制造三维物体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维物体制造技术领域，具体涉及三维制造中控制粉末涂覆来制造三维物体。
【背景技术】
[0002]通过高功率的能量束对金属粉末逐层的熔化连接，是目前金属三维制造的常用技术手段，如采用激光为能量源的选区激光熔化技术或者以电子束为能量源的电子束熔融技术(EBM)。这类金属三维制造技术工作原理如下:
(1)先将金属粉末材料均匀的涂覆在加工平面上；(2)能量束对三维物体在该横截面上相对应的金属粉末位置实心部分实施扫描加工，得到对应的扫描截面。粉末材料在能量束作用下被熔合在一起，得到零件的截面，并与下面已经成形的部分自然熔化连接；(3) —个截面层烧结完成后，再铺上一层新的材料，继续有选择性的根据三维物体对应的截面信息进行扫描熔化；(4)根据上述步骤一层层堆积扫描熔化，最终直接“生长”成金属的三维加工实体零件。
[0003]该技术现有的一个问题是，由于高能束在熔化金属粉末时，常会因粉末的汇聚、金属飞溅以及部分细小工件形变，从而在粉层上形成凸起，使得涂覆粉末材料的涂布器卡在凸起处，无法顺利越过凸起并将材料均匀的涂覆在工作面上，这种现象称为“卡顿”。
[0004]卡顿会导致涂布器停顿在凸起处，系统不能继续进行粉末涂覆及后续工艺，严重影响了三维制造系统的运行效率，尤其是在系统运行无人值守时，发生卡顿后要直到设备操作人员发现并处理，这段时间将成为一段生产加工的空白期，这给生产运行带来了不可预知的风险。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种制造三维物体的方法，解决发生卡顿时三维制造系统不能顺利进行后续工艺，需要人工发现并解决的技术缺点，提高系统运行智能化水平，提高系统运行效率。
[0006]本发明提供的制造三维物体的方法包括如下步骤:
a、设置涂布器将供料系统提供的粉末材料涂覆至加工平面，每次涂覆新增的加工粉层层厚为h;
b、检测若当涂布器执行步骤a时发生卡顿，控制涂布器返回涂覆前的初始位置，供料系统继续提供粉末材料，上一层的加工粉层下降设定距离，继续执行步骤a ;
c、根据未经能量束加工的加工粉层连续下降的总距离H，调节能量束对步骤a中完成涂覆的加工粉层实施加工。
[0007]进一步地，当所述的加工粉层连续下降总距离Η > 3h，执行步骤a时发生卡顿，三维物体制造系统不自动执行后续操作。
[0008]进一步地，步骤b中所述的下降设定距离为一个加工粉层厚度h。
[0009]进一步地，步骤c中能量束的调节为调节加工该层的能量束功率，或者调节该层的能量束加工次数，或者两者的结合调解。
[0010]进一步地，三维物体制造系统检测步骤a中发生卡顿的判定是:系统设置控制涂布器涂覆粉末的驱动力F小于涂覆时遇到的阻力f，且涂布器无法沿设定方向继续运动，则判定发生卡顿。
[0011]进一步地，三维物体制造系统检测步骤a中发生卡顿的判定也可以是:系统设置控制涂布器涂覆粉末时，涂布器单位时间内通过的位移量s小于设定的位移值S，则判定发生停顿。
[0012]本发明提供的制造三维物体的方法，通过设计在发生卡顿时，涂布器回归原始位置，供料系统继续提供粉末材料，上一层的加工粉层下降一定距离，再控制涂布器将新供给的粉末进行涂覆，且在必要的时候重复上述操作，从而使系统自动将凸起处的粉层提升一定厚度，从而提高了刮刀通过凸起的概率，并根据该层最终的层厚调节能量束实施加工。通过此方法能很好的解决涂覆过程中卡顿的问题，避免了系统因卡顿而无法自动进行后续工艺，提高了系统的运行效率，同时根据涂覆层厚自动进行能量束的加工调节，使粉层与粉层之间加工区域有效结合，保证了整个三维物体件的性能一致。
【附图说明】
[0013]图1表示的是本发明的工艺流程图；
图2表示的是一种选区激光熔化设备的示意图；
图3表示的是本发明的一种方法示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
[0015]在逐层加工金属粉层的增材制造工艺中，需要采用功率较高的能量束加工，从而使金属粉末熔化连接，如采用激光为能量源的选区激光熔化技术或者以电子束为能量源的电子束熔融技术。高能量束在与金属粉末发生作用时，常伴随着金属飞溅、粉末汇聚或者加工细小工件变形而引起的凸起，这种凸起会给涂布器在实施粉末涂覆程中带来很大的阻力，当阻力达到一定值时，涂布器无法顺利绕过凸起而发生卡顿。可以理解地是，为了不至于使控制涂布器涂覆粉末的驱动力过大，造成涂覆时因强制撞击或者跨越某些凸起而导致加工三维零件位置的移动或者零件的损伤，因此一般将增材制造系统中用于驱动涂布器的力控制在一定的范围内。如果把驱动涂布器的最大力值记为F，涂布器涂覆过程中受到的阻力记为f，当f < F时，能顺利的完成涂覆过程；当f > F时，即可能发生卡顿。当然这种卡顿的判定也可以通过其他途径判定，如在设定的时间内涂布器实施涂覆时发生的位移量s小于设定的位移量S时，也可以认定发生卡顿。
[0016]发生卡顿时，如果不做处理，系统将处于一种运行停滞的状态，直到操作者发现并处理。这种情况的发生非常影响工作效率，尤其是当系统在无人值守时运行，卡顿将给生产带来不可预估的风险。
[0017]基于上述问题，本发明提供了一种制造三维物体的方法，能够解决卡顿时系统无法运行后续工艺的问题，其方法流程如图1所示:
设置涂布器将供料系统提供的粉末材料涂覆至基板或上一层的加工粉层，每次涂覆新增的加工粉层层厚为h，h值的设定根据加工需求和材料属性来确定，常采用0.02mm ;检测若当涂布器实施涂覆中发生卡顿时，驱动涂布器返回初始位置，供料系统继续提供一定量的粉末材料，此时上一层的加工粉层下降设定距离，然后继续执行涂覆程序，一般情况下一定量指的是能够涂覆加工粉层1个厚度的量，设定距离相应的设为h，当然也可以根据实际需求进行调节；如果仍然检测到涂布器发生停顿，重复执行上述