用于通过增材制造生产物品的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于通过增材制造生产物品的设备和方法。该设备包括：处理腔，该处理腔用于接收可通过暴露于电磁辐射而凝固的材料浴；支承件，该支承件用于相对于材料浴的表面层面定位物品；以及凝固装置，该凝固装置用于通过电磁辐射将一层材料凝固在表面层面上。根据本发明专利技术，提供登记装置，用于登记与材料浴的表面层面有关的校准区域的特性。此外，提供连接到登记装置的控制单元。该控制单元布置成使用由登记装置获得的校准区域的特性来控制由凝固装置发射的电磁辐射的位置。

Equipment and methods for the manufacture of articles by additives

【技术实现步骤摘要】
用于通过增材制造生产物品的设备和方法
本专利技术从第一视角涉及用于通过增材制造生产物品的设备，该设备包括：处理腔，该处理腔用于接收可通过暴露于电磁辐射而凝固的材料浴；支承件，该支承件用于将物品相对于材料浴的表面层面定位；以及凝固装置，该凝固装置用于通过电磁辐射将一层材料凝固在该表面层面上。
技术介绍
3D打印或增材制造指的是用于制造三维物品的各种过程中的任一者。传统技术(比如注塑成型)对于制造例如高工程量的聚合物产品来说可以是不太昂贵的，但是在生产相对小量的三维物品时，3D打印或增材制造可以是更快的、更灵活的且不太昂贵的。预期到，增材制造在未来变得越来越重要，因为日益增加的竞争压力迫使公司不仅在恒定的高产品质量下更经济地制造、而且在产品开发领域中节省时间和成本。持续地缩短产品的使用期限。除了产品质量和产品成本外，市场推广的时刻对于产品的成功来说也变得日益重要。三维物品可以通过选择性地以层状方式凝固粉末、纸张或片状材料来生产，以生产三维(3D)物品。特别地，可以使用计算机控制的增材制造设备，该设备按顺序使多个层烧结以按逐层方式构建期望的物品。使用主要添加过程，其中在计算机控制下铺设连续的材料层。这些物品可以为几乎任何形状或几何结构，且由3D模型或其它电子数据源来生产。为了打印三维物品，例如将利用计算机设计包或借助3D扫描仪创建可打印模型。通常，输入为3DCAD文件，诸如STL文件、STEP文件或IGS文件。在从CAD文件打印物品之前，通过一件软件处理该文件，该软件将模型转换为一系列薄的连续的层。另外，生成设备设置和矢量，用于控制连续的层中的各个层的创建。在计算机控制的增材制造设备中包括的激光器遵循这些设置和矢量以凝固连续的材料层，以从一系列横截面构建3D物品。对应于来自CAD模型的虚拟横截面的这些层在该过程期间同时被接合或熔接以创建最终的3D物品。在三维物品的制造中(尤其在金属物品的增材制造中)的挑战之一是如何准确地凝固层的选择部分。US5,832,415公开了用于校准激光束的偏转控制的方法。所公开的方法包括利用激光束产生测试图案的步骤。将激光束在数字化测试图案上的实际位置与预定的期望坐标相比较。该信息用于生成校正表。该校正表然后用于控制激光束的偏转。利用已知方法获得的校准的准确度和速度不满足增材制造中的当前需求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为提高用于通过增材制造生产物品的设备的准确度。为此，本专利技术从第一视角提供了一种用于通过增材制造生产物品的设备，包括：-处理腔，所述处理腔用于接收能够通过暴露于电磁辐射而凝固的材料浴；-支承件，所述支承件用于将所述物品相对于所述材料浴的表面层面定位；-凝固装置，所述凝固装置用于通过电磁辐射将所述材料的选择性层部凝固在所述表面层面上；-登记装置(registeringdevice)，所述登记装置用于登记与所述材料浴的所述表面层面有关的特性；以及-控制单元，所述控制单元连接到所述登记装置且布置成使用由所述登记装置获得的所述特性来控制由所述凝固装置发射的所述电磁辐射的位置。从第一视角，根据本专利技术的设备包括登记装置，所述登记装置用于登记与所述材料浴的所述表面层面有关的特性。所述设备还包括控制单元，所述控制单元连接到所述登记装置且布置成使用由所述登记装置获得的所述特性来控制由所述凝固装置发射的所述电磁辐射的位置。利用此，登记装置和控制单元布置成校准或控制由凝固装置生成的电磁辐射在材料浴的表面层面上的位置，从而可以进行所述辐射的更准确定位。这实现了直接反馈以及致使快速且有经济效益的校准是可以的。除了创建在场外评估的测试图案外，登记装置还可以用于登记与现场的材料浴的表面层面有关的特性，以及该信息可以直接(在现场)馈送到控制单元，该控制单元能够直接或间接控制至少由凝固装置生成的电磁辐射在表面层面上的位置。因此，本专利技术提供了一种设备，利用该设备，使用登记装置，直接校准是可以的。利用此，可以更经常地且更有经济效益地校准设备，这是因为不再需要耗费时间且昂贵的测试图案的场外评估。这允许补偿不规则行为、尤其具有小的时间尺度或高频率的不规则行为，诸如热机械变形。这导致根据本专利技术的设备的准确度提高。利用此，实现了本专利技术的目的。根据本专利技术，控制单元布置成使用由登记装置获得的特性来控制由凝固设备发射的电磁辐射的位置。这可以在凝固过程期间来执行，即，当凝固装置正通过电磁辐射将材料的选择性层部凝固在表面层面上时，或者可以在更多离线设置中来执行，即，当凝固装置没有正将材料的选择性层部凝固在表面层面上时。本专利技术覆盖这两种情况。如上所述，与浴的表面层面有关的特性可以为与浴的所述表面层面有关的校准区域的特性。所述特性可以为几何特性以及尤其与由浴的表面层面限定的面内或面上的位置(即，XY位置)有关。特性的细节将从如下描述变得明显。根据本专利技术，登记装置包括至少一个成像装置、尤其光学成像装置，诸如照相机单元。成像装置布置成登记与材料浴的表面层面有关的校准区域的图像，这产生关于该校准区域的信息，该校准区域与材料浴的表面层面有关。该特性可用于控制凝固装置，用以控制电磁辐射在材料浴的表面层面上的位置。此外，该设备包括设置在支承件上或支承件附近(例如在材料浴的表面层面上或附近)的至少一个校准元件，其中，控制部件布置成基于由登记装置登记的校准元件的几何特性来控制凝固装置。利用如在该第一视角中所限定的本专利技术，可以在制造单一产品期间获得特性，例如在制造所述产品的不同的各个层之间，例如在制造各个单层之后，以及用于在制造后续层期间使用在这些不同情况中由登记装置获得的特性来控制由凝固装置发射的电磁辐射的位置。这允许在制造单一产品期间的精确控制和调节。特别地，这使得能够将凝固装置导向到校准元件，以及使用成像装置查看由凝固装置在校准元件上或附近创建的特性。在创建特性的同时，或在已创建特性之后，可以进行查看。在任何情况下，这提供装置能够被校准所利用的信息。使用由成像装置获得的图像的手动或自动优化方案可用于将凝固装置导向到校准元件上。根据本专利技术，特性可以为几何特性，例如圆形、平行线、三角形、五边形等或斑点的形式。此外，在特性为斑点的情况下，可以查看由凝固装置创建的斑点尺寸，这还允许凝固装置的斑点尺寸校准。另外，可以查看特性的清晰度(即焦点)，允许凝固装置的焦点校准。清晰度例如可以基于对比度过渡、特定凝固线的宽度等来确定。在从属权利要求中描述从第一视角的本专利技术的其它有利实施方式。将在下文阐述这些中的一些。在一实施方式中，成像装置布置成形成校准元件的图像，以及其中，登记装置布置成基于由成像装置获得的图像确定校准元件的几何特性。例如，可以通过成像装置拍摄校准元件的图像，以及获得的图像提供关于校准元件相对于材料浴的表面层面的几何位置的信息。例如通过成像装置或通过控制部件从图像的评估获得的信息可以用于校准或控制由凝固装置发射的电磁辐射的位置。在一实施方式中，成像装置被布置使得在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过增材制造生产物品的设备，包括：/n-处理腔，所述处理腔用于接收能够凝固的材料浴，其中，所述材料浴的表面层面限定物品工作区；/n-支承件，所述支承件用于相对于所述材料浴的所述表面层面定位所述物品；/n-多个凝固装置，所述多个凝固装置中的每一个都布置成凝固所述材料的选择性部分，其中，所述多个凝固装置中的每一个都被布置成能够在至少几乎整个所述物品工作区中操作；以及/n-控制部件，所述控制部件被布置成单独控制所述多个凝固装置，其中，所述控制部件被至少布置成在所述物品工作区的不同部分中同时操作所述多个凝固装置。/n

【技术特征摘要】
20141124 NL 2013860;20141124 NL 2013861;20141124 N1.一种用于通过增材制造生产物品的设备，包括：
-处理腔，所述处理腔用于接收能够凝固的材料浴，其中，所述材料浴的表面层面限定物品工作区；
-支承件，所述支承件用于相对于所述材料浴的所述表面层面定位所述物品；
-多个凝固装置，所述多个凝固装置中的每一个都布置成凝固所述材料的选择性部分，其中，所述多个凝固装置中的每一个都被布置成能够在至少几乎整个所述物品工作区中操作；以及
-控制部件，所述控制部件被布置成单独控制所述多个凝固装置，其中，所述控制部件被至少布置成在所述物品工作区的不同部分中同时操作所述多个凝固装置。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个凝固装置被布置成发射电磁辐射。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述设备包括多个偏转器部件，所述多个偏转器部件被布置成使由所述多个凝固装置中的每一个发射的电磁辐射偏转。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多个偏转器部件被定位成靠近垂直于由所述物品工作区限定的平面的线，以及所述线穿过所述物品工作区的重力的几何中心。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中，所述多个偏转器部件大致位于所述物品工作区的中心部的上方，以使得所述多个凝固装置中的每一个的电磁辐射束的中心或中间位置被定位成相比于朝向所述物品工作区的边缘部，更加朝向所述中心部。


6.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其中，由所述多个凝固装置发射的电磁辐射的类型对于所述多个凝固装置中的至少两个凝固装置来说不同。


7.根据权利要求1至6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·赫尔曼·埃尔斯·维斯，罗伯·彼得·艾伯特·万亨德尔，马克·约翰内斯·马吉尔森，克里斯·帕特里克·韦勃，丹尼尔·安东涅斯·约翰内斯·克斯滕，乔纳斯·温特曼斯，阿德里亚努斯·约翰内斯·彼得鲁斯·玛丽亚·维梅尔，弗朗西斯库斯·威里布鲁尔杜斯·约翰尼·佩特斯，
申请(专利权)人：添加剂工业有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL