高温检测装置、其校准方法及用于生产三维工件的设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高温检测装置、其校准方法及用于生产三维工件的设备。在用于生产三维工件的设备中使用的高温检测装置包括：高温检测单元(10)，被配置为接收检测平面的不同点处在检测方向上发出的热辐射；以及校准装置(12)，包括基板(14)和多个光导(16)，每个光导(16)具有用于将光耦合到光导(16)中的第一端(18)和用于从光导(16)发出光的第二端(20)，第二端(20)被固定到基板(14)。基板(14)适于，在高温检测装置的校准状态下，以使得多个光导(16)的第二端(20)设置在检测平面(38)中并在检测方向上发射光的方式，相对于高温检测单元(10)可移除地设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温检测装置及其校准方法。本专利技术进一步涉及用于生产三维工件的设备。
技术介绍
粉末床熔化是附加的成层过程，通过该过程，粉状原材料，尤其是金属和/或陶瓷原材料可被处理成复杂形状的三维工件。为此目的，原材料粉末层被施加于载体上，并依据要生产的工件的期望几何形状以位置可选的方式经受激光辐射。穿透到粉末层中的激光辐射导致对原材料粉末粒子进行加热并最终熔融或烧结。然后将另外的原材料粉末层相继施加于载体上的已经经受激光辐射的层，直至工件具有期望的形状和尺寸。粉末床熔化可特别用于基于CAD数据来生产原型、工具、替换部件或医学假体，诸如例如牙科或整形外科假体。诸如电子辐射之类的其它电磁或粒子辐射可代替激光辐射用于原材料粉末粒子的熔融或烧结。为了获得具有期望的物理特性的工件，可通过监测装置在生产过程中监测辐射斑处的熔融或烧结状况。
技术实现思路
本专利技术致力于提供高温检测装置及其校准方法的目的，允许精确地监测通过使用电磁辐射或粒子辐射对原材料粉末层进行辐射而生成三维工件的建立过程。本专利技术还致力于提供用于生产三维工件的设备的目的。以上目的通过如权利要求1中限定的高温检测装置、如权利要求10中限定的用于生产三维工件的设备、如权利要求14中限定的用于对高温检测装置进行校准的方法来实现。根据第一方面，在用于生产三维工件的设备中使用的高温检测装置包括：高温检测单元，被配置为接收检测平面的不同点处在检测方向上发出的热辐射；以及校准装置，包括基板和多个光导，每个光导具有用于将光耦合到光导中的第一端和用于从光导发出光的第二端，第二端被固定到基板。基板适于，在高温检测装置的校准状态下，以使得多个光导的第二端设置在检测平面中并在检测方向上发射光的方式，相对于高温检测单元可移除地设置。高温检测单元可包括对熔融或烧结斑的激光器发射的热辐射对应的波长区域中的电磁辐射灵敏的光学检测器。具体而言，高温检测单元可包括用于检测两个不同波长范围处的热辐射的至少两个光学检测器，其中可使用光学滤波器(例如，高通、低通或带通滤波器)或波长相关分束器将期望波长范围中的热辐射的进入光束导向相应的检测器。热辐射可处于红外波长范围，并且光学检测器可对红外辐射范围中的热辐射灵敏。高温检测单元的光学检测器可依据各个检测器处的特定波长范围中的热辐射的辐射强度输出电信号。可提供估算单元用于基于电信号(例如，基于来自检测不同波长范围处的热辐射的两个检测器的两个电信号的比)计算温度值。校准装置的多个光导可为借助内部全反射将(例如，可见或红外波长范围中的)光从第一端导向其第二端的光导。多个光导的第二端可固定至基板，以便第二端相对于基板的定向不随时间改变。基板适于，通过将基板手动设置在期望位置，或通过使用马达或机器人手臂将基板移动到期望的位置，相对于高温检测单元可移除地设置。在校准状态下，多个光导的第二端设置在检测平面中。第二端可为多个光导的发光端，并且可基本设置在关于基板的平面中。在校准状态下，该平面对应于高温检测单元的检测平面。光导适于在高温检测单元的检测方向上发光，以便在校准状态下，从多个光导发出的光可被高温检测单元检测。高温检测装置的校准状态可为对高温检测单元进行校准以补偿高温检测单元关于检测平面中的不同点(即，不同位置)处发出的辐射的相关性。基板可为板状，并且多个光导的第二端可设置在与板状的基板的上侧对应的平面中。基板可为例如金属板。具体而言，基板可为黑色阳极化处理的铝板。光导中的每一个可被引导通过基板中的通孔。例如，多个光导中的每一个可被引导通过独立的通孔。多个光导可借助通孔和/或使用紧固设备(例如，胶粘物或橡胶)被固定至基板。通孔中的至少一个可关于基板的表面以一倾斜角提供，以便被引导通过该通孔的光导的主发光方向为相对于基板的表面的倾斜方向。在校准状态下，多个光导的第二端可固定至基板，以便每个光导的主发光方向对应于高温检测单元的检测方向。主发光方向可对应于从相应光导发出的光的最高强度的方向。换言之，在校准状态下，多个光导中的每一个的第二端可被定向为使得来自光导中的每一个的发出光强度的最大值在高温检测单元的检测方向上定向。在校准状态下，多个光导的第二端可固定至基板，以便多个光导的第二端在高温检测单元的检测方向上定向。换言之，主发光方向可对应于光导被定向的方向，即相应光导的第二端被定向的方向。多个光导的第二端可以矩阵的形式设置在基板上。例如，可以矩阵的形式设置多个通孔，光导被引导通过多个通孔。矩阵可以为例如具有n行和m列的n乘以m矩阵，其中行被彼此平行设置，并且列被彼此平行设置。行和列可以90度的角度彼此交叉。在每个交叉处，可设置多个光导中的一个的第二端。该矩阵可为具有相同量的行和列的n乘以n矩阵。每对相邻列之间的距离可以相同，且每对相邻行之间的距离可以相同。另外，相邻列之间的距离可与相邻行之间的距离相同。高温检测装置还可包括光源，其适于经由多个光导的第一端将光耦合进多个光导中的每一个，其中耦合进多个光导中的每一个中的光的强度基本相同。光源可将光束引导至多个第一端中的每一个，以便相同量(相同强度)的光耦合进光导的每一个中。例如，可将具有顶冒束剖面的气体放电灯或激光器用作光源。在使用激光器的情况下，激光器可发射具有与高温检测单元检测的热辐射的波长不同的波长的光。光导可为玻璃纤维，且多个光导的第一端可以捆的形式彼此邻近设置。该捆可借助捆套保持在一起。捆可设置为使得多个第一端中的每一个以相同的方向定向。可提供光源用于照射该捆，以便基本相同强度的光被耦合进多个光导中的每一个中。光导中的每一个可具有相同的长度。另外，光导中的每一个可具有相同的光学特性。耦合出多个光导中的每一个的第二端的光的强度可相同。根据第二方面，用于生产三维工件的设备包括：载体；粉末施加装置，用于将原材料粉末施加到载体上；以及辐射装置，用于选择性地将电磁或粒子辐射辐射到施加于载体的表面上的原材料粉末上。该设备还包括本文的高温检测装置，其中高温检测装置的检测平面对应于载体上限定的辐射平面。该设备可为用于粉末床熔化的设备。高温检测装置的高温检测单元可安装在该设备上，并且校准装置的基板可适于相对于该设备可移除地设置。在校准状态下，多个光导的第二端可设置在该设备的辐射平面中。辐射平面可在载体上限定，以便辐射平面为与载体的表面平面平行的平面。在设备的操作期间，当写入三维工件的第一层时，辐射平面可基本对应于载体的表面平面。在校准状态下，基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在用于生产三维工件的设备中使用的高温检测装置，该高温检测装置包括：高温检测单元(10)，被配置为接收检测平面(38)的不同点处在检测方向上发出的热辐射，以及校准装置(12)，包括基板(14)和多个光导(16)，每个光导(16)具有用于将光耦合到该光导(16)中的第一端(18)和用于从该光导(16)发出光的第二端(20)，所述第二端(20)被固定到所述基板(14)，其中所述基板(14)适于，在所述高温检测装置的校准状态下，以使得所述多个光导(16)的所述第二端(20)设置在所述检测平面(38)中并在所述检测方向上发射光的方式，相对于所述高温检测单元(10)可移除地设置。

【技术特征摘要】
2014.11.21 EP 14194378.71.一种在用于生产三维工件的设备中使用的高温检测装置，该高温检测装置包括：
高温检测单元(10)，被配置为接收检测平面(38)的不同点处在检测方向上发出
的热辐射，以及
校准装置(12)，包括基板(14)和多个光导(16)，每个光导(16)具有用于将
光耦合到该光导(16)中的第一端(18)和用于从该光导(16)发出光的第二端(20)，
所述第二端(20)被固定到所述基板(14)，其中
所述基板(14)适于，在所述高温检测装置的校准状态下，以使得所述多个光导
(16)的所述第二端(20)设置在所述检测平面(38)中并在所述检测方向上发射光
的方式，相对于所述高温检测单元(10)可移除地设置。
2.根据权利要求1所述的高温检测装置，其中，
所述基板(14)为板状；并且
所述多个光导(16)的所述第二端(20)被设置在与板状基板(14)的上表面(28)
对应的平面中。
3.根据权利要求1所述的高温检测装置，其中，
所述光导(16)中的每一个被引导通过所述基板(14)中的通孔(20)。
4.根据权利要求1所述的高温检测装置，其中，
在所述校准状态下，所述多个光导(16)的所述第二端(20)被固定到所述基板
(14)，使得每个光导(16)的主发光方向对应于所述高温检测单元(10)的检测方向。
5.根据权利要求4所述的高温检测装置，其中，
在所述校准状态下，所述多个光导(16)的所述第二端(20)被固定到所述基板
(14)，使得所述多个光导(16)的所述第二端(20)在所述高温检测单元(10)的检
测方向上定向。
6.根据权利要求1所述的高温检测装置，其中，
所述多个光导(16)的所述第二端(20)以矩阵的形式设置在所述基板(14)上。
7.根据权利要求1所述的高温检测装置，进一步包括：
光源(24)，适于将光经由所述多个光导(16)的每一个中的第一端(18)耦合到
所述多个光导(16)中的每一个中，其中
耦合到所述多个光导(16)中的每一个中的光的强度基本相同。
8.根据权利要求1所述的高温检测装置，其中，
所述光导(16)为玻璃纤维；并且
所述多个光导(16)的所述第一端(18)以捆的形式设置为彼此...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特尔·施瓦策，丹尼尔·阿尔贝茨，
申请(专利权)人：SLM方案集团股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE