[发明专利]选择性激光固化设备及方法

说明书

本发明涉及选择性激光固化设备。所述设备包括：粉末床(104)，粉末层可沉积在所述粉末床上；气流单元，其用于使气流沿气流方向(118)在所述粉末床(104)上穿过；激光扫描单元(106)，其用于在所述粉末层上方扫描激光束，以选择性固化所述粉末层的至少一部分从而以形成一个或多个物体；以及处理单元(131)。所述处理单元131基于所述气流方向(118)选择所述激光束的扫描次序。本发明还涉及用于选择扫描次序的方法。

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/GB2014/050389、申请日为2014年2月11日的PCT申请并且于2015年10月12日进入中国国家阶段，申请号为201480020930.1，名称为“选择性激光固化设备及方法”。

技术领域

本发明涉及选择性激光固化，并且具体涉及改进的选择性激光熔化过程和设备，其中，基于气流的方向来选择构建物体或物体部分的顺序。

背景技术

用于制造物体的增材制造或快速成型方法包括使用激光束逐层固化诸如金属粉末材料的材料。粉末层沉积在构建室的粉末床上，并且激光束扫描横越对应于正在构造的物体的横截面的一部分粉末层。激光束熔化或烧结粉末以形成固化层。在选择性固化层之后，粉末床降低新近经固化层的厚度，并且另外的粉末层被散布在表面上并在需要时固化。在单次构建中，可以构建不止一个物体，该物体在粉末床中隔开。

在熔化或烧结过程中，在构建室内产生残渣(例如，冷凝物、粉末的未固化颗粒等)。已知，引入气流通过构建室以试图通过气流去除室内的残渣。例如，由德国慕尼黑EOS股份有限公司制造的机器型号M280包括位于粉末床后部的一系列气体出口喷嘴，这一系列气体出口喷嘴将气流传递到位于粉末床前面的一系列排气孔。通过这种方式，在粉末床的表面形成气流的平面层。Renishaw的AM250和AM125机器提供类似的布置，其中在粉末床的任一侧面上的小孔提供在粉末床上穿过的大体上平面的气流。已经发现，残渣可以从物体的一个节段吹到该物体的另一个节段或另一物体的另一个节段。这可导致通过熔化过程生成的固化金属层的非均匀性和增加的孔隙度。具体地，吹过粉末床的残渣可导致表面粗糙度增加，使得相邻层之间形成气孔。构建中的非均匀性可导致物体不符合预期的设计并损坏设备。具体地，刮板通常用于在粉末床上散布各个粉末层。从粉末床上伸出的固化结构可碰到刮板并将刮板损坏。损坏的刮板可导致粉末层具有隆起的粉末。因此，构建中的非均匀性不仅关系到正在形成的层，而且关系到此后形成的粉末层。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种选择性激光固化设备，所述设备包括：粉末床，粉末层可以沉积在所述粉末床上；气流单元，其用于使气体沿气流方向在粉末床上穿过；激光扫描单元，其用于在粉末层上方扫描激光束，以选择性固化粉末层的至少一部分从而形成一个或多个物体；以及处理单元，其基于气流方向选择激光束的扫描次序。

扫描次序可以经选择使得通过扫描产生的残渣被带走远离有待被扫描的粉末层的区域。因此，这些粉末区没有被残渣扰乱和污染，从而确保当固化这些区域时，固化层被构建成预期的均匀高度。例如，处理单元可以选择在扫描另一个区域之前扫描一个区域，因为所述一个区域在气流方向上位于另一个区域的顺风方向。在形成逆风区域中所产生的残渣可能被吹到已经形成的顺风区域上，但是这种残渣可以由刮板去除，并且如果所述残渣没有被去除，则在形成下个一横截面时，所述残渣被将要被熔化的下一个粉末层覆盖。因此，以这个顺序扫描区域不太可能在构建中导致非均匀性。

一个或多个物体可通过在至少一个粉末层中固化单独岛状物而形成，处理单元经布置以基于岛状物在至少一个粉末层中的相对位置和气流方向选择形成岛状物的顺序。