制疊加制造工具18以從多個電極32中的每一個形成具有不同的各自成分的單獨液滴20。控制器30可以通過改變作為液滴20施加到部件12的一種或多種錨固材料22的比例來調整部件12的成分。
[0026]在一些實施例中，控制器30聯接到多個疊加制造工具18，每個疊加制造工具18通過各自電極供應單獨的錨固材料22。控制器30可以控制多個疊加制造工具18中的每一個，以便通過改變由每個疊加制造工具18作為液滴20供應的錨固材料22的比例來調整部件12的成分。如圖3中所示，可以將多個焊絲傳遞系統(例如，饋送器24)與制造工具的集成的工具頭33組合以將多種錨固材料22以行或網格來供應。集成的工具頭33可以增加錨固材料22的沉積速率以形成(例如，印刷、構建)部件12。疊加制造工具18的集成的工具頭33可以具有多個混合器31以接收錨固材料并將其處理為電極32和/或粉末流。控制器30可以控制每個混合器31，以使得每個電極32和/或粉末流具有相同的成分。在一些實施例中，控制器30控制一個或多個混合器31，以使得各自電極32或者粉末流具有與來自另一個混合器31的電極32或粉末流不同的成分。集成的工具頭33可以使得疊加制造工具18能夠大約同時形成部件的多個層35，由此通過減少疊加制造工具18用來形成部件12的通過量來實現減少用于部件12的制造時間。大體上由固化的微沉積21形成的部件12的第一層37以網格39示出。形成在第一層37與第三層43之間的部件12的第二層41的微沉積21可以比第一層37的微沉積21較少固化，但是足夠固化以支撐第三層43的沉積液滴20并與其粘合。控制器30控制液滴20的沉積速率和疊加制造工具18形成層35的速率以使得每個層能夠與先前形成的層35粘合。例如，控制器30可以在疊加制造工具18構建部件12時降低沉積速率或層形成速率。
[0027]再次返回到圖1，控制器30控制電源34以調整提供給疊加制造工具18的功率輸出(例如，電流輸出、電壓輸出、光子能量)以便將一種或多種銷固材料22恪融為液滴20。如可以了解，電源34可以包括但不限于發動機驅動的發電機、焊接電源、逆變器、激光器或者其任何組合。控制器30可以控制電源34以將DC或AC功率輸出以受控波形提供給電極32，類似于脈沖焊接工藝或短路焊接工藝(例如，調節金屬沉積(RMDTM))。在一些實施例中，控制器30控制電源34以將功率輸出通過疊加制造工具18提供給電極32以實現改進的短路焊接工藝(例如，受控的短路)以形成部件12。另外，控制器30通過控制疊加制造工具18在受控的短路焊接工藝期間伸展和收縮一個或多個電極32來促進部件12的形成。提供給疊加制造工具18的功率輸出將電極32熔融為液滴20，液滴通過電弧沉積到部件12作為微沉積21。也就是說，在一些實施例中，電極32是焊絲，疊加制造工具18是配置成用于脈沖焊接工藝或短路焊接工藝的焊炬，并且饋送器24是焊絲饋送器。焊炬可以通過電弧來將微沉積21分層，由此通過脈沖焊接工藝和/或短路焊接工藝(例如，RMD)從焊絲形成(例如，構建、印刷)部件12。如可以了解，疊加制造系統10的一些實施例可以包括配置成將一種或多種保護氣體提供給疊加制造工具18的氣體供應45。一種或多種保護氣體可以包括但不限于氬氣、二氧化碳、氦氣、氮氣、氫氣或者其任何組合。
[0028]如以上所論述，控制器30可以控制用于使用電弧和/或光子能量來加熱電極32的工藝的功率輸出。控制器30可以通過控制電源34來控制液滴20被施加到部件12的速率。在一些實施例中，控制器30控制加熱設備36(例如，感應線圈、電阻加熱器)來預加熱電極32。因此，控制器30可以控制施加到電極32以形成液滴20的熱量。額外地或可替代地，加熱設備36、42、44可以分別實現電極32、第一工件14和/或第二工件16的預加熱或后加熱。對電極32進行預加熱可以減少施加到第一工件14和第二工件16的熱量，由此減少熱影響區的形成。
[0029]作為微沉積21添加到部件12的液滴20影響提供到第一工件14和第二工件16的熱量。如本文所論述，微沉積21的形成可以包括但不限于加熱錨固材料22(例如，電極32)以形成液滴20以及冷卻部件12中的微沉積21。如可以了解，液滴20的熱量和微沉積的冷卻速率可以影響由各自液滴20形成的微沉積21的微結構，由此影響部件12的性質。例如，在第一位置38處的部件12的微沉積21的微結構可以與在第二位置40處的微沉積21的微結構不同。另夕卜，如本文所論述，每個液滴20到部件12的施加可以包括但不限于液滴20到部件12的施加速率和每個微沉積21在部件12上的施加位置。控制器30可以控制液滴20的溫度、每個液滴20的施加(例如，沉積)速率和施加位置以控制施加到工件14、16的熱量。例如，控制器30可以減少可能影響接近部件12的工件14、16的微結構和性質(例如，強度，疲勞壽命)的熱影響區(HAZ)的誘因。部件12中的液滴20的溫度、沉積速率和施加位置影響提供到第一工件14和第二工件16的熱量。例如，2000°C的電弧與1200°C的電弧相比而言將提供更多熱量到部件12。如可以了解，液滴20的高沉積速率(例如，60Hz)與液滴20的相對較低沉積速率(例如，30Hz)相比而言可以將較少熱量提供到部件12。此外，在第一工件14上的第一位置38處施加的液滴20與在第一工件14上的第二位置40處施加的液滴20相比而言將較多熱量提供到第一工件14。在一些實施例中，控制器30控制加熱設備36以影響部件12中的微沉積21的施加溫度，從而影響提供到第一工件14和第二工件16的熱量。控制器30可以控制饋送器24和/或混合器31以控制施加速率，并且控制器30可以控制電源34以控制作為部件12中的微沉積的液滴20的施加速率和施加溫度。在一些實施例中，聯接到疊加制造工具18的機器人系統56可以通過經由一個或多個伺服電機57將疊加制造工具18沿坐標軸系48移動來控制液滴20的施加位置。
[0030]以與控制施加到工件14、16的熱量類似的方式，控制器30可以控制液滴20的溫度、每個液滴20的施加速率和施加位置以控制施加到先前施加的微沉積21的熱量。例如，液滴20的施加速率和溫度可以影響先前施加的微沉積21的冷卻速率和微結構。控制器30可以控制液滴20的施加速率和溫度以實現用以形成部件12的每個微沉積21的期望微結構。因此，控制器可以控制部件12的微沉積21的成分和/或微結構。
[0031]在一些實施例中，第一加熱設備42可以加熱部件12附近的第一工件14，和/或第二加熱設備44可以加熱部件12(例如，接合處)附近的第二工件16。第一加熱設備42和第二加熱設備44可以包括但不限于感應線圈、電阻加熱器、火焰等。第一加熱設備42和第二加熱設備44可以與各自第一工件14和第二工件16的一個或多個表面交界。例如，第一加熱設備42可以圍繞第一工件14延伸。控制器30可以控制第一加熱設備42和/或第二加熱設備44以預加熱部件12附近的各自工件14、16。如可以了解，預加熱工件14、16可以影響與來自疊加制造工具18的微沉積21的黏合。例如，增加第一工件14的溫度可以增加在第一位置38處的微沉積21的黏合。在一些實施例中，控制器30獨立地控制第一加熱設備42和第二加熱設備44，由此使得第一工件14能夠被預加熱到與第二工件16不同的溫度。
[0032]如先前所論述，第一工件14可以與第二工件16不同。例如，第一工件14可以是鋁，并且第二工件16可以是鋼。在一些實施例中，第一工件14和第二工件16可以是具有相同基本金屬(例如，鋁、鈦、鐵、鍍鋅涂層材料、高強度鋼)的相同或不同成分。例如，第一工件14可以是鎳涂層鋼，并且第二工件16可以是相對高碳鋼。第一工件14可以具有與第二工件16不同的性質和/或結構。例如，在其他性質中，第一工件14與第二工件16的熔融溫度、導熱性和強度可以不同。額外地或可替代地，第一工件14和第二工件16可以具有不同的對熱敏感度。例如，第一工件14可以在第二工件16的熔融溫度下被退火。因此，將第一工件16退火(例如，通過將其加熱到第二工件16的熔融溫度)可能影響第一工件16的性質(例如，強度、疲勞壽命)O
[0033]如可以了解，本文可以將金屬的熱影響區(HAZ)定義為其中金屬的性質和/或微結構已經受到熱量影響的金屬的區域。在一些實施例中，控制器30可以獨立地控制施加到電極32的熱量、施加到第一工件14(例如，通過第一加熱設備42)的熱量和施加到第二工件16(例如，通過第二加熱設備44)的熱量。通過對施加到這些部件的熱量的獨立控制，疊加制造系統10可以減少第一工件14和/或第二工件16的HAZ。例如，如果第一工件14是鋁并且第二工件16是具有比第一工件14高的熔融溫度的鋼，則控制器30可以控制疊加制造工具18，以便以比第一工件14(例如，鋁)附近的液滴20多的熱量和/或以比其高的速率將液滴20施加在第二工件16(例如，鋼)附近。
[0034]在疊加制造工具18在第一工件14與第二工件16之間移動時，控制器30可以控制施加以通過微沉積21構建部件12的每個液滴20的成分和形成。以此方式，疊加制造工具10可以控制部件12的成分和結構(例如，微沉積21的空間分布)以使其具有一套期望的性質，同時控制第一工件14和/或第二工件16的HAZ。傳感器46可以測量電極32、第一工件14和/或第二工件16的溫度和冷卻速率。來自傳感器46的反饋可以被存儲作為電極32、第一工件14和/或第二工件16的溫度歷史。控制器30可以使用此溫度歷史來控制部件12的成分和結構。在一些實施例中，傳感器46可以測量疊加制造工具18、第一工件14和第二工件16相對于該套坐標軸系48的位置。控制器30可以至少部分地基于距第一工件14和/或第二工件16的相對距離來控制液滴20到部件12的施加。例如，在一些應用中，部件12可以被形成為具有第一錨固材料26和第二錨固材料28的梯度成分，從而使得與第一工件14相鄰的部件12的成分與第一工件14相容(例如，形成強粘合)，并且與第二工件16相鄰的部件12的成分與第二工件16