有校准设备的用于产品增材制造的装置及其校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及有校准设备的用于产品增材制造的装置及其校准方法。本发明专利技术涉及用于三维产品的分层制造的装置，具体地用于诸如选择性激光熔化的增材制造技术的应用。该装置具有所述产品在其中建造的构建室和在构建室外侧延伸的光学系统。该光学系统至少具有束源以生成能量束，并且包含对应的扫描器件来移动该射束。在此，设置控制单元，该控制单元控制扫描器件移动射束使得其照射选定位置。构建室的壁的特征在于存在封闭的窗口，该窗口对射束而言是透明的，使得射束穿过窗口并进入构建室。

【技术实现步骤摘要】
有校准设备的用于产品增材制造的装置及其校准方法
本专利技术涉及一种用于三维产品的分层制造的装置，具体地用于诸如选择性激光熔化的增材制造技术的应用。该装置具有所述产品在其中建造的构建室和在构建室外侧延伸的光学系统。该光学系统至少具有束源以生成能量束，并且包含对应的扫描器件来移动该射束。在此，设置控制单元，该控制单元控制扫描器件移动射束，使得其照射选定位置。构建室的壁的特征在于存在封闭的窗口，该窗口对射束而言是透明的，使得其穿过窗口并进入构建室。
技术介绍
通常，在使用能量束，更具体地激光束，结合扫描仪以当制造产品时移动射束的生产过程中需要校准。这通常需要激光束的功率的校准以及在构建产品的平面中扫描仪的XY精度的校准两者。根据现有技术，这些校准主要在装置中在构建室本身中进行。通过在构建室中安装和读取一个或多个传感器来在构建室中测量激光功率。能够以各种方式处理扫描仪的校准。在此，一个示例将是构建产品，且然后测量产品的实际尺寸（诸如通过使用坐标测量机器），并将这些尺寸与预定的产品尺寸相比较。然后能够使用检测到的差异来确定比例因子、偏移量或校正表，以便当在装置中制造后续产品时补偿这些差异。在一些情况下，具有已知尺寸或参考点的平板被放置在构建室中的已知位置处，以比较激光束在该位置处的入射点的实际位置与激光束的选定位置之间的差异。根据扫描仪的校准的不同方法，相对昂贵的传感器被放置在构建室中以测量激光束的入射点的某些坐标的位置。根据现有技术，这些校准方法具有以下缺点：它们仅能够偶尔进行，原因在于它们花费大量时间以及因为测量必须离线进行。更具体地，现有校准方法的应用总是需要打开构建室和从构建室移除制造的产品。换言之，这势必使得不可能在产品的制造期间，在不打开处理室的情况下进行激光功率或扫描仪的临时校准。
技术实现思路
本专利技术试图通过提供一种能够实现在不必打开构建室的情况下简单且快速地测量和校准激光束的功率以及校准扫描器件的装置和方法来消除这些缺点。更具体地，本专利技术试图实现在正制造产品时在不必打开构建室的情况下的临时校准。因此，可能在完成校准之后继续生产过程，而不必打开构建室。这主要在相对大的产品的制造中令人感兴趣。因此，本专利技术将能够实现在扫描器件或射束的校准期间维持构建室中的低压或高压或保护性气氛。为此，根据本专利技术的装置包含用于所述束源和/或所述扫描器件的校准设备，其中至少能够使扫描器件相对于构建室在生产位置和校准位置之间移动，在所述生产位置中，射束能够穿过所述窗口并进入构建室，且在所述校准位置中，射束能够照射校准设备。出于该目的，该装置装配有用于扫描器件的引导器件，该引导器件使得扫描器件能够在生产位置与校准位置之间移动。有利地，束源和扫描器件安装到同一移动基座。本专利技术还涉及一种借助于具有光学系统的增材制造技术在构建室中制造三维产品的方法以及用于校准该光学系统的方法。在此，光学系统与控制器结合工作。光学系统至少具有束源以生成能量束，以及对应扫描器件以在构建室中移动该射束的入射点。根据该方法，光学系统被置于生产位置中，使得所述射束借助于扫描器件通过构建室的壁中的窗口进入构建室。通过在移动射束时，将构建室中的粉末转变成产品的连续粘合层来制造所述产品。该方法的一个特征在于，为了校准光学系统，至少使扫描器件相对于构建室从生产位置移动到校准位置，并且针对光学系统的至少一个参数测量实际值，并且将测得的实际值与所述参数的选定值相比较。接着，使扫描器件返回生产位置，并且调整光学系统，使得至少一个参数的实际值对应于后续制造产品之处的对应参数的选定值。根据一种有趣的方法，根据本专利技术，当使光学系统移动到校准位置时，产品的制造暂时停止，同时维持构建室中的生产压力。一旦光学系统在校准之后返回生产位置，产品的制造就继续。本专利技术还包括以下技术方案：方案1.用于三维产品的分层制造的装置，所述装置具有在其中构建所述产品的构建室和相对于所述构建室处于外部的光学系统，所述光学系统包含用以生成能量束的至少一个束源和对应的扫描器件以移动该射束，其中设置控制单元，其控制所述扫描器件以便移动所述射束，使得其照射选定位置，其中所述构建室的壁的特征在于对所述射束而言透明的窗口，因此所述射束穿过窗口并进入构建室，其中所述装置包含用于所述束源和/或所述扫描器件的校准设备，其中至少能够使所述扫描器件在生产位置和校准位置之间相对于所述构建室移动，其中在所述生产位置中，所述射束能够穿过所述窗口并进入所述构建室，在所述校准位置中，所述射束能够照射校准设备并因此与后者结合工作。方案2.根据方案1所述的装置，其特征在于，所述装置包含用于所述扫描器件的引导器件，所述引导器件使得能够实现所述扫描器件在所述生产位置与所述校准位置之间的移动。方案3.根据方案1所述的装置，其特征在于，所述射束和所述扫描器件安装于同一移动基座。方案4.根据方案1所述的装置，其特征在于，所述校准设备至少包含功率传感器以测量由所述射束实际传递的功率。方案5.根据方案4所述的装置，其特征在于，设置调整器件以比较所述射束的实际功率与该射束的设定功率或期望功率，其中，这些调整器件使得能够将所传递的实际功率改变为所述期望功率。方案6.根据方案1所述的装置，其特征在于，所述校准设备包含用以测量所述射束的位置的位置传感器。方案7.根据方案6所述的装置，其特征在于，所述校准设备包含至少两个并且优选地至少三个位置传感器以在不同位置处测量所述射束的位置。方案8.根据方案5所述的装置，其特征在于，所述位置传感器使得能够测量所述射束的入射点在所述校准设备的二维平面上的位置。方案9.根据方案8所述的装置，其特征在于，设置器件以确定所述入射点的实际测得位置与该入射点的由所述控制单元选择或设定的位置之间的差异。方案10.根据方案9所述的装置，其特征在于，所述器件使得能够调整所述控制单元，使得所述选择的位置对应于所述入射点的实际位置。方案11.根据方案1所述的装置，其特征在于，所述构建室能够被密闭地密封。方案12.根据方案1所述的装置，其特征在于，所述束源由激光源构成，同时所述射束包括激光束。方案13.一种用于借助于具有光学系统的增材制造技术在构建室中制造三维产品以及用于校准该光学系统的方法，其中，所述光学系统包含控制器并且至少具有束源以生成能量束及对应的扫描器件以将该射束的入射点移动到所述构建室内，其中，所述光学系统被置于生产位置中，使得所述射束借助于所述扫描器件穿过设置在所述构建室的壁中的窗口并进入所述构建室，使得通过在所述射束的移动期间将所述构建室中的粉末转变成所述产品的连续粘合层来制造所述产品，其中，针对所述光学系统的校准，至少使所述扫描器件相对于所述构建室从所述生产位置移动到校准位置，并且测量所述光学系统的至少一个参数的实际值，并且将实际测得值与所述参数的选定值或设定值相比较，其中随后使所述扫描器件返回所述生产位置，并且当所述参数的实际测得值相对于选定值或设定值具有比所接受的公差更大的差异时，调整所述光学系统使得参数的在该公差内的所述实际值对应于后续制造所述产品的该参数的所述选定值或设定值。方案14.根据方案13所述的方法，其特征在于，所述产品的制造暂时中断，同时在所述构建室中维持生产压力，并且使所述光学系统移动到所述校准位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于三维产品的分层制造的装置，所述装置具有在其中构建所述产品的构建室和相对于所述构建室处于外部的光学系统，所述光学系统包含用以生成能量束的至少一个束源和对应的扫描器件以移动该射束，其中设置控制单元，其控制所述扫描器件以便移动所述射束，使得其照射选定位置，其中所述构建室的壁的特征在于对所述射束而言透明的窗口，因此所述射束穿过窗口并进入构建室，其中所述装置包含用于所述束源和/或所述扫描器件的校准设备，其中至少能够使所述扫描器件在生产位置和校准位置之间相对于所述构建室移动，其中在所述生产位置中，所述射束能够穿过所述窗口并进入所述构建室，在所述校准位置中，所述射束能够照射校准设备并因此与后者结合工作。

【技术特征摘要】
2017.06.06 BE BE2017/54041.用于三维产品的分层制造的装置，所述装置具有在其中构建所述产品的构建室和相对于所述构建室处于外部的光学系统，所述光学系统包含用以生成能量束的至少一个束源和对应的扫描器件以移动该射束，其中设置控制单元，其控制所述扫描器件以便移动所述射束，使得其照射选定位置，其中所述构建室的壁的特征在于对所述射束而言透明的窗口，因此所述射束穿过窗口并进入构建室，其中所述装置包含用于所述束源和/或所述扫描器件的校准设备，其中至少能够使所述扫描器件在生产位置和校准位置之间相对于所述构建室移动，其中在所述生产位置中，所述射束能够穿过所述窗口并进入所述构建室，在所述校准位置中，所述射束能够照射校准设备并因此与后者结合工作。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包含用于所述扫描器件的引导器件，所述引导器件使得能够实现所述扫描器件在所述生产位置与所述校准位置之间的移动。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射束和所述扫描器件安装于同一移动基座。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准设备至少包含功率传感器以测量由所述射束实际传递的功率。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，设置调整器件以比较所述射束的实际功率与该射束的设定功率或期望功率，其中，这些调整器件使得能够将所传递的实际功率改变为所述期望功率。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准设备包含用以测量所述射束的位置的位置传感器。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校准设备包含至少两个并且优选地至少三个位置传感器以在不同位置处测量所述射束的位置。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述位置传感器使得能够测量所述射束的入射点在所述校准设备的二维平面上的位置。9.一种用于借助于...

【专利技术属性】
技术研发人员：J范韦伦贝格，S寇科，B沃肯伯格，R芮美科，
申请(专利权)人：三D系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US