用于制造三维物体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种涂布机(16)，用于在用于制造三维物体(2)的设备(1)中施加构造材料(15)，所述设备用于在构造区(7)的内部通过在对应于物体的相应横截面的位置处固化构造材料的层来制造所述三维物体，其中，所述涂布机适于通过沿运动方向(B)在构造区(8)上运动来施加构造材料层(31).所述涂布机(16)具有用于检测构造区(7)的至少一个部分区域的第一扫描装置(17)，所述第一扫描装置包含第一行传感器(43)。

Methods and equipment for the manufacture of 3D objects

The invention relates to a coating machine (16) for applying a structural material (15) to a device (1) for making a three-dimensional object (2), which is used to produce the three-dimensional object in a structure area (7) by curing the layer of the structural material at the position corresponding to the corresponding cross section of the object, wherein the coating machine is suitable for passing through the structure. A structural material layer (31) is applied along the motion direction (B) in the structure area (8). The coating machine (16) has a first scanning device (17) for detecting at least one part of the structure area (7), and the first scanning device includes a first row sensor (43).

【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方法和设备
本专利技术涉及一种用于通过逐层施加和选择性固化粉末状的构造材料来制造三维物体的方法和设备。
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。已知的是，在这种方法和设备中，对所施加和/或已固化的粉末层进行光学记录，对图像进行分析评估并且分别根据分析评估的结果可能控制地介入制造过程。由EP1296788B1已知一种用于通过电子辐射枪在相应层的对应于物体的位置处逐层使粉末状材料熔化来制造三维物体的方法。为了检测粉末床中的表面层的表面特性而使用了相机，所述相机部分地检测表面层的温度分布并且部分地基于由于所出现的表面不均匀性而出现的阴影信息检测这种不均匀性。DE102005015870B3记载了一种用于通过在对应于物体的相应横截面的位置处通过电磁或粒子辐射的作用来局部固化构造材料的层来制造三维物体的设备和方法。所述设备包括温度测量装置，用于非接触式地测量在测量区域内的构造材料的温度，所述测量区域是构造材料的层的一个部分区域，并且所述设备还具有位置调整装置，用于改变温度测量装置的测量区域的位置。在所述实施形式的一个改型中，使用IR(红外)相机作为温度测量装置，在另一个改型中，使用具有沿第一方向延展的测量区域的单行CCD相机，所述CCD相机沿垂直于第一方向的第二方向的位置是可变的。DE102013208651A1记载了一种用于自动校准用于生成式制造三维物体的设备的方法，所述设备包含多于一个照射装置。这里例如通过第一照射装置照射材料的所施加的层或目标，以便产生第一测试图案，并且然后通过第二照射装置照射材料的所施加的层或目标，以便产生第二测试图案。通过相机拍摄这两个测试图案并将其相互比较或与基准图案进行比较。US6,492,651B1记载了一种SDM法(SelectiveDepositionModeling，选择性沉积成型法)，在这种方法中，在预先确定的位置处通过激光三角测量法获得高度信息。这里激光器垂直地向要测量的区域发出射束，并使散射的光聚焦到光学传感器上，所述传感器的光轴倾斜于激光射束延伸。备选地，传感器的光轴是垂直的，而激光射束倾斜地入射。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种备选的、优选改进的方法或提供一种备选的、优选改进的设备，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，利用所述装置和设备可以借助于对构造区的至少一个部分区域进行光学检测来执行用于过程控制的方法。所述目的通过根据权利要求1的涂布机、根据权利要求8的设备、根据权利要求10的用于过程控制的方法和根据权利要求15的用于制造三维物体的方法来实现。本专利技术的改进方案分别在从属权利要求中给出。每个独立权利要求这里既可以通过其他独立权利要求的从属权利要求也可以通过在说明书中给出的设备和方法的特征来扩展。根据本专利技术的涂布机用于在用于制造三维物体的设备中施加构造材料，所述设备用于在构造区的内部通过在对应于物体的相应横截面的位置处固化构造材料的层来制造三维物体。所述涂布机适于通过沿运动方向在构造区上的运动来施加构造材料，并且所述涂布机具有用于检测构造区的至少一个部分区域的第一扫描装置，所述第一扫描装置包含第一行传感器。采用这种涂布机使得例如可以借助于对构造区的至少一个部分区域进行的光学检测来执行用于过程控制的方法。第一扫描装置优选沿涂布机的运动方向设置在涂布机的前面或后面。由此例如可以设置，扫描装置是记录已经选择性固化的层的图像还是记录新施加的层的图像。所述涂布机优选还包含用于检测构造区的至少一个部分区域的第二扫描装置，所述第二扫描装置包含第二行传感器，第二扫描装置优选沿涂布机的运动方向设置在涂布机的与第一扫描装置不同的一侧。由此例如既可以记录已经选择性固化的层的图像，也可以记录新施加的层的图像。优选第一和/或第二行传感器的纵向延伸横向于、特别是垂直于涂布机的用于施加材料的运动方向，并且第一和/或第二行传感器的记录区域优选基本上沿着涂布机的整个适于施加构造材料的区域延伸。由此例如可以有利地记录构造区的二维图像。第一和/或第二行传感器优选是CCD行传感器、CMOS行传感器或由光电二极管、辐射热测量计或热电传感器组成的行。这些传感器例如特别好地适于记录构造区的图像。第一和/或第二扫描装置优选包含光源，所述光源优选沿第一和/或第二行传感器的整个记录区域延伸，所述光源优选通过一个长形的光源或通过一排点状的光源形成。由此例如即使在光照条件不利时也能给构造区拍摄良好的图像。第一和/或第二扫描装置优选至少一些部分能拆卸地安装在涂布机上。由此第一和/或第二扫描装置在需要时能容易地从涂布机上拆卸。根据本专利技术的用于在构造区的内部通过在对应于物体的相应横截面的位置处固化构造材料的层来制造三维物体的设备具有：能在构造区上移动的涂布机，所述涂布机适于通过沿运动方向在构造区上的运动来施加构造材料；以及至少一个能在构造区上移动的扫描装置，所述扫描装置包含行传感器，所述行传感器适于检测构造区的至少一个部分区域。在这种设备中例如能够借助于对构造区的至少一个部分区域进行光学检测来执行用于过程控制的方法。扫描装置优选包含光源，所述光源的光输出区域优选沿行传感器的整个记录区域延伸并且所述优选通过一个长形的光源或通过一排点状的光源形成，和/或扫描装置安装在涂布机上，优选至少一些部分能拆卸地安装在涂布机上，和/或所述设备包含安装在构造区之外的用于对扫描装置的光学窗口进行刮擦的刮擦器，刮擦器所述优选具有刮擦唇或者刷子。由此例如即使在光照条件不利时也能够给构造区拍摄良好的图像，和/或扫描装置可以例如以简单的方式在构造区上运动，而不需要自己的驱动装置，和/或可以例如从扫描装置的光学窗上清洁掉污物。根据本专利技术的用于在用于制造三维物体的设备中进行过程控制的方法，其中，通过包含行传感器的扫描装置检测构造区的至少一个部分区域。这种方法例如使得可以基于借助于对构造区的至少一个部分区域的光学检测获得的结果进行过程控制。优选基于由扫描装置检测到的构造区的至少一个部分区域的图像：检测在新施加的层中的不平度和/或缺陷部位和/或检测已经选择性固化的层的已固化区域的尺寸和/或表面特性。由此例如可以基于构造区所检测到的图像进行质量检查并且采取改进质量的措施。优选采用这样的设备，该设备具有照射单元，所述照射单元能够发出适于固化构造材料的波辐射或粒子辐射，所述过程控制包括，用以下步骤的对照射单元进行校准：使扫描装置在具有预先确定的尺寸的测试图案上运动并记录所述测试图案的图像；将所记录的图像与测试图案的预先确定尺寸进行对比并确定用于校准扫描装置的第一修正数据；通过照射装置向光敏的目标或构造材料的已施加的层上照射形成具有预先确定的理论位置的基准标记；使扫描装置在经照射的目标或经照射的层上运动并记录基准标记的图像；将基准标记通过第一修正数据由所拍摄的图像确定的实际位置与其理论位置进行对比，并确定用于校准照射装置的第二修正数据。这种方法使得例如可以对照射装置进行校准，使得光总是以足够的精度命中构造区的希望的位置。优选使用这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.涂布机(16)，用于在用于制造三维物体(2)的设备(1)中施加构造材料(15)，所述设备用于在构造区(8)的内部通过在对应于物体(2)的相应横截面的位置处固化构造材料(15)的层来制造所述三维物体，其中，所述涂布机(16)适于通过沿运动方向(B)在构造区(8)上运动来施加构造材料层(31)，并且所述涂布机(16)具有用于检测构造区(8)的至少一个部分区域的第一扫描装置(17)，所述第一扫描装置包含第一行传感器(43)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.26 DE 102015223474.61.涂布机(16)，用于在用于制造三维物体(2)的设备(1)中施加构造材料(15)，所述设备用于在构造区(8)的内部通过在对应于物体(2)的相应横截面的位置处固化构造材料(15)的层来制造所述三维物体，其中，所述涂布机(16)适于通过沿运动方向(B)在构造区(8)上运动来施加构造材料层(31)，并且所述涂布机(16)具有用于检测构造区(8)的至少一个部分区域的第一扫描装置(17)，所述第一扫描装置包含第一行传感器(43)。2.根据权利要求1所述的涂布机(16；16a)，其中，第一扫描装置(17；17a)沿涂布机(16；16a)的运动方向(B)设置在涂布机(16；16a)的前面或后面。3.根据权利要求1至2之一所述的涂布机(16b)，其中，所述涂布机(16b)还具有用于检测构造区(8)的至少一个部分区域的第二扫描装置(17c)，所述第二扫描装置包含第二行传感器，第二扫描装置(17c)优选沿涂布机(16b)的运动方向(B)设置在涂布机(16b)的与第一扫描装置(17c)不同的一侧。4.根据权利要求1至3之一所述的涂布机(16)，其中，第一和/或第二行传感器(43)的纵向延伸横向于、特别是垂直于涂布机(16)的用于施加材料的运动方向(B)，并且第一和/或第二行传感器(43)的记录区域优选基本上沿着涂布机(16)的整个适于施加构造材料的区域延伸。5.根据权利要求1至4之一所述的涂布机(16)，其中，第一和/或第二行传感器(43)是CCD行传感器、CMOS行传感器或者是由光电二极管、辐射热测量计或热电传感器组成的行。6.根据权利要求1至5之一所述的涂布机(16)，其中，第一和/或第二扫描装置(17)包含光源(42)，所述光源优选沿第一和/或第二行传感器(43)的整个记录区域延伸，所述光源(42)优选通过一个长形的光源或通过一排点状的光源形成。7.根据权利要求1至6之一所述的涂布机(16)，其中，第一和/或第二扫描装置(17)至少一些部分能拆卸地安装在涂布机(16)上。8.用于在构造区(8)的内部通过在对应于物体(2)的相应横截面的位置处固化构造材料(15)的层来制造三维物体的设备(1)，所述设备具有：能在构造区(8)上移动的涂布机(16)，所述涂布机适于通过沿运动方向(B)在构造区(8)上的运动来施加构造材料层(31)；以及至少一个能在构造区上移动的扫描装置(17)，所述扫描装置包含行传感器(43)，所述行传感器适于检测构造区(8)的至少一个部分区域。9.根据权利要求8所述的设备，其中，扫描装置(17)包含光源(42)，所述光源的光输出区域优选沿行传感器(43)的整个记录区域延伸并且所述光源优选通过一个长形的光源或通过一排点状的光源形成，和/或扫描装置(17)安装在涂布机(16)上，优选至少一些部分能拆卸地安装在涂布机(16)上，和/或所述设备包含安装在构造区(8)之外的刮擦器(51)、所述刮擦器优选具有刮擦唇(52)或者刷子，所述刮擦器用于对扫描装置的光学窗口(41)进行刮擦。10.用于在根据权利要求8至9之一的用于制造三维物体(2)的设备(1)中进行过程控制的方法，其中，通过包含行传感器(43)的扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·沙德，
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