CN115007878A - 增材制造方法及具有尖角特征的构件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增材制造方法及具有尖角特征的构件，涉及金属增材制造技术领域。方法包括：在待成型面上形成粉末层，粉末层具有尖角易翘区域；控制激光束在尖角易翘区域内沿尖角易翘区域的中轴线扫描，以使中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构；分别控制激光束在尖角易翘区域的中轴线一侧区域内沿与中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开，以形成细叶脉冷却结构，得到尖角易翘区域的叶脉形支撑结构；控制激光束扫描熔融粉末层中除叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充叶脉形支撑结构，得到成型层。实现了降低粉末床选区激光熔化技术制造构件的残余应力，降低构件翘曲的风险，提高生产构件的成型效率、尺寸精度和稳定性。

Description

增材制造方法及具有尖角特征的构件

技术领域

本发明涉及金属增材制造领域，尤其涉及一种增材制造方法及具有尖角特征的构件。

背景技术

激光选区熔化金属增材制造技术目前已经在航空航天医疗能源领域得到了广泛的应用和推广。

现有选择性激光熔化(selective laser melting，SLM)技术的扫描策略在对带有尖角特征的构件模型进行扫描时，容易导致构件模型尖角处出现向上的翘曲情况，影响构件模型的成型。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种增材制造方法及具有尖角特征的构件，旨在解决现有选择性激光熔化技术导致具有尖角形状的构件的尖角处出现翘曲的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种增材制造方法，所述方法包括：

在待成型面上形成粉末层，其中，所述粉末层具有尖角易翘区域；

控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构；

分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开或者相交，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构；

控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层。

可选的，所述分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开或者相交，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构，包括：

控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描至少一次，且多次扫描路径之间间隔开，以熔融形成第一级细叶脉冷却结构；

控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内的相邻所述第一级细叶脉冷却结构之间，沿与相邻所述第一级细叶脉冷却结构中的一侧相交的方向扫描至少一次，以熔融形成与所述第一级细叶脉冷却结构连接的第二级细叶脉冷却结构，得到所述叶脉形支撑结构。

可选的，所述控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构之前，所述方法还包括：

控制所述激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的尖角轮廓扫描，以使所述尖角轮廓处的粉末熔融形成尖角轮廓冷却结构。

可选的，所述在待成型面上形成粉末层之前，所述方法还包括：

将待制造构建的构件模型导入切片软件，并对构件模型进行切片，获得每层所述成型层的切片模型；

根据所述切片模型的高度信息与轮廓信息，确定出尖角易翘区域；

根据所述尖角易翘区域的特征信息，确定所述尖角易翘区域的叶脉扫描路径；其中，所述特征信息包括尖角角度及尖角方向，所述扫描路径包括所述尖角易翘区域的主叶脉扫描路径与细叶脉扫描路径，所述主叶脉扫描路径与所述主叶脉冷却结构相对应，所述细叶脉扫描路径与所述细叶脉冷却结构相对应。

可选的，所述叶脉扫描路径对应的扫描参数包括主叶脉宽度数据、叶脉分支层级、细叶脉宽度数据、细叶脉与主叶脉的夹角数据以及多层级细叶脉之间的夹角数据。

可选的，所述主叶脉宽度数据与所述细叶脉宽度数据的比例关系为(2～5):1。

可选的，所述控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构，包括：

控制激光束从所述尖角易翘区域的内端沿所述中轴线向所述尖角易翘区域的尖角端扫描一次，形成主叶脉主干道冷却结构；

控制所述激光束在所述主叶脉主干道冷却结构的至少一侧区域内，从所述内端沿所述中轴线扫描至距离所述尖角端一预设距离，以使所述主叶脉主干道冷却结构两侧的粉末熔融形成主叶脉辅道冷却结构，得到所述主叶脉冷却结构。

可选的，所述控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层，包括：

控制所述激光束根据平行线扫描策略扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到所述成型层。

可选的，所述控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层，包括：

控制所述激光束根据条带扫描策略扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到所述成型层。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种具有尖角特征的构件，采用如上任一项所述增材制造方法制造得到。

本发明实施例提出的一种增材制造方法及具有尖角特征的构件，通过在待成型面上形成粉末层，其中，所述粉末层具有尖角易翘区域；控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构；分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构；控制所述激光束熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层。在本发明中，激光束先对尖角易翘区域的中轴线进行扫描，再沿与中轴线相交的方向扫描多次，即激光束在尖角易翘区域的扫描路径呈现叶脉形状，激光束以叶脉形状的扫描路径扫描粉末层，能有效降低尖角易翘区域的残余应力，进而降低尖角易翘区域翘曲的风险，减少构件在易翘区的形变，提高了整体的成型效率和尺寸精度，降低打印缺陷，降低制造风险并提高机器生产构件的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据提供的这些附图获得其他的附图。

图1为本发明增材制造方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明尖角易翘区域的翘曲示意图；

图3为本发明叶脉形支撑结构示意图；

图4为本发明增材制造方法第二实施例的流程示意图；

图5为本发明细叶脉分级示意图；

图6为本发明增材制造方法第三实施例的流程示意图；

图7为本发明增材制造方法第四实施例的流程示意图；

图8为本发明具有尖角特征的构件模型示意图；

图9为本发明增材制造方法第五实施例的流程示意图；

图10为本发明增材制造方法待成型层累加制造示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，在本发明实施例中，所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

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。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

由于现有激光选区熔化金属增材制造技术在制造构件的过程中，构件经过局部快速升温、快速冷却等一系列复杂的瞬态传热和相变过程极容易造成构件上各个部分温度分布不均匀的问题从而产生残余应力，当残余应力累积到一定程度的时，会诱导构件在累积点产生翘曲开裂等现象。同时不同的特征的热累积的程度也不一样，比如在尖角特征处的极容易出现热累积，产生向上的翘曲现象，对尺寸精度造成影响甚至导致成型过程的失败。通过更改选区激光熔化过程中的激光功率、光斑尺寸、扫描速度、扫描策略等可以减弱或消除这种热积累，但传统SLM过程在对带有尖角特征的构件规划扫描路径时，扫描策略的选择也极为有限，主要可以分为三种：平行线扫描、条带扫描和棋盘扫描，其中平行线扫描效率最高，但最容易产生应力变形和翘曲，条带扫描次之，棋盘扫描的残余应力分布最为分散，但扫描方式复杂，扫描效率低。

本发明提供一种解决方案，通过激光束在具有尖角特征的构件模型的尖角易翘区域内的扫描路径呈现叶脉形状，使在尖角易翘区域上的粉末熔融形成叶脉形支撑结构，以降低制造具有尖角特征的构件过程中的构件尖角处出现翘曲的现象。

下面结合附图，通过具体的实施例和实施方式对本发明提供的增材制造方法及具有尖角特征的构件进行详细说明。

实施例一

参照图1，图1为本发明增材制造方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述方法包括：

步骤S20：在待成型面上形成粉末层，其中，所述粉末层具有尖角易翘区域；

激光选区熔化金属增材制造技术目前已经在航空航天医疗能源领域得到了广泛的应用和推广，其在制造构件的过程中，首先对待制造构件的三维模型进行切片处理，并将粉末均匀铺洒在成型基板上，通过控制激光每层逐线扫描的方式填充每一层，并重复上述过程层层堆积，最终得到相应的构件。但在制造过程中，构件经过局部快速升温、快速冷却等一系列复杂的瞬态传热和相变过程极容易造成构件上各个部分温度分布不均匀的问题，从而产生残余应力。当残余应力累积到一定程度，会诱导制造的构件在残余应力累积点产生翘曲开裂等现象。同时待制造构件的不同的特征处的热累积的程度也不一样，例如在待制造构件的尖角特征处极容易出现热累积，产生向上的翘曲现象，对尺寸精度造成影响，导致成型过程的失败。尖角易翘区域是在使用激光制造具有尖角特征的构件过程中，容易出现翘曲危险的尖角高热累积区域。

具体的，参照图2，图2为本发明尖角易翘区域的翘曲示意图。在使用激光制造具有尖角特征的构件过程中，需要将粉末均匀铺洒在成型基板上，形成具有尖角易翘区域的粉末层。

步骤S30：控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构；

具体的，本实施例采用是新型叶脉式扫描策略，因此对于尖角易翘区域的扫描，需先控制激光束对尖角易翘区域的中轴线进行扫描，使中轴线处的粉末在激光扫描的作用下熔融，形成主叶脉冷却结构10。

步骤S40：分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开或者相交，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构；

具体的，参照图3，图3为本发明叶脉形支撑结构示意图。在中轴线处的粉末形成主叶脉冷却结构10后，需控制激光束在尖角易翘区域的中轴线任一侧区域内扫描多次，多次扫描与中轴线都具有交点，且多次扫描的扫描路径之间间隔开或者相交，使中轴线任一侧区域的粉末在多次激光扫描下熔融，形成细叶脉冷却结构11，细叶脉冷却结构11与主叶脉冷却结构10一起构成尖角易翘区域的叶脉形支撑结构1。

步骤S50：控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层。

具体的，在尖角易翘区域形成叶脉形支撑结构1后，需要控制激光束扫描熔融粉末层中除叶脉形支撑结构1以外的区域的粉末，使除叶脉形支撑结构1以外的区域的粉末与叶脉形支撑结构1一起熔融，得到切片模型对应的成型层，并在该切片模型的成型层上均匀铺上新粉，控制激光束再扫描熔融新层。如此循环往复，层层叠加，直到构件模型成型，形成具有尖角特征的构件。

本实施例中，通过在待成型面上形成粉末层，其中，所述粉末层具有尖角易翘区域；控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构10；分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开，以形成细叶脉冷却结构11，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构1；控制所述激光束熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构1所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构1，得到成型层。实现了有效降低尖角易翘区域的残余应力，进而降低尖角易翘区域翘曲的风险，减少构件在易翘区的形变，提高了整体的成型效率和尺寸精度，降低打印缺陷，降低制造风险并提高机器生产构件的稳定性。

实施例二

进一步的，参照图4，图4为本发明增材制造方法第二实施例的流程示意图。基于上述图1所示的实施例，所述分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开或者相交，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构，包括：

步骤S400：控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描至少一次，且多次扫描路径之间间隔开，以熔融形成第一级细叶脉冷却结构；

具体的，参照图5，图5为本发明细叶脉分级示意图。由于细叶脉冷却结构11分为两级细叶脉冷却结构，两级细叶脉结构包括第一级细叶脉冷却结构110，第一级细叶脉结构110的一端相交于主叶脉冷却结构10，因此，需要控制激光束在中轴线任一侧区域内沿与中轴线相交的方向扫描至少一次，且多次扫描路径之间间隔开，以熔融形成与主叶脉冷却结构10相交的第一级细叶脉冷却结构110。

步骤S401：控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内的相邻所述第一级细叶脉冷却结构之间，沿与相邻所述第一级细叶脉冷却结构中的一侧相交的方向扫描至少一次，以熔融形成与所述第一级细叶脉冷却结构连接的第二级细叶脉冷却结构，得到所述叶脉形支撑结构。

具体的，两级细叶脉冷却结构包括第二级细叶脉冷却结构111，第二级细叶脉结构111的一端相交于第一级细叶脉冷却结构110。因此，在形成第一级细叶脉冷却结构110后，需要控制激光束在中轴线任一侧区域内的相邻第一级细叶脉冷却结构110之间，沿与相邻第一级细叶脉冷却结构110中的一侧相交的方向扫描至少一次，以熔融形成与第一级细叶脉冷却结构110连接的第二级细叶脉冷却结构111，多个第一细叶脉冷却结构110与多个第二级细叶脉冷却结构111构成细叶脉冷却结构11，主叶脉冷却结构10与细叶脉冷却结构11构成叶脉形支撑结构1。

本实施例中，通过控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描至少一次，且多次扫描路径之间间隔开，以熔融形成第一级细叶脉冷却结构110；控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内的相邻所述第一级细叶脉冷却结构110之间，沿与相邻所述第一级细叶脉冷却110结构中的一侧相交的方向扫描至少一次，以熔融形成与所述第一级细叶脉冷却结构110连接的第二级细叶脉冷却结构111，得到所述叶脉形支撑结构1。即通过在中轴线任一侧区域内形成与主叶脉冷却结构10相交的包括两级细叶脉冷却结构的细叶脉冷却结构11，且形成的细叶脉冷却结构11能占据大部分尖角易翘区域，能避免激光扫描，粉末形成成型层时，在尖角易翘区域在的热累积，有效降低尖角易翘区域的残余应力，进而降低尖角易翘区域翘曲的风险，减少构件在易翘区的形变，提高了整体的成型效率和尺寸精度，降低打印缺陷，降低制造风险并提高机器生产构件的稳定性。

实施例三

进一步的，参照图6，图6为本发明增材制造方法第三实施例的流程示意图。基于上述图1所示的实施例，所述控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构之前，所述方法还包括：

步骤S18：控制所述激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的尖角轮廓扫描，以使所述尖角轮廓处的粉末熔融形成尖角轮廓冷却结构。

具体的，新型叶脉式扫描策略在对尖角易翘区域的中轴线进行扫描之前，还需对尖角易翘区域的轮廓进行扫描，因此，可控制激光束在尖角易翘区域内沿尖角易翘区域的尖角轮廓扫描，使尖角轮廓处的粉末熔融形成尖角轮廓冷却结构12，尖角轮廓冷却结构12与主叶脉冷却结构10与细叶脉冷却结构11共同构成与尖角易翘区域域对应的叶脉型冷却结构1。

本实施例中，通过控制所述激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的尖角轮廓扫描，以使所述尖角轮廓处的粉末熔融形成尖角轮廓冷却结构12。实现了避免激光扫描形成成型层时在尖角易翘区域的尖角轮廓处的热累积，有效降低尖角轮廓处的残余应力，进而降低尖角易翘区域翘曲的风险，减少构件在易翘区的形变，提高了整体的成型效率和尺寸精度，降低打印缺陷，降低制造风险并提高机器生产构件的稳定性。

实施例四

进一步的，参照图7，图7为本发明增材制造方法第四实施例的流程示意图。基于上述图1所示的实施例，所述在待成型面上形成粉末层之前，所述方法还包括：

步骤S10：将待制造构建的构件模型导入切片软件，并对构件模型进行切片，获得每层所述成型层的切片模型；

具体的，参照图8，图8为本发明具有尖角特征的构件模型示意图。激光选区熔化金属增材制造技术在制造构件时需要先对构件模型进行切片处理，因而在制造具有尖角特征的构件时，需要将待制造构建的构件模型导入软件，并在软件中先对构件模型进行摆放、支撑加载，支撑加载完成后，操作人员可对软件进行操作，软件可根据操作人员的操作对构件模型进行切片处理，且在构件模型导入软件后，软件可识别检测构件模型的基本信息，包括但不限于构件模型的尺寸、轮廓形状、摆放位置等信息，软件可根据该构件模型的基本信息及以往切片处理数据合理规划当前构件模型切片层数及切片方向，根据规划的切片层数及切片方向对构件模型进行切片处理，获得每层待形成成型层的切片模型，使每层切片模型更易形成对应的成型层。

步骤S12：根据所述切片模型的高度信息与轮廓信息，确定出尖角易翘区域；

具体的，对构件模型进行切片处理，获得每层待形成成型层的切片模型后，软件还可识别检测每层切片模型的高度信息及轮廓信息，软件可根据每层切片模型的高度信息确定切片模型的成型层面，以确定成型层面的轮廓信息，根据轮廓信息初步筛选出切片模型的尖角位置。同时软件还可根据待构建的构件模型的摆放位置确定每层切片模型的摆放角度，通过计算机程序可识别在该摆放角度中的尖锐悬垂面，并将尖锐悬垂面进行标记，并记录其位置信息(x，y，z坐标范围)，根据尖锐悬垂面的位置信息初步筛选出切片模型的尖角位置，并确定每层切片模型的尖角位置。并根据每层切片模型的尖角位置对每层切片模型进行分区，将每层切片模型分为尖角易翘区域与非易翘区域。

步骤S14：根据所述尖角易翘区域的特征信息，确定所述尖角易翘区域的叶脉扫描路径；其中，所述特征信息包括尖角角度及尖角方向，所述扫描路径包括所述尖角易翘区域的主叶脉扫描路径与细叶脉扫描路径，所述主叶脉扫描路径与所述主叶脉冷却结构,相对应，所述细叶脉扫描路径与所述细叶脉冷却结构相对应。

特征信息是反映尖角特征的信息，包括但不限于尖角角度及尖角方向。

具体的，在确定尖角易翘区域后，软件可对切片模型的尖角易翘区域进行检测，获得尖角易翘区域的特征信息，特征信息可包括尖角角度及尖角方向，还可包括尖角易翘区域的面积，长度等信息。软件可根据该尖角角度及尖角方向规划尖角易翘区域的扫描路径，该扫描路径包括尖角易翘区域的尖角轮廓扫描路径、主叶脉扫描路径与细叶脉扫描路径，尖角轮廓扫描路径与尖角轮廓冷却结构对应，主叶脉扫描路径与主叶脉冷却结构10相对应，细叶脉扫描路径与所述细叶脉冷却结构相对应。

更进一步的，所述叶脉扫描路径对应的扫描参数包括主叶脉宽度数据、叶脉分支层级、细叶脉宽度数据、细叶脉与主叶脉的夹角数据以及多层级细叶脉之间的夹角数据。

具体的，在软件检测获得尖角易翘区域的尖角角度及尖角方向后，可根据尖角角度及尖角方向软件设置多组不同的主叶脉宽度数据、叶脉分支层级、细叶脉宽度数据、细叶脉与主叶脉的夹角数据以及多层级细叶脉之间的夹角数据，进行多次模拟实验，确定出较优的扫描参数，以该扫描参数规划激光束在尖角易翘区域的扫描路径。且在确定叶脉扫描路径对应的扫描参数的同时，还需要根据打印材料和尖角易翘区域的容易翘曲的程度调整预先设置的整体激光扫描参数，得到尖角易翘区域的激光扫描参数。整体激光扫描参数的确定是根据以往的激光扫描经验及多个工艺参数包共同确定的，确定的整体激光扫描参数可以保证构件的成型尺寸，精度，表面粗糙度，力学性能和成型质量。整体激光扫描参数包括但不限于激光参数和辅助参数，激光参数包括激光功率、扫描速度、扫描间距等参数，辅助参数包括激光跳转延时、激光开启和关闭延时等参数。

更进一步的，所述主叶脉宽度数据与所述细叶脉宽度数据的比例关系为(2～5)∶1。

具体的，在进行多次模拟试验后，确定的尖角易翘区域的叶脉扫描路径对应的扫描参数中，主叶脉宽度数据与细叶脉宽度数据的比例关系为(2～5)∶1时，能确保构件的成型尺寸，精度，表面粗糙度，力学性能和成型质量。其中，比例关系中1表示单道激光的扫描形成的熔池宽度。

本实施例中，通过将待制造构建的构件模型导入切片软件，并对构件模型进行切片，获得每层所述成型层的切片模型；根据所述切片模型的高度信息与轮廓信息，确定出尖角易翘区域；根据所述尖角易翘区域的特征信息，确定所述尖角易翘区域的叶脉扫描路径。所述叶脉扫描路径对应的扫描参数包括主叶脉宽度数据、叶脉分支层级、细叶脉宽度数据、细叶脉与主叶脉的夹角数据以及多层级细叶脉之间的夹角数据。所述主叶脉宽度数据与所述细叶脉宽度数据的比例关系为(2～5)∶1。实现了合理规划构件模型的切片层数，确定每层切片模型的尖角易翘区域，根据尖角易翘区域的特征信息规划扫描路径，该扫描路径能完整反映每层切片模型的尖角特征，且根据尖角信息调整优化整体的激光扫描参数得到的尖角易翘区域的激光扫描参数，根据该激光扫描参数进行扫描，能确保叶脉型冷却结构的尺寸，精度，表面粗糙度，力学性能和成型质量。因而控制激光束扫描熔融粉末形成成型层时，能降低尖角易翘区域的残余应力，进而降低尖角易翘区域翘曲的风险，减少构建在易翘区的形变。

实施例五

进一步的，参照图9，图9为本发明增材制造方法第五实施例的流程示意图。基于上述图7所示的实施例，所述控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构，包括：

步骤S300：控制激光束从所述尖角易翘区域的内端沿所述中轴线向所述尖角易翘区域的尖角端扫描一次，形成主叶脉主干道冷却结构；

具体的，由于激光束具有一定宽度，在尖角易翘区域的尖角端扫描多次会导致无法形成尖锐的尖角端，因此在尖角易翘区域的尖角端处需控制激光束在沿中轴线向尖角易翘区域的尖角端扫描一次，以形成尖角易翘区域的主叶脉主干道冷却结构100。

步骤S301：控制所述激光束在所述主叶脉主干道冷却结构的至少一侧区域内，从所述内端沿所述中轴线扫描至距离所述尖角端一预设距离，以使所述主叶脉主干道冷却结构两侧的粉末熔融形成主叶脉辅道冷却结构，得到所述主叶脉冷却结构。

具体的，主叶脉主干道冷却结构100的宽度数据为单道熔池宽度时，无法满足叶脉扫描路径对应的主叶脉宽度数据，因此需要在主叶脉主干道冷却结构100的至少一侧区域内，控制激光束从内端沿中轴线扫描至距离所述尖角端一预设距离，以使主叶脉主干道冷却结构100两侧的粉末熔融形成主叶脉辅道冷却结构101，主叶脉主干道冷却结构100与主叶脉辅道冷却结构101共同构成主叶脉冷却结构。

本实施例中，通过控制激光束从所述尖角易翘区域的内端沿所述中轴线向所述尖角易翘区域的尖角端扫描一次，形成主叶脉主干道冷却结构100；控制所述激光束在所述主叶脉主干道冷却结构100的至少一侧区域内，从所述内端沿所述中轴线扫描至距离所述尖角端一预设距离，以使所述主叶脉主干道冷却结构100两侧的粉末熔融形成主叶脉辅道冷却结构101，得到所述主叶脉冷却结构10。实现了形成尖锐的尖角端，确保了构件形成尖角端的尺寸，精度，及成型质量。

实施例六

进一步的，提出本发明增材制造方法第六实施例。基于上述图1所示的实施例，所述控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层，包括：

步骤S501：控制所述激光束根据平行线扫描策略扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到所述成型层。

具体的，参照图10，图10为本发明增材制造方法待成型层累加制造示意图。图中20为激光束，30为每层的切片模型对应的待成型层。在切片模型形成叶脉形支撑结构1后，可根据预先设置的整体激光扫描参数控制激光束根据平行线扫描策略扫描粉末层中除叶脉形支撑结构1所在区域之外的粉末，使除叶脉形支撑结构1以外的区域的粉末与叶脉形支撑结构1一起熔融，得到切片模型对应的成型层，并在该切片模型的成型层上均匀铺上新粉，控制激光束20再扫描熔融新层。层层叠加，直到构件模型成型，形成最后的具有尖角特征的构件。

本实施例中，通过控制所述激光束根据平行线扫描策略熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构1所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构1，得到所述成型层。实现了对叶脉形支撑结构1的填充，并与其他区域的冷却结构一起构成切片模型的成型层，并通过每层切片模型对应的成型层的层层叠加，形成最后的具有尖角特征的构件。且只在尖角易翘区域的采用叶脉式扫描策略，其他区域采用平行线扫描策略及预先设置的整体扫描参数，能提高每层切片模型的扫描速度和成型效率，同时也能确保每层切片模型形成的成型层的尺寸，精度，表面粗糙度，力学性能和成型质量。

实施例七

进一步的，提出本发明增材制造的制备方法第七实施例。基于上述图1所示的实施例，所述控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层，包括：

步骤S501：控制所述激光束根据条带扫描策略扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到所述成型层。

具体的，在切片模型形成叶脉形支撑结构1后，可根据预先设置的整体激光扫描参数控制激光束20根据条带扫描策略扫描粉末层中除叶脉形支撑结构1所在区域之外的粉末，使除叶脉形支撑结构1以外的区域的粉末与叶脉形支撑结构1一起熔融，得到切片模型对应的成型层，并在该切片模型的成型层上均匀铺上新粉，控制激光束再扫描熔融新层。层层叠加，直到构件模型成型，形成最后的具有尖角特征的构件。

本实施例中，控制所述激光束根据条带扫描策略熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构1所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构1，得到所述成型层。实现了对叶脉形支撑结构1的填充，并使叶脉形支撑结构1与其他区域熔融一起构成切片模型的成型层，并通过每层切片模型对应的成型层的层层叠加，形成最后的具有尖角特征的构件。且只在尖角易翘区域的采用叶脉式扫描策略，其他区域采用条带扫描策略及预先设置的整体扫描参数，能提高每层切片模型的扫描速度和成型效率，同时也能确保每层切片模型形成的成型层的尺寸，精度，表面粗糙度，力学性能和成型质量。

实施例八

此外，本发明实施例提出一种具有尖角特征的构件，所述具有尖角特征的构件采用如上任一项所述增材制造方法制造得到。

具体的，具有尖角特征的构件采用如上述的增材制造方法得到。因此，对于增材制造方法，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。

需要说明，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：

在待成型面上形成粉末层，其中，所述粉末层具有尖角易翘区域；

控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构；

分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开或者相交，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构；

控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层。

2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述分别控制所述激光束在所述尖角易翘区域的中轴线一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描多次，且多次扫描路径之间间隔开或者相交，以形成细叶脉冷却结构，得到所述尖角易翘区域的叶脉形支撑结构，包括：

控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内沿与所述中轴线相交的方向扫描至少一次，且多次扫描路径之间间隔开，以熔融形成第一级细叶脉冷却结构；

控制所述激光束在所述中轴线任一侧区域内的相邻所述第一级细叶脉冷却结构之间，沿与相邻所述第一级细叶脉冷却结构中的一侧相交的方向扫描至少一次，以熔融形成与所述第一级细叶脉冷却结构连接的第二级细叶脉冷却结构，得到所述叶脉形支撑结构。

3.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构之前，所述方法还包括：

控制所述激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的尖角轮廓扫描，以使所述尖角轮廓处的粉末熔融形成尖角轮廓冷却结构。

4.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述在待成型面上形成粉末层之前，所述方法还包括：

将待制造构建的构件模型导入切片软件，并对构件模型进行切片，获得每层所述成型层的切片模型；

根据所述切片模型的高度信息与轮廓信息，确定出尖角易翘区域；

根据所述尖角易翘区域的特征信息，确定所述尖角易翘区域的叶脉扫描路径；其中，所述特征信息包括尖角角度及尖角方向，所述扫描路径包括所述尖角易翘区域的主叶脉扫描路径与细叶脉扫描路径，所述主叶脉扫描路径与所述主叶脉冷却结构相对应，所述细叶脉扫描路径与所述细叶脉冷却结构相对应。

5.根据权利要求4所述的增材制造方法，其特征在于，所述叶脉扫描路径对应的扫描参数包括主叶脉宽度数据、叶脉分支层级、细叶脉宽度数据、细叶脉与主叶脉的夹角数据以及多层级细叶脉之间的夹角数据。

6.根据权利要求5所述的增材制造方法，其特征在于，所述主叶脉宽度数据与所述细叶脉宽度数据的比例关系为(2～5)∶1。

7.根据权利要求6所述的增材制造方法，其特征在于，所述控制激光束在所述尖角易翘区域内沿所述尖角易翘区域的中轴线扫描，以使所述中轴线处的粉末熔融形成主叶脉冷却结构，包括：

控制激光束从所述尖角易翘区域的内端沿所述中轴线向所述尖角易翘区域的尖角端扫描一次，形成主叶脉主干道冷却结构；

控制所述激光束在所述主叶脉主干道冷却结构的至少一侧区域内，从所述内端沿所述中轴线扫描至距离所述尖角端一预设距离，以使所述主叶脉主干道冷却结构两侧的粉末熔融形成主叶脉辅道冷却结构，得到所述主叶脉冷却结构。

8.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层，包括：

控制所述激光束根据平行线扫描策略扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到所述成型层。

9.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述控制所述激光束扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到成型层，包括：

控制所述激光束根据条带扫描策略扫描熔融所述粉末层中除所述叶脉形支撑结构所在区域之外的粉末，以填充所述叶脉形支撑结构，得到所述成型层。

10.一种具有尖角特征的构件，采用如权利要求1至9任一项所述增材制造方法制造得到。

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