[发明专利]用于在激光烧结装置中加热构造材料的辐射加热器

说明书

技术领域

本发明涉及按照权利要求1前序所述的辐射加热器及涉及具有这种辐射加热器的激光烧结装置。

背景技术

这种用于制造三维物品的辐射加热器和激光烧结装置从WO92/08566中已知。

为了在高达1200℃的温度下加工半导体晶片，从US 2004/0074898A1中已知一种石墨制成的电阻加热元件。在这种情况下电阻元件的厚度为0.1英寸(2.54mm)或大于0.1英寸。由于电阻加热元件的厚度高，所以它的热惰性也高。由此尤其是在较低温度下，没有快速温度控制或调节是可能的。

当通过用激光束依次固化若干粉末材料层制造三维物品时，材料的温度必须是在一定的加工范围(Processfenster)内，以便保证三维物品良好的质量。为了快速而精确的调节/控制这个温度，辐射加热的动态特性是决定性的。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供用于激光烧结装置的辐射加热器及提供具有这种辐射加热器的激光烧结装置，通过上述辐射加热器可以用快速而精确的方式调节/控制材料的温度。

通过按照权利要求1所述的辐射加热器和通过按照权利要求14所述的用于制造三维物品的激光烧结装置达到该目的。本发明的进一步发展在从属权利要求中说明。

与使用常规的辐射加热器如灯或加热棒相比，在激光烧结装置中使用平板辐射器的优点是它可以在低温下以相同的辐射功率工作。这导致较少的侧向辐射到加工室的壁上和导致在更冷的加工室气氛。

按本发明的辐射加热器具有特别的优点是，它具有较低热惰性的热辐射元件，因此，由热辐射元件所辐射的功率可以快速改变。这可供快速而精确调节/控制由辐射加热器加热的材料温度。

此外，通过本发明在短的构造时间里制造高质量的三维物品是可能的。

石墨用于本发明的热辐射元件的优点是石墨具有高热导系数，而同时具有低的比热容。这对应于高热扩散系α，所述热扩散系数α可以按照以下公式由比热导系数λ、比密度ρ和比热容c计算：

α＝λ/(ρ·c)。

高热扩散系数伴随着低的热惰性和热辐射元件的均匀温度分布或辐射功率。另外，石墨的优点是它可在高温下使用。

附图说明

本发明的其他特征和有效性可以借助附图从实施例的说明中得到。

图1示出激光烧结装置的一个实施例的示意图；

图2示出按照第一实施例所述的辐射加热器；

图3示出图2中辐射加热器的变型；

图4示出按照第二实施例所述的辐射加热器；和

图5示出按照第三实施例所述的辐射加热器。

具体实施方式

图1示出具有本发明的辐射加热的激光烧结装置。激光烧结装置包括向上敞开的容器1。在容器1中设置一支承件2，所述支承件2用于支承待形成的物品3。支承件2可以在容器1中通过驱动装置4沿垂直方向A上下移动。容器1的上边缘限定一工作面5。形式为激光器的照射装置6位于工作面5的上方，并发射一定向激光束，所述激光束通过偏转装置7偏转到工作面5上。此外，提供一涂布装置8用于涂布一层待固化到支承件2表面上或者一最后固化的层的粉末材料。涂布装置可以通过驱动装置在工作面5上来回移动，所述驱动装置用箭头B示意表示。涂布装置8通过在构造区左侧和右侧的两个定量装置9由两个粉末储罐10供料。另外，在施工现场的左面和右面设置两个溢流容器11，所述溢流容器11可以接收在粉末涂布期间积聚的过量粉末。

另外，所述装置具有位于工作面5的上方的辐射加热器12，用于将涂布的但还未烧结的粉末材料层预加热到适合于烧结的工作温度T_A。辐射加热器12在此这样建造，以便可以均匀地加热涂布的粉末层。

在工作面5的上方一定距离处，设置一温度测量装置13，所述温度测量装置13用于非接触式测量最后涂布的或最上面的粉末层的温度。

工作区通过一加工室16与周围隔离。因此，如果需要的话，可以防止粉末的氧化作用和释放出可能的过程气体。

控制和/或调节装置17用于控制和/或调节辐射加热器12的功率及照射装置6的功率。为此，把控制和/或调节装置17连接到辐射加热器12、温度测量装置13和照射装置6上。

图2示出辐射加热器的第一实施例。