[发明专利]制造三维形状物品的方法和装置及三维形状物品

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造三维形状物品的方法，制造该物品的装置以及三维 形状物品。更具体地，本发明涉及一种制造三维形状物品的方法，所述物品具有 多个上下层叠的固化层，所述固化层是通过重复这样的步骤，即在粉末层的特定 部分上照射光束而形成，本发明还涉及制造三维形状物品的装置以及由此得到的 三维形状物品。

背景技术

传统地，存在一种已知的通过在粉末材料上照射光束来制造三维形状物品的 方法，该方法通常被称为“选择性激光烧结或熔化”。利用该方法，通过重复下述 两个步骤制造三维形状物品，(i)在粉末层的特定部分照射光束以烧结或熔化粉末 层成为固化层，和(ii)在所述固化层上放置新的粉末层并用光束照射新粉末层的 特定部分以形成另一固化层(见，日本平开No.H1-502890和2000-73108)。在使 用金属粉末作为所述粉末材料时，得到的所述三维形状物品能够用作模制塑料物 品的模具。在使用树脂粉末作为所述粉末材料时，得到的所述三维形状物品被用 作塑料物品。这种制造方法使得在短时间内能够制造复杂形状的三维形状物品。

为了避免所述三维形状物品的氧化，在被保持特定惰性气体的腔室内执行所 述制造。在所述腔室内安装粉末层形成单元、成形工作台等，粉末层和/或固化层 放置在成形工作台上。光束照射单元安装在所述腔室内。从光束照射单元发出的 光束穿过所述腔室的光传送窗口照射在粉末层的特定部分上。比如，如图1和13 所示，腔室50设有光传送窗口52，通过这个窗口，光束L被照射进腔室50内。

当光束被照射到粉末层上烧结或熔化粉末时，被光照射过的部分产生被称为 烟60的烟雾状物质(比如金属蒸汽或树脂蒸汽)，如图1所示。所述烟向上运动 粘附到光传送窗口或者发生燃烧，这就降低光传送窗口的透光率。透光率的降低 使得不可能获得所需的固化层，也不可能产生预定形状的物品。在使用金属粉末 层作为所述粉末层的情况下，降低后的透光率导致不能稳定地烧结或者不能增加 烧结密度。这就产生如下问题，即三维形状物品的强度降低。

另外，所述烟可能直接影响照射进所述腔室内的光束。更具体地，所述烟可 能向上运动并且有时会中断光束路径，于是降低光束的照射量(即，照射在粉末 层上的光束的量)。换句话说，令人担心的是，由于光束路径被向上运动的烟所中 断，输送给粉末层的光束的能量可能小于特定的值。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种制造三维形状物品的方法，该方法能够尽可 能地抑制烟的影响。

按照本发明的一方面，提供一种制造三维形状物品的方法，包括以下步骤：

(i)通过在放置于成形工作台上的粉末层特定部分上照射光束(比如，象激 光束等的直接能量束)，烧结或熔化特定部分，形成固化层；

(ii)通过在获得的固化层上放置新的粉末层并且在新粉末层的特定部分上照 射光束，烧结或熔化新粉末层的特定部分，形成另一固化层，和

(iii)重复步骤(ii)，制造三维形状的物品，

其中，当在所述腔室内执行所述步骤(i)至(iii)时，腔室内的至少一部分 环境气体通过成形罐的气体通道从所述腔室排出。

在本发明的制造方法中，优选的是，通过成形工作台的气体通道排出所述环 境气体，而且吸走并除掉来自所述腔室的至少一部分烟。

本发明的制造方法的特征在于，所述烟从所述腔室内被除掉而没有允许这些 烟向上向高处运动。换句话说，本发明的制造方法的特征之一在于，在烟产生点 之下存在的环境气体被排出。此处使用的术语“烟”指从被照射光束的粉末层和/ 或固化层上产生的烟雾状物质(比如，源自金属粉末材料的金属蒸汽或源自树脂 粉末材料的树脂蒸汽)。

此处使用的术语“成形罐”实质上意味着其中制造所述成形物品的器皿，并 指比如这样的容器，包括成形工作台20和用来围绕成形工作台20的罐壁27，如 图5所示。

此处使用的术语“气体通道”实质指所述环境气体(具体地，环境气体包含 烟)能够从中通过的通路(比如，开口部分)。此处使用的术语“流通”实质指允 许液体或气体通过的连接状态。