[发明专利]部件的至少一个部件层的增材制造方法和装置以及存储介质

说明书

本发明涉及用于部件的部件层(10)的增材制造的方法，并且至少包括以下步骤：a)在结构化和接合区(42)的区域中由粉末状部件材料(48)产生至少一层(12)；b)借助于控制装置(80)将层(12)的模型数据细分为虚拟子区域；c)借助于所述控制装置(80)选择所述虚拟子区域中的至少一个；d)借助于加热装置(90)在所述层(12)的与所选择的虚拟子区域相对应的真实子区域(14)中局部加热至少一个加热区域(102)；e)至少在预定的检查区域(104、104')中验证所述层(12)的温度是否具有预定的最低温度(Tmin)；以及f)如果所述层(12)在检查区域(104、104')中至少具有预定的最低温度(Tmin)，则通过利用能量源(58)的至少一个能量束(60)选择性地辐照，至少在预定的固化区域(16)中局部地固化所述层(12)。本发明还涉及装置(28)和具有程序代码的存储介质。

技术领域

本发明涉及用于部件的至少一个部件层的增材制造的方法和装置，以及涉及具有用于控制这种装置的程序代码的存储介质。

背景技术

分别在所谓的增材和生成性制造方法(分别是所谓的增材制造和快速成型方法)中，分别是例如流体动力学机器和飞机引擎的部件的部件区域和完整部件分层构造。通常，分别主要通过激光和电子束熔化或烧结方法来制造金属部件。其中，首先在结构化和接合区的区域中将至少一种粉末状部件材料分层施加，以形成层。随后，通过在结构化和接合区的区域中借助于至少一个能量束向部件材料供应能量来使部件材料局部固化，由此部件材料熔化或烧结并形成部件层。其中，根据分别要制造的部件层的层信息来控制能量束。层信息通常从部件的3D CAD主体生成，并细分为各个部件层。在熔融的部件材料固化之后，将部件平台分层降低预定的层厚度。此后，重复上述步骤，直到最终完成所需部件区域或整个部件。其中，部件区域和部件基本上可以分别在部件平台上或在部件或部件区域的已经产生的部分上或在支撑结构上制造。这种增材制造的优点尤其在于能够在单一方法的范围内产生具有空腔、底切等的非常复杂的部件几何形状的可能性。

为了提高部件质量，已知粉末床通过加热装置加热以促进部件材料的熔融和烧结并减少固化材料中的应力并防止不期望的结构缺陷或其他缺陷。除了对粉末床进行整体加热的方法外，在某些情况下，可在相同时间点加热的粉末床或部件的区域仅占构造场或部件的一小部分会更高效。然后，加热区域可选地必须在构造场上移动，以便可以辐照整个部件的横截面。但是，用于固化的能量束(激光，电子束)的扫描速度通常同时较高。另外，在粉末床上的能量束的作用场可以包括在非常短的时间内行进的单个固化区域之间的跳跃或大距离(例如，通过轮廓曝光、岛辐照策略等)。相反，由于机械和热的原因，取决于所选择的加热装置，加热区域的位移可显著变慢。这使得部件的增材制造效率低下，并增加了降低部件质量的可能性。

发明概述

本发明的目的是提出一种方法和装置，其允许以工艺可靠的方式增材制造部件的部件层。本发明的另一目的是规定具有程序代码的存储介质，该程序代码确保对这种装置的相应控制。

根据本发明，这些目的通过包括权利要求1的特征的方法、包括权利要求14的特征的装置以及根据权利要求15的存储介质来解决。从属权利要求规定了利用本发明的适当发展得到的有益构造，其中每个发明方面的有利构造应被认为分别是其他发明方面的有利构造。

本发明的第一方面涉及用于增材制造部件的至少一个部件层的方法。根据本发明，实现了工艺可靠的部件层的增材制造，从而实现了部件质量的优化，其中至少执行以下步骤：a)在结构化和接合区的区域中由粉末状部件材料产生至少一层；b)借助于控制装置将层的模型数据细分为虚拟子区域；c)借助于所述控制装置选择所述虚拟子区域中的至少一个；d)借助于加热装置在所述层的与所选择的虚拟子区域相对应的真实子区域中局部加热至少一个加热区域；e)至少在预定的检查区域中验证所述层的温度是否具有预定的最低温度；以及f)如果所述层在检查区域中至少具有预定的最低温度，则通过利用能量源的至少一个能量束选择性地辐照，至少在预定的固化区域中局部地固化所述层。