[发明专利]为增材制造设备生成控制数据的方法和装置

说明书

描述了一种为在制造工艺中对制造产品(2)进行增材制造的设备(1)生成控制数据(PSD)的方法和可为此使用的控制数据生成装置(54，54’)，其中构造构建材料(13)并选择性地进行固化，其中，为了固化在构造区(8)上用至少一个能量射束(AL)照射构建材料(13)，使能量射束(AL)的照射面(AF)在构造区(8)上运动，以熔融构建材料(13)。生成控制数据(PSD)，使能量射束(AL)在垂直于能量射束(AL)的射束轴线(SA)伸延的剖切平面(x,y)中在构造区(8)上的照射面(AF)处具有如下强度分布(GIV)：在剖切平面(x,y)中沿着强度分布(GIV)的至少一个割线在中间区域中具有至少一个局部最小值(MIZ)以及具有沿着强度分布(GIV)的一个边缘(R)环绕的强度变化曲线(IPK)，其在至少一个部位具有最大值(MAX)并在强度变化曲线(IPK)上与最大值(MAX)相对的区域中在至少一个部位具有最小值(MIN)。还描述了通过使用该控制数据(PSD)控制对制造产品(2)进行增材制造的设备(1)的控制装置(50)以及对制造产品进行增材制造的设备(1)。

技术领域

本发明涉及为在制造过程中对制造产品进行增材制造的设备生成控制数据的方法和控制数据生成装置，其中，构造构建材料并选择性地进行固化。在此为了固化在构造区上用至少一个能量射束照射大多为无形的或可流动的、通常为粉末状的构建材料，其中，使能量射束的照射面在构造区上运动，以至少局部地在照射面的区域中或在照射面中以及周围的目标区域中熔融构建材料。本发明还涉及通过使用该控制数据控制对制造产品进行增材制造的设备的控制装置以及对制造产品进行增材制造的设备。

背景技术

在许多工艺中都需要借助能量射束、例如激光束等照射材料、尤其局部熔融材料的方法。对此典型的示例是借助能量射束的焊接或激光焊接。另一大的应用领域在增材制造。在制造原型和各种制造产品时以及在批量制造中增材制造工艺越来越重要。通常“增材制造工艺”可理解为一般基于3D数字结构数据通过堆放材料(“构建材料”)构建制造产品(下面也称为“构件”)的这种制造工艺。在此构建大多是指、但是不强制一定是逐层地进行。增材制造的同义词通常也使用术语“3D打印”，借助增材制造工艺制造模型、图案和原型常常称为“快速原型”并且模具的制造也称为“快速制模”。该工艺中的核心点是构建材料的选择性固化，其中，在多个制造工艺中可借助用辐射能量，例如电磁辐射、尤其光和/或热辐射照射，但是必要时也可借助粒子辐射，例如电子辐射进行固化。使用照射工作的方法的示例是“选择性的激光烧结”或“选择性的激光熔融”。在此使得大多粉末状的构建材料的薄层反复地叠置施加并且在每层中都通过空间受限地照射在制造之后应属于待制造的制造产品的部位选择性地固化，即借助通过在该部位处辐射局部引入的能量部分地或完全地熔化构建材料的粉末颗粒。在冷却之后，粉末颗粒此后彼此连接成固体。

优选在本发明中大多根据合适的照射策略进行选择性的照射、尤其能量射束在构造区上的照射面的运动。对此该运动可以是先前生成的能量射束或能量束例如在普通“扫描”过程中的偏转，例如在激光射束中通过检流镜或在电子或粒子射束中通过电磁偏转。必要时，也可(至少部分地)通过射束输出单元或照射装置、尤其能量射束源本身进行运动，该能量射束源例如呈二极管排、尤其激光二极管排的形式。

通常在固化工艺期间照射较大的二维区域、即构造区上的较大的面。不管如何生成能量射束以及构建区上的照射点具体如何移动，证明有利的是首先将待照射的区域根据选出的图案虚拟地“划分”成例如虚拟的“条纹”、菱形图案、棋盘图案等。然后以能量射束大多以所谓的“阴影线”的形式(通常以及下面也称为“填充部”)扫过该图案的各个面、即例如条纹或区。在条纹图案中从宏观上看构造材料沿着平行的条纹依次被固化并且具体来说从微观来看在此能量射束在构建区上的照射面沿着彼此紧挨的阴影线运动，阴影线横向于相应的照射条纹在照射条纹的边界中伸延。