CN113635558A - 用于增材制造的补偿 - Google Patents

Abstract

一种使用增材制造以基于部件的原始模型来形成或打印部件的方法，其中，对原始模型的几何形状进行补偿以形成补偿模型。补偿模型可用于形成或打印部件。然后，可以将打印部件作为最终模型与原始模型进行比较。

Description

用于增材制造的补偿

技术领域

本公开涉及一种使用增材制造，更具体地，使用具有几何补偿的增材制造来形成或打印模型的方法。

背景技术

与移除材料的减材制造方法相比，增材制造过程通常涉及一种或多种材料的堆积来制造物体。可以利用增材制造来形成具有简单和复杂几何形状的各种部件。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种形成部件的方法，该方法包括提供部件的原始模型，补偿原始模型的几何形状以创建补偿模型，以及基于补偿模型来形成部件，使得由于在部件形成期间的变形，部件的最终模型比补偿模型更类似于原始模型。

在另一方面，本公开涉及一种打印部件的方法，所述方法包括在打印机处接收所述部件的原始模型，在打印机处补偿所述原始模型的几何形状以创建补偿的模型，利用所述打印机基于所述补偿的模型来打印所述部件，使得所述打印的部件由于打印期间所述打印机的变形而与所述补偿的模型更类似。

在另一方面，本公开涉及一种用于形成部件的系统，该系统包括存储或生成部件的原始模型的源、与源通信的打印机、用于基于从源接收的原始模型打印部件，其中源或打印机包括补偿软件，其中补偿软件分析原始模型并补偿原始模型以成为补偿模型，使得基于补偿模型的部件的打印比补偿模型更类似于原始模型。

附图说明

在附图中：

图1是涡轮发动机的示意性横横截面图。

图2是由数字光处理(DLP)打印机形成的，用于图1的涡轮发动机的部件的最终模型的示意图。

图3A示意性地示出了图2的部件的最终模型。

图3B示意性地示出了针对图3A的最终模型的补偿模型。

图3C示意性地示出了基于图3A的最终模型的打印最终模型，该最终模型被补偿为图3B的补偿模型。

图4A示意性地示出了在生成补偿模型中的示例性变化。

图4B示意性地示出了在生成补偿模型中的另一示例性变化。

图5是用于将最终模型补偿为补偿模型的系统的示意图，该系统包括用于基于补偿模型形成最终模型的加层打印机。

图6是示出利用补偿模型形成例如图1的发动机的发动机部件之类的部件的方法的流程图。

图7是示出利用补偿模型来打印例如图1的发动机的发动机部件之类的部件的方法的另一流程图。

具体实施方式

本文在涡轮发动机的示例性上下文中描述了本公开的各方面，该涡轮发动机利用增材制造来制造涡轮发动机的部件的模具、部件、零件、模型或其他方面。然而，将理解的是，本公开内容不限于此，并且一般适用于需要增材制造的环境，例如非飞行器应用中的环境，包括其他移动应用以及非移动工业、商业和住宅应用，或任何需要进行增材制造的其他地区、区域或其他环境。

如本文所使用的，术语“增材制造”通常是指这样的制造过程，其中彼此连续地提供材料的连续层以“堆积”逐层的三维部件。连续的层通常融合在一起以形成整体的整体部件，其可以具有各种整体的子部件。如本文中所使用的，单块的是指由于每层的材料与相邻层的材料融合或熔化而使得界面在各层中失去界面或接头的整体结构，使得各个层在最终的整体结构中失去其同一性。

根据本公开的合适的增材制造技术包括例如定向能量沉积(DED)、熔融沉积建模(FDM)，选择性激光烧结(SLS)，诸如通过喷墨和激光喷墨的3D打印、立体光刻(SLA)、直接选择激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程网成形(LENS)、激光网形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、数字光处理(DLP)、直接选择激光熔化(DSLM)、选择激光熔化(SLM)、直接金属激光熔化(DMLM)和其他已知过程。

除了使用直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)工艺(其中使用能量源来选择性地烧结或熔化一部分粉末层)之外，应当理解，根据替代方案在本公开的方面中，增材制造过程可以是“粘合剂喷射”过程。在这方面，粘合剂喷射涉及以与上述类似的方式连续沉积加层粉末的层。然而，代替使用能量源产生能量束以选择性地熔化或熔融增材粉末，粘合剂喷射涉及将液体粘合剂选择性地沉积在粉末的每一层上。液体粘合剂可以是例如光固化聚合物或另一种液体粘合剂。其他合适的增材制造方法和变型旨在落入本主题的范围内。

另外，本领域的技术人员将理解，可以使用多种材料和用于结合这些材料的方法，并且这些材料和方法被认为在本公开的范围内。如本文所使用的，对“熔融”的提及可以指用于产生由任何以上材料形成的粘结层的任何合适的工艺。例如，如果物体是由聚合物制成的，则熔合可指在聚合物材料之间建立高温固性粘合剂。如果目标是环氧树脂，则可以通过交联过程形成粘合剂。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结工艺形成粘合剂。如果材料是粉末金属，则可以通过熔融或烧结过程形成粘合剂。本领域的技术人员将理解，通过增材制造来融合材料以制造部件的其他方法也是可行的，并且当前公开的主题可以通过那些方法来实践。

另外，本文公开的增材制造工艺允许单个部件由多种材料形成。因此，本文描述的部件可以由以上材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同的材料，工艺或在不同的增材制造机器上形成的多层、分段或零件。以这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性的部件，以满足任何特定应用的需求。另外，尽管本文所述的部件完全由增材制造工艺构造而成，但是应当理解，在本公开的其他方面，这些部件的全部或部分可以通过铸造、机械加工或任何其他合适的制造工艺来形成。实际上，可以使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些部件。

现在将描述示例性增材制造工艺。增材制造过程使用零件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制造部件。因此，可以在制造之前定义部件的三维设计模型。在这方面，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一个示例，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件的模型，以确定部件的三维设计模型。

设计模型可以包括部件的整个配置的3D数字坐标，包括部件的外表面和内表面。例如，设计模型可以确定主体、表面和/或内部通道，例如通道、空隙、支撑结构等。在一个示例性非限制性示例中，三维设计模型被转换为多个例如沿着部件的中心(例如，垂直)轴或任何其他合适的轴的切片或片段。每个切片可以为切片的预定高度限定部件的薄截面。多个连续的横截面切片一起形成3D分量。然后逐个片段或逐层“构建”部件，直到完成。

以这种方式，本文所述的部件可以使用增材工艺来制造，或者更具体地，例如通过使用激光能量或高温使塑料熔融或聚合或者通过烧结或熔融金属粉末来连续地形成每个层。例如，特定类型的增材制造过程可以使用能量束(例如，电子束或电磁辐射，例如激光束)来烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光器和激光器参数，包括关于功率、激光束光斑大小和扫描速度方面的考虑。建筑材料可以由任何合适的粉末或材料制成，这些粉末或材料特别是在高温下被选择用于增强强度、耐久性和使用寿命。

每个连续层可以例如在大约10微米(μm)和200μm之间，尽管根据本公开的替代方面，可以基于任何数量的参数选择厚度并且可以具有任何合适的尺寸。因此，利用上述加层形成方法，本文所述的部件可具有与在增材形成过程中使用的相关粉末层的厚度，例如10μm，一样薄的横截面。

另外，利用增材工艺，部件的表面光洁度和特征可以根据需要根据应用而变化。例如，可以在增材过程中，特别是在涂层的外围，通过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)来调整表面光洁度(例如，使其更平滑或更粗糙)特别是在横截面层的外围，该横截面对应于零件表面。例如，可以通过提高激光扫描速度或减小所形成的熔池的尺寸来获得较粗糙的光洁度，而可以通过降低激光扫描速度或增大所形成的熔池的尺寸来实现较光洁的光洁度。也可以更改扫描图案或激光功率以更改选定区域的表面光洁度。

值得注意的是，在示例性的非限制性示例中，由于制造限制，本文所述的部件的若干特征以前是不可能的。然而，本发明人通常根据本公开有利地利用增材制造技术中的最新进展来开发这种部件。尽管本公开一般不限于使用增材制造来形成这些部件，但是增材制造确实提供了多种制造优势，包括制造容易、成本降低、准确性更高等。

如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前”或“向前”是指在某物之前，而“后”或“向后”是指在某物之后。例如，就流体流量而言，前/向前可表示上游，后/向后可表示下游。

另外，如本文中所使用的，术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体环境中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线与发动机的外圆周之间延伸的光线的方向。此外，如本文中所使用的，术语“组”或“一组”可以是任何数量的元件，包括仅一个。

另外，如本文中所使用的，“控制器”或“控制器模块”可包括被配置或适于为可操作部件提供指令、控制、操作或任何形式的通信以影响其操作的部件。控制器模块可以包括任何已知的处理器、微控制器或逻辑设备，包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、全权限数字引擎控制(FADEC)、比例控制器(P)、比例积分控制器(PI)、比例微分控制器(PD)、比例积分微分控制器(PID控制器)、硬件加速逻辑控制器(例如，用于编码，解码，代码转换等)，类似内容或其组合。控制器模块的非限制性示例可以被配置或适配为运行、操作或以其他方式执行程序代码以实现操作或功能结果，包括执行各种方法、功能、处理任务、计算、比较、感测或测量值等，以实现或实现本文所述的技术操作或操作。操作或功能结果可以基于一个或多个输入，存储的数据值、感测或测量的值、正确或错误的指示等。尽管描述了“程序代码”，但是可操作或可执行指令集的非限制性示例可以包括例程、程序、对象、部件、数据结构、算法等，其具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。在另一个非限制性示例中，控制器模块还可以包括可由处理器访问的数据存储部件，包括存储器，无论是瞬态、易失性还是非瞬态或非易失性存储器。存储器的其他非限制性示例可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如光盘、DVD、CD-ROM、闪存驱动器、通用串行总线(USB)驱动器等，或这些类型的内存的任何适当组合。在一示例中，程序代码可以以处理器可访问的机器可读格式存储在存储器中。另外，存储器可以存储各种数据、数据类型、感测或测量的数据值、输入、生成的或处理的数据等，在提供用于影响功能或可操作结果的指令、控制或操作时，处理器可访问这些数据，如本文所述。

另外，如本文中所使用的，“电连接”，“电联接”，“通信地联接”或“电通信”以及与其类似的术语的元件可以包括电的、有线的或无线的、传输的或信号从此类连接或联接的元素发送、接收或通信。此外，这样的电连接或联接可以包括有线或无线连接或其组合。

同样，如本文中所使用的，虽然传感器可以被描述为“感测”或“测量”相应的值，但是感测或测量可以包括确定指示或与相应的值有关的值，而不是直接感测或测量该值。价值本身。所感测或测量的值可以进一步被提供给增材部件。例如，该值可以被提供给如上所述的控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值执行处理以确定代表值或代表所述值的电特性。

所有方向参考(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶、底、上、下、垂直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，并且不应将其解释为对示例的限制，特别是对此处描述的本公开的方面的位置、方向或用途的限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于说明的目的，所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以变化。

图1是用于飞行器的涡轮发动机10的示意性横截面图。涡轮发动机10具有从前部14延伸到后部16的中心线或纵向轴线12。涡轮发动机10以下游串行流动关系包括，包括风扇20的风扇区段18；压缩机区段22，包括增压或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，包括燃烧室30；涡轮区段32，包括HP涡轮34和LP涡轮364；以及排气区段38。

风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳体体40。风扇20包括围绕纵向轴线12径向布置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机核心44，其产生燃烧气体。发动机核心44被核心壳体46包围，该核心壳体可以与风扇壳体40联接。

围绕涡轮发动机10的纵向轴线12同轴设置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。LP轴或线轴50围绕涡轮发动机10的纵向轴线12同轴地设置在较大直径的环形HP线轴48内，该LP轴或线轴50将LP涡轮36驱动地连接至LP压缩机24和风扇20。线轴48、50可绕发动机中心线旋转并联接到多个可旋转元件，这些元件可以总体上限定了内部转子/定子51。虽然被示为转子，但是可以预设内部转子/定子51可以是定子。

LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62(也称喷嘴)旋转，以压缩或加压通过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，可以将多个压缩机叶片56、58设置成环，并且可以相对于纵向轴线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态压缩机轮叶60、62位于旋转压缩机叶片56、58的上游并与之相邻。要注意的是，选择图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量仅出于说明的目的，并且其他数量也是可能的。

用于压缩机的一级的压缩机叶片56、58可被安装到盘61，该盘61被安装到HP线轴48和LP线轴50中的相应一个，每个级具有其自己的盘61。用于压缩机级的轮叶60、62可以以周向布置方式安装到核心壳体46。

HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64、66，其中，一组涡轮叶片68、70相对于对应的一组静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从流经该级的流体流中提取能量。在单个涡轮级64、66中，可以将多个涡轮叶片68、70设置成环，并且可以相对于纵向轴线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态涡轮轮叶72、74位于旋转叶片68、70的上游并与其相邻。要注意的是，图1中所示的叶片，轮叶和涡轮级的数量仅出于示例性目的而选择，并且其他数量也是可能的。

用于涡轮的级的叶片68、70可被安装到盘71，该盘71被安装到HP线轴48和LP线轴50中的相应一个，每个级具有专用的盘71。用于压缩机级的轮叶72、74可以以周向布置方式安装到核心壳体46。

作为转子部分的补充，涡轮发动机10的固定部分，例如压缩机区段22和涡轮区段32中的静态轮叶60、62、72、74，也被单独或共同称为外转子/定子63。如图所示，外转子/定子63可指代整个涡轮发动机10中的非旋转元件的组合。可替代地，与内转子/定子51的至少一部分外接的外转子/定子63可以被设计为旋转。内或外转子/定子51、63可包括至少一个部件，作为非限制性示例，该部件可以是护罩、轮叶、喷嘴、喷嘴主体、燃烧器、吊架或叶片，其中至少一个部件是多个周向布置的部件分段，这些部件分段具有相对的成对的周向端部。

在操作中，离开风扇区段18的气流被分流，使得一部分气流被引导到LP压缩机24中，然后LP压缩机24向HP压缩机26提供加压的气流76，从而进一步对空气加压。来自HP压缩机26的加压空气流76在燃烧器30中与燃料混合并被点燃，从而产生燃烧气体。HP涡轮34从这些气体中提取一些功，以驱动高压压缩机26。燃烧气体被排放到LP涡轮36中，LP涡轮36提取出额外的功以驱动LP压缩机24，并且最终通过排气区段38从涡轮发动机10排出废气。LP涡轮36的驱动驱动了LP转子50，以使风扇20和LP压缩机24旋转。

压缩空气流76的一部分可以作为引气77从压缩机部区段22抽出。引气77可以从压缩空气流76抽出，并提供给需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的加压气流76的温度显着升高。这样，由引气77提供的冷却对于在升高的温度环境中操作的这种发动机部件是必要的。

气流的其余部分78绕过LP压缩机24和发动机核心44，并通过固定轮叶排离开涡轮发动机10，更具体地，通过在风扇排气侧84处包括多个翼型件导向轮叶82的出口导向轮叶组件80离开涡轮发动机10。更具体地，在风扇区段18附近利用沿周向排的径向延伸的翼型件导向轮叶82来对气流78施加一些方向控制。

由风扇20供应的一些空气可以绕过发动机核心44，并用于冷却涡轮发动机10的部分，尤其是高温部分，和/或用于冷却飞行器或为飞行器的其他方面提供动力。在涡轮发动机的情况下，发动机的高温部分通常在燃烧器30的下游，特别是涡轮区段32，其中HP涡轮34是最高温的部分，因为它直接在燃烧区段28的下游。冷却流体的数量可以是但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排出的流体。

图2是用于制造图1的涡轮发动机的一部分或部件的增材制造装置的示意图。虽然关于涡轮发动机，其部件或其一部分讨论了如本文所述的增材制造，但是应当理解，由增材制造装置打印的零件，部件或元件可以用于任何实施方式或应用，例如涡轮发动机外部的那些实施方式或应用，包括但不限于住宅、非住宅、商业、工业或任何其他应用。作为非限制性示例，将增材制造装置图示为数字光处理(DLP)3D打印机90。DLP 3D打印机90可以包括透明桶或透明箱92，其中包含例如光敏聚合物树脂94。构建平台96联接至电动机98，以允许沿至少Z轴100的方向运动，例如用于使构建平台96从树脂94或朝向树脂94升高或降低。打印零件，部件或最终模型102联接到构建平台96的下部104。

照明组件108至少部分位于箱92下方。照明组件108可以包括光源110、偏转镜112和至少一个透镜114。控制器120可以联接到光源110和电动机98或与光源110和电动机98通信。例如，控制器120可以包括用于编程软件或操作软件的存储器122，以及用于执行任务或运行软件的处理器123。

在操作中，原始模型124被加载到控制器120中或从存储器122调用。原始模型124可以被存储或虚拟地创建为虚拟模型。如本文所使用的术语“虚拟模型”涉及物理对象的数字表示，并且用作模拟对象的制造过程的基础。虚拟模型也可以用于制作对象原型。

控制器120将原始模型124处理成多个层。这些层可以在Z轴方向上排列成反向层，以便从下向上构建部件。控制器120然后将构建平台96移动到光敏聚合物树脂94中，直到在下部104和箱92的底部之间达到预定距离为止。

控制器120激活光源110。示出为光线126的光可以是经由偏转镜112和透镜114被引导至箱92的光束。控制器120可以调节光源110、光线126的数量、光线126的强度、偏转镜112或透镜114，以使基于原始模型124的第一所需层的树脂层被光线126固化并固定到构建平台96的下部104。由于打印过程中的变形，树脂层可能会与原始模型124的第一所需层存在不一致性。

然后，控制器120将构建平台96升高预定距离，该预定距离例如可以是一个构建层的宽度。再次，调节光源110、偏转镜112或透镜114，使得基于原始模型124的第二所需层的树脂层固化到构建平台96下部104上的第一所需层。

重复该过程，直到完成最终模型102。由于形成期间的变形，最终模型102通常不包括原始模型124的所有细节或特征。通过非限制性示例，最终模型102可以包括弯曲部分128，弯曲部分128通常在原始模型124的几何形状中包括锐利的锐角130时发生。在图2中，这种变形是可识别的，因为原始模型124中的锐角130被打印为最终模型102中的弯曲部分128。

通过非限制性示例，图3A至图3C示出了对原始模型的补偿，例如导致最终模型102更紧密地匹配原始模型124的尺寸、形状和角度的电子补偿，从而最小化、减少或消除了打印或形成技术所导致的变形。

图3A示出了具有通过韧带138联接的第一壁140和第二壁142的原始模型124的横截面图。韧带138与第一壁140和/或第二壁142的相交处可以限定第一锐角130a和/或第二锐角130b。应当理解，本文描述的模型，例如原始模型124，可以是虚拟的或计算机生成的模型，例如形成在计算机、计算机程序或其他软件，或不需要模型的物理实施例的任何其他介质或平台，但可以考虑物理表现形式。

第一锐角130a可以从第一壁140的第一内部平台144到与第一内部平台144相邻的韧带138的第一外边缘146测量。第二锐角130b可以从第二壁142的第二内部平台148到与第二内部平台148相邻的韧带138的第二外边缘150测量。第一锐角130a和第二锐角130b可以是0度至90度之间并包括0度至90度的任何锐角或直角。尽管示出为具有相对相同的测量值，但是可以预期，第一锐角130a可以大于、小于或等于第二锐角130b。进一步预期，第一壁140、第二壁142或韧带可具有任何形状、轮廓或取向。第一锐角130a或第二锐角130b的插入距离基本上为零，因为该角度是从不包括插入壁或部分的第一内部平台144或第二内部平台148测量的。术语“插入距离”可以是负打印区域延伸到壁中的最大距离，从内部平台开始测量。

在一个非限制性示例中，图3B示出了可以是虚拟或计算机生成的模型的补偿模型154的横截面图，类似于图3A的原始模型124的模型。补偿模型154可以被限定为包括至少一个补偿的原始模型124。至少一个补偿可以是负打印区域，其中负打印区域的形状包括有意和预定的几何形状。如图所示，作为非限制性示例，补偿可以是三角形形状的第一负打印区域156和第二负打印区域158，而可以构想任何合适的几何形状。如本文所使用的，术语“负打印区域”涉及从原始模型移除材料的区域。即，表示为可打印材料的原始模型124的区域被故意不包括为补偿模型154中的可打印材料。第一负打印区域156和第二负打印区域158移除了第一壁140和第二壁142的部分地形成第一锐角130a和第二锐角130b的部分。

第一负打印区域156可以至少部分地由第一组插入壁160限定，第一组插入壁160是第一内部平台144的延伸到第一壁140中的最大第一插入距离162的部分。第一锐角164可以由与韧带138的第一外边缘146相邻的第一组插入壁160中的至少一个限定。

第二负打印区域158可以至少部分地由第二组插入壁166限定，第二组插入壁166是第二内部平台148的延伸到第二壁142中的最大第二插入距离168的部分。第二锐角170可以由与韧带138的第二外边缘150相邻的第二组插入壁166中的至少一个限定。

图3C示出了由基于补偿模型154的增材制造装置打印的最终模型102的横截面图。最终模型102包括由打印韧带178联接的第一打印壁172和第二打印壁174。打印韧带178与第一打印壁172和第二打印壁174的相交处可限定第一锐角180和第二锐角182。

第一锐角180可以被确定为第一组插入壁184中的至少一个与邻近于第一组插入壁中的至少一个的打印韧带178的第一外边缘186之间的角度。第一组插入壁184是第一内部平台188的延伸到第一打印壁172中达到第一插入距离190的部分。

第二锐角182可被限定为第二组插入壁192中的至少一个与邻近第二组插入壁192中的至少一个的打印韧带178的第二外边缘194之间的角度。第二组插入壁192是第二内部平台196的延伸到第二打印壁172中达到第二插入距离198的部分。

在操作中，图3A示出了要被打印为原始模型124的期望部件。补偿模型154使用原始模型124并补偿在部件形成期间的变形。变形补偿可以包括将原始模型输入一个或多个软件程序进行分析。该分析可以包括检测或识别可能导致变形的几何形状。补偿模型154是基于可能导致变形的几何形状的预定补偿的结果，以最小化变形。

图3B所示的补偿是对锐利的锐角的补偿的示例，锐利的锐角在被打印时可导致弯曲部分128(图2)。补偿可以包括第一负打印区域156和第二负打印区域158，修改了原始模型124，从而当使用补偿模型154来形成部件时，结果如图3C所示，部件的最终模型102比补偿模型154更像原始模型，或者比没有补偿的打印版更像原始模型，或者两者都是。更具体地，“更类似”的限定可以是原始模型124、补偿模型154和最终模型102的相似方面的尺寸值的比较。作为非限制性示例，当最终模型102的第一锐角180的值比补偿模型154的第一锐角164的值更接近原始模型124的第一锐角130a时，最终模型102是更类似于原始模型124。最终模型102比补偿模型154更类似于原始模型124的另一非限制性图示是当最终模型102的第二锐角182的值比补偿模型154的第一锐角170的值更接近原始模型124的第二锐角130b时。最终模型102比补偿模型154更类似于原始模型124的又一非限制性图示是，当最终模型102的第一或第二插入距离190、198的值比补偿模型154的第一或第二插入距离162、168的值更接近原始模型124的第一或第二插入距离时，图示为零。

图4A是可用于制造涡轮发动机10的部件或其他增材制造的部件的补偿模型254的另一示例。图4A的补偿模型254类似于图3B的补偿模型154，因此，相似的零件将用相似的数字增加100来标识，应该理解的是，除非另有说明，否则补偿模型154的相似零件的描述适用于补偿模型254。

补偿模型254包括原始模型224和至少一个补偿。如图所示，作为非限制性示例，补偿可以是具有组合四边形257和三角形259的形状的第一负打印区域256。此外，例如，第二负打印区域258可以具有组合了第一三角形261和第二三角形263的形状。也就是说，最初打算打印的第一壁240和第二壁242的一部分被移除以形成补偿模型254。第一壁240和第二壁242的被部分移除的部分形成第一补偿角264和第二补偿角270。

第一负打印区域256可以至少部分地由作为第一内部平台244的一部分的第一组插入壁260限定。第一组插入壁260可以以最大第一插入距离262延伸到第一壁240。第一补偿角264可以由与韧带238的第一外边缘246相邻的第一组插入壁260中的至少一个限定。

第二负打印区域258可以至少部分地由作为第二内部平台248的一部分的第二组插入壁266限定。第二组插入壁266可以以最大第二插入距离268延伸到第二壁242。第二补偿角270可由与韧带238的第二外边缘250相邻的第二组插入壁266中的至少一个限定。

图4B是可用于制造涡轮发动机10的部件的补偿模型354的又一示例。图4B的实施例类似于图3B的补偿模型154，因此，应当理解，除非另有说明，否则补偿模型154的相似部分的描述适用于补偿模型354，并且相似的部分将用增加200的相似数字来标识。

补偿模型354包括原始模型324和至少一个补偿。如图所示，作为非限制性示例，补偿可以是三角形365、367形状的第一负打印区域356和第二负打印区域358。第一负打印区域356和第二负打印区域358移除第一壁340和第二壁342的部分地形成第一角度364和第二角度370的部分。

第一负打印区域356可以至少部分地由作为第一内部平台344的一部分的第一组插入壁360限定。第一组插入壁360可以以最大第一插入距离362延伸到第一壁340。第一角度364可由与韧带338的第一外边缘346相邻的第一组插入壁360中的至少一个限定。

第二负打印区域358可以至少部分地由作为第二内部平台348的一部分的第二组插入壁366限定。第二组插入壁366可以以第二插入距离368延伸到第二壁342。第二角度370可以由与韧带338的第二外边缘350相邻的第二组插入壁366中的至少一个限定。

图4A-4B是补偿模型的非限制性示例。与原始模型相比，补偿模型可以包含任意数量的负打印区域。可以设想，负打印区域实际上可以是正打印区域，与原始模型相比，在正打印区域中将材料添加到补偿模型的打印设计中。本文示出的补偿通过横截面示出。可以想到，补偿可以是三维(3D)的。即，当截取部件的横截面时，它可以变化，从而在三维上补偿几何形状。例如，在非限制性示例中，三维几何形状可以包括几何形状、线性形状、弯曲形状、曲线形状、唯一形状，成角度形状或其任意组合的形状或形状的一部分。更具体地，应当理解，多种几何形状可导致最终模型的变形，并且基于最终模型的特定几何形状，可利用多种补偿来最小化或消除变形。例如，补偿模型可以包括任意数量的正片或负打印区域。正片或负打印区域可以成形为三角形、矩形、正方形、规则或不规则多边形、圆形、椭圆形或其中的一些组合，以及应用于三维最终模型的三维形式。

图5示出了根据本公开的方面的用于形成或打印部件的系统400。系统400至少包括与打印机通信的源402。可以预期，源402可以是能够显示、编辑、传输或创建原始模型124的任何数量的计算机或通信控制器。

打印机可以是否则用于打印或以其他方式形成部件的任何类型的设备或机器。通过非限制性示例，打印机被示为图2的DLP 3D打印机90。源402可包括源存储器404和补偿模块406，例如处理器，其包括补偿软件或其他可执行文件或计算机指令。另外地或可替代地，补偿模块406或补偿模块406的一部分可以被包括在打印机90中。即，源402可以将原始模型124、补偿模型154或部分补偿模型传送给打印机90。通过非限制性示例，原始模型124可以是实际零件或虚拟模型的数字化。进一步考虑到，补偿软件可以被容纳、安装或加载在源402或打印机90上。也就是说，当用户购买源402或打印机90时，补偿软件可以与源402或打印机90一起提供，或者可以在用户购买源402或打印机90之后将补偿软件安装或加载到源402或打印机90上。

在操作中，系统400的源402生成原始模型124或从源存储器404检索原始模型124。然后将原始模型124输入到补偿模块406的补偿软件中。补偿软件可用于自动识别表明可能发生变形或补偿是有用的或将导致更精确的最终模型的几何部分。例如，补偿软件可以识别锐角、尖角、钝角、圆形区域或其他几何形状，如果从原始模型124中进行打印的话，这些几何形状将不会立即出现在打印部件或最终模型102中。可替代地，可以手动地，至少部分地，识别可补偿的原始模型124的几何部分。

一旦被识别，则补偿软件通过补偿原始模型124成为补偿模型154来修改所识别的变形，从而使基于补偿模型154的部件或最终模型102的打印比补偿模型154更类似于原始模型124。补偿模型154可以被传送到打印机90的控制器120。然后，在来自控制器120的指导下，打印机90使用补偿模型154来形成或打印该部件，以操作打印机90，得到部件的最终模型102。作为非限制性示例，该部件可以是用于涡轮发动机10的发动机部件的至少一部分，或用于封装用于涡轮发动机10的发动机部件的一部分或整个发动机的打印底片，例如用于根据打印的阴模铸造发动机部件。在非限制性示例中，可以由最终模型102形成或由最终模型102铸造的发动机部件或发动机部件的部分可以包括叶片、轮叶、支柱、检修管、护罩或燃烧衬套、或任何其他引擎部件。

替代地，原始模型124可以被传送到打印机90的控制器120。可选地，控制器120可以包括补偿模块406(或者可操作类似于补偿模块406的补偿软件的类似补偿软件)，用于限定和在打印部件之前生成补偿模型154。此外，可以想到，控制器120、源402或任何数量的数据处理设备可以包括补偿软件或补偿模块406的部分。

预期补偿可以进一步包括在形成过程期间调节打印机的高温、光、速度或其他机械、电、高温或磁性能，其可以根据特定的打印机或打印方法而变化或成形。这些非几何补偿可能不会立即从补偿模型154的横截面中看到，而是可以包含在补偿模型154中。

图6示出了形成部件的方法500。在502，提供部件的原始模型124。原始模型124可以由外部源提供给系统400，或者可以从源存储器404调用并提供给系统400。外部源可以包括3D扫描仪、计算机或其他能够向系统400通信、生成或提供原始模型124的电子设备，该原始模型可以是虚拟的。

在504处，原始模型124的几何形状被补偿以创建补偿模型154。原始模型124的几何形状的补偿可包括识别原始模型124的几何形状的可包括导致或可能导致变形的锐角、尖角、钝角、圆形区域或其他几何形状的部分。也就是说，补偿模块406的补偿软件可以识别原始模型124的任何几何形状，如果从原始模型124进行打印，则这些几何形状在打印部分或最终模型102中将出现变化的或以某种方式变形。也就是说，软件检查原始模型124的几何形状，以了解在形成或打印期间将显着变形的几何形状。基于对打印机90如何在形成或打印期间使原始模型124的选择的几何形状变形的知识或理解，来对几何形状进行补偿。应当注意，特定的打印机或打印方法可能会相对于其他打印机或方法改变变形，因此，可以预期，可以在开发补偿模型154时考虑的补偿期间提供所用打印机的类型以及其他信息(例如材料、温度、速度或其他信息)。作为非限制性示例，对于第一锐角130a，从形成第一锐角130a的第一壁140移除材料。被移除的材料可以是第一负打印区域156，部分地，通过知道以这样的角度固化或形成材料通常会导致弯曲部分128而不会由于固化或形成期间的变形而得到补偿。

在506处，基于补偿模型154来形成部件，使得通过最小化、减少或消除在部件形成期间的变形，部件的最终模型102比补偿模型154更类似于原始模型124。作为非限制性示例，打印机90使用DLP形成部件。尽管示出打印机90为DLP打印机，但是可以预期打印机90可以是任何3D增材制造打印机。进一步认为，打印机90可以用于基于光聚合的增材制造中。基于光聚合的增材制造是这样一种过程，通过该过程，使用光化学过程以逐层的方式形成最终模型102，通过光化学过程，光使化学单体连接在一起以形成聚合物。可用于基于光聚合的增材制造的相关技术的非限制性示例包括但不限于连续液体界面生产(CLIP)、日光聚合物打印(DPP)、数字光处理(DLP)或立体光刻(SL)。

打印机90可以包括通过修改DLP中使用的光源的强度进行补偿。补偿模型154还可以包括补偿信息，该信息修改打印机90中使用的光源110的强度。光源110的强度可以在原始模型124的区域处离散地修改，例如，在第一锐角164的区域。

可选地，方法500还可包括基于补偿模型154来测试最终模型102的形成，以限定最终模型102是否比补偿模型154更类似于原始模型124。测试可以虚拟地完成，例如，通过测量最终模型102的三维扫描仪，或通过基于补偿模型154虚拟生成最终模型102并利用补偿软件来限定修改后的最终模型102将是什么。扫描仪、打印机90或源402可以将测试的最终模型102与原始模型124进行比较，并基于对基于补偿模型154形成的最终模型102的形成的测试，来更新补偿模型154。即，通过测量、扫描或以其他方式与原始模型124进行比较来测试模型102，然后根据该比较来更新补偿模块406的补偿软件。

图7示出了打印部件的方法600。在602处，在打印机90处接收部件的原始模型124。作为非限制性示例，控制器120可以接收原始模型124或从打印机90的存储器122中检索原始模型124。原始模型124可被提供给补偿模块406，该补偿模块406可与打印机90通信或包含在打印机90内。

在604处，然后在打印机90处补偿原始模型124的几何形状以创建补偿模型154。例如，可以通过打印机90上或加载在打印机90上的软件程序来进行补偿。作为非限制性示例，使用用于创建补偿模型154的补偿软件可以是包括在补偿模块406中的补偿软件，其中补偿模块406被容纳在打印机90的控制器120中或被加载到打印机90的控制器120中。

在606处，打印机90基于补偿模型154来打印部件，使得由于在打印机90打印过程中的变形，通过非限制性示例被识别为最终模型102的打印部件比补偿模型154更类似于原始模型124，。

可选地，方法600可以进一步包括补偿模型154的至少一次测试打印。测试打印可以包括基于补偿模型154打印部件，并限定打印后的部件是否与原始模型124更相似。还可以想到，方法600可以可选地包括基于测试打印来修改补偿模型154，以便进一步最小化或消除变形。另外，可以想到的是，这样的测试打印可以被保存或存储在系统存储器中，并且可以基于返回的测试打印数据被用于更新补偿软件。

限定可以包括三维扫描仪或其他设备或系统，其可以获取最终模型102的虚拟图像，即物理打印的部件。补偿模块406或打印机90或源402中包含的其他过程或软件可以将最终模型102的虚拟图像与原始模型124的虚拟图像和补偿模型154的虚拟图像进行比较。补偿模块406或其他过程或软件可以将最终模型102的虚拟图像的角度、长度、深度、轮廓或任何其他方面与原始模型124的虚拟图像和补偿模型154的虚拟图像的相应部分进行比较。可替代地，可以通过手动测量来限定相似性。

如果确定基于补偿模型154的最终模型102的形成比原始模型124更类似于补偿模型154，则基于相似性对补偿模型154进行修改。

可以预期，相似性的限定可以包括针对最终模型102的虚像及其对应部分的角度、长度、深度、轮廓或任何其他方面的测量的差异的预定公差以及原始模型124的虚拟图像的相应部分。作为非限制性示例，如果原始模型124的第一锐角130a与最终模型102的第一锐角180之间的百分比差大于5％，则对补偿模型154进行修改。

本公开的各方面的益处可以提高来自任何3D打印机或成形设备的最终打印/成形部件的精度，其中原始模型包括在打印/成形过程中变形的几何形状。

使用补偿模型的另一个好处是，它允许打印/形成零件，由于零件的几何形状，这些零件通常不被打印/形成。

使用补偿模型的另一个好处是产生最终几何形状，该最终几何形状具有锐角的锐利，细致的特征，否则将是被磨圆的。通过非限制性示例，锋利的、详细的特征可以帮助最终部件的功能性，以用于热传递增强，应力集中管理或与相邻涡轮发动机部件的组件。

尽管已经针对涡轮发动机叶片的部件的形成/打印描述了本发明主题，但是本发明的主题可以与用于形成或打印用于各种机器或设备的模具，零件，模型或其他部件的任何设备一起使用。本发明的主题不限于本文描述和示出的特定方面。在不背离本发明主题的实质或范围的情况下，除了本文中示出和描述的那些之外的不同方面和改编以及许多变化、修改和等同布置现在将是显而易见的，或者将由前述说明书和附图合理地建议。

该书面描述使用示例来描述本文描述的本公开的各方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开的各方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开内容的各个方面的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的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没有实质性差异的等效结构元件，则意图将这些其他示例包括在权利要求的范围内。

本公开的其他方面由以下条款的主题提供：

1.一种形成部件的方法，该方法包括提供部件的原始模型，补偿原始模型的几何形状以创建补偿模型，以及基于补偿模型来形成部件，使得由于在部件形成期间的变形，部件的最终模型比补偿模型更类似于原始模型。

2.根据条项1的方法，其中，原始模型是虚拟模型。

3.根据任何在前条项的方法，还包括在原始模型的几何形状中识别锐角，并且补偿以创建补偿模型进一步包括在锐角处移除原始模型的一部分。

4.根据任何在前条项的方法，其中，移除原始模型的一部分包括移除部分地形成锐角的壁的一部分。

5.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括测试补偿模型的形成，以确定最终模型是否将比补偿模型更类似于原始模型。

6.根据任何前述条款的方法，其中，虚拟地进行测试。

7.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括基于补偿模型的形成的测试来更新补偿模型。

8.根据任何在前条项的方法，其中，补偿在形成部件的相同的设备处执行。

9.根据任何在前条项的方法，其中，部件是发动机部件。

10.根据任何在前条项的方法，其中，部件是用于铸造发动机部件的打印底片。

11.根据任何在前条项的方法，其中，形成所述部件包括利用基于增材制造的光聚合来形成。

12.根据任何在前条项的方法，其中，补偿包括修改在基于增材制造的光聚合中使用的光源的强度。

13.一种部件，由根据任何在前条项的方法制造。

14.一种打印部件的方法，所述方法包括在打印机处接收所述部件的原始模型，在打印机处补偿所述原始模型的几何形状以创建补偿模型，利用所述打印机基于所述补偿模型来打印所述部件，使得所述打印部件由于所述打印机打印期间的变形而比所述补偿模型更类似于原始模型。

15.根据任何在前条项的方法，其中，补偿由补偿软件完成。

16.根据任何在前条项的方法，其中，补偿软件被容纳、安装或加载在源或打印机上。

17.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括补偿模型的至少一个测试打印，以确定打印部件是否将比补偿模型更类似于原始模型，并基于测试打印来更新补偿模型。

18.一种用于形成部件的系统，该系统包括存储或生成部件的原始模型的源、与源通信的打印机，打印机用于基于从源接收的原始模型来打印部件，其中源或打印机包括补偿软件，其中补偿软件分析原始模型并补偿原始模型，以成为补偿模型，使得基于补偿模型的部件的打印比补偿模型更类似于原始模型。

19.根据任何在前条项的系统，其中，补偿软件被配置为识别在部件的原始模型中形成的至少一个锐角，并移除在补偿模型中处于锐角的原始模型的一部分。

20.根据任何在前条项的系统，其中，打印机或扫描仪可用于测试基于补偿模型打印的打印部件，并基于打印部件的测试来更新补偿模型。

Claims (10)

1.一种形成部件的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供所述部件的原始模型；

补偿所述原始模型的几何形状以创建补偿模型；和

基于所述补偿模型来形成所述部件，使得由于在所述部件的形成期间的变形，所述部件的最终模型比所述补偿模型更类似于所述原始模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始模型是虚拟模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括识别所述原始模型的几何形状的包括锐角的部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，补偿以创建所述补偿模型进一步包括在所述锐角处移除所述原始模型的一部分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，移除所述原始模型的所述一部分包括移除部分地形成所述锐角的壁的一部分。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括测试所述补偿模型的形成，以确定所述最终模型是否将比所述补偿模型更类似于所述原始模型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，虚拟地进行测试。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所述补偿模型的形成的所述测试来更新所述补偿模型。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述补偿在形成所述部件的相同设备处执行。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述部件是用于铸造发动机部件的打印底片。

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