[发明专利]用于增材制造过程和设备的机器控制

说明书

本发明涉及一种控制增材制造设备的方法，其中通过以逐层方式固结材料来构建物体。该方法包括：接收将由所述增材制造设备执行以使所述增材制造设备实施物体的构建的命令C，其中每个命令C包括标识符T，该标识符识别在构建期间执行命令C的时间；以及根据由相关联的标识符T所识别的时间来在所述增材制造设备上执行每个命令C。本发明还包括用于实施所述方法的设备和数据载体。

技术领域

本发明涉及机器控制，并且具体地但不排他地，对增材制造设备诸如材料床(粉末床或树脂床)增材制造设备的控制。

背景技术

用于生产部件的增材制造或快速成型方法包括可流动材料的逐层固化。存在不同的增材制造方法，包括粉末床系统，诸如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(eBeam)和光固化立体造型；以及非粉末床系统，诸如熔融沉积造型，包括丝材电弧增材制造(WAAM)。

在选择性激光熔化中，将粉末层沉积在构建室中的粉末床上，并且用激光束扫描粉末层的与正在构造的工件的截面(剖切面)相对应的部分。激光束将粉末熔化或烧结以形成固化的层。在对层进行选择性固化之后，粉末床减低了该新固化的层的厚度，并且根据需要将另外一层粉末在表面上摊开并固化。在单一构建中，可以构建多于一个工件，这些部件在粉末床中间隔开。

现有的选择性激光熔化设备是通过向硬件发送连续指令流使得机器的操作按顺序实施来操作。例如，按以下顺序：降低构建平台、通过在降低的构建平台上用刮板摊开粉末来形成层，并且随后用激光束扫描粉末层。利用此类顺序控制系统，关于何时执行每个指令存在一定程度的不确定性，从而妨碍对构建过程的准确预测。

在操作之间流逝的时间量对于准确计算或模拟在某个时间点正在制造的工件中有多少热量以及因此要向此部件输入多少能量来实现期望结果是重要的。当前机器操作的不确定性足以使得计算或模拟工件中的热量变得极其困难。

此外，WO 2015/140547披露了一种选择性激光固化设备，其中当刮板跨粉末床移动时，用能量束诸如激光束扫描粉末床以使刮板任一侧的粉末固结。此类方法可以通过以下方式使用指令的顺序执行来实现：将刮板运动命令插入至用于使激光转向的连续命令流中，使得刮板在足够的时间内从待用激光处理的粉末区域移动以避免激光束与刮板碰撞。然而，执行时序的不确定性需要对命令进行排序以包括足够的安全裕度，这可能会导致增材构建过程的最终效率低。

WO 2015/140547披露了使用多个激光器来扫描粉末床的重叠区域。使用多个激光器增大了上述挑战。具体地，为了确定使材料固结所需的能量输入，重要的是高度准确地了解相邻材料区域固结的时间。在未准确了解相邻区域的固结之间的时间的情况下，在固结过程中可能会向某个区域中输入过少或过多的能量，从而导致不能接受的构建。随着使用更多的激光器并且相邻区域的固结之间的时间变得更短，这变得更加严重。同样，可以实施规则来确保相邻区域不在指定的时间阈值内固结，以便确保某一区域在相邻区域固结之前已得到充分冷却。然而，这对扫描过程产生限制，并且导致增材构建过程的最终效率低。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种控制增材制造设备的方法，其中通过以逐层方式固结材料来构建物体，所述方法包括：接收将由增材制造设备执行以使所述增材制造设备实施物体的构建的命令，其中每个命令与识别要执行所述命令的时间的标识符相关联；以及根据由所述相关联的标识符所识别的时间在所述增材制造设备上执行每个命令。

此命令可以包括识别在构建期间执行命令的时间的标识符。

增材制造设备可以包括多个子系统。该方法可以包括接收将由增材制造设备执行以使增材制造设备的多个子系统实施物体的构建的命令，其中每个命令包括识别在构建期间执行命令的时间的标识符。