CN106604810B - 积层制造装置和积层制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例的积层制造装置包括制造单元、弹性波产生单元、弹性波检测单元和检查单元。制造单元顺序地堆叠通过将第一能量束发射到材料并使材料固化而形成的层。弹性波产生单元将第二能量束发射到包括该层的制造对象并产生在制造对象中传播的弹性波。弹性波检测单元检测弹性波。检查单元基于来自弹性波检测单元的检测结果检查制造对象。

Description

积层制造装置和积层制造方法
相关申请的交叉引用
本申请是2015年2月23日提交的国际申请No.PCT/JP2015/055080的国家阶段申请，其指定中国，通过引用被并入本文，并且其基于2014年9月16日提交的日本专利申请No.2014-187982并要求享有该日本专利申请的优先权权益，通过引用将该申请的全部内容并入本文。
技术领域
本发明的实施例涉及积层制造装置和积层制造方法。
背景技术
照惯例，已知存在用于形成积层制造对象的积层制造装置。积层制造装置通过由激光束熔化粉末材料来形成一层，并通过堆叠各层来形成具有三维形状的积层制造对象。
专利文献1：JP 2006-200030A
专利文献2：JP 2012-163406A
发明内容
由这种积层制造装置制造的制造对象可以包含异常区域，例如在制造期间产生的气泡。重要的是获得允许检测这种制造对象中的异常的积层制造装置和积层制造方法。
根据一个实施例的积层制造装置包括制造单元、弹性波产生单元、弹性波检测单元和检查单元。制造单元顺序地堆叠通过将第一能量束发射到材料并使材料固化而形成的层。弹性波产生单元将第二能量束发射到包括该层的制造对象并产生在制造对象中传播的弹性波。弹性波检测单元检测弹性波。检查单元基于来自弹性波检测单元的检测结果检查制造对象。
根据包括上述构造的积层制造装置，能够检测制造对象中的异常。
附图说明
图1是根据第一实施例的积层制造装置的示例性示意图。
图2是根据第一实施例的喷嘴的部分的示例性示意横截面图。
图3是根据第一实施例的检查设备的示例性示意图。
图4是根据第一实施例的激光束的照射位置的示例性示意图。
图5是根据第一实施例的形成积层制造对象的程序的示例性流程图。
图6是根据第一实施例的积层制造对象的异常检测过程的示例性解释图。
图7是根据第一实施例的对积层制造对象的修复处理的示例性解释图。
图8是根据第二实施例的检查设备的示例性示意图。
具体实施方式
下面将参考附图描述实施例。注意，在下面的实施例中，类似的元件被包括。因此，在下文中，那些类似的元件由共同的附图标记/符号表示，并且重复地描述将被省略。
(第一实施例)
图1所示的根据本实施例的积层制造装置1根据激光沉积方法形成积层制造对象。积层制造装置1包括处理罐11、载物台12、移动设备13、喷嘴设备14、光学设备15、检查设备16、控制单元17等。积层制造装置1通过喷嘴设备14供给材料121(制造材料)，并将激光束L1发射到材料121以在布置在载物台12上的对象110上形成材料121的层110b，使得层110b被堆叠以形成积层制造对象100。这里，制造对象101包括至少一个层110b。制造对象101代表在积层制造对象100的制造过程中提供的中间产品或已形成的积层制造对象100。
对象110是材料121通过喷嘴设备14被供给到的对象，并包括基底110a和层110b。多个层110b堆叠在基底110a的上表面上。材料121包括粉末状金属材料、粉末状树脂材料等。替代地，材料121可以不是粉末状材料，而是线状材料。为了制造，可以使用至少一种材料121。
在处理罐11中，提供主室21和副室22。副室22设置成相邻于主室21。在主室21和副室22之间，提供门部分23。当门部分23打开时，主室21和副室22彼此连通，而当门部分23关闭时，主室21被气密地密封。
在主室21中，提供空气入口孔21a和空气出口孔21b。诸如氮气或氩气等惰性气体通过空气供应设备(未示出)的操作通过空气入口孔21a被供应到主室21中。主室21中的气体通过空气排出设备(未示出)的操作通过空气出口孔21b被从主室21排出。
此外，在主室21中，提供传递设备(未示出)。此外，提供从主室21到副室22的传送设备24。传递设备将在主室21中处理的积层制造对象100传递到传送设备24。传送设备24将从传递设备传递的积层制造对象100传送到副室22中。也就是说，副室22在其中存储在主室21中处理的积层制造对象100。在积层制造对象100存储在副室22中之后，门部分23关闭，并且副室22和主室21彼此隔离。
在主室21中，提供载物台12、移动设备13、喷嘴设备14的部分、检查设备16等。
载物台12支撑对象110。移动设备13可以在正交的三轴方向上移动载物台12。
喷嘴设备14将粉末状(或线状)材料121供给到设置在载物台12上的对象110。此外，喷嘴设备14具有将激光束L1发射到设置在载物台12上的对象110的喷嘴33。此外，喷嘴33发射激光束L1，同时供给材料121。喷嘴设备14将激光束L1发射到材料121以熔化材料121，并形成层110b。喷嘴设备14重复地形成层110b，并顺序地堆叠层110b。喷嘴设备14连同光学设备15一起构成制造单元18。激光束L1是第一能量束的示例。注意，能量束优选地熔化或烧结材料121，且可以例如是电子束或在从微波到紫外的范围内的电磁波。
喷嘴设备14具有供给设备31(制造材料供给设备)、喷嘴33、供给管34等。材料通过供给管34从供给设备31供给到喷嘴33。
供给设备31包括罐31a和供给单元31b。罐31a在其中存储粉末材料121。供给单元31b将罐31a中的预定量的材料121供给到喷嘴33。当材料121是粉末状材料时，供给单元31b将包含材料121的载气供给到喷嘴33。载气例如是惰性气体，例如氮气或氩气。
喷嘴33具有外壳71。外壳71被配置为具有垂直伸长的管形状。如图2所示，在外壳71中，提供多个通道71a和单个通道71b。
通道71b设置为与外壳71的轴Ax同轴。也就是说，通道71b垂直地延伸。在通道71b中，从光学设备15引入激光束L1。在通道71b中，提供包括用于将激光束L1转换成平行光的转换透镜和用于聚焦被转换成平行光的激光束L1的透镜的光学系统。激光束L1由透镜聚焦在外壳71之下。激光束L1具有位于轴Ax上的焦点(会聚点)。
每个通道71a通过供给管34连接到供给设备31。当材料121是粉末状材料时，材料121从供给设备31连同载气一起被供给到每个通道71a。通道71a的下部分相对于外壳71的轴Ax倾斜以使其下侧更接近轴Ax。
当材料121是粉末状材料时，喷嘴33从通道71a的下端(开口)喷射(注射)在外壳71(通道71a)下方的材料121。替代地，当材料121是线状材料时，喷嘴33从通道71a的下端(开口)挤压出(注射)在外壳71(通道71a)下方的材料121。所喷射或挤压出的材料121到达激光束L1的会聚点。由喷嘴33供给的材料121由激光束L1熔化以形成一块熔化的材料121。注意，材料121可以由激光束L1烧结。
如图1所示，光学设备15包括激光发射器41和电缆210。激光发射器41具有振荡器(未示出)并通过振荡器的振荡来发射激光束L1。激光发射器41可以改变待发射的激光束L1的功率密度。激光发射器41通过电缆210连接到喷嘴33。从激光发射器41发射的激光束L1被引导到喷嘴33。
如图3所示，检查设备16(装置)具有测量单元51、处理单元52、激光干涉仪53和检查单元54(异常检测单元)。测量单元51测量制造对象101的形状。处理单元52将激光束L2发射到制造对象101以部分地移除制造对象101的表面101a，并在激光束L2的发射撞击时产生在制造对象101中传播的弹性波。此外，处理单元52基于来自测量单元51的测量结果来处理制造对象101的表面101a，且制造对象101的表面101a上的不规则性可以被减少，也就是说，可以变平坦。激光干涉仪53检测弹性波。检查单元54基于弹性波的检测结果来检查制造对象101。
测量单元51具有照明设备55(照明装置)、照相机56(成像单元)和图像处理设备(未示出)。测量单元51例如使用光切法来测量待测量的对象(层110b或制造对象101)的表面的形状。在该测量中，照明设备55向待测量的对象(层110b或制造对象101)的表面发射线性光。照相机56捕获包括线性光的图像。图像处理设备基于线性光的位置(离参考线的偏差)来测量表面形状中的不规则性。测量单元51将测量的形状(测量结果)传输到控制单元17(见图1)。注意，测量单元51可以使用除了光切法以外的方法(例如干涉方法等)来测量待测量的对象的形状。
处理单元52具有激光发射器60(光源)、分束器61和透镜62(聚光透镜)。
激光发射器60具有振荡器(未示出)，并通过振荡器的振荡来发射激光束L2。激光束L2是例如脉冲激光束。激光发射器60发射激光束L2，其具有大到足以使制造对象101的固化的材料121蒸发的强度。使从激光发射器60发射的激光束L2入射到分束器61。
分束器61设置在激光发射器60的一侧上，激光束L2从激光发射器60被发射。分束器61反射入射激光束L2的部分。注意，在图3等中，从激光发射器60发射并穿过分束器61的激光束L2的图示被省略。使从分束器61反射的激光束L2入射到透镜62。
来自分束器61的激光束L2由透镜62聚焦并发射到制造对象101(层110b)的表面101a。具体地，激光束L2在多个层110b的堆叠方向上发射到例如制造对象101的端面101b。此时，激光束L2实质上沿着端面101b(表面101a)的法线方向(层110b的堆叠方向)被发射到制造对象101的端面101b(表面101a)。
处理单元52使制造对象101的材料的部分蒸发并通过上述光学系统(第一光学系统)利用发射到制造对象101的激光束L2移除制造对象101的部分。此时，处理单元52可以根据来自测量单元51的测量结果来改变待移除的制造对象101的量以减少表面101a(端面101b)上的不规则性，也就是说，使端面101b(表面101a)变平坦。处理单元52可以通过例如改变激光束L2的强度来改变待移除的端面101b(表面101a)的量。在该情况下，激光束L2的强度随着表面101a的高度的增加而被设置得更大。处理单元52处理端面101b以具有与载物台12的移动方向(正交于堆叠方向的方向)平行的平坦面。
此外，处理单元52在端面101b(表面101a)的照射与激光束L2撞击时在制造对象101中产生弹性波(密度波)。在制造对象101中，弹性波从端面101b(表面101a)上的由激光束L2处理的处理位置径向传播。处理单元52是弹性波产生单元和移除单元的示例。也就是说，弹性波产生单元用作处理单元52和移除单元。换句话说，处理单元52用作弹性波产生单元和移除单元。此外，激光束L2是第二能量束和第一激光束的示例。
此外，在分束器61和透镜62之间提供光学滤波器63。光学滤波器63被配置为将从分束器61反射的激光束L2透射到透镜62，而不是将从透镜62发射的激光束L2的反射光透射到制造对象101并从制造对象101反射。此外，光学滤波器(未示出)可以相对于激光发射器60设置在分束器61的相对侧上。光学滤波器不透射从激光发射器60发射并穿过分束器61的激光束L2。
激光干涉仪53具有激光发射器65、分束器66、分束器61、透镜62、反射镜67和检测器64。激光干涉仪53检测在制造对象101中传播的弹性波。激光干涉仪53是弹性波检测单元的示例。
激光发射器65具有振荡器(未示出)并发射由振荡器振荡的激光束L3。激光束L3是例如连续激光束(CW激光束)或脉冲激光束。使从激光发射器65发射的激光束L3入射到分束器66。
分束器66设置在激光发射器65的一侧上，激光束L3从激光发射器65发射。分束器66部分地反射入射激光束L3。使从分束器66反射的激光束L3入射到透镜62。注意在图3等中，没有示出从激光发射器65发射并穿过分束器66的激光束L3。
来自分束器66的激光束L3由透镜62聚焦并发射到制造对象101(层110b)的端面101b(表面101a)。此时，激光束L3实质上沿着端面101b(表面101a)的法线方向发射到制造对象101的端面101b(表面101a)。发射到端面101b的激光束L3从端面101b反射，并使其通过透镜62、分束器61和分束器66入射到检测器64作为检测到的光。制造对象101的端面101b由在制造对象101中反射的弹性波的反射波(弹性波)振荡。激光干涉仪53基于来自端面101b的反射光来检测端面101b的位移。注意，激光发射器64发射激光束L3，其具有使材料121在端面101b上不熔化的强度。
同时，从激光发射器65发射并被通过分束器66入射到分束器61的激光束L3的部分从分束器61反射并被入射到反射镜67。
反射镜67反射入射激光束L3。使从反射角67反射的激光束L3的部分通过分束器61和分束器66入射到检测器64作为参考光。
检测器64相对于分束器61设置在分束器66的相对侧上。检测器64接收从制造对象101的端面101b反射的激光束L3的反射光(检测到的光)和从反射角67反射的激光束L3的反射光(参考光)。检测器64可以基于检测到的光和参考光之间的干涉来检测端面101b的位移(端面101b的高度的时间变化)。也就是说，检测器64检测制造对象101的端面101b上的弹性波(反射波)。
检查单元54基于来自检测器64的检测结果来检测(确定)制造对象101中的异常101c。这里，当制造对象101的其中没有异常101c的一部分被检查时，在端面101b上产生的弹性波到达制造对象101的底面，从底面反射，并返回到端面101b。相反，当制造对象101的其中没有异常101c的一部分被检查时，在端面101b上产生的弹性波从异常101c反射并返回到端面101b。也就是说，消逝的时间随着异常101c的深度的增加而更长，并且消逝的时间随着异常101c的深度的减小而更短。因此，检查单元54可以基于从激光束的发射到端面101b的位移的检测所消逝的时间或基于根据所消逝的时间而变化的参数来检测异常101c的深度(位置)。
此外，当异常101c是空隙时，反射波随着异常101c的尺寸的减小并随着所检查的部分的密度的增加而具有更小的强度，且反射波随着异常101c的尺寸的增加并随着所检查的部分的密度的减小而具有更大的强度。因此，检查单元54可以基于反射波的强度(振幅)或根据反射波的强度而变化的参数来检测异常101c的尺寸或所检查的部分的密度。
如上所述，检查单元54可以基于来自检测器64的检测结果(弹性波、弹性波信号)来检测制造对象101中的异常101c的存在或不存在、深度(位置)、密度等。注意，检查单元54可以基于从控制单元17得到并表示来自激光发射器65的激光束L3的照射位置的信息来检测在正交于堆叠方向的平面上的异常101c的位置。此外，检查单元54具有例如控制单元和存储单元。控制单元具有中央处理单元(CPU)、控制器等。存储单元具有只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。控制单元可以根据所加载的程序(例如操作系统(OS)、应用程序或web应用)来执行与异常检测有关的各种计算处理。
这里，在本实施例中，单个透镜62聚焦激光束L2和激光束L3，如图3所示。然而，如图4所示，由透镜62聚焦的激光束L2的聚焦位置(会聚位置)在地点上不同于由透镜62聚焦的激光束L3的聚焦位置(会聚位置)。具体地，在激光束L2和L3的相对移动方向、即检查设备16相对于制造对象101的相对移动方向(在图3中由箭头A指示的方向)上，激光束L3的照射位置P3位于激光束L2的照射位置P2的后面(上游侧上)。因此，激光束L3被发射到具有由激光束L2减少或变平坦的不规则性的端面101b的位置，且然后基于来自该位置的反射波(弹性波)而检测到位移。因此，根据本实施例，与例如基于来自具有未被激光束L2减少的不规则性且激光束L3被发射到的位置的反射波(弹性波)对位移的检测相比，可以以高准确度检测位移。注意，图3中的箭头B代表通过驱动移动设备13而移动的载物台12(制造对象101)的移动方向。
此外，在本实施例中，激光束L2(第一激光束)和激光束L3(第二激光束)可以具有不同的波长，使得激光束不彼此干涉。具体地，例如激光束L2的波长可以比激光束L3的波长更短。此外，激光束L2和激光束L3可以在偏振方向(偏振平面)上不同，使得激光束不彼此干涉。具体地，例如激光束L2和激光束L3之一可以是P偏振光，而其中另一个可以是S偏振光。
此外，当激光束L2具有较小的脉冲宽度、弹性波具有较高的频率且分辨率增加时，由此便于较小的异常101c的检测。然而，当激光束L2具有较小的脉冲宽度、即弹性波具有较高的频率时，弹性波更多地在制造对象101中被吸收，且弹性波的检测变得更难。相应地，根据待检测的异常101c的尺寸来设置激光束L2的脉冲宽度。例如，对于具有不小于几微米的尺寸的异常101c，激光束L2的脉冲宽度可以被设置为1fs到1ns。
作为示例，控制单元17具有中央处理单元(CPU)和存储单元。存储单元具有只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。控制单元17通过信号线220电连接到移动设备13、光学设备15、传送设备24、供给设备31和检查设备16。控制单元17(CPU)根据所加载的程序(例如操作系统(OS)、应用程序或web应用)来控制移动设备13、光学设备15、传送设备24、供给设备31和检查设备16。积层制造装置1基于控制单元17的控制(程序)形成积层制造对象100。
控制单元17控制移动设备13以在三轴方向上移动载物台12。控制单元17控制传送设备24以将已形成的积层制造对象100传送到副室22。控制单元17控制供给设备31以调节材料121的供给或未供给以及待供给的材料121的量。控制单元17控制激光发射器41以调节从激光发射器41、60和65发射的激光束L1、L2和L3的强度(功率密度)。此外，控制单元17控制移动设备(未示出)以控制喷嘴33的移动。此外，控制单元17控制移动设备(未示出)以控制检查设备16的移动。
控制单元17的存储单元在其中存储表示待形成的积层制造对象100的形状(参考形状)的数据等。该形状数据包括关于每层110b的形状(参考形状)的数据。
控制单元17具有确定积层制造对象100的层110b的形状的功能。控制单元17比较由测量单元51测量的层110b或积层制造对象100的形状与存储在存储单元中的参考形状，并确定没有预定形状的一部分是否形成。
此外，控制单元17具有将层110b或积层制造对象100的形状修剪成预定形状的功能。控制单元17控制处理单元52的激光发射器60，使得激光束L2具有强到足以使具有除了预定形状以外的形状的层110b或积层制造对象100的一部分(待移除的部分)蒸发的强度。接着，控制单元17控制处理单元52和移动设备13，使得激光束L2被发射到该部分。因此，该部分被蒸发。
接着，将参考图5的流程图描述通过积层制造装置1来形成积层制造对象100的过程(即用于产生积层制造对象100的方法)的示例。
首先，控制单元17控制移动设备13、喷嘴设备14和光学设备15以形成层110b(S1)。在S1，供给材料121，并基于存储在存储器单元中的关于层110b的数据(参考数据)来发射激光束L1。此时，控制单元17控制移动设备13、供给设备31等以将材料121从喷嘴33供给到预定范围，并控制激光发射器41以由激光束L1熔化所供给的材料121。因此，预定量的熔化的材料121被供给到一个范围，层110b在该范围内形成在基底110a上。此时，在本实施例中，材料121被供给，使得待形成的层110b具有大于在存储在存储单元中的关于层110b的数据中的高度。在材料121被喷射或挤压在基底110a或层110b上之后，形成一块材料121，例如一层或薄膜。此时，材料121由携带材料121的载气来冷却或通过由于到这块材料121的热传递而被冷却来固化，并且接着形成层110b。控制单元17可以执行退火。在退火中，控制单元17控制激光发射器41，使得激光束L1被发射到基底110a上的层110b。因此，在层110b中的材料121再次被熔化之后，材料121再次被固化。注意，可以在积层制造装置1外部使用退火装置(未示出)来执行退火。
接着，控制单元17控制检查设备16和移动设备13以在制造对象101内部进行检查(S2：异常检测过程(检查过程))。如图6所示，在S2，执行形状测量、修剪和检查。首先，控制单元17控制测量单元51和移动设备13以测量制造对象101的层110b的表面101a的形状(表面形状、三维形状)。控制单元17从测量单元51获得表示层110b的形状的测量的形状数据。然后，控制单元17控制处理单元52和移动设备13以修剪制造对象101的端面101b(表面101a)。此时，控制单元17控制处理单元52和移动设备13，使得层110b的高度实质上与存储在存储单元中的关于层110b的数据中指示的高度(例如某个高度)相同。此时，控制单元17根据层110b的端面101b的测量的高度(不规则性)改变待移除的端面101b的量，使得层110b的端面101b的高度(层110b的厚度)实质上是不变的。具体地，控制单元17控制处理单元52，使得激光束L2具有根据待移除的端面101b的量的强度。因此例如，下一层110b可以实际上形成为平的，或实际上增加弹性波检测中的准确度。由处理单元52利用激光束L2的发射执行修剪。接着，激光干涉仪53使用激光束L3来检测由激光束L2的发射产生的弹性波，且检查单元54基于来自激光干涉仪53的检测结果来检测(确定)制造对象101中的异常101c的存在或不存在。每当发射激光束L2时，就执行对异常101c的存在或不存在的检测。在本实施例中，对端面101b的整个区域执行对异常101c的存在或不存在的检测。此外，当比较(其在存储在存储单元中的关于层110b的参考形状数据和测量的形状数据之间执行，作为来自测量单元51的测量结果)表明在不应执行制造的一部分(区域)中执行制造时，控制单元17在修剪时移除该部分。例如，当在不应在正交于堆叠方向的方向上执行制造的一部分(区域)中执行制造时，控制单元17移除该部分。
S2可以在每当形成一个层110b时被执行或每当形成多个层110b时被执行。在形成层110b之后执行S2。注意，每当形成一个层110b时可以执行形状测量和修剪，以及形成多个层110b时可以执行弹性波的检测。
接着，如图5所示，当检查设备16(检查单元54)检测到制造对象101中的异常101c(S3处的“是”)时，控制单元17修复(移除)异常101c(S4：修复处理)。当异常101c是空隙时，在S4，开口的形成、制造(填充)和突出部分的移除被执行，如图7所示。首先，控制单元17控制处理单元52和移动设备13以移除在端面101b(表面101a)与异常101c之间的制造对象101的一部分，也就是说，在端面101b的与异常101c有关的一侧上的制造对象的一部分。因此，开口101d形成在制造对象101中以具有在底部处的异常101c。接着，控制单元17控制制造单元18，使得开口101d填充有材料121且材料121被固化。此时，制造单元18执行制造，例如直到材料121从开口101d突出为止。接着，控制单元17控制处理单元52以至少移除从开口101d突出的制造对象101的部分，也就是说，从开口101d突出的制造对象101的一部分的全部或部分。更具体地，控制单元17控制处理单元52的激光发射器60以使从开口101d突出的突出部分(材料121)蒸发。因为突出部分如上所述被移除，填充部分进一步容易变平坦。注意，每当形成多个层110b时可以执行S4。
相反，当检查设备16未检测到制造对象中的异常101c(S3处的“否”)时，S4不被执行。
接着，如图5所示，当不是所有层110b都被形成(S5处的“否”)时，处理返回到S1，且新的层110b形成在已形成的层110b上。控制单元17重复地执行S1到S5的处理以堆叠多个层110b。当所有层110b被形成(S5处的“是”)时，完成一系列处理。
如上所述，在本实施例中，制造单元18顺序地堆叠通过将激光束L1(第一能量束)发射到粉末状(或线状)材料121并使材料121固化而形成的层110b；处理单元52(弹性波产生单元)产生在包括至少一个层110b的制造对象101中传播的弹性波；激光干涉仪53检测弹性波；以及检查单元54基于来自激光干涉仪53的检测结果来检查制造对象101。因此，可以检测制造对象101中的异常101c。
此外，在本实施例中，处理单元52发射激光束L2(第二能量束)以处理制造对象101的表面101a。处理单元52将激光束L2发射到表面101a以产生弹性波。也就是说，因为处理单元52充当弹性波产生单元，与弹性波产生单元与处理单元52分开提供的构造相比，积层制造装置1可以具有简单的构造。
此外，在本实施例中，激光束L2(第一激光束)和激光束L3(第二激光束)彼此不干涉。因此，可以以高准确度检测制造对象101中的异常101c。
此外，在本实施例中，单个透镜62聚焦激光束L2和激光束L3。因此，与激光束L2和激光束L3由不同的透镜聚焦的构造相比，积层制造装置1可以具有简单的构造。
此外，在本实施例中，处理单元52(移除单元)可以部分地移除制造对象101。当检查单元54检测到制造对象101中的异常101c时，处理单元52针对异常101c从制造对象101的表面101a部分地移除制造对象101，且然后制造单元18在由处理单元52移除之后形成的制造对象101的开口101d中填充材料121，使得材料121被固化。因此，可以获得在移除异常101c之后修复的制造对象101。
(第二实施例)
根据本实施例的积层制造装置1A包括与根据第一实施例的积层制造装置1的构造类似的构造。然而在本实施例中，检查设备16A不同于根据第一实施例的检查设备16，如图8所示。
检查设备16A具有测量单元51、处理单元52A、激光干涉仪53A和检查单元54。
在本实施例中，激光发射器201(光源)、分束器61、分束器66、分束器202、反射镜67、反射镜203、透镜62(聚光透镜)、波长转换器204、光强调节构件205和检测器64被提供作为构成处理单元52A和激光干涉仪53A的构件。处理单元52A具有激光发射器201、分束器61和202、反射镜203和透镜62。相比之下，激光干涉仪53A具有激光发射器201、分束器61、66和202、透镜62、反射镜67、波长转换器204、光强调节构件205和检测器64。处理单元52A是弹性波产生单元和移除单元的示例。
激光发射器201具有振荡器(未示出)并发射由振荡器振荡的激光束L4。激光束L4是例如脉冲激光束。激光束L4是第三激光束的示例。
使从激光发射器201发射的激光束L2入射到分束器202，并由分束器202分成激光束L2和激光束L3。分束器202是划分单元的示例。
激光束L2从反射镜203反射并被入射到分束器61。激光束L2从分束器61部分地反射，由透镜62聚焦，并发射到制造对象101的端面101b。
使激光束L3顺序地入射到波长转换器204和光强调节构件205，由波长转换器204进行波长转换，并由光强调节构件205减小其光强。使从光强调节构件205发射的激光束L3入射到分束器66。激光束L3由分束器66部分地反射，并被入射到分束器61。入射到分束器61的激光束L3被分成入射到透镜62的光和入射到反射镜67的光，类似于第一实施例。入射到透镜62的激光束L3由透镜62聚焦，并发射到制造对象101的端面101b。被发射到制造对象101的端面101b的激光束L3从端面101b反射，并被通过透镜62、分束器61和分束器66入射到检测器64。相比之下，使从反射镜67反射的激光束L3通过分束器61和分束器66入射到检测器64。注意，激光束L3由光强调节构件205在光强上进行调节以具有小到足以防止材料121在端面101b上熔化的强度。
此外，也在本实施例中，单个透镜62聚焦激光束L2和激光束L3，类似于第一实施例。此外，由透镜62聚焦的激光束L2的聚焦位置(会聚位置)在地点上不同于由透镜62聚焦的激光束L3的聚焦位置(会聚位置)。具体地，在激光束L2和L3的相对移动方向、即检查设备16A相对于制造对象101的相对移动方向(由箭头A指示的方向)上，激光束L3的照射位置P3位于激光束L2的照射位置P2的后面(上游侧上)。
此外，在本实施例中，因为激光束L3的波长由波长转换器204转换，激光束L3和激光束L2彼此不干涉，即使激光束L3和激光束L2彼此重叠。
如上所述，在本实施例中，单个激光发射器201发射激光束L4(第三激光束)，且分束器202(划分单元)将从激光发射器201发射的激光束L4分成激光束L2(第一激光束)和激光束L3(第二激光束)。因此，与激光发射器被提供用于从激光发射器201发射的激光束L2和L3的构造相比，激光发射器201的数量可以被减少。
注意，每个上面所述的实施例可以被配置为例如使得供给设备31将不同种类的多种材料121供应到喷嘴33，且多种不同的材料121选择性地从喷嘴33被供应，以便调节(改变)材料121的百分比。因此，可以制造梯度材料(函数梯度材料)，其中材料121的比例根据在积层制造对象100中的位置(地点)而改变(逐渐减小或逐渐增加)。具体地，例如当形成层110b时，控制单元17可以控制供给设备31以使材料121的比例对应于积层制造对象100的三维坐标的每个位置而被设置(存储)，使得积层制造对象100可以被形成为梯度材料(函数梯度材料)，其中材料121的比例在三维方向上任意改变。也可以以不同的方式设置每单位长度的材料121的百分比中的改变的量(或改变率)。
如上所述，根据每个上面所述的实施例，可以获得积层制造装置1和1A以及积层制造方法，制造对象101中的异常101c可以例如通过该方法被检测到。
描述了某些实施例，但这些实施例仅作为示例被呈现，且并不是要限制本发明的范围。新颖的实施例可以以各种其它形式体现，且此外，可以做出各种省略、替换和改变而不偏离本发明的精神。附图及其等效形式旨在涵盖将落在本发明的范围和精神内的这样的实施例或修改。
例如，积层制造装置可以具有构造(粉床工艺)等，其中重复地执行由材料供给单元供给粉末材料以形成材料层的步骤和由照射设备将诸如激光束的第一能量束发射到材料层以使材料固化的步骤以堆叠固化的层以用于制造。在该构造中，从开口101d突出的材料121可以如所需的被移除。例如，当从开口101d突出的材料121具有比材料层的高度小的高度时，可以不移除材料121。
此外，在每个上面所述的实施例中，使用从处理单元52发射的激光束L2在消融模式中产生弹性波，但可以与处理单元52分开地提供用于发射激光束的构造以使用激光束在热应力模式中产生弹性波。

Claims (15)

1.一种积层制造装置，包括：
制造单元，其顺序地堆叠通过将第一能量束发射到材料并使所述材料固化而形成的层；
弹性波产生单元，其将第二能量束发射到包括所述层的制造对象并产生在所述制造对象中传播的弹性波；其中，所述弹性波产生单元用作通过发射所述第二能量束来处理所述制造对象的表面的处理单元；
弹性波检测单元，其检测所述弹性波；以及
检查单元，其基于来自所述弹性波检测单元的检测结果来检查所述制造对象。
2.根据权利要求1所述的积层制造装置，还包括：
测量单元，其测量所述层的形状，其中
所述处理单元基于来自所述测量单元的测量结果来处理所述表面。
3.根据权利要求1所述的积层制造装置，其中
所述弹性波检测单元检测在所述制造对象的具有由所述处理单元处理的所述表面的区域中的所述弹性波。
4.根据权利要求1所述的积层制造装置，其中
所述第二能量束是第一激光束，
所述弹性波检测单元是将第二激光束发射到所述表面并接收从所述表面反射的所述第二激光束的反射光的激光干涉仪，并且
所述第一激光束和所述第二激光束彼此不干涉。
5.根据权利要求4所述的积层制造装置，还包括：
聚焦所述第一激光束和所述第二激光束的单个透镜。
6.根据权利要求1所述的积层制造装置，还包括：
单个激光发射器，其发射第三激光束；以及
划分单元，其将从所述激光发射器发射的所述第三激光束分成所述第一激光束和所述第二激光束。
7.根据权利要求1所述的积层制造装置，还包括：
移除单元，其能够部分地移除所述制造对象，其中
当所述检查单元检测到所述制造对象中的异常时，所述移除单元针对所述异常从所述制造对象的所述表面部分地移除所述制造对象，并且所述制造单元在由所述移除单元移除所述制造对象之后形成的所述制造对象的开口中填充所述材料并使所述材料固化。
8.根据权利要求7所述的积层制造装置，其中
所述移除单元移除从所述开口突出的所述制造对象的至少一部分。
9.一种积层制造方法，包括：
将第一能量束发射到材料并使所述材料固化以形成层；
将第二能量束发射到包括所述层的制造对象，并产生在所述制造对象中传播的弹性波；通过发射所述第二能量束来处理所述制造对象的表面；以及通过处理所述表面来产生所述弹性波；
检测所述弹性波；以及
基于关于所述弹性波的检测结果来检查所述制造对象。
10.根据权利要求9所述的积层制造方法，还包括：
测量所述层的形状；以及
基于所述测量的结果来处理所述表面。
11.根据权利要求9所述的积层制造方法，其中
所述检测包括检测在所述制造对象的所述表面被处理的区域中的所述弹性波。
12.根据权利要求9所述的积层制造方法，其中
所述第二能量束是第一激光束，
所述积层制造方法还包括将所述第二激光束发射到所述表面并接收从所述表面反射的所述第二激光束的反射光，以检测所述弹性波，并且
所述第一激光束和所述第二激光束彼此不干涉。
13.根据权利要求12所述的积层制造方法，还包括：
发射第三激光束；以及
将所述第三激光束分成所述第一激光束和所述第二激光束。
14.根据权利要求9所述的积层制造方法，还包括：
当检测到所述制造对象中的异常时，针对所述异常从所述制造对象的所述表面部分地移除所述制造对象，以及在移除所述制造对象之后形成的所述制造对象的开口中填充所述材料并使所述材料固化。
15.根据权利要求14所述的积层制造方法，其中
所述部分地移除包括移除从所述开口突出的所述制造对象的至少一部分。
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