[发明专利]用于制造三维物体的设备

说明书

本发明涉及用于通过选择性地固化逐层施加的构造材料(4)来制造三维物体(3)的一种设备(1)以及一种方法。为了改进制造过程、特别是优化热引入，提出使用包括至少两个功能开口(18、19)的加热元件(6)，其中，所述至少两个功能开口中的一个功能开口用作材料通道(18)并且所述至少两个功能开口中的另一个功能开口同时用作辐射通道(19)。附加的加热和/或冷却装置(22)用于对通过所述材料通道(18)施加的构造材料(4)进行调温。

技术领域

本发明涉及用于通过选择性地固化逐层施加的构造材料来制造三维物体的一种设备以及一种方法。

背景技术

由现有技术已知大量用于通过选择性地固化逐层施加的构造材料来制造三维物体的设备和方法。在这里，例如可称为激光烧结或选择性壳模烧结。实施这样的层构造方法所利用的设备也称为快速成型系统。这些层构造方法用于由可固化的材料(如树脂、塑料、金属或陶瓷)制成的逐层构造的构件，并且例如用于加工技术原型。在此，可以借助于添加的加工方法直接由CAD数据制造三维物体。

在这样的层构造方法中，逐层地进行物体的构造，亦即构造材料的各层连续地相叠地涂覆。在施加相应的下一个层之前，选择性地固化在相应的层中的相应于待加工的物体的部位。所述固化例如通过借助于辐射源局部地加热大多粉末状的层原料来进行。通过有针对性地将辐射以适当的方式引入到期望的区域中，可以产生精确限定的、任意相像的物体结构。在此，层厚度也是可调节的。这样的方法特别是能用于制造三维物体，其方式是，相继地产生多个薄的、单独构造的层。

典型地，将待固化的构造材料预先加热到低于处理温度的温度。接着，借助于附加的能量引入达到处理温度。

例如在激光烧结过程中，塑料材料被预先加热到低于烧结温度的温度。于是，由激光引入的能量仅有助于用于熔化粉末微粒的差值热量。

所述预先加热在许多情况下通过加热构造平台来进行。但是，在这样的“从下方”预先加热的情况下，随着构件高度越来越高，预先加热的热流由于损耗和粉末填料的越来越大的体积而减少。

其他方法也导致在构造材料中不期望的不均匀的温度分布。这特别是也适用于这样的方法，其中，所述预先加热通过“从上方”供热来进行。在此，能暂时加热的装置安放在构造层的上方。通过加热曲线的复杂控制和其他耗费的措施尝试在待预先加热的构造材料中达到均匀的温度分布。

发明内容

本发明的任务在于，改进制造过程、特别是优化热引入。

为此，本发明提出一种用于通过选择性地固化逐层施加的构造材料来制造三维物体的设备，所述设备包括设置在x-y平面内的构造平台，在该构造平台上逐层地产生至少一个三维物体，所述设备包括至少部分地覆盖所述构造平台的加热元件，用以将热能引入到构造材料中，所述设备包括驱动装置，用以产生在构造平台和加热元件之间沿x方向和/或y方向的相对运动，其中，所述加热元件具有至少两个能同时使用的功能开口，其中，所述至少两个功能开口中的一个功能开口构造为材料通道并且所述至少两个功能开口中的另一个功能开口构造为辐射通道，并且所述设备包括附加的加热和/或冷却装置，用以对通过所述材料通道施加的构造材料进行调温。

本发明还提出一种用于通过选择性地固化逐层施加的构造材料来制造三维物体的方法，其中，在设置在x-y平面内的构造平台上逐层地产生至少一个三维物体，其中，至少部分地覆盖所述构造平台的加热元件将热能引入到构造材料中，其中，驱动装置产生在所述构造平台和所述加热元件之间沿x方向和/或y方向的相对运动，其中，所述加热元件在使用至少两个功能开口的情况下使构造材料和辐射能同时通过，并且其中，附加的加热和/或冷却装置加热或冷却通过所述材料通道施加的构造材料。