用于添加式地制造三维物体的设备制造技术

本发明专利技术涉及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源固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，设备(1)包括过程室(3)，过程室具有建造材料能在其中被直接照射的至少一个建造平面(4)，该设备包括适于确定至少一个化学参数和/或至少一个物理参数的至少一个安全装置(14)，安全装置(14)适于根据所确定的化学参数和/或物理参数来控制所述过程室(3)的访问状态。本发明专利技术还涉及一种用于添加式地制造三维物体的设备(1)的安全装置(14)以及一种用于操作至少一个用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量源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(1)的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于添加式地制造三维物体的设备
本专利技术涉及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源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，该设备包括过程室，该过程室具有建造材料能在其中被直接照射的至少一个建造平面。
技术介绍
通常从现有技术已知此类设备，其中建造材料布置在建造平面中，该建造平面可以通过能量源——特别是诸如激光束或电子束的能量束——直接照射。建造平面布置在过程室中，在该过程室中通常产生过程气氛以满足规定的过程要求。例如，当使用反应性建造材料时，必须提供惰性气体以避免反应性建造材料与环境空气——特别是环境空气中包含的氧——发生反应。此外，从现有技术获知，过程室内部的状态——特别是过程室中的气氛——对于用户而言可能是危险的，特别是在用户与过程室的表面直接接触或用户暴露于过程气氛的情况下。一般而言，用户或维修人员的危险可起因于以下事实：由于能量例如通过使用能量束——例如，激光束——照射建造平面的一部分而在建造平面中消耗，建造平面的相应部分将发热至高于建造材料的熔点或烧结温度的规定温度。如果用户与建造平面的这些部分相接触，则直接接触可能导致烧伤用户。用户的另一危险可能由气氛导致，因为过程气体可用于将过程室回火/进行热处理。因而，过程气体也可能发热，其中过程气体的直接接触对于用户可能是危险的。过程气体中的更多内含物如化学组成或过程气体夹带的颗粒在用户暴露的情况下可能伤害用户。
技术实现思路
一个目的在于提供一种用于添加式地制造三维物体的设备，其中用户的安全性提高，特别是用户的危险降低。该目的通过根据权利要求1所述的设备创造性地实现。本专利技术的有利实施例记载于从属权利要求。本文所描述的设备为一种用于通过依次逐层地选择性固化由能借助能量源——例如，能量束，特别是激光束或电子束——固化的粉末状的建造材料(“建造材料”)构成的层来添加式地制造三维物体——例如，技术结构件——的设备。相应的建造材料可以为金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。相应的设备可以为例如选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。或者，建造材料的依次逐层选择性固化可经由至少一种粘结材料来执行。该粘结材料可使用对应的施加单元施加并且例如利用合适的能量源——例如UV光源——进行照射。设备可包括在其运行期间使用的多个功能单元。示例性的功能单元为：过程室；照射装置，其适配于使用至少一个能量束选择性地照射设置在过程室中的建造材料层；和流产生装置，其适配于产生具有给定的流动特性——例如，给定的流动轮廓/流动分布、流速等——的至少部分地流经过程室的气态流体流。气态流体流在流经过程室的同时能够携带未固化的建造材料颗粒，尤其是在设备运行期间产生的烟雾或烟雾残留物。所述气态流体流典型为惰性的，也就是典型为惰性气体，例如氩气、氮气、二氧化碳等的流。如上所述，在添加式制造过程中，特别是在添加式制造设备的过程室内部，会出现可能对用户造成危险的过程条件。本专利技术提供了一种允许降低用户在与添加式制造设备交互时——特别是在与过程室内部的构件交互时——面对的危险的安全装置。本专利技术基于以下思想：提供至少一个安全装置，其适配于确定至少一个化学参数和/或至少一个物理参数，其中该安全装置适配于根据所确定的化学参数和/或物理参数来控制过程室的访问/进入/接近状态。因而，可以控制过程室的访问状态，以避免用户与潜在地危险的过程环境相接触的机会。由于过程室的访问状态的控制，安全装置可以主动控制是否许可用户访问或是否防止用户取得对过程室和过程室内部的潜在地危险的过程环境的访问。为了决定必须如何控制过程室的访问状态或是否应当许可用户访问，所述至少一个安全装置适配于确定至少一个化学参数和/或至少一个物理参数。因此，安全装置通常适配于确定过程环境的化学和/或物理参数，以判定用户访问过程室是否安全。本申请的范围内的添加式制造设备的术语“过程室”指的是其中过程环境可能对用户带来潜在风险的设备的所有室或设备的封闭容积。特别地，操纵站的操纵室如手套箱等被包括在本申请的范围内的术语“过程室”中。过程室还不仅包括经由能量源直接照射并由此加热至潜在地危险的温度的建造平面中的建造材料，而且过程室可包括其它表面或构件，例如建造平面的这样的部分，即该部分未被直接照射但由于过程要求对建造平面或粉末床所进行的回火/热处理而被加热。另外，也可经由所述至少一个化学参数和/或物理参数的确定来观察设备的例如通过散射辐射或传热而被间接加热的表面或构件。此外，所述至少一个化学参数和/或物理参数的确定不限于建造平面或建造平面的被直接照射的区域，例如固化区，而且由于传热而被加热的与固化区相邻的区也可被观察到。例如，在使用多于一个能量源或同时照射多于一个固化区的情况下，也可以确定多于一个区或区域。因此，本专利技术允许直接确定对用户的潜在危险。例如，代替测量建造板的温度并从测定的温度间接推算建造平面或过程室内部的其它构件的温度，可以直接测量或确定建造平面(建造室的建造材料的被直接照射的最上层)中的温度。所述至少一个化学和/或物理参数优选地可以是或可包括：-与过程室中的气氛相关的参数，和/或-过程参数，和/或-过程室的至少一个区域的温度。因此，该参数可涉及过程室内部的气氛，以判定用户与过程室中所包含的气氛的接触是否对用户的健康造成风险。附加地或替代地，可以确定涉及添加式制造设备内部的添加式制造过程的执行的过程参数。这种过程参数例如可以是过程步骤，例如过程室的预调节步骤，例如惰化状态或其中过程气氛被加热至规定温度的加热步骤。特别地，可规定气氛值，其尤其可涉及过程气体的化学组成或过程气体中的细颗粒的比率或过程气体的温度，其中仅在例如氧比率高于规定值或在容许范围内——例如，高于19％——的情况下许可用户访问。当然，可以考虑与过程室内部的过程气氛相关的任意其它过程参数，例如照射参数、与流产生装置相关的参数、过程室内部的加热装置的操作等。所述至少一个化学和/或物理参数还可包含与过程室的至少一个区域的至少一个温度相关的信息，其中可限定并观察过程室的多个区域(或过程室的构件)，以判定用户取得对过程室的访问是否安全以及用户是否可以与过程室的被限定的和被观察的区域以及过程室的构件安全地交互。因而，可规定一温度值，在该温度值以下用户可以与过程室——特别是建造平面——安全地交互。一般而言，可以任意规定该温度值，其中可以考虑维修人员或用户是否使用个人安全设备如手套来与过程室交互。可规定示例性容许温度范围在30℃与100℃之间，优选地在45℃与75℃之间，和/或可规定一温度值，其中在所确定的温度在该规定温度值以下的情况下许可用户访问，其中可将优选温度值规定为51℃。安全装置的另一方面可考虑/计算的是：与过程室中的气氛相关的参数可以是气氛中的过程气体的比率和/或气氛中的细颗粒的比率和/或气氛中的气体的温度和/或气体的化学组成。因而，例如，如果添加式制造过程完成并且从过程室除去过程气体，则可以根据过程室内包含的过程气体的比率(或氧的比率)来控制访问状态。另外，可以收集过程室内仍包含的过程气体，以避免用户与过程气体相接触并避免过程气体释放到环境中。另一方面，与过程室中的气氛相关的参数可包括气氛中的细颗粒——例如气氛中的气本文档来自技高网...

【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源固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，所述设备(1)包括过程室(3)，所述过程室具有建造材料能在其中被直接照射的至少一个建造平面(4)，其特征在于，该设备包括适于确定至少一个化学参数和/或至少一个物理参数的至少一个安全装置(14)，其中，所述安全装置(14)适于根据所确定的化学参数和/或物理参数来控制所述过程室(3)的访问状态。

【技术特征摘要】
2017.12.15 EP 17207773.71.一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量源固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，所述设备(1)包括过程室(3)，所述过程室具有建造材料能在其中被直接照射的至少一个建造平面(4)，其特征在于，该设备包括适于确定至少一个化学参数和/或至少一个物理参数的至少一个安全装置(14)，其中，所述安全装置(14)适于根据所确定的化学参数和/或物理参数来控制所述过程室(3)的访问状态。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个化学和/或物理参数是或包括：-与所述过程室(3)中的气氛相关的参数，和/或-过程参数，和/或-所述过程室(3)的至少一个区域的温度。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，与所述过程室(3)中的气氛相关的参数是气氛中的过程气体的比率和/或气氛中的细颗粒的比率和/或气氛中的气体的温度和/或气体的化学组成。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述安全装置(4)适于根据规定值——特别是在所确定的参数在规定值以下的情况下——控制访问状态，以许可用户访问所述过程室(3)。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述安全装置(14)适于确定所述建造平面(4)的至少一个表面——特别是所述建造平面(4)的最后被照射的部分和/或最后被施加的建造材料层——的温度。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述安全装置(14)适于控制所述过程室(3)中的至少一个开口(12)——特别是门——的锁闭状态。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述安全装置(14)适于控制将所述建造平面(4)运送至另一设备或运送至所述设备(1)的另一区域——特别是操纵室——的至少一个运送装置的移动。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施米德鲍尔，R·黑泽尔，
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