用于添加式地制造三维物体的设备的照射装置制造方法及图纸

一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备的照射装置，其适合于借助至少一个能量束依次逐层地选择性照射和固化由建造材料构成的层，照射装置包括：分别适合于产生具有给定射束特性的至少一个能量束的多个射束产生单元，每个射束产生单元均能与或与至少一个射束引导元件联接；多个射束引导元件，特别是射束引导纤维，每个射束引导元件均能与或与至少一个射束产生单元联接并能与或与至少一个照射头联接；至少一个照射头，其能与或与多个射束引导元件联接，并包括适合于单独地修改通过相应的射束引导元件耦合到照射头中的每个能量束的射束特性的至少一个射束修改单元。

An irradiation device for adding equipment for manufacturing three-dimensional objects

An irradiation device for a device that additionally manufactures three-dimensional objects by successively selectively irradiating and solidifying layers of construction materials solidified by energy beams is suitable for selectively irradiating and solidifying layers of construction materials layer by layer by layer with at least one energy beam. The irradiation devices include: respectively, suitable for generating layers with given beam characteristics. A plurality of beam generating units of at least one energy beam, each beam generating unit can be connected with or with at least one beam guiding element; a plurality of beam guiding elements, especially a beam guiding fiber, each beam guiding element can be connected with or with at least one beam generating unit and can be connected with or with at least one beam generating unit; and at least one beam generating unit can be connected with or with more beam guiding elements. A beam guiding element is connected and includes at least one beam modifying unit suitable for modifying the beam characteristics of each energy beam coupled to the irradiator through the corresponding beam guiding element separately.

【技术实现步骤摘要】
用于添加式地制造三维物体的设备的照射装置
本专利技术涉及用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备的照射装置，所述照射装置适合于借助至少一个能量束选择性地照射和固化由建造材料构成的层。
技术介绍
适合于借助至少一个能量束选择性地照射和固化由建造材料构成的层的相应照射装置是用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备的一个主要功能构件。因此，相应的照射装置在添加式制造的领域中通常是已知的。迄今为止，相应的照射装置包括例如呈扫描单元的形状的射束偏转单元，其适合于使能量射束偏转到建造平面——即在添加式制造过程期间在其内发生由能借助能量束固化的建造材料构成的层的依次选择性照射和固化的平面——上。相应的射束偏转单元可相对于建造平面精确地定位，以便确保特定的照射结果和因此固化结果。鉴于相应建造平面的尺寸和相应照射装置的功能例如在实施不同的照射方法或照射策略方面稳步提高，存在对研发改进的照射装置的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的用于添加式地制造三维物体的设备的照射装置。该目的通过根据独立权利要求1所述的照射装置来实现。从属于权利要求1的权利要求涉及根据权利要求1所述的照射装置的可能的实施例。本文中描述的照射装置典型地被分配给用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束固化的粉末状建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备(“添加式制造设备”)。照此，该照射装置适合于结合添加式制造设备的操作选择性地照射固化由建造材料构成的层，所述添加式制造设备通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体。照射装置包括多个射束产生单元。射束产生单元的数量可以任意选择。每个射束产生单元适合于产生具有给定射束特性的至少一个能量束。能量束可以是例如激光束；因此，射束产生单元可适合于产生至少一个激光束。射束产生单元代表用于产生至少一个能量束的照射装置的构件，所述至少一个能量束用于在照射装置或被分配照射装置的添加式制造设备的运行期间依次逐层地选择性照射和固化由建造材料构成的层。每个射束产生单元可与或与至少一个射束引导元件联接；因此，每个射束产生单元包括用于与射束引导元件或射束引导元件的(第一)联接界面联接的合适的联接界面。如从下文对照射装置的可能的实施例的描述将变得显而易见的，该照射装置可包括具有相同的技术规格的多个射束产生单元，从而使得各射束产生单元适合于产生具有(基本上)相同的射束特性的能量束，或者该照射装置可包括具有不同的技术规格——例如操作参数——的多个射束产生单元，，从而使得各射束产生单元适合于产生具有不同射束特性的能量束。照此，第一射束产生单元可适合于产生具有与由至少一个另外的射束产生单元产生的至少一个能量束的给定射束特性不同的给定射束特性的至少一个能量束。如上所述，这可起因于不同射束产生单元的不同操作参数；例如第一射束产生单元可在第一功率水平下操作，第二射束产生单元可在例如与第一功率水平不同的第二功率水平下操作。换而言之，射束产生单元可适合于产生具有不同射束特性的能量束。至少一个射束产生单元可被建造为或可包括激光二极管单元。因此，射束产生单元不是必须被实施为是具有相关联的射束偏转单元的“常规”纤维激光器，而是可被实施为二极管激光器或激光二极管。尤其可以的是，使用至少两个不同的激光二极管，使得每个激光二极管可产生具有特定射束特性的能量束。照射装置还包括多个射束引导元件，例如射束引导纤维或(光)波导纤维。射束引导元件代表照射装置的用于将由射束产生单元产生的相应能量束引导到照射装置的照射头的构件。照此，每个射束引导元件可与或与至少一个射束产生单元联接并且可与或与照射装置的照射头联接。每个射束引导元件可经由第一联接界面可与/与至少一个射束产生单元联接或与其联接并且可经由第二联接界面与照射头联接或与其联接。因此，每个射束引导元件可包括适合于将射束引导元件与射束产生单元联接的第一联接界面和适合于将射束引导元件与照射头联接的第二联接界面。相应的第一和第二联接界面两者都可被建造为或包括光耦合元件，例如同轴连接器，诸如SMA连接器。射束引导元件与(多个)射束产生单元和照射头的联接可被实施为可分离或不可分离的联接。照射装置还包括至少一个照射头。照射头可与或与多个射束引导元件联接；因此，照射头包括用于与射束引导元件或射束引导元件的(第二)联接界面联接的合适的联接界面。因此，由射束产生单元产生并由射束引导元件引导到照射头的能量束可被输入到照射头中。被输入到照射头中的能量束可至少部分地结合在照射头中以形成合成能量束，该合成能量束从照射头朝向建造平面——即在添加式制造过程期间在其内发生由能借助能量束固化的建造材料构成的层的依次选择性照射和固化的平面——输出并且因此可用于照射建造材料。照射头包括至少一个射束修改单元。如从下文将显而易见的，射束修改单元也可被表示为射束成像单元。射束修改单元适合于单独地修改通过相应的射束引导元件耦合到照射头中的每个能量束的射束特性，并且因此单独地修改由照射头输出的合成能量束的射束特性。因此，射束修改单元可单独地修改用于在照射装置或被分配以照射装置的添加式制造设备的运行期间照射和固化由建造材料构成的层的能量束的射束特性，例如耦合在照射头中的每个能量束的光斑规格/尺寸、光斑焦点位置、(横向)光斑位置。因此，用于照射和固化由建造材料构成的层的照射头的能量输出——其可以是如上所述的合成能量束——可被任意地控制成使得能实施不同的照射方法或照射策略。被输入到照射头和射束修改单元中的每个能量束典型地在其自身的射束路径或光路中穿越射束修改单元。因此，射束修改单元可包括多个独立的——典型地平行的——射束路径或光路，其中射束路径的数量可对应于分别输入到照射头和射束修改单元中的能量束的数量。照射头典型地包括壳体或壳体结构。壳体可以是可独立地操纵的结构单元。壳体包括适合于容纳照射头的上述子构件——即尤其是联接界面和射束修改单元——的(内部)容纳空间。射束修改单元可尤其适合于单独地修改通过相应的射束引导元件耦合到照射头中的每个能量束的光斑规格——特别是光斑形状、光斑大小——和/或相对于建造平面的光斑焦点位置和/或相对于基准轴线的(横向)光斑位置。相应的基准轴线可以是射束修改单元的光学布置结构的光轴。通过修改光斑规格和/或光斑焦点位置和/或相对于基准轴线的(横向)光斑位置，可单独地/分别控制输入到建造平面中的能量并且因此可实施任意的照射策略。作为示例，通过修改光斑规格和/或光斑焦点位置和/或相对于基准轴线的(横向)光斑位置，可实施多个能量束的至少一次重叠，其中可通过射束修改单元来控制重叠程度。由于可单独地控制输入到建造平面中的能量，所以也可实现建造平面或建造平面的至少一个子区域的受控回火，所述受控回火例如通过(未熔化的)建造材料的受控加热和/或(熔化的)建造材料的冷却来进行。射束修改单元可包括光学布置结构。该光学布置结构可适合于修改穿越光学布置结构的能量束的射束特性。该光学布置结构可包括相对于光学布置结构的光轴布置的一定数量的——特别是多个——光学元件。相应的光学元件可布置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(4)固化的建造材料(3)构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)的照射装置(6)，所述照射装置(6)适合于借助至少一个能量束(4)依次逐层地选择性照射和固化由建造材料(3)构成的层，所述照射装置(6)包括：‑分别适合于产生具有给定射束特性的至少一个能量束(4a‑4c)的多个射束产生单元(7a‑7c)，每个射束产生单元(7a‑7c)均能与或与至少一个射束引导元件(8a‑8c)联接，‑多个射束引导元件(8a‑8c)，特别是射束引导纤维，每个射束引导元件(8a‑8c)均能与或与至少一个射束产生单元(7a‑7c)联接并且能与或与至少一个照射头(9)联接，‑至少一个照射头(9)，所述至少一个照射头(9)能与或与所述多个射束引导元件(8a‑8c)联接，所述至少一个照射头(9)包括至少一个射束修改单元(10)，所述射束修改单元(10)适合于单独地修改通过相应的射束引导元件(8a‑8c)耦合到所述照射头(9)中的每个能量束(4a‑4c)的射束特性。

【技术特征摘要】
2017.10.18 EP 17197134.41.一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(4)固化的建造材料(3)构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)的照射装置(6)，所述照射装置(6)适合于借助至少一个能量束(4)依次逐层地选择性照射和固化由建造材料(3)构成的层，所述照射装置(6)包括：-分别适合于产生具有给定射束特性的至少一个能量束(4a-4c)的多个射束产生单元(7a-7c)，每个射束产生单元(7a-7c)均能与或与至少一个射束引导元件(8a-8c)联接，-多个射束引导元件(8a-8c)，特别是射束引导纤维，每个射束引导元件(8a-8c)均能与或与至少一个射束产生单元(7a-7c)联接并且能与或与至少一个照射头(9)联接，-至少一个照射头(9)，所述至少一个照射头(9)能与或与所述多个射束引导元件(8a-8c)联接，所述至少一个照射头(9)包括至少一个射束修改单元(10)，所述射束修改单元(10)适合于单独地修改通过相应的射束引导元件(8a-8c)耦合到所述照射头(9)中的每个能量束(4a-4c)的射束特性。2.根据权利要求1所述的照射装置，其中，所述射束修改单元(10)适合于单独地修改通过相应的射束引导元件(8a-8c)耦合到所述照射头(9)中的每个能量束(4a-4c)的光斑规格——特别是光斑形状、光斑大小——和/或相对于建造平面(E)的光斑焦点位置和/或相对于基准轴线的光斑位置。3.根据权利要求1或2所述的照射装置，其中，所述射束修改单元(10)包括至少一个光学布置结构(13)，所述光学布置结构(13)适合于修改穿越所述光学布置结构(13)的能量束(4a-4c)的射束特性，所述光学布置结构(13)包括相对于所述光学布置结构(13)的光轴(A)布置的一定数量的光学元件(14a-14d)。4.根据权利要求3所述的照射装置，其中，所述光学布置结构(13)不适合于产生中间焦点(IF)。5.根据前述权利要求中任一项所述的照射装置，其中，所述光学布置结构(13)包括相对于所述光学布置结构(13)的光轴(A)——特别是同轴地——布置的多个光学元件(14a-14d)，其中第一光学元件(14a)被建造为或包括(双)凸透镜，关于穿过所述光学布置结构(13)的能量束(4a-4c)的延伸方向设置在所述第一光学元件(14a)之后的第二光学元件(14b)被建造为或包括(双)凹透镜，关于穿过所述光学布置结构(13)的能量束(4a-4c)的延伸方向设置在所述第二光学元件(14b)之后的第三光学元件(14c)被建造为或包括(双)凸透镜，关于穿过所述光学布置结构(13)的能量束(4a-4c)的延伸方向设置在所述第三光学元件(14c)之后的第四光学元件(14d)被建造为或包括(双)凸透镜。6.根据前述权利要求中任一项所述的照射装置，其中，所述光学布置结构(13)适合于产生中间焦点(IF)。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·舒德尔，P·庞蒂勒许穆拉，B·艾肯伯格，
申请(专利权)人：CL产权管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE