基于热传递熔融构建材料制造技术

示例系统包括多个能量发射器来将能量输送到材料床以在接收能量的多个位置处熔融构建材料。该系统还包括控制器到控制器，基于指示待熔融的多个位置的数据以及基于接收能量的多个位置之间的预测热传递来确定输送到每个位置以实现熔融条件的能量的量。该控制器还将使多个能量发射器将所确定的量的能量输送到材料床的每个位置。到材料床的每个位置。到材料床的每个位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于热传递熔融构建材料

技术介绍

[0001]增材制造是一种通过添加材料直到对象被形成来形成三维(3D)对象的技术。材料可以通过每一层堆叠在先前层的顶部以形成数层材料的方式而被添加。增材制造也被称为3D打印。3D打印的示例包括熔化细丝以形成3D对象的每一层(例如，熔融细丝制造)，固化树脂以形成3D对象的每一层(例如，立体光刻)，烧结、熔化或粘合粉末以形成3D对象的每一层(例如，选择性激光烧结或熔化、多射流熔融、金属射流熔融等)，以及粘合材料片以形成3D对象(例如，层压对象制造等)。
[0002]附图简要说明
[0003]图1是基于热传递来熔融构建材料的示例系统的框图。
[0004]图2是基于热传递来熔融构建材料的另一个示例系统的框图。
[0005]图3是基于热传递来熔融构建材料的示例方法的流程图。
[0006]图4是基于热传递来熔融构建材料的另一个示例方法的流程图。
[0007]图5是包括使处理器确定能量传递以基于热传递来熔融构建材料的指令的示例计算机可读介质的框图。
[0008]图6是包括使处理器确定能量传递以基于热传递来熔融构建材料的指令的另一个示例计算机可读介质的框图。
具体实施方式
[0009]在一些示例中，三维(3D)打印机可以包括多个能量发射器以将能量输送到用于形成3D对象的材料。例如，该材料可以是粉末，并且能量发射器可以输送烧结或熔化粉末的能量，或用粘合剂粘合粉末的能量。如本文所用，术语“熔融”是指经由烧结、熔化或用粘合剂粘合将材料块彼此附着在一起。多个能量发射器可以将能量输送到材料床上的选择性位置以在选择的位置处熔融材料而不在未选择的位置处熔融材料。例如，被输送的能量可以将材料或粘合剂的温度升高到足够高的温度以引起熔融。
[0010]在能量已经被输送到材料床之后，接收能量的位置可以将热量传递到材料床上的周围位置。热传递可能会受到许多因素的影响。例如，该位置与周围位置之间的温差可能会影响热传递的速率。此外，与由少量空气隔开的未熔融材料块之间的热传递相比，材料的熔融可以允许熔融的材料之间更有效的热传递。随着3D打印的每一层被添加，热量可能会从先前层传递到当前层。作为结果，当前层可能不具有均匀的温度状态。将相同量的能量输送到材料床的不同位置可能会在这些位置产生非常不同的温度。
[0011]材料在某个位置的熔融受该位置处的时间
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温度曲线的影响。因此，热传递可能会影响3D对象的属性。例如，3D对象的边缘可能过冷或冷却过快，这可能导致高孔隙率和结构弱点或形变。3D对象的中心可能会变得过热，这可能会导致材料或粘合剂达到低粘度状态，在该状态下材料或粘合剂会从期望的位置流走。由于热传递而产生的3D对象的不同位置之间的温差可能会导致3D对象的形变。因此，使用多个能量发射器的3D打印可通过控制被输送的能量的量而被改进，以在能量被输送之前或之后说明材料床的位置之间的热传递。
[0012]图1是基于热传递来熔融构建材料的示例系统的框图。所示示例包括控制器100和能量发射器105。如本文所用，术语“控制器100”指的是硬件(例如，模拟或数字电路，处理器(例如集成电路)，或其他电路)或软件的组合(例如，诸如机器或处理器可执行指令、命令之类的编制程序，或诸如固件、设备驱动程序、编制程序、目标代码等的代码)和硬件。硬件包括没有软件元素的硬件元素，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。硬件和软件的组合包括寄存在硬件上的软件(例如，存储在处理器可读存储器(诸如随机存取存储器(RAM)、硬盘或固态驱动器、电阻式存储器或光学介质，诸如数字通用光盘(DVD))中的软件模块，和/或由处理器执行或解释的软件模块)，或寄存在硬件上的硬件和软件。
[0013]能量发射器105可以将能量输送到材料床以在接收能量的多个位置处熔融构建材料。在一些示例中，一组能量发射器105包括一维(1D)或二维(2D)激光器阵列、用于将来自能量发射器(例如，闪光灯)的能量反射向材料床的反射镜阵列、或类似物。例如，1D或2D激光器阵列可以扫描(scan)通过材料床(例如，平行于材料床的表面移动)并且在扫描时将能量输送到材料床的位置。在一些示例中，多个能量发射器105可以相对于材料床是固定的。激光器可以被打开或被关闭，或者功率量可以基于激光器相对于材料床的位置而变化。1D或2D激光器阵列可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列。在包括反射镜阵列的示例中，反射镜可以是微型反射镜，其可以在朝向材料床反射能量的位置或取向与将能量反射离开材料床的位置或取向之间转换。能量发射器105或单独的能量发射器可用于加热材料床的不会熔融的区域中的材料。例如，能量发射器105或单独的能量发射器可以预热材料床，可以加热未熔融的区域以减小相对于正在熔融的区域的热梯度(例如，以减少热传递或防止形变)或类似的。
[0014]控制器100可以基于指示待熔融的多个位置的数据以及基于接收能量的多个位置之间的预测热传递来确定要输送到每个位置以实现熔融条件的能量的量。如本文所用，术语“熔融条件”是指将引起材料熔融的温度或者温度和时间。例如，熔融条件可以包括超过材料的再结晶温度、超过再结晶温度预定的温度、持续预定的时间、或根据满足预定条件的温度和时间的组合。可以选择熔融条件以包括足够高的温度或足够长的时间以避免熔融位置中的高孔隙率或结构弱点。
[0015]控制器100可以为构建材料床的一组位置中的每一个位置计算要从构建材料床的其他位置接收的能量的量。控制器100可以接收指示待熔融的多个位置的数据。控制器100可以计算要使用一组能量发射器105输送到每个位置的能量的量，以在待熔融的位置处实现熔融条件。控制器100可以基于要从其他位置接收的能量的量来计算要输送以实现熔断条件的能量的量。例如，控制器100可以确定从构建材料床的周围位置接收大量能量的位置应该从能量发射器105接收较少能量，反之亦然。控制器100可以确定使用一组能量发射器105要输送到每个位置的能量的量，以确保在不要被熔融的位置处不会出现熔融条件。例如，控制器100可以确定能量的量以确保不要被熔融的位置的条件至少低于熔融条件预定偏移。
[0016]控制器100可以通过生成热图来计算要从构建材料床的其他位置接收的能量的量。如本文所用，术语“热图”是指对应于构建材料床上的位置的潜在热状态的值的阵列。控制器100可以基于指示构建材料床的待熔融位置的数据以及基于待熔融位置之间的预测热传递确定热图。构建材料床的待熔融位置可以是将从能量发射器105接收能量并且因此将
热量传递到周围位置的位置。因此，控制器100可以确定在每个位置处将接收的来自从能量发射器105接收能量的位置的能量的量。控制器100还可以(或替代地)确定由于转移到其它附近位置而将从该位置损失的能量的量。控制器100可以基于已经从一组能量发射器105接收能量的构建材料床的先前层的热状态、构建材料的当前层的预测热状态、或构建材料的未来层的预测热状态来计算在每个位置处要接收的能量的量。如本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：多个能量发射器，所述多个能量发射器用于将能量输送到材料床，以在接收所述能量的多个位置处熔融构建材料；和控制器，所述控制器用于：基于指示待熔融的所述多个位置的数据以及基于接收所述能量的所述多个位置之间的预测热传递，确定要输送到每个位置以实现熔融条件的能量的量，以及使得所述多个能量发射器将所确定的量的能量输送到所述材料床的每个位置。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个能量发射器包括二维激光器阵列。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器用于通过调整每个激光器的激光器功率或每个激光器的激发时间来使得所述二维激光器阵列将所确定的量的能量输送到每个位置。4.根据权利要求1所述的系统，还包括将试剂施加到所述材料床上的附加位置的试剂输送系统。5.根据权利要求1所述的系统，还包括热像仪，其中，所述控制器用于基于由所述热像仪捕获的图像来调整能量的所确定的量。6.一种方法，包括：基于指示构建材料床的待熔融位置的数据以及基于所述待熔融位置之间的预测热传递确定热图；基于所述热图和指示所述构建材料床的所述待熔融位置的所述数据确定要输送到所述构建材料床的每个位置的能量的量；以及使用多个能量发射器输送所确定的量的能量以在所述构建材料床的所述待熔融位置处熔融构建材料。7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述热图包括：将内核与三维模型的切片进行卷积，其中，指示所述构建材料床的所述待熔融位置的所述数据包括所述三维模型的所述切片。8.根据权利要求6所述的方法，其中，使用所述多个能量发射器输送所确定的量的能量包括：使用第一能量发射器将第一量的能量输送到第一位置以及使用所述第二能量发射器将第二量的能量输送到所述第一位置。9.根据权利要求6所述的方法，还包括确定要输送到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄魏，G，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：