[发明专利]用于确定增材制造的结构中的应力和形状偏差的方法

权利要求书

1.一种用于确定利用增材制造方法制造的结构(11)中的与制造有关的形状偏差和应力的方法，所述结构通过熔化连续的层(12)中的构造材料产生，在所述方法中，处理器(41)

·使用描述所述结构(11)的几何结构的数据来产生有限元的网络，其中，所述处理器(41)布置所述有限元，使得所述有限元分别完全位于超级层(13)中，其中，所述超级层(13)分别由所述结构(11)的多个要制造的层(12)构成，

·对于每个超级层(13)，确定冷却行为，并且

·根据所述冷却行为通过有限元法FEM计算所述结构(11)中的由于热收缩而产生的应力和形状偏差，

其特征在于，

所述处理器(41)通过按照形成超级层(13)的顺序考虑超级层(13)来确定所述结构中的与凝固有关的应力和形状偏差，其中，

所述处理器(41)根据相关超级层(13)的冷却行为确定所述相关超级层(13)的平均温度T_l，

所述处理器(41)计算所述相关超级层(13)中的热收缩，方式是，所述处理器(41)

·考虑凝固的构造材料的第一有效收缩因子α_i或者第二有效收缩因子α_l,i，并且

·在考虑构造材料的熔化温度T_s并且不考虑其它超级层的情况下，作为ε₁＝α_i(T_s-T₁)或者ε_l，i＝α_l，i(T_s-T_l)计算所述相关超级层(13)中的第一相对热收缩ε_l或者第二相对热收缩ε_l,i，

所述处理器(41)计算所述相关超级层(13)中的产生的应力和形状偏差，方式是，所述处理器(41)考虑已经制造的超级层(13)的应力和形状偏差，

所述处理器(41)或者与该处理器对应的处理器通过利用有限元法FEM计算利用所述增材制造方法制造的代表性体积元RVE中的应力和形状偏差，来计算第一有效收缩因子α_i或者第二有效收缩因子α_l,i，

其中所述处理器(41)或者与该处理器对应的处理器确定第一有效收缩因子α_i或者第二有效收缩因子α_l,i，

方式是，所述处理器生成与相关代表性体积元RVE相同的材料和相同的尺寸的均匀固化的体积元HVE，

并且方式是，所述处理器调整所述均匀固化的体积元HVE的热收缩因子α，使得在所述均匀固化的体积元HVE和处于所述相关超级层(13)下方的结构之间的界面中也存在先前针对代表性体积元RVE计算的应力或者形状偏差，并且将所述热收缩因子α设置为等于第一有效收缩因子α_i或者第二有效收缩因子α_l,i。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述处理器(41)确定所述相关超级层(13)的冷却行为，方式是，所述处理器(41)

·对于冷却，仅考虑处于形成中的结构(11)的已经制造的部分，

·关于制造所述相关超级层(13)的时间段，对投入到处于形成中的结构(11)中的能量投入求平均，并且将所述能量投入均匀地分布在超级层(13)的面积上，

·确定在制造所述相关超级层(13)的时间段内该超级层(13)的热损耗，并且

·在考虑能量投入和热损耗的情况下，确定所述相关超级层(13)的平均温度T_l。

3.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在计算产生的应力和形状偏差时，所述处理器(41)基于相关层中的与时间有关的连续的温度变化T_l(t)，所述温度变化从熔化温度T_s运行到平均温度T_l。

4.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述处理器(41)或者与该处理器对应的处理器由在多个层中重叠的多个照射迹线(14)组成所述代表性体积元RVE，其中，与针对所述增材制造方法规划的照射模式对应地确定所述照射迹线(14)的走向。