[发明专利]用于生产三维工件的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于通过执行分层增材工艺来生产三维工件的装置(10)，其中，装置(10)包括：‑构建区域(17)，该构建区域被构造成接纳原料粉末层；‑粉末施加装置(14)，该粉末施加装置被构造成将原料粉末层部署到构建区域(17)上；‑辐照系统(20)，该辐照系统被构造成对构建区域(17)上的原料粉末层进行选择性的辐照；其中，装置(10)被构造成提供至少一个气流(48)，该至少一个气流沿着从构建区域(17)的第一边缘区域(44)朝向构建区域(17)的第二边缘区域(46)延伸的轴线(A)被引导；并且其中，装置(10)包括至少一个气流引导元件(36)，该至少一个气流引导元件被构造成在所述气流(48)到达第二边缘区域(46)之前使气流(48)的至少一部分转向离开构建区域(17)；其中，气流引导元件(36)包括气体供应部分(56)，该气体供应部分被构造成沿着构建区域(17)供应新鲜气流(54)。本发明还涉及一种用于生产三维工件的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于生产三维工件的方法和设备。更具体地，本发明涉及在设置有原料粉末层的构建区域上设置期望的气流，所述原料粉末层借助于辐照系统被选择性地辐照。

背景技术

选择性激光熔化或激光烧结是一种分层增材工艺，通过该工艺可以将粉状的、特别是金属和/或陶瓷的原材料加工成具有复杂形状的三维工件。为此，原料粉末层被施加到限定出构建区域的承载器上并且根据待生产的工件的期望的几何形状以选择位置的方式经受激光辐射。穿透粉末层的激光辐射引起对原料粉末颗粒的加热并因此将该原料粉末颗粒熔化或烧结。然后，另外的原料粉末层被连续地施加到承载器上的已经经受过激光处理的层上，直到工件具有期望的形状和尺寸。选择性激光熔化或激光烧结可以特别地用于基于CAD数据来生产原型(prototype)、工具、替换部件或医学假体(诸如，例如牙科假体或骨科假体)。

进一步已知的是提供惰性气体或保护气体以避免被辐照的材料例如与周围的氧气发生不希望的化学反应。例如，在EP 1 793 979 A1中描述了一种用于通过选择性激光熔化利用粉状原料来生产模制主体的设备。现有技术的设备包括处理室，该处理室容纳用于待制造的成型主体的多个承载器。粉末层制备系统包括粉末容器支座，该粉末容器支座可以横跨承载器来回移动，以便将待利用激光束进行辐照的原料粉末施加到承载器上。处理室被连接到保护气体回路，该保护气体回路包括供应管线，经由该供应管线可以将保护气体供应到处理室，以便在处理室内建立保护气体环境。保护气体回路进一步包括排放管线，含有颗粒杂质(诸如，例如，残留原料)的保护气体可以经由该排放管线离开处理室。

此外，已知产生期望的气流流型，使得原料粉末层被气体可靠地覆盖。在此背景下，EP 2 862 651 A1公开了一种相应的解决方案，在该解决方案中，气体被引导横跨被细分成多个辐照区域的构建区域。然而，该解决方案涉及辐照区域的特定布局并因此可能不适用于某些生产场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够生产高质量的三维工件并且具有增大的应用范围的方法和设备。

该目的通过如权利要求1所限定的装置以及如权利要求15所限定的方法来实现。

相应地，提供了一种用于通过执行分层增材工艺来生产三维工件的装置和方法。通常，与本技术领域的总体背景相关的介绍性的说明也可以应用于本发明。具体地，本发明的装置以及方法可以被构造成执行循环的分层增材工艺，在该分层增材工艺中，原料粉末层的层被部署、选择性地辐照并因此被固化，然后在刚固化的一层的顶部上部署下一层原料粉末层。因此，可以利用原料粉末以分层的方式构建工件。此外，在本发明的上下文中，任何涉及单个原料粉末层的教导还可以包括该教导适用于用于构建给定工件的原料粉末层的总数量的全部、至少50％或至少20％。