具有制造站的增材制造系统和以增材方式制造工件的方法技术方案

本发明专利技术涉及包括多个制造站(2)的增材制造系统(1)、和借助多个制造站(2)的、以增材方式同时制造多个工件(6)的方法。为了能够尽快制造尽可能多的工件(6)，被用作输入束(26)的激光束被分离并且被同时导引至多个制造站(2)。该增材制造系统(1)包括激光束耦合装置(24)，在该激光束耦合装置(24)处，激光束可作为输入束被耦合至制造系统中。输入束的光线沿着多个束路径(30)从激光束耦合装置(24)被导引至制造站。造站。造站。

【技术实现步骤摘要】
具有制造站的增材制造系统和以增材方式制造工件的方法


[0001]本专利技术涉及增材制造系统和增材制造方法。

技术介绍

[0002]已知有增材制造系统。在增材制造的情况下，通过逐层施加材料来创建三维工件。塑料材料、合成树脂、陶瓷、金属、以及碳和石墨材料可以被用作材料。
[0003]一些增材制造方法，比如，激光烧结、激光束熔融、或激光沉积焊接，是基于激光的使用的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，能够借助激光，通过增材制造快速且廉价地制造大量工件。
[0005]前述目的通过以下方式被满足：一种通过用于同时增材制造多个工件的增材制造系统，该增材制造系统具有多个制造站，该多个制造站的每个用于执行至少一个制造步骤；激光束耦合装置，在该激光束耦合装置处，激光束能够作为输入束被耦合至制造系统；以及多个束路径，输入束的光沿着该多个束路径被导引，其中，束路径从激光束耦合装置被引导至制造站。
[0006]该目的通过以下方法进一步被满足：一种通过借助多个制造站的、用于增材和同时制造多个工件的方法，其中将激光束分离成部分束，并且被同时导引至多个制造站。
[0007]上述解决方案能够通过下面描述的特征被进一步改进，每个特征具有自身优势，并且能够随机组合。下面描述的特征能够被用于方法和装置这两者，而与描述它们的内容无关。例如，在方法特征的情况下，装置被配置为执行该方法特征。
[0008]根据第一有利实施例，激光束耦合装置可包括，例如至少一个分束器，该分束器被配置为将输入束分离成部分束。部分束沿着束路径延伸，其中多于一个激光束沿着一个束路径延伸是可能的。部分束在其之后的流程中被用于制造多个工件。为了概念上的区别，冲击工件或被直接用于制造工件的那些激光束下文中被称为制造束。相对地，如前所述，激光束在其分离成部分束之前被称为输入束。
[0009]分束器可包括至少一个光学部件，例如，过滤器、棱镜、部分透明镜、和/或光纤。在另一实施例中，多于一个激光束可被耦合至激光束耦合装置。部分束或束路径的数量至少对应于制造站的数量。
[0010]增材制造系统可包括至少一个激光器，该激光器的激光束形成输入束，该输入束被分离成多个分别的束路径或部分束。
[0011]在一个实施例中，增材制造系统可包括4至12个制造站，特别是6至8个制造站。部分束和/或束路径延伸至至少制造站的子集，但优选延伸至全部制造站。
[0012]根据另一有利实施例，制造站能够被布置于激光束耦合装置周围。与一个接一个制造站的线性布置不同，该实施例能够以更短距离更容易地接入制造站以及在此处制造的工件。束路径和/或部分束能够以辐条方式远离激光束耦合装置延伸。在部分束从激光束耦
合装置射出的点处，部分束可彼此间隔。它们还可被设置于相同平面或者不同平面中。
[0013]特别是，制造站能够被布置为与激光束耦合装置等距和/或等角，即在激光束耦合装置周围相同的角距离处。这带来了对称而且因此结构简单的配置。
[0014]每个制造站可包括至少一个构造室和至少一个扫描装置。至少一个工件以增材的方式在每个构造室中构建。扫描装置用于分别将至少一个束路径或至少一个部分束朝向至少一个构造室偏转。
[0015]可以设置为，制造站被布置为彼此间隔。特别是，制造站的构造室可彼此间隔。
[0016]扫描装置可包括光学元件，例如，反射、衍射、和/或折射元件，其特别是可移动的。反射、衍射、和/或折射元件被用于束偏转和/或束成形。它们可改变包括方向、能量密度、束截面的几何形状、和/或激光束的波长的组中的至少一个参数。扫描装置可被配置为扫描头的形式。由于扫描装置中的束偏转，制造束可由激光束耦合装置被朝向工件偏转。
[0017]相同或不同的工件可例如通过制造站被同时制造。也有可能的是，相同工件例如通过多个制造站中的一些被同时制造，并且与其不同的工件例如通过多个制造站中的另一些被制造。
[0018]根据进一步的实施例，用于制造相同或者不同的工件的、相同的生产步骤或不同的生产步骤能够同时执行，特别是通过多个制造站。
[0019]制造站能够在相同时间被用于生产多个相同或不同的工件，只要多个工件适于构造室。
[0020]有利的是，构造室和扫描装置相对于另一方可移动，特别是例如绕公共旋转轴线相对于另一方可旋转。这使得，对于特定制造任务或特定制造步骤，能够将专门配置用于该制造任务或特定制造步骤的扫描装置相对于相应的构造室移动。在这样的配置中，在构造室和扫描装置之间存在时间上可变的关联。
[0021]有利的也可以是，构造室和扫描装置以相对于另一方静止的方式被布置。在这样的配置中，构造室和扫描装置之间的关联可以是时间上不可变。如果扫描装置被配置以制造整个工件，这样的配置是有用的。
[0022]根据进一步的实施例，制造系统可被配置为能够在第一和第二操作模式下操作。制造系统可被配置为能够在第一和第二操作模式之间切换。在第一操作模式中，可以在构造室和扫描装置之间有时间上可变的联系，例如，构造室和扫描装置相对于另一方可移动，特别是被驱动以使可移动。在第二操作模式中，至少在制造被设置于构造室中的工件的期间，构造室和扫描装置之间的关联可以是时间上不可变的，即，构造室和扫描装置可相对于另一方不可移动。
[0023]构造室可以是相对于增材制造系统的静止机架可移动的，特别是可旋转。这使得能够例如将用于移除的工件从制造系统运输至特定位置，例如，输送站，在该输送站处，所完成的工件能够被从制造系统移除。此外，该构造室在该位置被清空并且被准备用于下一制造过程。
[0024]与构造室相对于机架的可移动性无关地，扫描装置也可以是相对于制造系统的静止机架可移动的，特别是可旋转的。构造室和扫描装置的独立移动性允许扫描装置与构造室时间上可变的关联。另一方面，如果构造室和扫描装置相对于另一方并且相对于机架可一起移动，这导致时间上不可变的关联。
[0025]为了例如将至少一个工件运输至输送站，在制造期间，构造室能够相对于机架移动，特别是旋转。在刚经过输送站并且至少一个所完成的工件的移除之后，新工件的构造能够在刚被清空的构造室中开始。旋转运动特别适合于这样的循环、重复的操作，因为它通常将构造室导引经过相同的点，在该相同的点处可进而执行相同的步骤，特别是在制造相同或相似的工件时。
[0026]根据进一步的实施例，制造系统可被配置为改变工件和当前正处理工件的扫描装置的距离。这可以通过以下方式实现，例如该构造室具有可被升高和/或降低的升降基座。替代地或附加地，扫描装置可以是相对于构造室可移动和/或包括改变制造束的焦点的光学元件，比如一个或多个折射元件，比如透镜。工件和扫描装置之间的可变距离和/或可变焦点允许工件的外层表面或其表面被处理得更精细。
[0027]最后，制造站也可以是相对于静止机架可移动的，特别是可旋转的。在该情况下，例如，构造室和扫描装置能够以时间上不可变的关联旋转。
[0028]根据另一有利实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造系统(1)，用于同时以增材方式制造多个工件(6)，所述增材制造系统具有：多个制造站(2)，每个所述制造站用于执行至少一个制造步骤，激光束耦合装置(24)，在所述激光束耦合装置处，激光束可作为输入束被耦合至所述制造系统(1)，以及多个束路径(30)，所述输入束(26)的光线沿着所述多个束路径被导引，其中所述束路径(30)从所述激光束耦合装置(24)被引导至所述制造站(2)。2.根据权利要求1所述的增材制造系统(1)，其中，所述制造站(2)被布置在所述激光束耦合装置(24)周围。3.根据权利要求1或2所述的增材制造系统(1)，其中，所述制造站(2)的每个包括至少一个构造室(4)和至少一个扫描装置(20)，所述至少一个扫描装置用于将至少一个束路径(30)朝向所述至少一个构造室(4)偏转。4.根据权利要求3所述的增材制造系统(1)，其中，至少两个束路径(30)从所述扫描装置(20)被引导至所述构造室(4)，并且不同直径的激光束沿着所述两个束路径的每个延伸。5.根据权利要求3或4所述的增材制造系统(1)，其中，所述构造室(4)和所述扫描装置(20)相对于另一方可移动。6.根据权利要求3或4所述的增材制造系统(1)，其中，所述构造室(4)和所述扫描装置(20)相对于另一方静止。7.根据权利要求1至6的任一项所述的增材制造系统(1)，其中，制造站(2)包括至少一个材料供给装置(12)。8.根据权利要求1至7的任一项所述的增材制造系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员：J辛德，K布伦纳，D瑙莫夫，
申请(专利权)人：泰连德国有限公司，
类型：发明
国别省市：