用于制备三维物体的方法和装置制造方法及图纸

用于通过逐层施加和选择性固化粉末状构造材料(13)制备三维物体(2)的方法，所述方法包含以下步骤：借助涂布机(14)将粉末状构造材料(13)的层(31)施加至构造区域(10)上，所述涂布机包含在构造区域(10)上方沿涂布方向(B)移动的涂布单元(14a‑14c)；在对应于待制备的物体(2)的横截面的位置处选择性固化施加的粉末层(31)；和重复施加和选择性固化步骤，直至制成物体(2)。在此将待施加至构造区域(10)上的粉末状构造材料(13)在涂布机(14)中在施加之前借助辐射式加热器(17)局部加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备三维物体的方法和装置
本专利技术涉及用于通过逐层施加和选择性固化粉末状构造材料制备三维物体的方法和装置。
技术介绍
例如在快速成型、快速制模或增材制造时使用这种类型的方法和装置。这样的方法的实例已知为名称“选择性激光烧结或激光熔化”。在此重复地施加粉末状构造材料的薄层并且构造材料在每层中通过借助激光束的选择性辐射选择性地固化。然而在这种情况下经常不通过激光束施加完全的对于固化需要的能量，而是将构造材料在固化之前预热。文献DE102005022308A1描述一种激光烧结装置，其中粉末状构造材料借助在工作面上方可往复移动的涂布机以由两个坚硬的刀片组成的双刀片形式施加。为了预热施加的但是还没有烧结的粉末层，加热机构以一个或多个加热辐射器例如红外线辐射器的形式设置在工作面之上。此外涂布机包含以设置在涂布机刀片中的加热金属丝的形式的涂布机加热器。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种用于通过逐层施加和选择性固化粉末状构造材料制备三维物体的替代性或改进的方法或者替代性或改进的装置。该任务通过根据权利要求1的方法、根据权利要求12的装备或改装套件、根据权利要求13的预加热模块以及根据权利要求15的装置解决。本专利技术的改进分别在从属权利要求中提出。在此所述方法也可以通过下述或在从属权利要求中列举的装置特征改进或者反之或者装置的特征也可以相互分别用于改进。用于通过逐层施加和选择性固化粉末状构造材料制备三维物体的根据本专利技术的方法包含如下步骤：借助涂布机将粉末状构造材料的层施加至构造区域上，所述涂布机包含在构造区域上方沿涂布方向移动的涂布单元；在对应于待制备的物体的横截面的位置处选择性固化施加的粉末层；和重复施加和选择性固化步骤，直至制成物体。在此将待施加至构造区域上的粉末状构造材料在涂布机中在施加之前借助辐射式加热器局部加热。由此可能的是，已经在施加之前在涂布机中预加热粉末状构造材料，而不必为此将其它加热装置集成到涂布机中。作为在涂布机中粉末状构造材料的“局部”加热在本专利技术的范围中理解为，辐射式加热器不是全部地例如在整个构造区域上作用，而是有目的地构成(确定尺寸)和设置或设立，以便尽可能准确地在涂布机中加热粉末状构造材料。涉及的辐射式加热器因此优选基本上仅仅针对涂布机中的粉末状构造材料。此外应注意的是，涂布机包括强制可动的部分(亦即至少涂布单元)，然而另外地也可以包括静止的亦即固定的部分。对此的实例此外在下文中提及。涂布机因此也可以包括相互在运行中在时间上间隔的部分，并且对此也可以理解为在多个对于涂布过程在宽的意义上配合的部分或构件的装置的意义上的“涂布装置”。作为涂布单元，例如可以使用涂抹刀片，其随后连同至少一个沿涂布方向及其相反的方向关闭的容器(亦即在下文中详细描述的预加热模块)补充给涂布机。借助辐射式加热器的局部加热随后在预加热模块中进行，由所述预加热模块在加热之后粉末状构造材料处于到涂抹刀片之前。优选的是，使涂布单元自身沿涂布方向和沿其相反的方向至少部分地关闭，从而至少也直接局部地在涂抹机构中借助辐射式加热器可以借助涉及的(局部作用的)辐射式加热器进行加热。优选地，辐射式加热器(其在涂布机中在施加之前加热待施加至构造区域上的粉末状构造材料)包括局部作用的辐射式加热器，基本上确定其尺寸，以便在涂布机中进行粉末状构造材料的加热。所述辐射式加热器优选附加于非局部作用的辐射式加热器运行，如此确定所述非局部作用的辐射式加热器的尺寸，使得所述非局部作用的辐射式加热器平面地将粉末状构造材料在施加到基本上整个构造区域上之后借助辐射加热。由此可以极为有效并且高效地预先加热粉末状构造材料。优选地，将涂布机在填充位置处用粉末状构造材料填充，并且辐射式加热器沿涂布方向或者与涂布方向相反地与填充位置间隔。由此尤其防止了辐射式加热器已经预加热位于在填充位置处的粉末储存。优选地，辐射式加热器位置固定地设置，并且使涂布机在施加粉末层之前移动至辐射式加热器的位置(亦即，移动至辐射式加热器可以辐射到涂布机中之处的位置)，以通过辐射式加热器加热包含在其中的粉末状构造材料。这能实现包含涂布机和辐射式加热器的装置的特别简单的结构，因为涂布机(或者其部分，亦即至少涂布单元)无论如何必须可动地设置。替代性地，辐射式加热器连同涂布机一起移动。这防止了在涂布机的移动期间包含在涂布机中的粉末状构造材料的冷却。优选地，涂布机包括设置在涂布机的涂布单元与辐射式加热器之间的至少一个预期的运行位置的预加热模块，其中所述预加热模块容纳粉末状构造材料的一部分，所述粉末状构造材料至少也在预加热模块中借助辐射式加热器加热；和经加热的粉末状构造材料由预加热模块转移(直接或间接)至涂布单元。由此能实现，将粉末状构造材料均匀地在预加热模块中加热并且在加热状态下供应至涂布单元，由此使得粉末状构造材料在涂布机中的温度分布均匀化。另外地，涂布机可以在预加热模块与涂布单元之间(亦即沿粉末状构造材料的计量添加方向在预加热模块与涂布单元之间设置)包括另一单元，亦即特别是计量添加单元。这样的单元优选在层的施加过程中连同涂布单元一起移动并且将粉末状构造材料(特别是在移动期间，特别是连续地)计量添加至涂布单元中。作为实例应该应用如下装置：预加热模块是位置固定的单元，其中如上所述局部加热粉末状构造材料。计量添加单元连同涂布单元在利用(通过)涂布单元施加层期间一起移动。在该实施例中，不仅预加热模块而且计量添加单元流体化。预加热模块具有相比于计量添加模块更大的通过辐射式加热器可加热的面积，以便在本专利技术的意义上尽可能有效地设计局部加热。通过组合更大的面积与流体化将粉末状构造材料有效加热并且良好地混合，其中通过良好地接触粉末状构造材料的颗粒在颗粒中良好的热交换也是可能的。该混合可以另外地配备有搅拌器。在计量添加单元中，粉末状构造材料优选没有再次通过相应的辐射式加热器局部加热，而是最大程度上还主动或被动地保温。而且在将粉末状构造材料输送至预加热模块中之前已经可以将粉末状构造材料在储存容器中加热至特别是在其玻璃临界温度之下的阈值温度，例如通过保存容器的壁式加热。优选地，预加热模块连同涂布单元一起移动，并且以更优选的方式进行借助辐射式加热器在预加热模块连同涂布单元一起移动期间实现粉末状构造材料的加热。由此可以使得粉末状构造材料在涂布机中的温度分布进一步均匀化。优选地，使待施加至构造区域上的粉末状构造材料在加热期间另外流体化，更优选借助引导通过加热的气体，优选保护气体。由此实现在涂布机中粉末状构造材料的特别好的混合并且因此进一步均匀化的温度分布。优选地，辐射式加热器以与待加热的粉末状构造材料的表面预定的距离设置。由此例如避免辐射式加热器由于贴靠的粉末而弄脏。用于通过选择性固化粉末状构造材料制备三维物体的装置的根据本专利技术的装备或改装套件包括：构成为用于将粉末状构造材料的层施加至构造区域上的涂布机，所述涂布机包含在构造区域上方沿涂布方向移动的涂布单元，所述涂布单元在装置中沿涂布方向是可移动的；和辐射式加热器，其构成为与涂布机配合地在涂布机中在施加之前局部加热待施加至构造区域上的粉末状构造材料。由此例如可能的是，事后对于根据本专利技术的方法改型存在的装置。优选地，将辐射式加热器集成到涂布机中。由此辐射式加热器可以连本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于通过逐层施加和选择性固化粉末状构造材料(13)制备三维物体(2)的方法，所述方法具有以下步骤：借助涂布机(14)将粉末状构造材料(13)的层(31)施加至构造区域(10)上，所述涂布机包含在构造区域(10)上方沿涂布方向(B)移动的涂布单元(14a‑c)；在对应于待制备的物体(2)的横截面的位置处选择性固化施加的粉末层(31)；和重复施加和选择性固化步骤，直至制成物体(2)，其中，将待施加至构造区域(10)上的粉末状构造材料(13)在涂布机(14)中在施加之前借助辐射式加热器(17、47)局部加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.10 DE 102015213011.81.用于通过逐层施加和选择性固化粉末状构造材料(13)制备三维物体(2)的方法，所述方法具有以下步骤：借助涂布机(14)将粉末状构造材料(13)的层(31)施加至构造区域(10)上，所述涂布机包含在构造区域(10)上方沿涂布方向(B)移动的涂布单元(14a-c)；在对应于待制备的物体(2)的横截面的位置处选择性固化施加的粉末层(31)；和重复施加和选择性固化步骤，直至制成物体(2)，其中，将待施加至构造区域(10)上的粉末状构造材料(13)在涂布机(14)中在施加之前借助辐射式加热器(17、47)局部加热。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在涂布机(14)中在施加之前加热待施加至构造区域上的粉末状构造材料(13)的辐射式加热器包括局部作用的辐射式加热器(17、47)，基本上确定所述辐射式加热器的尺寸，以在涂布机(14)中进行粉末状构造材料(13)的加热，并且所述辐射式加热器优选附加于非局部作用的辐射式加热器(16)运行，如此确定所述非局部作用的辐射式加热器的尺寸，使得所述非局部作用的辐射式加热器平面地将粉末状构造材料在施加到整个构造区域(10)上之后借助辐射加热。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使涂布单元(14a-c)沿涂布方向(B)以及沿与涂布方向(B)的相反方向至少部分地关闭。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，将涂布机(14)在填充位置(12)处用粉末状构造材料(13)填充，其中辐射式加热器(17、47)沿涂布方向(B)或与涂布方向(B)相反地与填充位置(12)间隔开。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，将辐射式加热器(17)位置固定地设置，和使涂布单元(14、14a-c)在施加粉末层(31)之前移动至辐射式加热器(17)的位置以便通过辐射式加热器加热包含在其中的粉末状构造材料(13)。6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，使所述辐射式加热器(17)连同涂布机(14)一起移动。7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其中，涂布机(14)包括设置在涂布机(14)的涂布单元(14a-c)与辐射式加热器(17)之间的至少一个预期的运行位置的预加热模块(40)，其中所述预加热模块(40)容纳粉末状构造材料(13)的一部分，所述粉末状构造材料(13)至少也在预加热模块(40)中借助辐射式加热器(47)加热；和将经加热的粉末状构造材料(13a)由预加热模块(40)转移至涂布单元(14a-c)。8.根据权利要求7所述的方法，其中，涂布机(14)在预加热模块与涂布单元(14a-c)之间包括另一单元，特别是计量添加单元，其优选在施加层(31)时连同涂布单元(14a-c)一起移动并且将粉末状构造材料计量添加到涂布单元(14a-c)中。9.根据权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕特诺斯戴尔，S·格林贝格尔，
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