设备和方法技术

描述了一种用于对三维工件进行生产的设备，该设备包括：用于容纳可以使用增材分层制造技术来生产三维工件的材料的加工室，其中，该加工室包括半透明窗口；用于通过半透明窗口对用于生产三维工件的材料进行辐照的辐照装置；以及被布置在加工室的半透明窗口和辐照装置之间的外壳，其中，外壳的至少一部分是半透明的，以便源自辐照装置的辐照光束从辐照装置穿过外壳行进到用于生产三维工件的材料，其中，外壳包括入口和出口，以及其中，设备被配置成对经由入口和出口通过外壳的流体的流动进行控制。行控制。行控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设备和方法


[0001]本专利技术通常涉及一种用于对三维工件进行生产的设备和一种用于对用于生产三维工件的设备的辐照装置的辐照光束进行控制的方法。

技术介绍

[0002]在增材分层方法中，工件通过生成一系列固化和互连的工件层来逐层生产。这些工艺可以通过原料的类型和/或固化所述原料以生产工件的方式来区分。
[0003]例如，粉末床熔融是一种增材分层工艺，通过该工艺可以将粉状的，特别是金属和/或陶瓷的原料加工成复杂形状的三维工件。为此，原料粉末层被施加到载体上，并根据要生产的工件的所需几何形状以位置选择性的方式经受例如激光辐照。穿透粉末层的激光辐照引起加热，并因此使原料粉末颗粒熔化或烧结。然后，进一步的原料粉末层被连续地施加到载体上已经经受激光处理的层上，直到工件具有所需的形状和尺寸。选择性激光熔化或激光烧结可特别用于基于CAD数据来生产原型、工具、替换部件或医疗假体，例如牙科的或矫形的假体。
[0004]另一方面，熔融沉积建模或材料喷射代表不同类型的增材分层工艺。在这种情况下，原料被供给到一种类型的打印头，该打印头将所述材料沉积到载体上，然后材料在载体上固化成所需的形状。
[0005]增材分层构造方法的重要参数是所生产工件的质量。由于质量可能受到各种参数的影响，已知的解决方案并不总能达到所需的质量。
[0006]因此，本专利技术的目的特别是提高使用增材分层制造技术生产的工件的质量。

技术实现思路

[0007]在独立权利要求中列出了本专利技术。在从属权利要求中概述了本专利技术的优选实施例。
[0008]根据本公开的第一方面，提供了一种用于对三维工件进行生产的设备，该设备包括：加工室，该加工室用于容纳可以使用增材分层制造技术来生产三维工件所用的材料，其中，该加工室包括半透明窗口；辐照装置，该辐照装置用于通过半透明窗口对用于生产三维工件的材料进行辐照；以及外壳，该外壳被布置在加工室的半透明窗口和辐照装置之间，其中，外壳的至少一部分是半透明的，以便源自辐照装置的辐照光束从辐照装置穿过外壳行进到用于生产三维工件的材料，其中，外壳包括入口和出口，以及其中，设备被配置成对经由入口和出口通过外壳的流体的流动进行控制。
[0009]例如，半透明窗口可以是或包括半透明实心窗口。例如，半透明实心窗口可以包括玻璃和/或不吸收(或不完全吸收)源自辐照装置的辐照光束(对于所使用的特定波长)的另一种材料。在一些示例中，半透明窗口可以是或包括加工室中的开口，由此开口可以通过实心半透明层或部件覆盖，该实心半透明层或部件可以包括玻璃和/或不吸收(或不完全吸收)源自辐照装置的辐照光束(对于所使用的特定波长)的另一种材料。
[0010]当辐照光束进入到加工室中时，光束进入窗口的条件(例如温度)可能取决于辐照工艺及其参数。这可能影响光束路径，例如光束方向和聚焦参数。
[0011]根据本公开的设备可使得能够为增材制造设备/机器的辐照光束路径产生稳定的周围环境。提供了一种用于对用于生产三维工件的设备中的光束和/或光束参数进行控制的新方式。
[0012]外壳的半透明的部分可以是在两侧对光半透明的，以使得辐照光束能够穿过外壳。在一些示例中，外壳的顶壁(或部分)和外壳的底壁(或部分)可以至少部分是半透明的，由此，底壁面向加工室，顶壁面向辐照装置。
[0013]外壳与加工室的容积分开，在该加工室的容积中，使用增材分层制造技术来固化材料，以生产三维工件。
[0014]外壳可以以不同的方式成形和/或形成。在一些示例中，外壳可以包括可以被布置在加工室(即，加工室的半透明窗口)和辐照装置之间的管子(例如柔性管子)或导管(例如柔性导管)。管子和/或导管可以在不同端部处打开，使得流体可以从管子/导管的一侧流到另一侧。
[0015]基于对经由入口和出口通过外壳的流体的流动进行控制，可以保持稳定的温度条件。这使得能够为从辐照装置经由外壳和半透明窗口到要固化的材料的辐照光束路径提供稳定的条件。特别是当辐照光束路径被很好地限定时，辐照光束路径的稳定条件可以提供用于提高三维工件的质量。可以特别基于对流体的流动进行控制来提供稳定的温度条件以及因此提供用于辐照光束路径的条件，使得例如可以通过流体的流动来提取在用于生产三维工件的制造过程中可能发生的过量的热。另外，对外壳内的流体的流动进行控制可允许基于外壳内和/或外壳与流体之间的界面处的条件的辐照光束的受控导向(steering)，这些条件例如可受温度条件和其他条件的影响，如下文进一步更详细地概述。
[0016]该设备的半透明的任何部件(例如加工室的窗口)与对一个或多个特定波长或波长范围的光透明的部件相关。因此，可以使得一个或多个特定波长或波长范围的光能够穿过设备的半透明部件。
[0017]在一些示例中，流体可以是气体、液体、气体或液体中的固体材料或其任何组合。
[0018]在设备的一些示例中，外壳形成加工室的壁的至少一部分。这可能是特别有利的，因为考虑到辐照光束可能必须行进穿过设备的较少部件，可以更精确地控制辐照光束路径的条件。
[0019]在设备的一些示例中，外壳包括半透明窗口。这使得能够进一步减少设备的部件的数量，辐照光束可能需要穿过该设备的该部件，以从辐照装置行进到可用于生产三维工件的材料。结果，由于可以更精确地控制辐照光束路径的条件，则可以提高三维工件的质量。
[0020]在一些示例中，设备还包括一个或多个传感器，一个或多个传感器联接到入口、出口和外壳中的一个或多个和/或布置在入口、出口和外壳中的一个或多个内，以用于感测流体和/或外壳周围的区域，其中，该设备被配置成基于感测到的流体和/或区域来控制外壳内的流体的一个或多个参数。在一些示例中，一个或多个传感器包括一个或多个温度传感器和/或一个或多个光学传感器(例如摄像机，例如用于执行热成像(thermography))。
[0021]在一些示例中，一个或多个传感器可以被布置在外壳的外部(另外地或替代地，被
布置在入口、出口和外壳中的一个或多个内，以用于感测流体)。
[0022]外壳周围的区域可以包括辐照装置和加工室(例如，加工室内的容积)中的一个或多个。
[0023]外壳内的流体的一个或多个参数可以包括流体的温度、流体的流动速度、流体在外壳内的停留时间、流体的压力、流体的清洁度和流体的成分中的一个或多个。
[0024]在一些示例中，清洁度可以通过光学手段，例如激光衍射来确定。另外地或替代地，清洁度可以通过流体的电导率或热导率和/或流体的成分来确定。
[0025]随着用于生产三维工件的时间的推移，该设备的透明部件可能会遭受增加的污染。这可能导致辐照光束(例如激光光束)随着时间的推移而吸收增加，这可能导致温度增加，然后可以通过流体来移除温度。因此，在一些示例中，当控制流体的一个或多个特性以特别是充分地控制温度时，可以考虑确定清洁度。
[0026]将外壳内的流体的温度和/或辐照装置的温度和/或加工室内的容积的温度维持在目标温度处或目标温度范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对三维工件进行生产的设备，所述设备包括：加工室，所述加工室用于容纳能够使用增材分层制造技术来生产所述三维工件所用的材料，其中，所述加工室包括半透明窗口；辐照装置，所述辐照装置用于通过所述半透明窗口对用于生产所述三维工件的所述材料进行辐照；以及外壳，所述外壳被布置在所述加工室的所述半透明窗口和所述辐照装置之间，其中，所述外壳的至少一部分是半透明的，以便源自所述辐照装置的辐照光束从所述辐照装置穿过所述外壳行进到用于生产所述三维工件的所述材料，其中，所述外壳包括入口和出口，以及其中，所述设备被配置成对经由所述入口和所述出口通过所述外壳的流体的流动进行控制。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述外壳形成所述加工室的壁的至少一部分。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述外壳包括所述半透明窗口。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述设备还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器联接到所述入口、所述出口和所述外壳中的一个或多个和/或布置在所述入口、所述出口和所述外壳中的一个或多个内，以用于感测所述流体和/或所述外壳周围的区域，其中，所述设备被配置成基于感测到的流体和/或区域来控制所述外壳内的所述流体的一个或多个参数。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述一个或多个传感器包括一个或多个温度传感器，以用于感测所述流体的温度和/或所述辐照装置的温度和/或所述加工室内的容积的温度，并且其中，通过所述设备进行的所述控制包括调节所述外壳内的所述流体的一个或多个参数，以将所述外壳内的所述流体的温度和/或所述辐照装置的温度和/或所述加工室内的所述容积的温度维持在目标温度或目标温度范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述入口和/或所述出口包括一个或多个控制装置，所述一个或多个控制装置被配置成控制所述流体的一个或多个特性。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述外壳包括多个外壳，所述多个外壳被布置在从所述辐照装置到所述加工室的内部的所述辐照光束的光束路径内。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述设备被配置成控制第一所述流体穿过第一所述外壳的所述流动，并控制第二所述流体穿过第二所述外壳的所述流动，所述第一流体不同于所述第二流体。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述辐照装置被配置成为从所述辐照装置穿过所述外壳的所述辐照光束提供多个光束路径。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述外壳的壁包括腔，以通过所述腔内的流体来控制所述外壳的物理特性。11.根据前述权利要求中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂亚娜，
申请(专利权)人：SLM方案集团股份公司，
类型：发明
国别省市：