[发明专利]用于添加式地制造三维物体的设备

说明书

本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(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)，其特征在于，所述设备包括确定装置(6)，所述确定装置适于确定与所述能量束(5)的焦点位置(7)和/或与标称焦点位置的偏差相关的至少一个参数，其中，所述确定是基于所述能量束(5)的至少一部分相对于标称角度的角度偏差。本发明还涉及一种用于添加式地制造三维物体(2)的设备(1)的确定装置(6)和用于操作至少一个用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(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)的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能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。

背景技术

通常从现有技术获知用于添加式地制造/增材制造三维物体的设备。此类设备典型地使用适于产生能量束和/或将能量束引导到通常布置在建造平面中的建造材料的表面上的照射装置。由于对建造材料的选择性照射，建造材料可被选择性地固化。通过照射并由此固化建造材料以及轮流地施加新的建造材料层，可逐层建造物体。

使用能量束照射的建造材料的固化表现强烈取决于能量束的例如影响在建造材料中消耗的能量的参数。换而言之，基于其来控制照射装置的参数影响建造材料的固化表现并由此对物体的品质、特别是机械特性有影响。

关键参数之一是能量束的焦点位置，或换而言之，至关重要的是使能量束正确地/适当地/合适地聚焦。由于能量束在建造材料上的光斑大小限定建造材料中(单位面积)消耗多少能量而且光斑大小影响在建造材料中照射的结构或图案，所以监测光斑大小对于例如通过确保使用合适/适当的能量束的能量和/或强度来确保满足物体品质和/或过程品质而言是重要的。例如，如果能量束的实际焦点位置偏离标称焦点位置，则不满足所需的光斑大小。因此，必须在建造材料中照射的图案也将偏离标称图案，因为物体的结构元件——例如，线厚度——偏离它们的标称值。另外，单位面积的强度或能量偏离单位面积的标称能量，因为光斑大小——即能量束的能量分布在其上的面积——也偏离它的标称值。

然而，已知方法受到传感器特别是对用于添加式地制造三维物体的光学系统的快速变化的焦距的状态的响应时间的限制。在已知的添加式制造设备中，快速变化的焦距可能被误解为例如热诱导的焦点偏移。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于添加式地制造三维物体的设备，其中改进了能量束的焦点位置的确定。

该目的通过根据权利要求1所述的设备创造性地实现。本发明的有利实施例记载于从属权利要求。

本文所描述的设备为一种用于通过依次逐层地选择性固化由能借助能量源——例如，能量束，特别是激光束或电子束——固化的粉末状的建造材料(“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为金属、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。

设备可包括在其运行期间使用的多个功能单元。示例性的功能单元为：过程室；照射装置，其适于使用至少一个能量束选择性地照射设置在过程室中的建造材料层；和流产生装置，其适于产生具有给定的流动特性——例如，给定的流动轮廓/分布、流速等——的至少局部地流经过程室的气态流体流。气态流体流在流经过程室的同时能够携带未固化的建造材料颗粒，尤其是在设备运行期间产生的烟雾或烟雾残留物。所述气态流体流典型为惰性的，也就是典型为惰性气体，例如氩气、氮气、二氧化碳等的流。