[发明专利]用于添加式地制造三维物体的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过借助于至少一个能量束依次逐层地选择地固化建造材料(9)层而添加式地制造三维物体(6)的方法，其中，依次逐层地选择地固化建造材料(9)基于描述要添加式地制造的三维物体(6)的数据组实施，其中，被设置用于烧结和/或熔化或熔穿的建造材料区域在低于建造材料(9)的固化温度的温度范围内被加热，其中，这个或这些建造材料区域的加热通过至少一个加热射束(17)实施，该至少一个加热射束或者分区域地包围至少一个被用于熔融、熔化或熔穿的主射束(18)或者在主射束(18)之前或之后行进，其中，主射束(18)和加热射束(17)一起同步地在建造材料(9)的表面上方被引导。

技术领域

本发明首先涉及一种用于添加式地制造物体的方法。此外本发明涉及一种设备。

背景技术

讨论的尤其是所谓的3D-打印方法的技术领域，尤其是选择性激光熔化(SLM)或选择性激光烧结(SLS)的领域。但是本发明也包括所谓的立体光刻方法和所属的设备，其中液态的或膏状的建造材料同样通过辐射能量的作用被转变成固化的状态，以便由此逐层地制造三维物体。

在所有这些方法中，建造材料层被施加到一个表面或已经被固化的工件面上，或者在建造模块中通过下降已经被固化的部分的保持装置来产生。这些层以过程受控的方式被如此地固化，即合适的射束源的被聚焦的射束投射到建造材料层的要固化的部位上并且使建造材料层的这些部位固化，也就是说尤其是预烧结或逐渐烧结、熔化或熔穿/熔透。为此提供描述要添加式地制造的物体的数据组/数据记录。

全部的方法在此基于的认识是，通过一定的能量输入，尤其是在SLM或SLS方法中，使建造材料达到固化点、尤其是熔化点之上。形成的熔化池——其不仅在要固化的建造材料层内形成，而且一直达到至少一个位于下面的建造材料层——导致建造材料固化，其中，在SLM方法中粉末状的结构被溶解。在SLS方法中，建造材料的粉末颗粒可以至少部分地保留。

作为现有技术已经公知，对建造材料进行预热或者说预先加热。这或者通过在建造板上方分开地加热建造材料来进行，备选地，通过经由建造室的室壁加热建造材料或通过经由它的表面加热建造材料来进行，其中，在所有这些方法中布置在建造室中的全部建造材料被预热。此外也已经公知的是，对建造材料仅仅进行局部的预热并且在此要注意不超过它的熔化点。建造材料的局部的逐渐加热在此可以通过建造激光器实施，其中，材料层的预先确定的位置被分别多次地照射。在第一照射期间建造材料首先被带到一个低于熔化温度的温度，在随后的照射过程期间被带到一个高于熔化温度的温度(EP1568472B1)。这种方法要求在要固化的建造材料层上方对激光束进行复杂的引导，射束例如必须实施被向前和向后定向的蜿蜒形式的运动。由此会使建造过程的控制复杂化和使建造过程被延迟。

发明内容

本发明基于的任务是，设计一种方法，使得该方法可以较简单地和较快速地实施。用于实施该方法的设备应该同样被简化。

被看作为本发明的核心是，负责加热或预加热、因此用于预热或逐渐加热建造材料(低于其固化温度)的加热射束围住负责熔化或烧结建造材料的主射束，或者关于固化轨迹——也就是说尤其是熔化或烧结轨迹——直接地在主射束之前或之后行进，其中，加热射束与主射束一起同步地在表面上方被引导。

就方法而言，这具有大的优点，首先，不被设置用于固化的建造材料区域起初不被预加热并且因此在该区域中的建造材料可以在不受到任何热作用的影响下被用于另外的建造过程。

由于减小的温度梯度，避免了在部件中的由热引起的(机械)应力，同样也避免了在部件中的由于热膨胀引起的应力。

部件的尺寸精度被提高。在熔化池的固态-液态过渡部中的收缩被避免，因为熔化池的环境已经具有提高的温度。总体上，应力被减小。通过干燥粉末可以避免气孔，通过减小冷却速率实现部件的脆化以及通过热冲击实现部件的改变。

由于建造材料仅仅在直接的周围中实施固化的地方被预加热，因此通过减少热循环使材料负荷减小。