通过增材制造以生产物体的方法和设备技术

用于通过增材制造来生产物体的方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过增材制造以生产物体的方法和设备


[0001]根据第一方面，本公开涉及用于使用一设备通过增材制造来生产物体的方法。
[0002]根据第二方面，本公开涉及用于通过增材制造来制造物体的设备。

技术介绍

[0003]3D打印或增材制造是指用于制造三维物体的多种不同工艺中的任何一种，其中在计算机控制下结合或固化材料以创建三维物体，其中通常是逐层地将材料添加在一起。对于制造例如大批量的聚合物产品，诸如注塑成型的传统技术可能较便宜，但是在生产相对少量的三维物体时，3D打印或增材制造可以更快、更灵活且更便宜。
[0004]三维物体可以通过以层状的方式选择性地固化粉末材料以生产三维(3D)物体被生产。特别地，可以使用计算机控制的增材制造设备，该设备顺序地烧结多个层以便以逐层的方式构建所需的物体。主要使用增材过程，其中在计算机控制下铺设连续的材料层。这些物体几乎可以是任何形状或几何结构，并且由3D模型或其他电子数据源来生成。
[0005]例如，为了打印三维物体，通过计算机设计包或通过3D扫描仪来创建可打印的模型。通常，输入是3D CAD文件，诸如STL文件、STEP文件或IGS文件。在从CAD文件打印该物体之前，将由软件处理该文件，该软件将模型转换为一系列的薄的顺序层。此外，生成设备设定和矢量以用于控制该顺序层的每一层的创建。
[0006]由计算机控制的增材制造设备所包括的固化装置(优选地为激光器)遵循这些设定和矢量来固化连续的材料层，以便从一系列横截面构建3D物体。对应于来自CAD模型的虚拟横截面的这些层在此过程期间同时结合或融合以创建最终的3D物体。
[0007]用于打印三维物体的已知系统包括：
[0008]加工室，所述加工室用于接收通过暴露于电磁辐射而能够被固化的粉末材料的熔池；
[0009]支撑件，所述支撑件用于相对于所述粉末材料的熔池的表面水平定位所述物体；
[0010]固化装置，所述固化装置被布置成用于在所述水平表面上发射电磁辐射的束，用于固化所述粉末材料的选择性部分；和
[0011]控制单元，所述控制单元用于控制所述设备。
[0012]已知系统(特别是对于通过增材制造来生产金属物体的已知系统)的挑战之一是如何在实现相对大的制造输出的同时进一步提高所制造的物体的质量。

技术实现思路

[0013]本公开的目的是提供通过增材制造来生产物体的设备和方法，该设备和方法允许在实现相对大的制造输出的同时提高所制造的物体的质量。
[0014]该目的通过根据本公开的方法使用一设备来实现，该设备包括：
[0015]第一确定单元，所述第一确定单元用于确定所述电磁辐射的束在所述电磁辐射的束的第一位置处的特性；
[0016]第二确定单元，所述第二确定单元用于确定所述电磁辐射的束在第二位置处的所述特性，其中所述第二位置相对于所述第一位置、与在使用中沿着所述电磁辐射的束朝向所述固化装置移位的位置相关，或者其中所述第二位置沿着电磁辐射的另一束，其中所述电磁辐射的另一束是从所述电磁辐射的束分离出的。
[0017]通过设置第一确定单元，可以在第一位置处确定所述电磁辐射的束的特性。为此目的，第一确定单元被布置和定位成用于确定所述电磁辐射的束在所述电磁辐射的束的所述第一位置处的特性。换言之，第一确定单元被布置和定位成使得所述电磁辐射的束在所述电磁辐射的束的所述第一位置处的特性是可确定的。第一位置可以例如定位在与所述粉末材料的熔池的水平表面相关的位置处。第一位置可以例如设置在加工室中的与所述粉末材料的熔池的所述水平表面的高度相同的高度处。这样的第一位置有利于获得关于所述电磁辐射的束的信息，其中在所述第一位置处的所述特性可以等于或至少非常类似于在生产所述物体时固化所述粉末材料的实际过程期间在固化所述粉末材料的位置处的所述电磁辐射的束的特性。
[0018]本公开至少部分地依赖于以下见解：确定在制造所述物体的过程期间在粉末材料被固化的加工位置处电磁辐射的束的特性可以有利于实现相对高的产品质量。在考虑了由第一确定单元确定的特性的情况下，例如可以主动地控制固化装置以便校正在制造过程期间被检测到的所述电磁辐射的束的特性的变化。然而，该第一位置可能不利于实现相对较大的制造输出。例如，第一位置可能需要将电磁辐射的束从加工位置移开，并且由此中断所述电磁辐射的束与所述粉末材料的相互作用，从而增加了加工时间并且潜在地对产品质量产生负面影响。
[0019]通过设置第二确定单元，可以在所述电磁辐射的束的第二位置处确定所述电磁辐射的束的所述特性。为此目的，第二确定单元被布置和定位成用于确定所述电磁辐射的束在所述电磁辐射的束的所述第二位置处的特性。换言之，第二确定单元被布置和定位成使得所述电磁辐射的束在所述电磁辐射的束的所述第二位置处的特性是可确定的。第二位置可以或者相对于所述第一位置与在使用中沿着所述电磁辐射的束朝向所述固化装置移位的位置有关，或者与沿着电磁辐射的另一束的位置有关，其中所述电磁辐射的另一束是从所述电磁辐射的束分离出的。以这种方式，在无需中断制造过程的情况下，可以在所述材料的制造过程期间确定所述特性。第二确定单元有利于在确定所述电磁辐射的束的特性的同时允许相对大的制造输出。
[0020]确定所述电磁辐射的束在所述第二位置处的特性的缺点在于：例如由所述第二确定单元确定的所述特性的值可能不同于例如在所述第一位置处和所述加工位置处的所述特性的值。根据本公开的第一方面的方法克服了该缺点，因为该方法包括以下步骤：
[0021]确定步骤，通过所述第一确定单元确定所述电磁辐射的束在所述电磁辐射的束的所述第一位置处的所述特性，并且优选地，同时通过所述第二确定单元确定在所述第二位置处的所述特性；
[0022]校准步骤，在考虑了由所述第一确定单元确定的所述电磁辐射的束的所述特性的情况下，通过所述控制单元校准所述第二确定单元。
[0023]通过确定所述电磁辐射的束在所述第一位置和所述第二位置处的所述特性、并且在考虑了由所述第一确定单元确定的所述电磁辐射的束的所述特性的情况下校准第二确
定单元，可以在实现较大的制造输出的同时获得所制造的物体的相对高质量。通过使用第一确定单元的测量结果校准第二确定单元，可以通过所述第二确定单元获得所述特性的值，该值与在所述第一位置处的所述特性的所述值相对良好地相关。
[0024]优选地，控制单元能够通信地联接到第一确定单元和第二确定单元以用于所述校准。
[0025]优选地，所述第一确定单元和所述第二确定单元同时确定所述电磁辐射的束的所述特性。这有利于在例如由所述第一确定单元确定的所述特性的值与由所述第二确定单元确定的所述特性的值之间实现相对高的关联因子。
[0026]在一实施例中，所述特性是所述电磁辐射的束的功率、焦散和聚焦位置中的至少一者。
[0027]有利的是，所述方法进一步包括以下步骤：
[0028]移位步骤，在执行所述确定步骤之前，通过移位单元使所述电磁辐射的束相对于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用一设备(1、101)通过增材制造来生产物体(2)的方法(201、301)，所述设备(1、101)包括：加工室(3)，所述加工室(3)用于接收通过暴露于电磁辐射而能够被固化的粉末材料(4)的熔池；支撑件(5)，所述支撑件(5)用于相对于所述粉末材料(4)的熔池的水平表面(L)定位所述物体(2)；固化装置(7)，所述固化装置(7)被布置成用于发射电磁辐射(9)的束到所述水平表面(L)上，用于固化所述粉末材料(4)的选择性部分；第一确定单元(23)，所述第一确定单元(23)用于确定所述电磁辐射(9)的束在所述电磁辐射(9)的束的第一位置处的特性；第二确定单元(25)，所述第二确定单元(25)用于确定所述电磁辐射(9)的束在第二位置处的所述特性，其中所述第二位置相对于所述第一位置、与在使用中沿着所述电磁辐射(9)的束朝向所述固化装置(7)移位的位置相关，或者其中所述第二位置沿着电磁辐射(27)的另一束，其中所述电磁辐射(27)的另一束是从所述电磁辐射(9)的束分离出的；和控制单元(31)，所述控制单元(31)用于控制所述设备(1、101)；其中，所述方法(201、301)包括以下步骤：确定步骤(203)，通过所述第一确定单元(23)确定所述电磁辐射(9)的束在所述电磁辐射(9)的束的所述第一位置处的所述特性，并且优选地，同时通过所述第二确定单元(25)确定在所述第二位置处的所述特性；校准步骤(205)，在考虑由所述第一确定单元(23)确定的所述电磁辐射(9)的束的所述特性的情况下，通过所述控制单元(31)校准所述第二确定单元(25)。2.根据权利要求1所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，所述特性是所述电磁辐射的束的功率、焦散和聚焦位置中的至少一者。3.根据权利要求1或2所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，所述方法(201、301)进一步包括以下步骤：移位步骤(207)，在执行所述确定步骤之前，通过移位单元(15)使所述电磁辐射(9)的束相对于所述第一确定单元(23)移位。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，所述第二确定单元被布置成用于检测在所述物体的所述制造期间所述电磁辐射的束在所述第二位置处的所述特性，其中，所述方法进一步包括以下步骤：控制步骤(209)，在考虑在所述物体的所述制造期间所述电磁辐射的束在所述第二位置处的所检测的特性的情况下，通过所述控制单元来控制所述固化装置；其中，在所述校准步骤之后执行所述控制步骤。5.根据权利要求4所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，在所述控制步骤期间，控制所述固化装置使得所述电磁辐射的束的所述特性基本上维持恒定。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，所述设备包括容纳所述第一确定单元(23)的测量室(33)。7.根据权利要求6所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，所述测量室(33)与所
述加工室(3)分开。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产物体的方法(201、301)，其中，所述第一位置使得由所述第一确定单元确定的所述电磁辐射的束的所述特性的值是对...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯，
申请(专利权)人：添加剂工业有限公司，
类型：发明
国别省市：