用于增材制造的粉末床设备中的构建平台定位制造技术

在用于产生控制信号的方法中，所述控制信号用于定位增材制造设备(1)的相对于工作面(27)高度可移动的承载件(19)，实施以下步骤：将构建平台(17)布置在所述承载件(19)上；感测所述工作面(27)在所述承载件(19)的区域中的多个图像，其中，在感测所述多个图像中的一个图像之前，调整所述承载件(19)的图像特定的高度并且根据在高度上的改变方向施加或去除粉末层；对于所述多个图像中的至少两个图像(40A‑40F)确定所述构建平台(17)的无粉末区域(48A)与被粉末覆盖区域(48B)之间的粉末边界走向(48)，所述图像针对所述承载件(19)的不同调整的、图像特定的高度已经被感测；和基于至少两个粉末边界走向(48)产生用于定位所述承载件(19)的控制信号。此外，可以将所述承载件(19)根据所述控制信号定位、尤其定向。

Construction Platform Location in Powder Bed Equipment for Adding Material Manufacturing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造的粉末床设备中的构建平台定位
本专利技术涉及一种用于尤其基于激光的增材制造的设备，并且尤其涉及一种用于使构建平台水平的方案以用于针对后续的制造过程提供相应水平的粉末面。此外，本专利技术涉及一种用于产生控制信号的方法以用于定位制造设备的在高度上可移动的承载件。
技术介绍
尤其金属或陶瓷工件的基于激光的增材制造基于在构建平台上的、例如以粉末形式存在的初始材料通过激光照射的固化。该方案(也作为选择性激光熔化(SLM)或粉末床熔融已知)还使用在(金属)3D打印中。在SismaS.p.A的欧洲专利申请EP2732890A2中公开了借助所谓的选择性激光熔化(SLM)增材制造三维产品的示例性机器。增材制造的优点通常是简单地制造复杂和可特定完成的零件。在此，尤其可以实现在内部空间中的限定的结构和/或力流优化的结构。在基于激光的增材制造中，构建平台(也称为基底板)通常平行于工作表面、即基本上水平地定向。定向和零位可以例如通过在冷状态下放置直尺/验角尺来手动地求取并且相应地调整。在构建平台被加热的情况下，该过程与工作安全方面发生冲突。此外，由DE102014014888A1已知一种用于识别定位在高度可移动的承载件上的板的未校准的方法。所述方法基于设置在该板上的光学结构图案。该图案在重复地剥离粉末层时借助摄像机设备被感测，并且与参考图案进行比较，以便获得关于高度可移动的承载件的定向的再校准的信息。
技术实现思路
本公开的一方面所基于的任务在于，提供一种对SLM机器的构建平台的倾斜和/或零位置的探测、尤其也在运行参数中如在构建平台被加热的情况下的探测。所述任务中的至少一个任务通过根据权利要求1的用于产生控制信号以定位制造设备的在高度上相对于工作面可移动的承载件的方法和根据权利要求13的用于由粉末增材制造三维构件的制造设备来解决。扩展方案在从属权利要求中给出。在一方面中，用于产生控制信号以定位制造设备的在高度上相对于工作面可移动的承载件来由粉末增材制造三维构件的方法具有以下步骤：将构建平台布置在承载件上；感测工作面在承载件的区域中的多个图像，其中，在感测所述多个图像中的一个图像之前，调整承载件的图像特定的高度并且根据在高度上的改变方向来施加或去除粉末层；对于所述多个图像中的至少两个图像确定无粉末区域与构建平台的被粉末覆盖的区域之间的粉末边界走向，所述图像针对承载件的不同调整的、图像特定的高度已经被感测；和基于至少两个粉末边界走向产生用于定位承载件的控制信号。在另一方面中，用于由粉末增材制造三维构件的制造设备具有：提供工作面的制造空间，该制造空间包括平台区域；构建缸，该构建缸具有在高度上可移动的承载件，在该承载件上三维构件应被逐层地制造在构建平台的表面上；用于使承载件相对于工作面定位的定向设备；用于在平台区域中涂覆和/或去除粉末的移动设备；用于获得平台区域的图像数据的图像产生设备；和控制单元，该控制单元为了接收图像数据而与图像产生设备连接并且为了调整承载件的高度和定向而与定向设备连接，其中，控制单元还构造成用于按照之前总结的方法分析处理图像数据并且尤其用于基于至少两个粉末边界走向产生和输出用于定位承载件的控制信号。在另一方面中，用于使例如之前总结的制造设备的布置在可移动承载件上的构建平台的表面定向的方法具有以下步骤(所述制造设备用于由粉末增材制造三维构件)：接收根据之前总结的方法产生的控制信号以用于定位承载件并且根据该控制信号使承载件定向。在此公开的方案通常基于对构建平台的尤其围绕期待的零位(沿z方向)以粉末的反复涂覆和/或去覆层并且基于借助摄像机拍摄粉末层的图像。为了确定构建平台的倾斜和零位(偏移)，借助图像处理分析处理图像，在图像处理时例如对于拍摄的图像确定(尤其计算出)粉末中断线。在此公开的方案与结构图案无关，因为仅分析处理粉末的借助涂覆装置的施加和/或去除特性。粉末尤其可以一直被去除或施加，直至构建平台的一部分完全无粉末。在此，在粉末覆盖的构建平台和无粉末的构建平台之间形成例如线性的过渡区，该过渡区允许求取基底板倾斜的方向。根据构建平台倾斜的角度，在构建平台的高度改变时，重新产生的线性过渡区或多或少地在构建平台的平面中移动。随着重复的高度改变和涂覆或者去覆层过程(即粉末的施加和/或去除过程，其中，分别施加新的粉末层或去除上方的粉末层)，“粉末覆盖”和“无粉末”之间的过渡线在平台上移动。相应地，除了平台的倾斜方向之外，也可以由高度改变和移动的距离求出平台的倾斜角度。参数倾斜方向和倾斜角度还允许支承承载件/构建平台的定向设备的自动化操控，使得构建平台尤其能够调整成平行于工作表面。为了执行在此公开的方案，尤其适用尽可能少地影响线性过渡区的形成的涂覆装置。这例如是刷涂装置或具有软涂覆唇的涂覆装置。在此公开的方案的优点包括在基底板上的、特定的(关于传感装置校准的)图案的不相关性。此外，例如通常能够比被粉末层部分覆盖的图案明显更简单地求取例如线性的过渡区。此外，粉末表面或者裸露(无粉末的)构建平台之间的识别和区分与例如现有照明的光学条件相对无关。通常地，在此公开的方案能够以传感装置的成本低和节省空间的实施方式来实现，并且也能够在高的构建平台温度中使用。因此，在此公开的方案不需要附加的传统距离传感器，由此避免了成本并且不需要限制安装空间。此外，在此公开的方案能够容易地在具有基于摄像机的粉末床监控装置的SLM机器中加装，因为除了具有相应地补充的图像处理软件的适配的控制单元之外不需要附加的组件。附图说明在此公开了允许至少部分地改进现有技术的方面的方案。尤其根据附图从下面实施方式的说明中得到其他特征及其目的性。由附图示出：图1示例性的增材制造设备的示意性空间视图；图2图1的增材制造设备平行于制造空间的XY平面的示意性剖视图；图3图1的增材制造设备如在图2中所示那样平行于制造空间的XZ平面的示意性剖视图；图4A至4C探测过程的三个高度位置的顺序；图5A至5F平台区域17A在六个高度位置中的图像；图6图5D的图像的示意性临摹图；图7用于直观说明在此公开的方法的流程图。具体实施方式在此所说明的方面部分地基于以下认识：构建平台的零位和定向的探测作为LMF设施的进一步自动化的强制性前提条件可以是必要的，以便例如触发增材制造的自动开始(构建工作开始)。尤其已经认识到，构建平台的定向(尤其该构建平台相对于水平线的倾斜)反映在部分地用粉末遮盖的构建平台的显示图像中，并且尤其导致粉末覆盖区域和无粉末区域之间的限定的并且与构建平台相关地、例如对于平面的构建平台表面而言是线性形状的过渡区。图1至图3以立体视图以及以从上方或从前方的示意性剖视图中示出用于由粉末材料(通常为粉末5)添加地产生三维构件3的示例性的增材制造设备1。对于制造过程参考开头提到的EP2732890A2。制造设备1包括提供制造空间9的壳体7。经由前壁11中的门11A形成通向制造空间9的入口。此外，壳体7包括例如具有用于以惰性气体充满制造空间9的排出开口13A以及抽吸开口13B的保护气体抽吸系统。流动走向例如以箭头13表示。例如安装在壳体上方的照射系统15构造为用于产生激光，该激光将粉末5熔化成3D构件3的材料层。制造过程在工作面27上发生，该工作面构成制造空间9的底部并且具有平台区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生控制信号的方法，所述控制信号用于使制造设备(1)的在高度上相对于工作面(27)能移动的承载件(19)定位，其中，所述制造设备(1)构造为用于由粉末(5)增材制造三维构件(3)，所述方法具有以下步骤：将构建平台(17)布置(步骤61)在所述承载件(19)上；感测(步骤63)所述工作面(27)在所述承载件(19)的区域中的多个图像(40A‑40F)，其中，在感测所述多个图像中的一个图像之前，调整所述承载件(19)的图像特定的高度并且根据在高度上的改变方向施加或去除粉末层；对于所述多个图像(40A‑40F)中的至少两个图像确定(步骤65)所述构建平台(17)的无粉末区域(48A)与被粉末覆盖区域(48B)之间的粉末边界走向(48)，所述图像是针对所述承载件(19)的不同调整的、图像特定的高度感测的；和基于至少两个粉末边界走向(48)产生(步骤67)用于定位所述承载件(19)的控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 DE 102016121673.91.一种用于产生控制信号的方法，所述控制信号用于使制造设备(1)的在高度上相对于工作面(27)能移动的承载件(19)定位，其中，所述制造设备(1)构造为用于由粉末(5)增材制造三维构件(3)，所述方法具有以下步骤：将构建平台(17)布置(步骤61)在所述承载件(19)上；感测(步骤63)所述工作面(27)在所述承载件(19)的区域中的多个图像(40A-40F)，其中，在感测所述多个图像中的一个图像之前，调整所述承载件(19)的图像特定的高度并且根据在高度上的改变方向施加或去除粉末层；对于所述多个图像(40A-40F)中的至少两个图像确定(步骤65)所述构建平台(17)的无粉末区域(48A)与被粉末覆盖区域(48B)之间的粉末边界走向(48)，所述图像是针对所述承载件(19)的不同调整的、图像特定的高度感测的；和基于至少两个粉末边界走向(48)产生(步骤67)用于定位所述承载件(19)的控制信号。2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述多个图像中的一个图像的粉末边界走向通过对该图像的图像处理进行并且为所述粉末边界走向(48)配属通过构建平台几何形状决定的过渡区、尤其是粉末中断线(49)。3.按照权利要求1或2所述的方法，还具有：通过图像的相互比较和/或通过将所述图像中的至少一个图像与完全闭合的粉末层的参考图像进行比较或产生差异图像，确定(步骤63A)所述粉末边界走向(48)，并且还可选地具有：将具有完全闭合的粉末层的图像感测(步骤63B)为参考图像。4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在借助涂覆装置(23)涂覆或者去覆层之后，在不同地调整承载件(19)的高度的情况下，所述粉末边界走向(48)与所述构建平台(17)的上侧相对于所述工作面(27)所存在的倾斜相应地移动，并且所述方法还具有：由至少两个粉末边界走向(48)的相对位置确定(步骤65A)倾斜角度，并且其中，所述方法还可选地具有：确定两个粉末边界走向(48)之间在所述工作面(27)的平面中的距离；由所确定的距离和对应的高度变化计算倾斜角度。5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，还具有：由至少两个所确定的粉末边界走向(48)中的至少一个粉末边界走向确定(步骤65B)在所述工作面(27)中的倾斜轴线方向。6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，还具有：将倾斜角度控制信号作为用于定位的控制信号输出(步骤67A)给所述承载件(9)的定向单元，所述倾斜角度控制信号引起所述承载件(9)绕着所确定的倾斜轴线方向与计算出的倾斜角度相反地倾翻。7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，还具有：由至少两个所确定的粉末边界走向(48)中的至少一个粉末边界走向确定(步骤65C)零位，其中，在所述零位中，所述构建平台(17)的上侧位于所述工作面(27)的平面中，或者，在完成倾翻补偿之后，确定重新产生的图像序列中的一个图像的高度，在该高度处，无粉末的区域在整个构建平台上延伸。8.按照权利要求7所述的方法，其中，由所述承载件(19)的至少一个图像特定的高度确定所述零位...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·皮格，D·布赫宾德，F·沙尔，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE