用于制造三维物体的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通过逐层施加和选择性固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置包括：能沿涂布方向(R)在构造区(8)上运动的涂布机(16)，所述涂布机具有至少一个第一涂布单元(16a)，用于将构造材料(15)的层(31)施加到构造区(8)上；以及能沿涂布方向(R)在构造区(8)上运动的固化装置(20)，所述固化装置具有至少一个第一固化单元(20a)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性固化构造材料(15)的已施加的层(31)。这样构成和/或控制所述装置(1)，即重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体(2)制造完成。所述涂布机(16)包含至少一个第二涂布单元(16b)，所述第二涂布单元沿涂布方向(R)设置在第一固化单元(20a)的与第一涂布单元(16a)不同的侧面。附加地或备选地，所述固化装置(20)包含至少一个第二固化单元(20b)，所述第二固化单元设置在第一涂布单元(16a)的与第一固化单元(20a)不同的侧面。

Apparatus and method for manufacturing three-dimensional objects

The present invention relates to a device (1) for manufacturing a three-dimensional object (2) by applying and selectively curing a structural material (15) layer by layer, comprising a coating machine (16) capable of moving along a coating direction (R) over a structural area (8), having at least one first coating unit (16a) for layers (31) of a structural material (15). The curing device (20) has at least one first curing unit (20a) for selectively curing the applied layer (31) of the structural material (15) at a position corresponding to the cross section of the object (2) to be manufactured. The device (1) is thus constituted and/or controlled, i.e., the steps of repeated application and selective curing, until the object (2) is manufactured. The coating machine (16) comprises at least one second coating unit (16b) which is arranged along the coating direction (R) on a side different from the first coating unit (16a) of the first curing unit (20a). Additionally or alternatively, the curing device (20) includes at least one second curing unit (20b), the second curing unit disposed on a side different from the first curing unit (20a) of the first coating unit (16a).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造三维物体的装置和方法
本专利技术涉及一种用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来制造三维物体的装置和方法。
技术介绍
这种类型的装置和方法例如用在快速原型法、快速制模法或增材制造法中。这种方法一个例子以名称“选择性激光烧结或激光熔融”已知。这里重复地施加一薄层粉末状构造材料并在每个层中通过用激光束进行选择性照射而使构造材料选择性固化。WO2015/091485A1记载了一种用于选择性激光熔融的装置，在所述装置中，由VCSEL(垂直空腔表面发射激光器)排或VECSEL(垂直外腔面发射激光器)排形成的行式照射机在所施加的粉末层上移动并选择性固化所述粉末层。在本专利技术的申请日尚未公开的专利申请DE102015213140中记载了一种用于制造三维物体的装置，在所述装置中，涂布机和照射机共同或彼此分开地在确定为用于构造物体的构造区上移动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来制造三维物体的备选或改进的装置或者备选或改进的方法。所述目的通过根据权利要求1的装置或根据权利要求11的方法来实现。本专利技术的改进方案分别在从属权利要求中给出。这里所述方法也可以通过所述装置的下面给出的或在从属权利要求中列举的特征来改进，相应地反之亦然。根据本专利技术的装置用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来制造三维物体。所述装置包括：能沿涂布方向在构造区上运动的涂布机，所述涂布机具有至少一个第一涂布单元，用于将构造材料的层施加到构造区上；以及能沿涂布方向在构造区上运动的固化装置，所述固化装置具有至少一个第一固化单元，用于在对应于要制造的物体的横截面的位置处选择性固化构造材料的已施加的层。这样来构成和/或控制所述装置，即，重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体制造完成。所述涂布机包含至少一个第二涂布单元，所述第二涂布单元沿涂布方向设置在第一固化单元的与第一涂布单元不同的侧面。附加地或备选地，所述固化装置包含至少一个第二固化单元，所述第二固化单元设置在第一涂布单元的与第一固化单元不同的侧面。利用这种装置，例如与仅将一个涂布单元设置在固化装置的一侧的情况相比，可以明显缩短制造时间并由此提高生产率。就是说，涂布单元和固化单元在本专利技术的范围内可以在其运动上相互协调，使得能尽量避免空转时间。所述装置优选包含两个或更多涂布单元和两个或更多固化单元，所述涂布单元和固化单元沿涂布方向交替设置，优选沿涂布方向设置在最前面和最后面的两个单元都是涂布单元或者都是固化单元。由此例如可以进一步缩短物体的制造时间并由此进一步提高生产率。特别优选的是(也参见相比于固化单元对于涂布单元的优选数量的说明)，沿涂布方向设置在最前面和最后面的两个单元分别都是涂布单元。所述装置优选包含两个或更多涂布单元和两个或更多固化单元，沿涂布方向在两个固化单元之间设置至少一个涂布单元，优选沿涂布方向设置在最前面和最后面的两个单元分别都是涂布单元。由此例如即使在双涂层(Doppelbeschichtung)的情况下也可以缩短物体的制造时间并由此提高生产率。此外优选的是，涂布单元的数量大于固化单元的数量，优选比固化单元的数量大1。因此，就是说，涂布单元的数量超过固化单元的数量，这特别是带来的经济上的节省效果：目前固化单元的购置通常较为昂贵，因为固化单元在功能上比涂布单元更为复杂。此外还有，通过这个措施还可以简化总体运行：通常必须主动地使每个固化单元运行，就是说特别是必须能够对每个固化单元进行操控/致动。这意味着，要给每个固化单元配设信号连接结构。相反，在涂布单元的运行中不是必须对涂布单元进行主动控制，因此，由于涂布单元的数量大于固化单元，在过程技术上也能实现简化。涂布机和/或固化装置优选构造成，在沿涂布方向运动时以及在沿反向于涂布方向的方向运动时都向构造区上施加构造材料的层或使构造材料的所施加的层固化。由此所述装置的运行例如可以在两个方向上进行，即涂布方向和与涂布方向相反的方向。第一涂布单元和/或可能的其他涂布单元以及第一固化单元和/或可能的其他固化单元高度可调地、特别是在其高度上可控地安装在所述装置。由此例如可以在运行期间将所有前面所述的单元分别调整或控制到对于装置的当前运行适当的高度。所述固化装置优选是照射机，第一固化单元和可能的其他固化单元是照射单元，所述照射单元适于发出适合于使构造材料固化的辐射。由此例如可以通过辐射是实施构造材料的固化。第一照射单元和可能的其他照射单元优选构造成行式照射机(Zeilenbelichter)，特别是构造成基于VCSEL的或基于VECSEL的行式照射机。由此例如可以通过辐射实施对构造材料特别高效的固化。在这种情况下，可以参考前面引用的WO2015/091485A1的公开内容，该文献的内容全部都视为本专利技术公开内容的一部分。所述装置优选还包含高度可调的支座，所述支座确定为用于保持所施加的粉末层。由此例如可以通过降低支座来调整所施加的粉末层的层厚。所述装置优选还包含辐射加热装置，用于在所施加的粉末层固化之前对其进行加热。由此例如可以在固化粉末层之前对所施加的粉末层进行预热。根据本专利技术的方法用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来制造三维物体。所述方法具有以下步骤：通过能沿涂布方向在构造区上移动的涂布机向构造区上施加构造材料的一个层，所述涂布机具有至少一个第一涂布单元；通过能沿涂布方向在构造区上移动的固化装置使构造材料的所施加的层在对应于要制造的物体的横截面的位置处选择性固化，所述固化装置具有至少一个第一固化单元；以及，重复所述施加和选择性固化的步骤，直至物体制造完成。这里所述涂布机包含至少一个第二涂布单元，所述第二涂布单元沿涂布方向设置在第一固化单元的与第一涂布单元不同的侧面。附加地或备选地，所述固化装置包含至少一个第二固化单元所述第二固化单元设置在第一涂布单元的与第一固化单元不同的侧面。利用这种方法，例如与仅将一个涂布单元设置在固化装置的一侧的情况相比，可以明显缩短物体的制造时间并由此提高生产率。优选使每个涂布单元和每个固化单元都沿第一方向在构造区上运动一次，接着使每个涂布单元和每个固化单元按相反的顺序沿与第一方向相反的第二方向在构造区上运动一次。由此例如可以使得所述装置的运行在两个方向上(即在涂布方向和与涂布方向相反的方向上)进行。优选与沿相应运动方向在前的涂布单元相比，将每个涂布单元和/或每个固化单元调高一个预先确定的高度，优选调高与所述构造材料的一个层厚相对应的高度。在这种情况下特别优选的是，至少一部分(优选全部)(特别是)涂布单元或固化单元如上所述高度可调地安装在所述装置中。由此例如可以在一次通行中、即在所有涂布单元和固化单元的沿一个运动方向或者沿所述运动方向和与该运动方向相反的运动方向的一次运动过程中施加和固化多个层。优选使至少一个涂布单元和至少一个固化单元这样在构造区上运动，使得在构造区的不同位置处同时进行涂布过程和固化过程。由此例如可以进一步缩短物体的制造时间并由此提高生产率。优选每个固化单元都是照射单元，所述照射单元发出适于使构造材料固化的辐射，与沿相应运动方向在前的照射单元相比，对于每个照射单元，将所发出的辐射的焦平面调高一个预先确定的高度，优选调高与所述构造材料的一个层厚相对应的高度。由此例如可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于通过逐层施加和选择性固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置包括：能沿涂布方向(R)在构造区(8)上运动的涂布机(16)，所述涂布机具有至少一个第一涂布单元(16a)，用于将构造材料(15)的层(31)施加到构造区(8)上；以及能沿涂布方向(R)在构造区(8)上运动的固化装置(20)，所述固化装置具有至少一个第一固化单元(20a)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性固化构造材料(15)的已施加的层(31)，这样构成和/或控制所述装置(1)，即重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体(2)制造完成，其中，所述涂布机(16)包含至少一个第二涂布单元(16b)，所述第二涂布单元沿涂布方向(R)设置在第一固化单元(20a)的与第一涂布单元(16a)不同的侧面，和/或，所述固化装置(20)包含至少一个第二固化单元(20b)，所述第二固化单元设置在第一涂布单元(16a)的与第一固化单元(20a)不同的侧面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.13 DE 102015219866.91.用于通过逐层施加和选择性固化构造材料(15)来制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置包括：能沿涂布方向(R)在构造区(8)上运动的涂布机(16)，所述涂布机具有至少一个第一涂布单元(16a)，用于将构造材料(15)的层(31)施加到构造区(8)上；以及能沿涂布方向(R)在构造区(8)上运动的固化装置(20)，所述固化装置具有至少一个第一固化单元(20a)，用于在对应于要制造的物体(2)的横截面的位置处选择性固化构造材料(15)的已施加的层(31)，这样构成和/或控制所述装置(1)，即重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体(2)制造完成，其中，所述涂布机(16)包含至少一个第二涂布单元(16b)，所述第二涂布单元沿涂布方向(R)设置在第一固化单元(20a)的与第一涂布单元(16a)不同的侧面，和/或，所述固化装置(20)包含至少一个第二固化单元(20b)，所述第二固化单元设置在第一涂布单元(16a)的与第一固化单元(20a)不同的侧面。2.根据权利要求1所述的装置(1)，所述装置包含两个或更多涂布单元(16a-16e)和两个或更多固化单元(20a-20d)，所述涂布单元(16a-16e)和固化单元(20a-20d)沿涂布方向(R)交替设置，优选沿涂布方向(R)设置在最前面和最后面的两个单元都是涂布单元或者都是固化单元。3.根据权利要求1所述的装置(1)，所述装置包含两个或更多涂布单元(16a-16f)和两个或更多固化单元(20a-20c)，沿涂布方向(R)在两个固化单元(20a-20c)之间设置至少一个涂布单元(16a-16e)，优选沿涂布方向(R)设置在最前面和最后面的两个单元分别都是涂布单元(16a、16f)。4.根据权利要求1至3之一所述的装置(1)，其中，涂布单元(16a-16e)的数量大于固化单元(20a-20d)的数量，优选比固化单元的数量大1。5.根据权利要求1至4之一所述的装置(1)，其中，所述涂布机(16)构造成，在沿涂布方向(R1)运动时以及在沿反向于涂布方向(R1)的方向(R2)运动时都向构造区(8)上施加构造材料(15)的层(31、32)。6.根据权利要求1至5之一所述的装置(1)，其中，所述固化装置(20)构造成，在沿涂布方向(R1)运动时以及在沿反向于涂布方向(R1)的方向(R2)运动时都使构造材料(15)的已施加的层(31、32)固化，和/或第一涂布单元(16a)和/或可能的其他涂布单元(16b-16f)高度可调地、特别是在其高度上可控地安装在所述装置(1)中，和/或第一固化单元(20a)和/或可能的其他固化单元(20b-20d)高度可调地、特别是在其高度上可控地安装在所述装置(1)中。7.根据权利要求1至6之一所述的装置(1)，其中，所述固化装置(20)是照射机，第一固化单元(20a)和可能的其他固化单元(20b-20d)是照射单...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕特尔诺斯特，S·格吕恩伯格，S·克奈赛尔，
申请(专利权)人：EOS有限公司电镀光纤系统，
类型：发明
国别省市：德国,DE