[发明专利]用于控制用于工件制造的辐照系统的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于控制辐照系统(20)的方法，其中，该辐照系统(20)使用在用于增材制造三维工件的设备(10)中，并包括至少三个辐照单元(22a‑d，50)，其中，该方法包括以下步骤：a)针对辐照单元(22a‑d，50)中的每一个限定辐照区域(30a‑d)，其中，该辐照区域(30a‑d)各自包括平行于设备(10)的承载器(16)延伸的辐照平面(28)的部分，并且其中，对辐照区域(30a‑d)进行限定使得其在公共交叠区域(34)中交叠；b)辐照在承载器(16)上的原料粉末层以生成工件层；c)在已经辐照的原料粉末层上布置另外的原料粉末层以生成另外的工件层。d)本发明还涉及一种用于执行该方法的设备。

技术领域

本发明涉及用于控制辐照系统的设备和方法，其中，该辐照系统用于三维工件的增材制造。该辐照系统包括具有互相交叠的辐照区域的至少三个辐照单元。

背景技术

在用于制造三维工件的增材方法中、特别是在增材逐层构建方法中，通过特定位置的辐照使最初不定形或形状中性的模料(例如原料粉末)固化并因此使模料达到期望的形状。辐照通过电磁辐射实现，例如以激光辐射的形式。在初始状态下，模料最初可以呈颗粒、粉末或液体模料的形式，并且可以通过辐照而选择性地、或者换句话说对特定位置进行固化。模料可以包括例如陶瓷、金属或塑料材料以及还包括这些材料的混合物。增材层构建方法的变型涉及所谓的粉末床融合，在该粉末床熔融中，特别是使金属的和/或陶瓷的原料粉末材料固化以形成三维工件。

为了制造单独的工件层，进一步已知的是，将呈原料粉末层形式的原料粉末材料施加到承载器上并且根据当前待制造的工件层的几何形状选择性地辐照该原料粉末材料。激光辐射穿透原料粉末材料并例如通过进行加热(引起融合或烧结)而将该原料粉末材料固化。一旦工件层被固化，将新一层未处理的原料粉末材料施加到已制造好的工件层上。为此，可以使用已知的涂布器装置。然后再次对目前位于最上面并且尚未被处理的原料粉末层进行辐照。因此，工件被依次逐层构建，每一层均限定了工件的横截面区域和/或外轮廓。在这方面，进一步已知的是使用CAD或类似的工件数据，以便基本上自动地制造工件。

以下方案也是已知的，其中，通过包括多个辐照单元的辐照系统对原料粉末材料进行辐照。这些辐照单元能够一起对单个原料粉末层进行辐照并因此在时间上并行或相对于彼此偏移地进行动作。

应当理解的是，以上所讨论的所有方面同样可以在本发明的框架中提供。

在专利EP 2 875 897 A1中找到一个解决方案的示例，其中，多个辐照单元一起对单个原料粉末材料层进行辐照。其中公开了两个辐照单元，它们的辐照区域在公共交叠区域内交叠。首先对待生成的工件层进行评估以确定该工件层的哪些待生成部分延伸至单个辐照单元的辐照区域中以及哪个部分延伸至公共交叠区域中。然后将这些待生成的部分分配给各个辐照单元，其中，在公共交叠区域中的待生成的部分可以另外被细分。

使用不同辐照单元用于共同对原料粉末层进行辐照(其与由不同辐照单元共同制造工件层意义相同)与仅使用一个辐照单元相比可以缩短制造的时间。

然而，本发明人已经认识到，采用不同辐照单元进行辐照能够导致所制造工件的不均匀性。该不均匀性主要影响工件的结构并造成所制造工件的显著质量缺陷。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于增材制造三维工件的设备和方法，其使得能够在高工件质量的情况下相对地缩短制造时间。

为此目的，提供一种用于控制辐照系统的方法，其中，该辐照系统在一种用于增材制造三维工件的设备中使用并包括至少三个辐照单元。该设备可以被配置成以选择性激光烧结的方式来制造三维工件。辐照单元可以被配置成发射电磁处理光束，例如以激光束的形式。为此目的，辐照单元可以包括合适的处理光学器件和/或辐射源或者能够连接至这样的单元。根据一个实施例，辐照单元中的至少两个辐照单元连接至公共的辐射源。因此，由辐射源产生的处理光束可以由合适的装置进行分束和/或偏转以便其被引导至各个辐照单元。用于此目的的合适装置是分束器和/或反射镜。