[发明专利]保护元件

说明书

增材制造装置（1）包括射束产生单元（3）、原材料容器（5）和原材料供应单元（4）。窗元件（2）设置用于将能由射束产生单元（3）发射的能量射束（8）传输到原材料容器（5），以由多个原材料层制造固体制品，其中原材料包括粉末。原材料容器包含原材料（6），原材料以彼此叠加布置的多个原材料层布置，使得包括原材料表面（7，17）的最上面的原材料层暴露于能量射束（8）。窗元件（2）包括第一表面（31）和第二表面（32），其中第一表面（31）面向射束产生单元（3），并且第二表面（32）面向原材料表面（7，17）。第二表面（32）至少部分地由保护元件（70）覆盖。保护元件（70）对于能量射束（8）是可透射的，使得在操作中，能量射束（8）传送穿过保护元件（70）。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造装置的能量射束的传输表面的保护元件。这种增材制造装置可以构造为用于制造三维固体制品的选择性烧结装置。

背景技术

根据现有技术，根据WO2007009526A1的通过激光烧结逐层制造物体的装置包括用于通过引导到其表面上激光射束而被固化的粉末的容器。激光射束在对应于成品的层的特定区域中的工作平面中提供固化粉末的表面层的能量源。在工作平面中完成固化过程之后，施加装置在刚完成的表面层的顶部上施加另一粉末层。容器可在工作平面的高度上移动以放置另一层。将该层再次暴露于激光射束并重复固化过程。

激光射束由激光器产生，该激光由通过控制装置控制的偏转装置偏转，并通过聚焦装置聚焦在工作平面内的预定点处。聚焦装置包含透镜模块，其是耦合窗的示例。耦合窗是用于能量射束的传输表面的示例。透镜模块包括入射透镜和安装在固定环上的出射透镜。出射透镜布置在透镜模块面向工作平面的一侧。其暴露于由在制造过程中从粉末中逸出的分解和反应产物引起的可能的污染。这种分解和反应产物可沉积在透镜上，并由此在制造过程中逐步降低透明度。这种现象在文献中也称为起雾。为了避免这种污染，在WO2007009526A1中建议增加出射透镜的温度。提供了一种加热元件，其布置在透镜的周围上并且可以包括线圈，当连接到电路时，在电流流过线圈时，线圈被电阻加热。热量散发到出射透镜，由此出射透镜的温度上升到超过100摄氏度。由此可以避免分解或反应产物在透镜的较冷表面上的凝结。对其附加地或可选地，惰性气流可以通过透镜或布置在透镜和工作平面之间的任何安全窗。在WO9706918A1中公开了一种用于提供气流以将任何沉淀物带离透镜的装置的示例。

到目前为止，现有技术的解决方案都不能很长时间段地完全防止起雾。还观察到，甚至气态污染物也可能沉积在加热的玻璃窗上并且可能在热表面上燃烧，这可能甚至加速污染而不是如WO2007009526 A1中所建议的那样减慢污染。因此，现有技术的系统在所有情况下都不能令人满意地防止污染。

文献EP 2431113 A1公开了一种挡板，其防止粉末材料或烟雾粘附到玻璃窗上。挡板由柔性的不燃性材料制成，诸如金属片。当烟雾排出时，挡板仅在降低或提升框架的时间段期间关闭，原因是在此期间气流变得紊乱。烟雾被散射并会粘附到窗上，这导致污染物沉积，污染物沉积导致减少的光束输出。因此，只有当光束不起作用时才操作挡板。在光束操作期间没有玻璃窗的保护，因此即使通过文献EP2431113A1中公开的挡板可以显著降低污染速度，在光束操作期间玻璃窗仍然可能被污染。因此，甚至EP2431113A1的挡板也需要定期清洁或更换玻璃窗。