[发明专利]增材制造的方法和装置

说明书

一种通过连续地熔融支撑结构上的粉末床的部分而形成至少一个三维物品的方法，该方法包括以下步骤：提供三维物品的至少一个模型，在施加覆盖被降低并旋转的支撑结构的第一粉末层之前，使支撑结构降低预定距离并使支撑结构在第一方向上旋转预定角度，在将来自至少一个第一能量束源的至少一个第一能量束引导到选定位置处用于熔融第一粉末层之前，使至少一个模型在第一方向上旋转预定角度，至少一个第一能量束源使静止的静止支撑结构上的第一粉末层在根据模型的选定位置中熔融，以形成三维物品的第一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于3D物体的增材制造的方法和装置。

背景技术

自由形态制造或增材制造是通过对施加到工作板的粉末层的选定部分进行连续熔融而形成三维物品的方法。

这样的装置可以包括：要在其上形成三维物品的工作台；粉末分配器，布置成将粉末薄层铺设在工作台上以形成粉末床；激光束源，用于将能量传递到粉末从而发生粉末的熔融；控制粉末床上的激光束源的元件，用于通过熔融粉末床的部分来形成三维物品的横截面；控制计算机，其中存储有关三维物品的连贯的横截面的信息。通过对连贯形成的粉末层的横截面进行连贯的熔融而形成三维物品，该粉末层由粉末分配器连续地铺设。

图1示意性地示出了增材制造装置，该增材制造装置包括由扫描光学器件2引导的激光源1，使得光束3在薄的金属粉末床4中限定二维图案。在激光撞击粉末层的情况下，粉末熔融以形成结合到基板6的固体层5。在完成第一层时，通过升降机构7将构建板向下索引。然后，通过粉末分配器8将粉末床补充到原始水平，该粉末分配器8水平地扫描，以便从供粉料斗9刮下粉末，并在先前扫描的层上沉积均匀的层。然后扫描第二层粉末，以将所需的粉末区域熔融到先前熔融的层5上。通过重复此过程，逐步构建由多个二维层5组成的3维物品。

现有技术的问题是难以在整个构建包络(envelope)上提供具有相等厚度的金属粉末层。粉末层厚度的变化可以通过最终产品的尺寸误差来揭示。

需要具有更高的机器产量、更高最终质量的制造零件以及不太敏感的粉末分发系统的增材制造技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于三维零件的增材制造的增材制造装置和方法，该增材制造装置和方法能够在不牺牲最终产品的材料性能的情况下有效地构建比现有技术的机器更高质量的零件。

在根据本发明的各个实施例的第一方面，提供了一种通过连续地熔融支撑结构上的粉末床的部分而形成至少一个三维物品的方法，所述部分对应于所述三维物品的连续部分，所述方法包括以下步骤：提供所述三维物品的至少一个模型，在施加覆盖被降低并旋转的支撑结构的第一粉末层之前，使所述支撑结构降低预定距离并使所述支撑结构在第一方向上旋转预定角度，在将来自至少一个第一能量束源的至少一个第一能量束引导到选定位置处用于熔融所述第一粉末层之前，使所述支撑结构在与所述第一方向相反的第二方向上旋转所述预定角度，根据所述模型，将来自所述至少一个第一能量束源的所述至少一个第一能量束引导到选定位置，用于使静止的所述支撑结构上的所述第一粉末层熔融，以形成所述三维物品的第一部分，至少重复所述降低和所述旋转的步骤，直到完成所述三维物品为止。

至少这些实施例的示例性优点是可以以更高产量进行增材制造。这是由于以下事实：所制造的部分相对于粉末分配器的角度不是恒定的，而是从一层到另一层变化的。这将有助于消除在使用要制造的部分与粉末分配器之间的静态角度时可能出现的重复误差。通过改变粉末分配机构和在其上制造三维物品的支撑结构的角度，还可以独立于所制造的产品而消除粉末分配过程中的误差，即，与使用粉末分配过程和支撑结构的固定角度时相比，粉末分配误差在制造区域上被更均匀地分布。在前一种情况下，误差可能会从一层到另一层彼此堆叠，最终不仅会导致尺寸误差，还会降低最终物品的机械性能。

在根据本发明的各种示例实施例中，支撑结构旋转的预定角度从一层到另一层相等或不相等。