[发明专利]用于逐层生产三维物体的设备

说明书

本发明涉及一种用于以粉末床熔融过程逐层生产三维物体的设备。所述设备（20）包括构造空间（1）、至少一个能量源（5）、具有构造空间平台（6）的构造区域（4）和横向界定所述构造空间平台（6）的构造空间容器（9）。所述构造空间平台（6）具有面向粉末（2）的上侧（12）和背离所述粉末的下侧（13）。所述构造空间平台（6）的所述上侧（12）包括热导率为至少20W/（m·K）的材料，并且所述构造空间平台（6）的所述下侧（13）包括最大热导率为0.5W/（m·K）的材料。与构造空间平台（6）的平面表面相比，所述构造空间平台（6）的所述上侧（12）相对于所述粉末（2）或相对于所述冷却介质的接触表面提高至少20%。

技术领域

本发明涉及一种用于以粉末床熔融方法逐层生产三维物体的装置，并且涉及一种粉末床熔融方法。

背景技术

原型或小批量的快速提供是近来经常遇到的问题。实现这一点的方法称为快速原型、快速制造、增材制造方法、或仅为3D打印。特别合适的方法是其中通过选择性熔化和/或固结粉状材料来逐层生产期望结构的方法。在ISO/ASTM 52900或ISO 17296-2中，使用涵盖性术语“粉末床熔融”来概括根据该原理工作的方法。

粉末床熔融方法的一个示例是激光烧结，其在说明书US 6136948和WO 96/06881中详细描述。在文件US 6531086和EP 1740367（US 2007/238056）中描述了粉末床熔融方法的另外实例。

在粉末床熔融方法中，使用由金属、陶瓷或聚合物材料构成的粉末。为了使待生产的三维物体的翘曲最小化，通常必须控制构造空间中的温度。DE 10108612（US 2002/158054）描述了一种装置，其中通过构造空间的壳体加热，将避免三维物体的翘曲。然而，构造空间的壳体的加热具有大缺点，即构造空间容器中的粉末然后暴露于热应力持续更长时段。此外，在该文件中描述的要在构造空间的壳体中建立的温度分布是通过对区域进行单独温度控制来实现的，该控制需要复杂的装置。然而，延长的热应力（特别是在聚合物材料的情况下）会导致粉末材料中的不希望变化，诸如热氧化破坏、或分子量的显著增加。两种效果都是不期望的，因为这些会不利地影响粉末的再循环性。

因此，由本发明解决的问题是最小化所生产的三维物体的翘曲并且同时最小化粉末材料上的热应力的问题。粉末的分子量应当经历最小的增加。

在粉末床熔融方法中使用的装置的情况下，将构造行进方向（其上形成三维物体的构造空间平台的下降方向）定义为z轴。因此，z轴垂直位于构造场的平面上。现有技术中的一个问题是，z方向上的机械特性高度取决于物体在构造场中的位置。特别地，构造场的边缘区域中的断裂伸长率明显比构造场的中部中的断裂伸长率更差。因此，解决的另一个问题是改善在构造场的边缘区域（外区域）中制造的三维物体的部分的机械特性的问题。因此，无论构造场中的位置如何，三维物体的机械特性应当处于相同水平。

发明内容

因此，已经发现了一种新颖装置，其用于以粉末床熔融方法逐层生产三维物体。装置包括构造空间、至少一个能量源、具有构造空间平台的构造场、以及横向界定构造空间平台的构造空间容器。构造空间平台具有面向粉末的上侧和远离粉末的下侧。构造空间平台的上侧包括热导率为至少20W/（m·K）的材料，并且构造空间平台的下侧包括热导率不大于0.5W/（m·K）的材料。以此方式，提供了一种构造空间平台，该构造空间平台的上侧包括良好热导率的材料并且该构造空间平台的下侧包括热导率差的材料。优选地，构造空间平台的上侧由热导率为至少20W/（m·K）的材料构成，并且构造空间平台的下侧由热导率不大于0.5W/（m·K）的材料构成。

包括前述构造空间平台的本发明的装置给出三维物体，其表现出较低的翘曲以及良好且均匀的机械特性。此外，粉末上存在较低的热应力。