[发明专利]受控制造系统和方法

说明书

受控制造系统适用于控制通过在集中的能量下沉积材料对部件进行制造、修复或表面重铺的方法，所述受控制造系统包括：‑部件的三维数字模型的获取装置；‑用于基于所述部件的三维数字模型生成部件的制造文件的装置，以对增材制造机器的制造参数进行定义，所述制造参数与制造指令相关；‑用于生成部件的控制文件的装置，以对控制操纵装置的控制参数进行定义，所述控制参数与控制指令相关；‑分析装置，其用于对制造文件和控制文件进行分析，以确定在同时将制造参数应用于增材制造机器并且将控制参数应用于控制操纵装置的过程中制造参数与控制参数是否能够共存；‑控制模块，其包括用于接收制造指令并且将所述制造指令发送至适用于支撑增材制造机器的多关节制造系统的至少一个通信通道，以及用于接收控制指令并且将所述控制指令发送至适用于支撑控制操纵装置的多关节控制系统的至少一个通信通道，以对增材制造机器和控制操纵装置进行同时控制。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，更具体地，涉及定向能量沉积(DED)方法的范畴，甚至更具体地，涉及通过DED增材制造方法与待制造、修复或表面重铺的部件有关的受控制造系统和方法。

背景技术

增材制造是指通过添加材料而进行制造的一组方法。投射材料或沉积材料(DED)的方法由在制造区添加材料(特别是粉末、线材或细丝形式)进行定义。激活源可以是多种多样的，通常是激光、电子束或电弧，但是也可以设想为其他形式的能量，例如但不限于等离子体源或等离子体源的组合。

如今，对通过增材制造生产的部件的控制是在制造所述部件之后并且/或者通过制造方法的控制方法进行的。

因此，存在非破坏性控制方法和破坏性控制方法。

非破坏性控制方法尤其包括射线照相术、断层摄影术、常规超声波、傅科电流、热成像、剪切成像。

破坏性控制方法尤其包括机械测试，并且在成品部件上进行。因此，这些方法无法在部件的制造过程中检测缺陷。此外，这些方法无法在检测到缺陷后立即实施反馈回路以停止制造或修改某些参数。最后，当相关部件具有复杂的最终几何形状时，这些破坏性控制方法无效。

还存在制造过程中的控制方法，例如，对热熔融的控制，通过可见光或红外线摄像机进行控制。然而，这些方法只能实现局部控制、表面控制甚至表面下的表层控制。当所述部件包含在制造方法过程中出现的埋藏的缺陷或当缺陷(例如，裂缝)出现在远离制造喷嘴的位置时，这种类型的方法不能保证部件的完整性。

在现有技术中对DED增材制造方法中的控制方法的实施进行了描述。这些方法中的一个方法是激光超声波控制方法。

激光超声波控制方法基于由产生激光器和检测激光器构成的控制装置。通过光热效应(在热弹性状态下)或烧蚀，从脉冲产生激光器向待控制的部件发射激光束导致弹性波的传播。超声波传播至待控制的部件中。当存在缺陷时，机械波与所述缺陷相互作用。因此，这些机械波部分地反射或衍射并且衰减，同时在检测点处产生标记。与光学干涉仪联接的检测激光器可以测量待控制的部件的表面的法向或切向位移。

现有技术包含涉及在增材制造过程中利用超声进行控制的各种工作；包括在制造过程中非常罕见的实施方案。

在大多数专门在实验室进行的研究中，两个控制激光器是固定的，这使得在制造过程中无法检查部件，或者至少在几何形状方面受到极大限制。因此，检查仅涉及部件的面向激光器定位的区域。因此，这些部件具有非常简单的几何形状。在Palermo进行并在文献[1]中公开的测试的区别在于：控制激光器与制造喷嘴的运动组件集成。该装置仅能够在特定条件下控制上部珠：一方面，控制仅限于喷嘴的运动足够慢，以能够进行采集，另一方面，控制仅限于非常简单的没有明显的曲率的几何形状和轨迹。然后，部件相对于机器结构的参考系的可能运动受到限制或者甚至不能运动，否则控制激光器不再与待控制的区域正交。此外，刚熔化的受控区域的高温会影响超声波传播，从而使信号分析和缺陷检测复杂化。为了克服这些缺陷，一种技术方案是利用工业机器人来承载传感器。