能器。

技术领域

本公开的实施方式总体上涉及增材制造过程和部件，并且更具体地涉及检查增材制造的部件的系统和方法。

背景技术

增材制造系统和方法用于通过多层材料制造部件，诸如，零件或产品。例如，已知的增材制造系统和方法通过逐层添加材料来制造部件。例如，制造系统和方法可以包括或以其他方式使用三维(3D)建模(例如，计算机辅助设计或CAD)软件、计算机控制的增材制造设备以及处于粉末或液体形式的原料。

增材制造包括多种多样的技术并且结合多种多样的技术，诸如，例如，激光自由成型制造(LFM)、激光沉积(LD)、直接金属沉积(DMD)、激光金属沉积、激光增材制造、激光工程网成形(LENS)、立体光固化成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积建模(FDM)、多射流建模(MJM)、3D打印、快速原型、直接数字制造、分层制造和增材制造。此外，在增材制造中可以使用多种原料以产生产品。这些材料的实例包括塑料、金属、混凝土和玻璃。

增材制造系统的一个实例是基于激光的增材制造系统。激光增材制造包括在受控的大气条件下将粉末或液体喷射或以其他方式注射到高功率激光器的聚焦光束或多个高功率激光器的衔接体中，由此产生焊池。然后可以使用所得的沉积物来构建或修复用于各种应用的制品。注入高功率激光束的粉末可以包括各种材料，诸如，金属、塑料等。

在通过增材制造形成部件时，残余应力可能导致部件中的异常。残余应力能够通过使用应变计和通过部件和/或应变计钻孔、或者通过或靠近部件和/或应变计的电子束切割线来测量。然而，钻孔和电子束切割通常破坏试样。此外，应变计直接应用于该结构，并且经常表现出关于实用性和灵敏度的问题。简而言之，检测部件中的异常的某些已知方法是破坏性的，因为它们通常使得被监测的部件不适合进一步使用，并且需要直接接触，诸如，经由应变计。

作为用于测量表面残余应力的替代方案，可以使用X射线衍射。然而，这样的系统通常利用复杂且昂贵的测量设备。进一步，这样的过程是耗时的。此外，为了测量亚表面残余应力，部件通常被化学研磨掉多层，从而破坏部件。

美国专利号8,806,950描述了一种用于电磁声换能器的方法和设备。该设备包括导电材料和电流感应器。该导电材料被配置为生成磁场，其中，磁场具有基本上固定的磁通量线，并且导电材料具有等于或小于该导电材料具有基本上为零的电阻的临界温度的温度。该电流感应器被配置为使电流在与磁场交互的测试对象中流动，其中，电流具有在测试对象中生成声波的频率。

美国专利号9,751,260描述了提供增材制造系统、表面处理设备以及使用增材制造头形成产品的方法。在一方面，增材制造系统包括增材制造头和耦接至增材制造头的表面处理装置。在另一方面，一种用于增材制造头的表面处理设备包括被配置为耦接至增材制造头的壳体和耦接至壳体的表面处理设备。在进一步方面，一种使用增材制造头形成产品的方法包括：用增材制造头来形成产品的一个或多个层；以及用耦接至增材制造头的表面处理装置来处理产品的一个或多个层中的至少一个层。

发明内容

需要一种成本有效且高效的非破坏性和非接触式的系统以及用于检查增材制造的部件的方法。

考虑到这种需要，本公开的某些实施方式提供了一种用于检查增材制造的部件的系统。该系统包括被配置为逐层形成部件的增材制造头以及被配置为检查部件的一个或多个层的电磁声换能器(EMAT)。

在至少一个实施方式中，该系统包括限定腔室的容器。增材制造头被配置为在容器内形成部件。在至少一个实施方式中，增材制造头和EMAT中的一者或两者在腔室内。在至少一个实施方式中，增材制造头和EMAT中的一者或两者是相对于腔室能移动的。