[发明专利]工件的增材制造的监控和过程控制

说明书

为了能够实现在增材制造期间实时监控写入过程，说明用于增材制造工件的设备。扫描单元（2）设立用于将熔化射束（3）引导到写入点（4）上。所述设备此外具有空间分辨光学检测器（5）、控制单元（6）和成像单元（7）。所述成像单元（7）设立用于将写入面（1）的子区域（8）成像到检测器（5）上。控制单元（6）设立用于操控所述设备，以便在制造期间改变所述子区域（8）的位置。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造工件的设备，该设备具有扫描单元，该扫描单元被设立为将熔化射束（也称为写入射束）引导到写入面上的写入点上，以及具有光学检测器、控制单元以及成像单元。此外，本发明涉及一种用于监控工件的增材制造的方法以及一种用于工件的增材制造的过程控制的方法和相应的计算机程序。

背景技术

文件US 2016/0184893 A1描述了尤其在局部激光熔化的情况下借助高温计或光电二极管监控增材制造的过程。

在用于监控增材制造方法的已知方法的情况下，经常困难的或不可能的是，识别已经损害写入过程的缺陷或损伤位置。

发明内容

在此背景下，本发明的任务是说明一种用于工件的增材制造的改进的方案，其能够实现对写入过程的实时监控，以便能够已经在写入过程期间识别缺陷或缺陷处。

根据本发明，该任务通过根据独立专利权利要求的设备、用于监控和过程控制的方法以及计算机程序来实现。有利的改进方案和实施方式是从属权利要求的主题。

改进的方案基于如下构思：提供用于监控写入面的空间分辨检测器，并且在制造期间动态地改变写入面的借助检测器所观测的子区域的位置。

根据改进的方案的第一独立方面，说明一种用于增材制造工件的设备。该设备具有扫描单元，所述扫描单元设立用于将熔化射束引导到写入面上的写入点上。此外，该设备具有光学检测器、控制单元和成像单元。检测器构成为空间分辨检测器并且成像单元设立和布置用于借助检测器至少二维地成像写入面的子区域。控制单元设立用于操控所述设备、尤其成像单元或扫描单元，以在制造期间改变子区域的位置。

熔化射束例如可以是光束、尤其激光束、电子束或适合于增材制造、尤其适合于选择性增材制造的其他能量束。

写入面例如可以是粉末床的表面或该表面的一部分，从该粉末床制造工件。写入面可以包含粉末床表面的一部分和工件表面的一部分。写入面也可以是工件表面或工件表面的一部分，例如在没有粉末床的制造方法的情况下，其中例如材料被直接涂覆到工件表面上并熔化。

增材制造可以是增材制造方法，尤其选择性增材制造方法，例如电子束熔化、局部激光熔化（英语：“selective laser melting（选择性激光熔化）”，SLM）或局部激光烧结（英语：“selective laser sintering（选择性激光烧结）”，SLS）。

检测器例如可以是相机、相机检测器或相机传感器，或者相机可以包含检测器。

检测器构成为空间分辨检测器可以意味着：检测器具有多个像素，尤其像素阵列。例如，检测器可以包含数千个像素，尤其具有在100000个像素到10000000个像素的范围内的像素数量的阵列。

通过使用这种空间分辨检测器可以快速地、高分辨地并且以高质量对子区域进行成像。

子区域在检测器上的成像例如在可见光和/或红外范围内进行。相应地，检测器在可见光和/或红外范围内是灵敏的。

这里和在下文中，术语“光”可以被理解，使得其中包括可见光范围内、红外范围内和/或紫外线范围内的电磁波。与此相应地，术语“光学”可以被理解，使得其涉及按照这种理解的光。

也可以称为扫描单元或偏转单元的扫描单元尤其用于以受控方式偏转熔化射束，并因此控制写入面上的写入点，以便根据所定义的工作定单、尤其根据所定义的工作程序执行工件的选择性制造。