本发明专利技术涉及一种用于由粉末材料来增材制造构件的制造装置(1)，其具有：射束产生装置(3)，所述射束产生装置设置用于产生能量束(5)；扫描装置(7)，所述扫描装置设置用于在工作区域(9)内将能量束(5)移位到多个照射位置(11)，以便借助于能量束(5)由布置在工作区域(9)中的粉末材料制造构件；偏转装置(13)，所述偏转装置设置用于在射束区域(15)内在多个照射位置(11)中的一个照射位置(11)处将能量束(5)移位到多个射束位置(17)，以及控制装置(19)，所述控制装置与偏转装置(13)作用连接并且设置用于控制偏转装置(13)以及通过改变对偏转装置(13)的控制而在制造构件期间改变射束区域的射束分布。束区域的射束分布。束区域的射束分布。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于由粉末材料来增材制造构件的制造装置、用于改变能量束的射束分布的方法、以及至少一个声光偏转器的应用
[0001]本专利技术涉及一种用于由粉末材料来增材制造构件的制造装置、一种用于改变能量束的射束分布的方法、以及至少一个声光偏转器的应用。
技术介绍
[0002]在由粉末材料来增材制造构件的过程中，能量束典型地移位到工作区域的预定照射位置、特别是沿着预定照射路径移位到工作区域的预定照射位置，以便局部地固化布置在工作区域中的粉末材料。这特别是在相继布置在工作区域中的粉末材料层中逐层重复，以便最终获得由固化的粉末材料制成的三维构件。为了提高生产率和/或将所产生的构件的材料性质设计得局部不同，期望的是，将在待制造的构件内的不同区域、特别是工作区域中的同一粉末材料层内的不同区域暴露于能量束的不同射束分布。借助于传统的射束整形、特别是通过在光学能量束情况下的折射光学元件或干涉光学元件来生成适合的、适配的射束分布经常是复杂的而且无法灵活利用。尤其已证实的是，在单独生产过程中、特别是在粉末材料层内难以或甚至几乎不可能在不同的射束分布之间进行切换。此外，传统的射束整形方法仅允许实现射束分布的有限选择，因此所述射束分布的适用性也受到限制。
技术实现思路
[0003]本专利技术的任务在于，提供一种用于由粉末材料来增材制造构件的制造装置、一种用于改变这种制造装置的工作区域上的能量束的射束分布的方法、以及至少一个声光偏转器的应用，其中，至少减少、优选地避免所述缺点。
[0004]该任务通过如下方式来解决，即提供本技术教导、特别是独立权利要求的教导以及在从属权利要求和说明书中公开的实施方式的技术教导。
[0005]该任务特别是通过提供一种用于由粉末材料来增材制造构件的制造装置来解决，其具有射束产生装置，所述射束产生装置设置用于产生能量束。制造装置还具有扫描装置，所述扫描装置设置用于在工作区域内将能量束移位到多个照射位置，以便借助于能量束由布置在工作区域中的粉末材料制造构件。此外，制造装置具有偏转装置，所述偏转装置设置用于在射束区域内在多个照射位置中的一个照射位置处将能量束移位到多个射束位置。此外，制造装置具有控制装置，所述控制装置与偏转装置作用连接并且设置用于控制偏转装置以及通过改变对偏转装置的控制而在制造构件期间改变射束区域的射束分布。
[0006]以这种方式，特别是可以预定所使用的射束分布，并且在制造构件期间、特别是在加工同一粉末材料层期间容易且快速地改变所使用的射束分布，而这无需特别是专门用于产生射束分布的特定装置。特别是可以容易且快速地在不同的射束分布之间切换。因此，制造装置能够非常灵活地以适配于在各自情况下的局部主导要求和/或条件、特别是在各自情况下构件的有待制造的区域的方式来产生适合的射束分布。因此，制造装置不仅生产率高，而且还能够实现对所产生的构件的材料性质的局部改变的调整。由于这一点，特别是可
以提高由在此提出的制造装置生产的构件的品质，特别是通过选择特别适合的射束分布提高品质。因为无需具体地适配于射束分布的干涉光学元件、特别是无需折射光学元件或静态干涉光学元件，因此尽管制造装置适用性的灵活程度高，但仍被设计得成本低廉，特别是关于产生不同射束分布不需要不同类型的装置的方面，所述装置引起附加的部件成本，并且在所述装置之间可能需要费力地且以耗费时间的方式进行切换。在此提出的制造装置也借助于对扫描装置和由此偏转装置也进行适当的控制来允许在最高效的、特别是也快速的构件制造与特别高品质的制造之间进行切换，特别是也对所产生的构件的材料性质进行局部改变的调整，例如在构件表面的区域中的硬度比构件内部更大。
[0007]一方面扫描装置和另一方面偏转装置特别是允许将与所产生的构件的制造相关的时间标量和长度标量分离开。扫描装置设置用于在与偏转装置相比更长的时间标量内将能量束几乎整体地沿着多个照射位置、特别是沿着预定照射路径在整个工作区域上移位，而偏转装置设置用于在相对于扫描装置的时间标量更短的时间标量内在照射位置处几乎局部地将能量束移位到射束区域内的多个射束位置，所述照射位置由于时间标量分离而准静态地并且所述照射位置由扫描装置预定。由于时间标量分离，因此射束区域的作为几何形状并且作为强度分布的具体射束分布以这种方式几乎静止地出现在多个照射位置中的几乎每个照射位置处。以这种方式产生的射束分布特别是进而通过扫描装置沿着多个照射位置、特别是沿着照射路径移位。通过改变对偏转装置的控制，现在可以有利地几乎根据需要改变射束区域的射束分布，也就是说，特别是改变射束区域的形状和/或射束区域中的强度分布，必要时甚至可以在照射位置之间进行改变。然而通常，多个相邻的照射位置、特别在各自情况下照射路径的连续区段是由相同的射束分布扫过的。然而照射路径的不同区段优选地是由不同的射束分布扫过的。
[0008]所产生的射束分布特别是还鉴于粉末材料的熔化过程而言也是准静态的，偏转装置偏转能量束的时间标量明显短于能量束与粉末材料之间的特征相互作用时间。随时间的推移而平均，动态产生的射束分布因此与粉末材料的相互作用就像静态产生的分布那样。
[0009]增材制造构件特别是应理解为由粉末材料逐层地构建构件，特别是用于在粉末床中制造构件的基于粉末床的方法，尤其是下述制造方法，该制造方法从由下述方法的组中被选择：选择性激光烧结、激光金属熔合(LMF)、直接金属激光熔化(DMLM)、激光净成形制造(LNMS)以及激光工程净成形(LENS)。因此，制造装置设置用于特别是实施至少一个上述增材制造方法。
[0010]能量束通常理解为能够传输能量的定向辐射。一般来说，定向辐射可以是粒子辐射或波辐射。能量束特别是沿着传播方向传播通过物理空间，并且在所述过程中沿着其传播方向传输能量。特别是借助于能量束能实现能量在工作区域中的局部沉积。
[0011]在优选的设计方案中，能量束是工作光束。工作光束特别是理解为定向的、连续的或脉冲式的电磁辐射，所述电磁辐射就其波长或波长范围而言适合于由粉末材料来增材制造构件，特别是用于烧结或熔化粉末材料。工作光束特别是理解为可以连续产生或以脉冲方式产生的激光束。工作光束优选地具有可见电磁光谱内、或红外电磁光谱内、或电磁光谱的红外范围与可见范围之间的重叠范围内的波长或波长范围。
[0012]工作区域特别是理解为区域、特别是平面或表面，粉末材料被布置在所述区域、平面或表面中，并且被能量束局部地照射以局部固化粉末材料。，粉末材料特别是在工作区域
中分层依次布置，并且以能量束局部地被施加，以便逐层地制造构件。
[0013]照射位置特别是理解为工作区域内的地点，在所述地点，能量借助于能量束局部地沉积到工作区域中，特别是沉积到布置在那里的粉末材料中。扫描装置优选地设置用于沿着照射路径在工作区域内移位能量束，其中，照射路径由能量束相继移动经过的照射位置的时间序列组成。在这种情况下，各个照射位置可以被布置成彼此间隔开，或者可以以其他方式重叠。照射路径可以尤其是被能量束连续扫描的路径。
[0014]射束区域特别是在此理解本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于由粉末材料来增材制造构件的制造装置(1)，其具有：
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射束产生装置(3)，所述射束产生装置设置用于产生能量束(5)，
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扫描装置(7)，所述扫描装置设置用于在工作区域(9)内将所述能量束(5)移位到多个照射位置(11)，以便借助于所述能量束(5)由布置在所述工作区域(9)中的粉末材料制造构件，
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偏转装置(13)，所述偏转装置设置用于在射束区域(15)内在所述多个照射位置(11)中的一个照射位置(11)处将所述能量束(5)移位到多个射束位置(17)，以及
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控制装置(19)，所述控制装置与所述偏转装置(13)作用连接并且设置用于控制所述偏转装置(13)以及通过改变对所述偏转装置(13)的控制而在制造构件期间改变所述射束区域的射束分布。2.根据权利要求1所述的制造装置(1)，其中，所述偏转装置(13)设置用于将所述能量束(5)跳跃式地移位到离散的多个射束位置(17)。3.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其中，所述控制装置(19)设置用于在制造所述构件期间改变作为射束分布的、所述射束区域(15)的形状和/或所述射束区域(15)中的强度分布。4.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其中，所述控制装置(19)设置用于根据在待制造的构件内、特别是在同一粉末材料层内的瞬时照射位置(11)来预定所述射束分布、特别是所述射束区域(15)的形状，特别是在不同的照射位置(11)处预定不同的射束分布。5.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其中，所述控制装置(19)设置用于将所述射束区域(15)的形状预定为下述形状，该形状从包括以下形状的组中被选择：旋转对称的形状、特别是三重旋转对称的或更高重旋转对称的形状、圆形形状、环形形状、环面形状或圆环形状、多边形、矩形、优选地具有倒圆的角的长形形状、线形形状、不规则形状、以及点状形状。6.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其中，所述控制装置(19)设置用于将所述强度分布产生为高斯强度分布、非高斯强度分布、恒定的强度分布、非对称的强度分布或畸变的强度分布。7.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其中，所述控制装置(19)设置用于根据在所述待制造的构件内、特别是在同一粉末材料层内的瞬时照射位置(11)来预定所述射束分布、特别是所述射束区域(15)的形状，以使得投射在所述工作区域(9)上的射束分布相应于预定的投射的...
【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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