用于添加式地制造三维物体的设备的确定位置数据的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于通过依次逐层地选择性固化布置在基本上沿X和Y方向延伸的建造平面(4)中的由建造材料(3)构成的层(17‑19，21‑23)来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)的用于确定位置数据的方法，所述建造材料(3)能借助于能量源被固化，其中所述建造材料(3)由承载单元(8)的承载元件(9)承载，其中所述承载元件(9)能基本上沿Z方向移动，所述Z方向基本上垂直于所述X和Y方向，其中针对至少一个Z位置，确定与承载元件(9)的X和/或Y位置有关的位置数据。

A Method for Determining Positioning Data of Equipment for Additive Manufacturing of Three-Dimensional Objects

【技术实现步骤摘要】
用于添加式地制造三维物体的设备的确定位置数据的方法
本专利技术涉及一种用于通过依次逐层地选择性固化布置在基本上沿X和Y方向延伸的建造平面中的由建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备的用于确定位置数据的方法，建造材料能借助能量源固化，其中建造材料由承载单元的承载元件承载，其中承载元件基本上能沿Z方向移动，其中Z方向基本上垂直于X和Y方向。
技术介绍
在其中用能量源——例如能量束、例如电子束或激光束——来选择性地逐层照射和固化由建造材料构成的层的添加式制造(即增材制造)设备在现有技术中已众所周知。典型地，可移动的承载元件用于承载一定体积的、能被选择性照射的建造材料，例如所谓的“粉末床”。由承载元件承载的建造材料的上表面形成所谓的“建造平面”，其中建造材料能由例如是已提到的能量束的能量源选择性地和直接地照射。为了确保相应的能量束恰当地聚焦在建造平面上，通常需要监视承载元件的Z位置——即承载元件沿Z方向的位置。
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用于确定位置数据的方法，特别是这样一种用于确定位置数据的方法，其中由承载元件承载的建造材料——特别是将被选择性地照射和固化的最上层——的位置确定得到改进。该目的通过如权利要求1所述的方法来实现。本专利技术的有利实施例记载于从属权利要求。在此描述的方法是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——例如技术部件——的设备的用于确定位置数据的方法。相应的建造材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。相应的设备可以是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。替代性地，建造材料的依次逐层选择性固化可由至少一种粘结材料实施。粘结材料例如可由相应的施加单元施加，并用合适的能量源——例如UV光源——照射。设备可包括在其运行期间使用的一定数量的功能单元。示例性的功能单元是：过程室；照射装置，其适于用至少一个能量束选择性照射置于过程室中的建造材料层；以及流产生装置，其适于产生具有给定的流动特性——例如给定的流动轮廓、流动速度等——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时能携带产生于设备运行期间的未固化的颗粒状建造材料，特别是烟雾或烟雾残留物。气态流体流典型地是惰性的，即典型地是例如为氩气、氮气、二氧化碳等的惰性气体的流。如前所述，根据本专利技术的方法，能确定可用于由用于添加式制造三维物体的设备实施的添加式制造过程的承载元件的位置数据。本专利技术基于这样的构思：针对至少一个Z位置，确定与承载元件的X和/或Y位置有关的位置数据。因此，附加于承载元件的Z位置的确定，可以实施在X和/或Y位置的承载元件位置的确定。这特别是能使承载元件的X和/或Y位置与对应的Z位置联系起来。换言之，对于给定的Z位置，承载元件在X和Y平面的位置能被确定。承载元件的X和/或Y位置可与承载元件上的基准点相关联，该基准点例如为承载元件的中心或其它任意的基准点，例如分配给承载元件的测量结构的边缘或位置。相应的测量结构例如可构造为能被(光学地或触觉地)确定并且能被布置在承载元件的底侧的测量图案/样式(pattern)。承载元件可构造为适于承载建造材料的建造板或计量板，即圆形或矩形板，优选为金属板。承载元件例如可具有矩形的特别是正方形的基形。因此，位置数据可经由本专利技术的方法确定，其中所确定的位置数据可提供给在其中使用了相应的承载单元的、用于添加式地制造三维物体的设备。因此，所生成的或所确定的位置数据可用于添加式制造过程，能够针对对应的Z位置考虑承载元件的至少一个X或Y位置。如下面将要描述地，有利地，能考虑到并相应地补偿承载元件发生的从标定的/名义上的(nominal)X或Y位置的偏移。在本申请的范围中，术语“承载元件”特别是指设备的有助于建造平面的X和/或Y偏移和/或有助于被添加式地建造并被未固化的建造材料环绕的物体的承载和/或定位——即粉末床的承载和/或定位——的任意部件。相应的部件例如可以是建造板、承载/定位建造板的主轴或轴、或能够得出粉末床的承载元件的Z位置的其它部件。可以针对优选沿承载元件在Z方向的运动范围——特别是整个运动范围——分布的至少两个Z位置——尤其是多个Z位置——确定位置数据。根据本专利技术的方法的这一实施例，可以针对至少两个Z位置来确定承载元件在X和Y平面的位置。换言之，不仅可在承载元件处于一个Z位置时确定承载元件的X位置和/或Y位置，也可针对至少两个Z位置来确定承载元件的X和/或Y位置。再次，通过将承载元件的X和/或Y位置与承载元件的对应的Z位置关联或相关，位置数据指明了承载元件处于具体的Z位置时承载元件在X和Y平面的位置。因此，能够将承载元件从标定的X和/或Y位置可能发生的偏移纳入考虑之中。优选地，可针对沿承载元件的运动范围分布的多个Z位置确定位置数据。因此，运动范围可包括在对应的添加式制造过程中承载元件能够处于的多个Z位置。例如，对应的Z位置能够与在添加式制造过程中承载元件所处的承载元件的对应位置关联起来，以根据承载元件是用在计量单元中还是用在建造单元中来提供新的建造材料或接收建造材料。优选地，可以针对每一个Z位置确定承载元件的位置数据。因此，可以在承载元件的X和/或Y位置与对应的Z位置之间产生直接的联系。因此，位置数据提供关于承载元件在规定的Z位置如何——例如相对于标定位置——被定位的信息。由此，如将在下文中描述的，所确定的X和/或Y位置能被用于在添加式制造过程中提高承载元件的定位精度。此外，针对至少一个Z位置可以生成与承载元件在X和/或Y方向从标定位置的偏移有关的校准数据。因此，已被确定的、且与承载元件的——例如相对于标定位置或添加式制造设备的至少一个其它部件或承载元件被布置于其中的计量模块或建造模块——X和/或Y位置有关的位置数据能被用于生成校准数据。校准数据与承载元件是否从X和/或Y平面中的标定位置偏移有关。基于位置数据，能够识别承载元件从标定位置的偏移并生成校准数据，校准数据能用于承载元件或设备的至少一个其它部件——例如用于照射由承载元件承载的建造材料的照射装置——的校准。因此，可基于校准数据和/或位置数据来控制照射装置——特别是针对(由照射装置产生于)对应的建造材料层的照射图案相对于承载元件的位置。根据本专利技术的方法的这一实施例，能够根据校准数据和/或根据位置数据来控制照射装置。如前所述，提供照射装置以选择性照射由承载元件承载的建造材料，即布置在建造平面中的建造材料层。因此，对于被选择性照射的每一建造材料层，照射装置都产生对应于在建造平面中需要被照射以形成三维物体的对应部分的建造材料区域的照射图案。照射图案在建造平面上的(相对)位置取决于针对对应的Z位置的、承载元件的X和/或Y位置，因为从标定X和/或Y位置的承载元件的X和/或Y位置偏移导致照射图案的位置偏移。通过根据校准数据和/或位置数据来控制照射装置，能够补偿在X和/或Y位置的偏移。由于能针对多个Z位置——特别是全部的Z位置——来确定X和/或Y位置，例如在添加式制造过程中承载元件能被定位，能相应地控制照射装置——特别是针对在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过依次逐层地选择性固化布置在基本上沿X和Y方向延伸的建造平面(4)中的由建造材料(3)构成的层(17‑19，21‑23)来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)的用于确定位置数据的方法，所述建造材料(3)能借助于能量源被固化，其中所述建造材料(3)由承载单元(8)的承载元件(9)承载，其中所述承载元件(9)能基本上沿Z方向移动，所述Z方向基本上垂直于所述X和Y方向，其特征在于，针对至少一个Z位置，确定与所述承载元件(9)的X和/或Y位置有关的位置数据。

【技术特征摘要】
2018.02.02 EP 18154949.41.一种用于通过依次逐层地选择性固化布置在基本上沿X和Y方向延伸的建造平面(4)中的由建造材料(3)构成的层(17-19，21-23)来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)的用于确定位置数据的方法，所述建造材料(3)能借助于能量源被固化，其中所述建造材料(3)由承载单元(8)的承载元件(9)承载，其中所述承载元件(9)能基本上沿Z方向移动，所述Z方向基本上垂直于所述X和Y方向，其特征在于，针对至少一个Z位置，确定与所述承载元件(9)的X和/或Y位置有关的位置数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对优选为沿所述承载元件(9)在Z方向的运动范围、特别是整个运动范围分布的至少两个Z位置、特别是多个Z位置，确定位置数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，针对至少一个Z位置生成与所述承载元件(9)在X和/或Y方向从标定位置的偏移有关的校准数据。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述校准数据和/或所述位置数据来控制照射装置(7)，特别是用于对应的层的照射图案相对于所述承载元件(9)的位置。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对对应的Z位置，特别是针对对应的承载元件(9)，存储所述位置数据和/或所述校准数据。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在添加式制造过程之前或期间确定所述位置数据。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过光学的和/或机械的确定——特别是通过布置在所述承载元件(9)的底部的测量结构(16)的确定——来确定所述承载元件(9)的X和/或Y位置。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述位置数据与针对至少一个Z位置的、所述承载元件(9)的经确定的——特别是经测量的——X和/或Y位置和/或绝对的X和/或Y位置和/或其偏移有关。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述位置数据与所述承载元件(9)绕基本上布置在Z方向的所述承载元件(9)的主轴线的角偏移...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·霍夫曼，C·勒布利茨，
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