CN113039057A - 增材制造的超声监测 - Google Patents

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Abstract

一种增材制造设备包括：平台，所述平台具有顶表面以用于支撑正在构造的零件；分配器，所述分配器被配置为将多个连续进料材料层输送至所述平台上；至少一个能量源，所述至少一个能量源用于将进料材料在所述平台上选择性地熔融为层；和原位监测系统，所述原位监测系统包括多个超声传感器，所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台并被配置为通过所述平台向在所述平台上正在构造的所述零件传输超声能量和通过所述平台从所述零件接收所述超声能量的反射。

Description

增材制造的超声监测
技术领域
本公开内容涉及增材制造，也称为3D打印。
背景技术
增材制造(AM)，也称为实体自由成型制造或3D打印，是指其中三维物体通过连续地分配原料材料(例如，粉末、液体、悬浮液或熔化固体)堆积成二维层的制造工艺。相比之下，传统的机加工技术涉及其中从原材料(例如，木头、塑料、复合物或金属块)切割出物体的减材工艺。
可在增材制造中使用多种增材工艺。一些方法将材料熔化或软化以产生层，例如，选择性激光熔化(SLM)或直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)或熔融沉积建模(FDM)，而另一些方法则使用不同的技术(例如，立体光刻(SLA))固化液体材料。这些工艺在形成层以产生完成物体的方式上和在适于用在工艺中的材料上可不同。
在一些形式的增材制造中，粉末放置在平台上，并且激光束将图案勾画到粉末上以将粉末熔融在一起来形成某一形状。一旦形成该形状，就使平台降低并添加新粉末层。重复该工艺，直到零件完全形成。
发明内容
在一方面，一种增材制造设备包括：平台，所述平台具有顶表面以用于支撑正在构造的零件；分配器，所述分配器被配置为将多个连续进料材料层输送至所述平台上；至少一个能量源，所述至少一个能量源用于将进料材料在所述平台上选择性地熔融为层；和原位监测系统，所述原位监测系统包括多个超声传感器，所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台并被配置为通过所述平台向在所述平台上正在构造的所述零件传输超声能量和通过所述平台从所述零件接收所述超声能量的反射。
实现方式可包括以下特征中的一者或多者。
计算机可具有非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有用于从所述原位监测系统接收信号并基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像的指令。所述计算机可读介质可具有用于将所述零件的超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较的指令。
所述多个超声传感器可声学地耦接至所述平台的底表面。所述多个超声传感器可接触所述平台的所述底表面，或者耦合凝胶层可设置在所述多个超声传感器与所述平台的所述底表面之间。所述多个超声传感器可相对于所述平台固定在适当位置。所述多个超声传感器可平行于所述平台的所述顶表面移动。支撑件可保持所述多个超声传感器，并且线性致动器可将所述支撑件相对于所述平台移动。
多个换能器中的至少一些可被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的斜角将声波传输至所述平台中。所述多个换能器可包括多个换能器组，并且换能器组中的每个换能器可被定向为朝向在所述组的所述换能器之间的点传输声波。所述换能器组可为换能器对或元组。所述多个换能器中的至少一些可被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的法角将声波传输至所述平台中。所述多个换能器中的至少一些可被定位成从在所述平台的所述顶表面上的重叠区域接收所述超声能量的所述反射。
在另一方面，一种零件的增材制造的方法，所述方法包括：对于多个层中的每个层，在平台上分配粉末层；选择性地熔融所述粉末层的一部分以形成所述层的熔融部分；通过所述平台朝向所述层的所述熔融部分传输超声能量；和通过测量所述超声能量通过所述平台从所述熔融部分的反射来生成信号。基于所述信号来检测所述零件中的缺陷。
实现方式可包括以下特征中的一者或多者。可基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像。可将所述零件的超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较。如果缺陷的数量或密度超过阈值，则可中止所述零件的制造或将所述零件指示为有缺陷的。可针对后续层或后续零件修改执行所述分配和所述熔融的增材制造设备的操作参数以减少缺陷。
可实现本公开内容中描述的主题的特定实现方式，以便实现以下优点中的一者或多者。
附图和说明书中阐述了一个或多个实现方式的细节。本主题的其他特征、方面和优点从说明书、附图和权利要求书将变得显而易见。
附图说明
图1是示例增材制造设备的示意性侧视图。
图2A和图2B是来自增材制造设备的打印头的示意性侧视图和顶视图。
图3是具有超声监测系统的增材制造设备的示意性横截面侧视图。
图4是换能器的示意性横截面侧视图。
图5是增材制造设备的部分。
在各图中，相同的附图标记和名称指示相同的元件。
具体实施方式
通过增材制造构造的零件可能包括内部缺陷。例如，零件的内部的体素中的粉末可能不会完全熔融，或者零件的内部的熔融体素可能形成有夹杂物、孔或类似的缺陷。检测增材地构建的零件中的内部缺陷是一项挑战。常规地，用于缺陷检测的测试是在增材制造构建工艺之后执行的。另外，大多数测试技术都是破坏性的，并且因此需要制造牺牲和对照零件(control part)才能获得有关缺陷的信息。
然而，内部缺陷的原位检测和监测可使用超声监测例如超声成像来执行。通过超声监测收集的数据可用于识别不符合制造标准或尺寸规格的零件、中止零件的制造工艺、改善针对后续零件的增材制造工艺以及触发在零件的制造期间对缺陷的校正。这可显著改善制造成本、时间和收率。
增材制造设备
图1示出了示例增材制造(AM)设备100的示意性侧视图，该设备包括打印头102和构建平台104(例如，构建台)。打印头102在平台104的顶表面105上分配一种或多种粉末的层。通过重复地分配和选择性地熔融粉末层，设备100可在平台上形成零件。
打印头102和构建平台104都可包封在壳体130中，该壳体形成密封腔室136，例如真空腔室，该密封腔室提供受控制的操作环境。腔室130可包括耦接至气体源的入口132和耦接至排气系统(例如，泵)的出口134。气体源可提供惰性气体(例如，Ar)或在粉末达到熔化或烧结所需的温度下不反应的气体(例如，N2)。这允许控制壳体130的内部的压力和氧气含量。例如，可将氧气维持在低于0.01大气压的分压下。
腔室136可维持在大气压下(但在小于1％氧气下)，以避免建立全真空兼容系统的成本和复杂性。当压力在1大气压下时，例如，当处理Ti粉末颗粒时，氧气含量可低于50ppm。阀138可用于将腔室136与外部环境分开，同时允许从腔室移除零件，例如，具有制造物体的构建平台。例如，构建平台104可放置在辊上，和/或可接合至轨道139(例如，导轨)并在其上移动。
参考图1和图2B，打印头102被配置为横穿平台104(由箭头A示出)。例如，设备100可包括支撑件，例如，线性导轨或一对线性导轨119，打印头可通过线性致动器和/或马达沿着该导轨移动。这允许打印头102沿着第一水平轴线在平台104上移动。在一些实现方式中，打印头102也可沿着垂直于第一轴线的第二水平轴线移动。
打印头102也可沿着竖直轴线移动。特别地，在每个层熔融之后，打印头102可提升等于沉积的粉末层110的厚度的量。这可维持在打印头上的分配器与平台104上的粉末的顶部之间的恒定高度差。驱动机构，例如，活塞或线性致动器，可连接至打印头或保持打印头的支撑件，以控制打印头的高度。替代地，打印头102可保持在固定竖直位置中，并且平台104可在沉积每个层之后降低。
参考图2A和图2B，打印头102包括至少一个第一分配器112，以将粉末106的层110选择性地分配在构建平台104上，例如，直接地分配在构建平台104上或先前沉积的层上。在图2A所示的实现方式中，第一分配器112包括用于接收粉末106的料斗112a。粉末106可行进通过具有可控制孔(例如，阀)的通道112b，该可控制孔控制是否将粉末分配到平台104上。在一些实现方式中，第一分配器112包括多个独立可控制孔，使得可沿着垂直于行进方向A的线可控制地输送粉末。
任选地，打印头102可包括加热器114以升高沉积粉末的温度。加热器114可将沉积粉末加热到低于其烧结或熔化温度的温度。加热器114可为例如加热灯阵列。相对于打印头102的向前移动方向，加热器114可位于第一分配器112后面。在打印头102在向前方向上移动时，加热器114在第一分配器112先前所在的区域上移动。
任选地，打印头102还可包括第一延展器(spreader)116，例如辊或刀片，其首先与分配系统112协作以压实并延展由第一分配器112分配的粉末。第一延展器116可为该层提供基本上均匀的厚度。在一些情况下，第一延展器116可压在粉末层上以压实粉末。
打印头102还可任选地包括第一感测系统118和/或第二感测系统120以用于检测在粉末已经通过分配系统116进行分配之前和/或之后层的性质。
在一些实现方式中，打印头102包括第二分配器122以用于分配第二粉末108。第二分配器122(如果存在的话)可类似地构造有料斗122a和通道122b。第二延展器126可与第二分配器122一起操作以延展和压实第二粉末108。相对于打印头102的向前移动方向，第二加热器124可位于第二分配器122后面。
第一粉末颗粒106具有的平均直径可比第二颗粒颗粒108具有的平均直径大例如两倍或更大。当第二粉末颗粒108分配在第一粉末颗粒106的层上时，第二粉末颗粒108渗入第一粉末颗粒106的层以填充在第一粉末颗粒106之间的空隙。比第一粉末颗粒106小的第二粉末颗粒108可实现更高分辨率、更高预烧结密度和/或更高压实率。
替代地或另外地，如果设备100包括两种类型的粉末，则第一粉末颗粒106可具有与第二颗粒颗粒不同的烧结温度。例如，第一粉末可具有比第二粉末低的烧结温度。在此类实现方式中，能量源114可用于将整个粉末层加热到某一温度，使得第一颗粒熔融而第二粉末不熔融。
在实现方式中，当使用多种类型的粉末时，第一分配器112和第二分配器122可将第一粉末颗粒106和第二粉末颗粒108各自输送至不同所选择的区域中，这取决于待形成的物体的零件的分辨率要求。
金属颗粒的示例包括金属、合金和金属间合金。用于金属颗粒的材料的示例包括钛、不锈钢、镍、钴、铬、钒以及这些金属的各种合金或金属间合金。陶瓷材料的示例包括金属氧化物，诸如二氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅或这些材料的组合。
在具有两种不同类型的粉末的实现方式中，在一些情况下，第一粉末颗粒106和第二粉末颗粒108可由不同材料形成，而在其他情况下，第一粉末颗粒106和第二粉末颗粒108具有相同材料组分。在其中设备100被操作来形成金属物体并分配两种类型的粉末的示例中，第一粉末颗粒106和第二粉末颗粒108可具有组合以形成金属合金或金属间材料的组分。
金属和陶瓷的增材制造的处理条件与塑料的增材制造的处理条件显著地不同。例如，一般来说，金属和陶瓷要求显著地更高的处理温度。因此，用于塑料的3D打印技术可能不适用于金属或陶瓷处理，并且设备可能不是等效的。然而，本文中描述的一些技术可能适用于聚合物粉末，例如，尼龙、ABS、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和聚苯乙烯。
返回图1所示，设备100还包括可在构建平台140上平移的粉末熔融组件140。粉末熔融组件140包括至少一个能量输送系统150，该能量输送系统可产生至少一个光束152，该光束被引导向平台104上的最上层粉末，并且可至少用于在平台104上熔融粉末层。光束152和/或另一光束可用于预加热和/或热处理粉末层。光束152可通过例如多面镜扫描仪和/或一个或多个振镜扫描仪和/或通过组件140的运动扫描整个粉末层。
粉末熔融组件140还包括气刀160，以产生跨粉末层的气流(由箭头166示出)。气刀可包括出口162和入口204，以产生层状气流166。该气流可帮助减少由光束152熔融粉末引起的飞溅。
如上所述，粉末熔融组件140可跨构建平台140平移。例如，设备100可包括支撑件，例如，线性导轨或一对线性导轨149，粉末熔融组件140可通过线性致动器和/或马达沿着该导轨移动。在一些实现方式中，打印头102和粉末熔融组件140可独立地移动。在一些实现方式中，打印头102和粉末熔融组件140分别被安装在单独的轨道上，例如导轨119和149。在一些实现方式中，粉末熔融组件140可沿着与打印头102相同的方向(例如，由箭头A示出)平移。替代地，粉末熔融组件140可沿着与打印头行进的方向垂直的水平方向平移。
在一些实现方式中，打印头102和粉末熔融组件140由相同的支撑件(例如，线性导轨或一对线性导轨119)支撑并可在其上移动。在一些实现方式中，打印头102和粉末熔融组件相对于彼此在固定位置物理连接(参见图2B)。在这种情况下，打印头102和粉末熔融组件140例如通过相同的致动器或马达一起移动。
在一些实现方式中，打印头102和粉末熔融组件140机械地耦接至相同的竖直致动器，使得两者可一起向上或向下移动。这准许粉末熔融组件的分配器和任何束扫描器在逐层基础上与最上层粉末维持恒定距离。替代地，打印头102和粉末熔融组件140可竖直地固定，并且平台104可竖直地移动。
参考图3，设备100还包括原位超声监测系统200，该原位超声监测系统包括声学地耦接至平台104的一个或多个超声换能器202。平台104是具有良好超声能量传输的材料的固体，例如固体金属主体。换能器202被配置为以超声频率产生声学振动210。例如，可驱动换能器来以0.25到20MHz产生振动。在一些实现方式中，频率可在0.25与5MHz之间，例如，以用于监测Ni合金。在一些实现方式中，振动在兆赫兹范围内，例如1Mhz至20Mhz，例如10至20MHz。一般来讲，频率越高，缺陷的分辨率越好。
这些振动210被引导通过平台104而朝向顶表面105。传输的振动210中的一些可被反射以形成反射的振动212，该反射的振动可被换能器202感测到。换能器中的至少一些具有重叠区域，这些换能器可从该重叠区域感测到振动。例如，来自换能器202的振动210可被换能器202a和/或换能器202b和/或换能器202c反射和感测。
一般来讲，在具有不同声传输性质的两个区域之间存在界面的情况下，就可反射超声振动。与熔融的区域相比，层的仍为粉末形式的区域将为更声学阻尼的。类似地，层的熔融但具有缺陷(例如，夹杂物或孔隙率)的区域将具有与正确地熔融的区域不同的声学性质。
来自传感器202的信号可用于在正在构造零件时对其进行超声监测。例如，计算机，例如控制器195，可从换能器202接收信号，并且具有被配置有用于检测不满足预定义标准的信号或用于基于信号来执行超声成像的指令的非暂时性计算机可读介质。特别地，层的熔融但具有缺陷的区域将与正确地熔融的区域不同地出现在超声图像中。
在不限于任何特定理论的情况下，一些传输的振动210可从平台104的顶表面105与粉末所在的区域220之间的界面反射。另一方面，在已经形成实体零件222的地方，振动210中的一些可传输到实体零件222中，并且从在该零件222上延伸的粉末层或从该零件222的暴露的顶表面反射。仍不限于任何特定理论，由于振动210、212行进穿过实体零件222更远，因此传输时间和/或频率分布的差别很小。可感测到这些差异，并且可使用这些差异来执行对正在基于平台104制造的零件的超声成像。类似地，层的熔融但具有缺陷的区域可具有不同的传输速度或以其他方式改变声学信号的频率分布。同样，这种差异将造成在超声成像期间缺陷出现的区域与正确地熔融的区域有所不同。可通过医学超声成像技术中使用的多种常规算法来执行超声成像，不过针对所制造的零件(例如，金属零件)中的不同声传输速度进行了调整。
换能器202可布置成以相对于顶表面105的钝角将振动传输至平台104中。换能器202可布置成换能器的相邻对(例如，用于2D成像)或元组(例如，用于3D成像)的组。相邻对或元组内的换能器可向内定向，即，它们被定向为朝向位于换能器对或元组之间的点传输。例如，换能器202a、202b、202c可被布置为指向三个换能器之间的点(换能器202c将不在与换能器202a和202b相同的竖直平面中)。替代地，换能器202可布置成以相对于顶表面105的法线角将振动传输至平台104中。例如，换能器202可包括法向入射剪切波换能器，该法向入射剪切波换能器放置成获得关于平行于声波延伸的任何缺陷的信息。换能器对或元组可布置为测量近场和远场信息。元组可围绕声学轴线布置(例如，用于从体积缺陷进行完全背反射的垂直布置)。
每个换能器202可为双元件换能器(相同的元件用作发射器和接收器)和接触换能器。替代地，单独的元件可用作发射器和接收器。
换能器202可为压电换能器。参考图4，压电换能器可包括夹在驱动电极252与接地电极254之间的压电层250。任选地，耐磨板256可覆盖“夹叠件(sandwich)”的外部；耐磨板256是放置成与物体或传输介质接触的元件。任选地，背衬(backing)材料258可覆盖“夹叠件”的内部，以减少振动朝向换能器202的背面传输。可在驱动电极252与接地电极254之间施加电差，以使压电层250变形并产生超声振动，该超声振动通过耐磨板256传输到平台104和所制造的零件。类似地，返回到换能器202的超声振动将使压电层250变形，并且在驱动电极252与接地电极254之间产生电差，该电差可被感测并提供提供给计算机195的信号。
在平台104与换能器之间的声学耦合可通过耦合材料260来建立或增强，该耦合材料例如作为超声能量的良好的发射器的凝胶，例如甘油。
返回图3所示，换能器202可相对于平台104固定在适当位置。例如，换能器202可安装到平台104的下侧107。可将换能器202放置成覆盖关键位置，例如执行缝合的区域。
参考图5，在另一个实现方式中，换能器202的阵列可在平台104上移动。例如，换能器202的阵列可由在平台104的底部上线性移动的支撑件300保持。例如，支撑件300可被保持在导轨302上并可通过致动器304沿着导轨302移动。
当换能器阵列202横穿平台104时，换能器阵列可暂停，使得换能器202可在指定位置执行测量。换能器阵列的运动将由控制器195定义和控制。控制器195可使测量位置与零件位置同步。
在一些实现方式中，设备100可包括施涂器400，该施涂器被配置为涂覆平台104的被换能器202与耦合材料260接触的表面，例如底表面107。例如，施涂器可包括刷402，该刷可从分配器404接收液体耦合材料260。分配器404可为固定的，并且可定位在平台104的侧面。刷402可由支撑件406保持，该支撑件可在平台104的底部上线性移动。例如，支撑件406可与支撑件300保持在相同的导轨302上，或者保持在不同的导轨道上，并且可通过致动器408沿着该导轨移动。分配器404可将耦合材料260输送至刷上，然后可使刷在平台104上移动以将耦合材料刷到平台104的底表面107上。
转到原位超声监测系统200的操作，控制器195可存储例如指示零件的期望形状的数据。特别地，数据可针对粉末的每个层指示哪些部分将被熔融以形成零件和哪些部分将不熔融。数据可为计算机辅助设计(CAD)兼容的文件，该文件标识了粉末的每个层应熔融成的图案。例如，数据对象可以是STL格式的文件、3D制造格式(3D Manufacturing Format,3MF)文件或增材制造文件格式(Additive Manufacturing File Format,AMF)文件。控制器195可从远程计算机接收数据对象。控制器195中的处理器(例如，由固件或软件控制)可解释从计算机接收的数据对象以生成控制设备100的部件来以期望图案沉积和/或熔融每个层必须的信号组。
如上所述，控制器195可根据从超声监测系统200接收的信号生成超声图像(该图像不需要在监测器上显示给用户，而可简单地由设备100内部使用)。控制器195还可被配置为将超声图像与指示零件的期望形状的数据进行比较，以检测与期望形状的任何差异。在沉积和熔融每个层之后，可逐层进行此比较。超声监测典型地不会在粉末熔融期间发生，因为光束引起的熔融可产生显著声学噪声。
另外，控制器195可被配置为将超声图像与指示零件的期望形状的数据进行比较以检测缺陷。例如，与正确地熔融的区域相比，具有缺陷的区域在图像中可能表现为具有不同的强度。假设区域(例如，体素)由数据指示为要熔融的，则控制器195可将图像的对应部分与阈值进行比较。如果图像的该部分的强度值不满足阈值，例如，具有指示该区域低于阈值密度的值，则控制器195可将该部分指示为具有缺陷。
如果检测到的缺陷的数量或密度超过阈值，则控制器195可被配置为指示该零件不符合质量标准。然后可将零件报废或回收。如果检测到的缺陷的数量或密度超过阈值数量或密度，则控制器195可被配置为中止制造过程。然后可将部分地完成的零件报废或回收。控制器195可被配置为调整制造工艺以校正检测到的缺陷。例如，控制器195可使具有缺陷的区域被光束重新熔融。控制器195可被配置为调整制造工艺以避免在零件或后续零件中产生缺陷。例如，如果控制器195检测到该层的区域没有完全地熔融，则可增加光束(例如，激光束)的功率。
在一些实现方式中，作为校准工艺的一部分，可制造出沿着零件厚度方向具有缺陷的对照零件。可使用原位超声监测器200分析此对照零件。在构建工艺之后，可使用其他非破坏性方法对其进行分析。在构建过程之后进行的测量可用于在构建工艺期间校准缺陷位置在实际零件中的映射。
设备100包括控制器195，该控制器耦接至该设备的各种部件，例如，用于光源和加热器的电源、用于移动打印头102和粉末熔融组件140的致动器和/或马达、用于打印头102和粉末熔融组件140内的部件(例如，分配器和束扫描仪)的致动器和/或马达等，以致使该设备执行制造物体的必要操作。
控制器195可包括计算机辅助设计(CAD)系统，该CAD系统接收和/或生成CAD数据。CAD数据指示要形成的物体，并且如本文所述，可用于确定在增材制造工艺期间形成的结构的性质。基于CAD数据，控制器195可生成可用控制器195操作的系统中的每一者可用的指令，例如，以用于分配粉末106、熔融粉末106、移动设备100的各种系统以及感测系统、粉末和/或物体10的性质。在一些实现方式中，控制器195可控制第一分配系统112和第二分配系统122以选择性地将第一粉末颗粒106和第二粉末颗粒108输送至不同的区域。
例如，控制器195可将控制信号传输至移动设备的各种部件的驱动机构。在一些实现方式中，驱动机构可致使这些不同的系统的平移和/或旋转，或者两者皆有。驱动机构中的每一者可包括一个或多个致动器、连杆以及其他机械或机电部分，以使设备的部件能够移动。
结论
控制器以及本文描述的系统的其他计算装置部分可被实现在数字电子电路中，或者可被实现在计算机软件、固件或硬件中。例如，控制器可包括处理器以用于执行存储在计算机程序产品中(例如，存储在非暂时性机器可读存储介质中)的计算机程序。这种计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译或解释语言)写入，并且该计算机程序可以任何形式(包括作为独立程序，或者作为模块、部件、子例程或适用于计算环境中的其他单元)部署。
尽管本文件含有许多具体实现细节，但这些具体实现细节不应被解释为对任何发明内容的或可要求保护的内容的范围的限制，而应被解释为对特定发明内容的特定实施方式的特定特征的描述。在本文件中的单独的实施方式的上下文中描述的某些特征也可组合地实现在单个实施方式中。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可分开地实现在多个实施方式中或以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可在上文被描述为以某些组合起作用并甚至是最初如此要求保护，但在一些情况下可从所述组合除去来自所要求保护的组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变型。
已经描述了许多实现方式。然而，将理解，可进行各种修改。例如：
·可使用其他技术来分配粉末。例如，可在载液(例如，快速蒸发液体，诸如异丙醇(IPA)、乙醇或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP))中分配和/或从压电打印头中喷出粉末。替代地，可由刀片将粉末从与构建平台相邻的粉末贮存器推出。
·对于一些粉末，可使用电子束代替激光束来熔融粉末。因此，第二能量输送系统可包括电子束源和电子束扫描仪而不是光源和一对振镜扫描仪。
·用于部件的各种支撑件可被实现为支撑在相对端部上(例如，支撑在如图2B所示的平台104的两个侧面上)或支撑在悬臂组件上(例如，仅支撑在平台104的一个侧面上)的台架。
·替代附接至压板的底表面或除此之外，还可将换能器附接至压板的一个或多个侧面。
因此，其他实现方式在所附权利要求书的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种增材制造设备，包括：
平台，所述平台具有顶表面以用于支撑正在构造的零件；
分配器，所述分配器被配置为将多个连续进料材料层输送至所述平台上；
至少一个能量源，所述至少一个能量源将进料材料在所述平台上选择性地熔融为层；和
原位监测系统，所述原位监测系统包括多个超声传感器，所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台并被配置为通过所述平台向在所述平台上正在构造的所述零件传输超声能量和通过所述平台从所述零件接收所述超声能量的反射；和
计算机，所述计算机具有非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有用于从所述原位监测系统接收信号、基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像和将所述零件的所述超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较的指令。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述非暂时性计算机可读介质具有用于将所述图像对应于来自由所述数据指示为要熔融的所述图像的体素的部分与阈值比较。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述非暂时性计算机可读介质具有以下指令：所述图像的所述部分不满足所述阈值，则将所述部分指示为缺陷。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台的底表面。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述多个超声传感器可平行于所述平台的所述顶表面移动。
6.如权利要求5所述的设备，包括保持所述多个超声传感器的支撑件和将所述支撑件相对于所述平台移动的线性致动器。
7.如权利要求1所述的设备，其中多个换能器中的至少一些被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的斜角将声波传输至所述平台中。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述多个换能器包括多个换能器组，换能器组中的每个换能器被定向为朝向在所述组的所述换能器之间的点传输声波。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述多个换能器中的至少一些被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的法角将声波传输至所述平台中。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述多个换能器中的至少一些被定位成从在所述平台的所述顶表面上的重叠区域接收所述超声能量的所述反射。
11.一种零件的增材制造的方法，所述方法包括：
对于多个层中的每个层，
在平台上分配粉末层，
选择性地熔融所述粉末层的一部分以形成所述层的熔融部分，
通过所述平台朝向所述层的所述熔融部分传输超声能量，和
通过测量所述超声能量通过所述平台从所述熔融部分的反射来生成信号；
基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像；
将所述零件的超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较；和
基于所述信号来检测所述零件中的缺陷。
12.如权利要求11所述的方法，包括将所述图像对应于由所述数据指示为要熔融的体素的部分与阈值比较。
13.如权利要求12所述的方法，如果所述图像的所述部分不满足所述阈值，则将所述部分指示为缺陷。
14.如权利要求11所述的方法，包括如果缺陷的数量或密度超过阈值，则中止所述零件的制造或将所述零件指示为有缺陷的。
15.如权利要求11所述的方法，包括针对后续层或后续零件修改执行所述分配和所述熔融的增材制造设备的操作参数以减少缺陷。

Claims (15)

1.一种增材制造设备，包括：
平台，所述平台具有顶表面以用于支撑正在构造的零件；
分配器，所述分配器被配置为将多个连续进料材料层输送至所述平台上；
至少一个能量源，所述至少一个能量源将进料材料在所述平台上选择性地熔融为层；和
原位监测系统，所述原位监测系统包括多个超声传感器，所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台并被配置为通过所述平台向在所述平台上正在构造的所述零件传输超声能量和通过所述平台从所述零件接收所述超声能量的反射。
2.如权利要求1所述的设备，包括计算机，所述计算机具有非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有用于从所述原位监测系统接收信号并基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像的指令。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述计算机可读介质具有用于将所述零件的超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较的指令。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述多个超声传感器声学地耦接至所述平台的底表面。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述多个超声传感器可平行于所述平台的所述顶表面移动。
6.如权利要求5所述的设备，包括保持所述多个超声传感器的支撑件和将所述支撑件相对于所述平台移动的线性致动器。
7.如权利要求1所述的设备，其中多个换能器中的至少一些被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的斜角将声波传输至所述平台中。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述多个换能器包括多个换能器组，换能器组中的每个换能器被定向为朝向在所述组的所述换能器之间的点传输声波。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述多个换能器中的至少一些被定向为以相对于所述平台的所述顶表面的法角将声波传输至所述平台中。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述多个换能器中的至少一些被定位成从在所述平台的所述顶表面上的重叠区域接收所述超声能量的所述反射。
11.一种零件的增材制造的方法，所述方法包括：
对于多个层中的每个层，
在平台上分配粉末层，
选择性地熔融所述粉末层的一部分以形成所述层的熔融部分，
通过所述平台朝向所述层的所述熔融部分传输超声能量，和
通过测量所述超声能量通过所述平台从所述熔融部分的反射来生成信号；和
基于所述信号来检测所述零件中的缺陷。
12.如权利要求11所述的方法，包括基于所述信号来执行对正在构造的所述零件的超声成像。
13.如权利要求12所述的方法，其中包括将所述零件的超声图像与指示所述零件的期望形状的数据比较。
14.如权利要求11所述的方法，包括如果缺陷的数量或密度超过阈值，则中止所述零件的制造或将所述零件指示为有缺陷的。
15.如权利要求11所述的方法，包括针对后续层或后续零件修改执行所述分配和所述熔融的增材制造设备的操作参数以减少缺陷。
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