[发明专利]增材制造设备中的同轴熔池传感器中或与其相关的改进

说明书

本发明涉及一种对准增材制造设备中的同轴熔池传感器(123)的方法。该方法包括：使用第一光学链(106a，106b，106c，106d)使第一激光束(118a，118b，118c，118d)在工作表面(110)上沿着第一扫描路径(L1)扫描，以沿着第一扫描路径(L1)生成熔池(130)；以及使用第二光学链(106a，106b，106c，106d)使同轴传感器(123)的视场(132)在工作表面上沿着第二扫描路径(L2)扫描，以用于操控第二激光束(118a，118b，118c，118d)。第一扫描路径和第二扫描路径(L1，L2)相交。当视场(132)沿着第二扫描路径(L2)扫描时，根据由同轴传感器(123)生成的信号的变化来确定有待对同轴传感器(123)的视场(132)与第二光学链(106a，106b，106c，106d)的光轴的对准进行的调整。

技术领域

本发明涉及增材制造设备、特别是使用激光熔融材料的增材制造设备中的同轴熔池传感器中或与其相关的改进。本发明特别地但非排他性地应用于基于激光的粉末床熔融设备，并且更具体地应用于包括多个光学链的粉末床熔融设备，每个光学链用于独立地操控激光束，并且这些光学链中的至少一个光学链包括同轴熔池传感器。

背景技术

粉末床熔融设备通过使用诸如激光束等高能束将诸如金属粉末材料等材料逐层固化来产生物体。通过以下方式在包含于构建套筒中的粉末床上形成粉末层：使构建套筒中的构建平台下降以使粉末床下降，将一堆粉末投放到下降的粉末床附近，并用再涂器将这堆粉末(从粉末床一侧到另一侧)铺展在粉末床上以形成该层。然后通过用束照射这些面积来使与待形成的工件的截面对应的粉末层的各部分固化。该束使粉末熔融或烧结以形成固化层。在层的选择性固化之后，使粉末床降低新固化的层的厚度，并且根据需要在表面上铺展另一层粉末并使其固化。

在对材料(特别是金属)的选择性激光熔融过程中，熔池散发出热的高速蒸气羽流，该蒸气羽流冷却以形成金属“冷凝物”纳米颗粒的细雾。另外，从沸腾的熔池中喷出较大的不规则飞溅颗粒。此外，由蒸气羽流的运动导致的压降吸入熔池附近的粉末，从而将其向上抛离粉末床。

WO 2017/085470披露了一种光学模块，该光学模块包括用于独立地将多个激光束操控到粉末床上的多个光学链。

国际专利申请WO 2019/092414披露了一种检测器模块，该检测器模块可以被安装到光学模块(诸如，WO 2017/085470中披露的光学模块)上，以便检测在粉末熔融过程中从熔池区域发射并由光学链收集的辐射。例如，该辐射可以是由熔池本身发射的辐射(通常为红外波长)或在熔融过程中由熔池上方产生的等离子体羽流发射的辐射(通常为可见波长)。检测器模块包括挠曲件，所述挠曲件用于将传感器的光轴的相对位置调整到光学模块上的安装位置。

已经发现，即使当熔池处的条件改变预期对于扫描方向的改变很小时，改变激光束在粉末床上的扫描方向也影响由同轴熔池传感器生成的信号的强度。这种强度改变可能导致一些扫描方向的信号强度太低，使得指示异常的信号(诸如，飞溅颗粒或孔隙率)的变化被信号中的潜在噪声遮蔽。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种对准增材制造设备中的同轴熔池传感器的方法，该方法包括：使用第一光学链使第一激光束在工作表面上沿着第一扫描路径扫描，以沿着该第一扫描路径生成熔池；以及使用第二光学链使同轴传感器的视场在该工作表面上沿着第二扫描路径扫描，以用于操控第二激光束，其中，该第一扫描路径和该第二扫描路径相交；以及当该视场沿着该第二扫描路径扫描时，根据由该同轴传感器生成的信号的变化来确定有待对该同轴传感器的该视场与该第二光学链的光轴的对准进行的调整。