CN110114203B - 用于增材制造中的处理控制的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于控制增材制造处理的方法，其中，在通过一个以上能量射束与粉末相互作用产生的一个以上羽流存在时，一个以上能量射束用于选择性地熔融容纳在其中具有气体流的增材制造机器中的粉末，以便形成工件，其中，处理通过电子控制器控制。该方法包括：使用一组初始处理参数来执行构建处理，以形成工件；检测成品工件的条件；使用电子控制器，比较成品工件的条件与预定标准；使用电子控制器，改变初始处理参数中的一个以上，以限定一组修正的处理参数；以及，使用修正的处理参数来执行后续构建处理。

Description

用于增材制造中的处理控制的方法
技术领域
本发明大体涉及增材制造，更加具体地，涉及用于增材制造中的自动处理控制的方法。
背景技术
增材制造是一种逐层构建材料以形成部件的处理。增材制造还通过术语，诸如“分层制造”、“反向加工”、“直接金属激光熔化”(DMLM)和“3D打印”来指代。这种术语当作出于本发明的目的的同义词。
一种类型的增材制造机器称之为“粉末床”机器并且包括构建室，构建室包围通过辐射能量射束被选择性地熔融以形成工件的大量粉末。构建室包围在壳体中，壳体一般包括用于其中保护气体流的设置。保护气体用于将热量传送离开从粉末床的表面，以阻止汽化的粉末在工件的表面上冷凝，并且控制不期望的化学反应，诸如氧化。
工件质量依据多个处理参数，诸如射束设定、气体流速等。而且，能量射束与粉末的相互作用产生排放羽流，这会导致对构建处理的不利效果。
在现有技术中，用于解决处理参数不相符或构建问题的迭代处理采用事后收集的数据，并且包括进行特定决策的人机回圈，然后测试特定决策，用于进一步迭代。该处理可受到人为错误，并且固有地比自动化处理更加耗费时间和劳动力。
发明内容
该问题通过集成处理控制方法，集成处理控制方法包括，使用具有多个数据源的软件来了解构建处理并且从一个构建中杠杆化学习来优化自动化处理中的后续构建。
根据文中描述的技术的一个方面，提供了一种控制增材制造处理的方法，其中，在通过一个以上能量射束与粉末相互作用产生的一个以上羽流存在时，一个以上能量射束用以选择性地熔融容纳在其中具有气体流的增材制造机器中的粉末，以便形成工件，其中，处理通过电子控制器控制。该方法包括：使用一组初始处理参数来执行构建处理，以形成工件；检测成品工件的条件；使用电子控制器，比较成品工件的条件与预定标准；使用电子控制器，改变初始处理参数中的一个以上，以限定一组修正的处理参数；以及，使用修正的处理参数来执行后续构建处理。
根据文中描述的技术的另一方面，提供了一种用于制作工件的方法，其包括：将粉末状材料沉积在安置于壳体中的构建室中，同时使用与壳体流体连通地联接的气体流动装置，以在粉末上提供气体流；在气体流存在时，引导一个以上能量射束，以与工件的横截面层对应的形式选择性地熔融粉末状材料，其中，一个以上能量射束与粉末状材料的相互作用产生夹带在气体流中的一个以上羽流，其中，使用一组初始处理参数进行构建处理；感测成品工件的条件；使用电子控制器，比较成品工件的条件与预定标准；使用电子控制器，改变初始处理参数中的一个以上，以限定一组修正的处理参数；以及，使用修正的处理参数，重复熔融粉末状材料的步骤，以制作工件。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述可以最好地了解本发明，其中：
图1是其中包括构建室的示范性增材制造机器的示意性部分截面正视图；
图2是图1的机器的示意性部分截面侧视图；
图3是图1的机器的示意性部分截面俯视图；
图4是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束的构建处理，其中一个射束与另一射束所产生的羽流相交；
图5是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束的构建处理，其中传感器定位在构建室周围以检测射束所产生的羽流；
图6是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束的构建处理，其中，使射束中的每一个转向，以避开其他射束所产生的羽流；
图7是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束的构建处理，其中，使第二能量射束的路径转向，以避开第一射束所产生的羽流；
图8是增材制造构建室的示意性立体视图，示出使用两个能量射束的构建处理，其中间隙在第一射束所产生的羽流中生成，以准许第二射束穿过其中。
图9是增材制造构建室的示意性立体视图，示出来自入口管道的气体流用于使排放羽流的路径转向；
图10是增材制造构建室的示意性立体视图，示出来自入口管道的气体流用于生成涡流形式，并且抽吸设备用于从室中移除排放羽流；以及
图11是用于图1中示出的机器的示范性处理控制方法的框图。
具体实施方式
参考附图，其中，等同附图标记在各个视图中标示相同元件，图1示意性地图示适合于实行增材制造方法的增材制造机器10。机器10的基本部件包括台子12、粉末供应部14、重涂覆机16、溢流容器18、构建室22所围绕的构建平台20以及至少一个射束产生器24，全部被壳体26围绕。下面将更加详细地描述这些部件中的每一个。
台子12是限定平面工作表面28的刚性结构。工作表面28与虚拟工作平面共面并且限定虚拟工作平面。在图示示例中，它包括与构建室22连通并且露出构建平台20的构建开口30，与粉末供应部14连通的供应开口32，以及与溢流容器18连通的溢流开口34。
重涂覆机16是位于工作表面28上的刚性横向伸长结构。它连接到致动器36，致动器36能够操作以沿着工作表面28选择性地移动重涂覆机16。在图1中示意性地描绘了致动器36，其中知道的诸如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性电动致动器之类的设备可以被用于该目的。
粉末供应部14包含在供应开口32下方并与供应开口32连通的供应容器38，以及升降器40。升降器40是能够在供应容器38内竖向滑动的板状结构。它连接到致动器42，致动器42能够操作以选择性地上下移动升降器40。在图1中示意性地描绘了致动器42，其中知道的诸如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性电动致动器之类的设备可以被用于该目的。当升降器40降低时，可以将期望成分的粉末44(例如，金属、陶瓷、聚合和/或有机粉末)的供应装载到供应容器38中。当升降器40升高时，它将粉末露出在工作表面28上面。可以使用其他类型的粉末供应；例如，粉末可以通过顶置设备(未示出)下落到构建室22中。
构建平台20是能够在构建开口30下面竖向滑动的板状结构。它连接到致动器46，该致动器46能够操作以选择性地上下移动构建平台20。在图1中示意性地描绘了致动器46，其中知道的诸如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性电动致动器之类的设备可以被用于该目的。当在构建处理期间构建平台20降低到构建室22中时，构建室22和构建平台20共同围绕并支撑大量粉末44以及在被构建的任何部件。该大量粉末大体称之为“粉末床”，并且该特定类别的增材制造处理可以称之为“粉末床处理”。
溢流容器18在溢流开口34下方并与溢流开口34连通，并且用作过量的粉末44的存放处。
装置10包含至少一个射束产生器24，射束产生器24能够操作以产生能量射束并视所需引导能量射束。如下面将更加详细地说明的，可以提供并同时使用多个射束产生器24，以便增加装置10的生产速度。在图示示例中，示出了两个射束产生器24。
每一个射束产生器24包括引导能量源48和射束转向装置50。引导能量源48可以包含能够操作以产生具有适合的能量和其它操作特性的射束的任何设备，以在构建处理期间熔化并熔融粉末44，在下面更加详细地描述。例如，引导能量源48可以是激光器。其他引导能量源(诸如电子束枪)是激光器的适合的替代品。
射束转向装置50可以包括一个以上反射镜、棱镜、和/或透镜，并且设置有合适的致动器，并且布置成使得来自引导能量源48的射束可以聚焦到期望光斑大小并且转向到与工作表面28重合的平面中的期望位置。出于方便描述的目的，该平面可以称之为XY平面，垂直于XY平面的方向标示为Z方向(X，Y和Z是三个互相垂直的方向)。射束在文中可以称之为“构建射束”。
在图示示例中，射束产生器24中的一个能够操作以产生第一构建射束54，而射束产生器24中的另一个能够操作以产生第二构建射束56。
使用上述装置的用于工件25的示范性基本构建处理如下。构建平台20移动到初始高位置。构建平台20以选定的层增量降低到工作表面28下面。层增量影响增材制造处理的速度和工件25的分辨率。作为示例，层增量可以是大约10到50微米(0.0003到0.002英寸)。然后将粉末44沉积在构建平台20上，例如，可以升高供应容器38的升降器40，以推动粉末通过供应开口32，将其露出在工作表面28上面。重涂覆机16移动越过工作表面，以在构建平台20上水平地展开升高的粉末44。在重涂覆机16从左向右经过时，任何过量的粉末44通过溢流开口34下落到溢流容器18中。随后，重涂覆机16可以移动回到起始位置。调平的粉末44可以称之为“构建层”，并且其露出的上表面可以称之为“构建表面”，标明为45。
射束产生器24中的一个以上用于熔化被构建的工件25的二维横截面或层。在射束产生器24内，引导能量源48发出射束，并且射束转向装置用于以适当形式在露出的粉末表面上使射束转向。围绕焦斑的粉末44的露出层的小部分(文中称之为“熔池”)通过构建射束加热到允许其烧结或熔化、流动和固结的温度。该步骤可以称之为“熔融”粉末44。例如，熔池可以在100微米(0.004英寸)宽的量级上。在使用两个射束产生器24的图示示例中，第一构建射束54产生第一熔池58，第二构建射束56产生第二熔池60。
构建平台20以层增量竖向向下移动，粉末44的另一层以相似厚度施加。射束产生器24再次发出构建射束54，56，并且射束转向装置50用于以适当形式在露出的粉末表面上使构建射束54，56的焦斑转向。粉末44的露出层通过构建射束54，56加热到允许其如上所述地熔融并且在顶层内以及与先前固化的下层均固结的温度。
重复移动构建平台20、施加粉末44，然后引导能量熔融粉末44的循环，直到整个部件完成为止。形成工件25的完整处理可以称之为“构建”。
机器10及其操作作为“粉末床机器”的代表性示例。将了解，这里描述的原理适用于粉末床机器的其他配置。
壳体26用来隔离和保护机器10的其他部件。在上述构建处理期间，壳体26设置有适当的保护气体流，保护气体流在其他功能中将氧气从构建环境中排除。为了提供该流，机器10可以联接到气体流动装置62，如图2中看到的。示范性气体流动装置62以串联流体流动连通关系包括可变速度风扇64、过滤器66、与壳体26连通的入口管道68以及与壳体26连通的返回管道70。气体流动装置62的全部部件与合适的管道相互连接，并且与壳体26组合限定气体流动回路。
使用的气体的成分可以与用作常规焊接操作的保护气体的成分相似。例如，可以使用气体，诸如氮气、氩气或其混合物。可以使用任何方便的气体源。例如，如果气体是氮气，则常规的氮气产生器72可以连接到气体流动装置62。替代地，可以使用一个以上加压缸74来供应气体。
一旦气体流动装置62和机器10开始利用气体吹扫，风扇64用于使气体以大致闭合的回路通过气体流动回路再循环，从而维持上述正压力，其中视所需增添附加的增添组成气体。增加风扇速度会增加气体流动回路中气体的速度和流速；反之，减小风扇速度会减小气体流动回路中气体的速度和流速。作为再循环的替代，气体流动装置62可以在全损耗模式下操作；例如，代替气体流动通过返回管道70并回到风扇64，气体可以在经过构建室22之后简单地通向大气。在图示示例中，热的大量气体提供热传递功能，然而，可选的热交换器(未示出)可以包含在气体流动装置62中。
入口管道68定位在壳体26的底部附近。在操作期间，它提供流或者气体流(参见箭头76)。如图1所示，入口管道68具有伸长形状(例如，矩形)并且跨越构建室22的宽度排出气体。出于参考目的，构建室22的宽度可以认为是平行于“X”方向。如图3所示，最接近于上入口管道68的构建室22的边缘称之为“前边缘”78，相对的平行边缘称之为“尾边缘”80。出于参考目的，构建室的长度(即，从前边缘78到尾边缘80的距离)可以认为是平行于“Y”方向。
气体流76具有两个功能。首先，它用于使热传递生效并且将热量从构建室22内的最上侧的构建层的表面运送走。其次，在构建处理期间，粉末44中的一些被汽化。该蒸气可以冷却并且冷凝在工件25的表面上，转而导致不期望的表面粗糙度或“重铸”层。气体流76的部分用于将蒸气和/或冷凝物运送走。
可以提供工具用于监控气体流，诸如一个以上流速传感器。图3示出定位在入口管道68中的示范性流速传感器77，以及定位在返回管道70中的一列流速传感器79。传感器77和79可以提供简单的流速信息和/或用于构建表面45的特定区域的特定流速信息。
操作时，构建射束54，56与粉末44的相互作用导致粉末44的加热和汽化。如图4所示，这相应地产生第一“羽流”82和第二“羽流”84，第一“羽流”82和第二“羽流”84源自于熔池58，60的附近并且向下游行进，夹带在气体流76中。紧接在熔池58，60的附近，相应地，羽流82，84的成分主要是汽化粉末。在下游部位，蒸气可以冷却并冷凝，使得羽流82，84包含气体和金属颗粒的混合物。
将了解，只要构建射束54，56中的一个相对于气体流76在另一构建射束54，56的上游部位处接触粉末44，就存在构建射束54，56中的一个与羽流82，84中的一个的相交的潜在性。将进一步了解，上述构建射束54，56一般可以比羽流82，84更快行进地跨越构建表面45扫描或定位，因而生成构建射束54，56与其自身羽流82，84相交的潜在性。
当构建射束54，56中的一个与羽流82，84相交时，冷凝物的存在可以具有众多不利效果，例如，构建射束54，56的阻挡，和/或射束强度减少。这些效果可能不一致，因为冷凝物是闪烁的。由此，期望以使得构建射束54，56均不经过羽流82，84中的任一个的方式进行构建处理。下面描述了用于避免这些相交的若干技术。
为了实现文中别处描述的射束/羽流避开技术和处理控制技术，期望量化羽流82，84的行为。特别地，期望生成“羽流映射图”，描述在任何给定时间内在3D空间中每个羽流82，84的部位和尺寸，以及羽流82，84随时间的演化。该处理还可以描述为确定羽流82，84的轨迹。将描述用于表征羽流82，84的若干方法。出于方便描述的目的，将使用羽流82作为示例来描述这个，其中了解，相同方法可以被用于羽流84或用于任何附加羽流，其中使用多个能量射束。
用于表征羽流82的一个可能方法涉及到对羽流82建模。这可以例如使用市场上可得的计算流体动力学(“CFD”)软件包来进行。对软件的输入包括但不限于保护气体流76的空气动力学和热学特性以及羽流产生和演化过程的空气动力学和热学特性。输入可以考虑因素，诸如：空气流速、能量射束强度和聚焦、固结或未固结的粉末状材料成分和物理特性、熔池尺寸和热学特性、熔融处理的类型(如，加热、熔化或烧结)以及羽流的成分(如，气体和/或金属合金)。然后CFD软件能够生成上述羽流映射图作为输出。
用于表征羽流82的另一可能方法涉及到感测羽流82。能够将羽流82与气体流76区分开的任何流动可视化技术可以被用于该目的。
例如，可以提供照明源，以照明羽流82，配合有传感器，以检测从羽流82散射或反射的光。合适的照明源的非限制性示例包括：以低输出瓦特操作的激光器(诸如射束产生器24)；一个以上附加的专用低功率激光(图5中以85示意性地示出)，辅助发光二极管(“LED”)，或者适当波长(如，红外或可见)的室光。可以使用后向散射和前向散射感测技术，并且可以组合来自多个传感器的多个图像以产生3D羽流映射图。
在图5中示出的示例中，照明源86(示意性地示出)设置在壳体26内的固定部位处。传感器88设置在壳体26内，具有构建表面45的清晰视野。每个传感器88对前向散射光90或后向散射光92敏感。传感器88是一种类型的并且配置成使得它们可以产生表示羽流82的位置的信号。例如，它们可以是成像传感器，或者可以提供以X-Y阵列布置的多个更简单的传感器，以便提供位置参考。来自传感器88的信号的形式指示羽流82的部位。
传感器88可以用于在构建处理行进时实时地产生羽流映射图。替代地，传感器88可以使用为表征羽流82的经验方法的部分。初始时，将使用标称的一组操作参数来执行测试构建，而无需任何努力来避免射束-羽流相互作用。传感器88将用于生成如上所述的羽流映射图。在第二次迭代中，羽流映射图将用于使用下面描述的射束-羽流避开方法中的一个以上来实施构建参数的变动。可以再次使用传感器88来确定变动的有效性。可以执行一系列迭代，直到操作参数导致最小的射束-羽流相互作用为止。一旦该一组迭代完成，就可以使用优化的一组操作参数以开环执行后续构建。
使用表征羽流的上述方法中的一个以上所提供的信息，机器10可以以阻止构建射束54，56和羽流82，84之间不期望的相互作用的方式被控制。
这些避开技术中的若干涉及到参考上述羽流映射图控制构建射束54，56。
例如，一个可能方法涉及到控制射束产生器24的操作，使得通过将构建表面45划分成虚拟区域，构建射束54，56不与羽流82，84相互作用。参考图6，构建表面45通过平行于气体流76(即，平行于Y方向)的方向延伸的虚拟边界98而虚拟地划分成第一区域94和第二区域96。操作时，构建射束54限制于在第一区域94内操作，构建射束56限制于在第二区域96内操作。使用该方法，可以看到，来自第一构建射束54的羽流82将固有地保持避开第二构建射束56，来自第二构建射束56的羽流84将保持避开第一构建射束54。而且，每个构建射束54，56将保持避开其相应的羽流82，84，只要构建射束54，56一致地相对于气体流76在上游方向上扫描即可。
另一可能方法涉及到控制射束产生器24的操作，使得构建射束54，56转移成远离或“跳过”羽流82，84。参考图7，构建射束54示出为产生羽流82，构建射束56示出为横穿将与羽流82相交的预期路径100。使用该方法，构建射束56将在与羽流的预测相交点处暂时关闭，然后重启以继续跟随在羽流82的相对侧的预期路径100(或者，可能在完全避开羽流82的路径中被转向)。然后可以在羽流82移走之后的后续时间熔融路径100的剩余部分。替代地，仅当检测到了实际相交时，构建射束56可以“跳过”，远离其标称路径。
另一可能方法涉及到协调射束产生器24的操作，使得羽流产生暂时中断，提供用于构建射束的间隙。参考图8，构建射束54示出为产生羽流82，构建射束56示出为横穿将与羽流82相交的预期路径100。使用该方法，构建射束54将在预测相交的时间暂时关闭，因而在羽流82中生成间隙102。然后，构建射束56可以不间断地横穿预期路径100。然后，可以重启构建射束54以继续工作。
任何这些技术可以使用单个射束产生器24或多个射束产生器24来实施。
替代地，或者附加于上述构建射束控制技术，羽流轨迹的控制或修改可以用于阻止构建射束54，56和羽流82，84之间不期望的相互作用。
一个可能方法涉及到改变气体流76的幅值，例如通过改变风扇64的速度。这将导致羽流82，84依据该速度变化而以较低或较高速率演化。结果，这可以在给定时间点提供对羽流82，84的部位的一些控制。
另一可能方法涉及到提供用于导引气体流76的工具。这可以例如通过在入口管道8中设置转弯轮叶或相似物(未示出)来达成。替代地，如图9所示，壳体26可以设置有联接到气体流动系统62的一个以上附加入口管道104。该附加入口管道104垂直于入口管道68的轴线排列，即，平行于X方向。附加入口管道104的选择性操作准许气体流76的转弯。入口管道104的选择性操作可以借助于气体流动系统62内的独立风扇(未示出)或适当的阀或阻尼器(未示出)来实施。
在图9中，构建射束54示出为产生羽流82，构建射束56示出为横穿将与羽流82相交的预期路径100。使用该方法，稍早于羽流82的预测相交的时间，附加气体流(箭头106)将被引导通过附加入口管道104，具有使羽流82转弯远离预期路径100的效果。然后，构建射束56将自由地继续跟随预期路径100。随后，通过附加入口管道104的气体流可以被终止。
在操作的更加复杂的模式下，通过两个以上入口管道(诸如管道68和104)的流可以被改变，以产生协调的效果，例如，以产生两个独立地可变的正交流动分量，导致羽流82的任意期望流动速度和/或方向。
另一可能方法涉及到在气体流中建立连续可预测旋涡。如图10所示，壳体26可以设置有布置成产生旋转流动的两个以上入口管道108。在该示例中，一个入口管道108设置在壳体26的每个角落中，并且每个入口管道108的流动方向定向成与最接近的邻近入口管道108成90°角度，生成气体流110。
入口管道108的操作将导致气体流中的大循环形式或旋涡112，旋涡112转而将生成羽流82和84的旋转轨迹。羽流82和84将不断地在构建表面45上移动，实际上以规则间隔“避开”构建表面45上的任何给定部位。构建射束54，46可以被转向，以在构建表面45上移动到避开区域中，“跟随”旋涡形式的移动。
附加于使用入口管道108以产生旋涡112或者作为使用入口管道108以产生涡旋112的替代，可以设置抽吸源以阻拦羽流82，84，远离构建表面45和构建射束54，56。在图10中图示的示例中，抽吸管道114定位在构建表面45上面、在“顶置”位置。抽吸管道114联接到抽吸源116，诸如附加的风扇，其构造成相对于壳体26产生向外流动。
如图10所示，抽吸流动趋向于使羽流82，84向上或在正Z方向上远离构建表面45移动。当与上述旋涡流动组合时，羽流82，84趋向于朝向抽吸管道114以螺线或螺旋流动。
可选地，可以提供工具，诸如致动器(未示出)，以在X和Y方向上移动抽吸管道114。抽吸管道114的移动可以与上述羽流轨迹信息协调，从而在构建处理期间将抽吸管道114移动到最有效部位。
用于避免射束/羽流相互作用的上述传感器和技术可以包含在用于机器10的集成处理控制方法中。大体声明，处理控制方法包括，使用具有多个数据源的软件来了解构建处理并且从一个构建中杠杆化学习来优化自动化处理中的后续构建。这可以称之为“机器学习”。
图11是用于开发优化处理参数的方法的示意性框示图。在框1000，选定一组初始处理参数。文中使用的“处理参数”可以指代机器10和/或气体流动装置62的任何可控方面。初始处理参数可以通过操作人员手动确定，或者通过参考预定或储存的一组处理参数来确定，或者通过使用在一个以上计算机上运行的软件模拟构建处理(如，建模)来确定。
然后可以运用初始处理参数，使用上述增材构建处理来实行工件的初始“构建”(框1010)。
在初始构建期间，可以使用多个传感器来检测处理条件(框1020)。文中使用的“处理条件”指代处理的任何可测量方面，诸如机器设置、诸如气体流速的物理条件、羽流映射、热映射、声学或机械传感器等。例如，上述传感器和77和79可以用以检测气体流速。作为另一示例，上述传感器88可以被用于羽流映射的目的。
可以在壳体26内设置一个以上其他处理传感器。处理传感器的非限制性示例包括光电二极管、高温计、声学传感器、相机或光谱仪。可以测量的处理方面的示例包括但不限于熔池大小、熔池电磁发射和熔池声发射。来自处理传感器的信息可以使用为用于统计处理控制或处理的反馈控制的附加数据源，如上所述。通用处理传感器81在图1中示意性地示出。
一旦完成初始构建，可以使用一个以上传感器分析工件25(框1030)，以确定工件条件。文中使用的“工件条件”指代工件25的任何可测量方面，诸如表面光洁度、表面反射率、离散缺陷的存在、和/或尺寸与预先存有的标准(诸如工程图或3D模型)的相符性。工件传感器的非限制性示例包括激光扫描仪、相机和光学扫描仪。通用工件传感器83在图1中示出。
一旦完成工件分析，就可以执行软件分析(框1040)以量化测量的工件条件和期望工件条件之间的差异。作为一个示例，工件表面光洁度可以被测量并且与预定的标准表面光洁度相比。作为另一示例，可以将工件25的建成尺寸与工程图或3D模型中含有的可接受的尺寸容差相比。
一旦完成该分析，就可以修改处理参数(框1050)，以便改变该处理，从而改进工件条件。这导致一组修正的处理参数。作为一个示例，如果上述测量的表面光洁度比期望的更粗糙，则可以修改处理参数(诸如粉末厚度增量、激光聚焦和/或激光功率)，导致更光滑的表面光洁度。
用于确定修正的处理参数的技术可以包括重多方法，诸如：统计处理控制、前馈控制、使用比例、比例积分、比例微分或比例-积分-微分控制逻辑的反馈控制、神经网络控制算法、或者模糊逻辑控制算法。可以使用各种人工智能(“AI”)和/或机器学习算法和/或神经网络配置。
在修改处理参数之后，可以使用修正的处理参数来执行后续构建(框1010)。
可以重复整个处理，以达到优化的一组处理参数，导致最终的零件条件。通过在每次迭代中进行改进，预计工件条件将迅速收敛到全然与适用工程标准符合的优化零件。
一旦确定了优化的一组处理参数，就可以使用这些处理参数制造工件。可选地，优化的处理参数可以“锁定”或保护免受进一步的变动，以防止在后续构建期间的处理变化。这在制造环境中可能是期望的。替代地，图11中描绘的处理控制方法可以继续用于质量控制和/或趋势监控和/或自动补偿的目的。例如，机器10或气体流动装置62的性能的变动(例如，由于正常变化、磨损和/或损坏)将在处理的框1020和/或1030中被检测，并且可以在步骤1040和1050通过修改一个以上处理参数来补偿。
处理控制方法可以包括，建立与工件25相关的一个以上预定极限，诸如与表面光洁度或尺寸容差的最大准许偏差。这些可以称之为“工件条件极限”。
处理控制方法可以包括，响应于超过一个以上工件条件极限而采取离散动作，诸如向本地或远程操作员提供可见或可听警报。
处理控制方法可以包括，响应于超过一个以上工件条件极限而停止构建处理。这是离散动作的另一示例。
处理控制方法可以包括监控机器10的条件或“健康性”。例如，如果因为机器磨损或损坏而使一个以上处理参数偏差超出系统的补偿能力，则系统可以指示向本地或远程操作员提供可见或可听警报，指示对于改正动作的需要。改正动作可以采取机器维护或修复的形式。
包括机器10和气体流动装置62的上述装置的操作可以例如通过在体现在一个以上设备(诸如可编程逻辑控制器(“PLC”)或微型计算机(未示出))中的一个以上处理器上运行的软件来控制。这种处理器可以联接到传感器并且例如经过有线或无线连接来操作部件。可以使用相同的处理器或多个处理器来取回和分析传感器数据，用于统计分析，以及用于反馈控制。文中使用的术语“控制器”或“电子控制器”共同指代用于控制机器10和气体流动装置62的操作以及运行包括文中描述的各种算法的软件应用的设备或多个设备。
文中描述的方法具有优于现有技术的若干优势。特别地，它使得能够使用多个能量射束或迅速扫描的能量射束，以加速增材制造处理。
它将使增材制造处理发展和处理控制自动化，以持续地改进构建速度和工件相符性。它能够快速集成提供优化的全然相符的工件的处理。
前述描述了用于增材制造处理中的处理控制的方法。本说明书中公开的全部特征(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)和/或这样公开的任何方法或处理的所有步骤可以以任何组合来组合，除了这些特征和/或步骤中的至少一些特征和/或步骤的组合是互斥的情况以外。
除非另有明确声明，否则，本说明书中公开的每个特征(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)可以更替为服务于相同、等效或相似目的的替代特征。因而，除非另有明确声明，否则，所公开的每个特征仅是一通用系列等效或相似特征的一个示例。
本发明不受限于前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书中公开的特征中的任何新颖的特征或任何新颖的组合(包括任何随附的潜在新颖点、摘要和附图)，或者，扩展到这样公开的任何方法或处理的步骤中的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。

Claims (12)

1.一种控制增材制造处理的方法，其特征在于，其中，在通过一个以上的能量射束与粉末相互作用产生的一个以上的羽流存在时，所述一个以上的能量射束用于选择性地熔融容纳在其中具有气体流的增材制造机器中的所述粉末，以便形成工件，其中，所述处理通过电子控制器控制，所述方法包含：
使用一组初始处理参数来执行构建处理，以形成工件，其中，在初始构建期间，使用一个以上传感器在构建所述工件的同时感测一个以上的处理条件，并且使用来自处理传感器的信息作为附加数据源用于统计处理控制或处理的反馈控制；
感测成品工件的条件；
使用所述电子控制器，比较所述成品工件的条件与预定标准；
使用所述电子控制器，改变所述初始处理参数中的一个以上，以限定一组修正的处理参数；以及
使用所述修正的处理参数来执行后续构建处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，感测的所述处理条件包括下述中的至少一个：羽流轨迹、热映射和气体流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：基于感测的所述处理条件，使用所述电子控制器，用于一个以上的处理参数的闭环控制。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：响应于测量的所述工件条件超过一个以上的预定工件条件极限而采取离散动作。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：响应于所述增材制造机器的性能的变动来改变所述增材制造处理的至少一个处理参数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，所述性能的变动由所述增材制造机器的磨损或损坏导致。
7.一种制作工件的方法，其特征在于，包含：
将粉末状材料沉积在安置于壳体中的构建室中，同时使用与所述壳体流体连通地联接的气体流动装置，以在所述粉末上提供气体流；
在所述气体流存在时，引导一个以上的能量射束，以与所述工件的横截面层对应的形式，选择性地熔融粉末状材料，其中，所述一个以上的能量射束与所述粉末状材料的相互作用产生夹带在所述气体流中的一个以上的羽流，其中，使用一组初始处理参数进行所述构建处理，其中，在初始构建期间，使用一个以上传感器在构建所述工件的同时感测一个以上的处理条件，并且使用来自处理传感器的信息作为附加数据源用于统计处理控制或处理的反馈控制；
感测成品工件的条件；
使用电子控制器，比较所述成品工件的条件与预定标准；
使用所述电子控制器，改变所述初始处理参数中的一个以上，以限定一组修正的处理参数；以及
使用所述修正的处理参数，重复熔融所述粉末状材料的步骤，以制作工件。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中，感测的所述处理条件包括下述中的至少一个：羽流轨迹、热映射和气体流。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包含：基于感测的所述处理条件，使用所述电子控制器，用于一个以上的处理参数的闭环控制。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包含：响应于测量的所述工件条件超过一个以上的预定工件条件极限而采取离散动作。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包含：响应于增材制造机器的性能的变动来改变所述增材制造处理的至少一个处理参数。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中，所述性能的变动由所述增材制造机器的磨损或损坏导致。
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