用于制造三维物体的控制单元、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制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置通过在与要制造的物体(2)在相应层中的横截面相对应的位置(43)处逐层固化构造材料(13)来进行制造，所述装置具有：涂覆装置(12‑14)，用于向工作平面(10)上施加构造材料(13)层；固化装置(20)，用于选择性地固化所施加的层中的构造材料(13)；以及抽气嘴(34)，用于从所述装置(1)中抽出气体。这里所述抽气嘴(34)设置成活动的，并且所述装置(1)构造成根据一定数量的基准位置(51、53、55a、55b、55c、55d)来控制或调节抽气嘴(34)的运动和/或定向。

【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控制单元、装置和方法
本专利技术涉及一种用于制造三维物体的装置，所述装置通过在与要制造的物体在相应层中的横截面相对应的位置处逐层地通过引入能量固化构造材料来进行制造。此外，本专利技术还涉及一种用于所述装置的控制单元和一种用于对抽气嘴进行运动和/或定向的方法。
技术介绍
这种类型的方法例如用于快速原型、快速制模或快速制造。在文献DE19514740C1中记载了这种以名称“选择性激光烧结或激光熔化”已知的方法以及用于执行所述方法的相关装置的一个例子。根据该文献，首先通过涂布机施加一薄层粉末状的构造材料并接着在对应于所述物体的相应横截面的位置处通激光射束的作用使构造材料固化，就是说熔化和/或熔合，并且发生硬化，以形成材料复合体。固化位置因此也可以称为熔化位置。这两个步骤，即施加和固化交替地重复，直至要制造的三维物体完成。在用激光射束照射时，根据所使用的材料的具体类型，特别是在烧结或熔化金属粉末时，会出现飞溅物、烟尘、浓烟、蒸汽和/或气体，它们传播到处理腔中。这些物质可能对制造过程产生干扰作用，例如由于它们会干扰激光射束的传播，凝结到用于激光射束的入射窗上或沉积在粉末层朝向激光射束的表面上或中，并且在固化后面的物体部位时构成干扰性的影响，这种影响会降低所制造的物体的质量，或者会对后面的层的施加产生不利影响。为了从处理腔中除去这些污物，DE19853947C1提出了一种处理腔，其中，在两个相对置的端部上设置保护气体入口和保护气体出口，通过所述保护气体入口和保护气体出口产生通过处理腔的、方向确定的保护气体流。此外，在这个专利中，在较高的、用于入射激光射束的入射窗位于其盖面中的区域的侧面中设置另外的用于保护气体的进入口。通过这些进入口进入的保护气体流针对污物保护入射窗。在WO92/08592A1中以一种实施形式记载了一种激光烧结装置，其中，气流沿激光射束的入射方向从上面被引导到所施加的粉末层上并且在侧面通过环形气嘴吸走，所述环形气嘴包围构造所述物体的整个工作平面。DE19649865C1记载了一种用于制造成型体的方法，其中，在一个实施形式中，通过跟随激光射束运动的吹入喷嘴在熔化位置上导入位置受限的保护气体流，在所述熔化位置处，通过激光射束使粉末熔化。目前，激光烧结装置具有较大的、例如在400x400mm的数量级的构造区，在所述构造区上施加并固化粉末层。对于这种尺寸的构造区，较大和较重的颗粒可能无法通过气流完全运走，而是会在运送通过处理腔期间沉积到粉末层的表面上。这种颗粒在施加和固化后面的粉末层时仍构成干扰性的、会降低所制成的物体的质量的影响因素。此外还可能出现的是，例如上述类型的颗粒还积存在激光烧结装置内腔的其他区域中并且这种污染物随着时间会影响激光烧结装置的运行。这种积存例如会在发生在上面所述的入射窗上。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种用于制造三维物体的改进的装置和改进的方法。这里，特别优选地应改善对干扰性颗粒的抽吸效果。这种改进例如可能在于，能够可靠地吸走在固化构造材料时出现的、较大和较重的颗粒，由此改善制造完成的物体的质量或者可以简化所述装置的运行。另一个改进之处可能在于，即使对于大的构造区和/或在装置内腔的远离构造区的区域上，也能实现对干扰性颗粒有效的抽吸作用。所述目的通过根据权利要求1的装置、根据权利要求11的控制单元和根据权利要求13的方法来实现。此外，所述目的还通过根据权利要求12的装备套件(例如能够用于对现有装置进行改装)、根据权利要求14的方法和根据权利要求15的计算机程序来实现。本专利技术的改进方案分别在从属权利要求中给出。这里所述各方法相互间分别能通过下面的或者在从属权利要求中给出的所述装置的特征来扩展，反之亦然。此外，根据本专利技术的装置特别是可以利用根据本专利技术的控制单元和相应的扩充组件来扩展。根据本专利技术的原则主要包括以下观点：a)替代目前为止在现有技术中使用的固定安装的、即不可运动的抽气嘴，现在抽气嘴活动地设置在所述装置中。b)所述活动的抽气嘴的运动或定向根据一定数量的基准位置来控制或调节地进行。所述基准位置设置在装置内部并且也可以称为基准位置。因此，为了控制或调节抽气嘴的运动或定向，要求事先定义一个或多个所述基准位置。可以将点状或面状(例如圆形或椭圆形地绕一个点设置)的位置用作基准位置或(同义的)基准位置，但其他二维或三维的形状也可以用作基准位置，例如线形的位置。这种基准位置为抽气嘴的运动或定向提供了一种空间的或二维相关的坐标，借助于所述坐标能够有目的或有效地进行所述运动或定向。这可以根据本专利技术的一个在下面没有详细说明的应用示例来执行。所述活动的抽气嘴在所述装置运行期间，就是说在制造三维物体期间，用于在构造区上抽吸走颗粒。在制造过程结束后，所述抽吸嘴有目的地继续向上移动，以便对装置的入射窗进行抽吸并由此清除污物。为此，装置内腔中任意预先定义的、即确定的位置可以用作用于控制或调节抽气嘴的运动或定向的基准位置，根据所述位置来协调所述运动或定向。对于这种控制或调节可以使用唯一一个基准位置，但也可以使用多个(两个或更多个)基准位置。第一种情况对于基准位置定义较为简单，后面一种情况能实现抽气嘴在空间中较为精确的定向。基准位置优选包括工作平面中的至少一个当前的基准固化位置。就是说，与上面所述的应用示例不同，至少一个基准位置位于工作平面上(就是说位于预先确定的平面上，并且是通常在其上形成上面所述颗粒的平面并且应吸走颗粒的平面)并且是(当前的)固化位置。这例如可能意味着，当前的基准固化位置在时间分布上分别处于另外的位置，即(例如在选择性激光烧结中)处于激光射束当前到达工作平面上的位置。对于抽气嘴的位置或定向这意味着，抽气嘴例如能连续地(或者也可以逐步地)调整并且此时其位置和定向总是与相应当前的(基准)固化位置相关联。备选或补充地，根据本专利技术的装置也可以构造成，使得当前的基准固化位置由当前的固化区域中定义。这里优选将与抽气嘴的当前位置隔开最远的固化位置定义为当前固化区域的当前基准固化位置。这意味着，所定义的用作抽气嘴的运动或定向的基准位置的当前基准固化位置不是必须是当前发生固化的位置。这里选定的基准固化位置而是规定了这样的坐标，由该坐标可以导出，抽气嘴与当前固化区域的背离抽气嘴的(外)边缘距离多远，就是说，抽气嘴与颗粒可能的散发(Emission)位置之间存在怎样的最大距离，抽气嘴应从所述排放位置吸走颗粒。特别优选的是，根据本专利技术的装置构造成，使得所述装置在运行中确保，(至少在预先确定的时间段内)抽气嘴与所述数量的基准位置中的至少一个基准位置的距离不超过和/或不低于预定的(即预先确定的)距离值。就是说，所述距离值可以用作上限和/或下限。所述距离值优选选择成，使得抽气嘴以其正常的抽吸功率特别是在构造区上产生抽吸效果的最佳状态。当尽可能基本上吸走所有形成干扰的颗粒并同时不会例如由于气体涡旋在粉末表面上产生干扰效果的同时，实现了这种最佳状态。专利技术人在这种情况下发现，对于上面所述的最佳状态而言特别有利的是，在选择性激光烧结装置中，所述距离值的上限优选为100mm，特别优选为80mm，并且特别优选为50mm。同样对于上述最佳状态而言，下限可以接近0mm，但优选大于或等于5mm、特别优选大本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置通过在与要制造的物体(2)在相应层中的横截面相对应的位置(43)处逐层固化构造材料(13)来进行制造，所述装置具有：涂覆装置(12‑14)，用于向工作平面(10)上施加构造材料(13)层；固化装置(20)，用于选择性地固化所施加的层中的构造材料(13)；以及抽气嘴(34)，用于从所述装置(1)中抽出气体，其中，所述抽气嘴(34)设置成活动的，并且所述装置(1)构造成根据一定数量的基准位置(51、53、55a、55b、55c、55d)来控制或调节抽气嘴(34)的运动和/或定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.14 DE 102014209161.61.用于制造三维物体(2)的装置(1)，所述装置通过在与要制造的物体(2)在相应层中的横截面相对应的位置(43)处逐层固化构造材料(13)来进行制造，所述装置具有：涂覆装置(12-14)，用于向工作平面(10)上施加构造材料(13)层；固化装置(20)，用于选择性地固化所施加的层中的构造材料(13)；以及抽气嘴(34)，用于从所述装置(1)中抽出气体，其中，所述抽气嘴(34)设置成活动的，并且所述装置(1)构造成根据一定数量的基准位置(51、53、55a、55b、55c、55d)来控制或调节抽气嘴(34)的运动和/或定向。2.根据权利要求1所述的装置，其中，基准位置(51、53)包括工作平面(10)中的至少一个当前的基准固化位置(51、53)。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述装置构造成，用于由当前的固化区域(47a、47a’)中定义当前的基准固化位置(51、53)，其中，优选将当前的固化区域(47a)的与抽气嘴(34)的当前位置距离最远的固化位置(53)定义为当前的基准固化位置。4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其中，所述装置构造成，使得所述装置确保，至少在预先确定的时间段中，抽气嘴(34)与所述数量的基准位置(51、53)中的至少一个基准位置之间的距离(d1、d2、d3、d4、d4’、d4”)不超过和/或不小于预定的距离值。5.根据权利要求1至4之一所述的装置(1)，其中，涂覆装置包括涂布机(14)，所述涂布机能够平行于工作平面移动，并且抽气嘴(34a)与涂布机(14)机械地连接。6.根据权利要求1至5之一所述的装置(1)，其中，抽气嘴(34b)设置成能二维地沿两个平行于工作平面(10)的方向(x、y)运动。7.根据权利要求1至6之一所述的装置(1)，其中，抽气嘴(34b)设置成能绕至少一个轴线旋转，优选能绕垂直于工作平面(10)的轴线和/或绕平行于工作平面(10)的轴线旋转。8.根据权利要求1至7之一所述的装置(1)，其中，所述装置还包括用于将气体导入该装置的进气嘴(32c)，所述进气嘴(32c)和抽气嘴(34c)相互朝向地安装，使得所述进气嘴和抽气嘴能相互平行地、优选以彼此间保持相同的距离平行于工作平面(10)运动。9.根据权利要求1至7之一所述的装置(1)，其中，抽气嘴(34d)包括环形气嘴。10.根据权利要求1至9之一所述的装置(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·席林，G·法伊，
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