Способ и система для аддитивного производства с использованием светового луча - заявка 2017104438 на патент на изобретение в РФ

1. Способ изготовления объекта, причем способ включает этапы:
a) предоставления строительного материала и
b) расплавления строительного материала световым лучом (2);
отличающийся тем, что этапы а) и b) выполняют так, чтобы поступательно изготавливать объект из расплавленного строительного материала;
и тем, что на этапе b) луч (2) проецируют на строительный материал, чтобы получить первичное пятно (2A) на строительном материале, причем луч неоднократно сканируется в двух измерениях в соответствии с первой моделью сканирования, чтобы создать эффективное пятно (21) на строительном материале, и причем упомянутое эффективное пятно имеет двухмерное распределение энергии,
и тем, что упомянутое эффективное пятно (21) смещается по отношению к изготавливаемому объекту, чтобы поступательно изготавливать объект путем расплавления строительного материала.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двухмерное распределение энергии эффективного пятна (21) динамически адаптируют во время смещения эффективного пятна (21) по отношению к изготавливаемому объекту.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что двухмерное распределение энергии эффективного пятна (21) динамически адаптируют во время смещения эффективного пятна (21) по дорожке, чтобы адаптировать ширину эффективного пятна (21) к соответствующему размеру части изготавливаемого объекта.
4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что адаптацию двухмерного распределения энергии эффективного пятна (21) осуществляют путем адаптации мощности луча (2), например путем селективного включения и отключения луча.
5. Способ по любому из пунктов 2-4, отличающийся тем, что адаптацию двухмерного распределения энергии эффективного пятна (21) осуществляют путем адаптации первой модели сканирования.
6. Способ по любому из пунктов 2-5, отличающийся тем, что адаптацию двухмерного распределения энергии эффективного пятна (21) осуществляют путем адаптации скорости, с которой первичное пятно (2A) движется по меньшей мере по части первой модели сканирования.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что фокус луча и/или размер первичного пятна динамически адаптируют во время смещения первичного пятна (2A) по первой модели сканирования и/или во время смещения эффективного пятна (21) по отношению к изготавливаемому объекту.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что во время пор меньшей мере одной стадии способа эффективное пятно (21) включает ведущую часть, имеющую более высокую плотность энергии чем задняя часть эффективного пятна, или
эффективное пятно (21) включает ведущую часть, имеющую более низкую плотность энергии чем задняя часть эффективного пятна, или
эффективное пятно (21) включает промежуточную часть (21B), имеющую более высокую плотность энергии чем ведущая часть (21A) и задняя часть (21C) эффективного пятна, или
эффективное пятно имеет по существу постоянную плотность энергии по всему эффективному пятну.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что средняя скорость первичного пятна (2A) на первой модели сканирования существенно выше
чем средняя скорость, с которой эффективное пятно (21) смещается по отношению к изготавливаемому объекту.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что луч сканируется в соответствии с упомянутой первой моделью сканирования, так что упомянутая первая модель сканирования повторяется лучом с частотой больше чем 10 Гц, предпочтительно больше чем 25 Гц, более предпочтительно больше чем 100 Гц.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что размер эффективного пятна (21) превышает размер первичного пятна больше чем в 4 раза, предпочтительно больше чем в 10 раз, более предпочтительно больше чем по меньшей мере в 25 раз.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этапы а) и b) выполняют неоднократно в множестве циклов, причем каждый цикл включает:
- выполнение этапа а), подача строительного материала для слоя (106);
- выполнение этапа b), чтобы расплавить строительный материал в области (11) упомянутого слоя,
причем эта область соответствует поперечному сечению изготавливаемого объекта.
13. Способ по любому из пунктов 1-11, отличающийся тем, что этапы а) и b) выполняют параллельно, так что строительный материал расплавляется эффективным пятном при его подаче, обеспечивая непрерывный поступательный рост изготавливаемого объекта.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первая модель сканирования включает множество линий.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что упомянутые линии являются по существу параллельными линиями.
16. Способ по любому из пунктов 1-14, отличающийся тем, что первой моделью сканирования является многоугольник.
17. Способ по любому из пунктов 1-15, отличающийся тем, что упомянутая первая модель сканирования включает по меньшей мере три сегмента (а, b, с), и тем, что упомянутое сканирование луча (2) осуществляют так, что упомянутый луч следует по меньшей мере по одному из упомянутых сегментов (b) чаще чем по меньшей мере по одному из упомянутых сегментов (а, с).
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что первая модель сканирования включает по меньшей мере три по существу параллельные линии (а, b, с), расположенные одна за другой в первом направлении, причем упомянутые линии проходят во втором направлении,
тем, что упомянутые по меньшей мере три линии включают первую линию (а), по меньшей мере одну промежуточную линию (b) и последнюю линию (с), расположенные одна за другой в упомянутом первом направлении,
и тем, что упомянутое сканирование луча (2) осуществляют так, что упомянутый луч следует по упомянутой промежуточной линии (b) чаще чем по упомянутой первой линии (а) и/или упомянутой последней линии (с).
19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что первая модель сканирования включает по меньшей мере три по существу параллельные линии (а, b, с), расположенные одна за другой в первом направлении, причем упомянутые линии проходят во втором направлении,
тем, что упомянутые по меньшей мере три линии включают первую линию (а), по меньшей мере одну промежуточную линию (b) и последнюю линию (с), расположенные одна за другой в упомянутом первом направлении,
и тем, что сканирование луча (2) осуществляют так, что луч сканируется по упомянутым линиям согласно последовательности, в соответствии с которое луч после прохождения по упомянутой первой линии (а), проходит по упомянутой промежуточной линии (b), упомянутой последней линии (с), упомянутой промежуточной линии (b) и упомянутой первой линии (а) в таком порядке.
20. Способ по любому из пунктов 18 и 19,
отличающийся тем, что упомянутая первая модель сканирования включает множество упомянутых промежуточных линий (b),
и/или луч (2) смещается с более высокой скоростью по упомянутой по меньшей мере одной промежуточной линии (b) чем по упомянутой первой линии (а) и последней линии (с), и/или
тем, что первая модель сканирования также включает линии (d1-d6), проходящие в упомянутом первом направлении между концами первой, последней и промежуточной линий, при этом упомянутый луч (2) проходит по упомянутым линиям (d1-d6), проходя в упомянутом первом направлении, когда он движется между упомянутой первой линией (а), упомянутыми промежуточными линиями (b) и упомянутой последней линией (с), причем, по выбору, луч смещается с более высокой скоростью по упомянутым линиям (d1-d6), проходя в первом направлении, чем по упомянутой первой линии (а) и упомянутой последней линии (с).
21. Способ по любому из пунктов 17-20, отличающийся тем, что луч смещается по упомянутой первой модели сканирования, при этом мощность луча поддерживается по существу постоянной.
22. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что луч создает зону расплавления в соответствии с эффективным пятном (21), причем зона расплавления смещается в соответствии со смещением эффективного пятна (21) по отношению к изготавливаемому объекту.
23. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что световым лучом (2) является лазерный луч.
24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что мощность лазерного луча больше чем 1 кВт, например больше чем 5 кВт.
25. Система для получения объекта способом аддитивного производства, причем система включает
средства для подачи строительного материала и
средства для создания светового луча (2) для селективного расплавления строительного материала, чтобы поступательно изготавливать объект из расплавленного строительного материала;
отличающаяся тем, что система включает сканирующее устройство (3) для сканирования энергетического луча по меньшей мере в двух измерениях;
и тем, что система предназначена для осуществления способа по любому из пунктов 1-24.
26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что средства для подачи строительного материала включают головку для распыления порошка (201), включающую каркас (202), имеющий отверстие, сканирующее устройство (3), расположенное в соответствии с упомянутым каркасом (202), чтобы сканировать луч (2) в двух измерениях через упомянутое отверстие, причем головка для распыления порошка (201) предназначена для распределения строительного материала в форме порошка в соответствии с упомянутым
отверстием, так что строительный материал может быть селективно расплавлен лучом (2) когда его распределяют.
Наверх