[发明专利]用于监测增材制造系统中粉末铺展的系统和方法

说明书

一种增材制造系统被构造成制造部件。增材制造系统包括构建平台、重涂覆器、监测照相机和控制器。部件设置在构建平台上。重涂覆器包括重涂覆器叶片，该重涂覆器叶片被构造成将粉末状构建材料铺展在形成粉末床的构建平台和部件上。监测照相机被定位成对重涂覆器叶片成像。监测照相机被构造成获取重涂覆器叶片的多个图像。控制器被构造成接收来自监测照相机的多个图像。控制器被构造成基于从监测照相机接收到的多个图像来检测粉末床中的缺陷。

技术领域

本公开领域大体涉及增材制造系统，并且更具体地，涉及用于监测增材制造系统中粉末铺展的系统和方法。

背景技术

至少一些增材制造系统涉及粉末状材料的堆积以制造部件。这些技术可以以降低成本和提高制造效率的方式从粉末材料中生产复杂的部件。至少一些已知的增材制造系统(例如DMLM系统)使用激光器装置、构建平台、重涂覆器和粉末材料(例如但不限于粉末状金属)来制造部件。激光器装置产生激光束，其能熔化在激光束入射到粉末材料上的区域内或区域周围的构建平台上的粉末材料，形成熔池。熔池冷却成固结的、坚实的部件顶层。构建平台降低了一些量，例如，10至100微米，并且重涂覆器在顶层铺展附加的粉末状构建材料。可替换地，粉末分配器和激光器装置可以向上平移，重涂覆器将下一粉末层铺展在先前固结的粉末床上，并且激光器装置将新层固结在新的高度。重复该过程，直到系统制造出完整的部件为止。然而，粉末床中可能会形成缺陷(例如短进料(short feeds)或沉孔)，如果没有检测和校正粉末床缺陷，随后将导致部件的缺陷或构建失败。具体地，关于沉孔，由于在先前的层上形成了附加层，沉孔可能扩大，从而在粉末床中形成非预期的空隙，这会损害所制造部件的完整性。粉末床中的潜在缺陷的监测和检测可以防止部件缺陷的形成，提高增材构建的产量，从而减少制造过程的成本。

发明内容

在一方面，提供了一种被构造成制造部件的增材制造系统。增材制造系统包括构建平台、重涂覆器、监测照相机和控制器。部件设置在构建平台上。重涂覆器包括重涂覆器叶片，其被构造成将粉末状构建材料铺展在形成粉末床的构建平台和部件上。监测照相机被定位成对重涂覆器叶片成像。监测照相机被构造成获取重涂覆器叶片的多个图像。控制器被构造成从监测照相机接收多个图像。控制器被构造成基于从监测照相机接收到的多个图像来检测粉末床中的缺陷。

在另一方面，提供了一种用于在增材制造系统中使用的控制器。增材制造系统包括构建平台、重涂覆器、监测照相机和控制器。该重涂覆器包括重涂覆器叶片。监测照相机被定位成对重涂覆器叶片成像。监测照相机还被构造成获取重涂覆器叶片的多个图像。该控制器包括处理制造和联接到该处理装置的存储器装置。控制器被构造成从监测照相机接收多个图像。控制器还被构造成分析多个图像，基于重涂覆器的多个图像检测粉末床中的至少一个缺陷。

在又一方面，提供了一种利用增材制造系统制造部件的方法。增材制造系统包括构建平台、重涂覆器、监测照相机和控制器。该重涂覆器包括重涂覆器叶片。监测照相机被定位成对重涂覆器叶片成像。监测照相机被构造成获取重涂覆器叶片的多个图像。部件设置在构建平台上。该方法包括使用重涂覆器将粉末状构建材料铺展在构建平台和部件上，以形成粉末床。该方法还包括使用监测照相机获取重涂覆器的多个图像。该方法进一步包括使用控制器分析重涂覆器的多个图像以检测粉末床中的至少一个缺陷。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中，类似的字符表示类似的部分，其中：

图1是以包括示例性构建平台、重涂覆器和监测照相机的直接金属激光熔化(DMLM)系统的形式示出的示例性增材制造系统的示意图；

图2是图1中所示的增材制造系统的示例性构建平台、重涂覆器和监测照相机的示意性俯视图；

图3是通过监测照相机获取的图1中所示的增材制造系统的示例性构建平台和重涂覆器的图像；

图4是通过监测照相机获取的图3中所示的示例性关注区域的二进制图像；