ES2983485T3

ES2983485T3 - Método y aparato de fabricación aditiva

Info

Publication number: ES2983485T3
Application number: ES16797628T
Authority: ES
Inventors: Nicholas Jones; Ceri Brown; Ramkumar Revanur; Geoffrey Mcfarland
Original assignee: Renishaw PLC
Current assignee: Renishaw PLC
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2024-10-23
Anticipated expiration: 2036-11-14
Also published as: CN114309670A; US10933468B2; JP2020504030A; US20210146447A1; US20220203451A1; EP3377251A1; GB201707807D0; CN108349005A; CN109937101B; CN108349005B; CN108290219B; CN108290219A; ES2948448T3; WO2017085469A1; EP3377251B1; US20190022946A1; JP2018536092A; US11305354B2; CN109937101A; WO2017085468A1

Abstract

La presente invención se refiere a un método de monitorización de un aparato de fabricación aditiva. El método comprende recibir una o más señales de sensor del aparato de fabricación aditiva durante la fabricación de una pieza de trabajo, comparar una o más señales de sensor con una variación de proceso aceptable correspondiente de una pluralidad de variaciones de proceso aceptables y generar un registro basado en las comparaciones. Cada variación de proceso aceptable de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables está asociada con al menos un estado de progresión de la fabricación de la pieza de trabajo y la variación de proceso aceptable correspondiente es la variación de proceso aceptable asociada con el estado de progresión de la fabricación cuando se generan una o más señales de sensor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato de fabricación aditiva

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un método y aparato de fabricación aditiva y, en particular, a un método y aparato para monitorizar, y opcionalmente, controlar un proceso de fabricación aditiva.

Antecedentes

La fabricación aditiva o los métodos de prototipado rápido para producir piezas comprenden la solidificación capa por capa de un material fluido. Existen diversos métodos de fabricación aditiva, incluyendo sistemas de lecho de polvo, tales como fusión selectiva por láser (SLM), sinterización selectiva por láser (SLS), fusión por haz de electrones (EBM) y estereolitografía, y sistemas de lecho no en polvo, tales como modelado por deposición fundida, incluyendo fabricación aditiva por arco de alambre.

En la fusión selectiva por láser, se deposita una capa de polvo sobre un lecho de polvo en una cámara de construcción y se escanea un haz de láser a través de partes de la capa de polvo que corresponden a una sección transversal (corte) de la pieza de trabajo que se está construyendo. El haz láser funde o sinteriza el polvo para formar una capa solidificada. Después de la solidificación selectiva de una capa, el lecho de polvo se reduce en un espesor de la capa recién solidificada y se extiende una capa adicional de polvo sobre la superficie y se solidifica, según sea necesario. En una única construcción, se puede construir más de una pieza de trabajo, las partes separadas en el lecho de polvo.

Se han desarrollado diversos sistemas para monitorizar el proceso de fabricación aditiva. Por ejemplo, el documento internacional WO2015/040433 divulga un aparato y métodos para monitorizar el baño fundido a través del módulo óptico para dirigir el haz láser. El documento PCT/GB2016/051720, que se incorpora al presente documento como referencia, divulga el uso de sensores acústicos pasivos para detectar atributos del proceso aditivo.

S. Clijsters, T. Craeghs, S. Buls, K. Kempen, J-P. Kruth (2014), “In situ quality control of the selective laser melting process using a high-speed, real-time melt pool monitoring system”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 1089-1101, divulga un sistema que permite al operario monitorizar la calidad de un trabajo SLM en línea y estimar la calidad de la pieza. Para validar la calidad, se prefijan los valores de sensor esperados del baño fundido. Dicho valor de referencia se predice a partir de resultados empíricos. Una población de los valores de sensor para vectores de exploración de llenado y contorno puede usarse para calcular parámetros estadísticos, tales como el valor medio y la desviación típica de la distribución de población para una determinada clase de vector. Además de estos parámetros estándar, se puede calcular un intervalo de confianza en los datos de referencia, lo que puede simplificar el proceso de interpretación. El intervalo de confianza es la base para la estimación de calidad.

El documento EP2832475 A2 divulga un método de fabricación de capa aditiva, en el que los electrones de retrodispersión detectados se usan para determinar la forma (y opcionalmente la estructura) de una capa sólida. Se puede comparar la forma deseada y fabricada. La comparación puede implicar determinar si la forma fabricada está dentro de una tolerancia aceptable para la forma deseada.

El documento WO2015/120047 A1 divulga un aparato y método u operación de fabricación aditiva de automonitorización que utiliza un monitor de superficie para obtener imágenes de una superficie de una parte de una pieza de trabajo para almacenamiento y procesamiento de la imagen para detectar anomalías de superficie.

El documento WO2015/040433 A2 divulga un aparato de solidificación por láser para construir objetos mediante solidificación por capas de material en polvo. El aparato comprende una unidad óptica para dirigir un haz láser para solidificar áreas de cada capa de polvo y un espectrómetro para detectar la radiación característica emitida por el plasma formado durante la solidificación del polvo por el haz láser. Los datos de espectroscopia pueden analizarse para garantizar que los valores se encuentren dentro de intervalos aceptables.

El documento EP1486317 A1 divulga un método para mejorar piezas de producción producidas a partir de una máquina de creación rápida de prototipos que incluye la etapa de generar una serie de construcción que produce componentes de salida que tienen piezas de producción y/o muestras de mejora iterativa. Se realiza una comparación de las partes de producción y/o las muestras de mejora iterativa con un conjunto de datos de entrada que incluye características de dimensiones y de material. La comparación produce un conjunto de datos resultante que incluye desviaciones entre los datos de entrada y los componentes de salida. Los parámetros de construcción se adaptan entonces a la máquina de creación rápida de prototipos para reducir las desviaciones entre los datos de entrada y los componentes de salida en comparación con las ejecuciones de construcción anteriores.

Es deseable proporcionar un control en proceso mejorado de un proceso de fabricación aditiva.

Compendio de la invención

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para monitorizar un aparato de fabricación aditiva según la reivindicación 1.

De esta manera, la pluralidad de variaciones de proceso aceptables puede ser tomada a la altura de una construcción de la pieza de trabajo teniendo en cuenta cómo factores, tales como una geometría de la pieza de trabajo, afectan a la variación de proceso aceptable a medida que progresa la construcción. La variación aceptable puede comprender variaciones en las propias señales de sensor o valores derivados de las señales de sensor.

La variación de proceso aceptable puede variar con el tiempo de construcción. El tiempo desde el evento establecido en la construcción (un tiempo cero) puede ser un tiempo en el que comienza la construcción (por ejemplo, se ejecutan las primeras instrucciones de la construcción) o un tiempo en el que el aparato comienza a consolidar el material de una capa. El evento establecido puede elegirse de manera que el evento posterior, durante el cual se generan la una o más señales de sensor, ocurra un tiempo suficientemente predeterminado después del evento establecido de manera que el tiempo se convierta en un proxy para la posición con la resolución requerida. Esto puede simplificar la recogida de datos de sensor e identificación de la variación de proceso aceptable correspondiente con la que se van a comparar los datos de sensor, ya que simplemente se requiere registrar un momento en el que se generan las señales de sensor en lugar de una posición de un elemento (tal como óptica orientable y/o posición z de la plataforma de construcción) del aparato de fabricación aditiva en el momento en que se generan las señales de sensor.

El método puede comprender determinar un tiempo en la construcción cuando se generan las señales del sensor y determinar la variación del proceso aceptable correspondiente para comparar con las señales del sensor a partir del tiempo determinado.

La variación de proceso aceptable puede comprender variaciones aceptables en uno o más de:

a) una temperatura en una cámara de construcción del aparato de fabricación aditiva

b) una temperatura del material fluido a consolidar

c) una temperatura de un baño fundido

d) intensidad de la luz recogida por un sensor

e) emisión espectral del baño fundido

f) dimensiones del baño fundido, tales como el área del baño fundido, la longitud y/o la anchura del baño fundido, una relación de longitud a anchura, una velocidad de cambio de longitud a anchura del baño fundido (que puede usarse para determinar si ha ocurrido la formación de bolas del baño fundido)

g) una presión de gas en la cámara de construcción

h) concentración de oxígeno en la cámara de construcción

i) velocidad de bomba de una bomba para recircular gas a través de la cámara de construcción

j) posición, velocidad y/o aceleración de elevador

k) posición de elemento de limpieza, velocidad y/o aceleración del elemento de limpieza

l) carga sobre el elemento de limpieza (aceleración y/o carga sobre el elemento de limpieza puede usarse para detectar si partes del área consolidada se han enrollado y proyectado por encima de la superficie de un lecho de polvo)

m) dosificación de material

n) señales acústicas, y/o

o) una tasa de cambio de uno cualquiera de (a) a (n).

Puede haber una correlación uno a uno entre cada variación de proceso aceptable de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables y los tiempos desde el evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo.

Alternativamente, al menos una de las variaciones de proceso aceptables está asociada con una pluralidad de los tiempos desde el evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo.

La pluralidad de variaciones de proceso aceptables puede aplicarse únicamente a partes de la pieza de trabajo, como se especifica por los tiempos asociados en la construcción de la pieza de trabajo. Por ejemplo, tales partes pueden ser partes de la pieza de trabajo con salientes significativos o paredes delgadas. Para otras partes de la pieza de trabajo, puede que no haya variaciones de proceso aceptables o una variación de proceso aceptable general, por ejemplo, usada para el material o la estrategia de exploración que se usa. En particular, una variación de proceso aceptable general puede ser adecuada para partes de una pieza de trabajo que es poco probable que fallen o no son críticas, mientras que las variaciones de proceso aceptables específicas de la pieza de trabajo pueden usarse para partes que son más probables que fallen sin control a medida o son críticas. En tal realización alternativa, puede haber una correlación uno a uno entre cada variación de proceso aceptable específica de la pieza de trabajo y un tiempo desde el evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo, mientras que puede haber una correlación uno a muchos entre cada variación de proceso aceptable general y tiempos desde el evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo.

Las señales de sensor pueden comprender señales de uno o más de los siguientes sensores del aparato de fabricación aditiva:

a) Pirómetro, por ejemplo, para medir la temperatura de un lecho de material y/o un baño fundido

b) Sensor acústico, que puede usarse para derivar atributos de diversos aspectos del proceso, como se describe en el documento GB1510220.5 incorporado en la presente memoria como referencia

c) Cámara térmica (infrarroja), por ejemplo, para medir la temperatura del lecho de material

d) Cámara de luz visible, por ejemplo, para medir deformaciones de la pieza de trabajo durante la construcción

e) Fotodiodos, por ejemplo, para medir la temperatura de un baño fundido y/o de un lecho de material

f) Espectrómetro, para medir las emisiones espectrales del baño fundido y/o un penacho de plasma generado durante la fusión del material

g) Realimentación de fuerza, por ejemplo, un sensor de carga en un elemento de limpieza

h) Sensor(es) de presión, por ejemplo, para medir la presión de gas en una cámara de construcción o una diferencia de presión a través de un elemento de filtro para filtrar condensado del gas recirculado a través de la cámara de construcción

i) Sensor de flujo másico, por ejemplo, para medir una masa de gas recirculada a través de la cámara de construcción

j) Sensor de oxígeno, por ejemplo, para medir la concentración de oxígeno en la cámara de construcción

k) Codificadores, por ejemplo, para medir la posición, velocidad y/o aceleraciones/desaceleraciones de un elemento de limpieza para extender una capa de material y/o un elevador

l) Acelerador, por ejemplo para medir aceleraciones/desaceleraciones del elemento de limpieza

La variación de proceso aceptable puede ser una variación en una diferencia entre dos valores detectados (en lugar de una variación en un valor absoluto). De esta manera, puede no ser necesario calibrar los sensores contra un valor absoluto.

El tiempo para completar una construcción, completar una capa y/o consolidar un área puede ser en sí misma una variable para la cual hay una variación de proceso aceptable. Por ejemplo, si el tiempo para completar una capa queda fuera de una variación de proceso aceptable, esto podría causar fallos en el procesamiento de capas posteriores debido al enfriamiento de la construcción y la construcción puede detenerse.

Una medición de una forma de las señales del sensor sobre una media, tal como una medición de la asimetría o la curtosis, puede ser una variable para la que hay una variación de proceso aceptable. La variación de proceso aceptable puede comprender patrones aceptables de señales de sensor para estados consecutivos de progresión. Por ejemplo, la variación de proceso aceptable puede referirse a un patrón de señales de sensor para una pluralidad de estados de progresión que indican que las señales de sensor comienzan a divergir de una variación de proceso aceptable. En particular, un patrón de señales de sensor crecientes o decrecientes que difiere significativamente de un patrón de variaciones de proceso aceptables correspondientes puede indicar el comienzo de una divergencia del proceso desde límites aceptables.

El método puede comprender controlar el aparato de fabricación aditiva durante la construcción basándose en la comparación de las señales de sensor con la variación de proceso aceptable correspondiente.

El método puede comprender controlar parámetros de la construcción en el aparato de fabricación aditiva para mantener las señales detectadas dentro de la variación de proceso aceptable correspondiente. Los parámetros pueden comprender uno o más de la potencia de un haz de energía utilizado para consolidar el material, el tamaño del punto del haz de energía en el material, la velocidad de exploración del haz de energía a través del material, el tiempo de exposición del punto y la distancia del punto (para un exploración pulsado del haz de energía), la distancia de sombreado, la longitud de sombreado y la estrategia de exploración (tal como estrategias de exploración de meandro, tablero de ajedrez, franjas y/o casco y núcleo).

El método puede comprender detener la construcción de la pieza de trabajo si las señales detectadas se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable. Detener la construcción de la pieza de trabajo puede comprender detener toda la construcción o, en el caso de que la pieza de trabajo se construya junto con otras piezas de trabajo, suprimir la construcción de la pieza de trabajo mientras continúa con la construcción de las otras piezas de trabajo.

El método puede comprender volver a referenciar la construcción/recalibración del aparato de fabricación aditiva si las señales detectadas se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable.

El método puede comprender mecanizar la pieza de trabajo si las señales del sensor se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable.

El aparato de fabricación aditiva puede comprender parte de una cadena de máquinas y el método puede comprender generar instrucciones para máquinas adicionales de la cadena de máquinas si las señales detectadas se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable.

El método puede comprender solo almacenar un subconjunto de datos de sensor derivados de las señales de sensor en base a señales de sensor que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente. Por ejemplo, los datos de sensor pueden almacenarse con excepción de que solo se almacenan datos de sensor que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente y señales de sensor dentro de una ventana sobre esos datos.

El registro puede comprender datos de ubicación, tales como datos de coordenadas o un estado o progresión de la construcción de la pieza de trabajo, a partir de los cuales se puede determinar una ubicación de una región sospechosa de la pieza de trabajo, que, durante la formación, generó señales de sensor que se encontraron fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente. El método puede comprender usar los datos de ubicación para visualizar, preferiblemente en una representación de 2 o 3 dimensiones de la pieza de trabajo o construcción, regiones sospechosas de la pieza de trabajo. De esta manera, el usuario puede identificar a partir de la visualización regiones sospechosas de la pieza de trabajo para una investigación adicional y/o acciones para corregir defectos, que pueden tomarse en etapas posteriores del proceso de fabricación.

El método puede comprender controlar el aparato de fabricación aditiva para reparar una región de la pieza de trabajo en base a señales de sensor para esa región que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente. Por ejemplo, la reparación puede comprender volver a consolidar la región con un haz de energía/chorro de plasma.

El método puede comprender controlar el aparato de fabricación aditiva para llevar a cabo una inspección adicional de una región de la pieza de trabajo basándose en señales de sensor para esa región que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente. La inspección puede comprender sondear la región, por ejemplo, con un haz de energía, tal como un haz de energía utilizado para consolidar el material o un haz de energía adicional. La densidad de energía del haz de energía usado para la inspección puede estar por debajo de la requerida para consolidar el material. La inspección puede comprender el calentamiento de la región con una fuente de calor que puede calentar selectivamente regiones de la pieza de trabajo y monitorear las características térmicas de la región con un sensor, tal como un pirómetro o cámara térmica.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un controlador para monitorizar un aparato de fabricación aditiva según la reivindicación 7.

El controlador puede estar dispuesto para recibir la pluralidad de variaciones de proceso aceptables, opcionalmente junto con las instrucciones de construcción para construir la pieza de trabajo. El controlador puede comprender memoria y procesador dispuestos para almacenar la pluralidad de variaciones de proceso aceptables en la memoria al recibir las instrucciones de construcción. La pluralidad de variaciones de proceso aceptables puede borrarse de la memoria después de la finalización de la construcción de la pieza de trabajo o cuando se cargan en el controlador instrucciones de construcción para una pieza de trabajo diferente. Como la pluralidad de variaciones de proceso aceptables son específicas para la construcción de la pieza de trabajo, la pluralidad de variaciones de proceso aceptables puede estar contenida en el mismo archivo que las instrucciones para llevar a cabo la construcción y cargarse en el controlador juntas. Como la pluralidad de variaciones de proceso aceptables son específicas de construcción/pieza de trabajo, una vez que el controlador se usa para una construcción/pieza de trabajo diferente, la pluralidad de variaciones de proceso aceptables son redundantes y pueden borrarse.

El controlador puede estar dispuesto para almacenar solo un subconjunto de datos de sensor derivados de las señales de sensor en base a las señales de sensor que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente.

Un aparato de fabricación aditiva puede comprender un controlador según el segundo aspecto de la invención.

Según un cuarto aspecto de la invención, se proporciona un soporte de datos según la reivindicación 15.

Según un quinto aspecto de la invención, se proporciona un método para generar instrucciones para la construcción de una pieza de trabajo en un aparato de fabricación aditiva según la reivindicación 8.

La variación de proceso aceptable puede determinarse mediante un análisis estadístico de la variación natural del proceso en las señales del sensor durante la construcción de la una o más piezas de trabajo iniciales y si las señales del sensor se refieren a una parte de la pieza de trabajo evaluada como que cumple los requisitos especificados (denominados “datos de detección dorados”, que se usan como punto de referencia o huella dactilar contra la que se evalúan construcciones futuras). La variación de proceso aceptable puede haber sido derivada de señales de sensor generadas por el y/o el uno o más aparatos de fabricación aditiva correspondientes durante una o más construcciones iniciales idénticas a la construcción de la pieza de trabajo.

El análisis estadístico puede comprender modelado bayesiano y/o análisis de agrupaciones.

Como los datos de sensor se generan a partir de la construcción de pieza(s) de trabajo idéntica(s) y, opcionalmente, construcción/construcciones idéntica(s), los datos de sensor se controlan para variaciones que pueden surgir de diferentes geometrías y, opcionalmente, diferentes construcciones. Por ejemplo, la temperatura de una región que se consolida (por ejemplo, un baño fundido) puede variar dependiendo de la geometría de la pieza de trabajo/configuración de la construcción incluso si se usa la misma estrategia de exploración a través del área a consolidar. Además, el tiempo entre las consolidaciones de capas consecutivas puede afectar al enfriamiento que se produce entre la formación de las capas y, por lo tanto, las características térmicas de la construcción. El tiempo entre las consolidaciones de capas consecutivas dependerá del tamaño de un área a consolidar en cada capa, denominada “carga” de una capa. La carga de una capa dependerá, entre otras cosas, de la geometría de la pieza de trabajo que se está construyendo, el número de piezas de trabajo que se van a construir en una única construcción y la orientación en la que se construyen las piezas de trabajo. Por consiguiente, derivar una variación de proceso aceptable para la construcción de una pieza de trabajo a partir de señales de sensor generadas por el y/o los aparato(s) de fabricación aditiva correspondiente(s) durante la una o más construcciones de las piezas de trabajo iniciales asegura una influencia de la geometría de la pieza de trabajo y, opcionalmente, se tiene en cuenta la configuración de construcción, en los datos de sensor. Dicho método puede ser particularmente apropiado para la fabricación de una serie de piezas de trabajo y/o construcciones idénticas usando el y/o el uno o más aparatos de fabricación aditiva correspondientes.

En la fabricación de una serie de piezas de trabajo nominalmente idénticas, la variación de proceso aceptable puede refinarse/hacerse evolucionar con los datos de sensor de cada construcción a medida que se construyen más piezas de trabajo.

Las piezas de trabajo iniciales pueden construirse en una posición dentro de un volumen de construcción idéntico a la posición en la que la pieza de trabajo se construye posteriormente. Los cambios en una posición de una pieza de trabajo en el volumen de construcción pueden afectar a los parámetros requeridos para lograr que una pieza de trabajo cumpla los requisitos especificados de manera que las variaciones de proceso aceptables determinadas para una posición de la pieza de trabajo en el volumen de construcción no puedan aplicarse a otra posición de la pieza de trabajo en el volumen de construcción. Por ejemplo, las diferencias en el flujo de gas en diferentes ubicaciones a través de una superficie de construcción pueden requerir que se usen diferentes parámetros para construir la pieza de trabajo en diferentes posiciones en el volumen de construcción.

En una realización alternativa, las piezas de trabajo iniciales pueden construirse en una posición dentro de un volumen de construcción diferente a la posición en la que la pieza de trabajo se construye posteriormente. Por ejemplo, se puede usar un mapeo para transformar las variaciones de proceso aceptables determinadas para una posición de la pieza de trabajo en el volumen de construcción en variaciones de proceso aceptables para otra posición de la pieza de trabajo en el volumen de construcción. El mapeo puede determinarse a partir de una rutina de mapeo apropiada, tal como a través de la construcción de bloques/elementos de prueba en diferentes posiciones a lo largo del volumen de construcción y comparando diferencias en las señales de sensor para los bloques/elementos de prueba en diferentes posiciones dentro del volumen de construcción.

En el caso en el que la pieza de trabajo es una de un conjunto de piezas de trabajo (idénticas o no idénticas) que se van a construir juntas en una única construcción, las piezas de trabajo iniciales también se pueden construir junto con un conjunto idéntico de piezas de trabajo en una disposición idéntica en un volumen de construcción al utilizado cuando se construye la pieza de trabajo. De esta manera, se consigue una carga idéntica en la(s) construcción/construcciones de la(s) pieza(s) de trabajo inicial(es) a la de la pieza de trabajo construida posteriormente.

En una realización alternativa, donde la pieza de trabajo es una de un conjunto de piezas de trabajo (idénticas o no idénticas) que se construirán juntas en una única construcción en una primera disposición de construcción, la(s) pieza(s) de trabajo inicial(es) puede(n) construirse en una segunda disposición de construcción diferente en un volumen de construcción y se usa un mapeo para transformar las variaciones de proceso aceptables determinadas a partir de los datos de sensor de la pieza de trabajo inicial en una segunda disposición de construcción en variaciones de proceso aceptables para una construcción de la pieza de trabajo en la primera disposición de construcción. Por ejemplo, se puede usar un mapeo para transformar las variaciones de proceso aceptables determinadas a partir de los datos de sensor de la pieza de trabajo inicial en la segunda disposición de construcción en variaciones de proceso aceptables para una construcción de la pieza de trabajo en la primera disposición de construcción. El mapeo puede determinarse a partir de una rutina de mapeo apropiada, tal como a través de la construcción de una serie de construcciones, por ejemplo de bloques/elementos de prueba, con diferentes cargas y comparando diferencias en las señales de sensor para las construcciones que tienen diferentes cargas.

El método puede comprender la generación de un mapa que se va a usar para transformar variaciones de proceso aceptables determinadas para un primer aparato de fabricación aditiva en un conjunto de variaciones de proceso aceptables que se van a usar para un segundo aparato de fabricación aditiva correspondiente. En particular, la respuesta de los sensores en el primer aparato de fabricación aditiva puede diferir de la respuesta de los sensores en el segundo aparato de fabricación aditiva. Por consiguiente, el mapa puede transformar las variaciones de proceso aceptables para tener en cuenta las diferencias en la respuesta de los sensores en los dos aparatos. El mapeo puede determinarse construyendo bloques de prueba idénticos en cada aparato de fabricación aditiva e identificando diferencias en el rendimiento del sensor.

El aparato de fabricación aditiva correspondiente tiene una funcionalidad nominalmente idéntica a la del aparato de fabricación aditiva. Por ejemplo, el aparato de fabricación aditiva correspondiente puede ser la misma marca y modelo que el aparato de fabricación aditiva o el aparato de fabricación aditiva que puede configurarse para funcionar en una configuración funcional común al aparato de fabricación aditiva, tal como con parámetros de exploración nominalmente idénticos, tamaño del punto, distancia del punto, tiempo de exposición, potencia láser, etc., y flujo de gas nominalmente idéntico, velocidad del elemento de limpieza y velocidad de la plataforma z con sensores comparables para generar las señales de sensor de manera que pueda realizarse una comparación similar a similar entre construcciones diferentes del aparato de fabricación aditiva. El aparato de fabricación aditiva nominalmente idéntico puede tener o puede ser configurable para tener tiempos de señal y/o retardos de procesamiento nominalmente idénticos. Por supuesto, el aparato de fabricación aditiva puede ser diferente en formas que no afecten significativamente a la construcción, tal como color, forma de una carcasa exterior y, posiblemente, la provisión de diferentes elementos que siguen dando como resultado un rendimiento funcional nominalmente idéntico, tal como diferentes elementos de filtro y/o bombas. El aparato de fabricación aditiva correspondiente puede comprender un aparato de fabricación aditiva que se ha configurado para emular la funcionalidad del aparato de fabricación aditiva.

El requisito especificado para una construcción de las piezas de trabajo iniciales puede ser la finalización de la construcción de la pieza de trabajo, una densidad del material consolidado, una ausencia o un número o tamaño máximo de grietas, huecos o inclusiones en la pieza de trabajo, acabado superficial, porosidad, una estructura cristalina (incluyendo tamaño y morfología de grano) y/o una composición química de la pieza de trabajo. El requisito especificado puede ser una resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, resistencia al cizallamiento, dureza, microdureza, módulo de volumen, módulo de cizallamiento, módulo elástico, rigidez, alargamiento a la fractura, relación de Poisson, resistencia a la corrosión, factor de disipación, conductividad y/o propiedades magnéticas especificadas de la pieza de trabajo. El requisito especificado puede ser un rendimiento especificado cuando se llevan a cabo pruebas funcionales. Cuando solo se considera que una región de la pieza de trabajo inicial cumple los requisitos especificados, el usuario puede identificar si todas las señales de sensor para la construcción de esa pieza de trabajo inicial se identifican como relacionadas con una construcción que no cumple los requisitos especificados o si solo las señales de sensor asociadas con la región que se considera que no cumple los requisitos especificados deben identificarse como tales con los otros datos de sensor relacionados con una construcción aceptable. Por ejemplo, en el primer caso, el usuario puede considerar que el fallo es un error sistemático que afecta a grandes regiones/toda la construcción. En el último caso, el usuario puede identificar que el fallo es un fallo local que no influyó significativamente en las señales de sensor recogidas para regiones remotas de la pieza de trabajo.

El análisis de la pieza de trabajo para determinar si la pieza de trabajo cumple los requisitos especificados puede comprender pruebas no destructivas (NDT), tales como pruebas dimensionales, por ejemplo, usando detección de contacto, tal como gatillo táctil o sondas de exploración, o usando detección sin contacto, tal como sondeo óptico, y/o un exploración de TC o ultrasonido, por ejemplo, para determinar si la pieza de trabajo incluye grietas o inclusiones. El análisis de la pieza de trabajo para determinar si la pieza de trabajo cumple los requisitos especificados puede comprender pruebas destructivas, tales como seccionamiento físico y examen, por ejemplo, con un microscopio, y/o pruebas de prueba. El análisis de la pieza de trabajo para determinar que la pieza de trabajo cumple los requisitos especificados puede comprender mediciones de densidad, tales como pruebas de Arquímedes. El análisis de la pieza de trabajo puede comprender el análisis de los valores obtenidos mediante prueba/inspección en proceso. Por ejemplo, el proceso de fabricación aditiva puede incluir inspección capa a capa, tal como espectroscopía acústica resuelta espacialmente (SRAS).

El método puede comprender determinar un conjunto de variaciones de proceso primarias aceptables a partir del uno o más conjuntos de señales de sensor e identificadores de calidad asociados, cada variación de proceso aceptable primaria asociada con un tiempo a partir del evento establecido durante la construcción posterior de la pieza de trabajo, generar un conjunto reducido de variaciones de proceso secundarias aceptables a partir del conjunto de variaciones aceptables primarias, al menos una de las variaciones de proceso secundarias aceptables asociadas con una pluralidad de veces a partir del evento establecido durante la construcción posterior de la pieza de trabajo. El conjunto reducido de variaciones de proceso secundarias aceptables puede generarse agrupando entre sí las similares de las variaciones de proceso primarias aceptables y generar una de las variaciones de proceso secundarias aceptables para cada grupo, estando asociada cada variación de proceso secundaria aceptable con la pluralidad de tiempos correspondientes a los tiempos asociados con las variaciones de proceso primarias aceptables del grupo correspondiente para el que se genera la variación de proceso secundaria aceptable.

En ciertas circunstancias, un conjunto completo de variaciones de proceso aceptables para cada tiempo durante la construcción (tal como cada punto de exposición) puede dar como resultado un archivo extremadamente grande. Por consiguiente, existen ventajas para reducir el conjunto de variaciones de proceso primarias aceptables a un conjunto manejable más pequeño de variaciones de proceso secundarias aceptables que siguen captando las características clave del conjunto de variaciones de proceso primarias aceptables. En particular, las variaciones de proceso aceptables para tiempos adyacentes durante la construcción pueden ser suficientemente similares para no garantizar mantener variaciones de proceso primarias aceptables separadas para ambos estados.

Por consiguiente, cada variación de proceso secundaria aceptable puede generarse a partir de características de las variaciones de proceso primaria aceptable del grupo correspondiente para el que se genera la variación de proceso secundaria aceptable.

Las variaciones de proceso primarias aceptables pueden agruparse usando valores derivados de una función de similitud.

El método puede comprender recibir una entrada de usuario que identifica diferentes regiones de la pieza de trabajo para las que se usan diferentes criterios de similitud para agrupar las variaciones de proceso primarias aceptables entre sí. En particular, algunas regiones de la construcción pueden identificarse como problemáticas y, por lo tanto, el usuario puede considerar útil usar variaciones de proceso aceptables con una mayor resolución de diferenciación para estas regiones problemáticas que para regiones de la construcción que son menos problemáticas. Al permitir que el usuario identifique regiones para las que se aplican diferentes criterios de similitud, el método permite al usuario ajustar el nivel de generalización proporcionado a las variaciones de proceso aceptables basándose en el conocimiento previo de la construcción y los requisitos de la pieza de trabajo.

Según un sexto aspecto de la invención, se proporciona un sistema para generar instrucciones para controlar un aparato de fabricación aditiva según la reivindicación 14.

El procesador puede estar dispuesto para generar un archivo de construcción que comprende trayectorias de exploración y parámetros de exploración para que siga un haz de energía o chorro de plasma cuando se consolida material en la formación de la pieza de trabajo capa por capa y la pluralidad de variaciones de proceso aceptables.

El procesador puede estar dispuesto para determinar un conjunto de variaciones de proceso primarias aceptables a partir del uno o más conjuntos de señales de sensor e identificadores de calidad asociados, estando asociada cada variación de proceso aceptable primaria con un tiempo a partir del evento establecido durante la construcción posterior de la pieza de trabajo y generando un conjunto reducido de variaciones de proceso secundarias aceptables a partir del conjunto de variaciones aceptables primarias, estando asociada al menos una de las variaciones de proceso secundarias aceptables con una pluralidad de tiempos durante la construcción posterior de la pieza de trabajo.

El conjunto reducido de variaciones de proceso secundarias aceptables puede generarse agrupando entre sí las similares de las variaciones de proceso primarias aceptables y generando una de las variaciones de proceso secundarias aceptables para cada grupo, estando asociada cada variación de proceso secundaria aceptable con una pluralidad de tiempos correspondientes a los tiempos asociados con las variaciones de proceso primarias aceptables del grupo correspondiente para el que se genera la variación de proceso secundaria aceptable.

Cada variación de proceso secundaria aceptable puede generarse a partir de características de las variaciones de proceso primarias aceptables del grupo correspondiente para el que se genera la variación de proceso secundaria aceptable.

El procesador puede estar dispuesto para recibir una entrada de usuario que identifica una región de la pieza de trabajo y agrupar las variaciones de proceso primarias aceptables asociadas con la región identificada usando un criterio de similitud diferente al usado para agrupar las variaciones de proceso primarias aceptables asociadas con otras regiones de la pieza de trabajo.

El método puede comprender generar un archivo de construcción que comprende las instrucciones y la pluralidad de variaciones de proceso aceptables.

Por consiguiente, se puede proporcionar un soporte de datos que tiene en el mismo un archivo de construcción para dar instrucciones a un aparato de fabricación aditiva en la construcción de una pieza de trabajo de una manera capa por capa, comprendiendo el archivo de construcción instrucciones para cómo debe construir la pieza de trabajo el aparato de fabricación aditiva y variaciones de proceso aceptables para señales de sensor generadas por sensores del aparato de fabricación aditiva durante la construcción de la pieza de trabajo.

Como las variaciones de proceso aceptables son particulares para la pieza de trabajo que se va a construir, almacenar las variaciones de proceso aceptables en el archivo de construcción junto con las instrucciones para construir la pieza de trabajo asegura que ambas se transmiten al aparato de fabricación aditiva cuando se carga el archivo de construcción.

El método puede comprender un método para generar instrucciones para máquinas de una cadena de fabricación usada para fabricar una pieza de trabajo, incluyendo la cadena de fabricación un aparato de fabricación aditiva, comprendiendo el método recibir las señales de sensor del aparato de fabricación aditiva generadas durante la construcción de una pieza de trabajo y generar instrucciones para al menos una máquina adicional de la cadena de fabricación basándose en las señales de sensor.

El método puede comprender comparar las señales de sensor con las variaciones de proceso aceptables en las señales de sensor y se generan instrucciones para al menos una máquina adicional de la cadena de fabricación basándose en la comparación.

La máquina adicional puede comprender una máquina de fabricación sustractiva, una máquina de pulido, una máquina de eliminación de soportes, una máquina de medición, una máquina de fabricación aditiva adicional, una máquina para aliviar las tensiones térmicas en la pieza de trabajo y/o una máquina para reacondicionar un sustrato de construcción.

El soporte de datos puede ser un medio adecuado para proporcionar a una máquina instrucciones tales como un soporte de datos no transitorio, por ejemplo, un disquete, un CD ROM, un DVD ROM/RAM (que incluye -R/-RW y R/+ RW), un HD DVD, un disco Blu Ray(TM), una memoria (tal como una Memoria Stick(TM), una tarjeta SD, una tarjeta flash compacta o similar), una unidad de disco (tal como una unidad de disco duro), una cinta, cualquier almacenamiento magneto/óptico o un soporte de datos transitorio, tal como una señal en un cable o fibra óptica o una señal inalámbrica, por ejemplo, una señal enviada a través de una red por cable o inalámbrica (tal como una descarga de Internet, una transferencia FTP o similar).

Descripción de los dibujos

La figura 1 es una representación esquemática de un aparato de fusión selectiva por láser (SLM) según la invención;

la figura 2 es una representación esquemática de un circuito de recirculación de gas del aparato de fusión selectiva por láser;

la figura 3 es una representación esquemática de la unidad óptica del aparato de fusión selectiva por láser;

la figura 4 muestra la estrategia de exploración de puntos utilizada por el aparato SLM;

la figura 5 es una representación esquemática de señales de sensor que pueden ser generadas por una pluralidad de construcciones de piezas de trabajo nominalmente idénticas;

la figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un método según una realización de la invención;

la figura 7 son gráficos que muestran datos de fotodiodo punto a punto captados cuando se llevan a cabo varios sombreados de un exploración de una capa;

la figura 8 es una representación esquemática de una asociación de variaciones de proceso primarias aceptables a un estado de progresión de una construcción de una pieza de trabajo y un algoritmo de agrupación jerárquico para agrupar las variaciones de proceso primarias aceptables en base a una medida de similitud;

la figura 9 es una representación esquemática de una asociación de variaciones de proceso secundarias aceptables a estados de progresión de una construcción de una pieza de trabajo en una relación de uno a muchos; y

la figura 10 Ilustra un dispositivo de visualización para representar los datos del sensor junto con las variaciones de proceso aceptables.

Descripción de realizaciones

Con referencia a la figura 1, un aparato de fusión selectiva por láser (SLM) según una realización de la invención comprende una cámara 101 de construcción que tiene en su interior particiones 114, 115 que definen un volumen 116 de construcción y una superficie sobre la que se puede depositar polvo. Una plataforma 102 de construcción define un área de trabajo en la que se construye una pieza 103 de trabajo mediante polvo 104 de fusión por láser selectivo. La plataforma 102 puede bajarse dentro del volumen 116 de construcción usando el mecanismo 117 elevador a medida que se forman capas sucesivas de la pieza 103 de trabajo. Un volumen de construcción disponible se define por el grado en que la plataforma 102 de construcción puede bajarse al volumen 116 de construcción. La plataforma 102 de construcción divide la cámara 101 de construcción en una cámara 120 superior y una cámara 121 inferior según el concepto divulgado en el documento internacional WO2010/007394.

Se forman capas de polvo 104 cuando la pieza 103 de trabajo se construye mediante el aparato 109 de dispensación y un elemento 108 de limpieza. Por ejemplo, el aparato de dispensación puede ser un aparato como se describe en el documento internacional WO2010/007396. El elemento 108 de limpieza está montado para permitir el movimiento hacia arriba del elemento 108 de limpieza contra el desvío de un elemento de desvío (no mostrado) y se proporciona un sensor 193 de carga para detectar desviaciones verticales del elemento 108 de limpieza. Tales desviaciones verticales del elemento 108 de limpieza pueden ser causadas por partes consolidadas de la construcción que sobresalen del lecho, por ejemplo, como resultado de la ondulación o deformación causada por las tensiones térmicas durante la construcción. El sensor 193 de carga proporciona realimentación sobre la existencia de estos salientes cuando el elemento 108 de limpieza se desplaza sobre los salientes.

Los codificadores 194, 195 se usan para medir las posiciones de la plataforma 102 de construcción y el elemento 108 de limpieza. La información de posición se devuelve al ordenador 160.

Un módulo 105 láser genera un láser para fundir el polvo 104, siendo dirigido el láser sobre el lecho 104 de polvo según lo requiera el módulo 106 óptico bajo el control de un ordenador 160. El láser entra en la cámara 101 a través de una ventana 107.

El ordenador 160 comprende una unidad 161 de procesador, una memoria 162, una pantalla 163, un dispositivo 164 de entrada de usuario, tal como un teclado, una pantalla táctil, etc., una conexión de datos a módulos del aparato de fusión por láser, tal como un módulo 106 óptico, un módulo 105 láser y motores (no mostrados) que accionan el movimiento del aparato 109 de dispensación, el elemento 108 de limpieza y la plataforma 102 de construcción. Una conexión 166 de datos externa proporciona la carga de un archivo de construcción al ordenador 160. La unidad 105 láser, la unidad 106 óptica y el movimiento de la plataforma 102 de construcción se controlan por el ordenador 160 en base a las instrucciones de exploración contenidas en el archivo de construcción.

Con referencia a la figura 2, el aparato comprende una boquilla 140 de gas y un escape 141 de gas para generar un flujo de gas a través de la cámara 120 superior a través de la plataforma 102 de construcción. El flujo de gas actúa como una cuchilla de gas que transporta el condensado creado por la fusión del polvo con el láser lejos del área de construcción. El aparato comprende una boquilla 144 de gas adicional para generar un flujo de gas a través de la ventana 107. Este flujo de gas puede evitar que el condensado se acumule en la ventana 107, lo que a su vez podría afectar a la calidad del haz 118 láser suministrado a través de la ventana 107.

Un respiradero 143 proporciona un medio para ventilar/retirar gas de las cámaras 120, 121. Una entrada 145 de relleno proporciona una entrada para rellenar las cámaras 120, 121 con gas inerte. La cámara 121 inferior puede comprender una entrada 146 adicional para mantener la cámara 121 inferior a una sobrepresión con respecto a la cámara 120 superior.

El circuito de flujo de gas comprende conjuntos 200, 201 de filtro conectados en paralelo dentro del circuito de gas para filtrar partículas dentro del gas recirculado. Cada conjunto 200, 201 de filtro comprende una carcasa 202, 203 de filtro, un elemento E-5, E-7 de filtro ubicado en la carcasa 202, 203 de filtro y válvulas V-2, V-3, V6, V-7 accionadas manualmente para abrir y cerrar la entrada de gas y la salida de gas, respectivamente. Cada conjunto 200, 201 de filtro es desmontable del circuito de gas para la sustitución del filtro, como se describe en el documento internacional WO2010/026396 (véase la figura 4b).

La bomba E-4 genera el flujo de gas a través del circuito de gas. El gas que sale de la bomba E-4 pasa a las boquillas 140, 144 de gas para producir cuchillas de gas a través de la superficie de construcción y la ventana 107. La bomba también puede suministrar el gas a la entrada 146 en la cámara 121 inferior para mantener la cámara 121 inferior a una sobrepresión con respecto a la cámara 120 superior. El escape 141 está conectado a los conjuntos 200, 201 de filtro a través del transductor 1 -5 de presión para completar el circuito de gas.

La entrada 145 de relleno está conectada a la fuente 211 de gas inerte y el flujo de gas inerte a la entrada de relleno es controlado por la válvula V-19 solenoide.

El respiradero 143 está conectado a la válvula V-18 solenoide y a la bomba E-1 de vacío, que proporcionan medios para crear una presión o vacío bajo en las cámaras 120, 121 superior e inferior. Un sensor 1 -4 de oxígeno detecta la cantidad de oxígeno presente en el gas que sale de las cámaras 120, 121 a través del respiradero 143. El respiradero 143 también está conectado a un transductor 1-2 de presión y a la válvula V-17 de respiradero. El transductor 1-2 de presión mide la presión del gas en el respiradero 143 y la válvula V-17 de respiradero se abre si se mide una presión excesiva por el transductor 1-2 de presión. Típicamente, la cámara 120 superior se mantiene a una ligera sobrepresión con respecto a la presión atmosférica.

La figura 3 muestra el módulo 106 óptico en detalle. El módulo óptico comprende una abertura 170 de láser para acoplarse al módulo 105 de láser, una abertura 171 de medición para acoplarse a los dispositivos 172, 173 de medición y una abertura 174 de salida a través de la cual se dirige el haz de láser a través de la ventana 107 sobre el lecho 104 de polvo y se recoge la radiación emitida desde el lecho de polvo.

El haz láser es dirigido y enfocado en la posición requerida sobre el lecho 104 de polvo mediante óptica de exploración que comprende dos espejos 175 inclinables (solamente se muestra uno de los mismos) y lentes 176, 177 de enfoque.

Cada uno de los espejos 175 inclinables está montado para girar alrededor de un eje bajo el control de un actuador, tal como un galvanómetro. Los ejes alrededor de los cuales giran los espejos 175 son sustancialmente perpendiculares de manera que un espejo puede desviar el haz láser en una dirección (dirección X) y el otro espejo puede desviar el haz láser en una dirección perpendicular (dirección Y). Sin embargo, se entenderá que podrían usarse otras disposiciones, tales como un único espejo giratorio alrededor de dos ejes y/o el haz láser podría acoplarse, por ejemplo a través de una fibra óptica, a un espejo montado para movimiento lineal en las direcciones X e Y. Ejemplos de esta última disposición se describen en los documentos US2004/0094728 y US2013/0112672.

Para asegurar que un foco del haz de láser se mantiene en el mismo plano para cambios en un ángulo de deflexión del haz de láser, se conoce proporcionar una lente f-0 después de espejos inclinables. Sin embargo, en esta realización, se proporcionan un par de lentes 176, 177 móviles antes (con respecto a la dirección de desplazamiento del haz láser) de los espejos 175 inclinables para enfocar el haz láser a medida que cambia el ángulo de desviación. El movimiento de las lentes 176, 177 de enfoque se controla sincrónicamente con el movimiento de los espejos 175 inclinables. Las lentes 176, 177 de enfoque pueden moverse acercándose y alejándose entre sí en una dirección lineal mediante un actuador, tal como una bobina 184 de voz.

Los espejos 175 inclinables y las lentes 176, 177 de enfoque se seleccionan apropiadamente para transmitir tanto la longitud de onda del láser, que es típicamente 1064 nm, como las longitudes de onda de la radiación recogida emitida desde el baño fundido.

Entre las lentes 176, 177 de enfoque y el láser 105 y los dispositivos 172, 173 de medición está previsto un divisor 178 de haz. El divisor 178 de haz es un filtro de ranura que refleja luz de la longitud de onda láser pero permite que la luz de otras longitudes de onda pase a través del mismo. La luz láser se refleja hacia las lentes 176, 177 de enfoque y la luz que es recogida por la óptica de exploración que no es de la longitud de onda láser se transmite a la abertura 171 de medición.

El módulo 106 óptico comprende además un disipador 181 de calor para captar luz láser que se transmite a través del divisor 178 de haz. La mayor parte de la luz láser es reflejada, como se ha previsto, por el divisor 178 de haz. Sin embargo, una proporción muy pequeña de la luz láser pasa a través del divisor 178 de haz y esta pequeña proporción de luz láser es captada por la descarga 181 de calor. En esta realización, la descarga 181 de calor comprende un cono 182 central que refleja la luz sobre una superficie 183 de dispersión ubicada en las paredes de la descarga 181 de calor. La superficie 183 de dispersión puede ser una superficie que tiene una superficie corrugada o estriada que dispersa la luz láser. Por ejemplo, la superficie 183 de dispersión puede comprender una cresta que tiene una forma helicoidal o espiral. La superficie de dispersión puede estar hecha de aluminio anodizado. Puede proporcionarse un fotodiodo en la descarga de haz como un medio de monitorización de la potencia láser.

A la abertura 171 de medición se pueden conectar diferentes dispositivos de medición. En esta realización, se proporcionan un espectrómetro 172 y un fotodiodo 173 para medir la radiación recogida por el escáner óptico. Otro divisor 185 de haz divide la radiación desviada en la abertura 171 para dirigir una proporción de la radiación al espectrómetro 172 y una proporción al fotodiodo 173.

El aparato de solidificación selectiva por láser comprende además una cámara 191 visible y una cámara 192 infrarroja (térmica) para captar imágenes del lecho 104 de material y sensores 197, 198 acústicos para registrar señales acústicas generadas durante la construcción.

En uso, el ordenador 160 recibe un archivo de construcción que comprende instrucciones en forma de trayectorias de exploración y parámetros de exploración que van a usarse en la formación de cada capa de la construcción aditiva y una pluralidad de variaciones de proceso aceptables para cada sensor durante la construcción de la pieza de trabajo. Las variaciones de proceso aceptables para la construcción comprenden un intervalo aceptable de valores para las señales de sensor del aparato. El intervalo aceptable de valores puede ser valores absolutos de las señales de sensor, valores derivados de las señales de sensor, tasas de cambio en las señales de sensor, error de acumulación en las señales de sensor y/o una integral de una función de división en ventanas. Por ejemplo, la variación de proceso aceptable puede ser una variación aceptable en una posición de la plataforma 102 desde una posición nominal, una variación aceptable en una posición y/o velocidad del elemento 108 de limpieza desde una posición/velocidad nominal, una variación aceptable en la presión de gas de la cámara 101 de construcción, una variación aceptable en una concentración de oxígeno en la cámara 101 de construcción, una variación aceptable en señales del espectrómetro 172 y/o fotodiodo 173, una variación aceptable en las señales de los sensores 197, 198 acústicos, una variación aceptable en una temperatura del lecho 104 de polvo (derivado de la cámara 192 térmica), una variación aceptable en las señales del fotodiodo que mide la potencia láser suministrada y una variación de proceso aceptable en una diferencia entre imágenes de capas adyacentes captadas por la cámara 191 visible. Para cada señal de sensor, el intervalo aceptable de valores depende del estado de progresión de la construcción, por ejemplo, el intervalo aceptable de valores puede variar con un tiempo de construcción.

Las variaciones de proceso aceptables son particulares para una construcción específica y, como tal, forman parte del archivo de construcción que se envía al aparato de fabricación aditiva para dar instrucciones al aparato en la construcción de la pieza de trabajo.

El ordenador 160 controla los diversos módulos del aparato de fusión selectiva por láser según las instrucciones de exploración para construir la pieza de trabajo. Durante la construcción, el ordenador recibe señales de los sensores 172, 173, 191, 192, 193, 194, 195, 197, 198. 1-4 e 1 -2. El ordenador 160 determina si las señales o valores derivados de las señales (tales como la temperatura del baño fundido) están dentro de las variaciones de proceso aceptables especificadas en el archivo de construcción.

En el caso de que las señales o valores derivados de las señales estén fuera de la variación de proceso aceptable, el ordenador 160 controla el aparato de fusión selectiva por láser para que emprenda la acción apropiada. Por ejemplo, el ordenador 160 puede provocar una detención del proceso de construcción aditiva. Esto puede hacerse en el caso de que la concentración o presión de oxígeno en la cámara de construcción esté fuera de la variación de proceso aceptable. En el caso de que la temperatura del baño fundido esté fuera de o se mueva hacia un límite exterior de la variación de proceso aceptable, el ordenador 160 puede alterar la potencia del haz láser para lograr una temperatura del baño fundido dentro de la variación de proceso aceptable. En el caso de que la celda de carga en el elemento 108 de limpieza detecte una proyección desde el lecho 104 de polvo, el ordenador genera una alerta de usuario que el operario preste atención a la proyección/defecto. En el caso de que una imagen visible de una capa de polvo sea diferente de la capa de polvo de una capa anterior fuera de la variación de proceso aceptable, el ordenador 160 puede ordenar una nueva dosificación de la capa de polvo. En el caso de una técnica de procesamiento de imágenes que detecta líneas en una imagen visible de la capa de polvo fuera de la variación de proceso aceptable, puede sospecharse un daño al elemento de limpieza y el ordenador puede generar una alerta que marca el posible daño al elemento de limpieza al operario. En el caso de que las imágenes de la cámara térmica estén fuera de una variación de proceso aceptable, se pueden hacer cambios en los parámetros de exploración y/o el orden/estrategias de exploración para cambiar la densidad de energía introducida en la capa posterior por el haz láser. Con referencia a la figura 4, los parámetros de exploración que pueden cambiarse son la potencia del láser, el tamaño del punto, la distancia del punto y el tiempo de exposición.

El aparato de fabricación aditiva también puede controlarse para volver a inspeccionar una región de la construcción que ha generado señales de sensor fuera de la variación de proceso aceptable. Por ejemplo, durante un período en el que el material no se consolida con el haz láser, tal como durante la dispersión de la capa con el elemento 108 de limpieza o el descenso de la plataforma 102 de construcción, los espejos 175 de dirección del módulo 106 óptico pueden dirigirse a la captación de radiación adicional emitida desde la región identificada. El aparato puede controlarse para exponer la región identificada al haz láser a una potencia baja, por debajo de la requerida para consolidar (fundir para sinterizar) el material, con el fin de calentar la región de manera que puedan determinarse defectos/fallos en la construcción a partir de la característica térmica generada durante el calentamiento de la región con el haz láser de baja potencia.

El ordenador 160 está dispuesto para almacenar en la memoria 162 un registro de los estados de progresión de la construcción para los que las señales de sensor se encontraron fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente. El almacenamiento de señales de sensor puede comprender pre- y/o post-activación en la que se almacenan señales de sensor alrededor de las señales de sensor que activaron el almacenamiento de datos de sensor. El procesador 161 puede hacer que la pantalla 163 muestre una representación 2-D o 3-D de la pieza 103 de trabajo que indica las regiones de la pieza 103 de trabajo, que, cuando se forman, generaron señales de sensor fuera de la variación de proceso aceptable. El ordenador 160 también puede almacenar los datos de sensor para estas regiones de manera que estos datos puedan revisarse por un usuario que desea investigar adicionalmente la variación de proceso que se produjo.

Con referencia a las figuras 5 y 6, se describirá ahora un método para determinar una variación de proceso aceptable de la construcción de una pieza de trabajo. La variación de proceso aceptable se determina a partir de la construcción de una serie de piezas idénticas según un conjunto común de instrucciones de construcción. Una primera de las piezas de trabajo se construye usando un conjunto inicial de variaciones de proceso aceptables, tales como límites establecidos para proteger el aparato de daños, tales como daños al elemento de limpieza causados por regiones que sobresalen por encima del lecho de polvo, o como se determina a partir de construcciones previas, tales como iteraciones previas de la construcción o construcciones de otras piezas de trabajo con el mismo material. El conjunto inicial de variaciones de proceso aceptables debe establecerse lo suficientemente amplio como para captar al menos una mayoría de los valores de los sensores que probablemente den como resultado una construcción que cumpla los requisitos especificados por el usuario. Por ejemplo, el conjunto inicial de variaciones de proceso aceptables puede excluir parámetros láser que no consigan suficiente densidad de energía para fundir el polvo.

La primera pieza de trabajo de la serie de piezas de trabajo se construye 401 y los datos de sensor que comprenden señales de sensor generadas durante la construcción se recuperan 402. Las señales de sensor están asociadas con un estado de progresión de la construcción cuando se registraron/captaron las señales de sensor, tal como un tiempo de construcción. Las señales del sensor pueden representarse gráficamente como una función de la posición, p, o tiempo, t, como se muestra en la figura 5, que muestra los datos del sensor, V, para las construcciones 1 a 5 representadas gráficamente en el mismo gráfico.

La pieza de trabajo se inspecciona entonces, por ejemplo, usando técnicas no destructivas y destructivas, y se evalúa 403 para determinar si la pieza de trabajo cumple los requisitos especificados. Por ejemplo, los requisitos especificados pueden ser la densidad de la pieza de trabajo, el número de inclusiones en la pieza de trabajo, la resistencia de la pieza de trabajo y/o el acabado superficial de la pieza de trabajo, el tamaño y/o las dimensiones promedio de grano determinados según la metodología estándar. Si se evalúa una región de la pieza de trabajo como que no cumple los requisitos especificados, entonces el usuario identifica si el fallo es un fallo sistemático que afecta a toda o a un gran porcentaje de la pieza de trabajo o es un fallo local en la región. En la figura 5 se muestran dos ejemplos de un fallo 301 no recuperable, en donde los valores del sensor no vuelven a estar dentro de los límites aceptables de variación del proceso T<u>y T<l>y un fallo de acumulación recuperable, en el que los valores de sensor vuelven a estar dentro de límites T<u>y T<l>aceptables de variación de proceso. El primero indica un fallo sistemático y todos los datos del sensor (o al menos los datos del sensor desde el punto en el que las señales del sensor comienzan a divergir) se identifican como relacionados con una acumulación inaceptable (es decir, datos no dorados). El último indica un fallo localizado y el usuario puede considerar que dicho fallo no afecta adversamente al resto de la construcción y, en consecuencia, solo los datos del sensor para la región defectuosa se identifican como relacionados con una construcción defectuosa (es decir, datos no dorados) y otras partes de los datos del sensor para la construcción se identifican como relacionados con una construcción aceptable (es decir, datos dorados).

A partir de los datos de sensor y la identificación de los datos de sensor como dorados y no dorados, se determina 404 una variación de proceso aceptable para cada estado de progresión de la construcción para la que se generan las señales de sensor. La variación de proceso aceptable puede determinarse mediante cualquier análisis estadístico adecuado. Esto puede dar como resultado una envolvente de valores de sensor aceptables, como se muestra en la figura 5 por los umbrales T<u>superior y T<l>inferior.

El método comprende entonces construir la siguiente pieza de trabajo en la serie y actualizar las variaciones de proceso aceptables basándose en los datos de sensor generados durante la construcción de esa pieza de trabajo. Este proceso se lleva a cabo hasta que se cumple una condición predefinida, tal como cuando un cambio en la variación de proceso aceptable entre construcciones se encuentra por debajo de un nivel predefinido.

La figura 7 muestra las señales de sensor recibidas desde el fotodiodo 173 durante una exploración de trama de una geometría cuadrada en un ángulo de 45 grados con respecto a los bordes del cuadrado. Las tensiones del fotodetector se representan en función del número de pulsos (es decir, un número de exposición de punto). Para un tiempo de exposición de 60 microsegundos, se recogen aproximadamente 30 muestras de fotodetectores para cada punto de exposición. El gráfico superior, 7A, son los datos sin procesar y el gráfico inferior, 7B, muestra la media y la media más y menos dos desviaciones estándar para cada número de pulsos. La separación entre cada línea de sombreado puede identificarse a partir de la gran caída en la tensión del fotodetector. Además, se puede ver que la huella para la tensión del fotodetector para cada exploración de sombreado cambia tanto durante cada sombreado como depende, entre otras cosas, de una longitud del sombreado y la dirección del sombreado en relación con el flujo de gas a través de la cámara 120 de construcción (la tensión del fotodetector aumenta o disminuye durante el sombreado dependiendo de la dirección de sombreado en relación con el flujo de gas).

A partir de estos datos, está claro que definir variaciones de proceso aceptables para la tensión del fotodetector basadas en el tipo de exploración (en este caso, exploración de trama) que se lleva a cabo es poco probable que solo capte suficientemente el intervalo verdadero de variaciones de proceso aceptables para producir una pieza de trabajo que cumpla los requisitos especificados.

Por consiguiente, como se ha descrito anteriormente, se determinan variaciones de proceso aceptables para cada punto de exposición y se recogen las señales de sensor para el punto de exposición en comparación con las variaciones de proceso aceptables para ese punto de exposición. El punto de exposición puede definirse por un tiempo de construcción. Las variaciones de proceso aceptables pueden ser una variación en la tensión media del fotodetector de ese punto, una tensión máxima y mínima del fotodetector y/o una desviación estándar aceptable, RMS, análisis de agrupación, forma de un histograma de valores del fotodetector, variación en una desviación estándar, cambios en una relación de diferentes señales, un promedio de rodadura y/o una media filtrada o suavizada.

Para aparatos de fabricación aditiva con solo un único detector o unos pocos detectores para detectar atributos del proceso aditivo, puede ser práctica una correlación uno a uno entre una variación de proceso aceptable y un estado de progresión de la construcción. Sin embargo, a medida que aumenta el número de detectores usados para monitorizar el proceso aditivo y la complejidad de las variaciones de proceso aceptables, la cantidad de datos sobre las variaciones de proceso aceptables se vuelve extremadamente grande. Por ejemplo, para el aparato divulgado anteriormente, las señales de sensor para cada punto de exposición pueden ser generadas por el fotodetector 173, el espectrómetro 172 y los sensores 197, 198 acústicos y se puede usar un número de intervalos de proceso aceptables para las señales de sensor generadas por cada detector 172, 173, 197, 198. Almacenar tales variaciones de proceso aceptables para cada estado de progresión de la construcción, en particular, cada punto de exposición, puede dar como resultado un archivo de datos prohibitivamente grande.

Con referencia a las figuras 8 y 9, para reducir la cantidad de datos sobre variaciones de proceso aceptables requeridas para controlar la construcción, las variaciones de proceso primarias aceptables, PV, determinadas para cada estado de progresión de la construcción, pueden agruparse (juntarse) en base a una medición de similitud (por ejemplo, usando un algoritmo de agrupación adecuado, tal como un algoritmo de agrupación jerárquico). Esto se representa en la estructura de árbol en la figura 8, en la que el grado de similitud de las variaciones de proceso primarias aceptables se indica por la ubicación de la ramificación en el eje vertical. Se genera una nueva variación de proceso secundaria aceptable, SV, para cada agrupación a partir de las variaciones de proceso primarias aceptables PV dentro de la agrupación, la variación de proceso secundaria aceptable SV usada para todos los estados de progresión asociados con las variaciones primarias aceptables que se encuentran dentro de la agrupación. La relación resultante de uno a muchos se muestra en la figura 9. El grado de similitud S1, S2 requerido para agrupar las variaciones aceptables primarias PV puede seleccionarse por el usuario y puede ser diferente para diferentes regiones de la pieza de trabajo. Por ejemplo, el usuario puede establecer un alto grado de similitud para regiones problemáticas, tales como salientes, o regiones críticas de la pieza de trabajo, para las que es deseable un control estrecho del proceso, pero establecer un bajo grado de similitud para regiones no problemáticas o no críticas, para las que el fallo de la pieza para cumplir requisitos especificados es menos crítico.

Un ejemplo adicional de datos de sensor que pueden usarse en el método descrito anteriormente se describirá ahora con referencia a la figura 10. La figura 10 muestra una imagen 201 de una capa de polvo antes del procesamiento y se muestra una imagen 202 de la capa procesada captada por una cámara visible en un aparato SLM. Como puede verse, el material 203 consolidado es claramente distinguible del polvo 204 no consolidado. El ordenador 160 analiza imágenes 201 de capas de polvo (antes de la consolidación) comparando las imágenes de capas consecutivas. En primer lugar, las imágenes se rectifican para garantizar que las imágenes son ortogonales y luego se genera un histograma de la imagen resultante obtenida al restar la imagen 201 de la capa de polvo anterior de la imagen 201 de la capa de polvo actual usando cada canal de color y sumando los resultados para proporcionar recuentos de píxeles para cada intervalo del histograma (estando cada intervalo relacionado con un intervalo de diferencias entre las imágenes 201). Un único valor de salida para la diferencia entre las dos imágenes 201 se genera entonces mediante un cálculo ponderado de los datos de histograma de manera que los recuentos de píxeles de un intervalo de diferencia de magnitud más alta se ponderan más fuertemente para proporcionar una mayor contribución a la salida de único valor. De esta manera, los recuentos en intervalos correspondientes a un contraste mayor proporcionan una mayor contribución al valor de salida en relación con la magnitud del contraste en comparación con los recuentos en intervalos para un contraste menor. Por consiguiente, los píxeles con pequeñas diferencias tienen poco efecto sobre el valor de salida final, filtrando eficazmente las pequeñas diferencias de salida que pueden ocurrir debido al ruido inherente en las imágenes 201.

El ordenador 160 determina si el valor de salida que representa la diferencia entre las dos imágenes 201 está dentro de una variación de proceso aceptable para esa capa, tal como por debajo de un nivel umbral. Si el valor está fuera (por encima) de la variación de proceso aceptable, se determina que el material consolidado es más prominente en una de las imágenes que en la otra y se ha producido un evento de acumulación anómalo. En respuesta, el ordenador 160 puede dar instrucciones al mecanismo 108, 109 elemento de limpieza dosificador para volver a dosificar la capa de polvo para determinar si las grandes diferencias en las imágenes 201 fueron causadas por una dosificación incompleta. Si la imagen de la capa redosificada en comparación con la imagen 201 de la capa anterior todavía produce valores de salida fuera de la variación de proceso aceptable, puede generarse una alerta para que el operario inspeccione visualmente la capa en busca de anomalías, tales como proyecciones de material sólido a través de la capa de polvo.

Además, cada imagen puede formarse a partir de las salidas de fotodiodo para una capa. Los puntos de exposición para los que se recogen datos de fotodiodo forman efectivamente una imagen de la pieza de trabajo y una variación aceptable entre capas consecutivas de datos de fotodiodo puede ser conocida a partir de la construcción previa de la pieza de trabajo. El método de análisis de imágenes consecutivas como se describió anteriormente puede proporcionar una indicación rápida de que el proceso de construcción se ha movido fuera de una ventana de proceso aceptable. En particular, la respuesta del fotodiodo al haz láser que incide sobre el material solidificado es significativamente diferente de la respuesta cuando incide sobre el polvo.

Las imágenes de la cámara térmica pueden usarse además para determinar una velocidad de enfriamiento del material solidificado. Una serie de imágenes térmicas de una capa pueden captarse durante la solidificación del material y una velocidad de enfriamiento puede determinarse a partir de un cambio en la intensidad de un área recientemente solidificada entre diferentes imágenes térmicas del área captada en diferentes momentos. La velocidad de enfriamiento determinada se compara entonces con una variación de proceso aceptable en la velocidad de enfriamiento. Si la velocidad de enfriamiento está fuera de la variación de proceso aceptable, el ordenador 160 puede cambiar los parámetros de exploración para cambiar la energía por unidad de área introducida en el material. Puede haber diferentes variaciones de proceso aceptables para la velocidad de enfriamiento para diferentes áreas del material solidificado en base a la geometría de la pieza de trabajo. En particular, una variación de proceso aceptable para la velocidad de enfriamiento puede ser diferente para una capa de material solidificado formada sobre el polvo de la capa anterior, tal como un saliente, en comparación con el material solidificado formado sobre el material solidificado de la capa anterior. En una realización adicional, se modela la velocidad de enfriamiento para la pieza de trabajo y la variación de proceso aceptable en la velocidad de enfriamiento es una variación de una velocidad de enfriamiento modelada.

La variación de proceso aceptable para la velocidad de enfriamiento puede haber sido determinada llevando a cabo construcciones previas con el material según el método descrito con referencia a las figuras 5 y 6.

Un mapa de la velocidad de enfriamiento medida a través de una capa puede mostrarse al usuario en la pantalla 163. El mapa codificado en colores puede mostrarse al usuario con diferentes colores para diferentes velocidades de enfriamiento.

La invención proporciona un método para controlar el aparato de fabricación aditiva basado en variaciones de proceso aceptables determinadas a partir de datos generados para capas previas de la construcción de la pieza de trabajo y/o para una o más construcciones previas. Esto evita la necesidad de una comprensión exhaustiva de los procesos complejos que se producen en un aparato de fabricación aditiva.

Las variaciones de proceso aceptables forman parte del archivo de construcción enviado a un aparato de fabricación aditiva para ordenar al aparato de fabricación aditiva que lleve a cabo la construcción. Como las variaciones de proceso aceptables están integradas en el archivo de construcción, en lugar de un archivo independiente, posiblemente sobrescribible, en la máquina SLM, los archivos de construcción proporcionan una fuente trazable para identificar la evolución de las variaciones de proceso aceptables. Tal trazabilidad puede ser útil en ciertas industrias de fabricación, tales como la industria aeroespacial, en la que se requiere documentar el historial de un producto.

Se pueden usar pruebas de regresión para demostrar que las variaciones de proceso aceptables siguen siendo válidas para una nueva máquina de fabricación aditiva que tiene modificaciones de diseño y/o nuevas características/funcionalidad. Esta prueba de regresión puede llevarse a cabo para que la nueva máquina funcione según nuevas especificaciones y/o que la nueva máquina esté configurada para emular la funcionalidad de la máquina antigua.

La figura 10 muestra una realización de una representación de un aparato de visualización según una realización de la invención. El aparato de visualización está dispuesto para permitir la visualización de datos de sensor de múltiples construcciones nominalmente idénticas para su comparación, así como permitir al usuario determinar si una señal de sensor se encuentra fuera de una variación de proceso aceptable para el estado de progresión de la construcción cuando se captó la señal de sensor. En la parte 501 superior de la pantalla están las dos construcciones B1406.mtt y B1405.mtt seleccionadas por el usuario, habiéndose llevado a cabo ambas construcciones por el mismo aparato V57 de fabricación aditiva. La selección de las construcciones puede lograrse usando cualquier dispositivo de entrada apropiado, tal como un dispositivo apuntador desde un menú apropiado. La siguiente caja 502 muestra los datos de sensor seleccionados para visualización. En esta representación, los datos del sensor son la presión de la cámara, la temperatura de la cámara y la altura de la construcción.

Las barras 503a y 503b de tiempo ilustran tiempos durante la construcción. La barra 503a de tiempo es para la construcción B1406.mtt y la barra 503b de tiempo es para la construcción B1405.mtt. La ventana 503c sombreada ilustra el periodo de tiempo de las construcciones para las que se muestran las señales de sensor en el grafico 505 a continuación. La ventana 503c sombreada puede moverse para seleccionar diferentes tiempos durante la construcción y la anchura de la ventana puede ajustarse para mostrar más o menos datos en el gráfico. Un marcador 503d está colocado para marcar las señales de interés del sensor. Es posible localizar más de un marcador en las barras 503a y 503b de tiempo. En la figura 10, las barras 503a y 503b de tiempo están alineadas en base al tiempo de inicio, sin embargo, se pueden hacer otras alineaciones, por ejemplo, en base al tiempo de finalización.

Las barras 504a y 504b representan las capas (usando líneas) de cada construcción que se encuentran dentro de la ventana 503c. El usuario es capaz de manipular las barras 504 y 504b para alinear capas similares de manera que se comparen los datos de estas exploraciones de capas similares. Debido a las diferencias en las construcciones, es posible que capas nominalmente idénticas de las construcciones nominalmente idénticas no se alineen basándose en la alineación de los tiempos de inicio y, por lo tanto, puede tener que realizarse un ajuste adicional.

El gráfico 505 muestra los valores para las señales de sensor de la serie seleccionada para la ventana 503d seleccionada. Se proporcionan medios para indicar un intervalo completo de los valores de sensor para cada serie. En esta realización, la indicación del intervalo completo es la línea fina de la escala. El usuario puede hacer zoom desde este intervalo completo para cada serie, en esta realización a través de la manipulación de las barras 505a, 505b, 505c sombreadas oscuras, ajustándose la escala del gráfico para esa serie al subintervalo indicado.

Un marcador 505d puede moverse a través de los datos de sensor mostrados en el gráfico. La variación de proceso aceptable para cada serie en el estado de progresión en el que está situado el marcador 505d se indica en la escala mediante la barra 505e, 505f, 505g ligeramente sombreada. Esta variación de proceso aceptable también puede proyectarse sobre el gráfico como un área translúcida similar a los límites variables T<u>y T<l>mostrados en la figura 5. El usuario puede ser capaz de seleccionar qué variaciones de proceso aceptables se muestran como una imagen translúcida a través de la selección de la serie de datos apropiada con un dispositivo apuntador. La superposición de múltiples áreas translúcidas para múltiples series de datos puede proporcionar una representación de los datos que de otro modo sería confusa.

A partir de estas indicaciones de la variación de proceso aceptable, el usuario puede determinar rápidamente si los valores para las señales del sensor se encuentran fuera del intervalo aceptable. Además, al poder comparar construcciones nominalmente idénticas y alinear los datos según un estado pf de progresión de la construcción, es posible comparar las construcciones. Tal comparación puede ser útil para determinar por qué dos construcciones nominalmente idénticas dieron como resultado diferentes resultados. Como tal, el aparato de visualización proporciona una utilidad que puede usarse en el proceso de fabricación y para el diseño de un proceso de fabricación.

El aparato de visualización puede proporcionar medios para cargar un método para determinar variaciones de proceso aceptables a partir de las señales de sensor de una pluralidad de construcciones. De esta manera, los usuarios pueden personalizar el análisis estadístico a sus necesidades. El usuario puede indicar qué construcciones cumplen los requisitos de aceptación y deben considerarse “construcciones doradas” y qué construcciones no cumplen estos requisitos. Los métodos estadísticos pueden usar estas indicaciones para la determinación de las variaciones de proceso aceptables. Las variaciones de proceso aceptables pueden actualizarse a medida que se añaden nuevos datos de construcción al aparato. Por ejemplo, en una instalación de fabricación que fabrica una pluralidad de partes nominalmente idénticas, cada aparato de fabricación aditiva puede notificar datos durante y/o después de la construcción y el aparato modifica la variación de proceso aceptable basándose en los datos de sensor notificados.

Se entenderá que se pueden realizar modificaciones y alteraciones a las realizaciones descritas anteriormente sin alejarse de la invención como se define en el presente documento.

Por ejemplo, la invención no se limita a los procesos de fabricación aditiva en lecho de polvo como se describió anteriormente, sino que podría usarse en otros procesos de fabricación aditiva, tales como la fabricación aditiva por arco de alambre en la que un alambre metálico se funde usando un arco de plasma para formar una pieza de trabajo capa por capa.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para monitorizar un aparato de fabricación aditiva que comprende recibir señales de sensor desde el aparato de fabricación aditiva, generándose las señales de sensor en diferentes tiempos de construcción durante una construcción de una pieza de trabajo, comparar una o más de las señales de sensor generadas en cada tiempo o valor de construcción derivado de las mismas con una variación de proceso aceptable correspondiente (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de una pluralidad de variaciones de proceso aceptables y generar un logaritmo basado en las comparaciones, caracterizado porque cada variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables está contenida en un archivo junto con una asociación que asocia la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) con al menos un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir de un evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo, y comprendiendo el método determinar un tiempo de construcción cuando se generan una o más señales de sensor y determinar la variación de proceso aceptable correspondiente con la que se comparan la una o más señales de sensor a partir del tiempo de construcción determinado, en el que la variación de proceso aceptable correspondiente es la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) asociada con el tiempo de construcción durante la construcción cuando se generan la una o más señales de sensor.

2. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la variación de proceso aceptable comprende variaciones aceptables en una o más de:

a) una temperatura en una cámara (101) de construcción del aparato de fabricación aditiva

b) una temperatura del material (104) fluido a consolidar

c) una temperatura de un baño fundido

d) intensidad de luz recogida por un sensor (172, 173, 191, 192)

e) emisión espectral del baño fundido

f) dimensiones del baño fundido

g) una presión de gas en la cámara (101) de construcción

h) concentración de oxígeno en la cámara (101) de construcción

i) velocidad de bomba de una bomba (E-4) para recircular gas a través de la cámara (101) de construcción j) posición, velocidad y/o aceleración del elevador

k) posición del elemento de limpieza, velocidad y/o aceleración del elemento (108) de limpieza

l) carga sobre el elemento (108) de limpieza

m) dosificación de material

n) señales acústicas, y/o

o) una tasa de cambio de una cualquiera de (a) a (n).

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que hay una correlación uno a uno entre cada variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables y cada tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir del evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo para la que se generan señales de sensor.

4. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que al menos una de las variaciones de proceso aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) está asociada con una pluralidad de tiempos de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir del evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo.

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de variaciones de proceso aceptables solo se aplica a una o más partes de la pieza de trabajo, como se especifica por los tiempos de construcción asociados (t<1>, t<2>...t<n>) a partir del evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende controlar el aparato de fabricación aditiva durante la construcción basándose en la comparación de las señales de sensor con la variación de proceso aceptable correspondiente, que puede comprender:

i) controlar los parámetros de la construcción en el aparato de fabricación aditiva para devolver las señales del sensor a y/o mantener las señales del sensor dentro de las correspondientes variaciones de proceso aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>y/o

ii) detener la construcción de la pieza de trabajo si las señales del sensor se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) por ejemplo, detener toda la construcción o suprimir la construcción de la pieza de trabajo mientras se continúa con la construcción de otras piezas de trabajo de la construcción y/o

iii) controlar el aparato de fabricación aditiva para reparar una región de la pieza de trabajo basándose en señales de sensor para esa región que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente; y/o

iv) controlar el aparato de fabricación aditiva para llevar a cabo una inspección adicional de una región de la pieza de trabajo basándose en señales de sensor para esa región que se encuentran fuera de la variación de proceso aceptable correspondiente.

7. Un controlador para monitorizar un aparato de fabricación aditiva, comprendiendo el controlador un procesador (161) dispuesto para recibir señales de sensor desde el aparato de fabricación aditiva, generándose las señales de sensor en diferentes tiempos de construcción durante una construcción de una pieza de trabajo, comparar una o más de las señales de sensor generadas en cada tiempo de construcción con una variación de proceso aceptable correspondiente (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de una pluralidad de variaciones de proceso aceptables y generar un logaritmo basado en las comparaciones, caracterizado porque cada variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables está contenida en un archivo junto con una asociación que asocia la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) con al menos un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir de un evento establecido en la construcción de la pieza de trabajo, y comprendiendo el método determinar un tiempo de construcción en el que se generan la una o más señales de sensor y determinar la variación de proceso aceptable correspondiente (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) a partir del tiempo de construcción determinado, en el que la variación de proceso aceptable correspondiente es la variación de proceso aceptable asociada con el tiempo de construcción durante la construcción cuando se generan la una o más señales de sensor.

8. Un método para generar instrucciones para la construcción de una pieza de trabajo en un aparato de fabricación aditiva, comprendiendo el método construir piezas de trabajo iniciales nominalmente idénticas a al menos una parte de la pieza de trabajo con el y/o uno o más aparatos de fabricación aditiva correspondientes, recibir un conjunto de señales de sensor desde el y/o el uno o más aparatos de fabricación aditiva correspondientes para cada construcción, comprendiendo cada conjunto de señales de sensor señales de sensor generadas durante la construcción de la pieza de trabajo inicial, estando asociada cada señal de sensor con un tiempo de construcción en el que se genera la señal de sensor, evaluar las piezas de trabajo iniciales para determinar si cada pieza de trabajo inicial cumple con requisitos especificados y asociar cada conjunto de señales de sensor con uno o más identificadores de calidad que identifican si todas o una parte de las señales de sensor del conjunto representan señales de sensor para una construcción que cumple con los requisitos especificados, determinar, a partir de los conjuntos de señales de sensor e identificadores de calidad asociados, una pluralidad de variaciones de proceso aceptables para un conjunto correspondiente de señales de sensor generadas durante una construcción posterior de la pieza de trabajo usando el aparato de fabricación aditiva, estando cada variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables contenida en un fichero junto con una asociación que asocia la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) con al menos un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir de un evento establecido en la construcción posterior de la pieza de trabajo, en el que cada variación de proceso aceptable es para comparación con señales de sensor generadas durante la construcción posterior en el al menos un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>), y generar un archivo de construcción para ordenar al aparato de fabricación aditiva que lleve a cabo una construcción de la pieza de trabajo, comprendiendo el archivo de construcción la pluralidad de variaciones de proceso aceptables.

9. Un método según la reivindicación 8, en el que la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) se determina por un análisis estadístico de la variación natural del proceso en las señales de sensor durante la construcción de las piezas de trabajo iniciales y si las señales de sensor se refieren a una parte de la pieza de trabajo evaluada que cumple los requisitos especificados.

10. Un método según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que el método se usa en la fabricación de una serie de piezas de trabajo nominalmente idénticas, refinándose/evolucionando la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) con los datos de sensor de cada construcción a medida que se construyen más piezas de trabajo.

11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que el requisito especificado para una construcción de las piezas de trabajo iniciales comprende la finalización de la construcción de la pieza de trabajo, una densidad del material consolidado, una ausencia o un número o tamaño máximo de grietas, huecos o inclusiones en la pieza de trabajo, acabado de superficie, porosidad, una estructura cristalina y/o una composición química de la pieza de trabajo, una resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, resistencia al cizallamiento, dureza, microdureza, módulo de volumen, módulo de cizallamiento, módulo elástico, rigidez, alargamiento a la fractura, relación de Poisson, resistencia a la corrosión, factor de disipación, conductividad y/o propiedades magnéticas de la pieza de trabajo y/o un rendimiento especificado cuando se llevan a cabo pruebas funcionales.

12. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que, cuando solo se considera que una región de la pieza de trabajo inicial no cumple los requisitos especificados, el método comprende recibir del usuario la identificación de si todas las señales de sensor para la construcción de esa pieza de trabajo inicial se identifican como relacionadas con una construcción que no cumple con los requisitos especificados o si solo las señales de sensor asociadas con la región considerada que no cumple los requisitos especificados deben identificarse como tales con los otros datos de sensor relacionados con una construcción aceptable.

13. El método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, que comprende determinar un conjunto de variaciones de proceso primarias aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>) de los conjuntos de señales de sensor e identificadores de calidad asociados, estando cada variación de proceso primaria aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>) asociada a un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir del evento establecido durante la posterior construcción de la pieza de trabajo, generar un conjunto reducido de variaciones de proceso secundarias aceptables (SV<1>, SV<2>...SV<n>) del conjunto de variaciones primarias aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>), estando al menos una de las variaciones de proceso secundarias aceptables (SV<1>, SV<2>...SV<n>) asociada a una pluralidad de tiempos de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir del evento establecido durante la posterior construcción de la pieza de trabajo, en el que el conjunto reducido de variaciones de proceso secundarias aceptables (SV<1>, SV<2>...SV<n>) puede generarse agrupando unas similares de las variaciones de proceso primarias aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>) y generar una de las variaciones de proceso secundarias aceptables (SV<1>, SV<2>...SV<n>) para cada grupo, estando cada variación de proceso secundaria aceptable (SV<1>, SV<2>...SV<n>) asociada con la pluralidad de tiempos de construcción correspondientes a los tiempos de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) asociados con las variaciones de proceso primariamente aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>) del grupo correspondiente para el que se genera la variación de proceso secundaria aceptable (SV<1>,SV<2>...SV<n>) y, en el que cada variación de proceso secundaria aceptable (SV<1>, SV<2>...SV<n>) puede generarse a partir de características de las variaciones de proceso primarias aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>) del grupo correspondiente para el que se genera la variación de proceso secundaria aceptable (SV<1>, SV<2>...SV<n>) y, en el que las variaciones de proceso primarias aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>) pueden agruparse usando valores derivados de una función de similitud y el método puede comprender recibir una entrada de usuario que identifica diferentes regiones de la pieza de trabajo para las que se usan diferentes criterios de similitud para agrupar las variaciones de proceso primarias aceptables (PV<1>, PV<2>...PV<n>) en conjunto.

14. Un sistema para generar instrucciones para controlar un aparato de fabricación aditiva, comprendiendo el sistema un procesador (161) dispuesto para recibir un conjunto de señales de sensor para una pluralidad de construcciones de piezas de trabajo iniciales, nominalmente idénticas a al menos una parte de la pieza de trabajo, llevándose a cabo cada construcción con el y/o uno o más aparatos de fabricación aditiva correspondientes, comprendiendo cada conjunto de señales de sensor, señales de sensor generadas durante la construcción de la pieza de trabajo inicial, estando cada señal de sensor asociada con un tiempo de construcción en el que se genera la señal de sensor, recibir una indicación de si cada pieza de trabajo inicial cumple con requisitos especificados, asociar cada conjunto de señales de sensor con uno o más identificadores de calidad que identifican si todas o una parte de las señales de sensor del conjunto representan señales de sensor para una construcción que cumple con los requisitos especificados y determinar, a partir de los conjuntos de señales de sensor e identificadores de calidad asociados, una pluralidad de variaciones de proceso aceptables para un conjunto correspondiente de señales de sensor generadas durante una construcción posterior de la pieza de trabajo usando el aparato de fabricación aditiva, estando cada variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) de la pluralidad de variaciones de proceso aceptables contenida en un fichero junto con una asociación que asocia la variación de proceso aceptable (PV<1>, PV<2>...PV<n>; SV<1>, SV<2>...SV<n>) con al menos un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>) a partir del evento establecido en la construcción posterior de la pieza de trabajo, en el que cada variación de proceso aceptable es para comparación con señales de sensor generadas durante la construcción posterior en el al menos un tiempo de construcción (t<1>, t<2>...t<n>), y generar un archivo de construcción para ordenar al aparato de fabricación aditiva que lleve a cabo una construcción de la pieza de trabajo, comprendiendo el archivo de construcción la pluralidad de variaciones de proceso aceptables.

15. Un soporte de datos que tiene instrucciones almacenadas en el mismo, que, cuando son ejecutadas por un procesador, hacen que el procesador lleve a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y las reivindicaciones 8 a 13.