用于添加地制造至少一个三维物体的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于由辐射产生装置(5)产生的能量束(6)通过依次选择性地固化各个由可固化的颗粒状建造材料(4)组成的建造材料层(3)来添加地制造至少一个三维物体(2)的设备(1)，该设备包括用于产生能量束(6)的至少一个辐射产生装置(5)和用于在建造平面(3)中形成要被固化的建造材料层的至少一个覆层器装置(8)，其特征在于至少一个流态化装置(10)，该至少一个流态化装置被设置用于将能作为要被选择性地固化的建造材料层施加的建造材料(4)和/或将作为要被选择性地固化的建造材料层被施加的建造材料(4)至少在部分区段上流态化。

【技术实现步骤摘要】
用于添加地制造至少一个三维物体的设备本申请是2017年07月26日所提出的申请号为201710616445.6、专利技术名称为“用于添加地制造至少一个三维物体的设备”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于借助于由辐射产生装置产生的能量束通过依次选择性地固化各个由可固化的颗粒状建造材料组成的建造材料层来添加地(additiven)制造至少一个三维物体的设备。该设备还包括用于产生能量束的至少一个辐射产生装置和用于在建造平面中形成要被固化的建造材料层的至少一个覆层器装置。
技术介绍
这种用于添加地制造三维物体的设备本身是已知的。借助于相应的设备，借助于由辐射产生装置产生的能量束，在与要制造的物体的各个横截面区域相应的区域中，通过选择性地固化在建造平面中施加的、由可固化的颗粒状建造材料组成的建造材料层依次添加地建造出要制造的三维物体。建造材料的施加或覆层特性是借助于覆层器装置要形成的建造材料层的质量的一个主要标准。建造材料的施加或覆层特性尤其是通过在建造材料颗粒之间的化学物理的相互作用，也就是说例如范德华力、由水分沉积产生的氢键等等来确定。此外，至今为止用于优化建造材料的施加或覆层特性的方法是以对建造材料的比较复杂的与材料相关的影响为基础的，例如通过颗粒形态和/或颗粒组成的选择。
技术实现思路
本专利技术基于的任务是，给出一种与此相比尤其是在建造材料的施加或覆层特性的改善方面改进的、用于添加地制造三维物体的设备。这个任务通过按照权利要求1的设备解决。从属权利要求涉及该设备的特别的实施方式。这个任务此外通过一种按照权利要求16的方法解决。在此描述的设备一般用于借助于由至少一个辐射产生装置产生的至少一个能量束，通过依次选择性地逐层固化各个由可固化的颗粒状或粉末状的建造材料组成的建造材料层来添加地制造或者说生成地(generativen)制造至少一个三维物体、也就是说通常的技术的构件/建造部件(Bauteil)或技术的构件组。该设备尤其可以是用于实施添加式激光熔化方法的设备，简称SLM(选择性激光熔化)设备。基于建造数据实施依次选择性地逐层固化要被固化的建造材料层。建造数据一般描述各个要添加地制造的三维物体(以下简称为“物体”)的几何上的形状或几何结构上的设计。建造数据例如可以是要制造的物体的CAD-数据或基于这种CAD-数据被创建。所述设备包括用于实施添加建造过程的典型的需要的功能部件、也就是说尤其是包括用于产生能量束的辐射产生装置，该辐射产生装置尤其是用于产生用于选择性地固化由颗粒状建造材料、尤其是金属粉末、塑料粉末或陶瓷粉末组成的各个建造材料层的激光束或电子束，所述设备还包括用于在建造平面中形成要被固化的建造材料层的覆层器装置。建造平面可以是承载装置的通常被(在竖直方向上)可运动地支承的承载元件的表面或是已经固化的建造材料层。承载元件或承载装置通常是粉末模块的粉末室容积的底部侧的界限。粉末模块被设置用于容纳和/或输出建造材料。每个粉末模块包括用于容纳在添加建造过程的范围中要被选择性地固化的建造材料或在添加建造过程的范围中没有固化的建造材料的粉末室。粉末室限制一个可用建造材料填充的粉末室容积。粉末室容积至少在侧面上通过一般地空心长方体式地或空心圆柱体式地构造成的粉末室的壁(粉末室壁)来限制。如提到的那样，在底部侧上粉末室容积通过承载装置限制。粉末模块例如可以是：一种建造模块，在该建造模块中实施实际的添加建造三维物体并且该建造模块为此在实施添加地制造过程的范围中被依次逐层填充要被选择性地固化的建造材料；一种计量模块，经由该计量模块在实施添加地制造过程的范围中依次逐层将建造材料计量配给到过程室中；或者一种收集模块，该收集模块在实施添加地制造过程的范围中被填充没有固化的建造材料。所述设备此外包括至少一个流态化装置。流态化装置被设置用于将能在待选择性固化的建造材料层中施加的建造材料或(已经)在待选择性固化的建造材料层中被施加的建造材料至少在部分区段上流态化。流态化应该理解为——类似于涡流层(流化床)方法——尤其是对建造材料或建造材料颗粒的(局部的或限制在局部范围中的)搅动，它赋予建造材料类似流体的特性；建造材料或相应的建造材料层因此可以至少在部分区段上变换成某种涡流层。建造材料的搅动——(在很大程度上)与建造材料的材料组成无关地——对建造材料的施加或覆层特性或施加或覆层状态具有积极的作用。这是因为流态化造成建造材料颗粒的、结合开头所述的现有技术描述的化学物理相互作用的抵消或减弱，它尤其是基于由流态化引起的建造材料颗粒的接触位置的改变。建造材料的流态化可以引起作用在建造材料颗粒上的引力的(暂时)抵消或减弱。建造材料的流态化(在时间上)在选择性地固化建造材料之前实施。因此，尤其是在建造材料的施加或覆层特性的改善方面，提供一种改进的用于添加地制造三维物体的设备。在第一实施方式中，流态化装置可以被设置用于产生引起能作为要被选择性地固化的建造材料层施加的建造材料和/或作为要被选择性地固化的建造材料层被施加的建造材料至少在部分区段上流态化的气流。建造材料或建造材料层的流态化在此处通过借助于流态化装置产生的气流来实现。气流可以相对于建造平面成角度地——尤其是与重力(引力)的作用方向相反地——延伸地定向。气流的与重力的作用方向相反的定向可以引起作用在建造材料颗粒上的引力的所述的(暂时)抵消或减弱。在气流的流动特性方面，也就是说尤其是在流动方式(其中(尽可能)层流的气流是优选的)和流动速度(其中(尽可能)低的流动速度是优选的)上，气流被如此地选择，即该气流不影响已经形成的建造材料层。通过气流产生的搅动通常引起对建造材料或建造材料层的局部的或局部限制的搅动。气流通常通过惰性流动气体(惰性气体)或通过惰性流动气体混合物形成。流动气体或流动气体混合物因此与建造材料没有反应性的相互作用。流动气体例如可以是氩气或氮气。流动气体混合物例如可以包含氩气或氮气。气流能经由在覆层器装置的功能部件中构造的、尤其是扩散器式的或喷嘴式的一个或多个流动开口引入建造材料中。功能部件尤其是刀片式的或刀片形的覆层器元件(覆层器刀片)。功能部件可以与流动产生装置耦联，经由该流动产生装置可以将气流引入或导入功能部件中。流动开口可以如此布置和定向，即气流至少按照它的主流动方向(在很大程度上)平行于建造平面地流动。只要存在多个流动开口，那么它们可以必要时成组地按照排和/或列方式的布置结构来布置，因此并排地或上下重叠地布置。至少一个流动开口可以通过一种影响、也就是说尤其是减慢的和/或均匀化流动特性的几何形状，也就是说例如格栅式的或格栅形的扩散器或喷嘴几何形状来构造。为了影响、也就是说尤其是为了减慢或均匀化气流的流动特性，当然也可以设置至少一个分开的、与至少一个流动开口在功能上相配设的扩散器元件。扩散器元件可以连接在至少一个流动开口的上游或下游。在另一个实施方式中，这些或至少一个流态化装置可以被设置用于，产生引起能作为要被选择性地固化的建造材料层施加的建造材料和/或作为要被选择性地固化的建造材料层被施加的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于添加式地制造三维物体的设备，其特征在于，所述设备包括：/n辐射产生装置，所述辐射产生装置构造成产生能量束并选择性地固化建造材料的连续层，所述建造材料为可被所述能量束固化的颗粒形式；/n覆层器装置，所述覆层器装置构造成将所述建造材料的所述连续层施加到建造平面上，所述建造材料的所述连续层至少部分地由粉末模块支撑，其中所述覆层器装置包括刀片式的覆层器元件，所述刀片式的覆层器元件具有至少一个流动开口，所述至少一个流动开口包括围绕所述覆层器装置的外表面布置的扩散器和/或喷嘴，且所述扩散器和/或喷嘴构造成在施加所述建造材料作为建造材料层的过程中和/或之后排出至少部分平行于所述建造平面的气流，以流态化至少一部分所述建造材料。/n

【技术特征摘要】
20160823 DE 102016115575.61.一种用于添加式地制造三维物体的设备，其特征在于，所述设备包括：
辐射产生装置，所述辐射产生装置构造成产生能量束并选择性地固化建造材料的连续层，所述建造材料为可被所述能量束固化的颗粒形式；
覆层器装置，所述覆层器装置构造成将所述建造材料的所述连续层施加到建造平面上，所述建造材料的所述连续层至少部分地由粉末模块支撑，其中所述覆层器装置包括刀片式的覆层器元件，所述刀片式的覆层器元件具有至少一个流动开口，所述至少一个流动开口包括围绕所述覆层器装置的外表面布置的扩散器和/或喷嘴，且所述扩散器和/或喷嘴构造成在施加所述建造材料作为建造材料层的过程中和/或之后排出至少部分平行于所述建造平面的气流，以流态化至少一部分所述建造材料。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述至少一个流动开口构造和布置成使得大部分气体基本上平行于所述建造平面流动；并且/或者
其中所述至少一个流动开口构造和布置成使得至少一些所述气体相对于所述建造平面成角度地流动。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，其中所述气体包括惰性气体或包括惰性气体的气体混合物。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，包括多个流动开口，所述多个流动开口中的各个流动开口包括至少一个扩散器元件，所述多个流动开口构造成提供层流气流。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其特征在于，包括：
振动装置，所述振动装置被构造成在施加所述建造材料作为建造材料层的过程中和/或之后将机械振动引入到至少一部分所述建造材料中。


6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，其中所述振动装置包括：
振动产生元件，所述振动产生元件构造成产生具有一定的振动特性的机械振动；以及
振动传递元件，所述振动传递元件构造成在施加所述建造材料作为建造材料层的过程中和/或之后将所述机械振动直接或间接地传递到所述建造材料。


7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，其中所述机械振动构造成在施加所述建造材料作为建造材料层的过程中和/或之后流态化至少一部分所述建造材料。


8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，其中所述振动产生元件被布置或形成在所述覆层器装置或所述覆层器装置的功能部件上或其中；或者
其中，所述振动产...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·赫尔佐克，F·贝希曼，F·措伊尔纳，C·迪勒，T·德乐，J·斯坦贝格尔，
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