[发明专利]根据聚焦能量源的操纵电流的强度进行调节的、使用聚焦能量源的增材制造方法

说明书

本发明涉及一种通过堆叠材料层(16)来制造部件(14)的制造方法，这些材料层的每一层借助能量束(22)连续沉积和熔化材料(18)而获得，能量束的至少一个特征由操纵电流的强度控制，其特征在于，制造方法包括监测操纵电流的强度的监测步骤、将所监测的操纵电流的强度与给定阈值进行比较的比较步骤以及在操纵电流的强度大于给定阈值时停止制造方法的停止步骤。该方法的这种暂时停止显著降低能量失控的风险，该能量失控可能会破坏所沉积的材料带以及周围结构。

技术领域

本申请涉及一种使用聚焦能量源的增材制造方法，所述方法根据所述聚焦能量源的操纵电流的强度进行调节。更具体地，本发明涉及一种通过聚焦能量沉积材料(在英语中称为DED，即“定向能量沉积”)的增材制造方法。

背景技术

在航空领域，某些钛部件(例如喷气式发动机的吊架的主结构)是通过组装由材料块加工而成的多个复杂部件来制造。这种制造技术相对较长并且以钛屑的形式产生无法重复使用的大量材料损失。

为了减少废料量，增材制造方法允许通过将材料层彼此堆叠来制造部件。

根据图1所示的实施方式，部件10是通过堆叠材料层12来制造的，这些材料层是通过使用聚焦能量源(例如激光束、电子束)来熔化材料而获得的。根据称为聚焦能量沉积材料的技术，粉末或线材形式的材料在能量供应的同时进行沉积。

根据一种程序，随着聚焦能量源的前进，钛线材被放线，以获得材料带的叠置。

在进行通过聚焦能量沉积材料制造钛部件的制造测试时，能量失控特殊现象(也称为闪光)随机且不受控制地发生，从而导致刚刚沉积的钛带及其周围结构遭到破坏，如图2所示。

虽然每单位面积使用的能量水平约为500J/mm²以获得规则的带状，但在能量失控时，每单位面积的能量水平介于3000J/mm²和8000J/mm²之间，这导致对钛带和周围结构的破坏以及部件的报废。

由于这种能量失控仍然是一种难以控制的现象，这种通过聚焦能量沉积材料的增材制造技术无法在部件的大规模生产过程中实施。

发明内容

本发明旨在弥补现有技术的全部或部分缺陷。

为此，本发明涉及一种通过堆叠材料层来制造部件的制造方法，这些材料层的每一层通过由能量束以冲击区域为目标的、材料的连续沉积和融化而获得，来自材料供给系统的材料被构造为处于其中材料供给系统向冲击区域供给材料的启用状态以及其中材料供给系统不再向冲击区域供给材料的停用状态，能量束由构造为处于其中聚焦能量源产生能量束的启用状态以及其中聚焦能量源不产生能量束的停用状态，能量束包括由操纵电流的强度控制的至少一个特征。

根据本发明，制造方法包括监测操纵电流的强度的监测步骤、将所监测的操纵电流的强度与给定阈值进行比较的比较步骤以及当操纵电流的强度大于给定阈值时停止制造方法的停止步骤。

当操纵电流的强度超过给定阈值时，制造方法的这种暂时停止允许显著降低能量失控的风险。

根据另一特征，制造方法包括当所监测的操纵电流的强度变得低于给定阈值时恢复制造方法的恢复步骤。

根据另一特征，在恢复步骤时，聚焦能量源被切换到启用状态。

根据另一特征，在恢复步骤时，材料供给系统被切换到启用状态。

根据另一特征，如果所监测的操纵电流的强度大于给定阈值，则制造方法包括停用聚焦能量源的停用步骤，在该停用步骤时，聚焦能量源被切换到停用状态，聚焦能量源和部件相对于彼此固定；以及停用材料供给系统的停用步骤，在该停用步骤时，材料供给系统被切换到停用状态，材料供给系统和部件相对于彼此固定。

根据另一特征，停用聚焦能量源和材料供给系统的停用步骤连续实现。