[发明专利]用于经由加层制造生产三维工件的方法和仪器

说明书

我们描述一种方法，该方法包括：在加层制造工艺中用扫描横跨材料层的辐照束在待辐照的材料层上限定辐照部段，特别是限定辐照条纹，并且在辐照部段内限定用于横跨材料层的所述辐照束的所述扫描的两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量，其中，在辐照部段内的所有扫描矢量相对于彼此平行或大致平行，其中，基于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量的所述限定，产生一条线，该线连接用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第一位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第二位置，其中，第一扫描矢量和第二扫描矢量是相邻的扫描矢量，其中，第一位置和第二位置之间的距离小于(i)第一位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变的第三位置之间的距离和/或(ii)第二位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变的第四位置之间的距离，并且其中，(i)在第一扫描矢量和该线之间和/或(ii)在第二扫描矢量和该线之间形成不同于90度的角度，该角度(a)与使用加层制造工艺生产的工件的几何形状无关，并且(b)与两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量相对于辐照部段的定向的定向无关。

技术领域

本发明总体涉及：一种限定了用于在加层制造工艺中照射材料层的两个或更多个扫描矢量的方法；一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括当在一个或多个计算设备上执行计算机程序产品时用于实施该方法的程序部分；一种用于经由加层制造方法生产三维工件的仪器；以及一种包括提供数据的方法，该数据用于使用如下仪器实施前述方法，该仪器用于经由加层制造方法生产三维工件的仪器。

背景技术

在加层方法中，通过生成一系列固化和相互连接的工件层来逐层生产工件。这些工艺可通过原材料的类型和/或固化所述原材料以生产工件的方式来区分。

例如，粉末床熔融是一种加层工艺，通过该加层工艺，粉状的，特别是金属和/或陶瓷的原材料可以被加工成复杂形状的三维工件。为此，将原材料粉末层施加到载体上，并且根据要生产的工件的期望的几何形状以位置选择性的方式经受例如激光辐射。穿透到粉末层中的激光辐射引起原材料粉末颗粒的加热并且因此熔化或烧结。然后，进一步将原材料粉末层依次施加并且加工到载体上的已经经受激光处理的层上，直到工件具有期望的形状和尺寸。选择性激光熔化或激光烧结特别是可以用于基于CAD数据生产原型、工具、替换部件或医疗假体(诸如牙科或矫形假体)。

另一方面，熔融沉积成型或材料喷射代表不同类型的加层工艺。在这种情况下，未固化的原材料被供应到一种印刷头，该印刷头将所述材料沉积到载体上，然后所述材料在载体上固化。

加层构造方法的一个重要参数是所生产的工件的质量。由于质量可能受到各种参数的影响，已知的解决方案并不总是达到期望的质量。

目前，在条纹扫描策略中限定条纹宽度(其中扫描矢量用于扫描横跨材料层的辐照束)。在这些条纹中，根据工件几何形状，存在长度相等或变化的扫描矢量。扫描矢量的起点和终点总是彼此相邻，并且在条纹之间形成一条线，该线基本上与工件几何形状无关(见图1)。在大多数情况下，工件内部的条纹包括大致相等长度的矢量，而工件轮廓区域中的条纹包括取决于工件几何形状的变化长度的矢量。

两条条纹之间的重叠或距离可以通过条纹偏移来调整。条纹偏移的正值导致两条条纹之间的距离，条纹偏移的负值导致重叠。

发明人已经意识到，如果该值没有被最佳地设置，或如果熔化池的尺寸在加层制造工艺期间由于环境影响(例如气流变化、压力波动等)而增加，如果两条条纹之间的重叠或距离太大，则会出现缺陷或孔隙(见图1中的点)。由于扫描矢量的起点和终点位于一条线上，可能会产生多个线性排列的缺陷或孔隙链(见图1中圈起的区域中的点的线)。