用于制造具有改进的表面质量的三维物体的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通过电磁辐射或粒子辐射借助于逐层固化粉末状的构建材料(11)来制造物体(3)的方法，包括：将构建材料(11)的层施加到构建底座(2)上或者施加到先前已经施加的和选择性固化的层上的步骤；以及借助于电磁辐射或粒子射选择性地固化所施加的层的步骤，其中借助于电磁辐射或粒子辐射扫描在层中的对应于所述物体(3)横截面的所有位置，使得在这些位置处的粉末至少在表面熔化。这里，至少一个横截面由内部区域(63)和表面区域(60)组成。重复施加层步骤和选择性固化层步骤，直到物体的所有横截面都固化，在至少一个所述选择性固化步骤中，在开始扫描内部区域(63)之前，对表面区域(60)的至少一部分进行至少两次扫描。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有改进的表面质量的三维物体的方法和装置
本专利技术涉及一种用于通过电磁辐射或粒子辐射借助于逐层固化粉末状的构建材料来制造至少一个三维物体的方法和装置。本专利技术特别是涉及这样的方法和装置，其中，在逐层固化期间多次照射表面区域。
技术介绍
在制造产品时，生成式逐层构建方法的适用性的一个主要标准是通过生成式逐层构建法能够实现的表面质量。可能主要由于以下事实导致不希望的表面粗糙度，在物体的制造过程中，未固化的粉末很强地与要制造的物体的表面连接，使得需要进行复杂的机械再加工，以便实现光滑的表面。德国公开文献DE10065960A1记载了一种方法，用于减少表面机械再加工的工作量。在该文献中提出，重复照射要制造的工件的边缘区域，其中，首先沿着要制造的工件的物体横截面的边缘引导具有高能量密度的光束，然后以较低的能量密度对边缘进行第二次照射。但是，尽管采取了这些措施，仍不能省去对表面进行的复杂的机械抛光。此外，对于要制造的工件的底面和顶面的表面粗糙度，DE10065960A1没有给出解决方案。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种装置和方法，借助于所述装置和方法通过生成式逐层构建方法能够制造改进的物体。这种改进特别优选地是表面特性的改进，即，使得制成物体的表面接近于规定目标，例如低孔隙度和/或光泽特性。因此，所述规定目标尤其是极大地降低用于实现光滑表面的机械再加工的必要性。所述目的通过一种根据权利要求1的方法和根据权利要求13的装置以及根据权利要求14的计算机程序来实现。本专利技术的改进方案分别在从属权利要求中给出。在这种情况下，根据本专利技术的装置也可以通过在方法的从属权利要求中给出的特征来改进。根据本专利技术的用于通过电磁辐射或粒子辐射借助于逐层固化粉末状的构建材料来制造至少一个三维物体的方法包括以下步骤：将粉末状的构建材料层施加到构建底座上或先前已经施加的并选择性固化的构建材料层上的步骤；借助于电磁辐射或粒子辐射选择性固化已施加的层的步骤，其中借助于电磁辐射或粒子辐射扫描在已施加的层中对应于要制造的所述至少一个物体的横截面的所有位置，使得在这些位置处的粉末由于通过辐射引入的热能至少在表面熔化。重复施加粉末状的构建材料层的步骤和选择性固化所施加的层的步骤，直到要制造的所述至少一个三维物体的所有横截面都固化。至少一个横截面特别是包括要制造的所述至少一个物体的内部区域和表面区域，以及在至少一个所述选择性固化步骤中，在开始扫描所述内部区域之前，对所述表面区域的至少一部分进行至少两次扫描。出人意料地发现，如果在一个层内的表面区域在该层中物体横截面的待固化的内部区域之前被照射至少两次，则能够实现要制造的物体的特别光滑的表面。此时，优选在所述至少两个照射过程中的每个照射过程中，在电磁辐射或粒子辐射对构建材料的作用区域中产生局部温度，所述局部温度在构建材料中实现局部的连接效果(如通过至少表面的熔融、烧结等)。如果下面提及至少三次照射，相同的情况同样适用。本专利技术利用这种处理方式首先没有采用对所述表面区域进行一次性照射的方式。其次，本专利技术也不是在扫描内部区域之后才对所述表面区域进行多次照射，或者第三，本专利技术也没有采用在扫描内部区域之前对所述表面区域的单次照射与在扫描内部区域之后对表面区域的一次或多次照射的组合。相反，专利技术人已经确认，只能利用根据本专利技术的处理方式来实现最佳的表面(其中，原则上仍可以在扫描内部区域之后才照射表面区域)。对于这种由本专利技术人发现出人意料的效果，一种可能的解释在于，在根据本专利技术的处理过程中，物体横截面的尚未固化的内部区域与首先借助于辐射熔融物体横截面的内部区域的现有技术中相比而言较冷。特别有利的是，本专利技术的装置和本专利技术的方法可以与使用金属粉末作为构建材料的制造过程相结合使用。对于金属物体，表面粗糙度通常是尤其引人注目的，因为表面的粗糙度直接影响表面光泽。特别光滑的表面也表现出很强的光泽。特别在制造具有相当于按重量至少50％的贵金属的贵金属含量的物体时，尤其表现出本专利技术的优点。特别是对于在贵金属含量高的物体，物体的外观通常起着重要的作用。这里本专利技术实现了具有高光泽度的表面，而无需附加的机械加工步骤。如果使用贵金属钯，那么例如可以使用纯度为至少500/1000、优选至少为950/1000的材料。对于铂，通常的贵金属含量至少为585/1000、至少为750/1000、至少为800/1000或至少为950/1000。对于银，纯度通常为至少800/1000或至少925/1000。金通常具有至少333/1000(相当于8K)的纯度，也可以具有各种较高的常用贵金属含量，例如585/1000(14K)，750/1000(18K)直至999/1000(24K)。具有所有所述常用贵金属含量的粉末可用作构建材料。然而，此外也可以使用具有不同的，特别是更高纯度的贵金属粉末。如果使用具有至少14K，优选至少18K的开数的金作为构建材料，则可以有利地使用本专利技术。尽管金的热容量较低并且导热性高，但是对于这种构建材料能够获得光泽的表面。根据本专利技术的方法不仅适合用于生产光滑的部分表面，而且当然也可以用于生产整个侧表面都有光泽的物体，其中，可能除了所述物体(2)的构建材料的最下面的层和/或最上面的层的选择性固化步骤以外，在每个选择性固化步骤中，在开始扫描所述内部区域之前，对表面区域的至少一部分进行至少两次扫描，特别是在扫描每一层中的所述内部区域之前，对物体的整个表面区域进行至少两次扫描。已经发现，如果在至少一个所述选择性固化步骤中，在开始扫描所述内部区域之前，扫描所述表面区域的至少一部分，使得所述辐射也进入在横截面之外直接与所述表面区域邻接的区域中，则可以实现特别有利的结果。特别是当再次照射表面区域时，有利的是，允许辐射进入在横截面之外直接与所述表面区域邻接的区域中。特别是对于物体的以下表面区域，根据本专利技术的处理方式是有利的，所述表面区域关于所述物体在其逐层的制造中的位置是要制造的所述至少一个物体的朝下或朝上的面的组成部分的表面区域并且相应地直接位于未固化的粉末上方或者直接由未固化的粉末覆盖。这里已经确认，特别是当对于光滑的朝下和朝上的面至少三次连续扫描所述朝下和朝上的面的侧边缘上的相应表面区域时，能够获得根据本专利技术制造的物体的有利的表面特性。备选地(或补充地)，在开始扫描所述内部区域之前，进行至少两次扫描，并且在扫描所述内部区域之后，进行至少一次扫描，所述第二种处理方式的效果与第一种处理方式是相当的。特别是对于朝下的面，针对这两种处理方式而言，与现有技术相比都可以观察到表面光滑度的明显改善。尤其是对于朝下或朝上的面，在一种优选的处理方式中，在表面区域的至少一个所述选择性固化步骤中，优选地在所述固化步骤的中间固化步骤中，扫描所述表面区域的至少一部分，使得辐射也进入在横截面之外直接与所述表面区域邻接的区域中，并且在至少一个所述选择性固化步骤中，优选在第一个和/或最后一个的固化步骤中，在开始扫描所述内部区域之前，扫描所述表面区域的至少一部分，使得所述辐射基本上不进入在所述横截面之外直接与所述表面区域邻接的区域中。根据本专利技术的用于通过电磁辐射或粒子辐射借助于逐层固化粉末状的构建材料来制造至少一个三维物体的装置具有：用于承载要制造的所述至少一个物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过电磁辐射或粒子辐射借助于逐层地固化粉末状的构建材料来制造至少一个三维物体(3)的方法，包括以下步骤：将粉末状的构建材料层施加到构建底座(2)上或施加到先前已经施加的并选择性地固化的构建材料层上的步骤，借助于电磁辐射或粒子辐射选择性地固化已施加的层的步骤，其中借助于电磁辐射或粒子辐射扫描已施加的层中对应于要制造的所述至少一个物体(3)的横截面的所有位置，使得在这些位置上粉末由于通过辐射引入的热能至少在表面熔化，至少一个横截面具有要制造的所述至少一个物体的内部区域(63)和表面区域(60)，重复施加粉末状的构建材料层的步骤和选择性地固化所施加的层的步骤，直到要制造的所述至少一个三维物体的所有横截面固化，其特征在于，在至少一个所述选择性固化的步骤中，在开始扫描所述内部区域(63)之前，对所述表面区域(60)的至少一部分进行至少两次扫描。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.13 DE 102015204630.31.一种用于通过电磁辐射或粒子辐射借助于逐层地固化粉末状的构建材料来制造至少一个三维物体(3)的方法，包括以下步骤：将粉末状的构建材料层施加到构建底座(2)上或施加到先前已经施加的并选择性地固化的构建材料层上的步骤，借助于电磁辐射或粒子辐射选择性地固化已施加的层的步骤，其中借助于电磁辐射或粒子辐射扫描已施加的层中对应于要制造的所述至少一个物体(3)的横截面的所有位置，使得在这些位置上粉末由于通过辐射引入的热能至少在表面熔化，至少一个横截面具有要制造的所述至少一个物体的内部区域(63)和表面区域(60)，重复施加粉末状的构建材料层的步骤和选择性地固化所施加的层的步骤，直到要制造的所述至少一个三维物体的所有横截面固化，其特征在于，在至少一个所述选择性固化的步骤中，在开始扫描所述内部区域(63)之前，对所述表面区域(60)的至少一部分进行至少两次扫描。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用金属粉末作为构建材料。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述构建材料具有按重量至少50％的贵金属含量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，使用金粉作为构建材料，所述金粉具有至少为14K，优选至少为18K的开数。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在每个选择性固化步骤中，可能除了所述物体(2)的构建材料的最下面的层和/或最上面的层的选择性固化步骤以外，在开始扫描所述内部区域(63)之前，对所述表面区域(60)的至少一部分进行至少两次扫描。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在开始扫描所述内部区域(63)之前，对至少一个横截面的整个表面区域(60)进行至少两次扫描。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在选择性固化步骤中的至少一个中，在开始扫描所述内部区域(63)之前，扫描所述表面区域(60)的至少一部分，使得所述辐射也进入在所述横截面之外直接与所述表面区域(60)邻接的区域中。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在开始扫描所述内部区域(63)之前，对以下表面区域(60)进行至少三次扫描，所述表面区域关于在制造过程期间要制造的所述至少一个物体的位置是要制造的所述至少一个物体的朝下或朝上的面的组成部分。9.根据权利要求8所述的方法，其中，在开始扫描所述内部区域(63)之前，对以下表面区域(60)进行至少三次扫描，所述表面区域关于在制造过程期间要制造的所述至少一个物体的位置是要制造的所述至少一个物体的朝下的面的组成部分。10.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·霍费雷尔，
申请(专利权)人：EOS有限公司电镀光纤系统，
类型：发明
国别省市：德国,DE