KR101056487B1 - 다층 디엠디 프로세스용 부품 기하학적 독립 실시간 폐쇄루프 용접 풀 온도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

금속 분말 공급부의 레이저에 대해 기판을 이동시킴으로써 상기 기판 위의 금속 오버레이를 구축하는 직접 금속 증착 시스템에서, 각각의 층에서 복수의 선택된 포인트의 용접 풀(weld pool)을 감지하고 하부의 최적층을 증착하는 동안 달성되는 것들에 대응하는 용접 풀을 유지하도록 연속적인 층 사이의 분말을 조정함으로써 레이저 파워를 연속적인 층에 대해 조정한다. 이것은 풀 사이즈(pool size)나 고층에서의 온도를 상승시키려 하는 상기 증착에서 생기는 기판의 열을 보상한다.

금속 분말 공급부, 용접 풀, 풀 사이즈, 기판

Description

다층 디엠디 프로세스용 부품 기하학적 독립 실시간 폐쇄 루프 용접 풀 온도 제어 시스템{PART-GEOMETRY INDEPENDANT REAL TIME CLOSED LOOP WELD POOL TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR MULTI-LAYER DMD PROCESS}

본 출원은 2002년 8월 28일제 출원한 미국 가특허출원 제60/406,366호의 우선권을 주장하는 바이며, 상기 문헌은 본 출원에 원용된다.

본 발명은 하부 기판상에 상대적 얇은 복수의 층을 직접적으로 금속 증착하는 금속 부품의 제조에 관한 것이며, 특히 이전의 층을 제조하는 동안 발생되는 파라미터에 기초하여 층을 형성할 때 사용되는 증착 파워를 제어하는 시스템에 관한 것이다.

층 x 층 레이저 클래드법을 통한 3차원 금속 구성요소의 제조는 먼저 브레이난(Breinan) 및 케어(Kear)에 의해 1978년에 보고되었다. 1982년에 브라운(Brown) 등에게 허여된 미국 특허 제4,323,756호에는 준정형(near-net shape)의 급속히 고체화된 벌크 금속 물품의 생성 및 디스크형이나 나이프-엣지 에어 실(knife-edge air seals)을 포함하는 특정의 가스 터빈 엔진의 제조 시에 특정한 유틸리티를 찾기 위한 방법에 대해 개시되어 있다. 개시된 바에 따르면, 공급원료의 복수의 박층을 에너지 빔을 사용하여 증착하고 각각의 층을 기판에 대해 융합시킨다. 사용된 에너지 소스는 레이저나 전자 빔이 될 수 있다. 본 발명의 실행에 사용되는 공급원료는 와이어(wire)나 분말 재료 중 어느 하나가 될 수 있으며, 이 공급원료는 레이저 빔을 통해 통과하여 기판의 용해된 부분에 융합되는 방식으로 기판에 적용된다.

이러한 직접 금속 증착의 방법에서는 시중에서 입수 가능한, 복수 축(multi-axis)의, 3차원 구성요소의 제조를 위한 CNC 머신이 사용된다. 미국특허 제5,837,960호는 특정한 형태의 재료로부터 물품을 형성하는 방법 및 장치에 대해 개시되어 있다. 상기 재료는 레이저 빔에 의해 용해된 다음 툴 경로를 따르는 포인트들에서 증착되어 소망의 형태 및 치수의 물품을 형성한다. 양호하게, 상기 툴 경로 및 증착 프로세스의 다른 파라미터는 컴퓨터 이용 설계(computer-aided design) 및 제조 기술을 사용하여 확립된다. 디지털 컴퓨터로 구성되는 제어기는 상기 툴 경로를 따르는 증착 구역의 이동 방향을 정하여 제어 신호를 제공하여 장치 기능을 조정하는데, 상기 장치 기능으로는 레이저 빔 및 분말을 상기 증착 구역에 전달하는 증착 헤드가 상기 툴 경로를 따라 이동하는 속도를 들 수 있다.

그렇지만, 대부분의 현존하는 기술은 일부의 엄밀한 치수 허용공차(tolerance)를 달성하기 위해 상당한 최종 가공량을 필요로 하는 개방-루프 프로세스에 기반을 두고 있다. 제조 프로세스 동안 연속적인 보정 측정이 엄밀한 허용공차 및 수용 가능한 잔여 응력(acceptable residual stress)을 갖는 정형 기능 부품을 제조하는데 필요하다. 이러한 목적을 달성하는 폐쇄 루프 시스템이 미국특허 제6,122,564호에 개시되어 있다. 상기 특허에는 레이저 사용하고(laser-aided), 컴퓨터 제어의 직접-금속 증착(computer-aided direct-metal deposition)이거나, 또는 DMD 시스템에 대해 개시되어 있으며, 상기 시스템에서는 재료의 연속하는 층들이 기판에 적용되어 대상체를 제조하거나 클래딩층을 제공한다.

이전의 방법들과는 대조적으로, 이 DMD 시스템은 피드백 모니터링을 구비하여 컴퓨터 사용 설계(CAD) 설명에 다라 제조된 물품의 치수 및 전체적인 기하학적 구조를 제어한다. 종래의 CNC 가공에서와 같이 제거를 위한 소프트웨어를 사용하지 않고, 포스트-프로세싱 소프트웨어를 증착을 위해 사용하면서, CNC 가공을 위한 컴퓨터 사용 제조(CAM) 시스템에 의해 증착 툴 경로를 생성한다. 이러한 피드백 제어 시스템은 전체적으로 중간 가공을 제거하여 최종 가공을 상당히 축소한다.

미국특허 제6,518,541호에는 온/오프 듀티 사이클을 갖는 레이저 및 상기 듀티 사이클을 원하는 범위 내에서 유지하기 위해 피드백을 통해 프로세스 파라미터를 제어하는 수단을 사용하는 직접 금속 증착 시스템에 대해 개시되어 있다. 미국특허 제6,459,951호는 특정한 층에 대한 증착 진행으로서 일정한 웰 풀(constant well pool)을 유지하기 위해 시스템 파라미터의 피드백 제어를 사용하는 DMD 시스템에 관한 것이다.

이러한 피드백 제어 시스템은 복수의 층 제조 프로세스의 각각의 층의 정밀도를 향상시키기는 하지만 DMD 프로세스 진행에서와 같은 기판의 가열로부터 생기는 층마다의 변동 문제를 해결하지는 못한다.

본 발명은 피드백 제어 및 적응성 시스템을 사용하여, 이전의 층을 제조하는 동안 감지되는 파라미터들에 기반하여 층의 제조 동안에 사용되는 레이저 파워를 제어하는 다층 증착 프로세스에 관한 것이다.

증착 동안, 레이저에 의해 전달되는 소정 백분율의 에너지가 기판에 흡수되어, 기판의 온도를 증가시킨다. 반복적 증착은 특정한 값에서 안정화될 때까지 기판 온도를 안정적으로 증가시킨다. 이 포인트에서, 기판으로부터의 열 손실이 그 최대치가 되고, 그러므로 추가적인 레이저 에너지의 흡수는 용접 풀 온도 및 사이즈를 증가시킨다. 용접 풀의 크기의 증가는 증착 규칙성에 악영향을 미친다.

본 발명은 용접 풀 사이즈 또는 온도를 비디오 이미지 또는 대안으로 고온계를 사용하여 감지하거나, 그 감지된 값을 프로세스 레이저 파워를 층마다 조정하는 수치 프로세서에 제공하는 적응성의 폐쇄 루프 시스템에 관한 것이다. 조정 알고리즘은 동일한 풀 사이즈나 온도를 층마다 특정한 포인트에서 하부층의 상기 포인트의 사이즈나 온도로서 유지하도록 동작한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 이 레이저 파워 피드백 메커니즘은 기판 위에 적층되는 제1 층의 증착 동안에는 사용하지 않는데, 왜냐하면 열 전도 조건 및 그에 따른 그 층에서의 풀 온도가 이후에 증착되는 층들에 대한 값들과는 상당히 다를 수 있기 때문이다. 제2 층 또는 설계 파라미터에 좌우되는 더 높은 층에 있어서는, 테스트 포인트 좌표의 수가 층 표면을 따라 선택된다. 고려되는 테스트 포인트의 수는 증착의 영역, 부품 기하학적 구조, 및 상기 알고리즘을 수행하는 CPU의 처리 속도에 좌우된다. 제2 층 또는 다른 선택된 층을 증착할 때는 각각의 테스트 포인트에 대한 풀 사이즈 또는 온도를 감지하여 저장한다. 이러한 층을 "황금의 층(Golden Layer)"라 하는데 그 이유는 이러한 층을 증착하는 동안 각각의 테스트 포인트에서 측정된 풀 사이즈 또는 온도에 대한 값들이 이후의 증착 층에서 대응하는 테스트 포인트 좌표의 증착 파라미터에 대한 목표 값으로 고려되기 때문이다.

양호한 실시예에서, 용접 풀 이미지를 CCD 카메라를 사용하여 황금의 층의 증착 동안 서로 다른 테스트 포인트에서 포착하고 각각의 테스트 포인트의 용접 풀 사이즈를 상기 이미지를 분석하여 결정한다. 그런 다음 각각의 테스트 포인트에 저장된 값들은 개별의 풀 사이즈 사이의 차이에 따라 낮은, 중간 또는 높은 포인트로서 분류된다. 그런 다음 높은 포인트 이미지 사이즈와 낮은 포인트 이미지 사이즈 사이의 차이를 이용하여 각각의 테스트에서의 값들에 대해 2차원 "Range Matrix"를 생성한다. 다음, 레이저 파워를 변화시키지 않고서, 이 층에 대한 이미지 사이즈 매트릭스를 계산하고 이전의 층에 대한 매트릭스와 비교하여 "Layer Weight" 매트릭스를 계산한다. 다음, 상기 층의 이미지 사이즈 매트릭스를 황금의 층 이미지 사이즈 매트릭스와 비교하여 그 차이를 계산한다. 상기 크기의 차이를 Range 매트릭스와 각각의 테스트 포인트에 대한 층 가중 매트릭스로부터 선택된 대응하는 가중치와 함께 사용하여 층 보정 테스트 포인트 가중 매트릭스를 확립한다. 상기 매트릭스를 황금의 층 레이저 파워에 적용함으로써, 새로운 레이저 파워값을 다음의 증착 층에 대해 계산한다. 이 프로세스를 이후의 각 층마다 반복한다.

이 프로세스의 결과, 한 층에서의 특정한 X-Y 포인트에 대한 풀 사이즈를, 황금의 층에서의 상기 포인트에 대한 풀 사이즈에 가장 근접하도록 제어한다.

다른 목적, 이점 및 응용은 본 발명의 양호한 실시예에 대한 이후의 상세한 설명에서 분명하게 될 것이다. 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조한다.

도 1은 본 발명의 실행을 위한 직접 금속 증착 시스템의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 방법 및 장치에 의해 형성될 통상적인 부품의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 동작에 대한 양호한 방법의 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 양호한 실시예에서 사용되는 알고리즘의 차트이다.

본 발명의 양호한 실시예는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 파워 레이저 및 가스 추진 금속 분말 분배기로 구성되는 헤드(10)를 사용하여 기판(12) 상의 한 포인트에서의 용접 풀(14)을 생성한다. 이 장치는 미국 특허 제6,122,564호에 개시된 바와 같이 종래 기술에서 사용된 유형으로 되어 있다. 분말을 배분하는 대신에 레이저에 와이어를 제공할 수도 있고 레이저 빔 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "레이저" 및 "분말"은 이러한 대안을 모두 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

기판(12)은 프로그램된 경로를 거쳐 CNC 제어기에 의해 헤드(10)에 대해 이동하므로 상기 용접 풀은 기판을 따라 상기 경로를 뒤따르게 되어 기판상에 금속 층이 생성된다. 한 쌍의 CCD 카메라(18 및 20)가 머신 워크테이블(machine worktable) 상에 지지되어 서로 대향하는 양측으로부터 상기 용접 풀(14)의 이미지를 촬영한다. 이것은 상기 용접 풀이 상기 카메라 중 하나에서 보여지는 것이 차단되는 식으로 형성되는 경우에 필요하다.

본 발명의 대안의 실시예에서는, 상기 용접 풀의 사이즈를 결정하기 위해 상 기 용접 풀을 촬영하는 것이 아닌, 상기 용접 풀 온도를 하나 이상의 고온계로 측정할 수 있다. 상기 용접 풀 사이즈 및 온도는 서로 밀접하게 관련되어 있다.

카메라(18 및 20)의 출력은 비디오 프로세스 카드(22)로 보내지며, 상기 비디오 프로세스 카드(22)는 후술되는 동작을 수행하기 위해 비디오 프로세스 소프트웨어(24)를 사용한다. 인터페이스 구동기(26)는 비디오 프로세스 소프트웨어(24)를 CNC 소프트웨어(28)에 결합시키고, CNC 소프트웨어(28)는 구동 신호를 CNC 제어기(16)에 제공하며, CNC 제어기(16)는 라인(30)을 통해 파워 제어 신호를 헤드(10) 내의 레이저에 송신한다.

도 2는 도면부호 32로 표시된 통상적인 피가공물을 도시하며, DMD 증착부(36)가 복수의 층으로 상부 표면에 형성된 하부 금속 기판(34)을 포함한다. 증착된 체적(36)의 초기 층이 형성될 때, 레이저의 열 에너지 대부분이 상기 하부 금속 기판(34)을 가열한다. 증착이 계속 되면서, 기판은 최대 온도에 다다르고 그 후 추가의 레이저 파워가 이전에 증착된 영역 내의 분말 금속을 용해시킨다. 일정한 레이저 파워가 각 영역에 가해지면, 기판(34)이 가열되어 온도가 상승됨에 따라 용접 풀 사이즈가 성장하기 시작하여 불규칙한 증착 패턴이 생성된다. 본 발명은 이 현상을 보상한다.

본 발명의 확장 방법은 종래의 경험적 고려에 기반하여 초기의 레이저 파워를 선택하고 상기 DMD 증착부(36)의 제1의 두 층을 적어도 증착하는 것이다. 기판(34)과의 상기 접촉이 이후의 층의 증착에서 나타나게 될 것과는 다른 열 특성을 생성하기 때문에 제1 층의 증착 동안 풀 사이즈에 대한 어떠한 측정도 이루어지지 않는다. 제2 층(또는 대안으로, 증착된 세그먼트(36)에서 기판(34)의 야금에 기초한, 제3 층과 같은 높은 층)의 증착 동안, 증착 진행에 따라 선택된 좌표에서 용접 풀 사이즈에 대한 측정이 이루어진다. 이러한 값들이 비디오 프로세스 소프트웨어(24)에 저장된다. 대체로, 이후의 층들을 형성함에 따라 동일의 선택한 좌표에서 용접 사이즈에 대한 측정이 이루어질 것이고, 특별한 층에서의 용접 사이즈의 측정은 이전의 층들에서의 용접 사이즈를 나타내는 저장된 매트릭스와 관련해서 프로세스되어, 다음 층의 증착에서 사용할 적절한 레이저 파워를 결정한다. 층마다의 이러한 파워 조정은 대체로 용접 풀 사이즈 상의 기판에 가해지는 열의 영향을 보상하기 위한 것이다.

용접 풀 이미지는 제어 시스템에 대한 기본적인 입력이며 상기 용접 풀과 관련된 온도 정보를 포함한다. 이미지 밝기 레벨 및 그 영역을 결정함으로써 용접 풀 온도 정보는 상기 용접 풀 이미지로부터 추출되고 이를 "용접 풀 사이즈"라 한다. 레이저 파워를 조정하여 상기 용접 풀 사이즈를 제어하며 이에 따라 용접 풀 온도를 제어하고 따라서 폐쇄-루프 피드백 시스템을 형성한다. 이 시스템은 이전의 층 이미지 정보를 장래의 레이저 파워 보정에 적용함으로써 자기-학습 또는 적응성으로 생성된다.

각각의 층에 대한 증착 기하학의 각각의 선택된 좌표는 개별의 테스트 포인트(Test Point)를 고려한다. 각각의 테스트 포인트 좌표는 기하학적 제약으로 인하여 서로 다른 이미지 크기를 가질 수 있다. 편평한 표면상의 한 포인트에 대한 용접 풀 이미지는 경사진 표면상의 한 포인트와는 다를 수 있다. 또한, 편평한 표면 일지라도, 압축된 툴-경로 부(compressed tool-path section)에 대한 용접 풀 이미지 사이즈는 가장자리 좌표의 용접 풀 이미지 사이즈와는 다를 수 있다. 적응성 폐쇄-루프 용접 풀 온도 제어 시스템 설계는 전술한 상황을 모두 고려하여 튼튼하게 만든다.

도 3은 적응성 폐쇄-루프 용접 풀 온도 제어 시스템의 양호한 실시예에 대한 흐름도를 도시한다. 박스(50)에서 오퍼레이터는 초기화 정보를 입력한다. 이것들은 부품 기하학상의 테스트 포인트 좌표를 포함한다. 고려될 테스트 포인트의 수는 증착 영역 및 알고리즘을 수행하는 CPU의 프로세스 속도에 좌우된다. 비교적 크고 편평한 부품에 있어서, 테스트 포인트 좌표는 상당히 폭넓게 거리가 떨어질 수 있는 반면 부품의 윤곽에서의 변화는 좌표에서의 공간이 더욱 밀접하게 될 것을 필요로 한다.

MIN 및 MAX는 테스트 포인트의 시작 및 종료에 대한 좌표를 나타낸다. INC는 테스트 포인트들 간의 증가를 나타낸다. KCON은 매트릭스 값과 관련된 제어 시스템 상수이다. PWR1은 초기 레이저 파워이다.

이러한 초깃값들을 선택하면, 제1 층은 박스(52)를 통해 증착된다. 이것은 기판(34)과 직접 접촉하고 있는 층이며 용접 사이즈 측정이 그 증착 동안에는 이루어지지 않는다. 다음, 박스(54)에서 제2 층이 증착되고 상기 용접 풀 이미지가 이 증착 동안 테스트 포인트 좌표에서 계산된다. 이 층을 "황금의 층(Golden Layer)"이라 하는데 왜냐하면 이러한 층 동안에 수집된 정보를 장래의 층에서의 대응하는 테스트 포인트 좌표에 대한 최적의 솔루션으로 고려하기 때문이다. 상기 황금의 층 의 증착 동안 기판의 온도는 장래의 층들에서의 기판 온도와 비교할 때 그 최소값에 있는 것으로 간주된다. 그러므로 이 층은 최상의 증착 층으로서 고려된다. 상기용접 포인트 이미지를 CCD 카메라(18 및 20)를 사용하여 서로 다른 테스트 포인트에서 포착한 다음 각각의 포인트의 용접 풀 사이즈를 비디오 프로세스 소프트웨어(24)에 의해 결정한다.

황금의 층 테스트 포인트 용접 풀 이미지 사이즈들을 서로에 대해 비교하고 테스트 포인트들을 개별적인 사이즈의 차이에 따라 LOW, MEDIUM 또는 HIGH 포인트로서 분류한다. 이것은 박스(54 및 56)에서 행해진다. 박스(58)에서 RANGE 매트릭스를 층마다, 황금의 층에 대해 생성한다. RANGE 매트릭스는 하이 및 로우 포인트 이미지 사이즈 사이의 차이를 사용하여 LOW, MEDIUM 및 HIGH 포인트에 대해 생성된다. LOW 포인트 RANGE 매트릭스는 HIGH 포인트 RANGE 매트릭스 분포와 비교하면 더 짧은 분포값을 가질 것이다. RANGE 매트릭스가 생성되면, 초기의 또는 황금의 층에 대한 계산은 완료된다. 이 계산 및 다른 계산에 사용되는 식 및 알고리즘이 도 4에 도시되어 있다. 그런 다음, 다음 층은 레이저 파워를 변경하지 않고서도 증착되어 테스트 포인트 용접 풀 이미지를 포착한다. 용접 풀 사이즈 매트릭스를 이전에서와 같이 계산하고 이 층의 이미지 사이즈 매트릭스를 이전의 층 이미지 사이즈 매트릭스와 비교하여 wl_2a를 도 4에 설명된 식을 사용하여 계산한다. 이에 대해서는 도 3의 블록(60 및 62)에 모두 도시되어 있다. 다음, 블록(64)에서 2개의 이미지 사이즈 매트릭스의 층 수를 황금의 층 이미지 사이즈 매트릭스와 비교하여 그 차이를 계산한다. 사이즈의 차이를 RANGE 매트릭스와, 모든 테스트 포인트에 대한 wl_2a로부터 선택된 대응하는 가중치와 함께 사용하며, wt_2p를 도 4에 설명된 step3에서의 식을 사용하여 생성한다. 최종적으로, wt_2p를 황금의 층 레이저 파워 pwr₁에 적용하면, 새로운 레이저 파워값이 계산된다. 이 새로운 레이저 파워값을 아날로그 신호 링크를 통해 레이저 발생기(10)에 설정한다. 이것이 블록(66)에 도시되어 있다. 블록(60, 62, 64 및 66)의 프로세스를 이후의 층에 대해 반복하여 최종의 층을 생성하면 부품이 완성된다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에 서술된 바와 같이 넓은 목적을 달성하기 위해 다른 특정의 식을 사용할 수 있음을 인식해야 한다.

직접 온도 측정을 수행하여 용접 풀 사이즈에 기반한 측정과는 다른 용접 풀 온도를 결정할 수 있다는 것도 인식해야 한다.

그러므로 본 발명은 청구범위에서와 같이 서술할 수 있다.

Claims (13)

1. 가열 빔을 발생하는 레이저 및 상기 빔에 금속 분말을 공급하도록 동작하는 분말 금속 소스를 사용하여 복수의 중첩 층을 증착하고, 수치 제어 하에 상기 빔에 대해 금속 기판을 향상된 용해 풀(advancing melt pool)을 제공하는 프로그램된 경로를 거쳐 이동시켜, 금속 기판상에 금속부를 형성하는 방법에 있어서,

   상기 용해 풀의 파라미터들을 복수의 금속층의 생성 동안 복수의 선택된 좌표에서 감지하는 단계;

   상기 선택된 좌표 각각에서 상기 풀의 상기 감지된 파라미터들을 저장하는 단계; 및

   상기 저장된 파라미터들을 프로세스 하여, 이후의 층들의 증착 동안 기판 가열을 보상하기 위해 레이저 파워를 조정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 저장된 파라미터들을 프로세스 하는 단계는 다음 층의 증착 동안 사용할 레이저 파워를 결정하기 위해, 최종 증착된 층의 형성 동안 저장되어 있는 감지된 파라미터의 매트릭스와 이전에 증착된 층의 감지된 파라미터의 매트릭스를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 이전에 증착된 층은 상기 기판 위에 증착된 제2 층을 구성하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 풀의 상기 감지된 파라미터들은 상기 풀의 치수를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 풀의 상기 감지된 파라미터들은 상기 풀의 밀도를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 풀의 상기 감지된 파라미터들은 상기 풀의 치수 및 상기 풀의 광학 밀도를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 풀의 상기 감지된 파라미터들은 상기 용해 풀의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
8. 가열 빔을 발생하는 파워 소스 및 상기 빔에 금속 분말을 공급하도록 동작하는 금속 소스를 사용하여 복수의 중첩 층을 증착하고, 상기 빔에 대해 금속 기판을 향상된 용해 풀(advancing melt pool)을 제공하는 선택을 거쳐 이동시켜, 금속 기판상에 금속부를 형성하는 방법에 있어서,

   상기 용해 풀의 파라미터들을 복수의 금속층의 생성 동안 복수의 선택된 좌표에서 감지하는 단계;

   상기 좌표 각각에서 상기 풀의 상기 감지된 파라미터들을 저장하는 단계; 및

   상기 저장된 파라미터들을 프로세스 하여, 이후의 층들의 증착 동안 기판 가열을 보상하기 위해 레이저 파워를 조정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 파워 소스는 레이저인 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 파워 소스는 전자 빔인 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 파워 빔의 레벨은 각각의 층의 생성 동안 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
12. 가열 빔 및 상기 빔에 금속 분말을 공급하도록 동작하는 분말 금속 소스를 사용하여 복수의 중첩 층을 증착하고, 수치 제어 하에 상기 빔에 대해 금속 기판을 향상된 용해 풀(advancing melt pool)을 제공하는 프로그램된 경로를 거쳐 이동시켜, 금속 기판상에 금속부를 형성하는 방법에 있어서,

    상기 기판과 접촉하는 제1 층을 제1 가열 빔 파워를 사용하여 증착하는 단계;

    상기 제1 층에서 사용된 것과 동일한 가열 빔 파워를 사용하여 상기 제1 층 위에 제2 층을 증착하고 상기 제2 층의 생성 동안 복수의 선택된 좌표에서 상기 용해 풀의 파라미터들을 감지하는 단계;

    상기 2개의 층에서 사용된 것과 동일한 가열 빔 파워를 사용하여 제3 층을 증착하고 상기 제3 층의 생성 동안 상기 선택된 좌표에서 상기 용해 풀의 파라미터들을 감지하는 단계; 및

    상기 제2 및 제3 층의 생성 동안 상기 용해 풀의 상기 저장된 파라미터들을 사용하여 이후의 층들의 증착 동안 기판 가열을 보상할 수 있는 가열 빔 파워를 결정하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.
13. 제12항에 있어서,

    이후의 층 각각이 증착됨에 따라, 상기 용해 풀의 상기 파라미터들을 상기 복수의 선택된 좌표에서 감지하고, 이전에 저장되어 있는 감지된 파라미터들과 함께 사용하여, 이후의 층들을 위한 가열 빔 파워를 결정하는 것을 특징으로 하는 금속부 형성 방법.

Images