【技术实现步骤摘要】
本公开涉及增材制造领域，并且更具体地涉及利用区域特异性优化增强材料性能的增材制造方法及装置。
技术介绍
1、增材制造(additive manufacturing，am)过程中，材料的熔融和固结过程直接影响到最终构件的性能。不同的制造工艺参数会导致不同的晶体结构和材料特性。然而，由于构件在实际使用中的工作状态和受力情况各异，其不同部位对性能的需求也不尽相同。因此，如何根据构件的具体用途和工作状态，合理地设置和优化不同区域的制造工艺参数，以满足不同区域的性能需求，成为了增材制造技术研究的一个重要方向。而现有技术难以在同一构件中实现区域特异性优化，从而限制了增材制造技术在高性能构件制造中的应用。
技术实现思路
1、本公开提出一种利用区域特异性优化增强材料性能的增材制造方法及装置，根据构件的目标特异性分布对不同区域设置具有不同性能表征的熔融工艺参数，以实现各区域的特定性能优化，在提高构件的整体性能的同时满足不同区域的特定需求。
2、第一方面，本公开提供一种增材制造方法，所述方法包括：根据构件的目标特异性分布将用于形成所述构件的模型划分为具有不同性能需求的至少一个第一区域和第二区域；针对所述第一区域设置第一熔融工艺参数，针对所述第二区域设置第二熔融工艺参数，其中，经所述第一熔融工艺参数的固结在第一特性方面优于第二熔融工艺参数的固结，经所述第二熔融工艺参数的固结在第二特性方面优于第一熔融工艺参数的固结；以及根据设置的所述第一熔融工艺参数和第二熔融工艺参数对逐层铺设在构建平台的粉末
3、优选地，所述第一特性包括致密度、强度和韧性中的至少一种，所述第二特性包括光洁度、粗糙度、耐蚀性和耐磨性中的至少一种。
4、优选地，所述第一区域包括所述构件的内部区域，所述第二区域包括所述构件的边缘区域，所述内部区域和边缘区域相对于所述构件的水平方向和/或垂直方向被至少部分地设置。
5、优选地，所述根据构件的目标特异性分布将用于形成所述构件的模型划分为具有不同性能需求的至少一个第一区域和第二区域，包括：建立反映所述构件在实际使用中工作状态的环境模型；定义所述构件和周围环境的材料属性和边界条件，其中所述边界条件包括与所述构件接触的固定支撑、约束条件和接触面摩擦系数；施加与所述构件用途相关的实际使用载荷，其中所述载荷包括静载荷、动载荷和冲击载荷；对所述环境模型进行有限元网格划分并利用有限元分析计算所述构件在不同载荷和边界条件下的力学分布状态以确定所述目标特异性分布；以及将根据所述目标特异性分布确定的对所述第一特性的需求具有相对于所述第二区域较高的区域设置为第一区域，对所述第二特性的需求具有相对于所述第一区域较高的区域设置为第二区域。
6、优选地，所述第一熔融工艺参数至少具有相对于所述第二熔融工艺参数较低的激光功率和较高的扫描速率，所述第二熔融工艺参数至少具有相对于所述第一熔融工艺参数较高的激光功率和较低的扫描速率。
7、优选地，所述第一熔融工艺参数的激光功率为100-200w，扫描速率为1000-3000mm/s，所述第二熔融工艺参数的激光功率为200-400w，扫描速率为500-1000mm/s。
8、优选地，还包括在所述构件的相邻层截面或相同层截面的相邻道次以渐进式变化的所述第一熔融工艺参数和第二熔融工艺参数在所述第一区域和第二区域进行熔融扫描，以使所述激光功率和扫描速率逐渐增高或降低。
9、优选地，所述第一区域包括所述构件的应力集中区和/或关节部位，所述第二区域包括所述构件的外表面和/或非应力集中区。
10、优选地，还包括在所述第一区域和/或第二区域进行重复熔融，其中，当所述第一区域被重复熔融时，所述重复熔融的工艺参数具有相对于所述第一熔融工艺参数更高的激光功率和更低的扫描速率，以提升所述第一区域的第一特性；当所述第二区域被重复熔融时，所述重复熔融的工艺参数具有相对于所述第二熔融工艺参数更低的激光功率和更高的扫描速率，以提升所述第二区域的第二特性。
11、优选地，当所述第一区域被重复熔融时，所述重复熔融的工艺参数的激光功率为200w-400w，扫描速率为500-1000 mm/s；当所述第二区域被重复熔融时，所述重复熔融的工艺参数的激光功率为100-200w，扫描速率为2000-5000mm/s。
12、优选地，在对所述第一区域进行重复熔融之前还包括在所述第一区域的至少一部分位置施加纳米颗粒。
13、第二方面，本公开提供一种用于增材制造的装置，所述装置被配置为根据第一方面中任一项所述的方法来制造构件。
14、第三方面，本公开提供一种根据第一方面中任一项所述的方法制造的构件。
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1.一种增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一特性包括致密度、强度和韧性中的至少一种，所述第二特性包括光洁度、粗糙度、耐蚀性和耐磨性中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一区域包括所述构件的内部区域，所述第二区域包括所述构件的边缘区域，所述内部区域和边缘区域相对于所述构件的水平方向和/或垂直方向被至少部分地设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据构件的目标特异性分布将用于形成所述构件的模型划分为具有不同性能需求的至少一个第一区域和第二区域，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一熔融工艺参数至少具有相对于所述第二熔融工艺参数较低的激光功率和较高的扫描速率，所述第二熔融工艺参数至少具有相对于所述第一熔融工艺参数较高的激光功率和较低的扫描速率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一熔融工艺参数的激光功率为100-200W，扫描速率为1000-3000mm/s，所述第二熔融工艺参数的激光功率为200
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括在所述构件的相邻层截面或相同层截面的相邻道次以渐进式变化的所述第一熔融工艺参数和第二熔融工艺参数在所述第一区域和第二区域进行熔融扫描，以使所述激光功率和扫描速率逐渐增高或降低。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述第一区域包括所述构件的应力集中区和/或关节部位，所述第二区域包括所述构件的外表面和/或非应力集中区。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在所述第一区域和/或第二区域进行重复熔融，其中，
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述第一区域被重复熔融时，所述重复熔融的工艺参数的激光功率为200W-400W，扫描速率为500-1000 mm/s；当所述第二区域被重复熔融时，所述重复熔融的工艺参数的激光功率为100-200W，扫描速率为2000-5000mm/s。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在对所述第一区域进行重复熔融之前还包括在所述第一区域的至少一部分位置施加纳米颗粒。
12.一种用于增材制造的装置，其特征在于，所述装置被配置为根据权利要求1-11中任一项所述的方法来制造构件。
13.一种根据权利要求1-11中任一项所述的方法制造的构件。
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一特性包括致密度、强度和韧性中的至少一种，所述第二特性包括光洁度、粗糙度、耐蚀性和耐磨性中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一区域包括所述构件的内部区域，所述第二区域包括所述构件的边缘区域，所述内部区域和边缘区域相对于所述构件的水平方向和/或垂直方向被至少部分地设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据构件的目标特异性分布将用于形成所述构件的模型划分为具有不同性能需求的至少一个第一区域和第二区域，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一熔融工艺参数至少具有相对于所述第二熔融工艺参数较低的激光功率和较高的扫描速率，所述第二熔融工艺参数至少具有相对于所述第一熔融工艺参数较高的激光功率和较低的扫描速率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一熔融工艺参数的激光功率为100-200w，扫描速率为1000-3000mm/s，所述第二熔融工艺参数的激光功率为200-400w，扫描速率为500-1000mm/s。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：苏州德悟增材技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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