CN111496462A - 用于使构件在增材制造机器中磁对准的工具组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于使构件在增材制造机器中磁对准的工具组件。提供了一种用于将多个构件(诸如压缩机叶片)安装在粉末床增材制造机器中以促进修复过程的工具组件。工具组件包括：构件固定件，其构造成用于接纳压缩机叶片中的各个；安装板，其用于接纳构件固定件；以及磁体组件，其将构件固定件在期望的位置且以期望的取向可操作地联接到安装板，以促进改进的打印过程。

Description

用于使构件在增材制造机器中磁对准的工具组件
技术领域
本主题大体上涉及增材制造机器，且更特别地涉及用于使多个构件以期望的取向对准以用于粉末床增材制造过程的工具组件。
背景技术
机器或装置构件在其整个服务寿命期间经常经历损坏、磨损和/或劣化。例如，燃气涡轮发动机的提供服务的压缩机叶片在长期使用之后显示出腐蚀、缺陷和/或裂纹。具体地，例如，这样的叶片受到很大的应力，应力不可避免地使叶片随着时间的推移而磨损(特别是在叶片的末梢附近)。例如，叶片末梢易受由下者引起的磨损或损坏：叶片末梢与护罩之间的摩擦或擦挂(rubbing)、由热气体引起的化学劣化或氧化、由循环加载和卸载引起的疲劳、晶格的扩散蠕变等。
值得注意地，如果不纠正，则磨损或损坏的叶片可造成机器故障或性能劣化。具体地，这样的叶片可使涡轮机表现出降低的操作效率，这是因为叶片末梢与涡轮护罩之间的间隙可允许气体通过涡轮级泄漏，而不会转换成机械能。当效率下降到规定水平之下时，涡轮机典型地停止服务以进行大修和翻新。此外，削弱的叶片可造成发动机的完全断裂和灾难性故障。
结果，用于燃气涡轮发动机的压缩机叶片典型地是经常的检查、修复或替换的目标。完全替换这样的叶片经常是非常昂贵的，然而，可以以相对低的成本(与利用全新叶片来替换相比)修复一些叶片以用于延长寿命。然而，现有的修复过程倾向于是劳动密集型且耗时的。
例如，传统的压缩机叶片末梢修复过程使用焊接/包覆技术，在该技术中，以粉末或线的形式向叶片末梢供应修复材料。修复材料通过聚焦功率源(例如激光、e-束、等离子弧等)熔化，并结合到叶片末梢。然而，利用这样的焊接/包覆技术修复的叶片需要繁琐的后处理来实现目标几何形状和表面光洁度。具体地，由于焊接/包覆修复接头的庞大特征尺寸，修复的叶片需要繁重的机加工来移除末梢上的多余材料，并且进一步需要辅助抛光过程来实现目标表面光洁度。值得注意地，这样的过程一次在单个叶片上执行，是非常劳动密集且繁琐的，并且造成单次修复的非常高的总体劳动成本。
备选地，其它直接能量沉积(DED)方法可用于叶片修复，例如，诸如冷喷涂，该方法引导高速金属粉末以轰击目标或基础构件，使得粉末变形并沉积在基础构件上。然而，这些DED方法都不适合于批处理或以省时的方式修复大量的构件，因此几乎不提供商业价值。
因此，已开发新颖的系统和方法并将其呈现在本文中，以用于使用粉末床增材制造过程来修复或再构建磨损的压缩机叶片(或任何其它构件)。具体地，这样的修复过程大体上包括：移除多个压缩机叶片中的各个的磨损部分；将多个压缩机叶片定位在增材制造机器的构建平台上；确定各个叶片末梢的精确位置；以及逐层地将修复节段直接打印到叶片末梢上，直到压缩机叶片达到其原始尺寸或另一合适的目标尺寸和形状。
值得注意地，可合乎期望的是，多个构件中的各个以已知且固定的间隔和取向安装在构建平台上。在这方面，如果全部叶片均等地隔开且沿相同的方向取向，则用于确定各个叶片末梢的精确坐标的视觉系统可较准确地找到这样的末梢。例如，为了促进视觉系统成像过程，零件优选地以高可重复性固定在相同的位置处。类似地，如果叶片均一地隔开且再涂覆器沿着相同的方向在各个叶片末梢上方经过，则可改进再涂覆和打印过程。
因此，用于将提供服务的构件精确地且重复地安装在增材制造机器中的系统和方法将是有用的。更特别地，包括用于以均等的间隔和均一的取向迅速地且有效地安装多个压缩机叶片的工具组件的增材制造机器将是特别有益的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于将构件安装在粉末床增材制造机器中的工具组件。工具组件包括：构件固定件，其构造成用于接纳构件；安装板，其构造成用于接纳构件固定件；以及磁体组件，其将安装板可操作地联接到构件固定件，以用于将构件固定件以期望的取向固定到安装板。
在本公开的另一示例性方面，提供了一种将构件安装在粉末床增材制造机器中的方法。该方法包括：将构件安装在构件固定件中；将构件固定件定位在安装板上；以及使用磁体组件来将构件以期望的取向固定在安装板上。
技术方案1. 一种用于将构件安装在粉末床增材制造机器中的工具组件，所述工具组件包括：
构件固定件，其构造成用于接纳所述构件；
安装板，其构造成用于接纳所述构件固定件；以及
磁体组件，其将所述安装板可操作地联接到所述构件固定件，以用于将所述构件固定件以期望的取向固定到所述安装板。
技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述磁体组件包括：
固定件磁体，其安装到所述构件固定件；以及
板磁体，其安装到所述安装板，所述固定件磁体和所述板磁体具有相反的磁极，使得朝向所述安装板推动所述构件固定件。
技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述固定件磁体和所述板磁体具有非圆形的几何形状。
技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述固定件磁体和所述板磁体是基本上圆形的且具有单个突出部以产生不平衡的几何形状。
技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述磁体组件包括：
第一固定件磁体和第二固定件磁体，所述第一固定件磁体和所述第二固定件磁体安装到所述构件固定件且沿着固定件磁轴线间隔开；以及
第一板磁体和第二板磁体，所述第一板磁体和所述第二板磁体安装到所述安装板且沿着板磁轴线间隔开，且其中所述第一固定件磁体和所述第一板磁体具有相反的磁极，且所述第二固定件磁体和所述第二板磁体具有相反的磁极，使得朝向所述安装板推动所述构件固定件，使得所述固定件磁轴线基本上平行于所述板磁轴线。
技术方案6. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述构件固定件包括磁性材料，且其中所述磁体组件包括：
电磁体，其电耦合到功率供应装置，以用于选择性地产生朝向所述安装板推动所述构件固定件的磁场。
技术方案7. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述安装板限定用于接纳所述构件固定件的凹部。
技术方案8. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述工具组件进一步包括：
材料移除组件，其用于在所述构件定位在所述构件固定件中时移除所述构件的修复表面上的材料。
技术方案9. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述工具组件构造成用于在随后的增材制造修复过程期间支承所述构件，所述增材制造修复过程包括：
使用粉末分配组件在所述构件的修复表面上沉积添加粉末层；以及
选择性地辐照所述添加粉末层，以使所述添加粉末层熔合到所述构件的所述修复表面上。
技术方案10. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述构件是多个构件中的一个，且所述构件固定件是多个构件固定件中的一个，所述多个构件固定件中的各个构造成用于接纳多个构件中的一个，其中所述安装板构造成用于接纳所述多个构件固定件，且其中所述磁体组件将所述安装板可操作地联接到所述多个构件固定件，以用于将所述多个构件固定件以期望的取向固定到所述安装板。
技术方案11. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述多个构件包括燃气涡轮发动机的至少一个翼型件。
技术方案12. 根据任意前述技术方案所述的工具组件，其特征在于，所述多个构件中的各个是燃气涡轮发动机的具有弦线的翼型件，且其中当所述多个构件中的各个的所述弦线平行时，所述多个构件呈所述期望的取向。
技术方案13. 一种将构件安装在粉末床增材制造机器中的方法，所述方法包括：
将所述构件安装在构件固定件中；
将所述构件固定件定位在安装板上；以及
使用磁体组件来将所述构件以期望的取向固定在所述安装板上。
技术方案14. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述磁体组件包括：
固定件磁体，其安装到所述构件固定件；以及
板磁体，其安装到所述安装板，所述固定件磁体和所述板磁体具有相反的磁极，使得朝向所述安装板推动所述构件固定件。
技术方案15. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述磁体组件包括：
第一固定件磁体和第二固定件磁体，所述第一固定件磁体和所述第二固定件磁体安装到所述构件固定件且沿着固定件磁轴线间隔开；以及
第一板磁体和第二板磁体，所述第一板磁体和所述第二板磁体安装到所述安装板且沿着板磁轴线间隔开，且其中所述第一固定件磁体和所述第一板磁体具有相反的磁极，且所述第二固定件磁体和所述第二板磁体具有相反的磁极，使得朝向所述安装板推动所述构件固定件，使得所述固定件磁轴线基本上平行于所述板磁轴线。
技术方案16. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述构件固定件包括磁性材料，且其中使用磁体组件来将所述构件以所述期望的取向固定在所述安装板上包括：
使用电耦合到功率供应装置的电磁体来选择性地产生磁场，以朝向所述安装板推动所述构件固定件。
技术方案17. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在所述构件定位在所述构件固定件中时，使用材料移除组件来移除所述构件的修复表面上的材料。
技术方案18. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
使用粉末分配组件在所述构件的修复表面上沉积添加粉末层；以及
选择性地辐照所述添加粉末层，以使所述添加粉末层熔合到所述构件的所述修复表面上。
技术方案19. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述构件是多个构件中的一个，且所述构件固定件是多个构件固定件中的一个，所述多个构件固定件中的各个构造成用于接纳多个构件中的一个，其中所述安装板构造成用于接纳所述多个构件固定件，且其中所述磁体组件将所述安装板可操作地联接到所述多个构件固定件，以用于将所述多个构件固定件以期望的取向固定到所述安装板。
技术方案20. 根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述多个构件中的各个是燃气涡轮发动机的具有弦线的翼型件，且其中当所述多个构件中的各个的所述弦线平行时，所述多个构件呈所述期望的取向。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其部分的附图例示了本发明的实施例，并与描述一起用于阐释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且充分的公开。
图1示出了根据本主题的示例性实施例的可用于修复或再构建构件的增材修复系统的示意性表示。
图2描绘了根据本主题的示例实施例的控制器的某些构件。
图3示出了根据本主题的示例性实施例的可用作图1的示例性增材制造系统的部分的增材制造机器的示意图。
图4示出了根据本主题的示例性实施例的图3的示例性增材制造机器的构建平台的近视示意图。
图5是根据本主题的示例性实施例的安装在构件固定件内的磁体组件的部分的示意性横截面视图。
图6是根据本主题的示例性实施例的使用磁体组件来安装到安装板的多个构件固定件的示意性横截面视图。
图7提供了根据本主题的示例性实施例的另一磁体组件的示意图。
图8是根据本主题的示例性实施例的安装在构件固定件内的磁体组件的部分的示意性横截面视图。
图9是使用图8的示例性磁体组件来将图8的示例性构件固定件安装到安装板的示意图。
图10提供了根据本主题的示例性实施例的另一磁体组件的示意图。
图11是根据本主题的示例性实施例的将多个构件安装在粉末床增材制造机器中的方法。
本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中例示。各个示例通过本发明的阐释而非本发明的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员而言将为明显的是，可在本发明中作出多种构造、修改和变型而不会脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分而例示或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生另外的其它实施例。因此，本发明旨在涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
如本文中所使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一构件区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。另外，用语“上游”和“下游”指代相对于物体或流体流的运动的相对方向。例如，“上游”指代物体移动自或流体流自的方向，且“下游”指代物体移动至或流体流至的方向。此外，如本文中所使用的，诸如“近似地”、“基本上”或“大约”的近似用语指代处于百分之十的误差裕度内。
本主题的方面针对用于使用增材制造过程来修复一个或多个构件的系统和方法。该方法包括：将构件固定在工具组件中，使得各个构件的修复表面定位在单个构建平面内；使用视觉系统来确定对应于各个构件的修复表面的修复工具路径；使用粉末分配组件在各个构件的修复表面上沉积添加粉末层；以及选择性地沿着修复工具路径辐照添加粉末层，以使添加粉末层熔合到各个构件的修复表面上。
具体地，本主题的方面提供了一种用于将多个构件(诸如压缩机叶片)安装在粉末床增材制造机器中以促进这样的修复过程的工具组件。工具组件包括：构件固定件，其构造成用于接纳压缩机叶片中的各个；安装板，其用于接纳构件固定件；以及磁体组件，其将构件固定件在期望的位置且以期望的取向可操作地联接到安装板，以促进改进的打印过程。
如下文中详细地描述的，本主题的示例性实施例涉及增材制造机器或方法的使用。如本文中所使用的，用语“增材制造的”或“增材制造技术或过程”大体上指代如下的制造过程：其中(一种或多种)材料的连续层彼此上下地设置，以逐层地“建造”三维构件。连续层大体上熔合在一起以形成整体式构件，该整体式构件可具有多种一体的子构件。
尽管本文中将增材制造工艺描述为通过典型地沿竖直方向逐点、逐层地构建物体来实现复杂物体的制备，但其它制备方法是可能的且处于本主题的范围内。例如，尽管本文中的论述涉及添加材料以形成连续层，但本领域技术人员将认识到，本文中所公开的方法和结构可与任何增材制造技术或制造工艺一起来实践。例如，本发明的实施例可使用层-增材过程、层-减材过程或混合过程。
根据本公开的合适的增材制造技术包括例如熔合沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、诸如通过喷墨和激光喷射(laserjet)的3D打印、立体光刻(SLA)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程化净成形(LENS)、激光净形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、数字光处理(DLP)、直接选择性激光熔化(DSLM)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光熔化(DMLM)和其它已知的过程。
除了使用直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)过程(其中使用能量源来选择性地使粉末层的部分烧结或熔化)之外，应当认识到，根据备选实施例，增材制造过程还可为“粘合剂喷射”过程。在这方面，粘合剂喷射涉及以与上文中所描述的方式类似的方式连续地沉积添加粉末层。然而，代替使用能量源来产生能量束以选择性地使添加粉末熔化或熔合，粘合剂喷射涉及选择性地将液体粘合剂沉积到各个粉末层上。液体粘合剂可为例如可光固化聚合物或另一液体结合剂。其它合适的增材制造方法和变体旨在处于本主题的范围内。
本文中所描述的增材制造过程可用于使用任何合适的材料来形成构件。例如，材料可为塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂，或可呈固体、液体、粉末、片材、线或任何其它合适形式的任何其它合适的材料。更具体地，根据本主题的示例性实施例，本文中所描述的增材制造的构件可部分地、完全地或以某一组合由包括但不限于下者的材料形成：纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢和镍基或钴基超级合金(例如，可以以名称Inconel®(其可从Special MetalsCorporation获得)获得的超级合金)。这些材料是适合于在本文中所描述的增材制造过程中使用的材料的示例，且大体上可被称为“添加材料”。
另外，本领域技术人员将认识到，可使用用于结合那些材料的多种材料和方法且将其构想为处于本公开的范围内。如本文中所使用的，对“熔合”的引用可指代用于产生上文中的任何材料的结合层的任何合适的过程。例如，如果物体由聚合物制成，则熔合可指代在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体为环氧树脂，则结合可通过交联过程形成。如果材料为陶瓷，则结合可通过烧结过程形成。如果材料为粉末状金属，则结合可通过熔化或烧结过程形成。本领域技术人员将认识到，使材料熔合以通过增材制造来制作构件的其它方法是可能的，且当前公开的主题可与那些方法一起来实践。
另外，本文中所公开的增材制造过程允许由多种材料形成单个构件。因此，本文中所描述的构件可由上文中的材料的任何合适的混合物形成。例如，构件可包括使用不同材料、过程和/或在不同增材制造机器上形成的多个层、节段或部分。以此方式，可构造具有不同的材料和材料性质以用于满足任何特定应用的需求的构件。另外，尽管本文中所描述的构件完全通过增材制造过程构造，但应当认识到，在备选实施例中，这些构件中的全部或部分可经由铸造、机加工和/或任何其它合适的制造过程而形成。实际上，可使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些构件。
现在将描述示例性增材制造过程。增材制造过程使用构件的三维(3D)信息(例如，三维计算机模型)来制备构件。因此，可在制造之前限定构件的三维设计模型。在这方面，可扫描构件的模型或原型来确定构件的三维信息。作为另一示例，可使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造构件的模型，以限定构件的三维设计模型。
设计模型可包括构件的整个构造(包括构件的外部表面和内部表面两者)的3D数字坐标。例如，设计模型可限定主体、表面和/或内部通路，诸如开口、支承结构等。在一个示例性实施例中，三维设计模型转换成例如沿着构件的中心(例如，竖直)轴线或任何其它合适的轴线的多个切片或节段。各个切片可针对切片的预先确定的高度而限定构件的薄横截面。多个连续横截面切片一起形成3D构件。然后逐个切片或逐层地“建造”构件，直到完成。
以此方式，可使用增材过程来制备本文中所描述的构件，或更具体地，例如通过使用激光能量或热使塑料熔合或聚合或通过使金属粉末烧结或熔化而连续地形成各个层。例如，特定类型的增材制造过程可使用能量束(例如，电子束或电磁辐射，诸如激光束)来使粉末材料烧结或熔化。可使用任何合适的激光和激光参数，包括相对于功率、激光束光点尺寸和扫描速率的考虑。构建材料可由针对增强的强度、耐用性和使用寿命(特别是在高温下)而选择的任何合适的粉末或材料形成。
各个连续层例如可在大约10 μm与200 μm之间，但根据备选实施例，厚度可基于任何数量的参数来选择，且可为任何合适的尺寸。因此，通过利用上文中所描述的增材成形方法，本文中所描述的构件可具有与在增材成形过程期间利用的相关联的粉末层的一个厚度(例如，10 μm)一样薄的横截面。
另外，通过利用增材过程，构件的表面光洁度和特征可取决于应用而如需要的那样变化。例如，可通过在增材过程期间选择适当的激光扫描参数(例如，激光功率、扫描速度、激光焦点尺寸等)(尤其是在横截面层的对应于零件表面的外围中)来调整表面光洁度(例如，使其较光滑或较粗糙)。例如，可通过增大激光扫描速度或减小形成的熔化池的尺寸来实现较粗糙的光洁度，且可通过减小激光扫描速度或增大形成的熔化池的尺寸来实现较光滑的光洁度。还可改变扫描图案和/或激光功率以改变所选择的区域中的表面光洁度。
在完成构件的制备之后，可将多种后处理程序应用于构件。例如，后处理程序可包括通过例如吹扫或抽真空来移除多余的粉末。其它后处理程序可包括应力解除过程。另外，可使用热、机械和/或化学后处理程序来对零件进行精加工，以实现期望的强度、表面光洁度和其它构件性质或特征。
值得注意地，在示例性实施例中，由于制造限制，本主题的若干方面和特征先前是不可能的。然而，本发明人已有利地利用增材制造技术中的当前进展来改进增材制造这样的构件的多种构件和方法。虽然本公开不限于使用增材制造来大体上形成这些构件，但增材制造确实提供了多种制造优点，包括制造的简易性、降低的成本、较高的准确度等。
并且，上文中所描述的增材制造方法实现以非常高的精度水平形成本文中所描述的构件的复杂得多且错综得多的形状和轮廓。例如，这样的构件可包括薄的增材制造层、横截面特征和构件轮廓。另外，增材制造过程实现具有不同材料的单个构件的制造，使得构件的不同部分可表现出不同的性能特性。制造过程的连续、增材本质实现这些新颖特征的构造。结果，使用本文中所描述的方法来形成的构件可表现出改进的性能和可靠性。
现在参考图1，将根据本主题的示例性实施例来描述示例性增材修复系统50。如所例示的，增材修复系统50大体上包括工具固定件或组件52、材料移除组件54、视觉系统56、用户界面面板58以及增材制造机器或系统100。此外，系统控制器60可与增材修复系统50的一些或全部零件可操作地联接，以用于促进系统操作。例如，系统控制器60可以可操作地联接到用户界面面板58，以容许操作者与增材修复系统50通信，例如，以输入命令、上传打印工具路径或CAD模型、启动操作循环等。控制器60可进一步与视觉系统56通信以用于接收成像数据，并且与AM机器100通信以用于执行打印过程。
根据示例性实施例，工具组件52大体上构造成用于在期望的位置且以期望的取向支承多个构件。根据示例性实施例，工具组件52在增材制造修复过程期间支承20个高压压缩机叶片70。具体地，增材制造过程可为粉末床熔合过程(例如，如上文中所描述的DMLM或DMLS过程)。尽管本文中将修复的构件例示为燃气涡轮发动机的压缩机叶片70，但应当认识到，可修复任何其它合适的构件，诸如涡轮叶片、其它翼型件或来自其它机器的构件。为了实现恰当的再涂覆并促进打印过程，可合乎期望的是，以相同的取向且在相同的高度处定位全部叶片70，使得各个叶片的修复表面72处于单个构建平面中。工具组件52是旨在在这样的期望的位置且以这样的期望的取向固定叶片70的固定件。
材料移除组件54可包括构造成用于例如通过减材修改或材料移除来对构件进行磨削、机加工、刷涂、蚀刻、抛光、电火花线切割机加工(EDM)、切割或另外实质性地修改的机器或装置。例如，材料移除组件54可包括带式磨床、盘式磨床或任何其它磨削或研磨机构。根据示例性实施例，材料移除组件54可构造成用于从各个叶片70的末梢移除材料以获得合乎期望的修复表面72。例如，如上文中简要地阐释的，材料移除组件54可移除已磨损或损坏的叶片70的至少部分，例如，其可包括微裂纹、凹坑、磨蚀、缺陷、异物、沉积物、瑕疵等。根据示例性实施例，使用材料移除组件54来准备各个叶片70以实现期望的修复表面72，在这之后，将叶片70全部安装在工具组件52中并适当地调平。然而，根据备选实施例，材料移除组件54可在各个叶片70在工具组件52中固定就位时对各个叶片70进行磨削。
在准备好叶片之后，可使用视觉系统56来获得定位在工具组件52中的各个叶片70的精确位置和坐标的图像或数字表示。在这方面，根据示例性实施例，视觉系统56可包括可以可操作地配置成获得包括一个或多个视场的数字表示的图像数据的任何合适的一个或多个相机80、扫描器、成像装置或其它机器视觉装置。这样的数字表示有时可被称为数字图像或图像；然而，将认识到，可在不以人类可见的形式呈现这样的数字表示的情况下实践本公开。然而，在一些实施例中，可至少部分地基于一个或多个视场的这样的数字表示而在用户界面58上显示对应于视场的人类可见的图像。
视觉系统56允许增材修复系统50获得与一个或多个叶片70有关的信息，一个或多个修复节段74(见图4)可分别被增材打印到一个或多个叶片70上。特别地，视觉系统56允许将一个或多个叶片70定位且限定成使得可指示增材制造机器100以适当地高的准确度和精度在对应的一个或多个叶片70上打印一个或多个修复节段74。根据示例性实施例，一个或多个叶片70可固定到工具组件52、安装板、构建平台或任何其它固定件，其中相应叶片70的修复表面72与单个构建平面82对准。
视觉系统56的一个或多个相机80可配置成获得二维或三维图像数据，包括视场的二维数字表示和/或视场的三维数字表示。叶片70的修复表面72与构建平面82的对准允许一个或多个相机80获得较高质量的图像。例如，一个或多个相机80可具有调整或可调整到构建平面82的焦距。在一个或多个叶片70的修复表面72与构建平面82对准的情况下，一个或多个相机可容易地获得修复表面72的数字图像。一个或多个相机80可包括包含固定到工具组件52的一个或多个叶片70的全部或部分的视场。例如，单个视场可宽到足以包含多个叶片70，诸如固定到工具组件52的多个工件中的各个。备选地，视场可较狭窄地聚焦在单独叶片70上，使得分开获得相应叶片70的数字表示。将认识到，可将分开获得的数字图像拼接(stitch)在一起以获得多个构件或叶片70的数字表示。在一些实施例中，相机80可包括配置成提供平坦的焦平面的准直透镜，使得朝向视场的外围定位的叶片70或其部分不会畸变。另外或在备选方案中，视觉系统56可利用畸变校正算法来解决任何这样的畸变。
由视觉系统56获得的图像数据(包括一个或多个叶片70的数字表示)可被传输到控制系统，诸如控制器60。控制器60可配置成根据已由视觉系统56捕获的一个或多个视场的一个或多个数字表示来确定多个叶片70中的各个的修复表面72，并然后确定多个叶片70中的相应叶片的修复表面72的一个或多个坐标。基于一个或多个数字表示，控制器60可产生一个或多个打印命令(例如，对应于一个或多个修复工具路径，例如，激光焦点的路径)，一个或多个打印命令可被传输到增材制造机器100，使得增材制造机器100可在多个叶片70中的相应叶片上增材打印多个修复节段74。一个或多个打印命令可配置成增材打印多个修复节段74，其中多个修复节段74中的各个相应节段定位在对应叶片70的修复表面72上。
本文中在增材叶片修复过程的背景下描述了增材修复系统50的构件和子系统中的各个。然而，应当认识到，本主题的方面可用于修复或再构建任何合适的构件。本主题不旨在限于所描述的具体修复过程。另外，图1将系统中的各个例示为彼此不同或分开，并且暗示应当以特定顺序执行过程步骤，然而，应当认识到，这些子系统可集成到单个机器中，过程步骤可交换，并且可实施对构建过程的其它改变，同时仍然处于本主题的范围内。
例如，视觉系统56和增材制造机器100可作为单个集成式单元或作为分开的独立式单元来提供。另外，控制器60可包括一个或多个控制系统。例如，单个控制器60可以可操作地配置成控制视觉系统56和增材制造机器100的操作，或分开的控制器60可以可操作地配置成分别控制视觉系统56和增材制造机器100。
可通过机电开关或通过处理装置或控制器60(例如见图1至图2)来控制增材修复系统50、视觉系统56和AM机器100的操作。根据示例性实施例，控制器60可操作性地联接到用户界面面板58以用于用户操纵，例如，以控制AM机器100或系统50的多种构件的操作。在这方面，控制器60可以可操作地联接增材修复系统50内的全部系统和子系统，以容许在其之间进行通信和数据传送。以此方式，控制器60大体上可配置成用于操作增材修复系统50或执行本文中所描述的方法中的一个或多个。
图2描绘了根据本公开的示例实施例的控制器60的某些构件。控制器60可包括一个或多个计算装置60A，其可用于实施如本文中所描述的方法。(一个或多个)计算装置60A可包括一个或多个处理器60B和一个或多个存储器装置60C。一个或多个处理器60B可包括任何合适的处理装置，诸如微处理器、微控制器、集成电路、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑装置、一个或多个中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)(例如，专用于高效地渲染图像)、执行其它专门计算的处理单元等。(一个或多个)存储器装置60C可包括一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，诸如RAM、ROM、EEPROM、EPROM、闪速存储器装置、磁盘等和/或其组合。
(一个或多个)存储器装置60C可包括一个或多个计算机可读介质，并且可存储可由一个或多个处理器60B访问的信息，该信息包括可由一个或多个处理器60B执行的指令60D。例如，(一个或多个)存储器装置60C可存储用于运行一个或多个软件应用、显示用户界面、接收用户输入、处理用户输入等的指令60D。在一些实施方式中，指令60D可由一个或多个处理器60B执行，以使一个或多个处理器60B执行操作，例如，诸如本文中所描述的方法的一个或多个部分。指令60D可为以任何合适的编程语言编写的软件，或可在硬件中实施。另外和/或备选地，可在(一个或多个)处理器60B上的逻辑上和/或实质上分开的线程中执行指令60D。
一个或多个存储器装置60C还可存储可由一个或多个处理器60B检索、操纵、创建或存储的数据60E。数据60E可包括例如用以促进执行本文中所描述的方法的数据。数据60E可存储在一个或多个数据库中。一个或多个数据库可通过高带宽LAN或WAN连接到控制器60，或也可通过一个或多个网络(未示出)连接到控制器。可使一个或多个数据库分离，使得其定位在多个场所中。在一些实施方式中，可从另一装置接收数据60E。
(一个或多个)计算装置60A还可包括通信模块或接口60F，其用于通过(一个或多个)网络而与增材制造机器100或控制器60的一个或多个其它构件通信。通信接口60F可包括用于与一个或多个网络对接的任何合适的构件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线或其它合适的构件。
现在参考图3，将根据示例性实施例来描述示例性激光粉末床熔合系统，诸如DMLS或DMLM系统100。具体地，本文中将AM系统100描述为用于构建或修复叶片70。应当认识到，叶片70仅是待构建或修复的示例性构件，并且主要用于促进描述AM机器100的操作。本主题不旨在在这方面受限，而相反，AM机器100可用于在任何合适的多个构件上打印修复节段。
如所例示的，AM系统100大体上限定竖直方向V或Z-方向、侧向方向L或X-方向以及横向方向T或Y-方向(见图1)，这些方向中的各个相互垂直，使得大体上限定正交坐标系。如所例示的，系统100包括固定的封壳或构建区域102，其提供用于执行增材制造过程的无污染且受控的环境。在这方面，例如，封壳102用于隔离并保护系统100的其它构件。另外，封壳102可设有适当的保护气体(诸如氮气、氩气或另一合适的气体或气体混合物)的流。在这方面，封壳102可限定气体入口端口104和气体出口端口106，以用于接收气体流以产生静态的加压体积或动态的气体流。
封壳102大体上可容纳AM系统100的一些或全部构件。根据示例性实施例，AM系统100大体上包括台子110、粉末供应装置112、刮刀或再涂覆器机构114、溢流容器或贮存器116以及定位在封壳102内的构建平台118。另外，能量源120产生能量束122，并且束转向设备124引导能量束122，以如下文中更详细地描述的那样促进AM过程。将在下文中更详细地描述这些构件中的各个。
根据所例示的实施例，台子110是刚性结构，其限定平面的构建表面130。另外，平面的构建表面130限定构建开口132，可通过构建开口132进入构建室134。更具体地，根据所例示的实施例，构建室134至少部分地由竖直壁136和构建平台118限定。另外，构建表面130限定供应开口140和贮存器开口144，可通过供应开口140从粉末供应装置112供应添加粉末142，多余的添加粉末142可通过贮存器开口144进入溢流贮存器116。在再使用之前，可任选地对收集的添加粉末进行处理，以筛出松散的团聚颗粒。
粉末供应装置112大体上包括添加粉末供应容器150，其大体上容纳足以用于针对一个或多个具体零件的增材制造过程的一些或全部的一定体积的添加粉末142。另外，粉末供应装置112包括供应平台152，其为可在粉末供应容器150内沿着竖直方向移动的板状结构。更具体地，供应促动器154竖直地支承供应平台152，并且在增材制造过程期间选择性地向上和向下移动供应平台152。
AM系统100进一步包括再涂覆器机构114，其为位于构建表面130附近的刚性的侧向伸长的结构。例如，再涂覆器机构114可为硬刮刀、软刮板(squeegee)或辊子。再涂覆器机构114可操作地联接到再涂覆器促动器160，再涂覆器促动器160可操作成选择性地沿着构建表面130移动再涂覆器机构114。另外，平台促动器164可操作地联接到构建平台118，并且大体上可操作成用于在构建过程期间沿着竖直方向移动构建平台118。尽管将促动器154、160和164例示为液压促动器，但应当认识到，根据备选实施例，可使用任何其它类型和构造的促动器，诸如气动促动器、液压促动器、滚珠丝杠线性电促动器或任何其它合适的竖直支承装置。其它构造是可能的并且处于本主题的范围内。
如本文中所使用的，“能量源”可用于指代配置成用于在构建过程期间朝向添加粉末层引导具有合适的功率和其它操作特性的能量束以使该添加粉末层的部分烧结、熔化或另外熔合的任何装置或装置系统。例如，能量源120可为激光器或任何其它合适的辐照发射引导装置或辐照装置。在这方面，辐照或激光源可引发光子或激光束辐照，光子或激光束辐照由辐照发射引导装置或束转向设备引导。
根据示例性实施例，束转向设备124包括一个或多个反射镜、棱镜、透镜和/或电磁体，其可操作地与合适的促动器联接并且布置成引导并聚焦能量束122。在这方面，例如，束转向设备124可为检流计扫描器，其在激光熔化和烧结过程期间在整个构建表面130上移动或扫描由能量源120发射的激光束122的焦点。在这方面，能量束122可聚焦到期望的光点尺寸，并转向到与构建表面130重合的平面中的期望的位置。粉末床熔合工艺中的检流计扫描器典型地具有固定位置，但包含在其中的可移动反射镜/透镜允许控制和调整激光束的多种性质。根据示例性实施例，束转向设备可进一步包括下者中的一个或多个：光学透镜、偏转器、反射镜、分束器、远心透镜等。
应当认识到，可使用其它类型的能量源120，其可使用备选的束转向设备124。例如，可使用电子束枪或其它电子源来引发电子束(例如，“e-束”)。可通过任何合适的辐照发射引导装置优选地在真空中引导e-束。当辐照源是电子源时，辐照发射引导装置可为例如电子控制单元，其可包括例如偏转器线圈、聚焦线圈或类似元件。根据另外的其它实施例，能量源120可包括激光、电子束、等离子弧、电弧等中的一个或多个。
在增材制造过程之前，可降低再涂覆器促动器160以将成批的具有期望成分的粉末142(例如，金属、陶瓷和/或有机粉末)提供到供应容器150中。另外，平台促动器164可将构建平台118移动到初始的高位置，例如，使得构建平台118与构建表面130基本上齐平或共平面。然后，以选定的层增量在构建表面130的下方降低构建平台118。层增量影响增材制造过程的速度和正在制造的构件或零件(例如，叶片70)的分辨率。作为示例，层增量可为大约10到100微米(0.0004到0.004英寸)。
然后，添加粉末在通过能量源120熔合之前沉积在构建平台118上。具体地，供应促动器154可升高供应平台152以推动粉末通过供应开口140，从而将粉末暴露在构建表面130的上方。然后，再涂覆器机构114可通过再涂覆器促动器160在整个构建表面130上移动，以将升高的添加粉末142水平地铺展在构建平台118上(例如，以选定的层增量或厚度)。当再涂覆器机构114从左到右(如图3中所示出的)经过时，任何多余的添加粉末142都通过贮存器开口144掉落到溢流贮存器116中。随后，再涂覆器机构114可移回到起始位置。
因此，如本文中所阐释的和图3中所例示的，再涂覆器机构114、再涂覆器促动器160、供应平台152和供应促动器154大体上可操作成连续地沉积添加粉末142或其它添加材料的层，以促进打印过程。因此，这些构件在本文中可共同被称为粉末分配设备、系统或组件。调平的添加粉末142可被称为“构建层”172(见图4)，并且其暴露的上表面可被称为构建表面130。当在构建过程期间将构建平台118降低到构建室134中时，构建室134和构建平台118共同包围并支承大量的添加粉末142以及正在构建的任何构件(例如，叶片70)。该大量的粉末大体上被称为“粉末床”，并且该具体种类的增材制造过程可被称为“粉末床过程”。
在增材制造过程期间，使用定向能量源120来使正在构建的构件(例如，叶片70)的二维横截面或层熔化。更具体地，从能量源120发射能量束122，并且使用束转向设备124来以适当的图案(在本文中被称为“工具路径”)在暴露的粉末表面上方使能量束122的焦点174转向。添加粉末142的暴露层的包围焦点174的小部分(在本文中被称为“焊接池”或“熔化池”或“热影响区”176(在图4中最佳地看到))由能量束122加热到允许其烧结或熔化、流动并固结的温度。作为示例，熔化池176可为大约100微米(0.004英寸)宽。该步骤可被称为使添加粉末142熔合。
构建平台118以层增量竖直向下移动，并且以类似的厚度施加添加粉末142的另一层。定向能量源120再次发射能量束122，并且使用束转向设备124来以适当的图案在暴露的粉末表面上方使能量束122的焦点174转向。添加粉末142的暴露层由能量束122加热到允许其烧结或熔化、流动并且既在顶层内固结又与下部的先前凝固的层固结的温度。重复移动构建平台118、施加添加粉末142并然后引导能量束122以使添加粉末142熔化的该循环，直到完成整个构件(例如，叶片70)。
现在大体上参考图5至图10，将根据本主题的示例性实施例来描述可与AM系统100一起使用的工具组件200。例如，工具组件200可替换如关于图1而描述的工具组件52。由于工具组件200、工具组件52以及它们构造成用于在其中操作的AM系统100之间的类似性，将在图5至图10中使用相同的参考数字来指代相对于图1而描述的相同特征。
现在具体地参考图5和图6，将根据本主题的示例性实施例来描述工具组件200。如上文中所阐释的，工具组件200大体上构造成用于接纳一个或多个构件(例如，在此示出为叶片70)且牢固地安装这样的构件以用于随后的增材制造过程。具体地，工具组件200可相对于AM机器100在期望的位置且以期望的取向固定多个叶片70中的各个。
工具组件200大体上包括构造成用于接纳一个或多个叶片70的构件固定件202。根据所例示的实施例，各个构件固定件202构造成用于接纳单个叶片70。在这方面，叶片70可限定燕尾部204，燕尾部204构造成用于被接纳在限定在构件固定件202中的互补槽206中。在这方面，一旦将叶片70安装到构件固定件202的互补槽206中，叶片70就不可相对于构件固定件202而移动或旋转。构件固定件202大体上可为具有平坦的底部表面208的矩形块，平坦的底部表面208可靠着另一平坦的表面而齐平地放置。
工具组件200可进一步包括构造成用于接纳多个构件固定件202的安装板210。在这方面，安装板210可为具有平坦的接纳表面212的刚性板，构件固定件202可安置在平坦的接纳表面212上。值得注意地，如上文中简要地描述的，在增材制造过程之前固定叶片70的位置和取向是合乎期望的。在这方面，如本文中所使用的，叶片70的“位置”可指代叶片70的质心在X-Y平面中的坐标。另外，叶片70的“取向”可指代叶片70围绕Z-方向的角位置。
更具体地，根据示例性实施例，各个叶片70可限定弦线214，弦线214为从翼型件的前缘延伸到后缘的直线(见图7)。根据示例性实施例，各个叶片70的取向可根据弦线214的角位置来限定。在这方面，例如，当两个叶片70的弦线214彼此平行时，那些叶片70被称为具有相同的“取向”。尽管本文中所描述的示例性修复构件为叶片70，但应当认识到，可根据备选实施例来修复其它构件(诸如其它翼型件或任何其它机器构件)，且可因此重新限定这样的构件的取向。
根据本文中所描述的示例性实施例，安装板210构造成用于在定位在构建平台118上的已知位置处之前接纳多个构件固定件202。然而，应当认识到，根据备选实施例，构建平台118可直接用作安装板210。在这方面，例如，可完全移除安装板210，且构件固定件202可在期望的情况下直接在构建平台118上定位、取向并固定。
构件固定件202大体上可由任何合适的材料形成，且可具有任何合适的形状。根据所例示的实施例，构件固定件202由金属形成，使得构件固定件202可被再使用以用于多个修复和再构建过程。具体地，一旦已使用如下文中所描述的粉末床增材制造过程来修复叶片70，就可从对应的构件固定件202移除各个叶片70，且构件固定件202可用于在随后的修复过程中保持另一叶片70。
工具组件200可进一步包括磁体组件220，磁体组件220用于将各个构件固定件202可操作地联接到安装板210。更具体地，根据所例示的实施例，磁体组件220既固定各个构件固定件202又以期望的取向定位各个构件固定件以用于具体的打印过程。大体而言，磁体组件220可包括下者的任何合适的组合：永磁体、电磁体或其它合适的磁性材料或其组合，其构造成用于如本文中所描述的那样将构件固定件202或叶片70可操作地联接到安装板210。下文中描述了若干示例性磁体组件220以促进论述本公开的操作原理，但示例性磁体组件220不旨在以任何方式限制本公开的范围。
现在具体地参考图5和图6，磁体组件220包括安装到各个构件固定件202的固定件磁体222。类似地，工具组件200可包括多个板磁体224，多个板磁体224在叶片70应当固定的期望的位置处安装到安装板210。固定件磁体222和板磁体224可以以任何合适的方式分别安装或固定到构件固定件202和安装板210。例如，构件固定件202和安装板210可各自限定一个或多个磁体凹部226，一个或多个磁体凹部226构造成接纳相应的磁体222、224。在这方面，例如，固定件磁体222可定位在限定在构件固定件202的平坦的底部表面208中的磁体凹部226内。磁体222、224可使用粘合剂、机械紧固件、压配合接口或以任何其它合适的方式固定在磁体凹部226内。根据备选实施例，固定件磁体222可嵌入构件固定件202内，且板磁体224可嵌入安装板210内。
为了将构件固定件202固定到安装板210，固定件磁体222和板磁体224可具有相反的磁极，使得朝向安装板210推动构件固定件202。在这方面，例如，各个固定件磁体222可为永磁体的南极。相比之下，各个板磁体224可为永磁体的北极。结果，固定件磁体222和板磁体224各自产生磁场，磁场造成朝向安装板210推动构件固定件202的磁吸引。尽管本文中大体上使用北和南来表征由特定磁体产生的磁场，但应当认识到，固定件磁体222和板磁体224可交换位置，可产生具有任何其它合适的方向和量值的磁场，且可为用于产生磁场的任何其它合适类型的装置。
如图6中最佳地示出的，可通过以下方式来将多个叶片70安装在安装板210上的固定位置处：将对应的构件固定件202定位在安装板210附近，使得板磁体224吸引固定件磁体222以定位并固定构件固定件202。在全部叶片70已安装到安装板210之后，可执行材料移除过程以移除各个叶片70的修复表面72上的材料。相比之下，根据备选实施例，各个叶片70可在安装在安装板210上之前通过磨削或移除该叶片70的末梢来分开准备。
值得注意地，如图5和图6中所示出的那样使用单个固定件磁体222和板磁体224以用于固定各个叶片70可有效地将叶片70定位在X-Y平面中的期望坐标处，但可不以期望的取向定位叶片70。现在还参考图7，固定件磁体222和板磁体224可具有非圆形的几何形状，使得由固定件磁体222和板磁体224产生的磁场具有使构件固定件202且因此使叶片70沿着某个方向取向的趋势。在这方面，尖锐的拐角或其它突出部230处的磁场的强度可比沿着磁体222、224的圆形表面的磁场的强度更强。结果，磁体222、224具有对准的趋势，使得尖锐的拐角或突出部230指向相同的方向，且使得磁体222、224在X-Y平面内具有相同的对准。应当认识到，可使用任何合适的不平衡几何形状的磁体222、224来产生具有彼此对准的趋势的磁场。尽管本文中描述了示例性几何形状，但本主题不旨在限于这样的几何形状。
现在参考图8和图9，磁体组件200可包括多个磁体，多个磁体定位在构件固定件202和安装板210中的各个中，以便将构件固定件202定位在期望的位置处且使叶片70沿着期望的方向取向。在这方面，例如，磁体组件220可包括安装到各个构件固定件202的第一固定件磁体240和第二固定件磁体242。更具体地，第一固定件磁体240和第二固定件磁体242可沿着固定件磁轴线244间隔开，且可具有相反的磁极(例如，北极和南极)。类似地，限定在安装板210上的各个叶片位置248可包括安装到安装板210的第一板磁体250和第二板磁体252。更具体地，第一板磁体250和第二板磁体252可沿着板磁轴线254间隔开，且可具有相反的磁极(例如，北极和南极)。值得注意地，将构件固定件202定位成接近于安装板210上的叶片位置248将朝向安装板210推动构件固定件202，使得固定件磁轴线244基本上平行于板磁轴线254。以此方式，各个构件固定件202在期望的位置处且以期望的取向固定到安装板210。尽管本文中将构件固定件202和安装板210例示为包括具有相反磁极的分开的磁体，但应当认识到，可根据备选实施例来使用单个条形磁体或任何其它磁耦合组件。
现在参考图10，磁体组件220可改为包括电磁体组件260，电磁体组件260构造成用于当利用电流来通电时将构件固定件202固定到安装板210。如本文中所使用的，电磁体262旨在指代其中磁场由电流产生的磁体类型。在这方面，电磁体262通常由缠绕成线圈的线组成，该线圈电耦合到功率供应装置264。功率供应装置264选择性地提供通过电磁体262的线的电流，该电流产生磁场。尽管描述了示例性电磁体262，但应当认识到，可根据备选实施例来使用任何其它合适类型或构造的电磁体。
根据所例示的实施例，构件固定件202可包括嵌入的磁体或可由磁性材料形成，使得电磁体262在通电时吸引构件固定件202。值得注意地，根据示例性实施例，电磁体262朝向安装板210吸引构件固定件202，但可不会促进这样的构件固定件202的适当对准或取向。因此，根据示例性实施例，安装板210可限定多个凹部266，多个凹部266可构造成用于接纳构件固定件202且防止构件固定件202的旋转。以此方式，可通过将构件固定件202在凹部266内定位在安装板上且使用功率供应装置264给电磁体262通电来将多个叶片70以期望的对准定位在安装板210上。此外，当完成增材制造过程时，电磁体262可断电以用于容易地移除构件固定件202。
既然已根据本主题的示例性实施例来描述增材修复系统50的结构和构造，那么将根据本主题的示例性实施例来描述用于使用增材修复系统来安装多个构件以用于修复或再构建过程的示例性方法300。方法300可用于使用增材修复系统50、AM机器100和工具组件200来修复叶片70，或使用任何其它合适的增材制造机器或系统来修复任何其它合适的构件。在这方面，例如，控制器60可配置成用于实施方法300的一些或全部步骤。此外，应当认识到，本文中仅论述示例性方法300来描述本主题的示例性方面，且示例性方法300不旨在为限制性的。
现在参考图11，方法300在步骤310处包括将构件安装在构件固定件中。在这方面，需要修复的多个叶片70可例如通过使各个叶片70的燕尾部204在各个构件固定件202的互补槽206中滑动而定位在对应的构件固定件202中。步骤320包括将构件固定件定位在安装板上。例如，安装板210可为构造成用于被接纳在AM机器100的构建平台118上的平坦的板。备选地，安装板210可改为替换构建平台118。构件固定件202可直接定位在安装板210上。
步骤330包括使用磁体组件来将构件以期望的取向固定在安装板上。如上文中详细地描述的，磁体组件200可包括固定件磁体222和板磁体224，它们具有相反的极性且定位在构件固定件202和安装板210内，或反之亦然，使得构件固定件202被朝向安装板推动且固定到安装板。备选地，构件固定件202和安装板210可各自包括具有相反极的条形磁体，或可各自包括两个分开的磁体以产生限定磁轴线的对应磁场，磁轴线可对准以使构件固定件202如期望的那样取向。根据另外的另一实施例，可使用电磁体组件260或用于在构件固定件202与安装板210之间产生磁场或吸引力的任何其它合适的装置来固定构件固定件202。
步骤340可包括在构件定位在构件固定件中时使用材料移除组件来移除构件的修复表面上的材料。在这方面，在全部叶片70都在安装板210上如期望的那样定位并取向之后，可操作材料移除组件54以移除各个叶片70的末梢一直到修复表面72。根据备选实施例，各个叶片70可在安装在构件固定件202中和/或安装到安装板210上之前例如通过磨削来准备。
根据示例性实施例，方法300可进一步包括使用AM机器100来将修复节段增材打印到各个叶片70的修复表面72上。在这方面，步骤350包括使用粉末分配组件在构件的修复表面上沉积添加粉末层，并且步骤360包括选择性地辐照添加粉末层以使添加粉末层熔合到构件的修复表面上。以此方式，能量源可使添加粉末逐层地熔合到各个叶片末梢上，直到将构件修复成原始CAD模型或另一合适的几何形状。
图11出于例示和论述的目的而描绘了具有以特定顺序执行的步骤的示例性控制方法。使用本文中所提供的公开的本领域普通技术人员将理解，可以以多种方式改造、再布置、扩展、省略或修改本文中所论述的任何方法的步骤，而不偏离本公开的范围。此外，尽管使用增材修复系统50、AM机器100和工具组件200作为示例来阐释方法的方面，但应当认识到，这些方法可应用于使用任何合适的工具固定件或增材制造机器或系统来修复或再构建任何其它数量、类型和构造的构件。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于将构件安装在粉末床增材制造机器中的工具组件，所述工具组件包括：
构件固定件，其构造成用于接纳所述构件；
安装板，其构造成用于接纳所述构件固定件；以及
磁体组件，其将所述安装板可操作地联接到所述构件固定件，以用于将所述构件固定件以期望的取向固定到所述安装板。
2.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述磁体组件包括：
固定件磁体，其安装到所述构件固定件；以及
板磁体，其安装到所述安装板，所述固定件磁体和所述板磁体具有相反的磁极，使得朝向所述安装板推动所述构件固定件。
3.根据权利要求2所述的工具组件，其特征在于，所述固定件磁体和所述板磁体具有非圆形的几何形状。
4.根据权利要求2所述的工具组件，其特征在于，所述固定件磁体和所述板磁体是基本上圆形的且具有单个突出部以产生不平衡的几何形状。
5.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述磁体组件包括：
第一固定件磁体和第二固定件磁体，所述第一固定件磁体和所述第二固定件磁体安装到所述构件固定件且沿着固定件磁轴线间隔开；以及
第一板磁体和第二板磁体，所述第一板磁体和所述第二板磁体安装到所述安装板且沿着板磁轴线间隔开，且其中所述第一固定件磁体和所述第一板磁体具有相反的磁极，且所述第二固定件磁体和所述第二板磁体具有相反的磁极，使得朝向所述安装板推动所述构件固定件，使得所述固定件磁轴线基本上平行于所述板磁轴线。
6.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述构件固定件包括磁性材料，且其中所述磁体组件包括：
电磁体，其电耦合到功率供应装置，以用于选择性地产生朝向所述安装板推动所述构件固定件的磁场。
7.根据权利要求6所述的工具组件，其特征在于，所述安装板限定用于接纳所述构件固定件的凹部。
8.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述工具组件进一步包括：
材料移除组件，其用于在所述构件定位在所述构件固定件中时移除所述构件的修复表面上的材料。
9.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述工具组件构造成用于在随后的增材制造修复过程期间支承所述构件，所述增材制造修复过程包括：
使用粉末分配组件在所述构件的修复表面上沉积添加粉末层；以及
选择性地辐照所述添加粉末层，以使所述添加粉末层熔合到所述构件的所述修复表面上。
10.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述构件是多个构件中的一个，且所述构件固定件是多个构件固定件中的一个，所述多个构件固定件中的各个构造成用于接纳多个构件中的一个，其中所述安装板构造成用于接纳所述多个构件固定件，且其中所述磁体组件将所述安装板可操作地联接到所述多个构件固定件，以用于将所述多个构件固定件以期望的取向固定到所述安装板。
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