[发明专利]用于连续的生长式制造的装置和过程

说明书

技术领域

本发明涉及制造各种形状的产品特别是牙科修补件或牙科辅助部件的过程，该过程包括步骤：借助有选择地硬化，特别是借助有选择地烧结或熔化而在衬底板的表面上制造多个产品，其中材料铺设成连续料层，在每个料层铺设之后，借助能量富集辐射来有选择地硬化被铺设料层的一个或多个预定区域，并结合到下面料层的一个或多个区域，其中所述预定区域根据各料层中的产品的横截面几何形状来预先确定。本发明进一步的方面涉及用来实施所述过程的装置。

背景技术

生长式制造(generative production)过程，就是说材料在添加式的制造过程中构造成形成特定产品，这种生长式制造过程用在原型制造领域，与此同时也被引入产品制造中，特别是制造特定形状的产品或者小规模批量生产。EP 1 021 997B1公开了例如借助涉及给定参数的有选择的激光烧结过程来制造特定形状的牙科修补件或牙科辅助部件。

除了特别适合牙科修补件、金属粉末的所述激光烧结或激光熔化过程(SLS、SLM)之外，其他的生长式制造过程也适合其他产品，例如借助高能束诸如例如激光束或电子束烧结或熔化颗粒材料或其他固体材料并以这种方式接合和硬化的过程；或者借助高能束诸如例如利用光致聚合效应的激光束或聚光束来有选择地硬化固体或液体形式的塑料材料的过程。

所述生长式制造过程通常以这样的方式操作，即可硬化材料的料层连续铺设到衬底板，例如衬底板连续或断续下降到可硬化材料的液体池中，或者连续料层借助粉末铺设装置以相互叠置关系铺设到衬底板。在每个料层铺设操作之后，料层的特定部分被有选择地硬化，并且采用这种方式以分层形式堆积产品。在通过硬化最后料层而完成产品之后，可以去除材料的未硬化区域，然后可以频繁重复使用。SLS和SLM过程主要在EP 0 734 842A1中描述，该公开文件的这方面内容完全包含在本申请中。

生长式制造过程的基本问题在于产生制造数据和完成产品之间消耗的时间周期较长。已经知道，让多个产品同时生长式地堆积在衬底板上，以便通过这种方式来增加给定时间周期内制造的产品数量。在处理尺寸相对于衬底板的尺寸相对非常小的产品时，这种方案是适当的，并且有效地提高了生产率。

从EP 0 734 842A1中可以知道，通过这样的程序减少了制造装置的停机时间，即使用可释放地固定到承载件上的衬底板，通过这种方式，产品在衬底板上完成之后，可以立即取下衬底板并以新的衬底板替换，以便开始新的制造工艺。虽然这种方案允许从衬底板取下产品的时间不构成制造装置的停机时间的一部分，但是所述装置仍然受到如下困扰，即只有在需要在衬底板上制造的全部产品的制造数据可用时，所述制造工艺才能开始，因此，用来制造产品的总时间，特别是在个别制造许多小产品的情况下，无法实质性地减少。

WO2008/128502公开了一种装置，该装置遵循相同的基本构思并且在制造装置中提供了传送设备，利用所述传送设备，可以传送一个或多个构造容器和测量或供应容器，从而实现在制造装置中简单快速地处理粉末。利用这种装置，利用粉末材料在构造容器中制造产品可以快速实现，因此，在所述产品完成之后，可以在第二个构造容器中以不同的粉末材料制造产品。但是，应该注意，对于这种制造装置，制造工业仍然要求与生成衬底板上的全部产品所用制造数据和完成产品之间消耗的时间至少一样多的时间，所以针对所形成的多个产品每个特定产品的制造过程仍然需要相当长的时间周期。

WO2004/014636公开了一种用于分层形式地生长式制造三维物体的过程，其中在两个构造区域内同时制造多个物体。在这种情况下，料层铺设在一个构造区域中，并且借助辐射而在另一个构造区域中进行有选择地硬化。提供4个处理室，它们可以表现为空间上相互隔开的个体室或者表现为具有两个双室或一个四室的细分区域形式。还进一步设置成让激光器可以借助切换布置连接到各个处理室之一。上述装置和上述利用所述装置生长式制造产品的过程存在的缺陷在于，为了在各个处理室中通过交替硬化和料层铺设同时进行制造，要求对每个处理室内的铺设操作进行单独控制。所述装置和过程当然适合复杂且昂贵的专门应用，这些专门应用涉及以不同的起始材料在相应不同的处理室中制造多个产品，但是制造过程和装置在结构以及控制方面都比较复杂和昂贵，因此可以针对制造许多小产品时的生产效率以及最终生成产品制造数据和完成产品本身之间消耗的时间进行进一步优化。