CN112276113B - 一种制造三维物体的预热扫描方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种制造三维物体的预热扫描方法和装置。该方法包括：根据粉末状材料待成形区域的尺寸和形状设置多条预设非直线高能束扫描路径，控制高能束沿所述扫描路径依次扫描所述待成形区域。本发明实施例可以避免在成形区域边界处沿边界连续扫描加热粉床的情况，从而防止成形区域边界处热应力集中导致的成形区域粉床卷曲导致成形失败；同时延长了高能束回到下一条路径扫描起始点所用的时间，该种方式能够给予经扫描后带电粉末状材料足够的时间导走电荷，以预防粉末状材料由于电荷累积导致的粉床溃散；而且给予待成形边界处足够的时间释放热应力，因此极大地降低了待成形区域边界处粉床卷曲的概率。

Description

一种制造三维物体的预热扫描方法和装置

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种制造三维物体的预热扫描方法和装置。

背景技术

粉床类金属3D打印技术通用的方法是，先将待打印零件的3D模型使用切片技术，将模型按照打印制造的方向，从下到上划分成等厚度的截面，生成打印数据，将打印数据输入到3D打印装置内，逐层循环打印待打印数据中的一层层截面，在循环中的一个层打印过程中，包含如下步骤：首先使用铺粉装置将粉末状金属材料均匀的铺设在一个尺寸和位置固定的区域内；然后使用高能束，通常是等离子束、激光束或者电子束，来照射当前层待打印零件的截面，使粉末状金属材料熔化后固定在一起；当前层照射完成后，打印装置的运动机构驱动成形区域下降一个层厚的高度，准备下一层打印。然后循环重复如上步骤，直到整个待打印零件完成所有层的打印。

当使用的高能束为电子束时，上面的打印过程会有所不同，通常需要在照射零件截面之前增加一个对成形区域粉末加热的过程，称为粉末预热。已知的粉床类3D打印技术和装置，尤其是电子束粉床3D打印技术和装置，在制造三维物体过程中，通常需要将基材和粉床加热到一定的温度，根据待打印的材料不同，这个温度会有不同的要求。其目的之一是为了让基材和粉末床维持一个较高的温度，增加粉末的粘连度，维持整个打印过程中粉末床平整，防止粉末床在高速电子冲击下局部溃散进而引起整个粉床溃散导致打印无法继续；其目的之二是为了粉末降低与所打印的零件之间的温度梯度，维持打印过程中待打印零件的整体温度处于一个较高的温度，进而降低打印零件的应力，降低打印零件的变形概率。

现有技术常采用直线预热扫描方法，即在成形区域使用水平或竖直的线条扫描方式预热粉末，电子束沿着水平或竖直的直线扫描加热粉末；但采用该种方法在预热过程中会因为电荷的积累从而导致粉床溃散；另外，当待成形区域被水平或竖直直线扫描束扫描到时，但待成形区域之外不被扫到，此时，待成形区域内经过连续扫描加热，导致待成形区域内的温度远高于待成形区域之外区域的温度，在待成形区域边界处存在很高的温度梯度差，所以待成形区域边界处热应力集中，极易在待成形区域边界处发生粉床卷曲变形。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造三维物体的预热扫描方法和装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明提供一种制造三维物体的预热扫描方法，该方法包括：

根据粉末状材料待成形区域的尺寸和形状设置多条预设高能束扫描路径，每条所述预设高能束扫描路径的扫描时间均位于预设范围内；设置每条所述预设高能束扫描路径的参数，以使每条所述预设高能束扫描路径的长度均大于所述待成形区域内沿高能束扫描推进方向上的直线长度，且使每条所述扫描路径均匀的分布于所述待成形区域中；

控制所述高能束沿所述扫描路径依次扫描所述待成形区域，以延长单条扫描路径扫描完成所用的时间；

其中，所述高能束按照预设扫描路径在所述待成形区域的边界位置形成非连续预热扫描，以避免在所述待成形区域的边界处形成集中的热应力。

本发明的一实施例中，所述预设范围的值均大于所述高能束沿所述待成形区域长度方向进行单次扫描的时间值。

本发明的一实施例中，所述控制所述高能束沿所述扫描路径依次扫描所述待成形区域，还包括：

实时获取所述高能束扫描所述待成形区域的实际扫描时间值，并将该实际扫描时间值与所述预设范围值进行比对，以生成一偏差值；

根据所述偏差值实时调整所述高能束的扫描路径，以使所述高能束扫描单条路径的时间位于所述预设范围的值内。

本发明的一实施例中，所述多条预设高能束扫描路径包括连续扫描路径和非连续扫描路径，且非连续扫描路径中互相平行且靠近的路径之间的距离相同。

本发明的一实施例中，所述连续扫描路径和非连续扫描路径等间距分布在所述待成形区域内，所述高能束沿所述路径预热扫描，以保证该待成形区域受热均匀。

本发明的一实施例中，所述预设高能束扫描路径由一预设扫描路径沿扫描方向平移延伸得到；且各所述扫描路径之间可具有交点。

本发明的一实施例中，该方法还包括：

根据所述待成形区域的尺寸和形状调整所述预设高能束扫描路径波峰波谷的数量，以增加或减小单条所述扫描路径的长度。

本发明的一实施例中，所述高能束在扫描所述待成形区域过程中能量逐步升高，直至达到一预设能量。

本发明的一实施例中，所述高能束在扫描每条所述扫描路径过程中的能量在达到一预设能量之后保持恒定。和/或，所述高能束扫描完成每条所述扫描路径之间的时间差小于等于一预设值。

本发明还提供一种制造三维物体的预热扫描装置，该装置使用上述实施例所述制造三维物体的预热扫描方法。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

根据本发明提供的制造三维物体的预热扫描方法和装置，通过将每条扫描路径的长度设置为大于待成形区域长度或宽度的值，以延长高能束扫描完成单条扫描路径所用的时间，从而延长了高能束回到下一条路径扫描起始点所用的时间，同理，对于成形区域内的扫描路径上的任意点，当高能束扫描该路径临近路径时，也同样能够延长回到离该任意点最近点的时间，该种方式能够给予经扫描后带电粉末状材料足够的时间导走电荷，以预防粉末状材料由于电荷累积导致的粉床溃散。另外，沿预设扫描线扫描到待成形区域的边界处时即刻折回待成形区域内部，由此将待成形区域的边界分散到多个扫描线进行扫描，扫描线不会在某个时段内一直沿着待成形区域的边界扫描，因此，给予了待成形边界处每一个扫描点处足够的时间释放热应力，因此极大地降低了待成形区域边界处粉床卷曲的概率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明示例性实施例中制造三维物体的预热扫描方法流程图；

图2示出本发明示例性实施例中预设扫描路径示意图；

图3示出本发明示例性实施例中适配待成形区域的扫描路径示意图；

图4示出本发明示例性实施例中待成形区域示意图；

图5示出本发明示例性实施例中待成形区域的边界位置受热应力示意图；

图6示出本发明示例性实施例中高能束扫描待成形区域的行进示意图；

图7示出本发明示例性一实施例中高能束扫描待成形区域的行进示意图；

图 8 示出本发明示例性实施例中制造三维物体的预热扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本示例实施方式中首先提供了一种制造三维物体的预热扫描方法。参考图1中所示，该方法可以包括：

步骤S101，根据粉末状材料待成形区域100的尺寸和形状设置多条预设高能束扫描路径200，每条所述预设高能束扫描路径200的扫描时间均位于预设范围内；设置每条所述预设高能束扫描路径200的参数，以使每条所述预设高能束扫描路径200的长度均大于所述待成形区域100内沿高能束扫描推进方向上的直线长度，且使每条所述扫描路径200均匀的分布于所述待成形区域100中。

步骤S102，控制所述高能束沿所述扫描路径200依次扫描所述待成形区域100，以延长单条扫描路径200扫描完成所用的时间；所述高能束按照预设扫描路径200在所述待成形区域100的边界101位置形成非连续预热扫描，以避免在所述待成形区域100的边界101处形成集中的热应力。

下面，将参考图1至图7对本示例实施方式中的上述制造三维物体的预热扫描方法的各个部分进行更详细的说明。

在步骤S101中，如图2所示，为通过预热使粉末状材料升温，增加粉末颗粒间的粘连度和导电性，并且防止粉末状材料因为电子束照射时在粉末颗粒表面附着的电荷斥力导致粉末状材料溃散；对粉末状材料加热可以提高粉末颗粒间的粘接度，并提高金属粉末表面所带的负电荷迅速转移。因此，在对成形区域100进行预热扫描之前，首先根据待成形区域100铺设粉末的材质、粒度及制造该三维物体的具体操作来确定高能束单条扫描所用的时间，该单条扫描用时间能够使高能束预热扫描造成的温度梯度降低在一较为合适的范围内，该范围的确定即能够给予经扫描后带电粉末状材料导走电荷的时间范围，具体可根据实际打印情况进行设置；然后根据单条扫描所用的时间，及高能束扫描的速度，以及待成形区域100的形状、尺寸大小预先设置多条预设扫描路径200，并且需要设置每条预设高能束扫描路径200的参数，该参数可以包括每条预设高能束扫描路径200的长度以及每条预设高能束扫描路径200的路径形状，但不限于此，例如设置的每条预设扫描路径200的长度均大于待成形区域100的长度或宽度，并且每条扫描路径200能够均匀的分布于待成形区域100中，例如该扫描路径200可以为锯齿形扫描路径200或波浪形扫描路径200，但不限于此，通过该种如锯齿形或波浪形路径的设置能够使得高能束扫描单条路径时的距离增加，从而使得高能束扫描完一条路径的时间增加，从而延长了高能束回到下一条路径扫描起始点所用的时间，能够给予经扫描后带电粉末状材料足够的时间导走电荷，以预防粉末状材料由于电荷累积过多时剧烈放电导致的粉床溃散。

在步骤S102中，当根据待成形区域100的形状、尺寸大小将预设扫描路径200设置完成后，通过控制器控制高能束。在一个示例中，所述高能束为电子束。具体的，当电子束扫描待成形区域100粉末后，粉末颗粒将在电子束作用下带上静电，由于粉末颗粒上积累了一定电荷，粉末颗粒之间、粉末颗粒与底板以及粉末颗粒与入射电子均存在电荷斥力，当电荷斥力超过一定值，粉末在被电子束熔化之前就离开了原位置，即产生了溃散现象。为避免溃散现象的发生，本实施例使用电子束扫描沿预设路径扫描成形区域100来加热待成形区域100的粉末状材料，扫描路径200可采用如锯齿形路径或波浪形路径，但不限于此。例如，如图2、3所示的成形区域100设置S1-S7条路径，且该七条锯齿形扫描路径200互相平行，因成形区域100为矩形，S1-S7扫描路径200中的部分扫描路径200超出该成形区域100，因此，本实施例中将超出的S1-S7的部分扫描路径200平移至成形区域100内，以保证S1-S7的扫描路径200均匀布设于成形区域100内。在一个示例中，相邻每条所述预设扫描路径200的距离小于等于所述电子束光斑的直径，以保证所述待成形区域100内的粉末状材料均匀受热。具体的，如图6、7所示，为保证成形区域100内的均匀受热，使得每条相邻扫描路径200之间的垂直距离均应小于或等于用于进行加热的电子束光斑的直径。通过该种如锯齿形或波浪形扫描路径200的设置能够使得高能束如电子束扫描单条路径时的距离增加，从而使得电子束扫描完一条路径的时间增加，从而延长了电子束回到下一条路径扫描起始点所用的时间，能够给予经扫描后带电粉末状材料足够的时间导走电荷，以预防粉末状材料由于电荷累积过多时剧烈放电导致的粉床溃散。

另外，如图4、5所示，所述待成形区域100由所述预设高能束扫描过程中，所述高能束按照预设扫描路径200在在扫描到所述待成形区域100的边界101位置时即刻折回所述待成形区域100内部，因此在所述待成形边界101处形成非连续预热扫描，以避免在所述待成形区域100的边界101处形成集中的热应力。具体的，待成形区域100之外统一铺设有粉床该粉床一般为不规则的形状，电子束仅对待成形区域100进行扫描烧结，且待成形区域100一般为一个形状规则且面积小于铺设的粉床区域，可称该粉床区域为热粉床区域，该热粉床区域之外的区域为冷粉床区域102，且热、冷粉床之间的交界处称为待成形区域100的边界101位置。当采用本实施例的扫描方式进行扫描时，扫描线不会在某个时段内一直沿着待成形区域100边界101扫描，而是将边界101扫描分散到多个扫描线扫描，即每一次扫描线仅与待成形的边界101接触一次，随后进入待成形区域100的中部。该种设置方式首先不会在待成形区域100边界101处形成连续的热应力集中的情况，其次是延长了完成整个待成形边界101处扫描的时间，相当于同步了待成形区域100边界101处的扫描与内部扫描时间，给予待成形区域100边界101处每一个点足够的时间释放热应力，因此极大降低了待成形区域100边界101处粉床卷曲的概率。

在一个实施例中，所述预设范围的值均大于所述高能束沿所述待成形区域100长度方向进行单次扫描的时间值。具体的，使得高能束扫描完一条路径的时间增加，即能够延长了高能束回到下一条路径扫描起始点所用的时间，能够给予经扫描后带电粉末状材料足够的时间导走电荷，以预防粉末状材料由于电荷累积过多时剧烈放电导致的粉床溃散。而且通过将边界101预热扫描分散到多条扫描线中，避免在所述待成形区域100边界101处进行连续沿边界101预热扫描，能够给予待成形区域100边界101处每一个点足够的时间释放热应力，因此极大降低了待成形区域100边界101处粉床卷曲的概率。

在一个实施例中，所述控制所述高能束沿所述扫描路径200依次扫描所述待成形区域100，还包括：实时获取所述高能束扫描所述待成形区域100的实际扫描时间值，并将该实际扫描时间值与所述预设范围值进行比对，以生成一偏差值；根据所述偏差值实时调整所述高能束的扫描路径200，以使所述高能束扫描单条路径的时间位于所述预设范围的值内。具体的，当设置好高能束扫描单条路径所用的时间，以及将高能束扫描单条路径的长度设置好后，在高能束扫描待成形区域100的过程中，还可实时监控高能束扫描待成形区域100的实际扫描时间，并获取相应的时间值，并将该时间值与预设的范围值进行比对，并生成一偏差值，从而通过该偏差值实时调整高能束的扫描路径200，例如，可根据该偏差值得到高能束的扫描快慢，以调整高能束扫描的速度，或是更改高能束扫描路径200的形状或距离长短，具体不做限制，从而使得高能束扫描单条路径所用的时间均位于预设范围的值内。

在一个实施例中，所述多条预设高能束扫描路径200包括连续扫描路径200和非连续扫描路径200，且非连续扫描路径200中互相平行且靠近的路径之间的距离为相同。

具体的，如图2、3所示，成形区域100设置有七条（S1-S7）锯齿形扫描路径200，且该七条锯齿形扫描路径200互相平行，因成形区域100为矩形，S1-S7扫描路径200部分超出该成形区域100，即将该七条扫描路径200分为连续扫描路径200和非连续扫描路径200，连续扫描路径200见S1扫描路径200，并将超出的S1-S7的部分扫描路径200平移至成形区域100内，以保证S1-S7的扫描路径200均匀布设于成形区域100内，因超出的扫描路径200为平移至成形区域100内的，导致该扫描路径200为非连续扫描路径200，如S2扫描路径200，并且该S2扫描路径200分开的两部分之间互相平行，并且平行且靠近的两条路径之间的垂直距离为一定值，S3-S7同理。在一个示例中，所述连续扫描路径200和非连续扫描路径200等间距分布在所述待成形区域100内，所述高能束沿所述路径预热扫描，以保证该待成形区域100受热均匀。通过上述实施例中扫描路径200的设置，使得连续扫描路径200和非连续扫描路径200均匀分布于成形区域100内，从而保证了成形区域100的均匀受热，并在一定程度上提高了粉末状材料的预热效率。

在一个实施例中，所述预设高能束扫描路径200由一预设扫描路径200沿扫描方向平移延伸得到；且各所述扫描路径200之间具有交点。具体的，如图7所示，待成形区域100的扫描路径200可由S1扫描路径200向左平移及延伸得到S2扫描路径200，并依次得到S3及之后的扫描路径200，以使得待成形区域100内均匀的充满扫描路径200，因各扫描路径200之间为平移得到，因此各扫描路径200之间相交并形成交点。

在一个实施例中，该方法还包括步骤S1011，根据所述待成形区域100尺寸和形状调整所述预设高能束扫描路径200波峰波谷的数量，以增加或减小单条所述扫描路径200的长度。具体的，当成形区域100沿着单条扫描路行进方向的尺寸变小时，需要增加波峰波谷的数量；当成形区域100沿着单条扫描路行进方向的尺寸变大时，可以适当减少波峰波谷的数量；当成形区域100沿着单条扫描路行进方向尺寸足够大时，可以将如锯齿形扫描路径200或波浪形扫描路径200趋近于直线设置，但不做限制，可根据实际情况进行设置。

在实际工况中，以TC4粉末为例，该TC4粉末粒度小于140目，氧含量小于等于 2000ppm，在其他的化学成分均符合TC4国际标准时，假设待成形区域100的长

，宽

，可通过下述公式：

； （1）

； （2）

（3）

式中，Lx、Ly分别为待成形区域100的长度和宽度，Tmin是单根扫描线扫描完成所需的最小时间，Vmin是最小扫描速度，Pmin为待成形区域100内扫描线最少的波峰数量。需要说明的是，通过大量的实验，以及适用于实际工况中的实用参数，电子束在预热扫描时的电流通常大于等于20 mA，并且在基材初始温度大于等于700℃的情况，方能满足实际打印的基本要求。在此前提下，单条扫描时间T应当大于等于25ms（当T大于25ms时，偏离的幅度越大，则粉床越稳定；但为保证粉床各个区域温度的均衡，T也不能趋向于无穷大），扫描速度V应当大于等于8m/s（实际使用中，V应当尽量的大，电子束扫描的速度越快，整个待成形区域100的粉床热量越均衡）。

通过上述公式及限制参数，可推算出扫描线的最小长度Lmin，并将已知的Lmin、Lx、Ly代入式（3）中可推导出Pmin，例如，当扫描速度V=13600mm/s，单条扫描时间T=45ms，可计算得出单条扫描线的长度为612mm，并可进一步推导出扫描线波峰数量P=2。需要说明的是，在实际使用中将会根据金属粉末的粒度分布及氧含量来确定一组合适的参数，但最终参数的设置均需满足上述的参数限制。

在一个实施例中，所述高能束在扫描所述待成形区域100过程中能量逐步升高，直至达到一预设能量；所述高能束在扫描每条预设扫描路径200过程中的能量在达到一预设能量之后保持恒定。

具体的，在开始预热成形区域100时，高能束如电子束在扫描完成一条路径后能量将会进行一次提升，主要通过改变输入电流来改变电子束能量；例如，采用电子束预热扫描所使用的束流可以介于3mA-50mA之间。具体的，当电子束第一次扫描成形区域100时，所采用的电流为3mA，第二次为14mA，第三次为26mA，第四次为38mA，第五次及之后的扫描均采用50mA，但不限于此，通过该种方式可以提高粉末颗粒之间的粘接度，提高金属粉末的导电性，能够使金属粉末表面所带的负电荷迅速转移，从而预防粉末状材料由于电荷累积导致的粉床溃散。

在一个实施例中，所述高能束扫描完成每条所述扫描路径200之间的时间差小于等于一预设值。具体的，如图6所示，因每条预设扫描路径200之间的长度基本相同，因此高能束如电子束扫描完每条预设扫描路径200所需的时间基本相同，但因预设扫描路径200中包括连续扫描路径200和非连续扫描路径200，电子束在扫描时所需的时间也会有所不同，但扫描各条路径的时间差值很小，因此该预设值为电子束扫描非连续路径时所损耗的时间，具体值可视实际情况而定。

根据上述提供的制造三维物体的预热扫描方法，通过将每条扫描路径200的长度设置为大于待成形区域100长度或宽度的值，以延长高能束扫描完成单条扫描路径200所用的时间，从而延长了高能束回到下一条路径扫描起始点所用的时间，同理，对于成形区域100内的扫描路径200上的任意点，当高能束扫描该路径临近路径时，也同样能够延长回到离该任意点最近点的时间，该种方式能够给予经扫描后带电粉末状材料足够的时间导走电荷，以预防粉末状材料由于电荷累积导致的粉床溃散。另外，待成形区域100的边界101处经过非连续相邻的高能束扫描，即将待成形区域100的边界101分散到多个扫描线进行扫描，扫描线不会在某个时段内一直沿着待成形区域100的边界101扫描，因此，给予了待成形边界101处每一个扫描点处足够的时间释放热应力，因此极大地降低了待成形区域100边界101处粉床卷曲的概率。

图8 示出了用于生成三维物体的设备结构示意，本发明方法的上述实施方式能够应用在该设备中。设备包括高能束发射源301、高能束扫描控制装置302、待成形区域平台303、成形平台升降控制装置304、粉末铺设装置306及相关控制单元（图未示）。铺粉铺设装置提供的粉末铺送入成形平台中的预设区域内，所述高能束发射源产生高能束305并在高能束扫描控制单元的控制下按照预设扫描路径和方案对所预设的成形区域进行预热扫描。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (8)

1.一种制造三维物体的预热扫描方法，其特征在于，该方法包括：根据粉末状材料待成形区域的尺寸和形状设置多条预设高能束扫描路径，每条所述预设高能束扫描路径的扫描时间均位于预设范围内；设置每条所述预设高能束扫描路径的参数，以使每条所述预设高能束扫描路径的长度均大于所述待成形区域内沿高能束扫描推进方向上的直线长度，且使每条所述扫描路径均匀的分布于所述待成形区域中；其中，所述预设范围的值均大于所述高能束沿所述待成形区域长度方向进行单次扫描的时间值；控制所述高能束沿所述扫描路径依次扫描所述待成形区域，以延长单条扫描路径扫描完成所用的时间；所述控制所述高能束沿所述扫描路径依次扫描所述待成形区域，还包括：实时获取所述高能束扫描所述待成形区域的实际扫描时间值，并将该实际扫描时间值与所述预设范围值进行比对，以生成一偏差值；根据所述偏差值实时调整所述高能束的扫描路径，以使所述高能束扫描单条路径的时间位于所述预设范围的值内；其中，所述高能束按照预设扫描路径在所述待成形区域的边界位置形成非连续预热扫描，以避免在所述待成形区域的边界处形成集中的热应力。

2.根据权利要求1所述预热扫描方法，其特征在于，所述多条预设高能束扫描路径包括连续扫描路径和非连续扫描路径，且非连续扫描路径中互相平行且靠近的路径之间的距离相同。

3.根据权利要求2所述预热扫描方法，其特征在于，所述连续扫描路径和非连续扫描路径等间距分布在所述待成形区域内，所述高能束沿所述预设高能束扫描路径预热扫描，以保证该待成形区域受热均匀。

4.根据权利要求1所述预热扫描方法，其特征在于，所述预设高能束扫描路径由一预设扫描路径沿扫描方向平移延伸得到；且各所述扫描路径之间允许有交点。

5.根据权利要求1~4任一项所述预热扫描方法，其特征在于，该方法还包括：

根据所述待成形区域的尺寸和形状调整所述预设高能束扫描路径波峰波谷的数量，以增加或减小单条所述扫描路径的长度。

6.根据权利要求5所述预热扫描方法，其特征在于，所述高能束在扫描所述待成形区域过程中能量逐步升高，直至达到一预设能量。

7.根据权利要求6所述预热扫描方法，其特征在于，所述高能束在扫描每条所述扫描路径过程中的能量达到一预设能量之后保持恒定；和/或，所述高能束扫描完成每条所述扫描路径之间的时间差小于等于一预设值。

8.一种制造三维物体的预热扫描装置，其特征在于，该装置使用权利要求1~7任一项所述制造三维物体的预热扫描方法。

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