[发明专利]用于生产三维工件的设备和操作该设备的方法

说明书

本公开提供用于生产三维工件的设备和操作该设备的方法。该设备包括处理室(14)和照射装置(20)，处理室容纳有接收原料粉末(18)的承载件(16)，照射装置选择性地将电磁辐射或粒子辐射照射到施加在承载件(16)上的原料粉末(18)上，以便通过增材层叠构造法由所述原料粉末(18)生产工件(12)，照射装置(20)包括至少一个辐射源(22，24)和具有多个光学元件(28，34)的至少一个光学单元(26，32)。传热装置(38)被配置成将由热源(40)产生的热传递至照射装置(20)的至少一个光学单元(26，32)。该设备还包括控制单元(42)，该控制单元被配置成控制传热装置(38)，以调节照射装置(20)的至少一个光学单元(26，32)的温度。

技术领域

本发明涉及一种用于通过用电磁辐射或粒子辐射照射原料粉末层来生产三维工件的设备。此外，本发明涉及一种操作这种设备的方法。

背景技术

粉末床熔融是一种增材层叠处理(additive layering process)，通过该处理可以将粉状的特别是金属和/或陶瓷原料加工成复杂形状的三维工件。为此，将原料粉末层施加到承载件上，并根据待生产的工件的期望几何形状以位点选择性(site selective)方式使原料粉末层经受激光辐射。穿透入粉末层的激光辐射使原料粉末颗粒被加热从而熔化或烧结。然后将另外的原料粉末层相继地施加到承载件上的已经经受激光处理的层上，直至工件具有期望的形状和大小。选择性激光熔化或激光烧结可以特别用于基于CAD数据生产原型、工具、替换件或医疗假体诸如例如牙科假体或整形外科假体。

例如，在EP 1 793 979 B1中描述了一种用于通过粉末床熔融处理由粉状原料生产成型体的设备。该现有技术设备包括处理室，该处理室容纳有用于待制造的成形体的多个承载件。粉末层制备系统包括粉末贮存器固定件，该粉末贮存器固定件可以在承载件上来回移动，以便将待用激光束照射的原料粉末施加到承载件上。处理室与保护气体回路连接，该保护气体回路包括供应管线，通过该供应管线可将保护气体供应至处理室，以便在处理室内建立保护性气体气氛。

EP 2 335 848 B1中描述了一种照射装置，该照射装置例如可以应用于通过照射粉状原料来生产三维工件的设备中。照射装置包括激光源和光学单元。被供应有由激光源发射的激光束的光学单元包括扩束器和扫描器单元。在扫描器单元内，被整合到光束路径中以将激光束分成多个子激光束的衍射光学元件布置在用于使子激光束偏转的偏转镜前方。由扫描器单元射出的激光束或子激光束被供应至物镜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种允许通过用电磁辐射或粒子辐射照射原料粉末层来生成高质量的三维工件的设备。此外，本发明的目的在于提供一种操作这种设备的方法。

这些目的通过如下文所限定的用于生产三维工件的设备以及如下文所限定的操作用于生产三维工件的设备的方法来应对。

用于生产三维工件的设备包括处理室，该处理室容纳有用于接收原料粉末的承载件。承载件可以是具有表面的刚性固定承载件，原料粉末施加到该表面上，以便经受电磁辐射或粒子辐射。然而，优选地，承载件被设计成能在竖直方向上移位，使得当由原料粉末逐层构建工件时，承载件可以随着工件构造高度的增加而在竖直方向上向下移动。施加到处理室内的承载件上的原料粉末优选为金属粉末，特别是金属合金粉末，但也可以是陶瓷粉末或含有不同材料的粉末。粉末可以具有任何合适的粒度或粒度分布。然而，优选的是处理粒度100μm的粉末。

该设备还包括照射装置，该照射装置用于选择性地将电磁辐射或粒子辐射照射到承载件上的原料粉末上，以便通过增材层叠构造法由所述原料粉末生产工件。因此，可根据待生产的工件的期望几何形状以位点选择性方式使施加到承载件上的原料粉末经受电磁辐射或粒子辐射。