CN111684449B - 利用热和应变建模生成增材制造扫描路径的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括将热和/或应变模型应用于物体的CAD表示。另外，至少部分基于热和/或应变建模的结果来生成扫描路径数据。生成包含扫描路径数据的构建文件。构建文件包括构造增材制造工具以根据扫描路径数据生成物体的指令。

Description

利用热和应变建模生成增材制造扫描路径的方法和设备
技术领域
本发明的实施例涉及增材制造。
背景技术
增材制造的一种已知形式被称为“DMLM”(直接金属激光熔化)。在这种制造方式中，零件或物体由粉末状金属逐层形成。给定层的粉末状金属通过一个或多个激光器的加热而熔化，使得熔化的金属在冷却时形成当前层的物体的形状，同时与下面的层接合。驱动一个或多个激光器以扫描粉末状金属的场以实现所需的加热。
在用于DMLM的一些常规技术中，在形成物体的整个过程中使用均匀的层厚度。通常还使用固定的几何算法来定义激光扫描路径，例如平行直线，重复图案，人字形图案和/或平行弯曲扫描。
本发明人现已认识到通过生成更细的激光扫描路径来实现提高的制造速度，完成的物体中的特定材料特性和/或其他目标的机会。
发明内容
在一些实施例中，一种方法包括获得物体的CAD(计算机辅助设计)表示。热和/或应变建模应用于CAD表示。扫描路径数据至少部分地基于热和/或应变建模的结果来生成。生成包含扫描路径数据的构建文件。构建文件包括构造增材制造工具以根据扫描路径数据生成物体的指令。
附图说明
图1是根据一些实施例的增材制造设备的框图。
图2是以高层次示出根据一些实施例执行的过程的图。
图3和图4更详细地示出了图2的过程的示例实施例。
图5A和5B一起形成了更详细地示出图2的过程的实施例的流程图。
图6是设置在图1的设备中的物体构建室的各方面的示意性等距视图。
图7是示出根据一些实施例的要构建的模拟物体的逐层构造的图。
图8是示出在图5A和5B的过程中将用于建模和其他目的的体积单元的图。
图9是示出了图8的单元的图，其中示出了在图5A和5B的过程的模拟中填充有按单元确定的目标的指示符。
图10是示出了图8的单元的图，其中填充有模拟的按单元的热损失特性估计值或函数。
图11是示出了图8的单元的图，其中填充有模拟按单元估计温度水平。
图12是可在图5A和5B的过程中形成的熔池的示意性垂直截面图。
图13是示出了图8的单元的图，其中示出在图5A和5B的过程期间填充有针对每个单元确定的模拟扫描间隔。
图14是示出了图8的单元的图，其中示出在图5B的过程期间填充有针对每个单元确定的模拟应变方向。
图15类似于图14，但是示出了一组模拟的替代的按单元的应变方向。
图16是示出在图5A和5B的过程期间针对单元层确定的一组模拟扫描路径的图。
图17类似于图16，但是示出了一组模拟的替代的扫描路径。
图18是根据一些实施例的控制部件的框图。
具体实施方式
本发明的一些实施例涉及增材制造。结合按单元的热和/或应变建模来考虑一个或多个目标，以产生按单元的扫描路径，用于DMLM控制部件的逐层编程。通过根据DMLM控制部件的编程进行增材制造来构建物体。
图1是根据一些实施例的增材制造设备100的框图。增材制造设备100可包括增材制造工具102(也称为物体形成部件)和可操作地联接至增材制造工具102的控制部件104。增材制造工具102可以例如类似于可商购的DMLM机器，诸如可从密歇根州威克瑟姆市的SLMSolutions公司获得的型号SLM250或SLM280；以及可从得克萨斯州格雷普韦恩的ConceptLaser公司获得的型号M2，Mline，Mlab或M1(后者是通用电气公司的公司分支机构，通用电气公司是其受让人)。控制部件104可以包括典型的数字处理器硬件和相关装置(将在下面结合图18进行描述)，例如程序存储器等，诸如通常用于提供DMLM装置的数字控制。
图2是以高层次示出根据一些实施例执行的过程的图。简而言之，将要构建的物体的CAD模型202提供为输入。扫描路径生成器204(例如，一组相关的软件模块)对该输入进行操作。扫描路径生成器204以及其他固有特征可以体现在DMLM中用于形成物体的材料的特性的影响。扫描路径生成器204的输出可以是在206处指示的扫描路径的数据组。扫描路径数据组可以但不必采用存储的数据文件的形式。
图3更详细地示出了图2的过程的示例实施例。在图3的特定实施例中，采用热分析和建模来达到增加吞吐量(即，构建速度)的目标。
在图3中的框302处，出于分析和建模目的，将经受扫描路径生成的当前层划分为体素。
在框303处，为了分析和建模目的，将增材制造工具102内的构建体积的至少一部分划分为虚拟体素。如果仅对构建表面进行体素化(如在传统的降床工具中一样)，则可以以二维格式划分为体素。替代地，对于具有移动光学器件的工具中的体素空间或可以改变构建空间的三维性质的某种其他布置，可以以三维格式划分为体素。
在304处，构建逐个体素的热模型。
在306，再次在逐个体素的基础上，根据热特性和整个层上激光加热的预期应用，估计在构建期间将形成的熔池。
在308，基于306的估计和其他建模数据，进行几何计算以确定最佳熔池尺寸。
在310处，基于在308处计算的最佳熔池，并且还基于激光功率，扫描速度，光斑尺寸，入射角和其他局部构建参数，为每个体素设置扫描间隔参数。
随后，在312处，施加约束以使构建速度最大化。
然后，在314，为每个体素生成扫描路径。在一个实施例中，考虑相邻体素中的路径，使得扫描路径可以从体素到体素平滑地连接。
为了便于说明，图3中的框310-314以串行格式表示。应当注意，在实际实施例中，与框310-314有关的图3的过程可以包括扫描间隔和参数的优化以实现目标，例如在与材料特性有关的约束下提高构建速度。
图4更详细地示出了图2的过程的替代示例实施例。
图4中的框402类似于图3中的框302。
在404处，构建了期望在构建期间在物体中发生的应变的逐个体素模型。
在406处，根据某些标准进行计算以确定在构建期间期望在体素中发生什么应变。
在408处，基于406的计算，为每个体素设置扫描方向。
在410处，类似于框312，并基于408的结果，施加约束以使构建速度最大化。
在412处，如314处，为每个体素生成扫描路径。
在一些实施例中，图3和图4的过程可以被组合，框404、406和408的处理与框304、306、308和310的处理并行进行。在组合过程中，基于在框310和408处的过程的输出来生成最大构建速率(框312或410)，并且响应于在框310和408处的过程的输出来类似地生成扫描路径。所生成的扫描路径可以反映如图4中的406和408所确定的应变值和方向。热分析可以产生用于激光扫描的功率，速度和间隔。应变分析可以产生激光扫描的方向。
图5A和5B一起形成了更详细地示出图2的过程的实施例的流程图。
在该过程的初始框501中(如图5A所示)，生成熔池特性模型/表格以估计要构建的物体的每个单元的相应的热损失特性(和相关特性)。在这种情况下，“单元”可以被认为是“体素”的替代术语。在一些实施例中，例如，每个单元可以是尺寸为1mm乘1mm乘1mm的矩形棱柱。如将看到的，构建层的厚度可以变化并且可以根据本公开的教导来确定。
熔池表格的第一列是概念单元的假定热损失特性。用于建模要构建的物体的术语“热损失特性”是指在构建操作期间热量从所讨论的物体/体素流出或辐射的速率。接下来的三列分别对应于与概念单元关联的熔池的长度，宽度和深度。这三个值中的每一个都是适用激光参数的功率，速度和焦点的函数，并且也是诸如应变，晶粒取向，热目标，速度目标的约束的函数。可以通过利用要构建物体的材料(固化形式)进行常规实验来填写表格。第一列中的列值可以在值的范围内变化，并且可以重复以允许在概念单元中产生的熔池变化。
作为构建热损失特性模型的第一步，在图5A中的框502，可以获得物体的CAD表示，并且可以对其进行定向，以使物体的构建方向(即添加层的方向)被垂直(即，在Z方向)定向。
图6是设置在图1的设备中的物体构建室的各个方面的示意性等距视图(具体地，作为增材制造工具102的关键方面)。图6可用于描述图5的过程的各方面。例如，箭头602示出了在上一段中提到的Z方向(构建方向)。在图6中还示出了要构建的物体604的示意图。物体604放置在构建板606上，构建板606(众所周知)是构建室的一部分，从该部分逐层构建物体。
在图5A中的框504处，出于建模目的的Z位置被设置在构建板606的顶表面的位置处。Z高度将在图5A和5B的过程的工作流程中向上发展。
在框506处，将构建板606的特性/条件输入模型。这些特性可以从增材制造工具102的规格中获知，或者可以通过测量来确定。这些特性可以包括在物体构建操作期间的构建板606的温度以及构建板606的热损失特性。
框508指示相对于要对其执行建模的每个层或相邻层组连续地执行后续的框(直到在下文中在所讨论的过程中讨论的断点为止)。
在框510处，Z位置向上增加。
在框512处，从物体的CAD表示导出物体在当前Z位置处的水平轮廓图。这可以通过在当前Z位置剖分CAD表示来完成。图7示出了在当前Z位置处的物体的模拟示例轮廓702。
在框514，生成在两个水平方向上延伸以包括轮廓702的均匀的单元网格。图8示出了除轮廓之外的网格802。图7示出了叠加在轮廓上的图8的网格802。网格定义的所有单元都具有相同的尺寸。在一个实施例中，每个单元在水平面中为1平方毫米。然而，可以使用其他尺寸的单元和/或单元不必是正方形的。
框516指示将针对当前层/Z位置中的每个单元连续地执行随后的处理步骤的序列(直到以下讨论中所指出的序列的结尾)。
在框518处，对于当前单元，可以开发一组约束特性以解决要构建的物体的生产和/或成品物体属性目标。约束特性可以包括例如扫描速度，激光功率，光斑尺寸，扫描方向，热特性，应变取向和密度中的一项或多项。除了或代替在前句中列出的那些特性外，还可以开发其他约束特性。
图9是示出在图5A和5B的过程的模拟中并且根据框518的性能，填充有按单元确定的目标的指示符的网格802的单元的图。参照图9，单元中的字母“S”表示应变取向是为该单元格定义的约束。单元中的字母“G”表示晶粒取向是对该单元定义的约束。单元中的字母“T”表示热特性是为该单元定义的约束条件。单元中的字母“V”表示扫描速度是为该单元定义的约束条件。一些单元可以具有为其定义的多个约束。例如，在902处指示的单元具有应变取向，晶粒取向和扫描速度作为为该单元定义的约束。在其他实施例中，可以将其他或附加类型的约束应用于至少一些单元。
在图5A中的框520，针对当前单元生成关于要构建的物体的对应部分的热损失特性的估计。该估计可以由估计函数根据对要从中构建物体的材料(固化的)进行常规实验的结果得出。热损失特性可取决于物体构建期间周围单元的热损失特性和所施加的能量。该估计可以采用恒定数的形式，或者可以是时间的函数(即，描述热损失特性随时间的变化)。
图10是示出网格802的单元的图，这些单元填充有模拟的按单元的热损失特性估计值或函数。例如，在1002处指示的单元填充有函数而不是恒定值。
作为框520的替代，可以为当前单元计算估计的热时间常数。
在图5A的框522处，考虑到自从处理前一层中的对应单元以来的时间并且还考虑了相邻单元的温度，生成了当前单元中的温度的估计。该估计可以采用单个温度值，一组温度值或时间函数的形式(即，温度随时间的变化的描述)。
图11是示出网格802的单元的图，这些单元填充有模拟的按单元估计的温度水平。例如，在1102处指示的单元被填充有函数而不是单个值。
作为框522的替代，可以估计相关联的熔池的大小。
在框524处，对于当前单元，确定用于驱动激光器以处理单元的参数，该参数包括例如功率，速度和聚焦。估计的温度和热损失特性用于计算，并且计算的目的是导致熔池满足框518处的应用于该单元的约束。同样适用于计算的限制是，所得的熔池不会超出当前层或任何相邻层中的轮廓702。
在一个实施例中，可以限制产生熔池的参数，使得流过单元顶部表面的热量足以熔化预定深度的材料，从而在该深度处产生所需的熔池宽度。图12是示出这种约束条件的图。双向箭头1202代表预定深度。双向箭头1204表示该深度处的所需熔池宽度。点1206和1208代表熔池1210和深度1202之间的交点。因此，宽度1204由点1206和1208之间的距离定义。向下的较重箭头1212表示将热量(激光)施加到相应单元的顶表面。
在替代约束中，每个单元/体素将在最小时间段保持在最小温度或保持在高于最小温度(足以将材料保持在熔化状态)或随时间保持预定的冷却轮廓。这样的约束可以在完成的物体中产生期望的晶粒结构。
在框524处确定参数时，要考虑的因素可以包括材料冷却速率，热梯度和/或给定温度的冷却时间。
在一些实施例中，可以结合框501从上述模型/表格中查找所需的激光驱动参数。备选地，可以执行计算以确定那些参数。可以通过从生成框501的模型/表格所需的数据类型得出的估计函数来执行计算。
一旦针对当前层中的每个单元执行了框518-524，则在一些实施例(例如，如上所述，被约束以达到最小熔池深度宽度的那些单元)中，可以确定当前层的层厚度(如框526所示)。根据这些实施例，将层厚度设置为熔池的最浅深度(遍及当前层的单元)，实现所需的熔池宽度和熔融条件的停留时间。因此，在这些实施例中，层厚度可以基于温度分析和建模而在层与层之间变化。这可以使层厚度不厚于实现构建目标所必需的厚度，从而潜在地节省功率支出。在替代实施例中，层厚度可以在给定层内变化。例如，在给定的层中，物体的芯可以具有与该层的靠近物体表面的部分不同的层厚度。在这样的实施例中，层厚度可以不限于层中最浅的熔池，而是可以将厚度分组在单独的层厚度的岛中。由于增加的重涂覆时间，可能需要权衡这样的岛的数量与可能的产量降低。
现在参考框528，其也可以针对当前层中的每个单元执行(作为框526的层厚度设置的替代)，可以为当前单元确定期望的激光扫描间隔参数。扫描间隔可以设置为单元内最小的所需熔池宽度。这可以允许扫描之间更宽的间隔，从而可以更快速地处理当前层。在一个示例中，为了更宽、更浅的熔池以提高产量的目的，可以将给定单元的扫描间隔从例如100微米增加到110微米。
图13是示出在图5A和图5B的过程期间填充有为每个单元确定的模拟扫描间隔的网格802的单元的图。
现在参考图5B，在框519处，对于每个单元，使用从经验中或从有限元模型或另一工程预测中获悉的期望的整体零件扭曲或局部特征扭曲来估计该单元的期望应变。图14是示出根据框519的，填充有为每个单元确定的模拟应变方向的网格的单元的图。图15类似于图14，但是示出了一组模拟的替代的按单元的应变方向。
继续参考图5B，在框521，计算每个单元的期望应变贡献。可以产生期望的应变以消除或增大期望的应变。
在图5B的框523处，将扫描路径方向设置为当将由扫描路径施加的应变与预期应变结合时，导致来自每个单元的期望的净应变贡献。
框519、521、523的处理至少在逻辑上与框520、522、524、528(图5A)处的处理并行。在框532(图5A)处，将期望的扫描路径参数组(功率，速度，焦点，间距)和扫描方向(由期望的应变确定)分配给当前单元/体素，并生成一组扫描路径，其以正确的参数在正确的方向上行进，如图17所示。此外，可以在连接扫描路径时进行调整，以加快打印速度，如图16所示。
扫描方向可以布置成连续地流过单元边界，或者可以终止于单元边界，或者终止于单元内。进一步的限制在于，所得熔池不会延伸超出当前层或任何相邻层中的轮廓702。
在532，将一组扫描路径汇编为数据组或子文件，以引导增材制造工具102在处理当前被分析的层中的操作。当构建物体时，扫描路径操作将用于在过程的后期控制增材制造工具102。扫描路径数据组或子文件指示在加工当前被分析的层时要对增材制造工具102的激光器或多个激光器进行扫描的位置。在生成扫描路径数据组或子文件时，使用按单元扫描功率，扫描速度，间距，激光光斑大小和方向，并将其合并到扫描路径数据组或子文件中。如果不可能使用连续的扫描路径，则可以根据需要使用突然的更改。
图16是示出在图5的过程期间针对一层单元确定的一组模拟扫描路径的图。图17类似于图16，但是示出了模拟的另一组扫描路径。
注意上面关于框508所指出的一点，可以针对要构建的物体的每一层重复在框510至532中示出的过程，其在Z方向上连续向上移动。控制部件104将所得的层扫描路径数据组或子文件组中存储为累积的扫描数据或扫描路径文件，用于控制增材制造工具102构建物体。
在每一层，累积的热量可用于调整基础的体素化热模型，以反映设计为落入每个体素中的热量。以相同的方式，预期应变可用于调整基础应变模型。两个基础模型中的调整都可用于改善后续层的结果。
此时，图5A和5B的过程可以前进到框534。在框534处，控制部件104采用在框508至532处生成的扫描路径数据来控制增材制造工具102构建物体。
利用结合图5A和5B所描述的过程，可能的情况是，对于每一层中的每个单元，可以针对一个或多个特性来优化构建该单元的激光扫描。这些特性可能是扫描速度，熔池大小，温度下的材料时间，固化方向或冷却时材料应变的方向。这些特性还可或可替代地包括孔隙率，最小化或预防裂纹，获得期望的表面光洁度，和/或几何变形或其预防。图5A和5B的过程允许用于管理约束和应用参数以满足约束的统一方法。图5A和5B的过程还以自动化的方式考虑了要构建的物体的几何特征，并通过了解系统/过程中内置的热损失/传递，应变和其他模型来整合这些功能。
在一些实施例中，控制部件104和增材制造工具102可以位于同一位置，并且步骤534可以在完成步骤532之后立即或以最小的延迟(即，实际上是实时)执行。在其他实施例或其他情况下，控制部件104和增材制造工具102可以位于同一位置，但是可以在完成步骤532之后经过相当长的时间之后执行步骤534。在其他实施例中，控制部件104和增材制造工具102可以彼此远离。在这样的实施例中，实时操作可以发生，或者替代地，控制部件104可以在步骤532完成时存储扫描路径数据；扫描路径数据可以随后被发送到增材制造工具102或以其他方式可用于增材制造工具102，以允许执行步骤534。
在本文描述的实施例中，DMLM被呈现为一种增材制造的示例。但是，本文所述的分析和工具引导技术也可应用于但不限于除DMLM之外的增材制造类型。如本文和所附权利要求中所使用的，术语“增材制造工具”是指执行如本文所定义的任何类型的增材制造的装置。如本文和所附权利要求书中所使用，“增材制造”是指系统和方法，包括但不限于，光聚合，粉末床熔融，粘合剂喷射，材料喷射，片层合，材料挤出，定向能量沉积和混合系统。这些系统和方法可以包括，例如但不限于，立体光刻法；数字光处理；扫描，旋转和选择性光固化；连续的液体界面生产；选择性激光烧结；直接金属激光烧结；选择性激光熔化；电子束熔化；选择性热沉积层压；超声波增材制造；熔丝制造；熔融沉积建模；激光金属沉积；激光工程净成型；直接金属沉积；混合系统；以及这些方法和系统的组合。这些方法和系统可以采用例如但不限于所有形式的电磁辐射，加热，烧结，熔化，固化，粘合，固结，压制，嵌入及其组合。
这些方法和系统采用的材料包括但不限于例如聚合物，塑料，金属，陶瓷，沙，玻璃，蜡，纤维，生物物质，复合材料以及这些材料的混合物。这些材料可以以适合于给定材料和方法或系统的各种形式用于这些方法和系统中，包括但不限于液体，固体，粉末，片，箔，带，细丝，粒料，液体，浆，线，喷雾，糊状以及这些形式的组合。
如本公开和所附权利要求中所使用的，术语“工具引导数据”包括但不限于如上所述的扫描路径数据，并且是指用于驱动增材制造工具以逐层或以其他方式构建物体的任何数据。
图18所示的系统1800是图1所示的控制部件104的面向硬件的示例表示。继续参考图18，系统1800包括可操作地耦接到通信装置1820，数据存储装置1830，一个或多个输入装置1840，一个或多个输出装置1850和存储器1860的一个或多个处理器1810。通信装置1820可以促进与诸如报告客户端或数据存储装置之类的外部装置的通信。输入装置1840可以包括例如键盘，小键盘，鼠标或其他定点装置，麦克风，旋钮或开关，红外(IR)端口，扩展坞和/或触摸屏。输入装置1840可以例如用于将信息输入系统1800。输出装置1850可以包括例如显示器(例如显示屏)，扬声器和/或打印机，和/或可以输出控制信号以控制增材制造工具102(图1)的操作。
继续参考图18，数据存储装置1830可以包括任何适当的持久性存储装置，包括磁存储装置(例如，磁带，硬盘驱动器和闪存)，光存储装置，只读存储器装置(ROM)等的组合，而存储器1860可以包括随机存取存储器(RAM)。
数据存储装置1830可以存储软件程序，该软件程序包括由处理器1810执行的程序代码，以使系统1800执行本文所述的任何一个或多个过程。实施例不限于由单个设备执行这些处理。例如，数据存储装置1830可以存储建模软件程序1832，该建模软件程序1832提供如以上结合图5所述的建模功能。
数据存储装置1830还可以存储扫描路径确定软件程序1834，其可以提供如上面结合图5A和5B所述的生成扫描路径数据的功能。另外，数据存储装置1830可以存储软件模块1836以使系统1800能够发布命令/控制信号以控制增材制造工具102。此外，数据存储装置1830可以存储扫描路径数据1138，诸如可以经由图5A和5B的过程生成的。数据存储装置1830可以存储用于提供附加功能和/或系统1800的操作所必需的其他数据和其他程序代码，例如设备驱动程序，操作系统文件等，以及除扫描路径数据以外的一种或多种数据。
技术效果是提供用于控制增材制造装置的改进技术。
前述图表示根据一些实施例的用于描述过程的逻辑架构，并且实际的实现可以包括以其他方式布置的更多或不同的部件。其他拓扑可以与其他实施例结合使用。此外，本文描述的每个系统可以由经由任意数量的其他公共和/或私有网络进行通信的任意数量的装置来实现。两个或更多个这样的计算装置可以彼此远离放置，并且可以经由任何已知方式的网络和/或专用连接彼此通信。每个装置可以包括适合于提供本文描述的功能以及任何其他功能的任何数量的硬件和/或软件元件。例如，在一些实施例的实施方式中使用的任何计算装置可以包括处理器以执行程序代码，使得该计算装置如本文所述进行操作。
本文讨论的所有系统和过程可以体现为存储在一个或多个非暂时性计算机可读介质上的程序代码。这样的介质可以包括例如软盘，CD-ROM，DVD-ROM，闪存驱动器，磁带和固态随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)存储单元。因此，实施例不限于硬件和软件的任何特定组合。
本文描述的实施例仅出于说明的目的。相关领域的普通技术人员可以认识到，可以通过对上述实施例进行修改和替换来实践其他实施例。

Claims (17)

1.一种用于生成增材制造扫描路径的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取物体的CAD(计算机辅助设计)表示；
将热和/或应变建模应用于所述CAD表示；
至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果来生成扫描路径数据；
生成包括所述扫描路径数据的构建文件，其中所述构建文件包括构造增材制造工具以根据所述扫描路径数据生成所述物体的指令，其中所述扫描路径数据包括多个层扫描路径数据组，每个所述层扫描路径数据组用于控制所述增材制造工具以形成所述物体的相应层；以及
至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果来确定所述物体的所述层中的至少一层的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中通过对所述至少一层的所述热和/或应变建模的所述结果的熔池分析来确定所述层中的所述至少一层的所述厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述熔池分析预测将用于形成所述物体的材料的熔池表现。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述材料是粉末状金属合金。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述增材制造工具被控制为至少部分地基于所述热和/或应变建模的所述结果来改变所述物体的各层的厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述扫描路径数据针对以下至少一项来优化：(a)制造速度；(b)熔池尺寸；(c)在温度下的材料时间；(d)固化方向；(e)冷却时材料的应变方向；(f)孔隙率；(g)最小化或预防开裂；(h)获得期望的表面光洁度；以及(i)几何变形或其预防。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述扫描路径数据至少部分地基于熔池分析来规定扫描间隔，所述熔池分析是基于所述热和/或应变建模的所述结果。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述扫描路径数据包括改变功率水平设置数据，用于当由所述增材制造工具执行所述扫描路径数据时改变所述增材制造工具的激光部件的输出功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中所述扫描路径数据包括改变功率水平设置数据，用于当由所述增材制造工具执行所述扫描路径数据时改变所述增材制造工具的多个激光部件中的每一个激光部件的相应输出功率水平。
10.一种用于生成增材制造扫描路径的设备，其特征在于，所述设备包括：
处理器；以及
与所述处理器通信的存储器，所述存储器存储程序指令，所述处理器与所述程序指令一起操作以进行如下功能：
获取物体的CAD(计算机辅助设计)表示；
将热和/或应变建模应用于所述CAD表示；
至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果来生成扫描路径数据；
生成包括所述扫描路径数据的构建文件，其中所述构建文件包括构造增材制造工具以根据所述扫描路径数据生成所述物体的指令，其中所述扫描路径数据包括多个层扫描路径数据组，每个所述层扫描路径数据组用于控制所述增材制造工具以形成所述物体的相应层；以及
至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果来确定所述物体的所述层中的至少一层的厚度。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，其中通过对所述至少一层的所述热和/或应变建模的所述结果的熔池分析来确定所述层中的所述至少一层的所述厚度。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其中所述熔池分析预测将用于形成所述物体的材料的熔池表现。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中所述材料是粉末状金属合金。
14.一种用于生成增材制造扫描路径的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取物体的CAD(计算机辅助设计)表示；
将热和/或应变建模应用于所述CAD表示；
生成多个层扫描路径数据组，每个所述数据组对应于所述物体的相应层，每个所述层具有相应的预定厚度，所述预定厚度对于所有所述层不是相同的，所述相应的预定厚度中的每一个至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果而被确定；以及
生成包括所述扫描路径数据组的构建文件，其中，所述构建文件包括构造增材制造工具以根据所述扫描路径数据组生成所述物体的指令。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其中所述预定厚度是通过对所述热和/或应变建模的所述结果的熔池分析来确定的。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，其中所述层扫描路径数据组针对以下至少一项来优化：(a)制造速度；(b)熔池尺寸；(c)在温度下的材料时间；(d)固化方向；(e)冷却时材料的应变方向。
17.一种用于生成增材制造扫描路径的方法，其特征在于，包括：
获取物体的CAD(计算机辅助设计)表示；
将热和/或应变建模应用于所述CAD表示；
至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果来生成工具引导数据；
生成包括所述工具引导数据的构建文件，其中所述工具引导数据包括构造增材制造工具以根据所述工具引导数据生成所述物体的指令，其中所述工具引导数据包括多个层工具引导数据组，每个所述层工具引导数据组用于控制所述增材制造工具以形成所述物体的相应层；以及
至少部分地基于所述热和/或应变建模的结果来确定所述物体的所述层中的至少一层的厚度。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10795334B2 (en) * 2018-07-31 2020-10-06 Raytheon Technologies Corporation Path planning for additive manufacturing
US20210387419A1 (en) * 2018-08-09 2021-12-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Build material thermal voxel based additive manufacturing adjustments
EP4242762A3 (en) * 2019-05-17 2023-12-27 Markforged, Inc. 3d printing apparatus and method
US11697248B2 (en) * 2019-09-30 2023-07-11 Fisher Controls International Llc Optimized pathing solution for additive manufacturing
WO2022005464A1 (en) * 2020-07-01 2022-01-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Spatial arrangements for additive manufacturing
EP3970886A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-23 General Electric Company Controlling irradiation parameters of an additive manufacturing machine
US11964430B2 (en) 2020-09-17 2024-04-23 Concept Laser Gmbh Controlling irradiation parameters of an additive manufacturing machine
CN112589286B (zh) * 2020-12-21 2022-05-27 天津长荣科技集团股份有限公司 一种快速添加激光模板的方法及装置
CN113275601B (zh) * 2021-05-20 2023-01-17 王祥宇 一种变层厚扫描的切片方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014207454A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 Renishaw Plc Method and apparatus for generating geometric data for use in additive manufacturing
CN105965885A (zh) * 2015-03-10 2016-09-28 西门子产品生命周期管理软件公司 用于增材制造的装置和方法
WO2016193742A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 Renishaw Plc A device and method for generating and displaying data relating to an additive manufacturing process
CN106513992A (zh) * 2016-11-18 2017-03-22 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 提高激光搭接焊的焊缝质量的工艺方法
WO2017074490A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-04 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. System and method for optimizing tool paths based on thermal/structural simulations of a part being produced via a 3d-printer
CN106660123A (zh) * 2014-08-20 2017-05-10 艾西塔股份公司 使用光束的增材制造方法和系统
CN107206494A (zh) * 2014-11-21 2017-09-26 瑞尼斯豪公司 利用特殊扫描策略的增材制造设备和相关方法
WO2017187147A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 Renishaw Plc Calibration method of plurality of scanners in an additive manufacturing apparatus
CN107421958A (zh) * 2016-04-12 2017-12-01 通用电气公司 使用层析成像扫描器为增材制造进行缺陷校正

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155324A (en) 1986-10-17 1992-10-13 Deckard Carl R Method for selective laser sintering with layerwise cross-scanning
KR0178873B1 (ko) 1988-04-18 1999-05-15 찰스 윌리엄 헐 스테레오리소그래픽 커얼 감소
US5238639A (en) 1990-10-31 1993-08-24 3D Systems, Inc. Method and apparatus for stereolithographic curl balancing
JP3306125B2 (ja) 1992-10-01 2002-07-24 シーメット株式会社 歪抑制能力が改善された光硬化造形法
JP2853497B2 (ja) 1993-01-12 1999-02-03 ソニー株式会社 光学的造形装置
DE4309524C2 (de) 1993-03-24 1998-05-20 Eos Electro Optical Syst Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US5429908A (en) 1993-04-12 1995-07-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Exposure method for reducing distortion in models produced through solid imaging by forming a non-continuous image of a pattern which is then imaged to form a continuous hardened image of the pattern
US6399010B1 (en) 1999-02-08 2002-06-04 3D Systems, Inc. Method and apparatus for stereolithographically forming three dimensional objects with reduced distortion
DE10112591A1 (de) 2000-03-15 2001-10-11 Matthias Fockele Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers
WO2001091924A1 (en) 2000-06-01 2001-12-06 Board Of Regents, The University Of Texas System Direct selective laser sintering of metals
DE10042134C2 (de) 2000-08-28 2003-06-12 Concept Laser Gmbh Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Sinter-Werkstücken
US6699424B2 (en) 2001-06-29 2004-03-02 3D Systems, Inc. Method for forming three-dimensional objects
US7168935B1 (en) * 2002-08-02 2007-01-30 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solid freeform fabrication apparatus and methods
SE524421C2 (sv) 2002-12-19 2004-08-10 Arcam Ab Anordning samt metod för framställande av en tredimensionell produkt
JP3687677B1 (ja) * 2004-10-26 2005-08-24 松下電工株式会社 光造形方法と光造形システム並びに光造形用プログラム
US7569174B2 (en) 2004-12-07 2009-08-04 3D Systems, Inc. Controlled densification of fusible powders in laser sintering
DE102007014683A1 (de) 2007-03-27 2008-10-09 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US8050786B2 (en) * 2007-07-11 2011-11-01 Stratasys, Inc. Method for building three-dimensional objects with thin wall regions
EP2281677B1 (en) * 2008-04-21 2015-12-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Laminate molding device
US7962237B2 (en) 2008-08-06 2011-06-14 Objet Geometries Ltd. Method and apparatus for optimizing a scanning plan in three-dimensional printing
GB201213940D0 (en) 2012-08-06 2012-09-19 Materials Solutions Additive manufacturing
WO2014074947A2 (en) * 2012-11-08 2014-05-15 Das, Suman Systems and methods for additive manufacturing and repair of metal components
JP2015058678A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ レーザ照射で形成される３次元構造物の寸法と当該３次元構造物のスキャンパスの設計値との差を最小化するためのデータを作成する方法、並びに当該データを作成するためのコンピュータ及びコンピュータ・プログラム
GB201316815D0 (en) * 2013-09-23 2013-11-06 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
US9358635B2 (en) 2013-12-19 2016-06-07 Siemens Energy, Inc. Rastered laser melting of a curved surface path with uniform power density distribution
US9789563B2 (en) 2013-12-20 2017-10-17 Arcam Ab Method for additive manufacturing
EP3137002A4 (en) 2014-03-11 2018-06-20 The Ohio State Innovation Foundation Methods, devices, and manufacture of the devices for musculoskeletal reconstructive surgery
GB201404854D0 (en) 2014-03-18 2014-04-30 Renishaw Plc Selective solidification apparatus and method
US10310922B2 (en) 2015-04-13 2019-06-04 University Of Southern California Systems and methods for predicting and improving scanning geometric accuracy for 3D scanners
JP6655345B2 (ja) * 2015-10-20 2020-02-26 東レエンジニアリング株式会社 ３次元物品の積層造形支援方法、コンピュータ・ソフトウェア、記録媒体および積層造形システム
US10500675B2 (en) * 2015-11-02 2019-12-10 General Electric Company Additive manufacturing systems including an imaging device and methods of operating such systems
EP3377252A1 (en) 2015-11-16 2018-09-26 Renishaw PLC Machine control for additive manufacturing process and apparatus
US10761497B2 (en) * 2016-01-14 2020-09-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Printing 3D objects with automatic dimensional accuracy compensation
US10831180B2 (en) * 2016-02-25 2020-11-10 General Electric Company Multivariate statistical process control of laser powder bed additive manufacturing
JP6645892B2 (ja) * 2016-03-31 2020-02-14 株式会社東芝 積層造形の残留応力低減システム、積層造形の残留応力低減方法および積層造形の残留応力低減プログラム
EP3246831A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-22 Dassault Systemes Simulia Corp. Scalable finite element simulation of additive manufacturing
US10372110B2 (en) * 2016-06-17 2019-08-06 Hamilton Sundstrand Corporation Controlled thin wall thickness of heat exchangers through modeling of additive manufacturing process
US10234848B2 (en) * 2017-05-24 2019-03-19 Relativity Space, Inc. Real-time adaptive control of additive manufacturing processes using machine learning
US10635085B2 (en) * 2017-05-30 2020-04-28 General Electric Company Systems and methods for receiving sensor data for an operating additive manufacturing machine and adaptively compressing the sensor data based on process data which controls the operation of the machine
US10795340B2 (en) * 2017-07-10 2020-10-06 Proto Labs, INC Methods of manufacturing a plurality of discrete objects from a body of material created by additive manufacturing

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014207454A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 Renishaw Plc Method and apparatus for generating geometric data for use in additive manufacturing
CN106660123A (zh) * 2014-08-20 2017-05-10 艾西塔股份公司 使用光束的增材制造方法和系统
CN107206494A (zh) * 2014-11-21 2017-09-26 瑞尼斯豪公司 利用特殊扫描策略的增材制造设备和相关方法
CN105965885A (zh) * 2015-03-10 2016-09-28 西门子产品生命周期管理软件公司 用于增材制造的装置和方法
WO2016193742A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 Renishaw Plc A device and method for generating and displaying data relating to an additive manufacturing process
WO2017074490A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-04 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. System and method for optimizing tool paths based on thermal/structural simulations of a part being produced via a 3d-printer
CN107421958A (zh) * 2016-04-12 2017-12-01 通用电气公司 使用层析成像扫描器为增材制造进行缺陷校正
WO2017187147A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 Renishaw Plc Calibration method of plurality of scanners in an additive manufacturing apparatus
CN106513992A (zh) * 2016-11-18 2017-03-22 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 提高激光搭接焊的焊缝质量的工艺方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋彬等.3D打印增材制造技术在鼓式制动器轮缸模具制造中的应用.《金属加工（热加工）》.2016,第1卷(第15期),4-7. *

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