用于生产小型物体或微型物体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种利用至少一个激光器的激光束在真空或保护气体环境下的处理室中的支撑件上生产小型物体或微型物体的方法和设备，所述激光器设置在处理室的内部或外部，由此激光束被引导在带有微粒的支撑件的表面的上方。小型物体和微型物体由被层－层施加的微粒形成。也由层－层施加的微粒构成的隔片位于支撑件和小型物体或微型物体之间。这些隔片通过激光束照射以这样一种方式生产，所述方式为微粒在相应的平面中以部分层状、层状或线性形式烧结以形成隔片，所述隔片具有小的接触面积结构和孔穴，并且可被损坏且随后从支撑件和小型物体或微型物体上移走。这些隔片形成为具有一定静强度，以允许小型物体或微型物体可以在支撑件上和／或在粉末基中相对于彼此被牢固地定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过至少一个激光器的激光束在用于真空或保护气体环境的处理室中的支撑件上生产小型物体或微型物体的方法，以及用于生产小型物体或微型物体的设备，所述设备包括用于小型物体或微型物体的至少一个相应支撑件；一个用于微粒的容器；一个用于将微粒从容器输送到设置在处理室中的支撑件上的装置，所述处理室用于一种保护气体环境或真空环境；和至少一个激光器，所述激光器设置在处理室的内部或外部，而且其激光束扫过带有微粒的支撑件的表面。
技术介绍
根据DE19538257C2(用于生产三微物体的方法)，要被生产的物体设有一由内芯区域和外围区域组成的三维支撑结构。在这种情况中，优选的是，内芯区域被照射两次，以便得到更有效的固化。但是，外围区域仅被照射一次。外围区域的整个表面位于所述物体和支撑结构之间。外围区域是软的，这样，可以用最少可能消耗的力和工具将所述物体从支撑结构上分离。但是，在非常小或微型结构的物体从支撑结构分离的过程中会出现问题，这是因为这些物体在分离期间非常易于受到损坏。另外，需要提供用于工具的工作表面。如果几个物体位于一个支撑件上，则非常难以实现没有损伤的分离。换句话说，这种类型的支撑结构不适合于在一个支撑件上生产数个小型物体或微型物体。
技术实现思路
权利要求1和11中披露的专利技术是基于下述目的的，所述目的为以这样一种方式在一支撑件上生产小型物体或微型物体，以便可以容易地将完成的物体从支撑件上分离和/或彼此分离。所述目的通过权利要求1和11中披露的特征实现。可以看到，由本专利技术实现的优点特别在于可以容易地生产小型物体和微型物体。小型物体和微型物体由被层-层施加的微粒制成。也由层-层施加的微粒组成的隔片位于支撑件和小型物体或微型物体之间。可以看到，该方案的特别优点在于通过以这样一种方式用激光束照射来生产这些隔片，所述方式为微粒在相应的平面内以部分层状、层状或线性形式烧结，而且可毁坏的隔片被生产，所述隔片具有小的接触面积结构并包含孔穴，因此易于从支撑件和小型物体或微型物体上分离。这些孔穴也可以是连续的。这导致具有一定静强度的隔片，这样，小型物体或微型物体可以在支撑件上和/或在粉末基中相对于彼此被牢固地定位。这些隔片相对于剪切力具有低的阻力，这样，通过施加这种力可以轻易地分离小型物体或微型物体。另一优点在于，小型物体或微型物体和隔片可以由相同的材料构成，即，通过用激光束照射一层来生产小型物体或微型物体和隔片。这意味着，可以容易地生产并分离具有突起的突出小型物体或微型物体。可分离隔片和小型物体或微型物体通过层-层方式生产，即，通过用激光器的激光束施加并选择地烧结微粒来生产。如此选择用于可分离隔片的工艺参数，以便微粒在相应的平面中以部分层状、层状或线性形式烧结，并且生产可毁坏的隔片，所述隔片具有小的接触面积结构并包含孔穴，因此易于从支撑件和小型物体或微型物体上分离。通过这些措施实现一定材料容积的静态固化。在这种情况中，获得均质的可分离隔片，它们在整个横截面上具有恒定的参数，其中，隔片可以被完全分离，尽管其整个边界表面与小型物体或微型物体接触。通过激光器的激光束的选择照射，在这些相同材料的可分离隔片上生产小型物体或微型物体。在这种情况中，如此选择参数，以便实现微粒的抗剪切烧结。在小型物体或微型物体在支撑件上制造之后，使支撑件经受超声波照射，以便小型物体或微型物体在不需要任何辅助机构的情况下从支撑件和可分离隔片上分离。所述支撑件与一用于此目的的超声波发生器相连。由于在分离过程中防止了对小型物体或微型物体和支撑件的损坏，所以可以将支撑件数次用于小型物体或微型物体的生产，而不需要任何中间处理。一种用于将微粒层-层施加到支撑件上的有利输送装置由至少一个封闭的环形刮粉刀组成，所述刮粉刀可以通过一构件沿至少一个与支撑件平行的平面移动，而且可转动地支撑和连接到一驱动器上，或者可以通过相联的驱动器沿X-方向和Y-方向移动。这种设置容许在容器或一邻近支撑件的表面上方及支撑件自身上方旋转或移动刮粉刀，其中以层-层方式施加微粒到支撑件上的操作或者由来自单独容器的微粒实现，或者由来自用作容器的环形刮粉刀的微粒实现。至少一个激光器的激光束的照射产生一种层内微粒之间和从一层到邻接层上的烧结连接。在这种情况中，依次和/或前后紧接地生产可分离隔片和小型物体或微型物体。可以看到，另一优点在于可以使用至少两个包含不同材料的微粒的容器。这意味着，能以由不同材料组成的层的形式生产具有竖向特性梯度的小型物体或微型物体。由于环形刮粉刀确保沿所有方向的层的均匀施加，所以实现了均质的层施加。权利要求2-10和12-16中披露了本专利技术的有利实施例。根据权利要求2中提出的其它改进，在小型物体或微型物体之间也得到可分离隔片。因此，可以生产在一个支撑件上生产高的小型物体或微型物体。所述可分离隔片防止这些小型物体或微型物体翻倒。权利要求3中提出的其它改进也涉及小型物体或微型物体之间的可分离隔片。这些隔片由至少一个预制件组成，至少一个小型物体或微型物体刚性地连接到其上，以便预制件形成小型物体或微型物体的一整体部分。该优点使得可以将微型件施加和刚性地连接到预制件上，以便生产微型物体。一种连续生产方法可以由权利要求4中披露的其它改进实现，根据它，激光的脉冲频率和扫描速度对于小型物体或微型物体和隔片的生产是相同的，而隔片生产过程中的激光功率比小型物体或微型物体生产过程中的低。以这种方式可以防止各层的个别区域被多次照射。经济上有利的是，在不增加激光功率的情况下，仅通过增加脉冲频率和扫描速度可以减少生产时间。根据权利要求5披露的其它改进，有利的是，微粒层通过打印技术、喷射或至少一个刮粉刀施加。根据权利要求6披露的其它改进，在真空中用一稍高于粘结剂的蒸气压力的压力对包含微粒的浆料层作用，并且用激光束加热所述层，以便有利地使粘结剂从所述层分离。可以通过权利要求7中披露的其它改进生产密集的小型物体或微型物体，根据它，在用激光束照射之前，通过用超声波作用在支撑件和/或刮粉刀上和/或通过水平地转动刮粉刀使分别施加的层密实。可以看到，使支撑件经受超声波作用的另一优点在于，连接到支撑件上的超声波发生器可以被用于使微粒密集，以及使小型物体或微型物体从可分离隔片和支撑件上分离。根据权利要求8中披露的其它改进，特别是由浆料组成的层可以被均匀地施加，而不会被刮粉刀的相反方向运动损坏。权利要求9中披露的其它改进可以实现小型物体或微型物体中的材料混合，或生产完全新的材料，所述材料混合在微米刻度上是均匀，和/或具有竖向材料或特性梯度及材料或特性边界。这意味着可以实现否则只能在微重力条件下生产的金属混合物。不同颜色材料的同时使用使得可以根据相应的应用或用途实现各种设计。根据权利要求10中披露的其它改进的层-层高频动法，可以在小型物体或微型物体的外层实现竖向颜色梯度。本专利技术的各种有利使用可以通过权利要求12和13中披露的其它改进实现。特别是，这些实施例使得可以实现微粒的均匀施加和预密实。环形刮粉刀远离支撑件的附加轴向位移容许以层形式施加包含微粒的浆料，即，由于该层在刮粉刀的返回运动期间不被刮粉刀接触。刮粉刀绕其对称轴线的附加旋转运动可以通过附加的驱动器实现，并导致层的均匀施加和密实。同轴杆在环形刮粉刀内的运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过至少一个激光器的激光束在真空或保护气体环境下的处理室中的支撑件上生产小型物体或微型物体的方法，其特征在于：施加具有微粒的层或微粒层，并且在其施加之后以这样一种方式用激光束（３）照射各层，以便微粒在相应的平面中以部分层状、层状或线性形式烧结，并且产生多个具有小的接触面积结构并包含孔穴的可分离隔片，从而实现一定静强度和相对剪切力的低阻力；施加具有微粒的层或微粒层，并且在根据该平面中小型物体或微型物体的轮廓施加之后如此照射各层，以便以小型物体或微型物体的壁面和内部区域的形式通过烧结使微粒在该平面中彼此连续地相连，并产生小型物体或微型物体；以及使带有小型物体或微型物体和可分离隔片的支撑件（２）经受超声波作用，以便将小型物体或微型物体从支撑件（２）和可分离隔片上分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗比埃伯特，霍斯特埃克斯纳，拉尔斯黑特维希，贝恩德凯佩尔，萨沙克勒策尔，彼得雷根富斯，
申请(专利权)人：三D微马克股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]