[发明专利]用于生成式制造三维物体的方法和设备

说明书

本发明涉及在处理室(3)中生成式制造三维物体(2)的过程中产生顶盖气体流(44)的方法。处理室具有处理室壁(4)，其具有位于构建区域(10)上方的处理室顶盖(4a)。至少暂时地在物体(2)的制造之前和/或期间和/或之后，处理气体的顶盖气体流(44)流动经过流过处理室(3)，所述顶盖气体流从处理室顶盖(4a)朝向构建区域(10)以受控的方式流动。顶盖气体流(44)通过形成在处理室顶盖(4a)中的多个顶盖入口(45、53)被供应到处理室(3)，顶盖入口分布在处理室顶盖(4a)的区域内且被设计和/或被布置和/或被控制成使得，当顶盖气体流(44)离开顶盖入口时，其基本垂直于构建区域(10)被向下引导到构建区域上。

技术领域

本发明涉及一种通过在布置在处理室中的构建区域内逐层施加和选择性固化构建材料以在生成式制造设备的处理室中生成式制造三维物体的方法。在此过程中，在物体被制造的同时，处理气体流被供应到处理室，所述处理气体流流动经过处理室并且随后从处理室被排出。本发明还涉及一种被设计和/或被控制成优选地自动执行所述方法的设备，以及一种设计成产生相应的控制命令的控制单元。本发明具体地涉及构建材料以粉末形式被提供的方法和设备。

背景技术

用于生成式制造三维物体的方法和设备也被称为“增材制造”或“生成式制作”方法和设备。在此过程中，物体通常在可竖向调节的构建支架上的构建区域内被逐层地构建。为此，构建材料的相应的层被施加到构建支架上或相应地施加在已存在的层上，并且在对应于待制造物体的横截面的区域内被选择性地固化。这些步骤在制造设备的处理室中进行，处理室被布置在制造设备的机器外壳内。这种方法的示例是“选择性激光烧结或熔融”，其中，通过以激光光束扫描相应的层来实现构建材料的选择性固化。通常，制造容器通过将构建材料侧向地限制在可竖向调节的构建支架上形成处理室内用于所述构建材料的边界框架。在这种情况下，制造容器的上部边缘所界定的区域通常被理解为构建区域。实际上，构建材料的相应的顶部层还可以经常被施加在如此限定的构建区域的边缘之外；但是施加在构建区域外侧的构建材料对物体制造没有影响，并且因此既不会被选择性固化也不会随后与构建支架一起下降。

取决于所使用的构建材料的种类，尤其是当烧结或熔融塑料或金属粉末时，在选择性固化过程期间可能产生传播到处理室内的不期望的杂质，所述杂质例如为飞灰、烟气、烟尘、蒸汽和/或气体。当使用粉末形式的构建材料时，可能由于在处理室中搅动(swirlingup)粉末或粉尘而额外地产生杂质，所述搅动例如由于计量(metering)或施加过程中的不规律性或者撞击到粉末部分上的局部气体流过强而导致。杂质能够例如通过吸收、散射、或反射扫描激光光束而不利地影响制造过程，能够沉积在用于激光光束的耦合窗口上，或者附着在构建材料层上，由此可能由于后续的固化而产生干扰夹杂物或者可能损害连续的层的施加。

为了满足对于制造过程的高品质和高效率的要求，这种杂质因而需要从其被产生的过程点处被尽快地移除。这样做时，尤其需要避免杂质再次进入固化辐射的路径和/或进入处理室中的其他位置。对于多扫描器系统(使用例如激光的多个固化单元)而言，此外，还存在杂质从一个激光光束的工作区域进入另一个激光光束的路径并且因而干扰另一个激光光束的处理的风险。此外，活动激光光束的数量增加导致处理室中杂质率的增加，这再次要求改善对于杂质的移除。

例如在EP 2 862 651 A1中，针对具有四个辐照单元的多扫描器机器，描述了这种杂质的移除。此时，原材料托架的在其上构建物体的区域被划分为四个重叠的象限，每个象限均分别受到一个辐照单元的辐照。在物体被制造时，提出了借助于在喷嘴中在紧密位于原材料托架的中央区域上方处终止的气体入口来为处理室供应新鲜气体。在此过程中，喷嘴沿指向托架的方向向下被封闭，使得气体流只通过环形挡板的开孔侧向地流出。但是，对于这种气体入口构造而言，位于原材料托架的中央区域上方(即位于喷嘴正下方)的杂质不能被有效地移除。

另外，申请人知晓如下的生成式制造设备，其中，为了从处理室移除杂质，产生有气体流，所述气体流在圆形或细长的近似矩形的撞击区域内竖向居中地撞击在构建材料的顶部层上，并且由此被侧向地偏转。类似地，这些气体流构造产生在处理室内杂质无法被充分移除的问题区域，如图3和图4所示：