增材制造系统、设备和方法技术方案

提供了增材制造系统、表面加工设备和使用增材制造头部形成产品的方法。在一个方面中，增材制造系统包括增材制造头部和耦接到增材制造头部的表面加工装置。在另一方面中，用于增材制造头部的表面加工设备包括配置为耦接到增材制造头部的外壳和耦接到所述外壳的表面加工装置。在又一方面中，使用增材制造头部形成产品的方法包括使用增材制造头部形成产品的一层或多层，以及使用耦接到所述增材制造头部的表面加工装置加工产品的一层或多层中的至少一层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及增材制造，并且更具体地涉及加工通过增材制造生产的物品的表面。
技术介绍
增材制造是被用于通过材料的一层层叠加制作三维(3D)零件或产品。增材制造利用3D建模(计算机辅助设计或CAD)软件、计算机控制的增材制造器械和粉末或液体形式的原材料。增材制造包含多种技术并且并入多种技术，诸如激光自由制造(LFM)、激光沉积(LD)、直接金属沉积(DMD)、激光金属沉积、激光增材制造、激光工程化净成形(LENS)、立体平板印刷(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积建模(FDM)、多喷嘴建模(MJM)、3D打印、快速成形(rapid prototyping)、直接数字制造、分层制造和增材制作。另外，多种原材料可以被用于增材制造以生成产品。这些材料的示例包括塑料、金属、混凝土和玻璃。增材制造系统的一个示例是激光增材制造系统。激光增材制造包括在受控的大气条件下喷射或以其他方式将粉末或液体注入聚焦的高功率激光束内或多个高功率激光的连结内，由此生成熔池。产生的沉积物然后可以用于建立或修复用于多种应用的物品。注入到高功率激光束内的粉末可以包含多种材料，其包括例如金属、塑料等。由增材制造形成的物品可能需要表面加工以提供更期望的产品。表面加工的一个示例包括磨光或以其他方式减小产品表面的粗糙度。由增材制造生产的表面可能具有粗糙表面光洁度，例如，约为600-1000微英寸Ra的级数。这种粗糙表面可能具有许多不良效果。例如，具有粗糙表面光洁度的零件在周期载荷环境中应用受限，因为应力增加通常与高表面粗糙度有关。另外，粗糙表面可能阻碍节省成本的无损检测系统的使用，因为粗糙表面光洁度在这种系统中产生高水平噪音。检测系统的示例包括ND1、NDT、模具检测(Dieinspect1n)、CAT扫描、X射线等。当无损检测方法用在具有相对光滑表面的零件上时，无损检测方法被公认为是用于识别这种零件内的结构缺陷的具有成本效益且精确的手段。为了提高使用增材制造器械制作的零件的表面光洁度，必须使用常见的表面精整器械和技术在加工位置采取单独的后加工步骤。然而，由于一些零件的复杂性，其表面的后加工可能繁重、昂贵且费时。另外，常见的后加工表面精整方法可能对于减小一些复杂零件的内表面的表面粗糙度无效，这导致产品达不到期望的属性。
技术实现思路
将期望提供增材制造系统和设备，因此，以有效且具有成本效益的方式加工制造的零件的外部表面和/或内部表面，并且另外能够加工具有复杂构型的零件的表面。在本公开的一个方面中，增材制造系统包括增材制造头部和耦接到增材制造头部的表面加工装置。在本公开的另一方面中，用于增材制造头部的表面加工设备包括配置为耦接到增材制造头部的外壳和耦接到所述外壳的表面加工装置。在本公开的又一方面中，使用增材制造头部形成产品的方法包括使用增材制造头部形成产品的一层或多层，以及使用耦接到增材制造头部的表面加工装置加工产品的一层或多层中的至少一层。应当明白，本文中的特定示例意图仅用于说明的目的，且不意图限制本公开的范围。【附图说明】参照以下附图和描述将更好地理解本专利技术。图中的组件不必按比例缩放，其重点在于说明本公开的原则；图1是飞行器生产和维护方法的示例的流程图；图2是飞行器的一个示例的方框图；图3是增材制造系统的一个示例的仰视等轴视图和由增材制造系统制造的零件或产品的一个示例的一部分；图4是图3中所示的增材制造系统的一部分的俯视等轴视图；图5是图3中所示的增材制造系统的立面图；图6是图3中所示的增材制造系统的局部分解图；图7是图5中沿线7-7的截面图；图8是图3中所示的增材制造系统的方框图的一个示例；图9是配置为加工产品的表面的一对表面加工装置的一个示例的放大视图；图10说明了激光束可以包含的多个形状的示例；图11说明了具有各种不同尺寸的多个激光束；图12是增材制造系统的另一示例的俯视立面图；图13是图12中所示的增材制造系统的方框图的一个示例；图14是图12中所示的增材制造系统的一部分的立面图；图15是图12中所示的增材制造系统的一部分的立面图；图16是增材制造系统的另一示例的方框图的一个示例；以及图17是表面加工设备的另一不例的方框图的一个不例。【具体实施方式】特别地参考附图，本公开的实施例可以在如图1中所示的飞行器制造和维护方法100和如图2所示的飞行器102的背景中描述。在预生产期间，方法100可以包括飞行器102的规格和设计104以及材料采购106。在生产期间，进行飞行器102的组件和子装配件制造108以及系统集成110。此后，飞行器102可以经历检验和交付112，以投入使用114。在顾客使用时，飞行器102定期进行日常维修和维护116(其也可以包含修整、重新配置、翻新等等)。方法100的每个处理可以被系统集成商、第三方和/或操作者(例如，顾客)来执行或实施。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任意数量的飞机制造商和主系统转包商;第三方可以包含但不限于任意数量的销售商、转包商和供应商;并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。如图2所示，由方法100生产的飞行器102可以包含具有多个系统120的机身118和内部122。高级系统120的示例包含推进系统124、电气系统126、液压系统128和环境系统130中的一个或更多个。还可以包含任意数量的其它系统。虽然显示的是航空航天示例，但本公开的原理还可以应用于其它产业，例如汽车工业或其他行业。本文呈现的系统和方法可在生产和维护方法100中的任何一个或更多个阶段中使用。例如，对应于生产处理108的组件或子装配件可以以与飞行器102在使用中时生产的组件或子装配件类似的方式被生产或制造。另外，一种或多种设备实施例、方法实施例或其组合可以在生产阶段108和110期间被利用，例如，通过充分加快飞行器102的组装或降低飞行器102的成本。同样地，一个或多个设备实施例、方法实施例或其组合可以在飞行器102投入使用时被利用，例如但不限于，在维修和维护116中使用。现在参考图3-11，增材制造系统200的示例被说明且被配置为形成零件或产品204(见图3)，其可以被利用于各种行业，包括但不限于航空航天、汽车等。增材制造系统200被配置为生成多种多样的产品204，这些产品具有不同的形状和尺寸，以及不同程度的复杂度。产品204可以由各种材料制成，包括但不限于金属、钛合金、镍基合金(铬镍铁合金)、不锈钢和合金钢、钴基合金、塑料、聚合物、聚醚酰亚胺、尼龙等。根据本公开的一个或多个方面，增材制造系统200能够包含各种增材制造器械。在说明的示例中，系统200包括激光增材制造器械。本公开的系统的其他示例可以包含可替换的增材制造器械，诸如熔融沉积建模(FDM)、多喷嘴建模(MJM)、3D打印、快速成形、直接数字化制造、分层制造和增材制作器械。本文中说明的增材制造器械和增材制造器械的其他示例的详述不意图以任何方式限制本专利技术。更确切地说，说明的以及描述的增材制造器械意图示范本公开的原则。增材制造系统200能够包含任意类型的增材制造器械，并且所有的这些可能性意图落入本公开的精神和范围内。例如，参考图16，增材制造系统200包括增材制造头部208和耦接到增材制造头部208的表面加工装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增材制造系统(200)，其包含：增材制造头部(208)；以及耦接到所述增材制造头部(208)的表面加工装置(212)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·迪特里希，R·W·科克伦，D·D·布洛赫，G·W·科尔曼，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US