增材制造三维物体的装置制造方法及图纸

一种装置(1)，该装置(1)借助于连续分层选择性照射并固结构建材料(3)的层来增材制造三维物体(2)，构建材料(3)的层可以借助于能量源固结，该装置(1)包含施加单元(4)，施加单元(4)适配成在两个构建平面边缘(7，8)之间延伸的可用构建平面(6)中分层施加构建材料(3)，其中，施加单元(4)适配成在可用构建平面(6)的子部分(17)中沿着施加路径(16)施加构建材料(3)的至少一个层(11‑15)，其中，施加路径(16)从起始点处开始并在构建平面边缘(7，8)之间的结束点(18)处结束。

A device for adding materials to make three-dimensional objects

A device (1) is used to add materials to make three-dimensional objects (2) by irradiating and fixing the layers of structural building materials (3) in successive layers selectively. The layers of construction materials (3) can be consolidated by energy sources. The device (1) includes an application unit (4), which is adapted to apply construction materials (3) in layers in an available construction plane (6) extending between the edges of two construction planes (7, 8) In, the application unit (4) is adapted to apply at least one layer (11 \u2011 15) of the construction material (3) along the application path (16) in the sub part (17) of the usable construction plane (6), wherein the application path (16) starts at the starting point and ends at the ending point (18) between the edges (7, 8) of the construction plane.

【技术实现步骤摘要】
增材制造三维物体的装置
本专利技术涉及一种借助于连续分层选择性照射并固结构建材料的层来增材制造三维物体的装置，构建材料的层可以借助于能量束固结，该装置包含施加单元，施加单元适配成在可用构建平面中分层施加构建材料，可用构建平面在两个构建平面边缘之间延伸。
技术介绍
增材制造三维物体的装置大体从现有技术中知晓，装置包含适配成施加构建材料的层随后经由能量源(选择性)照射的施加单元。一般，构建材料施加在可用构建平面中，随后构建材料可以固结在可用构建平面中。在固结处理完成之后，将构建材料的另一层施加到构建材料的先前固结层上，以允许连续且分层构建三维物体。构建平面一般在两个构建平面边缘之间延伸，例如，设置在构建模块的两个壁之间，其中设置(高度可调节的)承载元件用于承载构建材料，其中，在已固结构建材料之后，可以调节承载元件的高度，以允许施加构建材料的新层。当然，还可以任意地限定边缘，例如在增材制造处理期间将界定构建平面的侧壁例如增材构建在固定的承载元件(即，可以在其上施加构建材料的任意表面)上。构建材料的照射和构建材料的施加显著地有利于制造时间，即，增材构建三维物体所要求的时间。因而，已知，为了减少总体制造时间，可以减少执行照射处理和/或施加处理所要求的时间，其中，例如，可以更快地执行构建材料的施加以减少施加构建材料所要求的时间。构建材料施加到构建平面上的速率不能任意选择，因为太高的速率可能对施加质量有负面影响，例如致使未固结构建材料旋起。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种增材制造三维物体的装置，其中，可以减少制造时间，特别地，可以减少施加构建材料的层所要求的施加时间。该目的通过根据权利要求1的装置创造性地实现。本专利技术的有利实施例受限于从属权利要求。文中描述的装置是一种借助于连续选择性分层固结粉末状构建材料(“构建材料”)的层来增材制造三维物体(如，技术性部件)的装置，构建材料的层可以借助于能量源如能量束(特别地，激光束或电子束)来固结。相应的构建材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。比如，相应的装置可以是其中分离地执行构建材料的施加和构建材料的固结的装置，诸如选择性激光烧结装置、选择性激光熔化装置或选择性电子束熔化装置。替换性地，可以经由至少一个粘合材料执行构建材料的连续分层选择性固结。粘合材料可以利用对应的施加单元施加，并且例如利用合适的能量源(如UV光源)照射。该装置可以包含在其操作期间使用的数个功能单元。示范性的功能单元是处理室、照射设备和流动产生设备，照射设备适配成利用至少一个能量束来选择性地照射安置在处理室中的构建材料层，流动产生设备适配成产生具有给定流动性质(如，给定流动型线、流动速率等)并至少部分地流动通过处理室的气态流体流。气态流体流在流动通过处理室的同时能够被充注有未固结颗粒状构建材料(特别地，在设备操作期间产生的烟雾或烟雾残余物)。气态流体流一般是惰性的，即，一般是惰性气体(如，氩、氮、二氧化碳等)流。如前所述，本专利技术涉及一种增材制造三维物体的装置，该装置包含施加单元，施加单元适配成在可用构建平面中施加构建材料，随后可以固结构建材料以连续地形成三维物体。本专利技术基于下述思想：施加单元适配成在可用构建平面的子部分中沿着施加路径施加构建材料的至少一个层，其中，施加路径在起始点(如，构建平面边缘或加料平面的边缘或任何其他任意初始位置)处开始并且在构建平面边缘之间的结束点处结束。根据本专利技术，施加单元不仅适配成在整个可用构建平面上边施加构建材料，而且创造性地实现了在可用构建平面中(即在可用构建平面的子部分中)部分施加构建材料是可行的。因此，施加单元可以沿着施加路径施加构建材料，施加路径在起始点处开始并在结束点处结束。结束点布置在构建平面边缘之间，允许在可用构建平面中部分施加构建材料。因此，仅使用可用构建平面的子部分，并且仅经由施加构建材料的施加单元沿着施加路径在该子部分中施加构建材料。起始点例如可以位于两个构建平面边缘中的一个，如前所述，结束点位于两个构建平面边缘之间，即，在可用构建平面中。因而，在该示例中，经由从起始点到结束点的施加路径来限定构建平面的子部分。通过仅在整个可用构建平面的子部分中施加构建材料，可以确保在构建平面中施加构建材料所要求的时间显著减少。例如，如果仅可用构建平面的较小子部分要求照射构建材料，即，以形成将要在对应层中照射的三维物体的部分，则在将要照射构建材料的子部分中施加构建材料足矣。因而，与在两个构建平面边缘上延伸的(例如，覆盖整个可用构建平面)最大施加路径相比，施加路径可以显著减少。因而，可以减少施加时间，允许减少增材构建三维物体所要求的总体制造时间。换言之，本专利技术允许将构建材料施加在子部分中，因此不在整个可用构建平面上。因而，可以在构建平面中施加部分层，其中，部分层不施加/不在可用构建平面上延伸，而是仅在可用构建平面的子部分上延伸。当然，施加构建材料的任意模式是可行的，其中，例如，施加单元可以包含可以相对构建平面移动的施加元件(或者，构建平面可以相对施加元件移动)，诸如涂覆机刮刀，其中，构建材料可以经由施加元件分布。根据本专利技术装置的优选实施例，施加单元可以适配成沿着施加路径在构建平面中施加构建材料，施加路径通过至少一个照射区域限定，在至少一个照射区域中将要经由照射设备照射构建材料以增材构建三维物体，其中，施加路径比在整个可用构建平面上延伸的最大施加路径小。如前所述，施加单元适配成施加构建材料所沿着的施加路径不在整个可用构建平面上延伸，而是仅在可用构建平面的子部分上延伸。根据该实施例的施加路径可以通过将要经由照射设备照射构建材料的至少一个照射区域限定。换言之，照射设备照射施加在子部分中的构建材料层中的构建材料，以增材构建三维物体。于是，依据照射区域，例如，照射区域的大小或位置，其中在当前施加步骤以后的照射步骤中将照射构建材料，可以限定施加单元施加构建材料以形成子部分所沿着的施加路径。通过将照射区域加入计算中，可以仅在可用构建平面的子部分中施加构建材料，在后续照射步骤中需要在可用构建平面的子部分中照射构建材料。因此，照射区域对应于物体的经由照射施加在子部分中的构建材料的当前或对应层而形成的部分的横截面。例如，物体横截面可以经由物体数据(诸如，三维数据(CAD数据))限定。因而，依据物体的该部分的几何形状，可以限定照射区域，其中，可以确定子部分的大小，因此确定施加路径。进一步，可以设置控制单元，控制单元适配成产生或接收照射数据，照射数据限定物体的至少一个照射区域相对于构建平面的位置，其中，照射设备适配成基于照射数据产生至少一个照射区域。因而，控制单元可以是增材制造装置(特别地，照射设备)的一体(模块)单元，或者，控制单元可以是与增材制造装置连接的分离(模块)单元或者可以与增材制造装置连接。控制单元可以产生或接收照射数据，照射数据限定物体的至少一个照射区域相对于构建平面的位置。以此，照射区域限定熔化轨迹或构建平面中的区域，经由能量源(特别地，能量束)照射熔化轨迹或构建平面中的区域，以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置(1)，所述装置(1)借助于连续分层选择性照射并固结构建材料(3)的层来增材制造三维物体(2)，所述构建材料(3)的层能够借助于能量源来被固结，所述装置(1)包含施加单元(4)，所述施加单元(4)适配成在两个构建平面边缘(7，8)之间延伸的可用构建平面(6)中分层施加构建材料(3)，其特征在于，所述施加单元(4)适配成在所述可用构建平面(6)的子部分(17)中沿着施加路径(16)施加构建材料(3)的至少一个层(11-15)，其中，所述施加路径(16)从起始点处开始并在所述构建平面边缘(7，8)之间的结束点(18)处结束。/n

【技术特征摘要】
20180523 EP 18173909.5;20190214 US 16/276,5921.一种装置(1)，所述装置(1)借助于连续分层选择性照射并固结构建材料(3)的层来增材制造三维物体(2)，所述构建材料(3)的层能够借助于能量源来被固结，所述装置(1)包含施加单元(4)，所述施加单元(4)适配成在两个构建平面边缘(7，8)之间延伸的可用构建平面(6)中分层施加构建材料(3)，其特征在于，所述施加单元(4)适配成在所述可用构建平面(6)的子部分(17)中沿着施加路径(16)施加构建材料(3)的至少一个层(11-15)，其中，所述施加路径(16)从起始点处开始并在所述构建平面边缘(7，8)之间的结束点(18)处结束。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述施加单元(4)适配成沿着所述施加路径(16)在所述可用构建平面(6)中施加构建材料(3)，所述施加路径通过至少一个照射区域限定，在所述至少一个照射区域中要经由照射设备(20)照射构建材料(3)以增材构建所述三维物体(2)，其中，所述施加路径(16)比在整个所述可用构建平面(6)上延伸的最大施加路径(9)小。


3.如在前权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：控制单元(25)适配成产生或接收照射数据，所述照射数据限定所述物体(2)的至少一个照射区域相对于所述可用构建平面(6)的位置，其中，所述照射设备(20)适配成基于所述照射数据产生所述至少一个照射区域。


4.如在前权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述施加单元(4)适配成在对应施加步骤中要施加的构建材料(3)的所述层(11-15)中沿着所述施加路径(16)施加构建材料(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔·于尔根·维尔纳，
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