[发明专利]用于生成式地制造三维物体的设备、方法和控制单元

说明书

本发明涉及一种用于借助于通过电磁辐射、尤其是激光辐射逐层地固化粉末状建造材料制造三维物体(2)的方法，该方法包括以下步骤：利用来自辐射源(21)的电磁射束(22)扫描所述粉末状建造材料(11)的涂敷层的对应于待制造的物体(2)的横截面的位置，以选择性地固化粉末状建造材料(11)；在利用所述电磁射束(22)扫描期间引导气体流(33)经过涂敷层，并且不规则性确定针对在制造时的至少一个过程参数的过程不规则性的存在，其中，在利用所述电磁射束(22)扫描期间，基于所述不规则性确定的结果中断在待固化的横截面的至少一个当前位置上的扫描过程。

技术领域

本发明涉及用于借助生成式制造(也称作“叠层制造”)逐层地构建三维物体的一种装置和一种方法。尤其是，本发明涉及生成式的制造过程，在这些制造过程中三维物体逐层地由粉末状金属材料生成。

背景技术

所提到的方法根据特殊的实施方案也被称为“选择性激光烧结”、“选择性激光熔化”、“直接金属激光烧结”(direct metal laser sintering—DMLS)、“快速成型”、“快速加工”或“快速制造”。用于实施这样一种方法的设备例如在文献DE19514740C1中说明。根据所述文献，首先借助涂敷器涂敷薄层的粉末状建造材料并且随后在对应于物体的相应横截面的位置上通过激光束的作用使所述建造材料固化。所述两个最后提到的步骤交替地重复，直至完成待制造的三维物体为止。

对于待制造的物体的机械特性可以有利的是，激光束局部地扫描在涂敷的粉末层中要固化的位置。DE102007014683A1例如说明一种方法，在该方法中层的利用激光束要扫描的区域被分成多个细长的条形区域，并且所述各条形区域通过利用激光束沿横向于条形区域的纵向方向线性地扫描被照射。

在激光束作用到相应使用的材料上时，尤其是当材料是无粘合剂的并且无钎剂的金属材料粉末时，经常可能出现溅射物、烟以及蒸汽，其扩散到构建空间中。为此的原因例如是在通过激光产生的材料熔体中形成气体，形成的气体在冷却时从材料中逸出。为了避免污染物通过溅射物、烟以及蒸汽沉积在用于激光束的耦入窗口上，DE 198 53 947 A1提出一种处理室，在该处理室中在两个彼此对置的端部上设置有保护气体入口和保护气体出口，从而已定向的保护气体流能够被引导通过所述处理室。通过所述保护气体流，污染物被从处理室中去除。

此外，在现有技术中已知使用保护气体流以形成粉末层的均匀的表面温度，以便形成较为均一的过程条件，对此参见WO 92/08592 A。

在现有技术中，溅射物、烟以及蒸汽尤其是因此被看作是有问题的，因为污染物可能沉积在处理室中的表面上或待固化的粉末层上。此外，在待固化的粉末层上方的烟和蒸汽可能干扰地作用到激光束上并且由此影响借助于激光束熔化材料的过程。例如，一部分要输入的激光束能量可能在粉末层上方被吸收或激光在烟上被散射。发明人例如可以观察到，在存在烟时利用激光照射的面在冷却之后比其它的在其照射时存在少量烟的面具有较大的粗糙度。因此，待制造的物体的特性通过在当前被照射的面上方的气体环境中存在的烟和蒸汽影响并且必要时甚至受到不利影响。

在现有技术中已经使用的用于去除烟和蒸汽的保护气体流如发明人进行的实验显示的那样不能总完全防止由于烟和蒸汽对激光束产生不利影响：

为了有效地去除烟，原则上期望尽可能高的保护气体流动速度。然而太高的流动速度引起吹动粉末。因此在实际中，必须总是在确定流动速度时找到合适的折衷。因此，可使用的流动速度是受限制的。典型地，在构建区上流动速度的值为1m/s至3m/s。

当前激光束通常移动的速度在1m/s至3m/s或甚至超过该速度。当在极不利的情况下气体流动的方向和激光束的扫描方向一致时，则可能发生，激光必须总是穿过由其本身产生的烟云并且可以说与所述烟云一起移动。