[发明专利]借助激光烧结制造三维物体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助激光烧结制造三维物体的方法。

背景技术

借助激光烧结制造三维物体的方法例如由EP 1466718A2有所公开。在那 里使用红外摄像机，以检测最上面的粉末层的瞬间温度。所拍摄的温度图像用 于通过温度控制系统再调节辐射加热系统。因此，通过控制部分分层床 (Teilebettes)的最上层内的温度可以降低不希望的收缩。

EP 1 296 788B1公开了一种制造三维物体的方法，其通过借助电子枪按层 熔化各层的与该物体相对应的部位上的粉末状材料进行。使用摄像机来检测粉 末层床(Pulverbett)中表面层的表面特性，摄像机局部地测量表面层的温度分 布并且局部地根据由于表面上的不均匀性而产生的阴影信息检测表面不均匀 性。所获得的关于温度分布的信息被用于取得表面上尽可能均匀的温度分布。 阴影信息被用于控制所制造的物体的尺寸与额定尺寸之间的偏差。因为摄像机 根据阴影信息采集表面信息，所以需要用于产生这种阴影信息的其他照明装置。 文献DE 103 10 385B4中也介绍了在光学观察粉末层时使用侧面的光入射。

一般地，附加的光源会产生干扰，因为需要大功率照明，以便叠化 (ueberblenden)热辐射器，这产生余热并且使得同步的闪光照明是必须的。 此外，阴影信息非常敏感地取决于照明设置的情况。因此，为了产生阴影，经 常需要从不同的方向照明。这需要多次拍摄和多个光源。然而，结构识别有时 却非常困难。

图4在上面的图中举例示出以采用可见光的涂敷层照片。在该层内可以看 到两处缺陷。一个是照片中心处明显的压印凹陷，一个是其中未实现层涂敷的 楔形区域。楔形区域几乎延伸通过照片的整个宽度，并具有难识别的下沿。 在下面的图中示出了，自动的照片识别软件不能确凿地识别该下沿。即使是在 灵敏调整的边缘滤波器(Kantenfilter)的情况下，也只能在部分区域中识别出 下沿。但由于高灵敏度，在层本身无瑕疵的地方也找到边缘。因此，不可能准 确地识别具有缺少层涂敷的区域，从而不能有针对性地消除层涂敷中的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法，用于借助按层地将粉末状材料硬化到相 应层的与物体相对应的部位上来制造三维物体，其中所制造的物体的质量得到 提高。

该目的通过一种制造三维物体的方法得以实现，其中通过按层地将粉末状 材料硬化在相应层的与所述物体相对应的部位上而形成所述物体，其中，空间 分辨地检测从所涂敷的粉末层发出的IR辐射，从而获得IR辐射图像，其中， 借助所述IR辐射图像，基于不同的发射率和/或不同的反射比确定所涂敷的粉 末层的缺陷部位和/或几何不平度。

本发明的优点是，可以自动确定、并在需要时校正加工过程期间的配料误 差和涂布缺陷。由此保证加工过程期间完备的质量控制。

在现有技术中分析阴影投射，而依据本发明的方法在无附加照明的情况下 也可以监测涂布。由此，机器的照明不受可见光的干扰。此外，该方法不依赖 于材料的颜色和性质，并因此可以在不改变常见构造材料的情况下通过添加物 就能实现。

在根据本发明的方法中，关于被涂敷的粉末层中不均匀性/缺陷的信息只基 于粉末层的IR辐射图像而获取。在此方面，利用以下知识：从一个区域发出的 红外线辐射不仅取决于该区域的温度，而且也取决于其发射率和反射比。

如果像现有技术中那样只关心温度分布，那么人们试图通过校正来消除这 两种另外的参数，即发射率和反射比的影响。但依据本发明，恰除利用以下认 识，即在粉末涂敷中存在具有差别的区域的情况下，所有三个参数在红外线中 均发生剧烈变化。不消除发射率和反射比的影响。通过红外线中显示具有不同 特性的区域的高对比度可以进行特别精确的涂布监测。即使在新涂敷的层内温 度全都相同的情况下，在IR辐射图像中也能看出颜色差别。这是因为：一层中 的非规则性(例如边缘或者层厚度波动)导致不同的发射率和反射比。

附图说明

从借助附图对实施例的说明中可以得到其他优点和目的性。其中：

图1示出激光烧结装置的示意图；

图2示出用于监测涂布的结构的示意图；

图3a-3c示出在涂布过程中可能出现的缺陷的情况下IR辐射图像的举例； 以及

图4示出对采用可见光的涂布监测的问题的说明。