[发明专利]借助于用于粉末状材料的涂层装置制造三维物体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于涂覆粉末状材 料的涂层装置以及一种用于制造三维物体的装置和方法。

背景技术

用于制造例如像选择性激光烧结体或者3D印刷体这种三维物体 的方法是已知的。在此方面，三维物体分层通过粉末状材料的固化形 成。对于选择性激光烧结体，固化借助于到达粉末层上的激光射束进 行，其中，该方法也可以借助其他的电离辐射实施。对于3D印刷体， 在粉末层待固化的部位上涂覆粘合剂或胶粘剂。

上述方法中的缺点是，粉末在固化过程之前就已经发生结块。这 种结块在保存容器内就已经由于粉末颗粒之间的静电引力而出现。此 外在将粉末从保存容器向制作室运输时结块过程会由于环境条件，例 如由于制作室内的温度上升而加剧。

DE 101 05 504 A1记载了一种装置和方法，其中粉末在保存容器 内由此进行流化，即，使从下面穿过保存容器内的粉末吹送空气。为 此保存容器具有双层的底部，其上部具有孔，气体通过孔进入粉末的 保存空间内。

DE 101 05 504 A1的方法虽然可以粉末在防止保存容器内的结 块，但离开保存容器之后和在制作室中涂覆之前仍始终可能结块。

EP 0 289 116 A1公开了一种用于制造三维物体的装置和方法，其 中物体分层地通过熔化粉末材料制造。重叠的粉末层借助流化的粉末 床产生，方法是使粉末在形成物体的制作室内形成涡流，从而将各自 新的粉末层置于通过熔化固化的层上。在此方面，将空气从下面通过 扩散板吹入制作室内，由此粉末产生涡流并同时冷却构件已经固化的 部位。

在依据EP 0 289 116 A1的粉末床进行流化时，可以实现涡流并因 此可以直接在层的涂覆过程之前防止块形成。但所述方法的缺点是： 一方面为产生涡流使用的空气直接在所要制作的构件下面排出，由此 所要制作的构件会遮在存在于该构件上面的粉末并仅产生不完全的涡 流。另一方面，通过所输送的空气对刚固化的区域的冷却导致构件受 到张力和扭曲。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种装置和一种方法，通过该装置和方 法在用于制造三维物体的方法中可以使粉末得到均匀涂覆。

该目的通过按权利要求1所述的涂层装置、按权利要求7所述的 装置和按权利要求9所述的方法得以实现。本发明的改进方案在各从 属权利要求中给出。

附图说明

本发明的其他特征和实用性可由借助附图说明的实施例得出。其 中：

图1示出用于制造三维物体的装置一种实施例的示意图；

图2示出本发明第一实施方式的涂层装置的示意横剖视图；

图3示出依据本发明第二实施方式的涂层装置的示意横剖视图； 以及

图4示出依据第二实施方式涂层装置的倾斜俯视图。

具体实施方式

第一实施方式

图1示出作为用于依据第一实施方式制造三维物体的装置的激光 烧结装置。在图1的装置中，使用依据本发明的涂层装置和依据本发 明的方法。制作过程在一向上敞开的容器1内进行。容器内设有一用 于承载所要形成的三维物体3的载体2。载体2可以借助一驱动装置4 在容器1内沿垂直方向A上下运动。容器1的上边缘限定一制作区5。 制作区5的上方设置一激光器形式的辐射装置6，该装置发出定向的 激光射束18，所述激光射束通过偏转装置7导向到制作区5上。此外 还设有一涂层装置40，用于将所要固化的粉末状材料层涂覆到载体2 的表面上或者最后固化的层上。涂层装置40可以借助通过箭头B示 意示出的驱动装置在制作区5的上面往复运动。通过制作区左侧和右 侧的两个计量器9从两个粉末保存容器10向涂层装置供给。此外，制 作区的左侧和右侧设有两个溢流装置11，可以接收涂层时落下的多余 粉末。

有利的是，该装置此外具有一设置在制作区5上的加热装置12， 用于加热粉末层19和特别是用于将已涂覆但尚未烧结(固化)的粉末 层预热到适合于烧结的工作温度T_A。加热装置12例如设计成一个或 者多个热辐射器(例如红外线辐射器)的形式。它这样设置在制作区 5的上方，使所涂覆的粉末层可以得到均匀加热。

同样适宜的是，制作区5的上方一定距离处设有一温度测量装置 13，例如高温计或者IR照相机，通过其可以测量最后涂覆的粉末层 的温度。