本发明专利技术涉及一种用于监测基于粉末床地增材制造构件的过程的方法以及一种适用于执行所述方法的设备。在此规定，使用图像传感器(31)，粉末床的表面(21)在所述图像传感器上成像。在此规定，表面(21)被一个或多个光源(34a至34g)照射，其中，从斜上方实现照射。因此缺陷、如通过刮板(19)产生的沟槽在图像传感器(31)上生成强烈阴影的图像并且可以有利地被可靠地评估，以便及时为了质量确保目的中断过程。以这种方式有利地降低了构件的废品率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测基于粉末床地增材制造构件的过程的方法和相关设备用于监测基于粉末床地增材制造构件的过程的方法和适用于这种方法的设备。本专利技术涉及一种用于监测在粉末床中基于粉末床地增材制造构件的过程的方法。此外，本专利技术还涉及一种用于基于粉末床地增材制造构件的设备，其具有用于粉末床的容纳装置，所述容纳装置安置在处理室内。用于制造构件的增材制造方法通常是已知的。在此也包括基于粉末床的增材制造方法。在此，构件逐层地由粉末床制造，其中，在粉末床中分别布置具有固定厚度的粉末层，并且随后通过能量源熔融或烧结粉末，以便在粉末床中产生待制造的构件的一层。能量源为此优选产生激光束或电子束。作为基于激光的方法例如可以称为选择性激光熔融(SLM)和选择性激光烧结(SLS)。作为基于电子束的方法例如可以称为电子束熔融(EBM)。粉末床的层优选被整平。这意味着，刮板以其刮边在粉末床的表面上推拉并且由此整平表面并且调节形成表面的定义水平面。在刮平时，较大的粉末小团块可能导致形成线条缺陷。线条缺陷则在粉末床的表面内构成沟槽。此外，这种小团块也可以存在于粉末床中并且在此突出于粉末床的表面或者在其紧邻粉末床表面的周围产生凹穴。在粉末床内的小团块例如如此实现，即当粉末层熔化时被熔化的粉末颗粒的污点远离激光束地被甩入粉末床内。所述的缺陷、尤其线条缺陷可能在通过激光或电子束的构件制造步骤中导致在所形成的构件层内的缺陷，该缺陷在方法的进一步流程中无法再被补偿并且由此可能导致待产生的构件的残次品。由此产生较高的成本、尤其当构件已几乎被制成时。通常应用用于监测表面的光学方法，但因为粉末床的散射表面，在检查所产生的粉末床方面不能得到可靠的结果。通常还已知用于检查陶瓷的热屏蔽板的光学方法，这在EP2006804A1中描述。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于监测基于粉末床的增材制造的过程的方法，通过所述方法可以可靠地识别在粉末床表面内的缺陷。此外，本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种用于基于粉末床地增材制造构件的设备，通过所述设备可以可靠地实施对粉末床的表面的监测。第一技术问题按照本专利技术通过本文开头所述类型的方法由此解决，即使用图像传感器，当所述粉末床的表面通过至少一个光源从至少一个方向从斜上方被照射时，所述粉末床的表面通过光学器件成像在所述图像传感器上。随即通过图像传感器生成表面的数字图像，其中，在表面内的缺陷通过投影能被较好地识别，因为光源从斜上方照射粉末床的表面。以此表示，照射的光线相对于粉末床的表面的角度不等于90°。优选地，照射角度小于45°，更优选地照射角度小于30°。根据所谓的三维形状恢复法可以有利地对所产生的图像进行分析评估，其在前述的EP2006804A1中详细描述。该方法是算法的例子，通过所述算法可以为了监测粉末床的表面而对在图像传感器上描绘或者说成像的图像进行评估。评估结果可以有利地在方法流程中用于产生决定是否中断所述方法的标准，以便采取保证质量的措施。这例如可以包括，通过重复地刮抹或者说整平粉末床表面改进粉末床的不足够的表面。如果例如通过刮抹将团块运送到粉末床的边缘，则该团块随后不会再在粉末床的表面内产生影响。如果由于团块在粉末床表面内的污染过大，则可以例如从用于粉末的容纳装置中完全地或部分地清除粉末床并且通过未受污染的粉末重新建立粉末床。无论如何，当建立了粉末床的完好的表面时，待制造的构件的质量不会在接下来的制造步骤中受影响。由此可以有利地在很大程度上避免由于粉末床表面的低质量造成构件的废品。所述方法有利地是如此可靠的，使得至少能可靠地识别出粉末床表面内的以其尺寸可能损害待制造构件的质量的缺陷。粉末床的表面内的无法通过按照本专利技术的监测方法识别出的较小的缺陷通常是轻微的，以至不会影响构件的质量。根据本专利技术的有利的设计方案规定，所述图像传感器竖向地布置在所述粉末床的上方，其中，所述光学器件的光学轴线垂直于所述粉末床的表面。这具有的优点是，表面的成像很大程度上没有失真并且在整个图像面上可以产生较大的图像锐度，这有利地影响缺陷的识别。根据本专利技术的另外的设计方案规定，选择所述图像传感器的分辨率，使得在所产生的粉末床的图像的一个像素内描绘出所使用的粉末的多个颗粒、优选10个、更优选50个颗粒，其中，通常使用的粉末的间隙用于存在于粉末中的10至50μm的颗粒大小(在此颗粒大小的质量加权平均值在20至30μm之间)。换句话说，为了执行监测方法可以有利地使用相对廉价的图像传感器，因为分辨率可以很大程度地低于在图像传感器上成像的平均颗粒尺寸。这是因为在粉末床的表面内的缺陷必须大于颗粒。甚至有利的是，以上述方式选择图像传感器的分辨率，因为无缺陷的粉末床的表面的组织结构以这种方式不会被错误地判定为表面内的缺陷。如果图像传感器的分辨率正确地选择，则不需要图像处理措施以排除将粉末床的组织结构识别为缺陷的错误识别。根据本专利技术的另外的设计方案规定，所述图像传感器的像素阵列相对于用于整平粉末床的刮板的运动方向的定向围绕光学器件的光学轴线旋转30°至60°之间的角。因为刮板在粉末床表面上的运动方向是产生前述沟槽的原因，所以沟槽通常准确地沿刮板的运动方向定向。如果像素阵列相对于沟槽的定向扭转，则有利地提高了沟槽到达图像传感器的像点上的可能性，由此可以更轻松地识别出如在视觉上通过沟槽产生的细线。特别有利的是，图像传感器的扭转角选择为45°。根据本专利技术的又一种其它设计方案规定，如此布置所述光源，使得照射方向偏离用于整平粉末床的刮板的运动方向。在此，照射方向意味着沿垂直于粉末床表面的观察方向，换句话说是在粉末床表面上的垂直投影内可测量的照射方向分量。如果光源的照射方向从刮板的运动方向偏离，则所产生的沟槽以其准确地沿刮板的运动方向的延伸量也可以通过较强的投影有利地更容易被探测到，因为其在图像传感器上的阴影图被更清楚地显示。有利的是，所述光源的照射方向相对于所述刮板的运动方向以80°至100°之间的角度、尤其以90°的角度布置。以这种方式有利地使基于前述效果的投影最大化。根据本专利技术的另外的设计方案规定，通过多个光源以多个照射方向进行照射。这些多个照射方向沿垂直于粉末床表面的观察方向观察是不同的。这意味着，每个光源都产生不同的缺陷阴影图像。光源可以例如依次被激活，使得不同的阴影图像可以单独地被评估，并且在第二步骤中结合由此获得的信息，从而通过对所产生的图像信息的整体评估有利地提高在粉末床表面内识别缺陷的可靠性。根据本专利技术的另外的设计方案规定，所述光源或多个光源以一种波长光谱发射光线，该波长光谱与被加热的粉末床的热辐射的光谱和处于制造过程中的构件的热辐射的光谱不同。由此有利的是，即使由于在粉末床内的热学情况发生热量的强烈过程反射也可以可靠地识别出缺陷的投影，因为该投影没有被构件和粉末床的温度辐射所超越。所述光源尤其可以发射单色光，或者多个光源尤其可以分别发射具有相应不同波长的单色光，其中，该波长如前所述处于热辐射的光谱以外。热辐射指的是最大1500℃的黑体辐射的波长，由此熔化的粉末的光线自身可以可靠地与检查光线相区分。按照本专利技术另外的措施是，所述图像传感器对于被加热的粉末床的热辐射的光谱和处于制造过程中的构件的热辐射的光谱是不敏感的。由此可以避免热辐射的光线被图像本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于监测在粉末床(14)中基于粉末床地增材制造构件(16)的过程的方法，其特征在于，‑使用图像传感器(31)，当所述粉末床(14)的表面(21)被至少一个光源(34)由至少一个方向从斜上方照射时，所述粉末床(14)的表面(21)通过光学器件(32)在所述图像传感器上成像，并且‑为了监测所述粉末床(14)的表面(21)，对在所述图像传感器上成像的图像进行评估。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 DE 102015212837.71.一种用于监测在粉末床(14)中基于粉末床地增材制造构件(16)的过程的方法，其特征在于，-使用图像传感器(31)，当所述粉末床(14)的表面(21)被至少一个光源(34)由至少一个方向从斜上方照射时，所述粉末床(14)的表面(21)通过光学器件(32)在所述图像传感器上成像，并且-为了监测所述粉末床(14)的表面(21)，对在所述图像传感器上成像的图像进行评估。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像传感器(31)竖直地布置在所述粉末床的上方，其中，所述光学器件(32)的光学轴线垂直于所述粉末床(14)的表面(21)。3.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述图像传感器(31)的分辨率选择为，使得所使用的粉末的多个颗粒、优选10个、更优选50个颗粒在所产生的粉末床图像的像素中成像。4.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述图像传感器(31)的像素阵列相对于用于整平粉末床(14)的刮板(19)的运动方向(25)的定向围绕光学器件(32)的光学轴线扭转30°至60°之间的角。5.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述光源(34)布置为，使得照射方向(35)沿垂直于粉末床(14)的表面(21)的观察方向观察偏离用于整平粉末床(14)的刮板(19)的运动方向(25)。6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光源(34)的照射方向(35)相对于所述刮板(19)的运动方向(25)呈80°至100°的角。7.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过多个光源(34)以多个照射方向(35)进行照射，这些照射方向(35)沿垂直于粉末床(14)的表面的观察方向观察是不同的。8.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述光源(34)或者多个光源(34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g)发射处于波长光谱中的光线，所述波长光谱与被加...
【专利技术属性】
技术研发人员：U克鲁格，O施蒂尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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