DE102018115432A1

DE102018115432A1 - Systeme und Verfahren für eine verbesserte Additivherstellung

Info

Publication number: DE102018115432A1
Application number: DE102018115432.1A
Authority: DE
Inventors: jr. Mathews Harry Kirk; Michael Evans Graham; Pinghai Yang; Tyler Nelson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2019-01-03
Also published as: CN109202074A; US20190001658A1

Abstract

Eine computeraktivierbare Einrichtung (302) zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts eines Additivherstellungsaufbauens für das Herstellen eines Teils (28) wird bereitgestellt. Die Einrichtung (302) steht in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehrerer Additivherstellungsmaschinen (10), die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden. Die Einrichtung (302) ist dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil (28) zu analysieren. Die Einrichtung (302) ist auch dazu eingerichtet zu prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils (28), des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen und automatisch einen oder mehrere der Aufbauparameter des Teils (28), wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon basierend auf der Prüfung von den einen oder mehreren Unterschieden zu erzeugen oder zu modifizieren.

Description

HINTERGRUND
Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich allgemein auf Additivherstellung und genauer auf Systeme und Verfahren zum dynamischen Anpassen der Additivherstellung eines Teils, Aufbaus oder beidem.
Viele Additivherstellungssysteme (auch bekannt als Dreidimensionaldrucker (3D-Drucker)), erzeugen dreidimensionale Objekte durch ein schichtweises Verfahren. Das System erzeugt ein Objekt durch das Platzieren von aufeinanderfolgenden Schichten eines Materials basierend auf einer Computersteuerung. Zumindest einige Additivherstellungssysteme beinhalten das Aufbauen eines pulverförmigen Materials, um eine Komponente herzustellen. Dieses Verfahren kann komplexe Komponenten aus teuren Materialien bei reduzierten Kosten und mit verbesserter Herstellungseffizienz produzieren. Zumindest einige bekannte Additivherstellungssysteme, wie etwa Systeme zum direkten Metalllaserschmelzen (DMLM) stellen Komponenten unter Verwendung einer Lasereinrichtung und eines Pulvermaterials her, wie etwa, ohne Beschränkung, eines pulverförmigen Metalls. Die Lasereinrichtung erzeugt einen Laserstrahl, der das Pulvermaterial in und um den Bereich schmelzt, wo der Laserstrahl auf das Pulvermaterial auftrifft, was zu einem Schmelzbad führt. Bei einigen bekannten DMLM-Systemen kann die Komponentenqualität durch übermäßige Wärme und/oder Variationen der Wärme beeinträchtigt werden, die auf das Metallpulver durch die Lasereinrichtung innerhalb des Schmelzbades übertragen wird.
Bei einigen bekannten DMLM-Systemen, ist die Komponentenoberflächenqualität, insbesondere von überhängenden oder nach unten weisenden Oberflächen aufgrund der Variation in dem Wärmeleitungsübergang zwischen dem pulverförmigen Metall und dem umgebenden festen Material der Komponente reduziert. Als eine Folge davon können lokale Überhitzung auftreten, insbesondere an überhängenden Oberflächen. Das durch die Lasereinrichtung erzeugte Schmelzbad kann zu groß werden, was dazu führt, dass sich das geschmolzene Metall in das umgebende pulverförmige Metall ausbreitet sowie, dass das Schmelzbad tiefer in das Pulverbett eindringt, wodurch zusätzliches Pulver in das Schmelzbad gezogen wird. Die vergrößerte Größe und Tiefe des Schmelzbades und das Fließen des geschmolzenen Metalls kann allgemein zu einer dürftigen Oberflächengüte des Überhangs oder der nach unten weisenden Oberfläche führen.
Andere Probleme mit Veränderungen in dem Material und der Anwendung des Materials können auch während der Herstellung auftreten basierend auf einer Mehrzahl von Faktoren, was dazu führen kann, dass das Objekt nicht verwendbar wird.
KURZE BESCHREIBUNG
Bei einem Aspekt wird eine computeraktivierbare Einrichtung zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts eines Additivherstellungsaufbaus zum herstellen eines Teils bereitgestellt. Die Einrichtung enthält wenigstens einen Prozessor in Kommunikationsverbindung mit wenigstens einer Speichereinrichtung. Die Einrichtung steht in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehreren Additivherstellungsmaschinen, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden. Die Einrichtung ist dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil zu analysieren. Ein Teil der Aufbauinformationen betrifft vorher existierende Daten über das Teil und ein Teil der Aufbauinformationen betrifft Daten, die keine vorher existierenden Daten über das Teil sind. Sie ist auch dazu eingerichtet zu prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen dem vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils, des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen und automatisch einen oder mehrere der Aufbauparameter, wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon basierend auf der Prüfung von dem einen oder mehreren Unterschieden zu erzeugen oder zu modifizieren.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Prüfung eine virtuelle Steuerschleife aufweist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die virtuelle Steuerschleife iterativ ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die nicht vorher existierenden Daten wenigstens teilweise gemessene Daten sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die nicht vorher existierenden Daten während des Additivherstellungsaufbauens des Teils durch die Additivherstellungsmaschine gemessen werden.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die vorher existierenden Daten zumindest teilweise gemessene Daten sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die vorher existierenden Daten während des Additivherstellungsaufbauens des Teils durch die Additivherstellungsmaschine gemessen werden.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die nicht vorher existierenden Daten zumindest teilweise künstlich sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einrichtung dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere der Aufbauparameter des Teils, wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon zu erzeugen oder zu modifizieren, während das Teil durch die eine der Additivherstellungsmaschinen hergestellt wird.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der computeraktivierbaren Einrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die computeraktivierbare Einrichtung außerdem eine Kommunikationskomponente für das Kommunizieren des oder der erzeugten oder modifiziert einen oder mehreren der Aufbauparameter des Teils, wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon zu der einen oder den mehreren Additivherstellungsmaschinen aufweist.
Bei einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts eines Additivherstellungsaufbauens für das Herstellen eines Teils bereitgestellt. Das Verfahren ist unter Verwendung einer Computereinrichtung implementiert. Die Computereinrichtung weist einen Prozessor in Kommunikationsverbindung mit einem Speicher auf. Die Computereinrichtung steht in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehreren Additivherstellungsmaschinen, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden. Das Verfahren umfasst das Analysieren einer Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil durch den Prozessor. Ein Teil der Aufbauinformationen betrifft vorher existierende Daten über das Teil und ein Teil der Aufbauinformationen betrifft Daten über das Teil, die nicht vorher existieren. Das Verfahren umfasst auch das Prüfen durch den Prozessor, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils, des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen wird und das automatische Erzeugen oder Modifizieren von einem oder mehreren der Aufbauparameter des Teils, wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon, basierend auf der Prüfung des einen oder der mehreren Unterschiede.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Prüfen außerdem das Ausführen einer virtuellen Steuerschleife umfasst, um wiederholt zu prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils, des Additivherstellungsverfahrens oder beidem führen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das iterative Ausführen der virtuellen Steuerschleife umfasst, wobei jede Iteration auf dem einen oder den mehreren Unterschieden von einer vorhergehenden Iteration basiert.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die nicht vorher existierenden Daten gemessene Daten sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Messen der nicht vorher existierenden Daten während des Additivherstellungsaufbauens des Teils durch die Additivherstellungsmaschine umfasst.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Messen der vorher existierenden Daten während des Additivherstellungsaufbauens des Teils durch die Additivherstellungsmaschine umfasst.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die nicht vorher existierenden Daten künstlich sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Erzeugen oder Modifizieren von einem oder mehreren Aufbauparametern des Teils, wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon umfasst, während das Teil durch die eine der Additivherstellungsmaschinen hergestellt wird.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren das Kommunizieren des oder der erzeugten oder modifizierten einen oder mehreren Aufbauparameter des Teils, wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon zu der einen oder den mehreren Additivherstellungsmaschinen mittels einer Kommunikationskomponente umfasst.
Bei einem anderen Aspekt der Einrichtung zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens für das Herstellen des Teils, wobei die Einrichtung in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehrerer Additivherstellungsmaschinen stehen kann, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden, kann die Einrichtung eingerichtet sein zum: Analysieren einer Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil, wobei ein Teil der Aufbauinformationen sich auf vorher existierende Daten über das Teil bezieht und wobei ein Teil der Aufbauinformationen sich auf Daten über das Teil bezieht, die nicht vorher existieren; Prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung von oder einer Verbesserung des Teils, des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen wird; automatischen Erzeugen oder Modifizieren von einem oder mehreren Aufbauparametern des Teils, wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon basierend auf der Prüfung des einen oder der mehreren Unterschiede. Die Prüfung kann eine virtuelle Steuerschleife umfassen und die Schleife kann iterativ sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die nicht vorher existierenden Daten gemessene Daten aufweisen, wie z.B. Daten, die während des Additivherstellungsaufbaus des Teils durch die Additivherstellungsmaschine gemessen werden. Die nicht vorher existierenden Daten können künstlich sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die vorher existierenden Daten gemessene Daten aufweisen, wie z.B. Daten, die während des Additivherstellungsaufbauens des Teils durch die Additivherstellungsmaschine gemessen werden. Die Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen oder mehrere der Aufbauparameter des Teils, wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon zu erzeugen oder zu modifizieren, während das Teil durch die eine der Additivherstellungsmaschinen hergestellt wird. Die Einrichtung kann außerdem eine Kommunikationskomponente zum Kommunizieren des oder der erzeugten oder modifizierten einen oder mehreren der Aufbauparameter des Teils, wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon zu der einen oder den mehreren Additivherstellungsmaschinen aufweisen.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden werden, wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen darstellen, wobei:

1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Additivherstellungssystems ist, das in der Form eines Systems zum direkten Metalllaserschmelzen (DMLM) veranschaulicht ist;
2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens der Herstellung einer Komponente unter Verwendung des in 1 gezeigten Additivherstellungssystems ist;
3 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Additivherstellungssystems ist, um die Additivherstellung des Teils unter Verwendung des in 1 gezeigten DMLM-Systems dynamisch anzupassen;
4 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Konfiguration eines Client-Systems ist, das mit dem in 3 gezeigten Herstellungssystem verwendet werden kann;
5 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Konfiguration eines Server-Systems ist, das mit dem in 3 gezeigten Herstellungssystem verwendet werden kann;
6 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Vorwärtskopplung-Steuersystems ist, um die Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 3 gezeigten Herstellungssystems dynamisch anzupassen;
7 eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Vorwärtskopplung-Steuersystems ist, um die Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 3 gezeigten Herstellungssystems dynamisch anzupassen;
8 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens für das dynamische Anpassen einer Aufbaudatei für die Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 6 gezeigten Vorwärtskopplung-Steuersystems ist;
9 ein Flussdiagram eines anderen beispielhaften Verfahrens für das dynamische Anpassen einer Aufbaudatei für die Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 6 gezeigten Vorwärtskopplung-Steuersystems ist;
10 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens für das dynamische Anpassen einer Aufbaudatei für die Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 7 gezeigten Vorwärtskopplung-Steuersystems ist; und
11 ein Flussdiagram eines anderen beispielhaften Verfahrens für das dynamische Anpassen einer Aufbaudatei für die Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 7 gezeigten Vorwärtskopplung-Steuersystems ist;
12 eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Verfahrens für das dynamische Erzeugen oder Anpassen eines Aufbauparameters, des Aufbauens und/oder einer Aufbaudatei für die Additivherstellung von einem oder mehreren Teilen ist.
13 eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Verfahrens für das dynamische Erzeugen oder Anpassen eines Aufbauparameters, des Aufbauens und/oder einer Aufbaudatei für die Additivherstellung von einem oder mehreren Teilen ist.
14 eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Verfahrens für das dynamische Erzeugen oder Anpassen eines Aufbauparameters, des Aufbauens und/oder einer Aufbaudatei für die Additivherstellung von einem oder mehreren Teilen ist.

Solange nichts anderes angegeben ist, sind die hierin bereitgestellten Zeichnungen dazu bestimmt, Merkmale von Ausführungsbeispielen dieser Offenbarung zu veranschaulichen. Diese Merkmale werden als in einer großen Vielfalt von Systemen anwendbar angesehen aufweisend ein oder mehrere Ausführungsbeispiele dieser Offenbarung. Als solche sind die Zeichnungen nicht dazu bestimmt, alle konventionellen Merkmale zu enthalten, die Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet bekannt sind als erforderlich zu sein für das Ausführen der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Auf der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen wird Bezug genommen werden auf eine Anzahl von Begriffen, die definiert sein sollen, um die nachfolgenden Bedeutungen zu haben.
Die Einzahlformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ enthalten die Pluralbezugnahmen, solange im Kontext nicht deutlich etwas anderes angegeben ist.
„Optional“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand auftreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Beispiele enthält, bei denen das Ereignis auftritt und Beispiele, bei denen es nicht auftritt.
Näherungsweise Sprache, wie sie hierin durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche verwendet wird, kann angewandt werden, um irgendeine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren kann, ohne zu einer Änderung in der Grundfunktion zu führen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen Ausdruck oder Ausdrücke, wie etwa „ungefähr“, „näherungsweise“ und „im Wesentlichen“ modifiziert ist, nicht auf den präzise angegebenen Wert beschränkt. Bei wenigstens einigen Beispielen kann die näherungsweise Sprache der Genauigkeit eines Instruments zum Messen des Werts entsprechen. Hier und durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche können Bereichsangaben kombiniert und/oder ausgetauscht werden; solche Bereiche sind identifiziert und enthalten alle Unterbereiche, die darin enthalten sind, solange im Kontext oder der Sprache nicht etwas anderes angegeben ist.
Wie es hierin verwendet wird, sind die Begriffe „Prozessor“ und „Computer“ und damit zusammenhängende Ausdrücke, z.B. „Verarbeitungseinrichtung“, „Computereinrichtung“ und „Steuerung“ nicht nur auf solche integrierten Schaltkreise beschränkt, die auf dem Gebiet als Computer bezeichnet werden, sondern beziehen sich breit auf einen Mikrocontroller, einen Microcomputer, eine programmierbare logische Steuerung (PLC), einen anwendungsabhängigen integrierten Schaltkreis und andere programmierbare Schaltkreise und diese Ausdrücke sind hierin austauschbar verwendet. Bei dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen kann ein Speicher aufweisen, ist aber nicht beschränkt auf ein computerlesbares Medium, wie etwa einen Zugriffsspeicher (RAM), ein computerlesbares nicht flüchtiges Medium, wie etwa einen Flashspeicher. Alternativ kann auch eine Floppy-Disk, ein Kompaktdisk-Lesespeicher (CD-ROM), eine magneto-optische Platte (MOD) und/oder eine Digital-Versatile-Disk (DVD) verwendet werden. Bei den hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen können zusätzliche Eingabekanäle auch sein, sind aber nicht beschränkt auf Computerperipherie, die mit einer Benutzerschnittstelle verknüpft ist, wie etwa eine Maus oder eine Tastatur. Alternativ kann auch eine andere Computerperipherie verwendet werden, die zum Beispiel aufweisen kann, aber nicht beschränkt ist auf einen Scanner. Bei der beispielhaften Ausführungsform können zusätzliche Ausgabekanäle aufweisen, sind aber nicht beschränkt auf einen Benutzerschnittstellenmonitor.
Außerdem, wie es hierin verwendet wird, sind die Ausdrücke „Software“ und „Firmware“ austauschbar und enthalten irgendein Computerprogramm, das in einem Speicher zur Ausführung durch Personal Computer, Workstations, Clients und Server ausführbar ist.
Wie es hierin verwendet wird, ist der Begriff „nicht transitorisches computerlesbares Medium“ dazu bestimmt repräsentativ zu sein für irgendeine physische computerbasierte Einrichtung, die in irgendeinem Verfahren oder irgendeiner Technologie zu kurzfristigen oder langfristigen Speicherung von Informationen implementiert ist, wie etwa computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen und Untermodulen oder anderen Daten in irgendwelchen Einrichtungen. Daher können die hierin beschriebenen Verfahren als ausführbare Befehle kodiert sein, die in einem physischen, nicht transitorischen, computerlesbaren Medium ausgebildet sind, umfassend, ohne Beschränkung, eine Speichereinrichtung und/oder eine Arbeitsspeichereinrichtung. Wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, veranlassen solche Befehle den Prozessor, wenigstens einen Teil des hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Außerdem, wie es hierin verwendet wird, umfasst der Ausdruck „nicht transitorisches computerlesbares Medium“ alle physischen, computerlesbaren Medien, umfassend, ohne Beschränkung, nicht transitorische Computerspeichereinrichtungen umfassend, ohne Beschränkung, flüchtige und nicht flüchtige Medien und entnehmbare und nicht entnehmbare Medien, wie etwa Firmware, physikalische und virtuelle Speicher, CD-Roms, DVDs und irgendwelche anderen digitalen Quellen, wie etwa ein Netzwerk oder das Internet, sowie noch zu entwickelnde digitale Mittel mit der einzigen Ausnahme, dass sie ein transitorisches ausbreitendes Signal sind.
Außerdem, wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „Echtzeit“ auf den Zeitpunkt des Auftretens des verknüpften Ereignisses und/oder den Zeitpunkt der Messung und der Sammlung von vorher bestimmten Daten und/oder den Zeitpunkt der Verarbeitung der Daten und/oder den Zeitpunkt einer Systemantwort auf die Ereignisse und die Umgebung. Bei einigen der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele treten diese Aktivitäten und Ereignisse im Wesentlichen unverzüglich auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen bezieht sich der Ausdruck „Echtzeit“ auf Echtzeitsteuersysteme. Echtzeitsteuersysteme sind Steuersysteme mit geschlossenem Regelkreis, bei denen das Verfahren ein enges Zeitfenster hat, um Daten zu sammeln, die Daten zu verarbeiten und das System zu aktualisieren. Wenn das Zeitfenster verpasst wird, wird die Stabilität des Systems potentiell verschlechtert. Die Größe dieses Zeitfensters ist durch die Dynamik des zu steuernden Verfahrens, die Latenz des Systems und die spezifischen verwendeten Steueralgorithmen bestimmt.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck Geometrie auf irgendeinen Abschnitt, irgendeine Charakteristik oder irgendein Merkmal eines Teils oder Aufbaus. Eine Geometrie kann in einer einzigen Schicht, einem Aufbau eines individuellen Teils, einem Abschnitt eines Teils, einer Scanlinie, einer Zeitfolge eines Aufbaus und einem geometrischen Merkmal eines Teils sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine Geometrie zum Beispiel die Variationen in der Leistung oder im Material umfassen, die für eine Additivherstellungsmaschine erforderlich sind, um die Geometrie herzustellen.
Das hierin beschrieben Additivherstellungssystem stellt ein Verfahren zum dynamischen Anpassen der Additivherstellung eines Teils basierend auf der Leistungsfähigkeit und/oder der ehemaligen Leistungsfähigkeit des Aufbauens des Teils bereit. Die Systeme und Verfahren können vorher existierende Informationen und nicht vorher existierende Daten verwenden, die relevant sind für die additiv herzustellenden Teile einschließlich Aufbauens der Teile. Insbesondere weisen eine oder mehrere der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele eine Computereinrichtung auf, die eingerichtet ist, Informationen über ein Teil aufweisend das Aufbauen des Teils zu prüfen und Modifikationen zu erzeugen, ohne Beschränkung, für das Aufbauverfahren, die Aufbauparameter und die Aufbaudateien, um das Teil und das Aufbauen des Teils zu verbessern oder zu ändern. Die Computereinrichtung kann Aufbauinformationen verwenden, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, Aufbauparameter, Geometrien, Sensordaten, Materialdaten, Systemdaten, Qualitätssteuerungs- oder Qualitätssicherungsdaten und Leistungsfähigkeitsdaten des Teils, um eine Aufbaudatei zu aktualisieren, um die Qualität des endgültigen Teils zu verbessern oder Effizienzen zu erhöhen, andere Aspekte des Teils oder des Aufbauens zu modifizieren oder zu verbessern. Die Computereinrichtung kann ein oder mehrere der vorher existierenden Daten verwenden, die gemessen, moduliert oder virtuelle Daten sein können, die für das Teil einschließlich des Aufbauens des Teils relevant sind, um das Teil zu modifizieren, z.B. umfassend die Ausgangsform des Teils, die Aufbaudatei oder direkt das Aufbauen. Die bereitgestellten und/oder verwendeten Daten können vorwärtsgekoppelt, rückgekoppelt, vorher aufgebaut oder nachher aufgebaut, moduliert und virtuell sein.
Einige Ausführungsbeispiele der Computereinrichtung teilt die Aufbaudatei in Geometrien auf, wobei eine Aufbaudatei mehrere Kopien derselben Geometrie aufweisen kann, und aktualisiert jede Kopie derselben Geometrie basierend auf den vorausgehenden Aufbauten dieser Geometrie. Bei einigen Ausführungsbeispielen aktualisiert die Computereinrichtung die Aufbaudatei in Echtzeit während ein Teil aufgebaut wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen aktualisiert oder modifiziert die Computereinrichtung das Teil, die Aufbaudatei und/oder das Aufbauen direkt, bevor, während oder nachdem das Teil vollständig ist. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen zum Teil das Reduzieren der Anzahl, mit der ein Teil aufgebaut werden muss, um ein akzeptables oder ideales Teil zu erhalten. Die Systeme und Verfahren ermöglichen es einem Teil, einem Aufbau oder einer Aufbaudatei aktualisiert oder modifiziert zu werden vor, während oder nachdem das Aufbauen beginnt oder endet, für irgendeinen Zweck, der vorteilhaft ist. Die Computereinrichtung kann zum Beispiel das Additivherstellungssystem selbst oder eine andere Computereinrichtung sein, die mit dem Additivherstellungssystem lokal, entfernt oder über ein entfernbares oder austauschbares digitales Speichermedium kommunizieren kann.
1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Additivherstellungssystems 10, das in der Art eines Systems zum direkten Metalllaserschmelzen (DMLM) veranschaulicht ist. Obwohl die Ausführungsbeispiele hierin mit Bezug auf ein DMLM-System beschrieben sind, ist die Offenbarung auch auf andere Arten von Additivherstellungssystemen und Verfahren anwendbar, umfassend z.B. und ohne Beschränkung Stereolithographie, Pulverbettfusion, Binderaufspritzen, Materialspritzen, Folienlaminierung, Materialextrusion, Aufbringen mit gerichteter Energie und Hybridsysteme. Diese Systeme und Verfahren können z.B. und ohne Beschränkung aufweisen Stereolithographie; Digitallichtverarbeitung; scannendes, drehendes und selektives Fotohärten; kontinuierliche Herstellung mit flüssiger Grenzfläche; selektives Lasersintern; direktes Metalllasersintern; selektives Laserschmelzen; Elektronenstrahlschmelzen; selektives Wärmesintern; Mehrstrahlfusion; Drucken mit gleichmäßigen Krümmungen; mehrstrahliges Modulieren; Laminierobjektherstellung; selektives Ablagerungslaminieren; Ultraschalladditivherstellung; Herstellung mit fusionierten Filamenten; Modulierung mit fusionierter Ablagerung; Lasermetallablagerung; laserentwickelte Endformherstellung; direkte Metallablagerung; Hybridsysteme; und Kombinationen dieser Verfahren und Systeme. Diese Verfahren und Systeme können zum Beispiel, und ohne Beschränkung, alle Formen von elektromagnetischer Strahlung, Wärme, Sintern, Schmelzen, Aushärten, Binden, Konsolidieren, Pressen, Einbetten und Kombinationen davon einsetzen.
Diese Verfahren und Systeme verwenden Materialien, aufweisend zum Beispiel und ohne Beschränkung Polymere, Kunststoffe, Metalle, Keramiken, Sand, Glas, Wachse, Fasern, biologische Materialien, Verbundwerkstoffe und Hybride dieser Materialien. Die Materialien können in diesen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl von Formen verwendet werden, wie es für ein gegebenes Material und ein Verfahren oder System geeignet ist, umfassend zum Beispiel ohne Beschränkung, Flüssigkeiten, Feststoffe, Pulver, Lagen, Folien, Bänder, Filamente, Pellets, Flüssigkeiten, Schlacken, Drähte, zerstäubte, Pasten und Kombinationen dieser Formen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform umfasst das System 10 eine Aufbauplattform 12, eine Laser-, Schmelz- oder Heizeinrichtung 14, die eingerichtet ist, um einen oder mehrere Laser- oder Elektronikstrahlen oder Energie 16 zu erzeugen, eine oder mehrere Scaneinrichtungen 18, die eingerichtet sind, um selektiv den Strahl oder die Energie 16 über die Aufbauplattform 12 zu lenken oder zu bewegen, und ein optisches oder anderes Überwachungssystem 20 zur Überwachung eines Schmelzbades. Das beispielhafte System 10 weist außerdem eine Computereinrichtung 24 und eine Steuerung 26 auf, die eingerichtet sind, um eine oder mehrere Komponenten des Systems 10 zu steuern, wie es hierin genauer beschrieben wird.
Die Aufbauplattform 12 weist pulverförmiges Vorratsmaterial auf, das während des Additivherstellungsverfahrens geschmolzen und wieder verfestigt wird, um ein festes Teil 28 zu bauen. Die Aufbauplattform 12 weist Materialien auf, die geeignet sind zum Formen solcher Komponenten einschließlich, ohne Beschränkung, gaszerstäubte Legierungen aus Kobalt, Eisen, Aluminium, Titan, Nickel und Kombinationen davon. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Aufbauplattform 12 irgendeine geeignete Art eines pulverförmigen metallischen Materials aufweisen. Bei noch anderen Ausführungsbeispielen enthält die Aufbauplattform 12 irgendein geeignetes Aufbaumaterial und irgendeine geeignete Form, die das System 10 in die Lage versetzt zu arbeiten.
Die Einrichtung 14 ist dazu eingerichtet, um eine Energiequelle 16 mit ausreichender Energie zu erzeugen, um wenigstens teilweise das Aufbaumaterial der Aufbauplattform 12 aufzuwärmen oder zu schmelzen. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Lasereinrichtung 14 ein Yttriumbasierter Festkörperlaser, der eingerichtet ist, um einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von ungefähr 1070 Nanometer (nm) zu emittieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen weist die Einrichtung 14 irgendeine geeignete Art von Laser oder Laserfaser, die mit einer Energiequelle, wie etwa einer Laserdiode verbunden ist, auf, die es dem System 10 ermöglicht zu arbeiten, wie etwa ein Kohlenstoffdioxidlaser (CO₂-Laser). Außerdem, obwohl das System 10 eine einzige Einrichtung 14 aufweisend gezeigt und beschrieben ist, kann das System 10 mehr als eine Einrichtung oder Anordnungen aufweisen, mit variierenden und/oder wählbaren Energieniveaus. Das System 10 kann irgendeine Kombination von Einrichtungen aufweisen, die das System 10 in die Lage versetzen zu arbeiten.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Einrichtung 14 bei einer beispielhaften Ausführungsform optisch mit optischen Elementen 30 und 32 verbunden, die das Fokussieren des Laserstrahls 16 auf die Aufbauplattform 12 ermöglichen. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthalten die optischen Elemente 30 und 32 einen Strahlkollimator 30, der zwischen der Lasereinrichtung 14 und der ersten Scaneinrichtung 18 angeordnet ist und eine F-Theta-Linse 32, die zwischen der ersten Scaneinrichtung 18 und der Aufbauplattform 12 angeordnet ist. Das System 10 kann irgendeine geeignete Art und geeignete Anordnung von optischen Elementen aufweisen, die kollimierte und/oder fokussierte Energie auf die Aufbauplattform 12 bereitstellt.
Die erste Scaneinrichtung 18 ist dazu eingerichtet, die Energiequelle 16 über ausgewählten Abschnitten der Aufbauplattform 12 zu lenken, um das Teil 28 zu erzeugen. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die erste Scaneinrichtung 18 eine Galvanometer-Scaneinrichtung aufweisen einen Spiegel 34, der mit einem Galvanometer gesteuerten Motor 36 (allgemein ein Aktuator) betriebsgekoppelt ist. Der Motor 36 ist dazu eingerichtet, den Spiegel 34 als Antwort auf Signale, die von der Steuerung 26 empfangen werden, zu bewegen (insbesondere zu rotieren) und dabei den Laserstrahl 16 über ausgewählte Abschnitte der Aufbauplattform 12 abzulenken. Der Spiegel 34 hat irgendeine geeignete Konfiguration, die den Spiegel 34 in die Lage versetzt, die Energiequelle 16 zu der Aufbauplattform 12 umzulenken. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält der Spiegel 34 eine reflektierende Beschichtung, die ein Reflektanzspektrum hat, das der Wellenlänge des Laserstrahls 16 entspricht.
Obwohl die erste Scaneinrichtung 18 mit dem Spiegel 34 und der Motor 36 veranschaulicht ist, kann die erste Scaneinrichtung 18 irgendeine geeignete Anzahl und Arten von Reflektoren oder Richteinrichtungen, Portale und Motoren aufweisen, wie es einer oder mehreren Scaneinrichtungen 18 ermöglichen, zu funktionieren und sich zu bewegen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Scaneinrichtung 18 zum Beispiel zwei Spiegel und zwei Galvanometer gesteuerte Motoren auf, die jeweils mit einem der Spiegel antriebsverbunden sind. Bei noch anderen Ausführungsbeispielen enthält die erste Scaneinrichtung 18 irgendeine geeignete Scaneinrichtung, die das System 10 in die Lage versetzt, wie hierin beschrieben zu arbeiten, wie etwa z.B. zweidimensionale (2D) Scangalvanometer, dreidimensionale (3D) Scangalvanometer und dynamisch fokussierende Galvanometer.
Das optische System 20 ist dazu eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung, die durch das Schmelzbad 22 erzeugt wird, zu detektieren und die Informationen über das Schmelzbad 22 zu der Computereinrichtung 24 zu übertragen. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält das optische System 20 einen optischen Detektor 38, der eingerichtet ist, um die elektromagnetische Strahlung 40 (auch bezeichnet als „EM-Strahlung“) zu detektieren, die durch das Schmelzbad 22 erzeugt wird, und eine zweite Scaneinrichtung 42, die eingerichtet ist, um die elektromagnetische Strahlung 40, die durch das Schmelzbad 22 erzeugt wird, zu dem optischen Detektor 38 zu lenken. Die zweite Scaneinrichtung 42 ist von der ersten Scaneinrichtung 18 getrennt und ist dazu bestimmt, die durch das Schmelzbad 22 erzeugte EM-Strahlung 40 zu dem optischen Detektor 38 zu lenken, statt des Lenkens des Laserstrahls 16 zu der Aufbauplattform 12. Daher wird die zweite Scaneinrichtung 42 hierin auch als „dedizierte“ Scaneinrichtung bezeichnet. Bei der beispielhaften Ausführungsform kann die erste Scaneinrichtung 18 auch als eine dedizierte Scaneinrichtung bezeichnet werden, weil sie dazu bestimmt ist, den Laserstrahl 16 über die Aufbauplattform 12 zu scannen und wird nicht verwendet zum Detektieren der EM-Strahlung 40, die durch das Schmelzbad 22 erzeugt wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die erste Scaneinrichtung 18 auch zum Detektieren der durch das Schmelzbad 22 erzeugten EM-Strahlung 40 verwendet werden und muss daher keine dedizierte Scaneinrichtung sein. Im normalen Betrieb unterliegen die optischen Elemente innerhalb des optischen Systems 20 keiner thermischen Schmälerung, weil die EM-Strahlung, die durch das optische System 20 übertragen wird, eine relativ geringe Leistung hat.
Der optische Detektor 38 ist dazu eingerichtet, die durch das Schmelzbad 22 erzeugte EM-Strahlung 40 zu detektieren. Genauer ist der optische Detektor dazu eingerichtet, die durch das Schmelzbad 22 erzeugte EM-Strahlung 40 zu empfangen und als Antwort darauf ein elektrisches Signal 44 zu erzeugen. Der optische Detektor 38 ist mit der Computereinrichtung 24 kommunikationsverbunden und dazu eingerichtet, das elektrische Signal 44 zu der Computereinrichtung 24 zu übertragen.
Der optische Detektor 38 enthält irgendeinen geeigneten optischen Detektor, der es dem System 20 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu arbeiten, umfassend, zum Beispiel und ohne Beschränkung eine Fotovervielfacherröhre, eine Fotodiode, eine Infrarotkamera, eine Kamera mit ladungsgekoppeltem Bauteil (CCD-Kamera), eine CMOS-Kamera, ein Pyrometer oder eine Hochgeschwindigkeitskamera für sichtbares Licht. Obwohl das optische System 20 als einen einzigen optischen Detektor 38 aufweisen gezeigt und beschrieben ist, enthält das optische System 20 irgendeine geeignete Anzahl und Art von optischen Detektoren, die das System 10 in die Lage versetzen, wie hierin beschrieben zu arbeiten. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält das optische System 20 zum Beispiel einen ersten optischen Detektor, der dazu eingerichtet ist, die EM-Strahlung innerhalb eines Infrarotspektrums zu detektieren und einen zweiten optischen Detektor, der dazu eingerichtet ist, die EM-Strahlung innerhalb des Spektrums sichtbaren Lichts zu detektieren. Bei Ausführungsbeispielen, die mehr als einen optischen Detektor aufweisen, enthält das optische System 20 einen Strahlteiler (nicht gezeigt), der eingerichtet ist, um die EM-Strahlung 40 des Schmelzbades 22, zu teilen und zu einem zugeordneten optischen Detektor zu lenken.
Während das optische System 20 als „optische“ Detektoren für die durch das Schmelzbad 22 erzeugte EM-Strahlung 40 beschrieben ist, sollte es beachtet werden, dass die Verwendung des Begriffs „optisch“ nicht gleichzusetzen ist mit dem Begriff „sichtbar“. Vielmehr ist das optische System 20 dazu eingerichtet, einen weiten Spektralbereich der EM-Strahlung zu erfassen und wird von dem eingesetzten Additivherstellungsverfahren oder Additivherstellungssystem abhängen. Zum Beispiel ist ein erster optischer Detektor 38 sensitiv für Licht mit Wellenlängen im Ultraviolettspektrum (ungefähr 200-400 nm), dem sichtbaren Spektrum (ungefähr 400-700 nm), dem Naheinfrarotspektrum (ungefähr 700-1.200 nm) und dem Infrarotspektrum (ungefähr 1.200-10.000 nm). Außerdem, weil die Art der von dem Schmelzbad 22 emittierten EM-Strahlung 40 von der Temperatur des Schmelzbades 22 abhängt, ist das optische System 20 in der Lage, sowohl eine Größe als auch eine Temperatur des Schmelzbades 22 zu überwachen und zu messen.
Die zweite Scaneinrichtung 42 ist dazu eingerichtet, die vom Schmelzbad 22 erzeugte EM-Strahlung 40 zu dem ersten optischen Detektor 38 zu lenken. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Scaneinrichtung 42 eine Galvanometer-Scaneinrichtung aufweisend einen ersten Spiegel 46, der mit einem ersten Galvanometer gesteuerten Motor 48 (allgemein ein Aktuator) antriebsverbunden ist und ein zweiter Spiegel 50 ist mit einem zweiten Galvanometer gesteuerten Motor 52 (allgemein ein Aktuator) antriebsverbunden. Der erste Motor 48 und der zweite Motor 52 sind dazu eingerichtet, den ersten Spiegel 46 und den zweiten Spiegel 50 jeweils als Antwort auf von der Steuerung 26 empfangene Signale zu bewegen (insbesondere zu rotieren), um die EM-Strahlung 40 des Schmelzbades 22 zu dem optischen Detektor 38 abzulenken. Der erste Spiegel 46 und der zweite Spiegel haben irgendeine geeignete Konfiguration, die es dem ersten Spiegel 46 und dem zweiten Spiegel 50 ermöglicht, die durch das Schmelzbad 22 erzeugte EM-Strahlung 40 abzulenken. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist einer oder weisen sowohl der erste Spiegel 46 als auch der zweite Spiegel 50 eine reflektierende Beschichtung auf, die ein Reflektanzspektrum hat, das der EM-Strahlung entspricht, zu deren Detektierung der erste optische Detektor 38 eingerichtet ist.
Obwohl die zweite Scaneinrichtung 42 als zwei Spiegel und zwei Motoren aufweisend veranschaulicht und beschrieben ist, weist die zweite Scaneinrichtung 42 irgendeine geeignete Anzahl von Spiegel und Motoren auf, die das optische System 20 in die Lage versetzen, wie hierin beschrieben zu arbeiten. Außerdem enthält die zweite Scaneinrichtung 42 irgendeine Scaneinrichtung, die das optische System 20 in die Lage versetzt, wie hierin beschrieben zu arbeiten, wie etwa zum Beispiel zweidimensionale (2D) Scangalvanometer, dreidimensionale (3D) Scangalvanometer, und dynamisch fokussierende Galvanometer.
Die Computereinrichtung 24 enthält ein Computersystem, das wenigstens einen Prozessor (in 1 nicht gezeigt) aufweist, der ausführbare Befehle ausführt, um das System 10 zu betreiben. Die Computereinrichtung 24 enthält zum Beispiel ein Kalibrierungsmodell des Systems 10 und eine elektronische Computeraufbaudatei, die mit einer Komponente verknüpft ist, wie etwa dem Teil 28. Das Kalibrierungsmodell enthält ohne Beschränkung eine erwartete oder gewünschte Schmelzbadgröße und Schmelzbadtemperatur unter einem gegebenen Satz von Betriebszuständen (z.B. einer Leistung der Lasereinrichtung 14) des Systems 10. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält die Schmelzbadgröße eine oder mehrere Dimensionen des Schmelzbades, wie etwa, aber nicht beschränkt auf die Länge, die Breite, die Tiefe, die Fläche und das Volumen. Bei der beispielhaften Ausführungsform stellt das Schmelzbadtemperaturprofil die Temperatur des Schmelzbades bei bestimmten Punkten in dem Schmelzbad, wie etwa dem Mittelpunkt, dar. Bei anderen Ausführungsbeispielen stellt das Schmelzbadtemperaturprofil eine gemessene Temperatur von Stichproben des Schmelzbades oder von einer Funktion des 2D/3D-Temperaturverteilungsprofils dar.
Die Aufbaudatei enthält Aufbauparameter, die verwendet werden, um eine oder mehrere Komponenten von einem oder mehreren Systemen zu steuern, wie etwa, ohne Beschränkung, das System 10, oder um anderweitig Teile aufzubauen. Die Aufbauparameter werden von den eingesetzten Additivherstellungsverfahren oder Additivherstellungssystemen und den die Teile bildenden Materialien abhängen. Aufbauparameter können ohne Beschränkung ein oder mehrere von einer Leistung, einer Geschwindigkeit, einer Ausrichtung, einer Position von Energiequellen, Galvos, Spiegeln, Scannern, Sensoren, Detektoren, Fördermitteln, Aufbauplatten und Materialapplikatoren und Materialentfernern aufweisen. Die Aufbauparameter können ohne Beschränkung auch sein: ein oder mehrere der durch das System verwendeten Materialien zur Durchführung der Verfahren, wie etwa Gase, Gasdrücke und Gasströmungen; Schmelzbadgrößen und Schmelzbadtemperaturprofile; Materialien, die die Teile selbst ausmachen und Zwischenteilmaterialien; Geschwindigkeit und Verfahren zum Aufbringen der Materialien während des Aufbauens; und der Ausgangs- und Zwischenaufbauformen der Teile.
Bei einem Beispiel, bei dem ein DMLM-Verfahren oder DMLM-System eingesetzt wird, können die Parameter ohne Beschränkung einen oder mehrere von einer Leistung eines Lasers oder einer Energieeinrichtung 14, einer Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18 (auch bekannt als Galvogeschwindigkeit, Spiegelgeschwindigkeit und/oder Scangeschwindigkeit der Lasereinrichtung 14), eine Position und Ausrichtung der ersten Scaneinrichtung 18 (insbesondere des Spiegels 34), eine Scangeschwindigkeit der zweiten Scaneinrichtung 42, eine Position und Ausrichtung der zweiten Scaneinrichtung 42 (insbesondere des ersten Spiegels 46 und des zweiten Spiegels 50), eine gewünschte Schmelzbadgröße, ein gewünschtes Schmelzbadtemperaturprofil, Gase, Gasdrücke und Gasströmungen, Metallpulver und andere Materialien, die die Teile selbst ausmachen, Zwischenteilmaterialien, Geschwindigkeit und Verfahren zum Aufbringen des Pulvers und andere Materialien und die Ausgangs- und Zwischenaufbauform der Teile aufweisen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Computereinrichtung 24 und die Steuerung 26 als separate Einrichtungen gezeigt. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Computereinrichtung 24 und die Steuerung 26 als eine einzige Einrichtung kombiniert, die sowohl als Computereinrichtung 24 als auch als Steuerung 26 arbeitet, wie sie jeweils hierin beschrieben sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen enthält das Modell die Details des Verfahrens zur Herstellung des Teils 28. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Aufbauparameter separat von der Mehrzahl von Geometrien gespeichert (z.B. die CAD-Datei, die das aufzubauende Teil beschreibt). Bei diesen Ausführungsbeispielen enthält die Aufbaudatei eine Mehrzahl von Aufbauparametern, die in dem Speicher der Computereinrichtung 24 oder der Steuerung 26 gespeichert sind und die Mehrzahl von Geometrien, die separat gespeichert sind. Bei diesen Ausführungsbeispielen kombiniert das System 10 die Aufbauparameter mit der Mehrzahl von Geometrien, wenn das Aufbauen auftritt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Computereinrichtung 24 auch dazu eingerichtet, zumindest teilweise als eine Datenerfassungseinrichtung zu arbeiten und den Betrieb des Systems während der Herstellung des Teils 28 zu überwachen. Bei einem Ausführungsbeispiel empfängt und verarbeitet die Computereinrichtung 24 zum Beispiel elektrische Signale 44 von dem ersten optischen Detektor 38. Die Computereinrichtung 24 speichert Informationen, die mit dem Schmelzbad 22 verknüpft sind, basierend auf den elektrischen Signalen 44, die verwendet werden, um das Steuern und Verfeinern des Aufbauverfahrens für das System 10 oder für eine spezifische Komponente, die durch das System 10 gebaut wird, zu ermöglichen.
Außerdem ist die Computereinrichtung 24 bei diesem Beispiel dazu eingerichtet, einen oder mehrere Aufbauparameter in Echtzeit basierend auf den elektrischen Signalen 44 anzupassen, die von dem ersten optischen Detektor 38 empfangen werden. Während das System 10 das Teil 28 aufbaut, verarbeitet die Computereinrichtung 24 zum Beispiel elektrische Signalen 44 von dem ersten optischen Detektor 38 unter Verwendung von Datenverarbeitungsalgorithmen, um die Größe und die Temperatur des Schmelzbades 22 zu bestimmen. Die Computereinrichtung 24 vergleicht die Größe und die Temperatur des Schmelzbades 22 mit einer erwarteten oder gewünschten Schmelzbadgröße und Schmelzbadtemperatur basierend auf einem Kalibrierungsmodell. Die Computereinrichtung 24 erzeugt Steuersignale 60, die zu der Steuerung 26 zurückgeführt werden und verwendet werden, um einen oder mehrere Aufbauparameter in Echtzeit anzupassen, um Diskrepanzen im Schmelzbad 22 zu korrigieren. Zum Beispiel passt die Computereinrichtung 24 und/oder die Steuerung 26 die Leistung der Lasereinrichtung 14 während des Aufbauverfahrens an, wenn die Computereinrichtung 24 Diskrepanzen im Schmelzbad 22 detektiert, um solche Diskrepanzen zu korrigieren.
Die Steuerung 26 enthält irgendeine geeignete Art eines Controllers, der es dem System 10 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu arbeiten. Bei einem Beispiel ist die Steuerung 26 ein Computersystem, das wenigstens einen Prozessor und wenigstens eine Speichereinrichtung aufweist, das ausführbare Befehle ausführt, um den Betrieb des Systems 10 basierend zumindest teilweise auf Befehlen von menschlichen Bedienern zu steuern. Die Steuerung 26 enthält zum Beispiel ein 3D-Modell des durch das System 10 herzustellenden Teils 28. Ausführbare Instruktionen, die durch die Steuerung 26 ausgeführt werden, enthalten das Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung 14, das Steuern einer Position und einer Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18 und das Steuern einer Position und Scangeschwindigkeit der zweiten Scaneinrichtung 42.
Die Steuerung 26 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Komponenten des Systems 10 basierend auf Aufbauparametern zu steuern, die mit einer gespeicherten Aufbaudatei verknüpft sind, z.B. innerhalb der Computereinrichtung 24. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 26 dazu eingerichtet, die erste Scaneinrichtung basierend auf einer Aufbaudatei zu steuern, die mit einer durch das System 10 herzustellenden Komponente verknüpft ist. Genauer ist die Steuerung 26 dazu eingerichtet, die Position, die Bewegung und die Scangeschwindigkeit des Spiegels 34 und der Verwendung des Motors 36 basierend auf einem vorherbestimmten Pfad zu steuern, der durch die mit dem Teil 28 verknüpften Aufbaudatei definiert ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 26 auch dazu eingerichtet, die zweite Scaneinrichtung 42 zu steuern, um die EM-Strahlung 40 von dem Schmelzbad 22 zu dem ersten optischen Detektor 38 zu lenken. Die Steuerung 26 ist dazu eingerichtet, die Position, die Bewegung und die Scangeschwindigkeit des ersten Spiegels 46 und des zweiten Spiegels 50 basierend auf zumindest der Position des Spiegels 34 der ersten Scaneinrichtung 18 und der Position des Schmelzbades 22 zu steuern. Bei einem Ausführungsbeispiel wird zum Beispiel die Position des Spiegels 34 zu einem gegebenen Zeitpunkt während des Aufbauverfahrens unter Verwendung der Computereinrichtung 24 und/oder der Steuerung 26 bestimmt basierend auf einen vorherbestimmten Pfad einer Aufbaudatei, die verwendet wird, um die Position des Spiegels 24 zu steuern. Die Steuerung 26 steuert die Position, die Bewegung und die Scangeschwindigkeit des ersten Spiegels 46 und des zweiten Spiegels 50 basierend auf der bestimmten Position des Spiegels 34. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die erste Scaneinrichtung 18 dazu eingerichtet, die Position des Spiegels 34 zu der Steuerung 26 und/oder der Computereinrichtung 24 zu kommunizieren, z.B. durch das Ausgeben von Positionssignalen für die Steuerung 26 und/oder die Computereinrichtung 24, die mit der Position des Spiegels 34 übereinstimmen. Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel steuert die Steuerung 26 die Position, die Bewegung und die Scangeschwindigkeit des ersten Spiegels 46 und des zweiten Spiegels 50 basierend auf der Position des Schmelzbades 22. Der Ort des Schmelzbades 22 zu einem gegebenen Zeitpunkt während des Aufbauverfahrens wird zum Beispiel basierend auf der Position des Spiegels 34 bestimmt.
Die Steuerung 26 ist auch dazu eingerichtet, andere Komponenten des Systems 10 zu steuern, aufweisend, ohne Beschränkung, die Lasereinrichtung 14. Bei einem Ausführungsbeispiel steuert die Steuerung 26 zum Beispiel die Leistungsabgabe der Lasereinrichtung 14 basierend auf Aufbauparametern, die mit einer Aufbaudatei verknüpft sind.
2 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 des Herstellens eines Teils 28 unter Verwendung des in 1 gezeigten Additivherstellungssystems 10. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Verfahren 200 in zwei Abschnitte unterteilt, ein Einrichtungsverfahren 202 und ein Herstellungsverfahren 204.
Bei dem Einrichtungsverfahren 202 enthält eine Computer-Aided-Design-Datei (CAD-Datei) 206 eine Gestalt des herzustellenden Teils 28. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die CAD-Datei 206 für eine Computereinrichtung bereitgestellt, wie etwa die in 3 gezeigte Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304. Die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 enthält einen Scanpfadgenerator 208. Der Scanpfadgenerator 208 ist dazu eingerichtet, die CAD-Datei zu analysieren und zu bestimmen, wie das Teil 28 unter Verwendung des Additivherstellungssystems 10 hergestellt wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform bestimmt der Scanpfadgenerator 208 die Schichten des Materials, die das Teil 28 bilden, und bestimmt den Pfad, den die Steuerung 26 befehlen wird, dem der Laserstrahl 16 zu folgen hat. Der Scanpfadgenerator 208 bestimmt auch die Reihenfolge der Arbeitsabläufe, der Bewegungen, die das Additivherstellungssystem 10 während des Herstellungsverfahrens ausführen wird. Der Scanpfadgenerator 208 erzeugt eine Aufbaudatei 210 basierend auf der CAD-Datei 206. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Aufbaudatei 210 für die Art und/oder das Modell des Additivherstellungssystems 10 eingerichtet, das verwendet werden wird. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen ist die Aufbaudatei 210 für die spezifische Maschine eingerichtet, die das Teil 28 aufbauen wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform schichtet der Scanpfadgenerator 208 das 3D-Bild der Komponente in Scheiben oder Schichten. Der Scanpfadgenerator 208 erzeugt die Pfade der einen oder mehreren Lasereinrichtungen 14 (in 1 gezeigt) für jede Scheibe oder Schicht. Der Scanpfadgenerator 208 berechnet den einen oder die mehreren Parameter für jeden Punkt entlang der erzeugten Pfade.
Die Aufbaudatei 210 enthält Aufbauparameter, die verwendet werden, um eine oder mehrere Komponenten des Systems 10 zu steuern. Die Aufbauparameter enthalten, ohne Beschränkung, eine Leistung der Lasereinrichtung 14, eine Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18, eine Position und Ausrichtung der ersten Scaneinrichtung 18 (insbesondere des Spiegels 34), eine Scangeschwindigkeit der zweiten Scaneinrichtung 42, eine Position und Ausrichtung der zweiten Scaneinrichtung 42 (insbesondere des ersten Spiegels 46 und des zweiten Spiegels 50) (alle in 1 gezeigt), eine gewünschte Schmelzbadgröße und ein gewünschtes Schmelzbadtemperaturprofil.
Beim Herstellungsverfahren 204 wird die Aufbaudatei 210 in die Computereinrichtung 24 und/oder die Steuerung 26 (in 1 gezeigt) geladen, die den Betrieb des Systems 10 steuert. Das System 10 verwendet die Aufbaudatei 210, um das Teil 28 aufzubauen 212. Während das System 10 aufbaut, überwacht ein bzw. überwachen mehrere Sensoren 216, wie etwa das optische System 20 (in 1 gezeigt), das Teil 28 für eine Rückkopplungsregelung 218 des Teils 28. Wie vorstehend beschrieben, überwachen die Sensoren 216 das Aufbauen 212 des Teils 28 in Echtzeit und Übertragen die Ergebnisse zu der Computereinrichtung 24. Die Computereinrichtung 24 verwendet die Rückkopplungsregelungsinformationen, um zu ermitteln, ob oder ob nicht irgendeiner der aktuellen Parameter zu ändern ist, um potentielle Probleme zu korrigieren. Wie vorstehend beschrieben überträgt die Computereinrichtung 24 irgendwelche Änderungen an den Parametern zu der Steuerung 26. Bei einigen Ausführungsbeispielen verwendet die Computereinrichtung 24 die Rückkopplungsregelinformationen, um zu bestimmen, dass das Aufbauen 212 aufgrund von durch die Analyse der Rückkopplungsregeldaten entdeckten Problemen gestoppt werden sollte. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen verwendet die Computereinrichtung 24 die Rückkopplungsregelinformationen, um zu ermitteln, ob das Teil 28 zu inspizieren ist oder nicht. Zum Beispiel kann die Computereinrichtung 24 bestimmen, dass zu viele Fehler während der Herstellung 212 des Teils 28 aufgetreten sind und dass die Kosten der Inspektion 214 umgangen und das Teil entsorgt werden sollte.
Das Herstellungsverfahren 204 umfasst auch eine Inspektion 214 nach dem Bau, bei der das endgültige Teil 28 für Qualitätszwecke analysiert wird. Diese Inspektion 214 kann Daten von den Sensoren 216, einen Computertomographiescan (CT-Scan), einen axialen Computertomographiescan (CAT-Scan), einen Ultraschallbildgebungsscan, eine visuelle Inspektion und/oder irgendeinen anderen nicht zerstörenden Scan oder Analyse des Teils 28 aufweisen, um die Qualität und die Eignung des Teils 28 zur Verwendung zu ermitteln. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Inspektion 214 zerstörendes Prüfen umfassen, bei dem ein Abschnitt des Teils 28 entfernt, poliert und auf Porosität und andere metallurgische Eigenschaften analysiert wird.
Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält die Aufbaudatei 210 eine Mehrzahl von Geometrien. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Geometrien durch die Aufbaudatei 210 definiert. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Geometrien durch einen Benutzer definiert. Bei der beispielhaften Ausführungsform haben die unterschiedlichen Geometrien unterschiedliche thermische Leitungseigenschaften und erfordern unterschiedliche Niveaus der Laserleistung zur Vervollständigung basierend auf ihren Umgebungen. Bei einigen Geometrien ist die vorhergehende Schicht festes Metall, das bereits gelasert wurde. Bei diesen Geometrien wird, wenn das Pulver gelasert wird, die Wärme schnell durch das feste Metall abgeleitet. Daher sind die Größe und die Temperatur des Schmelzbades 22 beeinträchtigt, wenn die Wärme abgeleitet wird. Bei einigen anderen Geometrien ist Pulver unter dem gelaserten Punkt, wie etwa im Fall eines Bogens. An diesen Stellen wird die Wärme nicht so schnell abgeleitet, daher wird weniger Laserleistung benötigt, um das Schmelzbad 22 auf dieselbe Größe und Temperatur zu bringen, als in den Bereichen, in denen die Wärme abgeleitet wird. Die Menge von festem Metall und die Form des festen Metalls benachbart zu dem gelaserten Punkt kann auch die thermische Leitfähigkeit des Teils 28 beeinträchtigen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält die Aufbaudatei 210 die Schmelzbadgröße als einen Aufbauparameter. Die Computereinrichtung 24 passt die Laserleistung und die Geschwindigkeit an, um die gewünschte Schmelzbadgröße zu erreichen. Bei der beispielhaften Ausführungsform empfängt die Computereinrichtung 24 Sensorinformationen aufweisend die Schmelzbadgröße und passt die Lasereinstellungen an, um die gewünschte Schmelzbadgröße zu erreichen.
3 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Herstellungssystems 300 zum dynamischen Anpassen der Additivherstellung eines Teils unter Verwendung des in 1 gezeigten DMLM-Systems 10. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird das Herstellungssystem 300 für das Aufbauen eines Teils 28 (in 1 gezeigt), das Überwachen des Aufbaus eines Teils 28 und das Aktualisieren der Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt), die mit dem Teil 28 verknüpft ist basierend auf dem Aufbauen verwendet. Das Herstellungssystem 300 enthält eine Herstellungssteuercomputereinrichtung 302 („MC“-Computereinrichtung), die dazu eingerichtet ist, die Aufbaudatei 210 des Teils 28 dynamisch zu aktualisieren. Das Herstellungssystem 300 enthält eine DMLM-Computereinrichtung 306, die dazu eingerichtet ist, die Aufbaudatei 210 eines Teils 28 während der Herstellung des Teils 28 zu aktualisieren.
Wie es nachfolgend genauer beschrieben wird, ist die MC-Computereinrichtung 302 dazu eingerichtet ist, ein Modell eine Teils 28 aufweisend eine Mehrzahl von Aufbauparametern zu speichern, aktuelle Sensorinformationen von wenigstens einer aktuellen Sensorabfrage des Schmelzbades 22 (in 1 gezeigt) von einem im Aufbau befindlichen Teil 28 zu empfangen, ein oder mehrere Attribute des Schmelzbades 22 basierend auf den aktuellen Sensorinformationen zu bestimmen, wenigstens ein unsichtbares Attribut des Schmelzbades 22 zu berechnen, einen angepassten Aufbauparameter basierend auf dem wenigstens einen unsichtbaren Attribut, dem einen oder den mehreren Attributen und der Mehrzahl von Aufbauparametern zu ermitteln und den angepassten Aufbauparametern zu der Maschine, wie etwa dem System 10, zu übertragen, das aktuell das Teil herstellt.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die MC-Computereinrichtung 302 außerdem dazu eingerichtet, die Aufbaudatei 210 für das Aufbauen des Teils 28 zu speichern aufweisend eine Mehrzahl von Geometrien, die jeweils einen oder mehrere Werte eines ersten Aufbauparameters enthalten, Sensorinformationen eines Aufbaus des Teils 28 durch das die Aufbaudatei 210 verwendende System 10 zu empfangen. Die Sensorinformationen für jede Geometrie der Mehrzahl von Geometrien mit dem korrespondierenden einen oder mehreren Werten des ersten Aufbauparameters zu vergleichen, um eine oder mehrere Unterschiede zu ermitteln, einen oder mehrere Werte für einen zweiten Aufbauparameter für jede Geometrien basierend auf dem einen oder den mehreren Unterschieden zu bestimmen, eine aktualisierte Aufbaudatei 210 für das Teil 28 zu erzeugen, aufweisend den einen oder die mehreren Werte für den zweiten Aufbauparameter und die aktualisierte Aufbaudatei 210 zu dem System 10 zu übertragen.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen ist die MC-Computereinrichtung 302 außerdem dazu eingerichtet, die Aufbaudatei 210 für das Aufbauteil 28 aufweisend eine Mehrzahl von Geometrien zu speichern, die jeweils einen oder mehrere Aufbauparameter enthalten, Sensorinformationen einer ersten momentan aufgebauten Geometrie von einem in Arbeit befindlichen Aufbau des Teils 28 zu empfangen, eine oder mehrere Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter für die erste Geometrie basierend auf den Sensorinformationen zu ermitteln, eine oder mehrere nachfolgende Geometrien der Mehrzahl von aufzubauenden Geometrien zu identifizieren, die ähnlich der ersten Geometrie sind, einen oder mehrere Aufbauparameter von der einen oder den mehreren nachfolgenden Geometrien in der Aufbaudatei 210 basierend auf der einen oder den mehreren Anpassungen anzupassen und die angepasste Aufbaudatei 210 zu dem System 10 zu übertragen, das das Teil 28 momentan herstellt.
Bei noch weiteren Ausführungsbeispielen ist die MC-Computereinrichtung 302 dazu eingerichtet, die Aufbaudatei 210 für das Aufbauen des Teils 28 aufweisend einen oder mehrere Aufbauparameter zu speichern und eine Mehrzahl von Aufbauinformationen zu empfangen. Jede Aufbauinformation der Mehrzahl von Aufbauinformationen enthält Sensorinformationen eines Aufbaus des Teils 28 von einer oder einer Mehrzahl von Maschinen 10, die die Aufbaudatei 210 verwendet bzw. verwenden. Die MC-Computereinrichtung 302 ist außerdem dazu eingerichtet, die Mehrzahl von Sensorinformationen mit dem einen oder den mehreren Aufbauparametern zu vergleichen, um einen oder mehrere Unterschiede zu bestimmen, einen oder mehrere Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter basierend auf dem einen oder den mehreren Unterschieden zu bestimmen, eine aktualisierte Aufbaudatei 210 basierend auf der einen oder den mehreren Anpassungen zu erzeugen und die aktualisierte Aufbaudatei 210 zu dem wenigstens einen System 10 der Mehrzahl von Systemen 10 für die Herstellung zu übertragen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist eine Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 ein Computer oder eine Computereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Aufbaudateien 210 basierend auf CAD-Dateien 206 zu erzeugen (in 2 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 einen Scanpfadgenerator 208 auf. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 in Kommunikationsverbindung mit der MC-Computereinrichtung 302 und der DMLM-Computereinrichtung 306. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 in Kommunikationsverbindung mit einer Benutzercomputereinrichtung (nicht gezeigt). Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 in Kommunikationsverbindung mit anderen Computereinrichtungen über verschiedene drahtgebundene und drahtlose Schnittstellen aufweisend, aber nicht beschränkt auf wenigstens eine von einem Netzwerk, wie etwa dem Internet, einem lokalen Netzwerk (LAN), einem Weitverkehrsnetzwerk (WAN) oder einem digitalen Netzwerk mit integrierten Diensten (ISDN), einer Einmalverbindung, einer digitalen Teilnehmerleitung (DSL), einer Mobilfunkverbindung und einem Kabelmodem. Die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 kann irgendeine Einrichtung sein, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Schritte auszuführen, umfassend, aber nicht beschränkt auf einen Desktop-Computer, einen Laptop-Computer, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), ein Mobiltelefon, ein Smartphone, einen Tabletcomputer oder eine andere mit einem Netzwerk verbindbare Ausrüstung.
Bei der beispielhaften Ausführungsform steht der MC-Computereinrichtung 302 auch in Kommunikationsverbindung mit der DMLM-Computereinrichtung 306, die ähnlich ist der Computereinrichtung 24 (in 1 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die DMLM-Computereinrichtung 306 dazu eingerichtet, mit einer DMLM-Steuerung 308 zu kommunizieren und die DMLM-Steuerung 308 zu steuern, die die eine oder mehreren Lasereinrichtungen 14 (in 1 gezeigt) während des Aufbaus des Teils 28 steuert. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die DMLM-Steuerung 308 ähnlich zur Steuerung 26 (in 1 gezeigt). Wie vorstehend beschrieben, steuern die DMLM-Computereinrichtung 306 und die DMLM-Steuerung 308 den Aufbau des Teils 28 basierend auf der Aufbaudatei 210. Bei der beispielhaften Ausführungsform empfängt die DMLM-Computereinrichtung 306 Sensordaten von den Sensoren 310 während und nach dem Aufbauen des Teils 28. Die DMLM-Computereinrichtung 306 ist dazu eingerichtet, mit der MC-Computereinrichtung 302 über viele Schnittstellen zu kommunizieren, enthaltend, aber nicht beschränkt auf wenigstens eine von einem Netzwerk, wie etwa dem Internet, einem LAN, einem WAN oder einem digitalen Netzwerk mit integrierten Diensten (ISDN), einer Einwahlverbindung, einer digitalen Teilnehmerleitung (DSL), einer Mobilfunkverbindung, einer Sattelitenverbindung oder einem Kabelmodem. Die DMLM-Computereinrichtung 306 kann irgendeine Einrichtung sein, die in der Lage ist, auf ein Netzwerk zuzugreifen, wie etwa das Internet, aufweisend, aber nicht beschränkt auf einen Desktop-Comuter, einen Laptop-Computer, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet, ein Phablet, das in eine Einrichtung wie etwa das System 10 eingebunden ist, oder andere mit einem Netzwerk verbindbare Ausrüstung.
Die Sensoren 310 sind ausgebildet, um einen interessierenden Parameter zu messen, wie etwa eine Temperatur, eine verteilte Temperatur, einen Druck, einen elektrischen Strom, ein Magnetfeld, ein elektrisches Feld, chemische Eigenschaften, Abmessungen, eine Größe, eine Form oder Kombinationen davon. Einige Sensoren 310 können das optische System 20 (in 1 gezeigt) enthalten und können außerdem zum Beispiel und ohne Beschränkung eine Fotovervielfacherröhre , eine Fotodiode, eine Infrarotkamera, eine Kamera mit einem ladungsgekoppelten Bauteil (CCD-Kamera), eine CMOS-Kamera, ein Pyrometer oder eine Hochgeschwindigkeitskamera für sichtbares Licht enthalten. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Sensoren 310 ähnlich den Sensoren 216 (in 1 gezeigt) sein und Einrichtungen enthalten, die in der Lage sind, einen Computertomografiescan (CT-Scan), einen axialen Computertomografiescan (CAT-Scan), einen Ultraschallbildgebungsscan, eine visuelle Inspektion und/oder irgendeinen anderen nicht zerstörenden Scan oder Analyse des Teils 28 durchzuführen, um die Qualität und die Eignung des Teils 28 zur Verwendung zu ermitteln. Die Sensoren 310 sind mit der MC-Computereinrichtung 302 oder der DMLM-Computereinrichtung 306 über viele Schnittstellen verbunden, aufweisend, ohne Beschränkung, ein Netzwerk, wie etwa ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN), eine Einwahlverbindung, Kabelmodem, drahtlose und spezielle Hochgeschwindigkeitsleitungen für ein digitales Netzwerk mit integrierten Diensten (ISDN-Leitungen). Die Sensoren 310 empfangen Daten über den Aufbau eines Teils 28 und berichten diese Daten zu der MC-Computereinrichtung 302 und/oder der DMLM-Computereinrichtung 306. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Sensoren 310 auch in Kommunikationsverbindung mit anderen Computersystemen, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Benutzercomputereinrichtungen.
Ein Datenbankserver 312 ist mit der Datenbank 314 verbunden, die Informationen über eine Vielfalt von Angelegenheiten enthält, wie sie hierin genauer beschrieben sind. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zentrale Datenbank 314 auf der MC-Computereinrichtung 302 gespeichert. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Datenbank 314 entfernt von der MC-Computereinrichtung 302 gespeichert und kann nicht zentralisiert sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält die Datenbank 314 eine einzige Datenbank mit getrennten Abschnitten oder Partitionen oder bei anderen Ausführungsbeispielen enthält die Datenbank 314 mehrere Datenbanken, die jeweils voneinander getrennt sind. Die Datenbank 314 speichert, ohne Beschränkung, Daten und Informationen, wie etwa die Aufbaudateien 210, Geometrien, Sensordaten und Parameteranpassungen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist ein Benutzer in der Lage, durch das Einloggen in die MC-Computereinrichtung 302 auf die Datenbank 314 zuzugreifen, wie etwa mittels einer Benutzercomputereinrichtung.
4 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Konfiguration eines Client-Systems, das mit dem Herstellungssystem 300 (in 3 gezeigt) verwendet werden kann. Die Computereinrichtung 400 wird durch einen Nutzer 402 betrieben. Die Computereinrichtung 400 kann enthalten, ist aber nicht beschränkt auf die DMLM-Steuerung 308, die Steuerung 26, die DMLM-Computereinrichtung 306, die Computereinrichtung 24 und die Benutzercomputereinrichtung (nicht gezeigt). Die Computereinrichtung 400 enthält einen Prozessor 404 zum Ausführen von Befehlen. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die ausführbaren Befehle in einem Speicherbereich 406 (auch bekannt als eine Speichereinrichtung) abgespeichert. Der Prozessor 404 kann einen oder mehrere Prozessoreinheiten (z.B. in einer Mehrkernkonfiguration) aufweisen. Der Speicherbereich 406 ist irgendeine Einrichtung, die es ermöglicht, Informationen, wie etwa ausführbare Befehle und/oder Transaktionsdaten zu speichern und wiederzuerlangen. Speicherbereich 406 enthält einen oder mehrere computerlesbare Medien. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält der Speicherbereich 406 die Datenbank 314 (in 3 gezeigt). Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Speicherbereich 406 in der Computereinrichtung 400 gespeichert. Bei alternativen Ausführungsbeispielen ist der Speicherbereich 406 entfernt von der Computereinrichtung 400 gespeichert.
Die Computereinrichtung 400 enthält auch wenigstens eine Medienausgangskomponente 408 zum Darstellen von Informationen für den Benutzer 402. Die Medienausgangskomponente 408 ist irgendeine Komponente, die in der Lage ist, Informationen an den Benutzer 402 zu übermitteln. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält die Medienausgangskomponente 408 einen Ausgangsadapter (nicht gezeigt), wie etwa einen Videoadapter und/oder einen Audioadapter. Ein Ausgangsadapter ist mit dem Prozessor 404 betriebsverbunden und mit einer Ausgabeeinrichtung betriebsverbunden, wie etwa einer Anzeigeeinrichtung (z.B. eine Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Anzeige mit lichtemittierenden Dioden (LED-Anzeige) oder eine Anzeige mit „elektronischer Tinte“) oder eine Audioausgabeeinrichtung (z.B. ein Lautsprecher oder Kopfhörer). Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Medienausgabekomponente 408 dazu eingerichtet, eine grafische Benutzerschnittstelle für den Benutzer 402 darzustellen (z.B. einen Web-Browser und/oder eine Client-Anwendung). Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält die Computereinrichtung 400 eine Eingabeeinrichtung 410 zum Empfangen einer Eingabe von dem Benutzer 402. Der Benutzer 402 kann die Eingabeeinrichtung 410 benutzen, um, ohne Beschränkung, eine Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt) zur Ansicht auszuwählen. Die Eingabeeinrichtung 410 kann z.B. eine Tastatur, eine Zeigeeinrichtung, eine Maus, ein Stift, eine Berührungsempfindliche Fläche (z.B. ein Touchpad oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm), ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, einen Positionsdetektor, eine biometrische Eingabeeinrichtung und/oder eine Audioeingabeeinrichtung aufweisen. Eine einzige Komponente, wie etwa ein berührungsempfindlicher Bildschirm kann sowohl als Ausgabeeinrichtung der Medienausgangskomponente 408 und als Eingabeeinrichtung 410 arbeiten.
Die Computereinrichtung 400 kann auch eine Kommunikationsschnittstelle 412 aufweisen, die mit einer entfernten Einrichtung, wie etwa einem Sensor 310 (in 3 gezeigt) kommunikationsverbunden ist. Die Kommunikationsschnittstelle 412 kann z.B. einen drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerkadapter und/oder einen drahtlosen Datentransceiver zur Verwendung mit einem mobilen Telekommunikationsnetzwerk oder lokalen Netzwerk aufweisen.
In dem Speicherbereich 406 sind z.B. computerlesbare Befehle zur Bereitstellung einer Schnittstelle für den Benutzer 402 mittels der Medienausgangskomponente 408 und optional zum Empfangen und Verarbeiten von Eingaben von der Eingabeeinrichtung 410 gespeichert. Eine Benutzerschnittstelle kann unter anderen Möglichkeiten einen Web-Browser und/oder eine Client-Anwendung aufweisen. Web-Browser ermöglichen es Benutzern, wie etwa dem Benutzer 402, Medien und andere Informationen, die typischerweise auf einer Webseite oder Webpräsenz eingebettet sind, anzuzeigen und damit zu interagieren. Eine Clientanwendung ermöglicht es dem Benutzer 402, z.B. mit der MC-Computereinrichtung 302 (in 3 gezeigt) zu interagieren. Zum Beispiel können Befehle durch einen Cloud-Dienst gespeichert werden und die Ausgabe der Ausführung dieser Befehle zu der Medienausgabekomponente 408 gesendet werden.
Der Prozessor 404 führt computerausführbare Befehle zum Implementieren von Aspekten der Offenbarung aus. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Prozessor 404 in einen Mikroprozessor für spezielle Anwendungen transformiert durch das Ausführen von computerausführbaren Befehlen, oder dadurch, dass er auf andere Weise programmiert ist. Zum Beispiel ist der Prozessor 404 mit Befehlen programmiert, die nachstehend weiter erläutert sind.
5 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Konfiguration eines Serversystems, das mit dem Herstellungssystem 300 verwendet werden kann (beide in 3 gezeigt). Genauer kann die Servercomputereinrichtung 500 enthalten, ist aber nicht beschränkt auf die MC-Computereinrichtung 302, die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304, die DMLM-Computereinrichtung 306 und den Datenbankserver 312 (beide in 3 gezeigt). Die Servercomputereinrichtung 500 enthält auch einen Prozessor 502 zum Ausführen von Befehlen. Die Befehle können in einem Speicherbereich 504 (auch bekannt als Speichereinrichtung) gespeichert werden. Der Prozessor 502 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten (z.B. in einer Multikernkonfiguration) aufweisen.
Der Prozessor 502 ist mit einer Kommunikationsschnittstelle 506 betriebsverbunden, so dass die Servercomputereinrichtung 500 in der Lage ist, mit einer entfernten Einrichtung zu kommunizieren, wie etwa einer anderen Servercomputereinrichtung 500, Sensoren 310 (in 3 gezeigt), der MC-Computereinrichtung 302 , der DMLM-Computereinrichtung 306, der DMLM-Steuerung 308 (in 3 gezeigt) oder Benutzercomputereinrichtungen. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 506 Daten von Sensoren 310 empfangen, wie es in 3 veranschaulicht ist.
Der Prozessor 502 ist auch mit einer Speichereinrichtung 508 betriebsverbunden. Die Speichereinrichtung 508 ist irgendeine computerbetriebene Hardware, die geeignet ist zum Speichern und/oder Wiedererlangen von Daten, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Daten, die mit der Datenbank 314 verknüpft sind (in 3 gezeigt). Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Speichereinrichtung 508 in die Servercomputereinrichtung 500 integriert. Zum Beispiel kann die Servercomputereinrichtung 500 eine oder mehrere Festplatten als Speichereinrichtung 508 aufweisen. Bei anderen Beispielen ist die Speichereinrichtung 508 extern von der Servercomputereinrichtung 500 und ist durch eine Mehrzahl von Servercomputereinrichtungen 500 zugreifbar. Zum Beispiel kann die Speichereinrichtung 508 ein Speicherbereichsnetzwerk (SAN), ein netzwerkverbundenes Speichersystem (NAS-System) und/oder mehrere Speichereinheiten aufweisen, wie etwa Festplatten und/oder Festkörperspeicher in einer Konfiguration redundanter Anordnung und kostengünstigen Platten (RAID).
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Prozessor 502 mittels einer Speicherschnittstelle 510 mit der Speichereinrichtung 508 betriebsverbunden. Die Speicherschnittstelle 510 ist irgendeine Komponente, die in der Lage ist, dem Prozessor 502 einen Zugriff auf die Speichereinrichtung 508 bereitzustellen. Die Speicherschnittstelle 510 kann z.B. einen Advanced-Technology-Attachment-Adapter (ATA-Adapter) einen seriellen ATA-Adapter (ATA-Adapter), einen seriellen ATA-Adapter (SATA-Adapter), einen Small-Computer-System-Interface-Adapter (SCSI-Adapter), einen RAID-Controller, einen SAN-Adapter, einen Netzwerkadapter und/oder irgendeine Komponente aufweisen, die dem Prozessor 502 Zugriff auf die Speichereinrichtung 508 bereitstellt.
Der Prozessor 502 führt computerausführbare Befehle aus zur Implementierung von Aspekten der Offenbarung. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Computer 502 in einen Mikroprozessor für spezielle Anwendungen transformiert durch das Ausführen von computerausführbaren Befehlen oder dadurch, dass er anderweitig programmiert ist. Zum Beispiel ist der Prozessor 502 mit Befehlen programmiert, wie sie nachfolgend weiter erläutert sind.
6 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Vorwärtskopplung-Steuersystems 608, um das Additivherstellen des Teils 28 unter Verwendung des Herstellungssystems 300 (in 3 gezeigt) dynamisch anzupassen. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Vorwärtskopplung-Steuersystem 600 ein Teil eines Herstellungsverfahrens 204 (in 2 gezeigt).
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem System 10 das Teil 28 aufgebaut 212 (in 2 gezeigt). Während das Teil 28 aufgebaut 212 wird, überwachen Sensoren 310 das Teil 28 und übertragen Echtzeitinformationen über den Aufbauprozess 212 zu der Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält die MC-Computereinrichtung (in 3 gezeigt) die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602.
Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 empfängt Echtzeitsensorinformationen von den Sensoren 310. Bei der beispielhaften Ausführungsform speichert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 eine Kopie der Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt). Wie vorstehend beschrieben, enthält die Aufbaudatei 210 eine Mehrzahl von Geometrien, wobei die Geometrien wiederholbare Abschnitte des Teils 28 sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Aufbaudatei 210, um die darin enthaltenen Geometrien zu ermitteln. Wenn die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Echtzeitsensorinformationen empfängt, analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Sensorinformation im Hinblick auf die Geometrie, die das System 10 aktuell aufbaut 212. Sobald die Geometrie vollständig ist, bestimmt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 aktualisierte Aufbauparameter für diese bestimmte Geometrie. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 bestimmt, ob andere Kopien dieser Geometrie oder ähnliche Geometrien in der Aufbaudatei 210 sind. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 wendet die ermittelten aktualisierten Aufbauparameter auf jede ähnliche Geometrie in der Aufbaudatei 210 an, die noch aufgebaut werden muss. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 überträgt die aktualisierten Aufbauparameter in der Aufbaudatei 210 zu dem System 10, so dass das System 10 diese aktualisierten Aufbauparameter das nächste Mal nutzen kann, wenn es die Geometrie in dem Aufbauteil 28 aufbauen 212 muss.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen empfängt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 auch die angepassten Aufbauparameter von dem System 10, wie etwa wenn das System 10 die Leistung erhöhen muss, um die Schmelzbadgröße durch die Verwendung der Rückkopplungsregelung 218 (in 2 gezeigt) konstant zu halten. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 verwendet die angepassten Aufbauparameter, um die Aufbauparameter für andere Versionen der Geometrie weiter zu aktualisieren.
Bei einigen Ausführungsbeispielen erzeugt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 ein Modell (auch bekannt als digitaler Zwilling) des Verfahrens der Herstellung des Teils 28 (z.B. Schmelzbadantwort auf den Laser und Sensorantwort auf das Schmelzbad). Das Modell simuliert das Verfahren des Herstellens des Teils 28. Bei der beispielhaften Ausführungsform kann das Modell der Physik, angepassten an Daten und/oder einer Kombination von beiden entwickelt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Modell ohne Beschränkung Informationen von einem oder mehreren von der Aufbaudatei 210, den Sensoren 310 während des Aufbaus 212, und einer oder mehrerer Inspektionen 214 nach dem Ende des Aufbaus 212 enthalten. Die bereitgestellten oder verwendeten Informationen können auf Daten oder Erkenntnissen basieren, die real, künstlich oder virtuell sind. Reale Informationen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Daten oder Informationen, die von physikalischen Teilen oder aktuellen Aufbauten gemessen oder abgeleitet werden. Künstliche Informationen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Daten oder Informationen, die nicht gemessen oder von physikalischen Teilen oder aktuellen Aufbauten abgeleitet werden. Virtuelle Informationen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Daten oder Informationen die er erzeugt, modelliert, gestaltet oder auf andere Weise unter Verwendung eines Computers abgeleitet werden. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen enthält das Modell Informationen von mehrfachem Aufbau des Teils 28. Das Modell kann auch die vorstehend beschriebene Mehrzahl von Geometrien aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Modell unter Verwendung von Verfahrensmessungen eingestellt und/oder angepasst werden. Das Modell kann Aufbauparametereingaben empfangen (Laserleistung, Geschwindigkeit der Scaneinrichtung, CAD-Geometrie) und die Antwort des Verfahrens vorhersagen (z.B. Schmelzbad und Sensor). Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Informationen in dem Modell verwenden, um einen Aufbau 212 des Teils 28 zu simulieren. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 ist auch in der Lage, die Ergebnisse von Änderungen der Aufbauparameter zu simulieren.
7 ist eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Vorwärtskopplung-Steuersystems 700, um die Additivherstellung des Teils 28 unter Verwendung des Herstellungssystems 300 (in 3 gezeigt) dynamisch anzupassen. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Vorwärtskopplung-Steuersystem 700 Teil des Herstellungsverfahrens 204 (in 2 gezeigt).
Wie es vorstehend beschrieben ist, baut 212 (in 2 gezeigt) das System 10 das Teil 28. Während das Teil 28 aufgebaut wird 212, überwachen Sensoren 310 das Teil 28 und übertragen Echtzeitsensorinformationen über das Aufbauverfahren 212 zu der Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält die MC-Computereinrichtung 302 (in 3 gezeigt) die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 empfängt Sensorinformationen von den Sensoren 310 über ein oder mehrere geschlossene Aufbauten des Teils 28. Bei der beispielhaften Ausführungsform speichert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine Kopie der Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt). Wie es vorstehend beschrieben ist, enthält die Aufbaudatei 210 eine Mehrzahl von Geometrien, wobei die Geometrien wiederholbare Abschnitte des Teils 28 sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Aufbaudatei 210, um die darin enthaltenen Geometrien zu ermitteln. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 empfängt auch die angepassten Aufbauparameter von dem System 10, wie etwa wenn das System 10 die Leistung erhöhen musste, um die Schmelzbadgröße konstant zu halten.
Wenn die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Sensorinformationen empfängt, analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Sensorinformation im Hinblick auf die Geometrie, auf die sich die Sensorinformation bezieht. Für jede Geometrie vergleicht die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Sensorinformation, die Aufbauparameter aus der Aufbaudatei 210 und die angepassten Aufbauparameter von dem System 10, um aktualisierte Aufbauparameter für diese Geometrie zu ermitteln. Zum Beispiel analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 jede Instanz einer bestimmten Geometrie, um die Aufbauparameter und die Ergebnisse zu erkennen. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ermittelt aktualisierte Aufbauparameter für diese Geometrie und wendet diese aktualisierten Parameter auf alle ähnlichen Geometrien in der Aufbaudatei 210 an.
Bei der beispielhaften Ausführungsform wendet die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die aktualisierten Aufbauparameter auf die Aufbaudatei 210 an, um eine aktualisierte Aufbaudatei 210 zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsbeispielen erzeugt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine Deltadatei, die einen Begleiter für die Aufbaudatei 210 sein soll, wobei die Deltadatei Änderungen von der Aufbaudatei 210 enthält. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält die Aufbaudatei 210 einen ersten Aufbauparameter, wie etwa eine Schmelzbadgröße oder ein Schmelzbadtemperaturprofil. Die Deltadatei enthält zweite Aufbauparameter, wie etwa Leistung und/oder Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18 (in 1 gezeigt). Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet das System 10 die Deltadatei in Verbindung mit der Aufbaudatei 210, um das Teil 28 aufzubauen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen erzeugt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ein Modell (auch bekannt als digitaler Zwilling) des Verfahrens der Herstellung des Teils 28 (z.B. Schmelzbadantwort auf den Laser und Sensorantwort auf das Schmelzbad). Das Modell simuliert das Verfahren des Herstellens des Teils 28. Bei der beispielhaften Ausführungsform kann das Modell aus Physik, angepasst an Daten und/oder einer Kombination von beiden entwickelt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält das Modell Informationen aus der Aufbaudatei 210 von Sensoren 310 während des Aufbauens 212 und von einer oder mehreren Inspektionen 214 nachdem der Aufbau 212 beendet ist. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen enthält das Modell Informationen von mehreren Aufbauten des Teils 28. Das Modell enthält auch die Mehrzahl von oben beschriebenen Geometrien. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Modell unter Verwendung von Verfahrensmessungen eingestellt und/oder angepasst werden. Das Modell empfängt typischerweise Aufbauparametereingaben (Laserleistung, Geschwindigkeit der Scaneinrichtung, CAD-Geometrie) und sagt die Antwort des Verfahrens voraus (z.B. Schmelzbad und Sensor). Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Information im Modell verwenden, um einen Aufbau 212 des Teils 28 zu simulieren. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 ist auch in der Lage, weiter die Ergebnisse von Änderungen an den Aufbauparametern zu simulieren.
Die 12, 13 und 14 sind schematische Ansichten von anderen beispielhaften Systemen und Verfahren aufweisend Einrichtungen, die dynamisch einen Aufbau, einen Aufbauparameter und/oder eine Aufbaudatei zum Additivherstellen von einem oder mehreren Teilen anpassen. Als ein Beispiel kann die Einrichtung 1200 verwendet werden, um ein Verfahren zum Anpassen der ausgestalteten Form von additiv hergestellten Teilen in einer gewünschten Endform auszuführen. Das Verfahren versetzt ein Additivherstellungssystem teilweise in die Lage, Geometriestörungen oder andere Änderungen, die während einem Additivherstellungsverfahren auftreten können, unter Verwendung zum Beispiel des DMLM-Systems 1214 vor, während oder nach dem Aufbau zu kompensieren oder anzupassen. Zum Beispiel kann ein physisches Teil unter Verwendung einer Aufbaudatei hergestellt werden, die mit einem CAD- oder einem virtuellen Modell 1202, wie etwa dem nominellen CAD-Modell verknüpft sein kann. Die Eigenschaften und körperlichen Merkmale des gewünschten physischen oder digitalen Teils können vor, während oder nach einem Aufbau gemessen oder auf andere Weise bestimmt und elektronisch gespeichert werden. Die Messungen oder Ermittlungen 1204 können digital, physisch oder virtuell gemacht werden unter Verwendung einer Vielfalt von Mittel 1206 aufweisend, aber nicht beschränkt auf Inspektion/Meteorologie, Computertomographie, Röntgenstrahlen, Magnetresonanz, Ultraschall, optische, elektronische und Hochfrequenz, fotografische und Scannen. Ohne Beschränkung können die Mittel 1206 ein integraler Teil sein von oder in Kommunikationsverbindung sein mit der Einrichtung 1200 oder können eine separate Einrichtung sein. Die Messungen oder andere Bestimmungen der Eigenschaften und Merkmale des physischen oder digitalen Teils können verglichen werden mit dem nominellen CAD-Modell oder bekannten Eigenschaften oder Merkmalen, vor, während oder nach dem Aufbauverfahren, um Unterschiede oder Abweichungen zu identifizieren, wie etwa geometrische Unterschiede oder Materialunterschiede. Das nominelle CAD-Modell oder ein anderes digitales oder virtuelles Modell kann dann modifiziert/deformiert werden, z.B. als CAD 1212 unter Verwendung von z.B. einer Geometrieausgleichsfunktion 1210, funktionsgesteuert durch die geometrischen Unterschiede oder Materialunterschiede 1208, so dass die Geometrie oder andere Eigenschaften oder Merkmale kompensiert oder anderweitig modifiziert werden können vor, während oder nach einem Aufbau. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird eine teilweise oder gesamte Aufbaudatei basierend auf den Modifikationen erzeugt. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden, ohne Beschränkung, Abschnitte oder der gesamte Aufbau selbst und ein oder mehrere Aufbauparameter direkt oder indirekt modifiziert.
Die Einrichtung 1200 kann eingerichtet sein als ein teilweiser oder gesamter digitaler Zwilling oder virtueller Aufbau eines Aufbauverfahrens oder einer AM-Maschine. Einrichtungen 1200, 1300 und 1400 können selbstständige Einrichtungen getrennt von einer oder mehreren Aufbaumaschinen, wie etwa der Aufbaumaschine 1214 sein, wie es durch die Bezugslinien A, B und C angegeben ist. Die Einrichtungen 1200, 1300 und 1400 können mit Aufbaumaschinen direkt oder indirekt kommunizieren durch ein Kommunikationsmittel, wie etwa, aber nicht beschränkt auf computeraktivierte Mittel, drahtgebunden oder drahtlos, mittels einer entnehmbaren Speichereinrichtung oder der Cloud.
Die Aufbauparameter, die durch die Einrichtungen 1200, 1300 und 1400 verwendet werden sind solche, die verwendet werden, um eine oder mehrere Komponenten von einem oder mehreren Systemen zu steuern oder anderweitig Teile aufzubauen. Die Aufbauparameter hängen ab von den eingesetzten Additivherstellungsverfahren oder -systemen und den Materialien, die die Teile bilden. Aufbauparameter können ohne Beschränkung einen oder mehreren von einer Leistung, einer Geschwindigkeit, einer Ausrichtung, einer Position der Energiequellen, Galvos, Spiegeln, Scannern, Sensoren, Detektoren, Fördermitteln, Aufbauplatten und Materialapplikatoren und Materialentfernern aufweisen. Aufbauparameter können ohne Beschränkung außerdem auch einen oder mehreren von durch das System verwendete Materialien, um die Verfahren auszuführen, wie etwa Gase, Gasdrücke und Gasströmungen; Schmelzbadgrößen und Schmelzbadtemperaturprofile; Materialien, die die Teile selbst bilden und Zwischenteilmaterialien; Geschwindigkeit und Verfahren zum Aufbringen des Materials während des Aufbaus; und die Ausgangsform oder Formen des Teils und Zwischenaufbauformen des Teils umfassen. Aufbauparameter können außerdem ohne Beschränkung auch einen oder mehrere von Geometrien, Materialeigenschaften, Verfahrensergebnisse und Funktionseigenschaften des Teils und des Aufbaus umfassen.
Die Einrichtung 1200 kann als ein integraler Teil von oder in Kommunikation mit einem Additivherstellungssystem, wie etwa der Aufbaumaschine 1214 sein, die ein Teil aufbaut. Zum Beispiel kann eine lernende Vorwärtskopplung-Steuerung, die als Ausgangsaufbauparameter auf einer physischen Maschine verwendet wird, konfiguriert sein, um irgendein Merkmal oder irgendeinen Parameter bei einer lernenden Vorwärtskopplung-Steuerung auf der Maschine oder außerhalb der Maschine durch einen virtuellen Aufbau zu verfeinern.
13 ist eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Systems, das dynamisch einen Aufbau oder eine Aufbaudatei zum Additivherstellen eines Teils anpasst. Die Einrichtung 1300 kann z.B. verwendet werden, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, um eine Aufbaudatei zu modifizieren und die Aufbauvorhersage erneut zu berechnen, so dass die geometrischen Parameter, die sich auf die lokale Geometrieübereinstimmung oder Nichtübereinstimmung beziehen, ermittelt werden können. Die Einrichtung kann ein Aufbauvorhersagewerkzeug aufweisen. Das Werkzeug kann auf finiten Elementen oder Regeln basieren, und vorhergesagten Größen, wie etwa, ohne Beschränkung, Verzug oder Restspannung. Solche Größen können verwendet werden, um die Aufbaudatei zu modifizieren und die Aufbauvorhersage erneut zu berechnen. Wie es hierin verwendet wird bezieht sich eine Übereinstimmung allgemein auf die Geometrieantwort während eines Aufbaus auf eine lokale Geometrieänderung. Die geometrischen Parameter können zum Beispiel verwendet werden, um eine lokale Skalierungsfaktorkarte zu berechnen, die in Verbindung mit Messdaten verwendet werden kann, um irgendeine Störung des endgültigen Teils bei nachfolgenden Aufbauten zu verbessern. Das System kann zum Beispiel iterieren, bis die vorhergesagte Störung nachdem ein Teil gebaut wurde kleiner ist als ein Toleranzschwellenwert. Die Parameter können auf echten, virtuellen oder künstlichen Daten oder Informationen oder Kombinationen davon basieren.
14 ist eine schematische Ansicht eines anderen beispielhaften Systems, das einen Aufbau oder eine Aufbaudatei zur Additivherstellung eines Teils schreibt, erzeugt, modifiziert oder anpasst. Die Einrichtung 1400 kann zum Beispiel verwendet werden, um eine Aufbaudatei dynamisch zu modifizieren und die Aufbauvorhersage erneut zu berechnen. Das System kann auch ein Aufbauvorhersagetool aufweisen, das z.B. auf finiten Elementen oder Regeln basiert. Die Geometrieparameter können zum Beispiel verwendet werden, um eine lokale Skalierungsfaktorkarte zu berechnen, die in Verbindung mit der vorhergesagten Störung verwendet werden kann, um die ursprüngliche Störung des Teils zu verbessern. Die Skalierungsfaktorkarte kann dann zum Beispiel verwendet werden für nachfolgende oder aktuell ablaufende Aufbauten in Verbindung mit Messdaten, um die Störung des endgültigen Teils bei nachfolgenden Aufbauten weiter zu verfeinern. Das System zum Anpassen eines Aufbaus oder einer Aufbaudatei kann irgendeine Art von Daten oder Informationen verwenden. Das System kann parallel arbeiten und/oder iterieren, während ein oder mehrere Teile aufgebaut werden, unter Verwendung von vorher existierenden echten, virtuellen oder künstlichen Daten oder Informationen, Echtzeitdaten oder Echtzeitinformationen oder einer Kombination davon. Das System kann auch vor oder nach einem Aufbau arbeiten und/oder iterieren, um einen oder mehrere nachfolgende Aufbauten und/oder eine oder mehrere Aufbaumaschinen anzupassen. Die Aufbaumaschinen können direkt oder drahtlos mit der Einrichtung 1400 verbunden sein und können in enger Nachbarschaft zu oder entfernt von der Einrichtung 1400 angeordnet sein und können durch die Cloud kommunizieren.
Irgendeines oder mehrere der Verfahren, Merkmale oder Eigenschaften der Einrichtungen 1200, 1300 oder 1400 können mit irgendeinem der hierin offenbarten Verfahren oder Systeme kombiniert werden. Irgendein oder mehrere der Verfahren und Systeme können eine virtuelle Steuerschleife allein oder in Kombination mit Echtzeitsteuerschleifen aufweisen, von denen jede vorher existierende, gespeicherte, vorhergesagte und/oder Echtzeitdaten oder Informationen verwenden kann. Die Information kann real, künstlich oder virtuell sein.
Die Einrichtungen 1200, 1300 und 1400 können eine computeraktivierte Einrichtung zur dynamischen Erzeugung oder zum dynamischen Modifizieren sämtlicher oder eines Teils eines Additivherstellungsaufbaus, der Aufbauparameter oder einer Kombination davon für das Herstellen eines Teils aufweisen. Die Einrichtung kann in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer Additivherstellungsmaschine oder einer Mehrzahl von Maschinen stehen, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden. Die Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, Aufbauinformationen zu analysieren, die zu dem Teil oder der Maschine gehören, wobei ein Abschnitt der Aufbauinformation zu vorher existierenden Daten über das Teil gehört und wobei ein Abschnitt der Aufbauinformation zu Daten gehört, die keine vorher existierenden Daten über das Teil sind. Nicht vorher existierende Daten sind Daten, die nicht verknüpft sind mit einem aktuellen Aufbau des Teils vor der Prüfung durch die Einrichtung.
Vorher existierende und nicht vorher existierende Daten über das Teil können aufweisen, sind aber nicht beschränkt auf Aufbauparameter, Geometrien und Daten bezogen auf die Ausgestaltung, Materialien, Nachverarbeitung, Verwendung, Reparatur, Verfolgung, Materialeigenschaften, Verfahrensergebnisse, Funktionseigenschaften und Kosten und Kombinationen von diesen Arten von Daten. Die Daten können real, künstlich oder virtuell sein und können abgeleitet sein von oder durch reale, künstliche oder virtuelle Quellen oder Kombinationen von Quellen. Die nicht existierenden Daten können Daten sein, die in Echtzeit während eines Aufbaus von einem oder mehreren Teilen durch eine oder mehrere Additivherstellungsmaschinen gemessen oder sensiert werden.
Die Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, zu prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung von oder einer Verbesserung für das Teil führen wird. Die Abweichung oder die Verbesserung kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf Geometrien, Materialeigenschaften, Ergebnisse, Funktionseigenschaften, Aufbaukosten, Verfolgung und Sicherheit. Die Prüfung kann eine virtuelle Steuerschleife aufweisen, die iterativ sein kann. Die Einrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, automatisch einen oder mehrere der Aufbauparameter des Teils basierend auf der Prüfung des einen oder den mehreren Unterschiede zu erzeugen oder zu modifizieren.
8 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 800 zur dynamischen Anpassung einer Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt) für die Additivherstellung eines Teils 28 (in 1 gezeigt) unter Verwendung des Vorwärtskopplung-Steuersystems 600 (in 6 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform wird das Verfahren 800 durch die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 (in 6 gezeigt) durchgeführt. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das Verfahren 800 durch die MC-Computereinrichtung 302 (in 3 gezeigt) durchgeführt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform speichert 802 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 eine Aufbaudatei 210 für das Aufbauen des Teils 28 aufweisend eine Mehrzahl von Geometrien, die jeweils einen oder mehrere Aufbauparameter enthalten. Beispiele von Aufbauparametern enthalten, sind aber nicht beschränkt auf eine Leistung einer Lasereinrichtung 14 (in 1 gezeigt) eine Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18, einer gewünschten Schmelzbadgröße und eines gewünschten Schmelzbadtemperaturprofils. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird das Teil 28 aktiv durch das System 10 (in 1 gezeigt) unter Verwendung der Aufbaudatei 210 aufgebaut 212 (in 2 gezeigt). Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 empfängt 804 Sensorinformationen von einem oder mehreren Sensoren 310 (in 3 gezeigt) von einer ersten Geometrie des Teils 28, das momentan aufgebaut 212 wird.
Bei der beispielhaften Ausführungsform bestimmt 802 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 einen oder mehrere Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter für die erste Geometrie basierend auf den Sensorinformationen. Wie vorstehend beschrieben, bestimmt 806 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die eine oder die mehreren Anpassungen der Leistung und/oder der Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18, um das Aufbauen der spezifischen Geometrie zu verbessern. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 identifiziert 808 eine oder mehrere nachfolgende Geometrien der Mehrzahl von aufzubauenden Geometrien, die der ersten Geometrie ähnlich sind. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 passt die Aufbaudatei 210 mit dem einen oder den mehreren Aufbauparametern von der einen oder den mehreren nachfolgenden Geometrien basierend auf der einen oder den mehreren Anpassungen an 810. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 überträgt 812 die angepasste Aufbaudatei 210 an das System 10, das aktuell das Teil 28 herstellt.
Bei einigen Ausführungsbeispielen empfängt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 nachfolgend Sensorinformationen einer nachfolgenden Kopie von ähnlichen aufzubauenden Geometrien unter Verwendung der angepassten Aufbaudatei 210. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 passt die eine oder die mehreren Aufbauparameter von der einen oder den mehreren verbleibenden nachfolgenden ähnlichen Geometrien basierend auf den nachfolgenden Sensorinformationen weiter an. Zum Beispiel baut 212 das System 10 eine erste Kopie einer Geometrie im Teil 28. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 bestimmt einen ersten Satz von Anpassungen für die Aufbauparameter für diese spezifische Geometrie. Nachdem das System 10 den ersten Satz von Anpassungen für die Aufbauparameter verwendet, um eine zweite Kopie der Geometrie zu bauen, analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Ergebnisse und passt die Aufbauparameter weiter an. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 überträgt die weiter angepasste Aufbaudatei 210 an das System 10 für das nächste Mal, wenn das System 10 eine weitere Kopie dieser Geometrie Aufbau 212.
Bei einigen Ausführungsbeispielen vergleicht die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 die Sensorinformationen von der ersten Geometrie und die nachfolgenden Sensorinformationen von dem zweiten Mal, dass die Geometrie aufgebaut 212 wurde. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist dieses zweite Mal während eines Aufbaus 212 desselben Teils 28. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist das zweite Mal bei einem nachfolgenden Aufbau 212 einer verschiedenen Kopie des Teils 28. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 vergleicht den einen oder die mehreren Aufbauparameter der ersten Geometrie und den einen oder die mehreren Aufbauparameter der nachfolgenden Geometrie. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 bestimmt die eine oder die mehreren Anpassungen basierend auf den beiden Vergleichen.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen empfängt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 eine oder mehrere Echtzeitanpassungen für die Parameter von dem System 10. Die eine oder die mehreren Echtzeitanpassungen werden von dem System 10 während des Aufbaus 212 der ersten Geometrie des Teils 28 durch die Verwendung der Vorwärtskopplung-Steuerung 218 (in 2 gezeigt) gemacht. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 ermittelt die eine oder die mehreren Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter der ersten Geometrie basierend auf den Sensorinformationen und der einen oder den mehreren Echtzeitanpassungen.
9 ist ein Flussdiagramm eines anderen beispielhaften Verfahrens 900 zum dynamischen Anpassen einer Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt) zur Additivherstellung eines Teils 28 (in 1 gezeigt) unter Verwendung des Vorwärtskopplung-Steuersystems 600 (in 6 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform wird das Verfahren 900 durch die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 (in 6 gezeigt) durchgeführt. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das Verfahren 900 durch die MC-Computereinrichtung 302 (in 3 gezeigt) durchgeführt. Bei noch weiteren Ausführungsbeispielen wird das Verfahren 900 durch die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 (in 7 gezeigt) durchgeführt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform speichert 902 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 ein Modell des Herstellungsverfahrens für das Aufbauen des Teils 28 aufweisend eine Mehrzahl von Aufbauparametern. Die Aufbauparameter können enthalten, sind aber nicht beschränkt auf eine Leistung der Lasereinrichtung 14 (in 1 gezeigt) eine Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18, einer gewünschten Schmelzbadgröße und einem gewünschten Schmelzbadtemperaturprofil. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Herstellungsverfahrensmodell in der Datenbank 314 (in 3 gezeigt) gespeichert. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 empfängt 904 aktuelle Sensorinformationen von wenigstens einer aktuellen Sensormessung des Schmelzbades 22 (in 1 gezeigt) von einem in Arbeit befindlichen Aufbau 212 (in 2 gezeigt) des Teils 28.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ermittelt 906 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 ein oder mehrere Attribute des Schmelzbades 22 basierend auf der aktuellen Sensorinformation. Das eine oder die mehreren Attribute können aufweisen, sind aber nicht beschränkt auf eine Schmelzbadbreite, eine Schmelzbadhöhe, ein Schmelzbadtemperaturprofil, eine zweidimensionale (2D) Schmelzbadform oder irgendein anderes direkt beobachtbares Attribut. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 berechnet 908 wenigstens ein unsichtbares Attribut des Schmelzbades 22. Das unsichtbare Attribut repräsentiert ein Attribut des Schmelzbades 22, das nicht direkt beobachtbar ist, wie etwa, aber nicht beschränkt auf eine Schmelzbadtiefe und eine dreidimensionale (3D) Schmelzbadform.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ermittelt 910 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 einen angepassten Aufbauparameter basierend auf dem wenigstens einen unsichtbaren Attribut, dem einen oder den mehreren Attributen und der Mehrzahl von Aufbauparametern. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 überträgt 912 die angepassten Aufbauparameter zu einer Maschine, wie etwa dem System 10, das momentan das Teil 28 herstellt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform simuliert das Modell effektiv das Herstellungsverfahren zum Aufbauen eines digitalen Zwillings des Teils 28 aufweisend Informationen über das Material, die thermischen Eigenschaften und andere Attribute des Teils 28. Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält das Modell auch Daten von der Inspektion 214 (in 2 gezeigt) des vollständigen Teils 28. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält das Modell (digitaler Zwilling) auch die Effekte und allen Bewegungen der Einrichtung, um das Teil 28 herzustellen. Das beinhaltet die Pfade und die Leistungseinstellungen, die der Laser mit der Zeit einnimmt, während der Laser das Pulver schmelzt, um das Teil 28 herzustellen 212. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die DMLM-Computereinrichtung 306 oder die MC-Computereinrichtung 302 in der Lage, einen Aufbau des Teils 28 unter Verwendung des Modells zu simulieren. Außerdem, wenn Anpassungen an das Verfahren zur Herstellung des Teils 28 gemacht werden, werden die Anpassungen auch bei dem Modell gemacht.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen enthält das Modell das Material, die thermischen Eigenschaften und andere Attribute des Teils 28 basierend auf vorhergehenden Aufbauten von ähnlichen Teilen. Bei diesen Ausführungsbeispielen empfängt die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 eine Aufbaudatei 210 für ein neues Teil 28. Die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 analysiert die Aufbaudatei 210 und erzeugt ein Modell des Herstellungsverfahrens des Aubauens des Teils 28, wobei das Herstellungsverfahrensmodell das Aufbauen des Teils 28 basierend auf der empfangenen Aufbaudatei 210 und den Informationen von den historischen Aufbauten simuliert. Die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 verwendet das Modell, um einen Aufbau des Teils 28 zu simulieren. Die historischen Informationen ermöglichen es den Modellen angepasst zu werden, um zu reagieren, wie es ein physikalischer Prozess während eines Aufbaus würde. Zum Beispiel kann das Modell die simulierte Schmelzbadgröße basierend auf den Lasereinstellungen und den historischen Informationen ermitteln. Basierend auf den historischen Informationen, ist die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 in der Lage zu ermitteln, wo Abweichungen in der Leistung erforderlich wären für das Aufbauen des Teils basierend darauf wie andere Teile in der Vergangenheit aufgebaut wurden. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen simuliert die Vorverarbeitungscomputereinrichtung 304 wiederholt das Aufbauen des Teils 28 basierend auf den gemachten Anpassungen während der Herstellung mit den Ergebnissen von einem Aufbau, der dem Modell für den nächsten Aufbau zugeführt wurde.
Bei einigen Ausführungsbeispielen erzeugt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 das Modell. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 steuert eine Aufbaudatei 210 zum Aufbauen des Teils 28 aufweisend eine Mehrzahl von Aufbauparametern. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 empfängt eine Mehrzahl von Aufbauinformationen. Jeder Satz von Aufbauinformationen der Mehrzahl von Aufbauinformationen enthält Sensorinformationen eines Aufbaus des Teils durch eine Maschine unter Verwendung der Aufbaudatei 210. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 erzeugt das Modell des Herstellungsverfahrens für das Teil 28 basierend auf der Aufbaudatei 210 und der Mehrzahl von Aufbauinformationen. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen empfängt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 602 eine Mehrzahl von Sensorinformationen von einem weiteren Aufbau des Teils 28 und aktualisiert das Herstellungsverfahrensmodell basierend auf der empfangenen Mehrzahl von Sensorinformationen.
10 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 1000 zum dynamischen Anpassen einer Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt) zur Additivherstellung eines Teils 28 (in 1 gezeigt) unter Verwendung des Vorwärtskopplung-Steuersystems 700 (in 7 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform wird das Verfahren 1000 durch die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 (in 7 gezeigt) durchgeführt. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das Verfahren 100 durch eine MC-Computereinrichtung 302 (in 3 gezeigt) durchgeführt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform speichert 1002 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine Aufbaudatei 210 für das Aufbauen 212 (in 2 gezeigt) des Teils 28 aufweisend eine Mehrzahl von Geometrien, die jeweils einen oder mehrere Werte eines ersten Aufbauparameters enthalten. Bei der beispielhaften Ausführungsform enthält der erste Aufbauparameter wenigstens einen von einer gewünschten Schmelzbadgröße und einem gewünschten Schmelzbadtemperaturprofil. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 empfängt 1004 Sensorinformationen von einem Aufbau 212 eines Teils 28 durch das System 10 (in 1 gezeigt) unter Verwendung der Aufbaudatei 210. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 vergleicht 1006 die Sensorinformationen für jede Geometrie der Mehrzahl von Geometrien mit dem zugehörigen einen oder mehreren Werten des ersten Aufbauparameters für diese Geometrien, um einen oder mehrere Unterschiede zu bestimmen.
Basierend auf dem einen oder den mehreren Unterschieden ermittelt 1008 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 einen oder mehrere Werte für einen zweiten Aufbauparameter für jede der Geometrien. Beispiele von solchen Aufbauparametern enthalten, sind aber nicht beschränkt auf eine Leistung der Lasereinrichtung 14 (in 1 gezeigt) und eine Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt 1010 eine aktualisierte Aufbaudatei 210 für das Teil 28 aufweisend den einen oder die mehreren Werte für den zweiten Aufbauparameter. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 überträgt 1012 die aktualisierte Aufbaudatei 210 zu dem System 10 für die Herstellung.
Bei einigen Ausführungsbeispielen empfängt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 nachfolgende Sensorinformationen von einem nachfolgenden Aufbau des Teils 28 durch das System 10 unter Verwendung der aktualisierten Aufbaudatei 210. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 vergleicht die nachfolgenden Sensorinformationen für jede Geometrie von der Mehrzahl von Geometrien mit dem oder den zugehörigen einen oder mehreren Werten des zweiten Aufbauparameters, um einen oder mehrere zusätzliche Unterschiede zu ermitteln. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 bestimmt einen oder mehrere aktualisierte Werte für den zweiten Aufbauparameter für jede der Geometrien basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Unterschieden. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt eine weitere aktualisierte Aufbaudatei für das Teil aufweisend den einen oder die mehreren aktualisierten Werte für den zweiten Aufbauparameter. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 überträgt die weiter aktualisierte Aufbaudatei zu dem System 10.
Bei einigen Ausführungsbeispielen empfängt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine oder mehrere Echtzeitanpassungen für die Parameter von einem System 10. Die eine oder die mehreren Echtzeitanpassungen wurden das System 10 während des Aufbaus 212 des Teils 28 durch die Verwendung der Rückkopplungsregelung 218 (in 2 gezeigt) gemacht. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 bestimmt den einen oder die mehreren aktualisierten Werte für den zweiten Aufbauparameter für jede der Geometrien basierend auf dem einen oder den mehreren Unterschieden und der einen oder den mehreren Echtzeitanpassungen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen vergleicht die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Mehrzahl von Geometrien in der Aufbaudatei 210 um wenigstens eine Untergruppe von Geometrien zu ermitteln, die ähnlich sind. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 bestimmt den einen oder die mehreren aktualisierten Werte für den zweiten Aufbauparameter für eine der Untergruppen von Geometrien. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 wendet den einen oder die mehreren ermittelten aktualisierten Werte für jedes Auftreten der Untergruppe der Geometrien in der aktualisierten Aufbaudatei 210 an.
Bei einigen Ausführungsbeispielen wird der erste Aufbauparameter in der Aufbaudatei 210 gespeichert und der zweite Aufbauparameter wird in einer Deltadatei gespeichert. Sowohl die Aufbaudatei 210 und die Deltadatei werden zu dem System 10 übermittelt, um das Teil 28 herzustellen.
11 ist ein Flussdiagramm eines anderen beispielhaften Verfahrens zum dynamischen Anpassen einer Aufbaudatei 210 (in 2 gezeigt) zur Additivherstellung eines Teils 28 (in 1 gezeigt) unter Verwendung des Vorwärtskopplung-Steuersystems 700 (in 7 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform wird das Verfahren 1100 durch die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 (in 7 gezeigt) ausgeführt. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das Verfahren 1100 durch die MC-Computereinrichtung 302 (in 3 gezeigt) ausgeführt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform speichert 1102 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine Aufbaudatei 210 zum Aufbauen 212 (in 2 gezeigt) des Teils 28 aufweisend einen oder mehrere Aufbauparameter. Zum Beispiel können die Aufbauparameter wenigstens einen von einer Leistung der Lasereinrichtung 14 (in 1 gezeigt) einer Scangeschwindigkeit der ersten Scaneinrichtung 18, einer gewünschten Schmelzbadgröße und einem gewünschten Schmelzbadtemperaturprofil aufweisen. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 empfängt 1104 eine Mehrzahl von Aufbauinformationen. Jeder Satz von Aufbauinformationen enthält Sensorinformationen eines Aufbaus des Teils 28 durch ein von einer Mehrzahl von Systemen 10 (in 1 gezeigt) unter Verwendung der Aufbaudatei 210.
Bei der beispielhaften Ausführungsform vergleicht die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Mehrzahl von Sensorinformationen mit dem einen oder den mehreren Aufbauparametern, um einen oder mehrere Unterschiede zu bestimmen. Wenn z.B. der Aufbauparameter die gewünschte Schmelzbadgröße ist, dann zeigen die Sensorinformationen die aktuelle Schmelzbadgröße und die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ist in der Lage den Unterschied zwischen der gewünschten und der aktuellen Schmelzbadgröße zu ermitteln. Aus der einen oder den mehreren Unterschieden ermittelt 1108 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine oder mehrere Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter, um den einen oder die mehreren Unterschiede zu korrigieren.
Zum Beispiel vergleicht 1106 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 die Sensorinformationen für vier unterschiedliche Aufbauten 212 des Teils 28 auf zwei unterschiedlichen Systemen 10. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 bestimmt Unterschiede für jeden der Aufbauten basierend auf den zugehörigen Sensorinformationen. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 vergleicht die verschiedenen Unterschiede um zu ermitteln, welche Unterschiede ein Problem mit der Aufbaudatei 210 zeigen, welche Unterschiede nur einmalig auftreten (wie etwa ein einmaliges Ereignis) und welche Unterschiede spezifisch für das System 10 sind. Basierend auf den Unterschieden, die ein Problem mit der Aufbaudatei 210 zeigen, vermittelt 1108 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine oder mehrere Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter, um die Herstellung des Teils 28 zu korrigieren und/oder zu verbessern.
Bei der beispielhaften Ausführungsform erzeugt 1110 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine aktualisierte Aufbaudatei 210 basierend auf der einen oder den mehreren Anpassungen. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 überträgt 1112 die aktualisierte Aufbaudatei 210 zu dem wenigstens einen System 10 für die Herstellung.
Bei einigen Ausführungsbeispielen stellt jeder Satz von Aufbauinformationen auch eine oder mehrere Echtzeitanpassungen für die Aufbauparameter von dem System 10 für diesen Aufbau 212. Die eine oder die mehreren Echtzeitanpassungen wurden durch das System während des Aufbaus 212 des Teils 28 durch Verwendung der Rückkopplungsregelung 218 (in 2 gezeigt) gemacht. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 vergleicht die Echtzeitanpassungen von jedem Aufbau mit den Sensorinformationen für den zugehörigen Aufbau 212. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ermittelt die eine oder die mehreren Anpassungen für die Aufbauparameter basierend auf den Vergleich. Wenn z.B. jedes Mal, wenn ein System 10 einen bestimmten Abschnitt aufbaut, das System das Leistungsniveau erhöhen muss, um die gewünschte Schmelzbadgröße zu erreichen, dann ermittelt 1108 die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 eine oder mehrere Anpassungen, um diese Diskrepanz zu korrigieren.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ermittelt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 einen oder mehrere Trends basierend auf den Vergleich der Mehrzahl von Sensorinformationen mit dem einen oder den mehreren Aufbauparametern. Beispiele von Trends umfassen, sind aber nicht beschränkt auf anhaltende Änderungsarten für einen oder mehrere Unterschiede, anhaltende Abweichungen für einen oder mehrere Unterschiede und/oder einige andere anhaltende Beobachtungen. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ermittelt die eine oder die mehreren Anpassungen für den einen oder die mehreren Aufbauparameter basierend auf dem einen oder den mehreren Trends.
Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält die Mehrzahl von Aufbauinformationen Aufbauinformationen von dem ersten System 10 und einem zweiten System 10. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ermittelt, welche Aufbauinformation mit dem ersten System 10 verknüpft ist und welche Aufbauinformation mit dem zweiten System 10 verknüpft ist. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 vergleicht die beiden Sätze von Aufbauinformationen um zu ermitteln, welche Unterschiede von den Aufbauparametern unabhängig von der Maschine sind und welche Unterschiede von den Aufbauparametern mit einer spezifischen Maschine verknüpft sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen ermittelt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 diese Unterschiede basierend auf den Trends über eine Mehrzahl von Aufbauten 212. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 ermittelt eine oder mehrere durchzuführende Anpassungen basierend auf den Unterschieden, die maschinenunabhängig sind. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt eine aktualisierte Aufbaudatei 210 basierend auf den maschinenunabhängigen Unterschieden. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt auch eine erste Maschinenaufbaudatei 210, die spezifisch ist für das erste System 10 basierend auf der aktualisierten Aufbaudatei 210 und den Unterschieden, die spezifisch sind für das erste System 10. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt auch eine zweite Maschinenaufbaudatei 210 spezifisch für das zweite System 10 basierend auf der aktualisierten Aufbaudatei 210 und den Unterschieden, die spezifisch sind für das zweite System 10. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 überträgt die erste Maschinenaufbaudatei 210 an das erste System 10 zur Verwendung beim Aufbauen des Teils 28. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 überträgt die zweite Maschinenaufbaudatei 210 an das zweite System 10 zur Verwendung beim Aufbauen des Teils 28. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 überträgt die aktualisierte Aufbaudatei 210 zu irgendeinem System 10, die keine maschinenspezifische Aufbaudatei 210 hat.
Bei einigen Ausführungsbeispielen enthält die Aufbaudatei 210 eine Mehrzahl von Geometrien, die jeweils einen oder mehrere Werte eines Aufbauparameters enthalten. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 vergleicht die Mehrzahl von Geometrien um wenigstens eine Untergruppe von Geometrien zu ermitteln, die ähnlich ist. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 analysiert den einen oder die mehreren Aufbauparameter, die mit jeder der Untergruppe der Geometrien verknüpft ist und die Mehrzahl von Sensorinformationen die mit jeder der Untergruppen der Geometrien verknüpft sind. Basierend auf den Vergleich ermittelt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 einen oder mehrere aktualisierte Aufbauparameter für die Untergruppe von Geometrien. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt die aktualisierte Aufbaudatei 210, um den einen oder die mehreren aktualisierten Aufbauparameter für jede der Untergruppen von Geometrien zu enthalten. Zum Beispiel analysiert die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 jedes Auftreten einer spezifischen Geometrie über alle Aufbauten 212 des Teils 28. Basierend auf der Analyse bestimmt die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 aktualisierte Aufbauparameter für die spezifische Geometrie. Die Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung 702 erzeugt eine aktualisierte Aufbaudatei 210, bei der jedes Auftreten der spezifischen Geometrie mit den aktualisierten Aufbauparametern aktualisiert wird.
Bei einigen Ausführungsbeispielen wird der erste Aufbauparameter in der Aufbaudatei 210 gespeichert und der zweite Aufbauparameter ist in einer Deltadatei gespeichert. Sowohl die Aufbaudatei 210 als auch die Deltadatei werden zu dem System 10 zur Herstellung des Teils 28 übertragen.
Vorstehend beschriebene Verfahren und die Systeme stellen ein Verfahren zum dynamischen Anpassen der Additivherstellung eines Teils basierend auf der Leistungsfähigkeit Aufbaus Teile bereit. Insbesondere enthalten die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele eine Computereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Informationen über die Aufbauten der Teile zu empfangen und aktualisierte Aufbaudateien zu erzeugen, um das Aufbauen des Teils zu verbessern. Die Computereinrichtung verwendet Sensordaten, um die Aufbaudatei zu aktualisieren, um die Qualität des endgültigen Teils zu verbessern. Die Computereinrichtung teilt die Aufbaudatei in Geometrien auf, wobei eine Aufbaudatei mehrere Kopien derselben Geometrie enthalten kann, enthalten kann, und aktualisiert jede Kopie derselben Geometrie basierend auf den vorhergehenden Aufbauten dieser Geometrie. Bei einigen Ausführungsbeispielen aktualisiert die Computereinrichtung die Aufbaudatei in Echtzeit, während ein Teil aufgebaut wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen aktualisiert die Computereinrichtung die Aufbaudatei, nachdem das Teil vollständig ist. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen die Reduzierung der Anzahl, mit der ein Teil hergestellt werden muss, um ein akzeptables oder ideales Teil zu erhalten.
Ein beispielhafter technischer Effekt der hierin beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen enthält zumindest einen von: (a) Verbessern des Aufbauplans eines Teils; (b) Reduzieren der Defekte in einem Teil aufgrund der Herstellung; (c) Bestimmen und Berücksichtigen der Variationen in unterschiedlichen Maschinen, die zur Herstellung eines Teils verwendet werden; (d) Reduzieren der Anzahl von Iterationen, die erforderlich sind, um die korrekten Einstellungen für das Aufbauen eines Teils zu ermitteln; und € Verwenden der gelernten Lektionen beim Bauen vorhergehender Teile für das Aufbauen zukünftiger Teile.
Beispielhafte Ausführungsformen der Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum dynamischen Anpassen der Additivherstellung eines Teils sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern vielmehr können Komponenten der Systeme und/oder Schritte der Verfahren unabhängig und separat von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel können die Verfahren auch in Kombination mit anderen Systemen zur Herstellung von Teilen unter Verwendung einer Maschine mit einer Mehrzahl von Eingabe verwendet werden und sind nicht darauf beschränkt, nur mit den Systemen und Verfahren verwendet zu werden, wie sie hierin beschrieben sind. Vielmehr kann die beispielhafte Ausführungsform die Verbindung mit vielen anderen Anwendungen, Ausrüstungen und Systemen implementiert werden, die von den dynamischen Aufbaudateien profitieren können.
Obwohl spezifische Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Offenbarung in einigen Zeichnungen gezeigt sein können und nicht in anderen, ist dies lediglich der Einfachheit halber. In Übereinstimmung mit den Prinzipien der Offenbarung kann irgendein Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit irgendeinem Merkmal von irgendeiner anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.
Einige Ausführungsbeispiele beinhalten die Verwendung von einer oder mehreren elektronischen Einrichtungen oder Computereinrichtungen. Solche Einrichtungen enthalten typischerweise einen Prozessor, eine Prozessoreinrichtung oder einen Controller, wie etwa eine zentrale Allzweck-Prozessoreinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU), einen Mikrocontroller, einen Computerprozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC), einen anwendungsabhängigen integrierten Schaltkreis (ASIC), eine programmierbare logische Einheit (PLC), einen Field Programmable Gate Array (FPGA), eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung (DSP) und/oder irgendeinen anderen Schaltkreis oder irgendeine andere Verarbeitungseinrichtung, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hierin beschriebenen Verfahren können als ausführbare Befehle codiert werden, die in einem computerlesbaren Medium ausgebildet sind, aufweisend, ohne Beschränkung, eine Speichereinrichtung und/oder eine Arbeitsspeichereinrichtung. Solche Befehle, wenn sie durch eine Verarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, veranlassen die Verarbeitungseinrichtung, wenigstens einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Die vorstehenden Beispiele sind nur beispielhaft und daher nicht dazu bestimmt, die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs Prozessor und Prozessoreinrichtung in irgendeiner Weise zu beschränken.
Außerdem können die hierin beschriebenen Computersysteme zusätzliche, weniger oder andere Funktionalitäten aufweisen, einschließlich denen, die an anderer Stelle hierin erläutert sind. Die hierin erklärten Computersysteme können mittels computerausführbarer Befehle, die auf einem nichttransitorischen computerlesbaren Medium oder Medien gespeichert sind, enthalten oder implementiert sein.
Ein Prozessor oder Prozessorelement kann unter Verwendung von überwachtem oder nicht überwachtem Maschinenlernen trainiert werden und das Maschinenlernprogramm kann ein neuronales Netz einsetzen, das ein faltendes neuronales Netzwerk, ein neuronales Netzwerk für tiefes Lernen oder ein kombiniertes Lernmodul oder Programm einsetzen kann, das in zwei oder mehreren interessierenden Gebieten oder Bereichen lernt. Maschinenlernen kann das Identifizieren und Erkennen von Mustern in existierenden Daten beinhalten, um das Erstellen von Vorhersagen für nachfolgende Daten zu ermöglichen. Modelle können basierend auf beispielhaften Eingaben gemacht werden, um valide und zuverlässige Vorhersagen für neue Eingaben zu erzeugen.
Zusätzlich oder alternativ können Maschinenlernprogramme durch Eingeben von Beispieldatensätzen oder von bestimmten Daten in die Programme trainiert werden, wie etwa Bilddaten, Daten mobiler Einrichtungen, Fahrzeugtelemetriedaten, Daten autonomer Fahrzeuge und/oder Telemetriedaten intelligenter Heime. Die Maschinenlernprogramme können Algorithmen des tiefen Lernens verwenden, die hauptsächlich auf Mustererkennung fokussiert sein können und können nach dem Verarbeiten von mehreren Beispielen trainiert werden. Die Maschinenlernprogramme können Bays-Programmlernen (BPL), Stimmerkennung und Stimmsynthese, Bild- oder Objekterkennung, optische Merkmalserkennung und/oder natürliche Sprachverarbeitung entweder individuell oder in Kombination aufweisen. Die Maschinenlernprogramme können auch natürliche Sprachverarbeitung, semantische Analyse, automatische Schlussfolgerungen und/oder Maschinenlernen enthalten.
Beim überwachten Maschinenlernen kann ein Prozesselement mit Beispieleingaben und deren verknüpfte Ausgaben bereitgestellt werden und kann danach suchen, eine allgemeine Regel zu entdecken, die die Eingaben und die Ausgaben abbildet, so dass dann, wenn nachfolgende neue Eingaben bereitgestellt werden, das Verarbeitungselement basierend auf der entdeckten Regel die korrekte Ausgabe akkurat vorhersagen kann. Beim nicht überwachten Maschinenlernen kann das Verarbeitungselement gefordert sein, seine eigene Struktur in nicht gekennzeichneten beispielhaften Eingaben zu finden. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Maschinenlerntechniken verwendet werden, um Daten über die Aufbaudatei, die abgeschlossene Komponente und das Aufbauverfahren von Einrichtungsdetails, Sensoren, Inspektionsinformationen nach der Herstellung, Bilddaten und/oder anderen Daten zu extrahieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Verarbeitungselement trainiert werden, indem ihm ein großes Beispiel von Aufbaudateien und Inspektionsinformationen bereitgestellt wird.
Basierend auf diesen Analysen kann das Verarbeitungselement lernen, wie Eigenschaften und Muster identifiziert werden können, die dann angewandt werden können, um Sensordaten, Bestätigungsdaten, Bilddaten, Einrichtungsdaten und/oder andere Daten zu analysieren. Zum Beispiel kann das Verarbeitungselement lernen, die Herstellungsparameter basierend auf spezifischen Geometrien anzupassen. Das Verarbeitungselement kann auch lernen, wie unterschiedliche Arten von potentiellen schwierigen Geometrien für spezifische Maschinen basierend auf Unterschieden in den empfangenen Sensordaten identifiziert werden. Das Verarbeitungselement kann außerdem lernen, wie das Einbringen von Defekten in das Herstellen einer Komponente verhindert werden kann. Als eine Folge werden zum Zeitpunkt oder vor der Herstellung aktualisierte Aufbaudateien bereitgestellt, die an das Teil, die Maschine und die verwendeten Materialien angepasst sind.
Obwohl spezifische Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Offenbarung in einigen Zeichnungen und nicht in anderen gezeigt sind, ist dies lediglich der Einfachheit halber. In Übereinstimmung mit den Prinzipien dieser Offenbarung kann irgendein Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit irgendeinem Merkmal irgendeiner anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.
Die schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Ausführungsbeispiele zu offenbaren, einschließlich des bevorzugten Ausführungsbeispiels, und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Ausführungsbeispiele auszuführen, einschließlich des Herstellens und des Verwendens irgendwelcher Einrichtungen und Systeme und des Ausführens irgendwelcher beinhaltender Verfahren. Der patentierbare Schutzbereich der Offenbarung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet offenbar werden. Solche anderen Beispiele sind dazu bestimmt, innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche zu sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die nicht von dem Wortlaut der Ansprüche abweichen oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche aufweisen.
Eine computeraktivierbare Einrichtung 302 zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts eines Additivherstellungsaufbauens für das Herstellen eines Teils 28 wird bereitgestellt. Die Einrichtung 302 steht in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehrerer Additivherstellungsmaschinen 10, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden. Die Einrichtung 302 ist dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil 28 zu analysieren. Die Einrichtung 302 ist auch dazu eingerichtet zu prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils 28, des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen und automatisch einen oder mehrere der Aufbauparameter des Teils 28, wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon basierend auf der Prüfung von den einen oder mehreren Unterschieden zu erzeugen oder zu modifizieren.

Teile nummern	Teil
10	DMLM-System
12	Aufbauplattform
14	Lasereinrichtung
16	Laserstrahl
18	erste Scaneinrichtung
20	optisches System
22	Schmelzbad
24	DMLM-Computereinrichtung
26	DMLM-Steuerung
28	Teil
30	optisches Element
32	optisches Element
34	Spiegel
36	Spiegel
38	optischer Detektor
40	EM-Strahlung
42	zweite Scaneinrichtung
44	elektrische Signale
46	erster Spiegel
48	erster Motor
50	zweiter Spiegel
52	zweiter Motor
200	Verfahren
202	Einrichtungsverfahren
204	Herstellungsverfahren
206	CAD-Datei
208	Scanpfadgenerator
210	Aufbaudatei
212	Aufbauen
214	Inspektion nach dem Aufbau
216	Sensoren
218	Echtzeitinspektion
300	Herstellungssystem
302	MC-Computereinrichtung
304	Vorverarbeitungscomputereinrichtung
306	DMLM-Computereinrichtung
308	DMLM-Steuerung
310	Sensoren
312	Datenbankserver
314	Datenbank
400	Computereinrichtung
402	Benutzer
404	Prozessor
404	z.B. Prozessor
406	Speicherbereich
408	Medienausgabekomponente
410	Eingabeeinrichtung
412	Kommunikationsschnittstelle
500	Servercomputereinrichtung
502	Prozessor
504	Speicherbereich
506	Kommunikationsschnittstelle
508	Speichereinrichtung
510	Speicherschnittstelle
600	Rückkopplung-Regelsystem
602	Rückkopplung-Regelcomputereinrichtung
700	Vorwärtskopplung-Steuersystem
702	Vorwärtskopplung-Steuercomputereinrichtung
800	Verfahren
802	speichert
804	empfängt
806	bestimmt
808	identifiziert
810	passt an
812	überträgt
900	Verfahren
902	speichert
904	empfängt
906	bestimmt
908	berechnet
910	bestimmt
912	überträgt
1000	Verfahren
1002	speichert
1004	empfängt
1006	vergleicht
1008	bestimmt
1010	erzeugt
1012	überträgt
1100	Verfahren
1102	speichert
1104	empfängt
1106	vergleicht
1108	bestimmt
1110	erzeugt
1112	überträgt
1200	Einrichtung
1202	Modell
1204	gemessene Daten
1206	Mittel
1208	geometrische Unterschiede oder Materialunterschiede
1210	geometrische Kompensationsfunktion
1212	CAD
1214	Aufbaumaschine
1300	Einrichtung
1400	Einrichtung

Claims

Computeraktivierbare Einrichtung (302) zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts eines Additivherstellungsaufbauens für das Herstellen eines Teils (28), wobei die Einrichtung (302) wenigstens einen Prozessor (502) in Kommunikationsverbindung mit wenigstens einer Speichereinrichtung (504) aufweist, wobei die Einrichtung (302) in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehreren Additivherstellungsmaschinen (10) steht, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden, wobei die Einrichtung (302) eingerichtet ist zum: Analysieren einer Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil (28), wobei ein Teil der Aufbauinformationen vorher existierende Daten über das Teil (28) betrifft und wobei ein Teil der Informationen Daten über das Teil (28) betrifft, die nicht vorher existieren; Prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils (28), des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen; und automatischen Erzeugen oder Modifizieren eines oder mehrerer der Aufbauparameter des Teils (28), wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon basierend auf der Prüfung des einen oder der mehreren Unterschiede.
Einrichtung (302) nach Anspruch 1, wobei die Prüfung eine virtuelle Steuerschleife oder eine iterative virtuelle Steuerschleife umfasst.
Einrichtung (302) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht vorher existierenden Daten und/oder die vorher existierenden Daten gemessene Daten sind.
Einrichtung (302) nach Anspruch 3, wobei die nicht vorher existierenden Daten und/oder die vorher existierenden Daten während des Additivherstellungsaufbauens des Teils (28) durch die Additivherstellungsmaschine gemessen werden.
Einrichtung (302) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht vorher existierenden Daten künstlich sind.
Einrichtung (302) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (302) dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere der Aufbauparameter des Teils (28), wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder eine Kombination davon zu erzeugen oder zu modifizieren, während das Teil (28) durch die eine der Additivherstellungsmaschinen (10) aufgebaut wird.
Einrichtung (302) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem aufweisend eine Kommunikationskomponente zum Kommunizieren des oder der erzeugten oder modifizierten einen oder mehreren der Aufbauparameter des Teils 28, des wenigstens einen Abschnitt des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon zu der einen oder mehreren Additivherstellungsmaschinen (10).
Verfahren zum dynamischen Erzeugen oder Modifizieren wenigstens eines Abschnitts eines Additivherstellungsaufbauens zum Herstellen eines Teils (28), wobei das Verfahren unter Verwendung einer Computereinrichtung (302) implementiert ist, wobei die Computereinrichtung (302) einen Prozessor (502) in Kommunikationsverbindung mit einem Speicher aufweist, wobei die Computereinrichtung (302) in direkter oder indirekter Kommunikationsverbindung mit einer oder mehrerer Additivherstellungsmaschinen (10) steht, die einen oder mehrere Aufbauparameter verwenden, wobei das Verfahren umfasst: Analysieren einer Mehrzahl von Aufbauinformationen betreffend das Teil (28) durch den Prozessor (502), wobei ein Teil der Aufbauinformationen vorher existierende Daten über das Teil (28) betrifft und wobei ein Teil der Aufbauinformationen Daten über das Teil (28) betrifft, die nicht vorher existieren; Prüfen durch den Prozessor (502), ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils (28), des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen; automatisches Erzeugen oder Modifizieren von einem oder mehreren der Aufbauparameter für das Teil (28), wenigstens eines Abschnitts des Additivherstellungsaufbauens oder einer Kombination davon basierend auf der Prüfung der einen oder mehreren Unterschiede.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Prüfen außerdem das Ausführen einer virtuellen Steuerschleife umfasst, um wiederholt zu prüfen, ob ein oder mehrere Unterschiede zwischen den vorher existierenden Daten und den nicht vorher existierenden Daten zu einer Abweichung oder einer Verbesserung des Teils (28), des Additivherstellungsaufbauens oder beidem führen.
Verfahren nach Anspruch 9, außerdem umfassend das iterative Ausführen der virtuellen Steuerschleife, wobei jede Iteration auf dem einen oder den mehreren Unterschieden einer vorhergehenden Iteration basiert.