[发明专利]用于制造三维物体的方法和设备

说明书

根据本方法，接连地产生平面层，以使得每个新产生的层沿着第一轴线(Z)叠加在先前产生的层上，或者如果先前产生的层不存在，则叠加在金属支撑件(2)上，这些层中的每个由占据对应的层的整个厚度的至少一个金属条带(F1C1)构成。为了产生每个层，执行放置步骤，在该放置步骤的整个持续时间期间，将条带或每个条带的部分(F1C1.1)与先前产生的层或支撑件(2)接触地压靠；执行熔融步骤，该熔融步骤在放置步骤期间完成，并且在熔融步骤期间，仅将部分中的被称为熔融的区段(F1C1.1.F)通过熔融焊接到先前产生的层或支撑件，以使得在该熔融步骤结束时，所述部分的未熔融的其余部分(F1C1.1.NF)包括所述部分的边缘，并且仍然与先前产生的层或支撑件接触；以及通过将所述放置和熔融步骤应用于条带或每个条带的对应的部分来重复与对应的部分的数量相同的次数的所述放置和熔融步骤，对应的部分在垂直于第一轴线的第二轴线(X)上彼此偏移，以使得在第二轴线上彼此跟随的所述部分的两个部分的熔融的区段重叠。在对于每个层的条带重复放置和熔融步骤之后获得的全部的熔融的区段共同形成待制造的物体的二维截面。

【技术领域】

本发明涉及一种用于制造三维物体的方法。它还涉及使得可以执行该制造方法的对应的设备。

【背景技术】

通过逐层添加材料来制造三维物体是众所周知的，特别是通过在激光束或电子束的作用下烧结和/或熔融金属或陶瓷粉末。如今在诸如航空、汽车、装备制造、首饰、珠宝、钟表、医疗领域，研究之类的各种工业领域中广泛地提出了对应的制造方法。

这些制造方法在技术上和经济上都是非常重要的，技术上特别是关于提高性能和功能小型化，而经济上特别是与生产成本和时间框架以及新产品销售的灵活性有关，更不用说在战略上，以便开发新的概念和新材料。

已知的方法在其实施方面以及相对于所制造的三维物体的技术特征都具有一定数量的缺点和/或限制。

实施的困难或复杂性涉及粉末状材料的使用，铺展成薄层以便建立和控制粉末床，在该粉末床中部件被逐层地反复地制造。在工业上难以制造粉末材料，即以具有小颗粒尺寸的粉末状状态，典型地具有几微米粒径。除了制造成本和所需要的高投资水平之外，困难与产品由于其挥发性所致的危险相关，该挥发性产生环境污染风险和爆炸风险。由于在制造方法的实施期间产生了废物特别是由纳米颗粒组成的烟雾的事实，在粉末回收利用操作期间也出现困难。这些困难导致建立复杂的操作方法，以便提供相对于力求达到的且合格的目标的随着时间的推移的冶金特性的控制和维护，并且以便保证以下方面：关于用于执行方法的机器的操作安全性和用户健康。更进一步地，粉末(特别是金属粉末)的生产需要实施大量的工业资源，诸如雾化塔、研磨装备、用以控制颗粒尺寸的筛分选择装备、物理化学分析装备，干燥装备和包装装备。所有这些资源都会导致投资和高生产成本：一公斤金属粉末的价格是以标准格式的相同冶金等级(grade)的金属的五到十倍，标准格式典型地以棒状、锭状或线状的形式。附加地，粉末的体质限制了由激光束提供的热能的效率，这是由于在与激光束相互作用期间导致粉末的高反应性的特定表面的重要性：这种现象造成该材料的部分的升华，其可以改变该材料的化学组成，相变和/或冶金结构缺陷，典型地是制造体积内的孔隙或微裂纹。所有这些现象都限制了针对关于可用的激光能量的生产力的潜力。

一般地，通过粉末、陶瓷和/或金属的烧结和/或激光熔融而提高的制造方法的生产率降低了所制造的三维物体的尺寸、几何和表面状态品质。这种情况对于该类型的制造方法的技术和经济性能的总体改善是限制因素。

因此，EP 1,400,339公开了一种用于逐层制造完整的三维部件的方法。根据该方法，每层材料被放置在先前产生的层上，或者如果先前产生的层不存在，则放置在平面金属支撑件上。每层的材料可以是压实的粉末或金属条带的层。在所有情况下，为了局部熔融每个连续地放置的材料层，激光束从材料层的一个边缘到相对的边缘来对该材料层进行扫描。该方法具有与上面详细解释的方法相同的品质限制。

【发明内容】

本发明的目的是提出一种递增的制造方法，该方法相对于逐层递增的制造方法是创新的且突破的。