[发明专利]用于选择性粉末熔化的设施的校准

说明书

本发明涉及一种用于校准用于根据选择性粉末熔化方法由材料粉末制造物体的设施(10)的方法，其中设施(10)包括：构建室(22)，配置为容纳待熔化粉末和待制造物体；以可调节高度的方式设置在构建室(22)中的构建板支撑件(24)，配置为承载构建板和在其上的待制造物体；和可控光学单元(20)，其又包括激光源(18)、多个透镜(16)和具有多个可调节设置的镜(14)的镜装置，镜装置配置为将由激光源(18)发射的激光束(L)选择性地定向到构建室中的点(S)，在该点处熔化材料粉末。在此，该方法包括以下步骤：将扫描场板(26)放置在构建室(22)中的构建板支撑件(24)上；借助于可控光学单元(20)在扫描场板(26)上在预定义的位置处创建多个光学参考点；借助于可控光学单元(20)通过根据校准数据集相应地调节镜装置的镜(14)在扫描场板(26)上创建测量网格(M)；并且确定光学参考点和测量网格之间的相对定位。

技术领域

本发明涉及一种用于校准用于根据选择性粉末熔化方法由材料粉末制造物体的设施的方法，其中设施包括：构建室，构建室配置为容纳待熔化粉末和待制造物体；以可调节高度的方式设置在构建室中的构建板支撑件，构建板支撑件配置为承载构建板和在其上的待制造物体；和可控光学单元，光学单元又包括激光源、多个透镜和具有多个可调节设置的镜的镜装置，镜装置配置为将由激光源发射的激光束选择性地定向到构建室中的点，在该点处熔化材料粉末。此外，本发明涉及这种设施，在该设施中控制单元配置为操控可控光学单元以执行这种方法，以及涉及一种由这种设施和读取设备形成的系统。

背景技术

关于涉及选择性粉末熔化领域的现有技术，仅示例性地参考DE 199 05 067A1、DE101 12591 A1、WO 98/24574 A、DE 10 2009 038 165 A1、DE 10 2012 221 641 A1、EP 2052 845 A2、DE 10 2005 014 483 A1和WO 2017/084781 A1。

已知的是：借助选择性粉末熔化的方法可以根据相应的成型体的几何描述数据通过由金属或陶瓷材料粉末逐层构建来制造成型体，即例如机器部件、工具、假肢、珠宝首饰等，其中在制造工艺中依次地彼此上下施加多个粉末层，并且在借助聚焦激光束在预设区域内施加下一粉末层之前对每个粉末层进行加热，预设的区域对应于成型体的模型的横截面区域，使得被辐照的区域中的材料粉末重熔成连续固化的部段。

由于对用于执行这种方法的设施的可控光学单元与其各个部件的外部和内部影响不同，即例如用于热膨胀引起的部件之间或部件中的机械公差或位移不同，在熔化平面上会存在待由镜装置的镜操控的目标位置和真实存在的实际位置之间的位置偏差。

为了检查并在必要时校正该实际位置，在至今为止的方法中，借助激光束基于校准数据将测量网格写入到为此待设置的介质中，其通常称作为扫描场板。然后，借助于为此设置的测量设施测量扫描场板上的代表实际坐标的测量网格。基于这样求出的测量值，在校准数据中执行校正，以操控可控光学单元的部件，并且以适当的方式存储在设施的控制单元中。通过多次依次执行该过程，可行的是：迭代地使实际坐标逼近其目标值，使得在系统干扰影响实际坐标的情况下在有限数量的迭代之后可以在实际坐标和目标坐标之间实现任意小的偏差。然而，在动态干扰影响的情况下，可能的是：由于迭代序列的收敛性不足，必须执行更大数量的迭代，或者甚至必须分开地重新启动该过程。

现在在实践中已经表明：刚刚描述的校准过程在各个方面具有缺点，并且本发明的目的是有利地改进用于校准这种设施的从现有技术中已知的方法。

特别地，已经表明：由于设施的光学系统和机械系统之间的相对方位或定位不准确，在上述方法中存在显着的动态的干扰影响。由于扫描场板必须机械定位在设施中，以便针对校准过程可以通过可控光学单元进行辐照，所以带来可控光学单元的自由度，即例如其各个部件彼此间的相对定位，即特别是可调节设置的镜和激光源彼此间的相对定位，还有关于扫描场板相对于其的定位和锁定的更多自由度。这些附加的自由度会导致上述动态的干扰影响，或者至少产生关于所有空间和旋转自由度的进一步的公差。

发明内容