CN110402173A - 用于增材制造在建评估和校正激光指向精度的系统和方法 - Google Patents

用于增材制造在建评估和校正激光指向精度的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110402173A
CN110402173A CN201880015421.8A CN201880015421A CN110402173A CN 110402173 A CN110402173 A CN 110402173A CN 201880015421 A CN201880015421 A CN 201880015421A CN 110402173 A CN110402173 A CN 110402173A
Authority
CN
China
Prior art keywords
building plate
laser
plate
material manufacturing
increasing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880015421.8A
Other languages
English (en)
Inventor
维克托·彼得罗维奇·奥斯特韦克霍夫
哈里·柯克·小马修斯
贾斯汀·约翰·小甘伯恩
杰森·哈里斯·卡普
凯文·乔治·哈丁
斯科特·迈克尔·米勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN110402173A publication Critical patent/CN110402173A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/31—Calibration of process steps or apparatus settings, e.g. before or during manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B22F12/45—Two or more
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/49—Scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30—Platforms or substrates
    • B22F12/33—Platforms or substrates translatory in the deposition plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

增材制造系统包括激光设备，构建板，第一扫描设备和对齐系统。激光设备构造为生成激光束。构建板具有相对于激光设备的位置。第一扫描设备构造成选择性地将激光束引导穿过构建板。激光束在构建板上生成熔池。对齐系统包括基准标记投影仪，其构造成在构建板上投射多个基准标记。每个基准标记在构建板上具有位置。对齐系统还包括光学检测器，其构造成检测构建板上的每个基准标记的位置。对齐系统构造成检测构建板相对于激光设备的位置。

Description

用于增材制造在建评估和校正激光指向精度的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年1月11日提交的美国临时专利申请No.62/445,046的优先权，该申请的公开内容通过引用被整体并入本文中。
技术领域
本公开的领域一般涉及增材制造系统，更具体地，涉及用于使构建板与DMLM系统对齐的系统和方法。
背景技术
至少一些增材制造系统涉及粉末材料的堆积以制造部件。该方法可以以降低的成本和提高的制造效率用昂贵的材料生产复杂的部件。至少一些已知的增材制造系统，例如直接金属激光熔化(DMLM)系统，使用激光设备，构建板和粉末材料(例如但不限于粉末金属)制造部件。激光设备生成激光束，该激光束熔化构建板上的在激光束入射到粉末材料上的区域内和周围的粉末材料，从而形成熔池。一些已知的部件可能需要不同的激光温度和不同的粉末材料用于部件的不同部分。另外，一些已知的DMLM过程可以构建到现有部件上。因此，一些已知部件可能需要多个DMLM系统来完成部件。将未完成的部件从第一DMLS系统转移到第二DMLS系统，可以减少部件的构建时间。然而，如果构建板未在第二DMLM系统中正确对齐，则可能发生第二DMLM系统中的部件的未对齐。
发明内容
在一个方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括激光设备，构建板，第一扫描设备和对齐系统。激光设备构造来生成激光束。构建板具有相对于激光设备的位置。第一扫描设备构造成选择性地将激光束引导穿过构建板。激光束在构建板上生成熔池。对齐系统包括基准标记投影仪，其构造成在构建板上投射多个基准标记。每个基准标记具有在构建板上的位置。对齐系统还包括光学检测器，其构造成检测构建板上的每个基准标记的位置。对齐系统构造成检测构建板相对于激光设备的位置。
在另一方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括激光设备，构建板，第一扫描设备和对齐系统。激光设备构造为生成激光束。构建板具有相对于激光设备的位置，并且包括设置在构建板的顶侧上的多个基准标记。每个基准标记具有在构建板上的位置。第一扫描设备构造成选择性地将激光束引导穿过构建板。激光束在构建板上生成熔池。对齐系统还包括光学检测器，其构造成检测构建板上的每个基准标记的位置。对齐系统构造成检测构建板相对于激光设备的位置。
在又一方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括激光设备，构建板，第一扫描设备和对齐系统。激光设备构造来生成激光束。构建板具有相对于激光设备的位置，并且包括设置在构建板的顶侧上的多个基准标记。每个基准标记具有在构建板上的位置。第一扫描设备构造成选择性地将激光束引导穿过构建板。激光束在构建板上生成熔池。对齐系统还包括光学检测器，其构造成检测构建板上的每个基准标记的位置。对齐系统构造成检测构建板相对于激光设备的位置。
在另一方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括激光设备，移动构建板单元，第一扫描设备和对齐系统。激光设备构造来生成激光束。移动构建板单元包括构建板和光学检测器。构建板具有相对于激光设备的位置。第一扫描设备构造成选择性地将激光束引导穿过构建板。激光束在构建板上生成熔池。对齐系统包括基准标记投影仪，其构造成在构建板上投射多个基准标记。每个基准标记具有在构建板的位置。光学检测器构造成检测构建板上的每个基准标记的位置。对齐系统构造成检测构建板相对于激光设备的位置。
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，附图中相同的字符在所有附图中表示相同的部分，其中：
图1是以包括对齐系统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的增材制造系统的构建板的示意图；
图3是以包括对齐系统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4是图3的增材制造系统的构建板的示意图；
图5是以包括对齐系统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6是图5的增材制造系统的构建板的示意图；
图7是以包括移动构建板单元和对齐系统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；和
图8是图7的增材制造系统的构建板的示意图；
除非另有说明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施例的特征。相信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施例的各种系统。因此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的用于实践本文公开的实施例的所有传统特征。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求书中，将参考许多术语，其应被定义为具有以下含义。
除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数指代。
“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用于修改任何可以允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(例如“约”，“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，这样的范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。
如这里所使用的，术语“处理器”和“计算机”以及相关术语(例如，“处理设备”和“计算设备”)不仅限于本领域中称为计算机的那些集成电路，而是广泛地指代微控制器，微计算机，可编程逻辑控制器(PLC)，专用集成电路和其他可编程电路，这些术语在本文中可互换使用。在本文描述的实施例中，存储器可以包括但不限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)，以及计算机可读非易失性介质，诸如闪存。或者，也可以使用软盘，光盘-只读存储器(CD-ROM)，磁光盘(MOD)和/或数字通用盘(DVD)。而且，在本文描述的实施例中，附加输入通道可以是但不限于与操作员界面相关联的计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。或者，也可以使用其他计算机外围设备，其可以包括例如但不限于扫描仪。此外，在示例性实施例中，附加输出通道可以包括但不限于操作员界面监视器。
如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”旨在表示以用于短期和长期存储信息的任何方法或技术实现的任何有形的基于计算机的设备，例如计算机可读指令，数据结构，程序模块和子模块，或任何设备中的其他数据。因此，本文描述的方法可以被编码为体现在有形的，非暂时性的计算机可读介质中的可执行指令，包括但不限于存储设备和/或存储器设备。当由处理器执行时，这些指令使处理器执行本文描述的方法的至少一部分。此外，如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”包括所有有形的计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机存储设备，包括但不限于易失性和非易失性介质，以及可移动的和不可移动的媒体，如固件，物理和虚拟存储，CD-ROM，DVD，以及任何其他数字源，如网络或互联网，以及尚未开发的数字手段，唯一的例外是短暂的，传播的信号。
此外，如这里所使用的，术语“实时”指的是相关事件发生的时间，测量和收集预定数据的时间，处理数据的时间以及系统响应于事件和环境的时间中的至少一个。在本文描述的实施例中，这些活动和事件基本上立即发生。
具有本文所述的对齐系统的增材制造系统的实施例使构建板与直接金属激光熔化(DMLM)系统对齐。增材制造系统包括对齐系统，该对齐系统包括光学检测器和构建板上的多个基准标记。在一个实施例中，基准标记被投射到构建板上，并且光学检测器通过检流计观察与激光束重合的基准标记。在另一个实施例中，基准标记联接到构建板的顶部，并且光学检测器独立于激光束观察基准标记。在又一个实施例中，基准标记联接到构建板的底部，并且光学检测器从构建板下方观察基准标记。在又一个实施例中，基准标记投射到构建板上，并且光学检测器永久地联接到构建板。在操作期间，构建板在构建单个部件的过程中移动到多个DMLM系统。光学检测器观察构建板上的基准标记并检测构建板相对于DMLM系统的位置。每个DMLS系统内的对齐系统基于构建板的位置使构建板与DMLS系统对齐。将构建板与不同的DMLM系统对齐允许部件构建在多个DMLM系统上，从而减少构建时间。
图1是以直接金属激光熔化(DMLM)系统的形式示出的示例性增材制造系统10的示意图。尽管这里的实施例是参考DMLM系统描述的，但是本公开也可以应用于其他类型的增材制造系统，例如选择性激光烧结系统。
在示例性实施例中，DMLM系统10包括构建板12，构造成生成激光束16的激光设备14，构造成选择性地引导激光束16穿过构建板12的第一扫描设备18，以及对齐系统23。示例性DMLM系统10还包括计算设备24和控制器26，控制器26被构造为控制DMLM系统10的一个或多个部件，如本文更详细描述的。
构建板12包括粉末状构建材料，其在增材制造过程中熔化并再固化以构建固体部件28。粉末状构建材料包括适于形成这种部件的材料，包括但不限于钴，铁，铝，钛，镍及其组合的气体雾化合金。在其他实施例中，粉末状构建材料可包括任何合适类型的粉末金属材料。在其他实施方案中，粉末状构建材料可包括使DMLM系统10能够如所述起作用的任何合适的构建材料，包括例如但不限于陶瓷粉末，金属涂覆的陶瓷粉末和热固性或热塑性树脂。
激光设备14构造成生成足够能量的激光束16，使得至少部分地熔化构建板12的构建材料。在示例性实施例中，激光设备14是基于钇的固态激光器，其构造成发射波长为约1070纳米(nm)的激光束。在其他实施例中，激光设备14可包括使DMLM系统10能够如本文所述起作用的任何合适类型的激光器，例如CO2激光器。此外，尽管DMLM系统10被示出和描述为包括单个激光设备14，但是DMLM系统10可以包括一个以上的激光设备。在一个实施例中，例如，DMLM系统10可包括具有第一功率的第一激光设备和具有不同于第一激光功率的第二功率的第二激光设备，或者具有基本相同的功率输出的至少两个激光设备。在其他实施例中，DMLM系统10可以包括使DMLM系统10能够如本文所述起作用的激光设备的任何组合。
如图1所示，激光设备14光学地联接到光学元件30和32，光学元件30和32有助于将激光束16聚焦在构建板12上。在示例性实施例中，光学元件30和32包括设置在激光设备14和第一扫描设备18之间的光束准直器30，以及设置在第一扫描设备18和构建板12之间的F-θ透镜32。在其他实施例中，DMLM系统10可包括在构建板12上提供准直和/或聚焦激光束的任何合适类型和布置的光学元件。
第一扫描设备18被构造为将激光束16引导穿过构建板12的选择性部分以产生固体部件28。在示例性实施例中，第一扫描设备18是检流计扫描设备，其包括可操作地联接到检流计控制的马达36(广义上是致动器)的镜子34。马达36被构造为响应于从控制器26接收的信号而移动(具体地，旋转)镜子34，从而使激光束16偏转穿过构建板12的选择性部分。镜子34可以具有任何合适的构造，使得镜子34能够将激光束16朝向构建板12偏转。在一些实施例中，镜子34可包括反射涂层，其具有对应于激光束16的波长的反射光谱。
尽管第一扫描设备18示出为具有单个镜子34和单个马达36，但是第一扫描设备18可包括使第一扫描设备18能够如本文所述起作用的任何合适数量的镜子和马达。在一个实施例中，例如，第一扫描设备18包括两个镜子和两个检流计控制的马达，每个马达可操作地联接到其中一个镜子。在其他实施例中，第一扫描设备18可包括使DMLM系统10能够如本文所述起作用的任何合适的扫描设备，例如二维(2D)扫描检流计，三维(3D)扫描检流计，和动态聚焦电流计。
构建板12被构造为与多个DMLM系统10一起操作。在示例性实施例中，第一DMLM系统10制造固体部件28的第一部分，第二DMLM系统10制造固体部件28的第二部分。构建板12从第一DMLS系统10移动到第二DMLS系统10，其中构建板12上具有固体部件28。构建板12必须与第二DMLM系统10对齐。
对齐系统23构造成使构建板12与DMLM系统10对齐。对齐系统23包括第二光学检测器54和基准标记投影仪56。基准标记投影仪56在构建板12上投射多个基准标记58。在示例性实施例中，基准标记投影仪56投射三个基准标记58。然而，基准标记投影仪56可以投射任何数量的基准标记58，使得对齐系统23能够如本文所述进行操作。每个基准标记58包括通过基准标记投影仪56投射到构建板12上的形状。基准标记投影仪56包括多个激光器(未示出)，其将基准标记58投射到构建板12上。
图2是DMLM系统10的构建板12的示意图。在示例性实施例中，构建板12具有矩形形状。在其他实施例中，构建板12可以具有任何合适的尺寸和形状，使得DMLM系统10能够如本文所述起作用。基准标记58投射到构建板12上。在示例性实施例中，基准标记58具有十字形状。在其他实施例中，基准标记58的形状可以包括圆形，三角形或能够使对齐系统23如本文所述进行操作的任何形状。另外，基准标记58可以包括网格图案，点图案，棋盘图案，或能使对齐系统23如本文所述进行操作的任何其他图案。基准标记58可沿构建板12移动。更具体地，可以使用基准标记投影仪56来调整基准标记58的位置。另外，可以使用基准标记投影仪56来调整基准标记投影仪56的尺寸和形状。另外，基准标记58可以投射到构建板12的外部但是在构建腔内。
如图1所示，第二光学检测器54被构造为检测构建板12上的基准标记58的位置，并响应于此生成电信号62。第二光学检测器54被构造为通过第一扫描设备18检测构建板12上的基准标记58的位置，而基准标记投影仪56不通过第一扫描设备18投射基准标记58。第二光学检测器54与激光束16对齐。因此，第二光学检测器54检测构建板12相对于DMLM系统10的位置。第二光学检测器54通信地耦接到计算设备24，并且被构造为将电信号62发送到计算设备24。计算设备24生成到控制器26的控制信号60，控制器26控制DMLM系统10内的构建板12的对齐，第一扫描设备18的对齐和镜子34的对齐。通过改变构建板12，第一扫描设备18和镜子34的位置，控制器26响应于基准标记58的位置来对齐构建板。因此，构建板12能够移动到不同的DMLM系统10并在其内对齐。
在另一个实施例中，交换第二光学检测器54和基准标记投影仪56的位置。也就是说，第二光学检测器54占据基准标记投影仪56的位置，并且基准标记投影仪56占据第二光学检测器54的位置。基准标记投影仪56通过第一扫描设备18投射基准标记58，而第二光学检测器54不通过第一扫描设备18检测基准标记58。基准标记58与激光束16对齐。因此，第二光学检测器54检测基准标记58相对于激光束16和DMLM系统10的位置。第二光学检测器54通信地耦接到计算设备24，并且被构造为将电信号62发送到计算设备24。计算设备24生成到控制器26的控制信号60，控制器26控制DMLM系统10内的构建板12的对齐，第一扫描设备18的对齐和镜子34的对齐。通过改变构建板12，第一扫描设备18和镜子34的位置，控制器26响应于基准标记58的位置来对齐构建板。因此，构建板12能够移动到不同的DMLM系统10并在其内对齐。
计算设备24可以是包括至少一个处理器(图1中未示出)的计算机系统，该处理器执行可执行指令以操作DMLM系统10。计算设备24可以包括例如DMLM系统10的校准模型和与诸如部件28的部件相关联的电子计算机构建文件。校准模型可以包括但不限于在DMLM系统10的给定的一组操作条件(例如，激光设备14的功率)下的预期或期望的熔池尺寸和温度。构建文件可以包括用于控制DMLM系统10的一个或多个部件的构建参数。构建参数可以包括但不限于激光设备14的功率，第一扫描设备18的扫描速度，以及第一扫描设备18(具体地，镜子34)的位置和取向。在示例性实施例中，计算设备24和控制器26被示为单独的设备。在其他实施例中，计算设备24和控制器26可以组合为单个设备，其同时作为计算设备24和控制器26两者操作，如本文中所描述的。
控制器26可包括使DMLM系统10能够如本文所述起作用的任何合适类型的控制器。在一个实施例中，例如，控制器26是包括至少一个处理器和至少一个存储器设备的计算机系统，其至少部分地基于来自人类操作员的指令来执行可执行指令，以控制DMLM系统10的操作。控制器26可以包括例如由DMLM系统10制造的部件28的3D模型。由控制器26执行的可执行指令可以包括控制激光设备14的输出功率，控制第一扫描设备18的位置和扫描速度，以及控制第二扫描设备42的位置和扫描速度。
控制器26被构造为基于与存储在例如计算设备24内的构建文件相关联的构建参数来控制DMLM系统10的一个或多个部件。在示例性实施例中，控制器26被构造为基于与要用DMLM系统10制造的部件相关联的构建文件来控制第一扫描设备18。更具体地，控制器26被构造为基于由与部件28相关联的构建文件定义的预定路径，使用电机36控制镜子34的位置、移动和扫描速度。
控制器26还可以构造成控制DMLM系统10的其他部件，包括但不限于激光设备14。在一个实施例中，例如，控制器26基于与构建文件相关联的构建参数来控制激光设备14的功率输出。
图3是示例性增材制造系统210的示意图，其具有以直接金属激光熔化(DMLM)系统形式示出的对齐系统223的另一实施例。尽管这里的实施例是参考DMLM系统描述的，但是本公开也可以应用于其他类型的增材制造系统，例如选择性激光烧结系统。DMLM系统10和DMLM系统210之间的通用部件具有相同的编号。除非另有说明，否则DMLM系统210的部件基本上类似于DMLM系统10的部件(如图1所示)。
在示例性实施例中，DMLM系统210包括构建板212，构造来生成激光束16的激光设备14，构造来选择性地引导激光束16穿过构建板212的第一扫描设备18，以及对齐系统223。如本文更详细的描述，示例性DMLM系统210还包括计算设备24和控制器26，控制器26被构造为控制DMLM系统210的一个或多个部件。
构建板212被构造为与多个DMLM系统10一起操作。在示例性实施例中，第一DMLM系统210制造固体部件28的第一部分，第二DMLM系统210制造固体部件28的第二部分。构建板212从第一DMLS系统210移动到第二DMLS系统210，其中构建板212上具有固体部件28。构建板212必须与第二DMLM系统210对齐。
对齐系统223构造为使构建板212与DMLM系统210对齐。对齐系统223包括第二光学检测器54和构建板212上的多个基准标记258。在示例性实施例中，构建板212包括三个基准标记258。然而，构建板212可包括任何数量的基准标记258，其使得对齐系统223能够如本文所述进行操作。
图4是DMLM系统210的构建板212的示意图。在示例性实施例中，构建板212具有矩形形状。在其他实施例中，构建板212可具有使DMLM系统210能够如本文所述起作用的任何合适的尺寸和形状。基准标记258永久地联接到构建板212。在示例性实施例中，基准标记258具有球形形状。在其他实施例中，基准标记258的形状可以包括十字形，金字塔形或能够使对齐系统223如本文所述操作的任何形状。另外，基准标记258可以包括网格图案，点图案，棋盘图案或能使得对齐系统223能够如本文所述进行操作的任何其他图案。在示例性实施例中，基准标记258位于构建板212内的构建区域之外。
如图3所示，第二光学检测器54被构造为检测构建板212上的基准标记258的位置，并响应于此生成电信号62。第二光学检测器54被构造为通过第一扫描设备18来检测构建板212上的基准标记258的位置。第二光学检测器54与激光束16对齐。因此，第二光学检测器54检测构建板212相对于DMLM系统210的位置。第二光学检测器54通信地耦接到计算设备24，并且被构造为将电信号62发送到计算设备24。计算设备24生成到控制器26的控制信号60，控制器26控制DMLM系统210内的构建板212的对齐，第一扫描设备18的对齐和镜子34的对齐。通过改变构建板212，第一扫描设备18和镜子34的位置，控制器26响应于基准标记258的位置来对齐构建板。因此，构建板212能够移动到不同的DMLM系统210并在其内对齐。
在另一个实施例中，对齐系统223包括第三光学检测器254而不是第二光学检测器54。第三光学检测器254未被构造用来通过第一扫描设备18检测构建板212上的基准标记258的位置。而是，第三光学检测器254的观察视角相对于DMLM系统210是固定的。
图5是具有以直接金属激光熔化(DMLM)系统形式示出的对齐系统323的另一实施例的示例性增材制造系统310的示意图。尽管这里的实施例是参考DMLM系统描述的，但是本公开也可以应用于其他类型的增材制造系统，例如选择性激光烧结系统。DMLM系统10和DMLM系统310之间的公共部件具有相同的编号。除非另有说明，否则DMLM系统310的部件基本上类似于DMLM系统10的部件(如图1所示)。
在示例性实施例中，DMLM系统310包括构建板312，构造成生成激光束16的激光设备14，构造成选择性地引导激光束16穿过构建板312的第一扫描设备18，以及对齐系统323。如本文更详细的描述，示例性DMLM系统310还包括计算设备24和控制器26，控制器26被构造为控制DMLM系统310的一个或多个部件。
构建板312被构造成与多个DMLM系统310一起操作。在示例性实施例中，第一DMLM系统310制造固体部件28的第一部分，第二DMLM系统310制造固体部件28的第二部分。构建板312从第一DMLS系统310移动到第二DMLS系统310，其中构建板312上具有固体部件28。构建板312必须与第二DMLM系统310对齐。
对齐系统323构造成使构建板312与DMLM系统310对齐。对齐系统323包括第二光学检测器354和在构建板312的底侧302上的多个基准标记358。在示例性实施例中，构建板312包括三个基准标记358。然而，构建板312可包括任何数量的基准标记358，其使得对齐系统323能够如本文所述进行操作。
图6是DMLM系统310的构建板312的底侧302的示意图。在示例性实施例中，构建板312具有矩形形状。在其他实施例中，构建板312可以具有任何合适的尺寸和形状，使得DMLM系统310能够如本文所述起作用。基准标记358永久地联接到构建板312的底侧302。在示例性实施例中，基准标记358具有球形形状。在其他实施例中，基准标记358的形状可包括十字形，金字塔形或能使对齐系统323如本文所述操作的任何形状。另外，基准标记358可以包括网格图案，点图案，棋盘图案或能使对齐系统323能够如本文所述进行操作的任何其他图案。
如图6所示，第二光学检测器354位于构建板312下方，并且被构造用来检测构建板312的底侧302上的基准标记358的位置，并响应于此生成电信号362。因此，第二光学检测器354检测构建板312相对于DMLM系统310的位置。第二光学检测器354通信地耦接到计算设备24，并且被构造来将电信号362传输到计算设备24。计算设备24生成到控制器26的控制信号60，控制器26控制DMLM系统310内的构建板312的对齐，第一扫描设备18的对齐和镜子34的对齐。通过改变构建板312，第一扫描设备18和镜子34的位置，控制器26响应于基准标记358的位置来对齐构建板。因此，构建板312能够移动到不同的DMLM系统310并在其内对齐。
图7是示例性增材制造系统410的示意图，其具有以直接金属激光熔化(DMLM)系统的形式示出的对齐系统423的另一实施例。尽管这里的实施例是参考DMLM系统描述的，但是本公开也可以应用于其他类型的增材制造系统，例如选择性激光烧结系统。DMLM系统10和DMLM系统410之间的公共部件具有相同的编号。除非另有说明，否则DMLM系统410的部件基本上类似于DMLM系统10的部件(如图1所示)。
在示例性实施例中，DMLM系统410包括移动构建板单元402，其包括构建板412，构造成生成激光束16的激光设备14，构造成选择性地引导激光束16穿过构建板412的第一扫描设备18，和对齐系统423。如本文更详细的描述，示例性DMLM系统410还包括计算设备24和控制器26，控制器26被构造为控制DMLM系统410的一个或多个部件。
移动构建板单元402和构建板412被构造为与多个DMLM系统410一起操作。在示例性实施例中，第一DMLM系统410制造固体部件28的第一部分，第二DMLM系统410制造固体部件28的第二部分。移动构建板单元402和构建板412从第一DMLS系统410移动到第二DMLS系统410，其中构建板412上具有固体构件28。构建板412必须与第二DMLM系统410对齐。
移动构建板单元402包括通过连接器404联接到构建板412的第二光学检测器454。构建板412和第二光学检测器454被构造为作为一个单元从DMLM系统410移动到其他DMLM系统410。因此，第二光学检测器454的观察区域相对于构建板412固定。
对齐系统423构造为使构建板412与DMLM系统410对齐。对齐系统423包括基准标记投影仪456，其构造为在构建板412的顶侧406上投射多个基准标记358。基准标记投影仪456联接到DMLM系统410。因此，基准标记458的位置相对于DMLM系统410是固定的。在示例性实施例中，基准标记投影仪456投射三个基准标记358。然而，基准标记投影仪456可以投射任何数量的基准标记358，这使得对齐系统423能够如本文所述进行操作。
图8是移动构建板单元402的构建板412的顶侧406的示意图。在示例性实施例中，构建板412具有矩形形状。在其他实施例中，构建板412可以具有任何合适的尺寸和形状，使得DMLM系统410能够如本文所述起作用。基准标记458被投射到构建板412的顶侧406上。在示例性实施例中，基准标记458具有十字形状。在其他实施例中，基准标记458的形状可以包括圆形，三角形或能够使对齐系统423如本文所述操作的任何形状。另外，基准标记458可以包括网格图案，点图案，棋盘图案或能使得对齐系统423如本文所述操作的任何其他图案。
如图7所示，第二光学检测器454位于构建板412上方，并且被构造来检测构建板412的顶侧406上的基准标记458的位置，并响应于此生成电信号462。因此，第二光学检测器454检测构建板412相对于DMLM系统410的位置。第二光学检测器454通信地耦接到计算设备24，并且被构造为将电信号462发送到计算设备24。计算设备24生成到控制器26的控制信号60，控制器26控制DMLM系统410内的构建板412的对齐，第一扫描设备18的对齐和镜子34的对齐。通过改变构建板412，第一扫描设备18和镜子34的位置，控制器26响应于基准标记458的位置来对齐构建板。因此，构建板412能够移动到不同DMLM系统410并在其内对齐。
在另一个实施例中，对齐系统423不包括基准标记投影仪456。而是，第二光学检测器454检测激光束16在构建板412的顶侧406上的位置，并且对齐系统423基于激光束16的位置来对齐构建板412。在另一个实施例中，对齐系统423不包括基准标记投影仪456，并且不将任何种类的基准标记投射到构建板412上。而是，DMLS系统410在构建板412的顶侧406上构建基准标记，并且第二光学检测器454检测构建板412的顶侧406上的构建的基准标记的位置。对齐系统423基于构建的基准标记的位置来对齐构建板412。在又一个实施例中，检测器454(例如照相机或位置敏感检测器)放置在扫描仪18的扫描场区域内的构建板412上。检测器454被构造成直接捕获激光束16并生成与检测器上的光束位置相对应的信号(并且能够计算该位置与标称值的偏差)。
具有本文所述的对齐系统的增材制造系统的实施例使构建板与直接金属激光熔化(DMLM)系统对齐。增材制造系统包括对齐系统，该对齐系统包括光学检测器和构建板上的多个基准标记。在一个实施例中，基准标记被投射到构建板上，并且光学检测器通过检流计观察与激光束重合的基准标记。在另一个实施例中，基准标记联接到构建板的顶部，并且光学检测器独立于激光束观察基准标记。在又一个实施例中，基准标记联接到构建板的底部，并且光学检测器从构建板下方观察基准标记。在又一个实施例中，基准标记投射到构建板上，并且光学检测器永久地联接到构建板。在操作期间，构建板在构建单个部件的过程中移动到多个DMLM系统。光学检测器观察构建板上的基准标记并检测构建板相对于DMLM系统的位置。每个DMLS系统内的对齐系统基于构建板的位置将构建板与DMLS系统对齐。将构建板与不同的DMLM系统对齐允许部件构建在多个DMLM系统上，从而减少构建时间。
本文描述的方法和系统的示例性技术效果包括：(a)在构建板上投射多个基准标记；(b)检测构建板上的基准标记的位置；(c)将构建板与DMLM系统对齐；(d)将构建板移动到多个DMLM系统；(e)减少部件的构建时间。
一些实施例涉及使用一个或多个电子或计算设备。这样的设备通常包括处理器，处理设备或控制器，诸如通用中央处理单元(CPU)，图形处理单元(GPU)，微控制器，精简指令集计算机(RISC)处理器，特定应用集成，专用集成电路(ASIC)，可编程逻辑电路(PLC)，现场可编程门阵列(FPGA)，数字信号处理(DSP)设备，和/或任何其他能够执行本文所述功能的电路或处理设备。本文描述的方法可以被编码为体现在计算机可读介质中的可执行指令，包括但不限于储存设备和/或存储设备。当由处理设备执行时，这些指令使处理设备执行本文描述的方法的至少一部分。以上示例仅是示例性的，因此并不旨在以任何方式限制术语处理器和处理设备的定义和/或含义。
以上详细描述了具有对齐系统的增材制造系统的示例性实施例。装置，系统和方法不限于本文描述的特定实施例，而是系统的方法和部件的操作可以独立于本文描述的其他操作或部件而单独使用。例如，本文描述的系统，方法和装置可以具有其他工业或消费者应用，并且不限于使用如本文所述的增材制造系统来实践。而是，可以结合其他行业实现和利用一个或多个实施例。
尽管本公开的各种实施例的具体特征可能在一些附图中示出而未在其他附图中示出，但这仅是为了方便。根据本公开的原理，可以结合任何其他附图的任何特征来参考和/或要求保护附图的任何特征。
该书面描述使用示例来公开实施例，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种增材制造系统，其特征在于，包括：
激光设备，所述激光设备被构造为生成激光束；
构建板，所述构建板具有相对于所述激光设备的位置；
第一扫描设备，所述第一扫描设备被构造为选择性地在所述构建板上引导所述激光束，其中所述激光束在所述构建板上生成熔池；和
对齐系统，所述对齐系统包括：
基准标记投影仪，所述基准标记投影仪被构造为在所述构建板上投射多个基准标记，每个基准标记具有在所述构建板上的位置；和
光学检测器，所述光学检测器被构造为检测所述构建板上的每个所述基准标记的所述位置，其中所述对齐系统被构造为检测所述构建板相对于所述激光设备的所述位置。
2.根据权利要求1所述的增材制造系统，其特征在于，进一步包括控制器，所述控制器构造成使所述构建板与所述激光设备对齐。
3.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述控制器构造成使所述构建板与所述第一扫描设备对齐。
4.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述第一扫描设备包括多个镜子，所述多个镜子构造成在构建板上引导所述激光束，所述控制器进一步构造成使所述多个镜子与所述构建板对齐。
5.根据权利要求1所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述基准标记投影仪包括多个激光器，所述多个激光器构造成将所述多个基准标记投射在所述构建板上。
6.一种增材制造系统，其特征在于，包括：
激光设备，所述激光设备构造为生成激光束；
构建板，所述构建板具有相对于所述激光设备的位置，所述构建板包括设置在所述构建板的顶侧上的多个基准标记，每个基准标记具有在所述构建板上的位置；
第一扫描设备，所述第一扫描设备被构造为选择性地在所述构建板上引导所述激光束，其中所述激光束在所述构建板上生成熔池；和
对齐系统，所述对齐系统包括光学检测器，所述光学检测器被构造为检测所述构建板上的每个所述基准标记的所述位置，其中所述对齐系统被构造为检测所述构建板相对于所述激光设备的所述位置。
7.根据权利要求6所述的增材制造系统，其特征在于，进一步包括控制器，所述控制器构造成使所述构建板与所述激光设备对齐。
8.根据权利要求7所述的增材制造系统，其特征在于，所述控制器构造成使所述构建板与所述第一扫描设备对齐。
9.根据权利要求7所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述第一扫描设备包括多个镜子，所述多个镜子被构造为在构建板上引导所述激光束，所述控制器进一步被构造为将所述多个镜子与所述构建板对齐。
10.根据权利要求6所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述多个基准标记包括设置在所述构建板的所述顶侧上的多个球形。
11.一种增材制造系统，其特征在于，包括：
激光设备，所述激光设备构造为生成激光束；
构建板，所述构建板具有相对于所述激光设备的位置，所述构建板包括设置在所述构建板的底侧上的多个基准标记，每个基准标记具有在所述构建板上的位置；
第一扫描设备，所述第一扫描设备被构造为选择性地在所述构建板上引导所述激光束，其中所述激光束在所述构建板上生成熔池；和
对齐系统，所述对齐系统包括光学检测器，所述光学检测器被构造为检测所述构建板上的每个所述基准标记的所述位置，其中所述对齐系统被构造为检测所述构建板相对于所述激光设备的所述位置。
12.根据权利要求11所述的增材制造系统，其特征在于，进一步包括控制器，所述控制器构造成使所述构建板与所述激光设备对齐。
13.根据权利要求12所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述控制器构造成使所述构建板与所述第一扫描设备对齐。
14.根据权利要求12所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述第一扫描设备包括多个镜子，所述多个镜子构造成在构建板上引导所述激光束，所述控制器进一步被构造为使所述多个镜子与所述构建板对齐。
15.根据权利要求11所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述多个基准标记包括设置在所述构建板的所述底侧上的多个球形。
16.一种增材制造系统，其特征在于，包括：
激光设备，所述激光设备构造为生成激光束；
移动构建板单元，所述移动构建板单元包括构建板和光学检测器，所述构建板具有相对于所述激光设备的位置；
第一扫描设备，所述第一扫描设备被构造为选择性地在所述构建板上引导所述激光束，其中所述激光束在所述构建板上生成熔池；和
对齐系统，所述对齐系统包括基准标记投影仪，所述基准标记投影仪构造成在所述构建板上投射多个基准标记，每个基准标记具有在所述构建板上的位置，所述光学检测器构造成检测所述构建板上的每个所述基准标记的所述位置，其中所述对齐系统构造成检测所述构建板相对于所述激光设备的所述位置。
17.根据权利要求16所述的增材制造系统，其特征在于，进一步包括控制器，所述控制器构造成使所述构建板与所述激光设备对齐。
18.根据权利要求17所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述控制器构造成使所述构建板与所述第一扫描设备对齐。
19.根据权利要求18所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述第一扫描设备包括多个镜子，所述多个镜子被构造为在构建板上引导所述激光束，所述控制器进一步被构造为使所述多个镜子与所述构建板对齐。
20.根据权利要求16所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述基准标记投影仪包括多个激光器，所述多个激光器构造成将所述多个基准标记投射在所述构建板上。
CN201880015421.8A 2017-01-11 2018-01-11 用于增材制造在建评估和校正激光指向精度的系统和方法 Pending CN110402173A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762445046P 2017-01-11 2017-01-11
US62/445,046 2017-01-11
US15/867,104 US10814427B2 (en) 2017-01-11 2018-01-10 Systems and methods for additive manufacturing in-build assessment and correction of laser pointing accuracy
US15/867,104 2018-01-10
PCT/US2018/013352 WO2018132592A1 (en) 2017-01-11 2018-01-11 Systems and methods for additive manufacturing in-build assessment and correction of laser pointing accuracy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110402173A true CN110402173A (zh) 2019-11-01

Family

ID=62782602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880015421.8A Pending CN110402173A (zh) 2017-01-11 2018-01-11 用于增材制造在建评估和校正激光指向精度的系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10814427B2 (zh)
EP (1) EP3568249A4 (zh)
CN (1) CN110402173A (zh)
WO (1) WO2018132592A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10618131B2 (en) * 2014-06-05 2020-04-14 Nlight, Inc. Laser patterning skew correction
WO2017091505A1 (en) 2015-11-23 2017-06-01 Nlight, Inc. Fine-scale temporal control for laser material processing
US11049272B1 (en) * 2019-12-31 2021-06-29 Shutterfly, Llc System for assembling composite group image from individual subject images
JP7041238B1 (ja) * 2020-12-07 2022-03-23 株式会社ソディック 積層造形装置の較正方法及び積層造形装置
FR3119339B1 (fr) * 2021-02-01 2024-01-12 Safran Dispositif et procédé associé pour fabrication additive

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101909827A (zh) * 2007-10-23 2010-12-08 海雷激光有限公司 扫描头校准系统及其方法
US20160037144A1 (en) * 2013-03-14 2016-02-04 3M Innovative Properties Company Projection system comprising a non-rectangular projection screen, capable of projection alignment by using alignment marks and method of alignment therefor
CN105320399A (zh) * 2014-06-05 2016-02-10 恩耐激光技术有限公司 激光图案化偏斜校正
WO2016079496A2 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and methods
CN105658356A (zh) * 2013-08-22 2016-06-08 瑞尼斯豪公司 用于通过粉末材料的选择性固化建造物件的设备和方法
CN105745060A (zh) * 2013-09-23 2016-07-06 瑞尼斯豪公司 增材制造设备和方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1203600A (en) 1998-10-14 2000-05-01 Ir Vision, Inc. Laser system with projected reference pattern
WO2009026520A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 3D Systems, Inc. Automatic geometric calibration using laser scanning reflectometry
GB0816308D0 (en) 2008-09-05 2008-10-15 Mtt Technologies Ltd Optical module
WO2010136600A1 (en) 2009-05-29 2010-12-02 Datacard Corporation System for the calibration of operating parameters of a laser engraver
GB201317974D0 (en) 2013-09-19 2013-11-27 Materialise Nv System and method for calibrating a laser scanning system
US20150177158A1 (en) 2013-12-13 2015-06-25 General Electric Company Operational performance assessment of additive manufacturing
US9724876B2 (en) 2013-12-13 2017-08-08 General Electric Company Operational performance assessment of additive manufacturing
US9688027B2 (en) 2014-04-01 2017-06-27 Stratasys, Inc. Electrophotography-based additive manufacturing with overlay control
TWI577484B (zh) 2014-11-20 2017-04-11 財團法人工業技術研究院 三維雷射加工裝置及定位誤差校正方法
DE102014226243A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 MTU Aero Engines AG Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils
US11020897B2 (en) * 2015-05-07 2021-06-01 Addifab Aps Additive manufacturing yield improvement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101909827A (zh) * 2007-10-23 2010-12-08 海雷激光有限公司 扫描头校准系统及其方法
US20160037144A1 (en) * 2013-03-14 2016-02-04 3M Innovative Properties Company Projection system comprising a non-rectangular projection screen, capable of projection alignment by using alignment marks and method of alignment therefor
CN105658356A (zh) * 2013-08-22 2016-06-08 瑞尼斯豪公司 用于通过粉末材料的选择性固化建造物件的设备和方法
CN105745060A (zh) * 2013-09-23 2016-07-06 瑞尼斯豪公司 增材制造设备和方法
CN105320399A (zh) * 2014-06-05 2016-02-10 恩耐激光技术有限公司 激光图案化偏斜校正
WO2016079496A2 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP3568249A4 (en) 2020-08-26
US10814427B2 (en) 2020-10-27
US20180193956A1 (en) 2018-07-12
WO2018132592A1 (en) 2018-07-19
EP3568249A1 (en) 2019-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110402173A (zh) 用于增材制造在建评估和校正激光指向精度的系统和方法
JP6512466B2 (ja) マルチレーザシステムのレーザ指向精度を付加製造における製造中に評価および修正するためのシステムおよび方法
US10464262B2 (en) Systems and methods for monitoring a melt pool using a dedicated scanning device
KR102283654B1 (ko) 조형 장치 및 조형 방법
CN110352104B (zh) 用于基于构建材料的局部热导率来制造部件的系统及方法
CN107076985A (zh) 具有弯曲的焦面、或目标基准元件和场补偿器的共焦成像设备
CN101209583B (zh) 光制模设备
CN111032318B (zh) 使用固结设备制造部件的系统和方法
JP6002275B2 (ja) 計測装置
CN110191775A (zh) 用于增材制造旋转构建平台的系统和方法
CN110394981A (zh) 用于生成地制造三维结构件的设备
CN109070221A (zh) 对增材制造设备中的多个扫描器的校准方法
US11980965B2 (en) Systems and methods for multi-laser head alignment in additive manufacturing systems
KR20110127950A (ko) 3차원 스캐너용 측정 장치
JPWO2016125384A1 (ja) 照射光学系およびプロジェクタ
CN104930988B (zh) 一种光纤阵列端面倾斜角测量仪及测量方法
JP6935355B2 (ja) 造形装置及び造形方法
JP2022532725A (ja) ３次元深度マップデータの２次元画像上へのマッピング
JP2014238295A (ja) 回折環形成システム及びｘ線回折測定システム
US20200016820A1 (en) Additive manufacturing via optical aperture division multiplexing
US7838819B2 (en) Apparatus and method of generating optical tweezers with momentum
CN108025362A (zh) 用于控制激光束偏转的控制设备和方法
JP6357540B2 (ja) ３次元積層造形装置、３次元積層造形装置の制御方法および３次元積層造形装置の制御プログラム
JPWO2019009260A1 (ja) 回折光学素子、光照射装置、照射パターンの読取り方法
TW201913041A (zh) 三維影像量測系統

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination