用于添加式地制造三维物体的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种通过依次逐层地选择性照射和固化建造材料(15)层来添加式地制造三维物体(14)的设备(13)，所述建造材料能借助能量束(16)固化，其中，所述设备(13)包括测量单元(1)，所述测量单元被配置为测量由射束产生单元产生的能量束(16)的路径速度，其中测量单元(1)包括在限定距离(5)处的测量位置(3，4)的至少两个测量装置(9，10)。本发明专利技术还涉及用于该设备的测量单元，以及用于操作该设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于添加式地制造三维物体的设备
本专利技术涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化建造材料层来添加式地制造三维物体的设备，所述建造材料能借助能量束固化，其中该设备包括测量单元，所述测量单元被构造成测量由射束产生单元产生的能量束的路径速度。
技术介绍
从现有技术中已知用于添加式地制造三维物体的设备和方法，其中能量束选择性地照射并因此固化建造材料层。为了确保达到限定的过程质量，需要监测各种过程参数。例如，可以调节能量束的速度来调节通过能量束输入到建造材料中的能量，并且修改设备的“写入速度”以及因此照射建造材料层所需的时间。为了确定能量束的速度，通常在样品上、特别是金属片上照射一条线，其中确定照射所述线所需的时间和线的长度。因此，能量束的速度或路径速度可分别基于线的长度和照射该线所需的时间来测量或计算。不利的是，当在样品上所照射的线的开始和结束处偏转能量束时，金属板的照射费力并且由于加速时间和减速时间而不精确。因此，本专利技术的一个目的是提供一种设备，其中能量束的速度或路径速度的测量得到改善。
技术实现思路
所述目的通过根据权利要求1所述的设备来实现。所述设备的有利实施例受从属权利要求的限制。本文描述的设备是用于通过依次逐层选择性地照射和固化由粉末状建造材料(“建造材料”)构成的层来添加式地制造三维物体、例如技术结构件的设备，所述建造材料能通过能量束固化。相应的建造材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。相应的设备可以是例如选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。能量束经由扫描单元或射束偏转单元偏转，其中能量束可以被引导使得可以照射出相应的建造材料层的选择性照射。该设备包括在其操作期间使用的多个功能单元。示例性的功能单元是过程室、被配置为使用至少一个能量束选择性地照射布置在过程室中的建造材料层的照射装置、以及被配置为产生以给定的流动特性至少部分地流经过程室的气态流体流的流产生装置，所述流动特性例如为给定的流动轮廓、流动速度等。当流经过程室时，气态流体流能够夹带未固化的颗粒状建造材料，特别是在设备操作期间产生的烟雾或烟雾残留物。气态流体流通常是惰性的，即通常是惰性气体——例如氩气、氮气、二氧化碳等——的流。本专利技术基于这样的思想：测量单元包括至少两个测量装置，所述测量装置(相对于彼此)位于限定距离处的测量位置中。因此，能量束可以沿着路径移动，其中能量束的路径速度可以基于能量束在至少两个测量位置之间(的路径)行进的时间来确定。特别地，能量束行进的路径是连接两个测量位置的线。因为这两个测量位置位于限定的距离处，所以能量束行进的路径的长度被设定，使得路径速度的确定减少到对能量束从第一测量位置行进到第二测量位置所需要的时间的测量。因此，不需要照射样本——其中需要测量样本上的路径长度和照射样本所需的时间。由于路径的长度已经由至少两个测量位置设定，因此能量束可以沿着包含所述至少两个测量位置的路径恒定地移动，使得能量束的加速时间和减速时间不会篡改(伪造)路径速度的确定。特别地，所述至少一个测量位置可以位于过程室内的固定位置中、特别地是在建造平面中。建造平面是在其中建筑材料可以通过能量束直接照射和固化的平面。换句话说，能量束可以被偏转或引导，使得在建造平面的任何区段中的建造材料都可以被照射。替代地或附加地，至少一个测量位置可以位于设备的部件上，特别是施加单元上，所述施加单元例如是覆层器。可以计算设备的部件的当前位置和/或当前运动，使得可以确定能量束的路径速度。术语“过程室”是指其中执行制造过程的至少一部分、特别是照射建造材料的腔室。通过将测量位置定位在建造平面中和/或设备的部件上，不需要调整能量束，例如改变用于样本的平面外照射的焦点。因此，可以在用于制造三维物体的相同设置中测量路径速度，因为不需要使用测试设置或改变制造设置。该设备可以改进成使得测量位置可以位于设备的建造板中，或者测量位置位于(在测量期间)插入或能够插入设备中的结构元件中。根据第一选择性方案，至少两个测量位置位于设备的建造板中。建造板是承载建造材料和/或当前正在建造的物体的、分配给设备的建造室的板。通过将测量位置集成到建造板中，可以在制造过程开始之前确定或测量路径速度，而无需改变制造设置。替代地，可以提供其中设置有测量位置的结构元件，其中结构元件插入或能插入到设备中，特别是设备的过程室中。因此，结构元件可以被看作是可以用来确定能量束的路径速度的单独元件，并且之后可以从设备中移除。优选地，结构元件可以在设备的建造板上定位，并且建造板可以移动至使得结构元件或结构元件的测量位置位于建造平面中的位置。该结构元件可以构造为板状或者作为提供测量位置的板，例如结构元件可以被构造为接收测量装置的金属板。根据该设备的另一个实施例，测量装置被配置成在被一能量束照射或被所述能量束照射时产生测量信号。因此，当能量束在测量装置上移动、即在照射测量装置的同时在测量装置上行进时，由测量装置产生测量信号。通常，附加的射束产生装置可以设置成产生用于测量路径速度的能量束。也可以为了路径速度测量而使用设置成用于建造材料的照射的能量束。因此，通过照射包含至少两个测量位置中的至少两个测量装置的路径的能量束产生至少两个测量信号。因此，可以在照射第一测量装置时开始时间测量，并且可以在照射分配给必须确定路径速度的路径区段的最后测量装置时停止时间测量。例如，该设备可以包括位于两个测量位置的两个测量装置。为了测量路径速度，能量束沿着两个测量位置之间的路径行进，其中能量束移动越过所述两个测量位置。能量束在两个测量位置之间行进的时间可以在记录两个测量信号之间的时间时被测量。特别地，测量装置被构造为或者包括对具有一定波长的能量束的辐射敏感的至少一个传感器，特别是光学传感器或者光敏传感器，例如光电二极管。优选地，传感器在使用能量束照射时产生电信号。通过使传感器仅对具有特定波长的能量束的辐射敏感，可以避免传感器意外触发。当然，根据使用哪个能量束，可以提供对至少一个其它波长敏感的传感器，以在相应的照射时产生信号。该设备可以通过设置测量单元来改进，该测量单元被配置为确定通过能量束在至少两个测量位置照射至少两个测量装置而产生至少两个信号的时间或至少两个信号产生之间的时间差，并且基于所述至少两个测量位置之间的能量束的路径和所确定的时间来确定、例如计算能量束的相应路径速度。测量单元测量两个测量信号产生之间的时间差。之后，通过在两个测量位置之间具有限定的距离，可以确定或计算能量束的路径速度。根据该设备的另一个实施例，优选地布置在建造平面中的建造板或结构元件包括位于测量位置中的至少两个接收室，其中所述接收室被配置成接收测量装置。接收室例如可以构造为位于建造板或结构元件中的、测量装置可被接收于其中的凹部、孔、盲孔等。通过提供跨越建造平面分布的多个测量装置和/或测量位置，可以进一步改进该设备。因此，对于多个路径，特别是在建造平面中的两个测量位置之间，可以测量或确定能量束的路径速度。还可以确定多个区段一起构成的复杂路径的路径速度，其中每个区段在测量位置开始和结束。也可以设置其中可以布置测量装置的多个测量位置或接收室，使得测量装置可以被定位在或改变到用于确定路径速度的测量位置。通过该实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(16)固化的建造材料(15)构成的层来添加式地制造三维物体(14)的设备(13)，其中所述设备(13)包括测量单元(1)，所述测量单元被配置为测量由射束产生单元产生的所述能量束(16)的路径速度，其特征在于，所述测量单元(1)包括位于间隔限定距离(5)的测量位置(3，4)的至少两个测量装置(9，10)。

【技术特征摘要】
2017.09.21 EP 17192429.31.一种通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(16)固化的建造材料(15)构成的层来添加式地制造三维物体(14)的设备(13)，其中所述设备(13)包括测量单元(1)，所述测量单元被配置为测量由射束产生单元产生的所述能量束(16)的路径速度，其特征在于，所述测量单元(1)包括位于间隔限定距离(5)的测量位置(3，4)的至少两个测量装置(9，10)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个测量位置(3，4)位于过程室内的固定位置，特别是在建造平面(20)中，和/或至少一个测量位置(3，4)位于设备的部件上，特别是施加单元(21)上。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述测量位置(3，4)位于所述设备(13)的建造板(2)中，或者所述测量位置(3，4)位于能够插入所述设备(13)中的结构元件中。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述测量装置(9，10)被配置为在被一能量束或所述能量束(16)照射时产生测量信号。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述测量装置(9，10)被构造为或者包括对一能量束的波长的辐射或者所述能量束(16)的波长的辐射敏感的至少一个传感器，特别是光电二极管。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，测量单元(1)被配置为确定通过能量束(16)在所述至少两个测量位置(3，4)照射所述至少两个测量装置(9，10)而产生至少两个信号的时间或至少两个信号产生之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·皮尔兹韦格，F·措伊尔纳，
申请(专利权)人：CL产权管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE