用于跨多个工艺和多个尺度增材制造模态的雾化工艺的输出的广谱消耗的方法和设备与流程

本公开一般地涉及雾化工艺，更具体地，涉及用于跨多个工艺和多个尺度增材制造模态的雾化工艺的输出的广谱消耗的技术。介绍增材制造(am)是指用于制造固体三维(3-d)物体的各种工艺。许多am工艺从金属粉末原料制造物体。然而，am工艺通常具有严格的要求，原料必须满足这些要求才能被使用。例如，许多am工艺要求原料在非常小和特定的尺寸范围内、具有特定形状(诸如基本上球形)、特定纹理(诸如基本上光滑)等。然而，这样的特征可能难以实现。例如，用于创建适合于am工艺的金属粉末原料的雾化工艺(诸如气体雾化、等离子体雾化等)具有低产率，这导致所创建的金属粉末中仅有一小部分有资格用于am工艺。即使当雾化工艺被良好地控制时，例如，利用专用喷嘴和/或其他硬件，所创建的粉末也仅30％-50％可用于am工艺。例如，即使在这种受控雾化工艺下，所创建的粉末粒子的尺寸也可以从低至1微米到高至125微米不等。这样的低产率是高am原料成本的关键驱动因素之一，并且导致制造商花费大量的财务资源、能源资源和时间来处置所创建的粉末的不期望部分。另外，这样的高成本和低产率导致制造商仅使用特定am工艺和器材，这些特定am工艺和器材仅使用所创建的粉末的特定部分，这限制了可以制造出的部件的数量，并且进一步限制了am工艺在可以降低使用am工艺的成本的大规模操作中的利用。

背景技术：

技术实现思路

1、以下呈现一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是对所有设想的方面的广泛概观，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要要素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个方面的一些构思，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

2、增材制造(am)工艺涉及使用存储的几何模型在“构建板”上累积层状材料，以产生具有由模型定义的特征的三维(3-d)物体。am技术能够使用多种材料打印复杂部件。基于计算机辅助设计(cad)模型来制造3-d物体。am工艺可以使用cad模型创建实体三维物体。

3、一种这样的方法被称为直接金属沉积(dmd)。dmd是一种使用激光熔化金属粉末从而将其转化为固体金属物体的am技术。dmd不是基于粉末床。相反，dmd使用馈送喷嘴将粉末推进激光束中。然后，粉末状金属被激光熔融。尽管在一些情况下会使用支撑件或自由成形基板来维持正在构建的结构，但是dmd中的几乎所有粉末都转化为固体金属，因此很少留下废弃粉末以进行回收利用。通过使用逐层策略，由激光束和馈送喷嘴组成的打印头可以扫描基板以沉积连续的层。可以使用该技术加工所有类型的金属材料，包括例如钢、铝、镍合金、钛、钴、铜等。

4、诸如粉末床熔融(pbf)的其他am工艺可以使用能量束(例如激光)来烧结或熔化沉积在粉末床中的金属粉末，然后将粉末粒子在目标区域中接合在一起以产生具有期望几何形状的3-d结构。例如，选择性激光烧结(sls)在粉末床表面被扫描时使用激光烧结金属粉末。激光被引导到由cad模型定义的特定点，并且金属粉末在特定点被接合在一起以创建固体结构。与sls相似，选择性激光熔化(slm)使用高功率密度激光来熔化和熔融金属粉末。然而，在slm中，金属粉末可以完全熔化成固体3-d组件。

5、在诸如粘结剂喷射的其他am工艺中，可以撒布一层粉末，并且打印头可以策略性地将液滴沉积到粉末床中，打印板可以降低并且撒布另一层粉末。重复这样的过程，直到组件被完全打印为止。对于某些材料的粉末，诸如金属粉末，可能需要诸如烧结和渗透的后续后加工步骤。在诸如电子束熔化的其他am工艺中，将粉末置于真空下，并利用高功率电子束来产生高熔化能力和高生产率所需的能量。使用由电子束产生的能量将粉末熔融在一起。

6、在诸如sls、slm、粘结剂喷射和/或电子束熔化的各种am工艺中使用的金属粉末可能必须在明确定义的尺寸分布范围内——例如，1微米(μm)至150+μm。例如，对于slm工艺，am器材可以被配置成使用20至63微米之间的粉末。类似地，用于pbf工艺的am器材可以被配置成使用15至45微米之间的粉末，并且用于ebm工艺的am器材可以被配置成使用45至105微米之间的粉末。另外，这样的am工艺可以使用具有特定形状的金属粉末——例如基本上球形的金属粉末、和/或具有特定纹理的金属粉末——例如基本上光滑的粉末粒子。然而，产生具有这种特性的粉末是困难的，并且可能导致50％至70％的粉末被浪费。

7、本公开描述了针对允许跨多个工艺和多个尺度am工艺对粉末雾化工艺的全部输出进行消耗的工厂架构的各种技术和解决方案。根据本文描述的技术和解决方案，确定在am工艺中未使用的雾化工艺的输出材料的特性，基于输出材料的特性和与另一am工艺的输入材料相关联的参数来将输出材料提供给该另一am工艺。输出材料的特性可以包括但不限于形状、尺寸、纹理等。此外，本公开中描述的技术和方法允许针对一个或多个am工艺确定输入材料的一个或多个参数，并且基于所确定的输入材料的(多个)参数和未使用的输出材料的特性来识别另一am工艺。可以通过本文描述的各种设备、系统、方法和/或计算机可读介质来实现这样的技术和方法。

8、在本公开的一些实施例中，描述了一种用于识别针对未使用的输出材料的am工艺的方法。所述识别am工艺的方法包括获得输出材料的特性，所述输出材料是从第一增材制造工艺输出的。所述方法还包括获得第二增材制造工艺的输入材料参数。所述方法还包括确定输出材料的特性是否满足第二增材制造工艺的输入材料参数。所述方法还包括：如果输出材料的特性被确定为满足第二增材制造工艺的输入材料参数，则确定第二增材制造工艺可以接受所述输出材料作为输入材料。

9、在本公开的一些实施例中，描述了一种用于识别针对未使用的输出材料的am工艺的设备。所述设备包括处理器，所述处理器与存储器通信地连接并且被配置成获得输出材料的特性，所述输出材料是从第一增材制造工艺输出的。所述处理器还被配置成获得第二增材制造工艺的输入材料参数。所述处理器还被配置成确定所述输出材料的特性是否满足所述第二增材制造工艺的输入材料参数。所述处理器还被配置成：如果所述输出材料的特性被确定为满足第二增材制造工艺的输入材料参数，则确定第二增材制造工艺可以接受所述输出材料作为输入材料。

10、在本公开的一些实施例中，描述了一种计算机可读介质，其存储用于识别针对未使用的输出材料的am工艺的计算机可执行代码。所述计算机可读介质包括这样的代码，所述代码在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器获得输出材料的特性，所述输出材料是从第一增材制造工艺输出的。所述计算机可读介质还包括这样的代码，所述代码在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器获得第二增材制造工艺的输入参数。所述计算机可读介质还包括这样的代码，所述代码在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器确定所述输出材料的特性是否满足第二增材制造工艺的输入材料参数。所述计算机可读介质还包括这样的代码，所述代码在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器：如果所述输出材料的特性被确定为满足第二增材制造工艺的输入材料参数，则确定第二增材制造工艺可以接受所述输出材料作为输入材料。

11、应当理解，针对未使用的输出材料识别am工艺的其他方面对于本领域技术人员来说，从以下详细描述中将变得显而易见，其中，在若干实施例中通过例示方式进行了示出和描述。如本领域技术人员将认识到的，所公开的主题能够具有其他和不同的实施例，并且其若干细节能够在各种其他方面进行修改，所有这些都不脱离本发明。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。为了实现上述和相关目的，该一个或多个方面包括以下充分描述和在权利要求中特别指出的特征，以下描述和附图详细阐述了该一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征只是表明可以采用各个方面的原理的各种方式中的几种，并且本说明书旨在包括所有这些方面及其等同物。