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CN111545747B - 由温度变化导致的构建失败减少的用于增材制造部件的方法 - Google Patents

由温度变化导致的构建失败减少的用于增材制造部件的方法 Download PDF

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CN111545747B CN202010087901.4A CN202010087901A CN111545747B CN 111545747 B CN111545747 B CN 111545747B CN 202010087901 A CN202010087901 A CN 202010087901A CN 111545747 B CN111545747 B CN 111545747B
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Abstract

一种用于增材制造部件的方法包括：经由增材制造系统接收部件的几何形状，并且经由增材制造系统的能量束根据所述几何形状在构建平台顶上逐层地熔化和熔合材料，以便堆积形成部件的多个层。该方法还包括基于几何形状确定从多个层中的一个层到下一个层的表面面积变化。进一步，该方法包括在多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过能量束熔化和熔合材料，以便当表面面积变化超过预定阈值时，在构建多个层中的一个或多个层之后提供延迟。这样，延迟允许一个或多个先前构建的层至少部分地冷却，以便消除和/或减少在最终部件中发生的构建失败。

Description

由温度变化导致的构建失败减少的用于增材制造部件的方法
技术领域
本公开大体上涉及增材制造，并且更具体而言，涉及用于增材制造部件以减少构建过程期间由温度变化导致的最终部件中的构建失败的方法。
背景技术
与减材制造方法相比，增材制造(AM)过程通常涉及堆积一种或多种材料以制造净形或近净形(NNS)物体。例如，在被称为直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)的特定种类的AM过程期间，设备通过使用能量束烧结或熔化粉末材料以逐层方式构建物体。将被能量束熔化的粉末均匀地铺展在构建平台上的粉末床上，并且能量束在照射发射定向装置的控制下烧结或熔化正在构建的物体的横截面层。降低构建平台并将另一层粉末铺展在粉末床和正在构建的物体上，然后连续熔化/烧结粉末。重复该过程，直到零件完全由熔化/烧结的粉末材料构成为止。
经由DMLM构建的零件通常具有复杂的几何形状；因此，在整个零件体积内的热常数经常由于零件中的几何变化而变化。此外，每个层的面积和为构建每个层而添加的热量之间存在直接的相关性。换句话说，随着层面积增加，构建这种层所需的热量也增加。随着添加的热量的增加，零件的构建质量可能降低，例如由于收缩，层之间不均匀的构建，变化的密度，颜色差异，差的表面质量等。
因此，在本领域中，一种由于部件中的温度变化而引起的表面积的突然变化导致的构建失败减少的用于增材制造部件的方法将是受欢迎的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来获知。
在一方面，本公开涉及一种用于增材制造部件的方法。该方法包括经由增材制造系统接收部件的几何形状。该方法还包括经由增材制造系统的能量源的能量束根据几何形状在部件的构建平台顶上逐层熔化和熔合材料，以便堆积形成部件的多个层。该方法还包括基于几何形状确定从多个层中的一个层到下一个层的表面面积变化。进一步，该方法包括在多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过能量束熔化和熔合材料，以便当表面面积变化超过预定阈值时，在构建多个层中的一个或多个层之后提供延迟。这样，延迟允许一个或多个先前构建的层至少部分地冷却，以便消除和/或减少在最终部件中发生的构建失败。
在另一方面，本公开涉及一种增材制造系统。该增材制造系统包括用于接收部件的几何形状的至少一个处理器，用于在制造期间支撑部件的构建平台，以及通信地联接到处理器的能量源。能量源被配置成产生至少一个能量束，该至少一个能量束适于根据几何形状在构建平台顶上逐层熔化和熔合材料，以便堆积形成部件的多个层。这样，处理器进一步被配置成在部件的构建期间控制能量束。更具体地，能量束被配置成在多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过能量束熔化和熔合材料，以便当表面面积变化超过预定阈值时，在构建多个层中的一个或多个层之后提供延迟。这样，延迟允许一个或多个先前构建的层至少部分地冷却，以便消除和/或减少在最终部件中发生的构建失败。
在又一方面，本公开涉及一种用于增材制造部件的方法。该方法包括经由由增材制造系统的能量源产生的能量束熔化和熔合材料，以便在部件的构建平台顶上构建至少一个第一层。该方法还包括确定从至少一个第一层到随后的第二层的表面面积变化。进一步，该方法包括中断通过能量束熔化和熔合材料到第一层上，以便在构建第一层之后提供延迟。此外，可以确定延迟的长度，作为表面面积变化的函数，以便允许至少一个第一层至少部分地冷却。在延迟之后，该方法包括经由能量束将材料恢复熔化和熔合到至少一个第一层上，以便构建第二层，从而形成部件。
参考以下描述和所附权利要求书，将更好地理解本发明的这些和其它特征，方面和优点。并入并构成本说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并同描述一起用于说明本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整并且可行的公开，包括其最佳模式，其参考所附的附图：
图1示出了根据本公开的增材制造系统的一个实施例的立体图；
图2示出了根据本公开的用于增材制造部件的方法的一个实施例的流程图；以及
图3示出了根据本公开的用于增材制造部件的方法的另一个实施例的流程图。
在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例图示在附图中。具体说明中使用数字和字母标记来指出附图中的特征。附图和说明中的相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或类似的部分。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，而不意图指明单个部件的位置或重要性。此外，如本文所用的，近似术语，例如“近似”，“基本上”或“大约”是指在误差的百分之十范围内。
如本文所用，术语“增材制造的”，“增材制造技术或过程”或类似术语通常是指这样的制造过程，其中将材料的连续层彼此设置以逐层“堆积”三维部件。连续层通常熔合在一起以形成可具有多种集成子部件的整体部件。尽管本文描述了通过逐点，逐层地(通常在竖直方向上)构建物体来实现复杂物体的制造的增材制造技术，但是其它制造方法也是可能的，并且在本公开的范围内。例如，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但是本领域技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实践。例如，本发明的实施例可以使用层增材过程，层减材过程和/或混合过程。
本文所述的增材制造过程也可用于使用任何合适的材料形成部件。例如，所述材料可以是塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂或任何其它合适的材料，其可以是固体、液体、粉末、片材、线或任何其它合适的形式。更具体地，根据本公开的某些实施例，本文所述的增材制造的部件可以部分地，全部地或以材料的一些组合形成，所述材料包括但不限于纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢和镍或钴基超合金。
此外，本领域技术人员将理解，可以使用各种材料和用于结合这些材料的方法，并且这些材料和方法被认为在本公开的范围内。如本文所用，对“熔合”的引用可指用于产生任何上述材料的结合层的任何合适的过程。例如，如果物体由聚合物制作，则熔合可以指在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体是环氧树脂，则结合可以通过交联过程形成。如果材料是陶瓷，则结合可以通过烧结过程形成。如果材料是粉末金属，则结合可以通过熔化或烧结过程形成。所属领域的技术人员将理解，通过增材制造熔合材料以制作部件的其它方法是可行的，并且当前公开的主题可以通过那些方法来实践。
此外，本文公开的增材制造过程允许由多种材料形成单个部件。因此，本文所述的部件可以由上述材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同材料、过程和/或在不同的增材制造机器上形成的多个层、段和/或零件。以这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性以满足任何特定应用的要求的部件。
现在参考附图，图1示出了根据本公开的增材制造系统100的一个实施例的示意图。更具体地，增材制造系统100被配置为使用三维(3D)信息(例如，部件108的3D计算机模型)制造部件108。因此，可以在制造之前限定部件108的3D设计模型，并且将其收纳在具有至少一个处理器132的控制器130中。在这点上，可以扫描部件108的模型或原型以确定部件108的3D信息，并且可以将该信息存储在处理器132中。作为另一个示例，可以使用存储在处理器132中的合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件108的模型以限定部件108的3D设计模型。
设计模型可以包括部件108的整个配置的3D数字坐标，包括部件108的外表面和内表面。例如，设计模型可以限定主体、表面和/或内部通道，例如开口、支撑结构等。在一个实施例中，3D设计模型可以被转换成多个薄片或段，例如，沿着部件108的中心(例如，竖直)轴或任何其它合适的轴。每个薄片可以限定用于薄片的预定高度的部件108的薄横截面(本文中也称为表面面积或薄片面积)。这样，多个连续的横截面薄片一起形成3D部件108。然后，部件108可以被逐片地或逐层地“堆积”，直到如本文所述被完成。
例如，如图所示，增材制造系统100可以包括粉末床熔合(PBF)系统，例如直接金属激光熔化(DMLM)系统，电子束熔化(EBM)系统，选择性激光熔化(SLM)系统，定向金属激光烧结(DMLS)系统或选择性激光烧结(SLS)系统。这样，增材制造系统100通过使粉末材料的相继层彼此熔化或熔合以逐层的方式构建部件。每个连续层可以例如在大约10μm和200μm之间，但是根据替代实施例，厚度可以基于任何数量的参数来选择并且可以是任何合适的尺寸。因此，利用本文所述的增材形成方法，本文所述的部件可以具有与增材形成过程中使用的相关粉末层的一个厚度(例如10μm)一样薄的横截面。
更具体地，仍然参考图1，所示的增材制造系统100包括粉末供应室102和构建室106，该粉末供应室102包含粉末104的供应，在该构建室106内可以以逐层的方式增材制造部件108。例如，在某些实施例中，部件108可以是用于燃气涡轮发动机的空气翼型分离器或热交换器。在另外的实施例中，部件108可以是可以受益于增材制造技术的任何合适的零件。
粉末供应室102包括粉末活塞110，其在系统100的操作期间升高粉末底板112。当粉末底板112升高时，粉末104的一部分被迫离开粉末供应室102。诸如辊或刀片的重涂覆机114将一些粉末104推过工作表面116并推到构建平台118上。重涂覆机114相继地将粉末104的薄层分配到构建平台118上。能量源120将诸如激光或电子束的能量束122引导到粉末104的薄层上以熔化或熔合粉末104的相继层。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率，激光束光斑尺寸和扫描速度的考虑。构建材料可以由选择用于增强强度，耐久性和使用寿命(特别是在高温下)的任何合适的粉末或材料形成。通常使用DMLM、EBM或SLM系统，粉末104完全被熔化，相应的层随着能量束122的相应通过而被熔化或被再熔化。相反，对于DMLS或SLS系统，粉末104的层被烧结，粉末104的颗粒通常彼此熔合而不达到粉末104的熔点。
扫描仪124控制射束的路径，以便仅熔化或熔合粉末104的层的部分，该部分将成为部件108的一部分。粉末104的第一层或一连串层通常被熔化或被熔合到构建平台118，并且然后粉末104的相继层彼此被熔化或被熔合以增材制造部件108。被熔化或被熔合到构建平台118的粉末104的前几层可以限定用于部件108的支撑结构126。当粉末104的相继层彼此被熔化或被熔合时，构建活塞128逐渐降低构建平台118，以便为重涂覆机114留出空间来分配粉末104的相继层。粉末104的相继层可以被熔化或被熔合到部件108，直到已经制造完整的部件108。
通常，支撑结构126提供表面，粉末104的相继层可以被熔化或被熔合到该表面上，同时将熔化或熔合的粉末的相继层保持在适当的位置，同时抵抗当能量束122熔化或熔合粉末104的相继层时由温度的快速变化导致的残余应力。支撑结构126还提供热传导路径以消散由能量束122产生的热量。通常，支撑结构126可以以与部件108相同的方式制造。在一些实施例中，可以使用相同的粉末104来制造支撑结构126和部件108。或者，在一些实施例中，不同的粉末104可用于支撑结构126和部件108。当形成支撑结构126时，能量束122通常熔化或烧结构建平台118的顶表面以及粉末104的前几层，以便将支撑结构126牢固地焊接(例如熔化或熔合)到构建平台118。在已经制造了部件108之后，可以在制造后过程中将支撑结构126从部件108移除。例如，可以将部件108从支撑结构126手动移除或可以使用放电机器(EDM)(例如线切割EDM)将部件108从支撑结构126切开。
如上面简要说明的，由于构成零件时零件中的几何变化，用于形成部件108的增材制造过程可以导致整个零件体积中变化的热常数。因此，在需要增加热量以将层熔化或熔合到先前打印的层的区域或层中，零件的构建质量可能降低。为了维持部件108的构建质量，本公开涉及用于增材制造部件的方法，该方法通过几何上逐层地均衡该区域而在构建期间对热量分配进行改进控制，从而在构建零件时均衡和/或调节热量的添加。
现在参考图2，示出了根据本公开的一种用于增材制造部件的方法的一个实施例的流程图200。通常，本文将参考图1的增材制造系统100和部件108来描述方法200。然而，应理解，所公开的方法200可使用具有任何其它合适配置的增材制造系统来实施。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图2描述了以特定顺序执行的步骤，但是这里讨论的方法不限于任何特定的顺序或排列。使用本文提供的公开内容，本领域技术人员将理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以以各种方式省略，重新排列，组合和/或改编本文公开的方法的各种步骤。
如在(202)处所示，方法200可以包括经由增材制造系统100接收部件100的几何形状。更具体地，如所提及的，增材制造系统100可被配置为产生包括部件108的几何形状(例如，形状、体积、尺寸等)的部件108的3D计算机模型。如在(204)处所示，方法200可包括经由由增材制造系统100的能量源120产生的能量束122，根据几何形状在部件108的构建平台118顶上逐层熔化和熔合材料，以便堆积形成部件108的多个层。如在(206)处所示，方法200可以包括基于几何形状确定从多个层中的一个层到下一个层的表面面积变化。例如，在某些实施例中，处理器132被配置为确定从多个层中的一个层到下一个层的表面面积变化的百分比增量。在这样的实施例中，方法200可以进一步包括限定百分比增量和百分比减少量的多个范围组。例如，百分比增量的示例范围组可以包括增加0-10％，增加10-25％和增加大于25％。类似地，百分比减少量的示例范围组可以包括减少0-10％，减少10-25％和减少大于25％。这样，处理器132被配置为从包括百分比增量或百分比减少量的多个范围组中选择一个范围组。
如在(208)处所示，方法200可包括在一个或多个层的构建之间暂时中断通过能量束122熔化和熔合材料，以便当表面面积变化超过预定阈值时，在构建一个或多个层之后提供延迟。例如，在一个实施例中，方法200可以包括在多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过能量束122熔化和熔化材料，以便当所选择的范围组是超过预定阈值的特定幅度时，在构建多个层中的一个或多个层之后提供延迟。换句话说，表面面积/薄片面积变化超过预定阈值特定幅度可能会导致在构建期间的温度变化，从而导致部件108的构建失败。这样，延迟允许先前构建的层至少部分地冷却，以便消除和/或减少在最终部件108中发生的构建失败。在另一的实施例中，方法200可以包括确定特定幅度，该特定幅度是材料的特性，能量束122的功率水平和/或历史数据中的至少一个的函数。
仍然参考图2，增材制造系统100的处理器132可以被配置成以各种方式暂时中断对材料的熔化和熔合。例如，在一个实施例中，如在210处所示，方法200可以包括允许能量束122在与该多个层不同的位置继续熔化和熔合材料，以便暂时中断部件108的构建。在这样的实施例中，方法200可以包括经由能量束122在构建平台118顶上共同熔化和熔合除了该多个层之外的添加材料，以在部件108的构建期间在层之间提供进一步的温度平衡。例如，在这样的实施例中，通过一次打印多个零件，能量束122可以打印第一个零件的一个或多个层，然后开始打印第二个零件的一个或多个层，等等，同时在第一层已经有机会冷却之后循环回来打印随后的层。进一步，在这样的实施例中，方法200可以可选地包括基于一个或多个层所需的冷却量来计算要在不同位置被熔化和被熔合的材料的尺寸、体积和/或形状。因此，在这样的实施例中，要在不同位置打印的材料可以具有与部件108相同的尺寸和/或形状，或者具有不同的尺寸和/或形状。
仍然参考图2，如在212处所示，方法200还可以包括引导能量束122远离多个层而不熔化和熔合任何材料，以暂时中断熔化和熔合材料以构建部件108。例如，在这样的实施例中，增材制造系统100的扫描仪/镜子124被配置成引导能量束122远离形成部件108的一部分的多个层，以便允许这些层冷却。在可替换的实施例中，如在214处所示，方法200还可以包括简单地暂停能量束122(即，在暂停期间没有熔化和熔合任何材料)以便暂时中断材料的熔化和熔合。
在另外的实施例中，如在216处所示，方法200可以可选地包括在构建多个层之前，经由能量束122在构建平台118顶上熔化和熔合添加材料，以便为部件108构建支撑结构126。在这样的实施例中，支撑结构126可以具有构造成在部件108的构建期间为部件108提供支撑和在层之间提供温度平衡的形状。
在打印过程完成之后，方法200还可以包括可选地使部件108经受各种后处理程序。在这点上，例如，可以将部件108放入烘箱中进行高温处理或退火过程。此外，可以执行各种表面处理(例如喷丸、机械加工或抛光)以产生所需的表面光洁度。所有这些程序可以在去除支撑结构126之前或之后执行。
现在参考图3，示出了根据本公开的一种用于增材制造部件的方法的另一个实施例的流程图300。通常，本文将参考图1的增材制造系统100和部件108来描述方法300。然而，应理解，所公开的方法300可使用具有任何其它合适配置的增材制造系统来实施。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图3描述了以特定顺序执行的步骤，但是这里讨论的方法不限于任何特定的顺序或排列。使用本文提供的公开内容，本领域技术人员将理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以以各种方式省略，重新排列，组合和/或改编本文公开的方法的各种步骤。
如在(302)处所示，方法300可包括经由增材制造系统100的能量束122熔化和熔合材料，以便在部件108的构建平台118顶上构建至少一个第一层。如在(304)处所示，方法300可以包括确定从至少一个第一层到随后的第二层的表面面积变化。如在(306)处所示，方法300可以包括中断通过能量束122熔化和熔合材料到第一层上，以便在构建第一层之后提供延迟。进一步，可以根据表面面积变化来确定延迟的长度，以便允许第一层至少部分地冷却。在延迟之后，如在(308)处所示，方法300可包括经由能量束122将材料恢复熔化和熔合到第一层上，以便构建第二层，从而形成部件108。
上述增材制造方法能够使得本文所述部件的形状和轮廓更加错综复杂，同时还维持了零件的构建质量。例如，这样的部件可以包括薄的增材制造的层以及独特的流体通道和零件结构。制造过程的连续的增材性质使得能够构造这些新颖的特征。结果，在此描述的部件可以表现出改进的性能和可靠性。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种用于增材制造部件的方法，所述方法包括：经由增材制造系统接收所述部件的几何形状；经由所述增材制造系统的能量源的能量束，根据所述几何形状在所述部件的构建平台顶上逐层熔化和熔合材料，以便堆积形成所述部件的多个层；基于所述几何形状确定从所述多个层中的一个层到下一个层的表面面积变化；以及在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料，以便当所述表面面积变化超过预定阈值时，在构建所述多个层中的一个或多个层之后提供延迟，所述延迟允许一个或多个先前构建的层至少部分地冷却。
2.根据任何在前条项的方法，其中，基于所述几何形状确定从所述多个层中的一个层到下一个层的所述表面面积变化进一步包括确定从所述多个层中的一个层到所述下一个层的所述表面面积变化的百分比增量或百分比减少量。
3.根据任何在前条项的方法，进一步包括：限定百分比增量和百分比减少量的多个范围组；以及从包括所述百分比增量或所述百分比减少量的所述多个范围组中选择一个范围组。
4.根据任何在前条项的方法，进一步包括在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料，以便当所选择的范围组是超过所述预定阈值的特定幅度时，在构建所述多个层中的一个或多个层之后提供所述延迟。
5.根据任何在前条项的方法，进一步包括确定所述特定幅度，作为所述材料的特性，所述能量束的功率水平和/或历史数据中的至少一个的函数。
6.根据任何在前条项的方法，其中，在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料进一步包括允许所述能量束在远离所述多个层的不同位置继续熔化和熔合材料。
7.根据任何在前条项的方法，进一步包括基于所述多个层中的一个或多个层所需的冷却的量来计算要在所述不同位置被熔化和被熔合的所述材料的尺寸、体积和/或形状。
8.根据任何在前条项的方法，其中，在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料进一步包括以下中的至少一个：引导所述能量束远离所述多个层而不熔化和熔合任何材料，或暂停所述能量束以防止所述能量束熔化和熔合任何材料。
9.根据任何在前条项的方法，进一步包括在构建所述多个层之前，经由所述能量束在所述构建平台顶上熔化和熔合添加材料，以便为所述部件构建支撑结构，所述支撑结构具有构造成在构建期间为所述部件提供支撑和在所述多个层之间提供温度平衡的形状。
10.根据任何在前条项的方法，其中，所述增材制造系统利用选择性激光熔化、选择性激光烧结或电子束熔化中的至少一种用于构建至少一个第一层和/或第二层。
11.根据任何在前条项的方法，进一步包括经由所述能量束在所述构建平台顶上共同熔化和共同熔合除了所述多个层之外的添加材料，以在所述部件的构建期间在所述多个层之间提供进一步的温度平衡。
12.一种增材制造系统，包括：至少一个处理器，所述至少一个处理器用于接收部件的几何形状；构建平台，所述构建平台用于在制造期间支撑所述部件；能量源，所述能量源通信地联接到所述至少一个处理器，所述能量源被构造成产生至少一个能量束，所述至少一个能量束适于根据所述几何形状在所述构建平台顶上逐层熔化和熔合材料，以便堆积形成所述部件的多个层，其中所述至少一个处理器进一步被构造成在所述部件的构建期间控制所述至少一个能量束，所述至少一个能量束在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断所述材料的熔化和熔合，以便当所述几何形状包括超过预定阈值的表面面积变化时，在构建所述多个层中的一个或多个层之后提供延迟，所述延迟允许一个或多个先前构建的层至少部分地冷却。
13.一种用于增材制造部件的方法，所述方法包括：经由由增材制造系统的能量源产生的能量束熔化和熔合材料，以便在所述部件的构建平台顶上构建至少一个第一层；确定从所述至少一个第一层到随后的第二层的表面面积变化；中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上，以便在构建所述至少一个第一层之后提供延迟，所述延迟的长度被确定作为所述表面面积变化的函数，以便允许所述至少一个第一层至少部分地冷却；以及在所述延迟之后，经由所述能量束将材料恢复熔化和熔合到所述至少一个第一层上，以便构建所述第二层，从而形成所述部件。
14.根据任何在前条项的方法，其中，确定从所述至少一个第一层到所述随后的第二层的所述表面面积变化进一步包括确定所述表面面积变化的百分比增量或百分比减少量。
15.根据任何在前条项的方法，进一步包括：限定百分比增量和百分比减少量的多个范围组；以及从包括所述百分比增量或所述百分比减少量的所述多个范围组中选择一个范围组。
16.根据任何在前条项的方法，进一步包括中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上，以便当所选择的范围组是超过所述预定阈值的特定幅度时，在构建所述至少一个第一层之后提供所述延迟。
17.根据任何在前条项的方法，进一步包括确定所述特定幅度，作为所述材料的特性，所述能量束的功率水平或历史数据中的至少一个的函数。
18.根据任何在前条项的方法，其中，中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上进一步包括允许所述能量束在远离所述至少一个第一层的不同位置继续熔化和熔合材料。
19.根据任何在前条项的方法，进一步包括基于所述至少一个第一层所需的冷却的量来计算要在所述不同位置被熔化和被熔合的所述材料的尺寸、体积和/或形状。
20.根据任何在前条项的方法，其中，暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上进一步包括引导所述能量束远离所述多个层而不熔化和熔合任何材料。

Claims (13)

1.一种用于增材制造部件的方法，其特征在于，所述方法包括：
经由增材制造系统接收所述部件的几何形状，所述几何形状包括多个薄片，所述多个薄片中的每一个定义所述部件的横截面，其中所述多个薄片包括第一薄片和第二薄片，所述第二薄片与所述第一薄片相邻，其中所述第一薄片和所述第二薄片的横截面积之间存在差异；
经由所述增材制造系统的能量源的能量束，根据所述几何形状在所述部件的构建平台顶上逐层熔化和熔合材料，以便堆积形成所述部件的多个层；
经由处理器确定所述第一薄片和所述第二薄片之间表面面积变化的百分比增量或百分比减少量；
经由所述处理器限定百分比增量和百分比减少量的多个范围组；
经由所述处理器从包括所述百分比增量或所述百分比减少量的所述多个范围组中选择一个范围组，其中从所述多个范围组中选择的范围组大于预定阈值；和
确定从所述多个范围组中选择的范围组高于所述预定阈值的幅度，
其中所述材料的熔化和熔合包括在所述多个层中的一个或多个层熔化和熔合添加层之前，基于所述幅度，暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料的延迟时段，使得所述多个层中的所述一个或多个层冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述处理器基于所述材料的特性，所述能量束的功率水平和/或历史数据中的至少一个确定所述预定阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料进一步包括允许所述能量束在远离所述多个层的不同位置继续熔化和熔合材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述处理器基于所述多个层中的一个或多个层所需的冷却的量来计算要在所述不同位置被熔化和被熔合的所述材料的尺寸、体积和/或形状。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，在所述多个层中的一个或多个层的构建之间暂时中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料进一步包括以下中的至少一个：引导所述能量束远离所述多个层而不熔化和熔合任何材料，或暂停所述能量束以防止所述能量束熔化和熔合任何材料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在构建所述多个层之前，经由所述能量束在所述构建平台顶上熔化和熔合添加材料，以便为所述部件构建支撑结构，所述支撑结构具有构造成在构建期间为所述部件提供支撑和在所述多个层之间提供温度平衡的形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述增材制造系统利用选择性激光熔化、选择性激光烧结或电子束熔化中的至少一种用于构建至少一个第一层和/或第二层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述能量束在所述构建平台顶上共同熔化和共同熔合除了所述多个层之外的添加材料，以在所述部件的构建期间在所述多个层之间提供进一步的温度平衡。
9.一种用于增材制造部件的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过以基于所述部件的三维模型的图案移动由增材制造系统的能量源产生的能量束，经由所述能量束熔化和熔合材料，以便在所述部件的构建平台顶上构建至少一个第一层；
中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上，以便在构建所述至少一个第一层之后提供延迟，使得所述至少一个第一层在熔化和熔合随后的第二层之前冷却，所述延迟的长度经由处理器通过如下方式被确定：
确定第一薄片和第二薄片之间表面面积变化的百分比增量或百分比减少量；
限定百分比增量和百分比减少量的多个范围组；和
从包括所述百分比增量或所述百分比减少量的所述多个范围组中选择一个范围组，其中从所述多个范围组中选择的范围组大于预定阈值；
确定从所述多个范围组中选择的范围组高于所述预定阈值的幅度；和
根据所述幅度设置使所述第一薄片和所述第二薄片之间的表面面积变化相等所需的延迟的长度；和
在所述延迟之后，经由所述能量束将材料恢复熔化和熔合到所述至少一个第一层上，以便构建所述第二层，从而形成所述部件。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述处理器基于所述材料的特性，所述能量束的功率水平或历史数据中的至少一个确定所述延迟的长度。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中，中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上进一步包括允许所述能量束在远离所述至少一个第一层的不同位置继续熔化和熔合材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述处理器基于所述至少一个第一层所需的冷却的量来计算要在所述不同位置被熔化和被熔合的所述材料的尺寸、体积和/或形状。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中，中断通过所述能量束熔化和熔合所述材料到所述至少一个第一层上进一步包括引导所述能量束远离所述至少一个第一层而不熔化和熔合任何材料。
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