[发明专利]用于添加式地制造三维物体的设备

说明书

本发明涉及用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能够借助能量束(4、5)固化的建造材料(3)构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，其中，所述设备(1)包括扫描单元(6)，所述扫描单元配置为在建造平面(7)的至少一部分上扫描能量束(4、5)，提供一聚焦单元(15)，该聚焦单元配置为借助所述聚焦单元(15)的至少一个光学部件相对于所述建造平面(7)的定位和/或所述聚焦单元(15)相对于所述建造平面(7)的定位来控制能量束(4、5)的焦点位置(13、14)。

技术领域

本发明涉及用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由可借助能量束固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备，其中，所述设备包括扫描单元，所述扫描单元配置为在建造平面的至少一部分上扫描能量束。

背景技术

这类设备在现有技术中是众所周知的，其中能量束——例如激光束或电子束——用于选择性地照射和固化建造材料层的区域。从而，可通过选择性地依次照射建造材料层来制造物体。为了对相应的建造材料层的预选区域进行选择性照射，通常提供一配置为在建造平面的至少一部分上扫描能量束的扫描单元。在本申请中，建造平面是指建造材料布置于其中并且可被能量束照射与固化的平面。

为了确保能量束能够在建造平面上被扫描，并且聚焦在预定的焦点位置或者具有预定的聚焦(或离焦)程度，需要对能量束的焦点位置进行校准。典型地，承载建造材料、尤其是位于建造平面中的建造材料的承载元件可沿z方向(即向上和向下)运动。为了找出能量束的最佳焦点位置——其中能量束聚焦在建造平面中，执行校准过程，其中，利用布置在不同的对应z位置处的承载单元而借助能量束来照射多个图案。随后，将经照射的不同z方向上的图案进行比较，并且对具有最佳焦点位置的图案进行评估以确定对应的图案在其中被照射的建造平面的z位置。

发明内容

本发明的目标在于提供一种用于添加式地制造三维物体的设备，其中，改进了对能量束的校准。

该目标通过根据权利要求1所述的设备来创造性地实现。有利实施例取决于从属权利要求。

本发明基于如下构思：提供一聚焦单元，该聚焦单元配置为借助聚焦单元的至少一个光学部件相对于建造平面的定位和/或聚焦单元相对于建造平面的定位来控制能量束的焦点位置。借助本发明，已意识到除了通过移动建造平面来校准能量束的焦点位置以外，或者取代通过移动建造平面来校准能量束的焦点位置，有利的是利用聚焦单元来控制能量束的焦点位置。因此，由于焦点位置的变化通过或者可通过仅聚焦单元来执行，在整个校准过程中可使建造平面保持在适当位置。所述聚焦单元包括至少一个光学部件，其中，能量束的焦点位置可借助所述至少一个光学部件相对于建造平面的定位或者借助聚焦单元本身相对于建造平面的定位来改变，其中，光学部件在聚焦单元内部的位置可保持恒定。

因此，在整个校准过程中，可利用聚焦单元或聚焦单元的光学部件在不同位置、尤其是不同的z位置处形成至少两个(或者多个)曝光点。在本申请中，作为聚焦单元的光学部件，每个光学部件可被用作、亦即被配置为改变能量束的聚散度(聚敛或发散的程度)，即，能量束是聚敛还是发散。因此，可使用任意的光学部件，例如(电磁)透镜或(可调节)反射镜等。因此，无需将建造平面移动至能量束的焦点位置，而是将能量束的焦点位置移动至建造平面中，从而使得建造平面中的建造材料可以以限定的聚焦(或离焦)程度被照射。

本文所描述的设备为一种用于借助依次逐层地选择性地照射和固化由可借助能量束固化的粉末建造材料(“建造材料”)构成的层来添加式地制造三维物体——例如技术结构件——的设备。相应的建造材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以为激光束或电子束。相应的设备可以为例如选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。