[发明专利]加层制造方法和设备

权利要求书

1.一种通过加层制造来制造三维对象的方法，所述方法包括以下步骤：

在腔室（3）内的支撑构件（7）上，相继层叠设置粉末形式的材料（20a，20b，20c）的多个层，以及

在设置后续的层之前，用激光束（13）或粒子束照射每层，其中，每层只被选择性地照射该层中的与正在制造的三维对象对应的那些部分，并且其中，以在所对应的部分中局部地熔化或烧结所述材料的方式来实现所述照射，

其中，至少在每个所述照射的步骤期间，在所述腔室（3）内维持具有受控的压力和成分的气体氛围，

其特征在于

所述腔室（3）内的气体氛围的压力和成分中的至少一个是受控的，使得在所述多个层中的不同层的照射期间，所述腔室（3）内存在具有不同的预定压力和/或成分的至少两种不同的气体氛围，

所述激光束（13）和所述粒子束分别在所述多个层上的束斑尺寸在其照射期间是受控的，使得在所述多个层中的不同层的照射期间采用至少两种不同的束斑尺寸，和/或

所述腔室（3）内的气体氛围的温度和/或正在被照射的层的温度是受控的，使得在所述多个层中的不同层的照射期间存在至少两种不同的气体氛围的温度和/或正在被照射的层的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个层由至少两个不同的层组（20a；20b；20c）构成，每组仅包括一个层或包括多个相邻层，其中，所述腔室（3）内的气体氛围的压力和成分中的至少一个在相邻组之间变化，并且其中，在属于同一组的所有层的照射期间，在所述腔室（3）内存在具有相同压力和成分的相同气体氛围。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多个层由至少两个不同的层组（20a；20b；20c）构成，每组仅包括一个层或包括多个相邻层，其中，

所述束斑尺寸在相邻组之间变化，并且其中，在属于同一组的所有层的照射期间采用同一束斑尺寸，和/或

所述气体氛围的温度和/或所述正在被照射的层的温度在相邻组之间变化，并且其中，在属于同一组的所有层的照射期间采用相同温度的所述气体氛围和/或相同温度的所述正在被照射的层。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述层组的个数是二或三。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，对于包括所设置的第一层的层组（20a）和/或对于包括所设置的最后一层的层组（20c），在它们的照射期间，选择所对应的气体氛围、所述束斑尺寸以及所述气体氛围的温度和/或相应层的温度，以便获得所述三维对象（11）的相应表面的所希望的物理和/或化学特性。

6.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，对于所述多个层中的多个相邻层，在从所述多个相邻层中的第一层向最后一层移动时，所述腔室（3）内的气体氛围的压力和成分中的至少一个在第一预定值和第二预定值之间逐渐变化。

7.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，对于所述多个层中的多个相邻层，

在从所述多个相邻层中的第一层向最后一层移动时，所述束斑尺寸在第一预定值和第二预定值之间逐渐变化，和/或

在从所述多个相邻层中的第一层向最后一层移动时，所述气体氛围的温度和/或所述正在被照射的层的温度在第一预定值和第二预定值之间逐渐变化。

8.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，所述腔室（3）内的气体氛围的成分是受控的，使得不同的气体氛围包括不同的氧和/或不同的氮的水平。

9.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，选择不同的气体氛围的压力和/或成分，使得在不同的气体氛围下照射的所述多个层具有不同的物理特征。

10.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，所述粉末形式的材料选自由金属材料、塑料材料、陶瓷材料和玻璃材料组成的组。

11.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，所述粉末形式的材料是钛或钛合金粉末，或者包括钛或钛合金粉末。

12.根据前述的任一权利要求所述的方法，其中，所述粉末形式的材料是钢，或者包括钢。

13.一种使用前述的任一权利要求所述的方法通过加层制造来制造三维对象（11）的设备，所述设备（1）包括：

壳体（2），限定腔室（3），

气体供给系统（15），被适配为将气体导入所述腔室（3），

气体排出系统（16），被适配为从所述腔室（3）排出气体，

支撑构件（7），设置在所述腔室（3）内，

粉末输送构件（5，6，9），被适配为在所述支撑构件（7）上层叠设置粉末形式的材料的多个层（20a，20b，20c），

温度控制构件（21），被适配为在所述多个层的照射期间选择性地控制在所述腔室（3）内存在的气体氛围的温度和/或所述多个层的温度，

照射装置（12），被适配为用激光束或粒子束来照射由所述粉末输送构件（5，6，9）设置在所述支撑构件（7）上的所多个述层中的每层，

束斑尺寸控制构件（22），被适配为选择性地控制由所述照射装置（12）发出的束在其照射期间在所述多个层上的束斑尺寸，

束移动构件（14），被适配为选择性地照射由所述粉末输送构件（5，6，9）设置在所述支撑构件（7）上的所述多个层中的每层的仅一部分，

存储构件（19），用于存储多个层形式的三维对象的数字表示，以及

控制单元（18），可操作地耦接到所述气体供给系统（15）、所述气体排出系统（16）、所述粉末输送系统（5，6，9）、所述温度控制构件（21）、所述照射装置（12）、所述束斑尺寸控制构件（7）、所述束移动构件（14）和所述存储构件（19），并被适配为根据存储在所述存储构件（19）中的所述对象的数字表示来操作所述粉末输送系统（5，6，9）、所述照射装置（12）和所述束移动构件（14）以制造三维对象，

其特征在于，

所述存储构件（19）还被适配为存储针对在所述存储构件（19）中存储的三维对象的每个数字表示并作为所述数字表示的所述多个层的函数的以下项，

代表具有不同预定压力和/或成分的不同气体氛围的压力和/或成分数据，

代表不同束斑尺寸的束斑尺寸数据，和/或

代表不同气体氛围温度和/或层温度的温度数据，并且所述控制单元（18）被进一步适配为

根据存储在所述存储构件（19）中的用于正在制造的所述三维对象（11）的压力和/或成分数据，通过控制所述气体供给系统（15）和所述气体排出系统（16）来控制所述腔室（3）内的气体氛围的压力和成分，

根据存储在所述存储构件（19）中的用于正在制造的所述三维对象（11）的束斑尺寸数据，通过控制所述束斑尺寸控制构件（7）来控制所述束斑尺寸，和/或

根据存储在所述存储构件（19）中的用于正在制造的所述三维对象（11）的温度数据，通过控制所述温度控制构件（21）来控制所述腔室（3）内的气体氛围的温度和/或所述多个层的温度。