BR112020003863B1

BR112020003863B1 - Método de operação de uma máquina de fabricação aditiva e sistema de fabricação aditiva

Info

Publication number: BR112020003863B1
Application number: BR112020003863-6A
Authority: BR
Inventors: Arthur H. Barnes
Original assignee: Hewlett-Packard Development Company, L.P.
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2022-12-13
Also published as: WO2019070250A1; KR102459501B1; US20200230877A1; EP3668702A1; EP3668702A4; JP2020529941A; US11738507B2; CN111107974B; KR20200029018A; CN111107974A; BR112020003863A2; JP6928715B2; EP3668702B1

Abstract

Alguns exemplos incluem um método de operação de uma máquina de fabricação aditiva que inclui formar uma camada de um material de construção, aplicar seletivamente um agente de fusão sobre a camada formada de material de construção, aplicar energia de fusão ao material de construção e agente de fusão com uma fonte de energia térmica para formar uma camada de objeto de um objeto tridimensional e uma camada de sacrifício de um objeto de sacrifício no agente de fusão aplicado seletivamente, detectar uma temperatura térmica da camada de sacrifício, comparar a temperatura térmica detectada da camada de sacrifício a uma temperatura alvo, e ajustar um nível de potência da fonte de energia térmica com base nas temperaturas comparadas.

Description

ANTECEDENTES

[001] Máquinas de fabricação aditiva produzem objetos tridimensionais (3D) por meio da construção de camadas de material. Algumas máquinas de fabricação aditiva são geralmente referidas como “impressoras 3D”. Impressoras 3D e outras máquinas de fabricação aditiva tornam possível converter um modelo de CAD (projeto assistido por computador) ou outra representação digital de um objeto no objeto físico. Os dados de modelo podem ser processados em camadas, cada uma definindo aquela parte de uma camada ou camadas de material de construção a ser formada no objeto. WO2016 / 050319 divulga um método para controlar o aquecimento de uma superfície. WO2016 / 195665 divulga o uso de objetos de sacrifício com base em um limite de temperatura.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[002] A Figura 1 é uma vista lateral esquemática em seção transversal de um sistema de fabricação aditiva exemplificativo de acordo com aspectos da presente divulgação.

[003] A Figura 2 é uma vista superior de uma superfície de construção exemplificativa de um sistema de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação.

[004] A Figura 3 é um diagrama de blocos de um sistema de feedback em malha fechada exemplificativo de um sistema de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação.

[005] A Figura 4 é um fluxograma de um método de operação exemplificativo de uma máquina de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação.

[006] A Figura 5 é um fluxograma de outro método de operação exemplificativo de uma máquina de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[007] Na descrição detalhada a seguir é feita referência aos desenhos anexos que formam uma parte acerca desde documento, e na qual é mostrada como ilustração exemplos específicos nos quais a divulgação pode ser praticada. Deve ser entendido que podem ser utilizados outros exemplos e que alterações estruturais ou lógicas podem ser feitas sem divergir do âmbito da presente divulgação. A descrição detalhada a seguir, portanto, não deve ser considerada em um sentido limitativo, e o âmbito da presente divulgação é definido pelas reivindicações apensas. Deve ser entendido que recursos dos diversos exemplos descritos neste documento podem ser combinados, parcialmente ou totalmente, entre si, a não ser que especificamente mencionado em contrário.

[008] As descrições e exemplos fornecidos neste documento podem ser aplicados a diversas tecnologias, ambientes e materiais de fabricação aditiva. Por exemplo, em algumas tecnologias de fabricação aditiva, uma camada de material de construção pode ser formada com um rolete, um revestidor, e um agente de fusão pode ser dispensado com uma cabeça de impressão. Tanto o revestidor como a cabeça de impressão podem ser transportados sobre um sistema de transporte móvel. Uma fonte de energia térmica pode também estar montada sobre o sistema de transporte e movida ao longo de uma superfície de construção. Em um processo de fabricação aditiva exemplificativo, energia pode então ser aplicada à camada de material de construção para solidificar aquelas porções da camada sobre a qual agente de fusão foi depositado para formar uma camada de um objeto sendo gerado. A fonte de energia térmica pode aplicar uma energia de aquecimento, adequada para aquecer o material de construção até uma temperatura de pré-fusão, e uma energia de fusão, adequada para fundir o material de construção onde o agente de fusão foi aplicado. Uma tecnologia de fabricação aditiva exemplificativa pode dispensar um agente de fusão adequado em um padrão desejado com uma cabeça de impressão, com base em dados de um modelo de objeto tridimensional (3D), sobre uma camada de material de construção sobre uma superfície de construção em uma câmara de construção e em seguida expor a camada de material de construção e o agente de fusão a uma fonte de energia, tal como uma fonte de energia térmica. O material de construção pode ser um tipo de material de construção à base de pó e o agente de fusão pode ser um líquido de absorção de energia que pode ser aplicado ao material de construção. Por exemplo, o material de construção à base de pó pode incluir plástico, cerâmica e pós metálicos. A fonte de energia pode gerar calor que é absorvido por componentes de absorção de energia de fusão do agente de fusão para sinterizar, derreter, fundir, ou de outro modo amalgamar o material de construção padronizado. O material de construção padronizado pode solidificar e formar uma camada de objeto, ou uma seção transversal, de um objeto de construção desejado. O processo é repetido camada por camada até completar o objeto de construção 3D.

[009] Na fabricação aditiva, é desejável controlar com precisão a temperatura da superfície de uma peça à medida que está sendo fabricada. Controle de temperatura é aplicável em diversas tecnologias, ambientes e materiais de fabricação aditiva. Variações de temperatura podem provocar variações indesejáveis de construção (isto é, defeitos em peças). Durante o processo de solidificação, distribuição não- uniforme de temperatura ou tensão térmica desequilibrada podem provocar deformação ou de outro modo afetar a precisão dimensional e propriedades de material do objeto construído. Por exemplo, se a camada de construção ficar muito quente, o perímetro do agente de fusão padronizado pode “sangrar” para dentro do material de construção circundante que não se destina a fundir e resultar em geometria, dimensões e aparência incorretas. Adicionalmente, o calor aumentado pode afetar indesejavelmente a camada subsequente de material de construção com fusão descontrolada. Alternativamente, se a camada de construção é muito fria, as propriedades de material podem ser inadequadas em determinadas propriedades mecânicas incluindo resistência à tração, alongamento na ruptura e força de impacto, por exemplo. Deste modo, o controle das temperaturas de construção durante fusão é altamente desejável.

[0010] A determinação precisa das temperaturas da superfície da peça como feedback é útil para corrigir a dosagem correta de energia de fusão durante um processo de construção. Muitos fatores contribuem para a temperatura da superfície da peça incluindo a variação de massa do material de construção, a variação de temperatura do material de construção, a entalpia de fusão do material de construção, contaminação do sistema de fusão, correntes de ar convectivas na câmara, assim como outros fatores.

[0011] O controle preciso de temperatura do objeto de construção durante fabricação pode ser difícil. Por exemplo, medições precisas de temperatura podem ser difíceis usando alguns tipos de sensores térmicos, tais como câmeras térmicas de infravermelho de baixa resolução. Por exemplo, o tamanho de pixel da câmera para medição pela câmera térmica pode ser tão grande quanto 10 mm x 10 mm. Cada pixel de câmera cobre uma área efetiva da superfície de construção. O tamanho da área efetiva dependerá do tamanho do pixel da câmera, da altura da câmera acima da superfície de construção, e da ótica da câmera, por exemplo. Objetos, ou partes de objetos, formados sobre a superfície de construção podem ser menores que a área efetiva, tornando difícil obter medições precisas de temperatura. Frequentemente, as temperaturas de peças de construção ou aspectos de peças de menor tamanho que a área efetiva não podem ser medidos com precisão. Peças do objeto que são menores que a área efetiva, por exemplo, podem ter uma temperatura térmica que é influenciada por material de construção mais frio em torno da peça do objeto. Por exemplo, onde uma porção de um objeto não é completamente coberta por um pixel de câmera, a temperatura medida por aquele pixel de câmera será uma média da temperatura da peça de objeto e da temperatura do pó de construção circundante. Isto pode fazer com que a temperatura medida seja menor que a temperatura real da peça de objeto. O controle preciso da temperatura de construção enquanto formando um objeto de construção sobre a superfície de construção sem depender da detecção de temperatura do objeto de construção na área de construção pode ser útil. Contudo, uma vez que a natureza de objetos sendo formados pode não ser adequada para fornecer uma área, ou localização, que possa ser usada para obter medições térmicas desta, os exemplos neste documento fornecem a geração de um denominado ‘objeto de sacrifício ’ junto com o objeto desejado sendo gerado. O objeto de sacrifício , assim denominado porque se destina a ser descartado uma vez completo, é gerado para ter um recurso repetível consistente sobre o qual podem ser feitas medições térmicas e pode ser fornecido feedback térmico.

[0012] Por exemplo, um objeto de sacrifício pode ser formado, ou disposto, na área edificável da câmera de construção para fornecer feedback térmico ao processo e sistema de fusão para ajustar e aplicar o montante desejado ou adequado de energia às peças de construção na área edificável para aumentar o processo de sinterização para melhor e mais consistente qualidade do objeto de construção. Como usado neste documento, objetos de sacrifício são objetos tridimensionais formados por uma máquina de fabricação aditiva que não são parte do objeto de construção desejado. O objeto de sacrifício é formado (por exemplo, dimensionado e posicionado) baseado em dados gerados pela máquina de fabricação aditiva. O objeto de sacrifício não faz parte do objeto de construção do consumidor e pode ser descartado no final da construção.

[0013] A temperatura da(s) camada(s) superficial(ais) superior(es) do objeto de sacrifício pode ser medida, por exemplo, usando uma câmera térmica, e usada como feedback e aplicada a um controlador, tal como derivativo integral proporcional (PID), que ajusta o nível de potência fornecida à fonte de aquecimento térmico. O feedback de temperatura da(s) camada(s) superior(es) do objeto de sacrifício pode ser usada para ajustar o nível de potência aplicado para aquecimento e fusão da camada seguinte do objeto de construção. Em um exemplo, o objeto de sacrifício pode ser formado em uma região de fronteira térmica (quando existir) de modo a não impactar a área edificável do consumidor. O objeto de sacrifício pode ser formado em todas, ou em ao menos algumas, das camadas do objeto de construção para fornecer um indicador preciso da temperatura do objeto de construção durante todo o processo de construção. O objeto de sacrifício pode ser formado em camadas que precedem o objeto de construção do consumidor para auxiliar no estabelecimento e estabilização da temperatura do objeto de construção antes do início do objeto de construção do consumidor. A temperatura do objeto de sacrifício pode ser usada como uma indicação precisa da temperatura dos objetos de construção na área edificável.

[0014] A Figura 1 é uma vista lateral esquemática de um sistema de fabricação aditiva exemplificativo 10 de acordo com aspectos da presente divulgação. O sistema de fabricação aditiva 10 inclui um conjunto dispensador 12, uma fonte de energia térmica 14, um sensor térmico 16 e um controlador 18. O conjunto dispensador 12 pode incluir um espalhador de material de construção 19 para dispensar e espalhar um material de construção 20 e um dispensador de agente de fusão 21 para dispensar agente de fusão 22 sobre uma superfície de construção 24. O espalhador de material de construção 19 pode incluir um limpador ou um rolete revestidor, por exemplo, para espalhar uma pilha dispensada de material de construção 20 sobre a superfície de construção 24. O dispensador de agente de fusão 21 pode incluir uma cabeça de impressão, por exemplo. A superfície de construção 24 pode ser uma plataforma de construção ou uma camada previamente formada de material de construção, por exemplo. O material de construção 20 pode ser dispensado e espalhado para formar uma camada sobre a superfície de construção 22 e em seguida o agente de fusão 22 pode ser seletivamente dispensado sobre a camada recentemente formada de material de construção 20. A fonte de energia térmica 14 pode aquecer e fundir material de construção 20 sobre o qual um agente de fusão 22 foi aplicado para formar uma camada de um objeto de construção tridimensional 26. O material de construção 20 e o agente de fusão 22 podem também ser aquecidos do mesmo modo pela fonte de energia térmica 14 para formar uma camada de um objeto de sacrifício 28.

[0015] O conjunto dispensador 12 e a fonte de energia térmica 14 podem estar montados em um transporte (não mostrado) que pode ser móvel ao longo da superfície de construção 24 da área de construção em uma direção axial x para dispensar material de construção 20 e agente de fusão 22 assim como aquecer e fundir material de construção 20 e agente de fusão 22. Por exemplo, o conjunto dispensador 12 e a fonte de energia térmica 14 podem ser móveis bidirecionalmente ao longo do eixo geométrico x da superfície de construção 24 para formar uma nova camada de material de construção 20, para imprimir agente de fusão 22 sobre a nova camada de material de construção 20 baseada em instruções de impressão, e para fundir o material de construção 20 que o agente de fusão 22 aplicou. O material de construção 20 é dispensado em camadas e o agente de fusão 22 é aplicado seletivamente às camadas de material de construção 20 para formar camadas de objeto do objeto de construção tridimensional 26 e camadas de sacrifício de objeto de sacrifício 28 correspondentes à aplicação seletiva de agente de fusão 22. Apenas uma camada de construção 30 é identificada na Figura 1 para clareza, embora seja entendido que camadas adicionais de objeto estão incluídas debaixo da camada de construção identificada 30. As camadas de construção 30 são fundidas juntas onde o agente de fusão 22 foi aplicado ao material de construção 20 para formar o objeto de construção 3D 26 baseado nas instruções de impressão para o objeto desejado do consumidor e como posicionado para construção na câmera de construção como desejado pelo consumidor.

[0016] O sensor térmico 16 pode medir temperaturas térmicas de superfícies da camada de construção 30 incluindo o objeto de construção 26 e o objeto de sacrifício 28. O sensor térmico 16 pode ser uma câmera de imagem térmica, por exemplo. O controlador 18 pode comparar a temperatura térmica medida obtida pelo sensor térmico 16 a uma temperatura alvo. O controlador 18 pode ser um controlador derivativo integral proporcional (PID), por exemplo, embora possam ser aceitáveis outros tipos de controladores. O controlador 18 pode ajustar um nível de potência de fonte de energia térmica 14 baseado na comparação da temperatura térmica medida e da temperatura alvo. O nível de potência ajustado pode ser aplicado a uma camada seguinte, ou subsequente, do objeto de construção 26. Em um exemplo, o nível de potência é ajustado quando o sistema de transporte que transporta a fonte de energia térmica 14 está fora da área de construção quando mudando direção para a passagem seguinte e é constante durante a passagem subsequente. O nível de potência ajustado pode ser constante quando a fonte de energia térmica 14 passa sobre a área de construção. Em outro exemplo, o nível de potência da fonte de energia térmica 14 pode ser ajustado à medida que a fonte de energia térmica 14 passa sobre a área de construção. O sensor térmico 16 e o controlador 18 podem ser montados independentemente no sistema de fabricação aditiva 10.

[0017] A Figura 2 é uma vista superior de uma superfície de construção exemplificativa 24 do sistema de fabricação aditiva 10 de acordo com aspectos da presente divulgação. A superfície de construção 24 (por exemplo, uma plataforma de construção móvel no eixo geométrico z ou uma camada previamente formada de material de construção) está posicionada dentro de uma câmara de construção 40 e pode incluir uma área de construção 42 e uma região de fronteira térmica 44. A região de fronteira térmica 44 é uma região ‘virtual’ que pode ser definida para ocupar qualquer porção predefinida da superfície de construção 24. Em alguns exemplos, a região de fronteira térmica 44 pode incluir camadas de material de construção 20 próximas das bordas perimetrais da superfície de construção 24 dentro da câmara de construção 40. A região de fronteira térmica 44 incluída no perímetro da câmara de construção 40 pode ser adequada para a camada de sacrifício 32, mas pode ter maior condução térmica e características térmicas que não são ótimas para produzir objetos de construção de alta qualidade, por exemplo.

[0018] A camada de construção 30 está posicionada sobre a superfície de construção 24 e pode incluir a camada de objeto 34 do objeto de construção exemplificativo 26 e a camada de sacrifício 32 de um objeto de sacrifício exemplificativo 28. A camada de objeto 34 está posicionada dentro da área de construção 42. O objeto de sacrifício 28 está posicionado em uma posição predeterminada na câmara de construção 40 e tem um tamanho predeterminado em seção transversal sobre a superfície de construção 24. A camada de sacrifício 32, em um exemplo, pode estar posicionada dentro da região de fronteira térmica 44 para proporcionar uso de toda a área de construção 42 para o objeto de construção desejado do consumidor 26. A camada de sacrifício 32 pode ter qualquer tamanho, formato e posição adequados sobre a superfície de construção 24 que possa ter uma área efetiva de ao menos um pixel de câmera para ser detectada pelo sensor térmico 16. Em alguns exemplos, a camada de sacrifício 32 pode ter uma área efetiva de diversos píxeis de câmera. Em alguns exemplos, o tamanho, formato e localização da camada de sacrifício 32 é predeterminada pela máquina de fabricação aditiva 10.

[0019] A região de fronteira térmica 44 pode formar uma área perimetral ao redor da área de construção 42 da superfície de construção 24. Como ilustrado, a área de sacrifício 32 pode ser formada na região de fronteira térmica 44 fora da área de construção 42. Embora sejam mostrados dois objetos de sacrifício na Figura 2, pode ser utilizado um único objeto de sacrifício 28 (vide, por exemplo, Figura 1) ou podem ser utilizados múltiplos objetos de sacrifício 28. O objeto de sacrifício 28 pode estar posicionado na região de fronteira térmica 44 em um ou múltiplos lados da área de construção 42. Em um exemplo, mais de um objeto de sacrifício 28 são utilizados e uma média das temperaturas medidas dos diversos objetos de sacrifício 28 pode ser calculada para uma temperatura medida resultante.

[0020] Em um exemplo, a região de fronteira térmica 44 pode abranger uma largura de perímetro de 25 mm da superfície de construção 24 ao redor da área de construção 42. Em um exemplo, o objeto de sacrifício 28 tem 15 mm de largura e está centrado dentro da região de fronteira térmica 44 de 25 mm de largura. O material de construção 20 geralmente tem uma baixa condutividade térmica. Pode ser mantida uma margem de material de construção 20 entre a área de construção 42 e a camada de sacrifício 32 e pode ser mantida uma margem de material de construção entre a camada de sacrifício 32 e uma parede da câmara de construção 40 para proporcionar algum isolamento térmico para a camada de sacrifício 32. Em alguns exemplos, é utilizada ao menos uma margem de 5 mm de material de construção não-fundido 20 ao redor da camada de sacrifício 32.

[0021] A(s) camada(s) de objeto 34 que forma(m) o objeto de construção 3D 26 pode(m) incluir peças de objeto, ou camadas de peças de objeto 34a, que são muito pequenas para serem medidas com precisão pelo sensor térmico 16. Peças de objeto que incluem camadas de peças de objeto 34a, de objeto de construção 26 que são menores que um tamanho efetivo de pixel de câmera, por exemplo, podem ter uma temperatura medida que é influenciada por material de construção mais frio 20 ao redor da camada de peça de objeto 34a. Por exemplo, a temperatura medida pode ser calculada sobre a camada fundida da peça de objeto 34a que é menor que um tamanho de pixel de câmera e do material de construção circundante 20, fazendo com que a temperatura detectada seja menor que a temperatura real da camada de peça de objeto 34a. O objeto de sacrifício 28 pode ter qualquer tamanho adequado que possa ser detectado por ao menos um pixel de câmera do sensor térmico 16, e em alguns exemplos diversos píxeis de câmera, totalmente sobre o objeto de sacrifício 28. O objeto de sacrifício 28 pode fornecer uma indicação precisa de peças de objeto menores do objeto de construção 26 que não são capazes de serem medidas termicamente com precisão pelo sensor térmico.

[0022] Com referência adicional à Figura 1, cada camada de sacrifício 32 pode ter uma área superficial e posição adequadas para serem detectadas, ou medidas, com precisão, pelo sensor térmico 16. A temperatura térmica pode ser periódica ou continuamente medida com o sensor térmico 16 durante a formação de múltiplas camadas de sacrifício 32 do objeto de sacrifício 28. Em alguns exemplos, o conjunto dispensador 12 e a fonte de energia térmica 14 estão posicionados entre o sensor térmico 16 e o objeto de sacrifício 28 e medições térmicas de camadas de sacrifício 32 podem ser interrompidas à medida que se move pela superfície de construção 24. As temperaturas detectadas são transmitidas do sensor térmico 16 ao controlador 18 e comparadas a uma temperatura alvo predeterminada. O nível de potência da fonte de energia térmica 14 é ajustado baseado nas temperaturas comparadas e o nível de potência ajustada pode ser aplicado a uma camada seguinte do objeto de construção 26. Em um exemplo, a temperatura alvo pode ser a mesma para cada camada do volume de construção.

[0023] A área superficial de cada camada de sacrifício 32 pode ter um tamanho predeterminado. O objeto de sacrifício 28 pode ter o mesmo tamanho e posição sobre a superfície de construção 24 em cada camada de construção 30. Por exemplo, o objeto de sacrifício 28 pode ser formado como uma coluna. O objeto de sacrifício 28 inclui camadas de sacrifício 32 que têm área superficial e posição adequadas para serem detectadas com precisão e medições térmicas são obtidas pelo sensor térmico 16, tal como um dispositivo de imagem térmica. Por exemplo, a área superficial de cada camada de sacrifício 32 pode ter ao menos um pixel de câmera efetivo em tamanho. Em outro exemplo, o objeto de sacrifício 28 inclui camadas de sacrifício 32 que são 15 mm x 15 mm, ou tem uma área em seção transversal de 15 mm x 15 mm.

[0024] Em alguns exemplos, uma camada de sacrifício 32, ou diversas camadas de sacrifício 32, do objeto de sacrifício 28 é formada antes da formação de uma primeira camada, ou camada inferior na direção axial z, do objeto de construção 26. Qualquer número de camadas de sacrifício 32 pode ser formado como adequado para proporcionar medições de temperatura pelo sensor térmico 16 e ajustes à fonte de energia térmica 14 pelo controlador 18 para estabilizar a temperatura térmica do sistema de fabricação aditiva 10 antes do início do objeto de construção 26. A formação de camadas de sacrifício 32 antes de uma primeira camada de objeto 34 proporciona que medições de energia térmica e ajustes sejam feitos para obter um nível desejado de energia térmica antes da primeira camada de objeto 34 do objeto de construção 26 sendo formado. O nível de potência da fonte de energia térmica 14 pode ser ajustado com base na temperatura térmica medida de camadas de sacrifício 32 antes da formação da primeira camada de objeto 34 do objeto de construção 26 para estabilizar a temperatura térmica. A primeira camada de objeto 34 do objeto de construção 26 pode ser sensível a diferenciação de temperatura. As camadas de sacrifício 32 podem ser formadas por todo o processo de construção do objeto de construção 26 e podem ser terminadas com o término do objeto de construção 26.

[0025] A Figura 3 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de feedback em malha fechada exemplificativo 50 de um sistema de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação. O sistema 50 inclui um processo de fabricação aditiva 54, um sensor térmico 56 e um controlador 58. O sistema 50 é similar ao sistema 10. O processo de fabricação aditiva 54 pode incluir dispensação e fusão de material de construção e agente de fusão com um conjunto dispensador e fonte de energia térmica, como discutido acima em relação às Figuras 1 e 2. Uma temperatura alvo de peça fundida é inserida no controlador 58, tal como um controlador derivativo integral proporcional (PID), por exemplo. A temperatura de objetos de sacrifício pode ser medida pelo sensor de temperatura 56 e inserida no controlador 58. O controlador 58 pode comparar a temperatura medida com uma temperatura alvo predeterminada e ajustar a fonte de energia térmica até a temperatura medida subsequentemente ser igual à temperatura alvo. O sistema 50 fornece controle em malha fechada de temperaturas superficiais do objeto de construção durante um processo de construção.

[0026] Por exemplo, o sensor térmico 56 pode medir uma temperatura térmica de uma camada de sacrifício (por exemplo, a camada de sacrifício da Figura 2). A temperatura detectada, ou medida, da camada de sacrifício é indicativa da temperatura de construção de uma camada de objeto de construção (por exemplo, a camada de objeto da Figura 2). Temperaturas superficiais determinadas com precisão de camadas de sacrifício 32 de objeto de sacrifício 28 podem ser medidas pelo sensor térmico 56 e utilizadas durante o processo de fabricação aditiva como uma feedback para o controlador 58 controlar entrega de energia térmica proveniente de uma fonte de energia térmica. Em um exemplo, medições precisas de temperatura superficial permitem que o sistema de feedback em malha fechada 50 forneça dosagem correta de energia durante o processo de construção que melhora a aparência da peça, propriedades de material e controle dimensional. Em alguns exemplos, o feedback térmico de um peça de sacrifício que funde fora da área de construção (por exemplo, na região de fronteira térmica) de uma câmara de construção pode ser usada como uma entrada para o sistema de controle 50 para fornecer a um consumidor o controle desejado do que está em cada camada da construção e onde as peças estão localizadas dentro da área edificável.

[0027] A Figura 4 é um fluxograma de um método exemplificativo 100 de operação de uma máquina de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação. Em 102, uma camada de um material de construção é depositada sobre uma superfície de construção. Em 104, um agente de fusão é aplicado seletivamente sobre o material de construção. Em 106, uma energia de fusão é aplicada à camada com uma fonte de energia térmica para formar uma camada de objeto de um objeto tridimensional e é formada uma camada de sacrifício de um objeto de sacrifício . Em 108, uma temperatura térmica do objeto de sacrifício é detectada. Em 110, a temperatura térmica detectada do objeto de sacrifício é comparada a uma temperatura alvo. Em 112, um nível de potência da fonte de energia térmica é ajustado baseado nas temperaturas comparadas. O acima pode ser repetido quando adequado.

[0028] A Figura 5 é um fluxograma de um método exemplificativo 200 de operação de uma máquina de fabricação aditiva de acordo com aspectos da presente divulgação. Em 202, é formada uma camada de construção que inclui uma camada de um objeto de sacrifício sobre uma superfície de construção. Em 204, é formada uma camada de construção de um objeto de construção sobre uma superfície de construção. Em 206, é detectada uma temperatura térmica da camada do objeto de sacrifício. Em 208, a temperatura térmica detectada da camada do objeto de sacrifício é comparada a uma temperatura alvo. Em 210, um nível de potência da fonte de energia térmica é ajustado baseado nas temperaturas comparadas. O acima pode ser repetido quando adequado.

[0029] Embora exemplos específicos tenham sido ilustrados e descritos neste documento, uma variedade de implementações alternativas e/ou equivalentes pode substituir os exemplos específicos mostrados e descritos sem divergir do âmbito da presente divulgação. Este pedido de patente destina-se a cobrir quaisquer adaptações ou variações dos exemplos específicos discutidos neste documento. Portanto, pretende-se que esta divulgação seja limitada apenas pelas reivindicações e suas equivalentes.

Claims

1. Método (100) de operação de uma máquina de fabricação aditiva, caracterizado por compreender: formar (102) uma camada de um material de construção (20); aplicar seletivamente (104) um agente de fusão (22) sobre a camada formada de material de construção (20); aplicar (106) energia de fusão ao material de construção (20) e agente de fusão (22) com uma fonte de energia térmica (14) para formar uma camada de objeto (34) de um objeto tridimensional (26) e uma camada de sacrifício (32) de um objeto de sacrifício (28) no agente de fusão (22) aplicado seletivamente; detectar (108) uma temperatura térmica da camada de sacrifício (32); comparar (110) a temperatura térmica detectada da camada de sacrifício (32) a uma temperatura alvo; e ajustar (112) um nível de potência da fonte de energia térmica (14) com base nas temperaturas comparadas.

2. Método (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o objeto tridimensional (26) ser formado em uma área de construção (42) da superfície de construção (24) e o objeto de sacrifício (28) ser formado em uma região de fronteira térmica (44) fora da área de construção (42).

3. Método (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: depositar uma segunda camada de material de construção (20) sobre a camada previamente depositada e aplicar seletivamente agente de fusão (22) sobre a mesma; aplicar energia de fusão à segunda camada com o nível de potência ajustado da fonte de energia térmica (14) para formar uma segunda camada de sacrifício (32) do objeto de sacrifício (28) e uma segunda camada (34) do objeto tridimensional (26); detectar uma temperatura térmica da segunda camada de sacrifício (32); comparar a temperatura térmica detectada da segunda camada de sacrifício (32) a uma temperatura alvo; e ajustar um nível de potência da fonte de energia térmica (14) com base nas temperaturas comparadas.

4. Método (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o objeto de sacrifício (28) ter um tamanho e posição constante sobre a superfície de construção (24) ao longo de cada camada de sacrifício subsequente (32).

5. Método (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura térmica ser detectada com uma câmera térmica (16), e pelo fato de o objeto de sacrifício (28) ser dimensionado para ser detectado por ao menos um pixel de câmera da câmera térmica (16).

6. Método (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de uma camada de sacrifício (32) do objeto de sacrifício (28) ser formada com cada camada de construção (34) com que o objeto tridimensional (26) é formado.

7. Método (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: formar uma primeira camada de sacrifício (32) do objeto de sacrifício (28) sobre a superfície de construção (24) antes da formação da camada de construção (34).

8. Método (1000 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: formar o objeto de construção tridimensional (26) com base em dados de um modelo tridimensional e formar o objeto de sacrifício (28) com base em dados gerados pela máquina de fabricação aditiva.

9. Sistema de fabricação aditiva (10), caracterizado por compreender: um conjunto dispensador (12) que inclui um espalhador (19) configurado para dispensar e espalhar uma camada de material de construção (20) sobre uma superfície de construção (24) e uma cabeça de impressão (21) configurada para dispensar seletivamente um agente de fusão (22) sobre a camada do material de construção (20); uma fonte de energia térmica (14) configurada para aquecer e fundir o material de construção (20) e o agente de fusão (22) para formar uma camada de objeto (34) de um objeto tridimensional (26) e uma camada de sacrifício (32) de um objeto de sacrifício (28) sobre a superfície de construção (24); um sensor térmico (16) configurado para medir uma temperatura térmica da camada de sacrifício (32), a camada de sacrifício (32) tendo um tamanho superficial mensurável por um pixel de câmera; e um controlador (18) configurado para comparar a temperatura térmica medida da camada de sacrifício (32) a uma temperatura alvo, o controlador (18) configurado para ajustar um nível de potência da fonte de energia térmica com base nas temperaturas comparadas.

10. Sist ema (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o controlador (18) controla a cabeça de impressão (21) para colocar o objeto de sacrifício (28) em uma posição predeterminada sobre a superfície de construção (24) e em um tamanho predeterminado.

11. Sist ema (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o sensor térmico (16) ser uma câmera de infravermelho.

12. Sist ema (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o controlador (18) ser um controlador derivativo integral proporcional.

13. Sist ema (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o sensor térmico (16) estar posicionado acima da superfície de construção (24).