[发明专利]用于制造三维物体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造三维物体的方法，其中通过借助于气体激光器的射束将构造材料分层地分别硬化到与所述物体在层中的横截面相对应的位置处来对所述物体进行硬化，其中，激光器的功率被测量，并且激光器功率根据所测量的值而被控制。 

背景技术

EP 0758952B1公开了一种用于借助激光烧结制造三维物体的方法，其中直接在所要硬化的层上面的一个部位上测量激光束的位置、功率和/或直径，以及其中将测量结果与预先给定的参考值进行比较并基于比较进行束的误差显示或者校正。在该方法中，优选使用固体激光器。 

EP 1705616A1公开了一种开头部分所述的方法。所公开的方法涉及在快速成型系统(Rapid Prototyping-System)-例如立体光刻系统(Stereolitografiesystem)或激光烧结系统-中激光器功率的控制。在这种快速成型系统中，通过借助激光束分层地在每层中将立体光刻(Stereolitografie)情况下液态的构造材料(Aufbaumaterial)和在激光烧结情况下粉末状的构造材料硬化到与该层中物体的横截面相对应的位置上来对物体进行硬化。在此方面，激光束通过扫描系统被偏转为使得其以线-例如矢量-在层上被引导。对于所要制造的物体的每个区域，希望最佳的照明，其中该最佳的照明可以是对所有区域都是相同的，或者也可以对于不同区域是不同。在所公开的方法中，激光束的功率借助功率测量装置被测量，并然后激光器功率被重调(nachregeln)，从而达到所期望的照射强度和深度。 

然而，恰恰是在气体激光器方面，特别是在CO₂激光器方面出现以下问题，即激光器的功率的短时间波动和长时间波动对激光器运行的先前条件的依赖性很强，其中激光器运行的先前条件而且不断变换。但是，如依据EP 1705616A1进行的简单的“闭环”调节却不适于取得激光器功率的长时间稳定。 

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种用于借助快速成型(Rapid Prototyping)制造三维物体的方法，其中使用气体激光器，特别是CO₂激光器，以及其中消除激光器功率的短时间波动和长时间波动，从而这样制造的物体的质量得到提高。 

该目的通过一种根据本发明的用于制造三维物体的方法实现，其中通过借助于气体激光器的射束将构造材料分层地分别硬化到与所述物体在层中的横截面相对应的位置处来对所述物体进行硬化，其中，激光器的功率被测量，并且激光器功率根据所测量的值而被控制。根据本发明规定，功率检测是在一时间窗内进行，在所述时间窗中发生功率改变，并且激光器的控制输入信号根据所测量的值而被控制。 

该方法尤其具有以下优点，即通过以非常小的延迟自动分析激光器功率，激光器的控制输入信号可以被适配为使得通过有针对性的接通斜坡(Einschaltrampen)减少接通效应(Einschalteffekte)。激光器功率波动可以这样被补偿直到10μs的范围内。 

附图说明

从借助附图对实施例的说明中可以得知本发明的其他特征和目的性。附图中： 

图1示出激光烧结设备的示意图； 

图2示出曲线图，其示出了对于激光束在层上照射的轨迹(Spur)在具有接通斜坡和没有接通斜坡的情况下所测量的功率随时间的变化曲线； 

图3示意性示出激光器的控制输入信号的变化曲线；以及 

图4示意性示出两个连续轨迹的所测量的功率。 

具体实施方式

下面参考图1介绍具有依据本发明的激光控制的激光烧结设备。 

该设备具有加工容器(Baubehaelter)1，该容器内设置有用于支承所要形成的物体3的支架2。支架2通过高度调整装置4能够在垂直方向上在加工容 器内移动。所施加的粉末状构造材料在其中被硬化的面确定工作面5。为了在工作面5中硬化粉末状材料，设置激光器6，该激光器被构造为气体激光器，特别是CO₂激光器。激光器6产生激光束7，激光束7通过偏转装置8(例如为可以通过未示出的旋转单元而被旋转的一个或者多个平面转向镜形式)和聚焦单元9被聚焦到工作面5上。设置控制装置10，其控制偏转装置8并在需要时控制聚焦单元9，使得激光束7可以被导向到工作面5的每个任意位置上。 

此外还设置输送装置11，利用其可以为后续层输送粉末状的构造材料。借助涂布器(Beschichter)12，构造材料被涂到工作面5内并被平整。