[发明专利]用于分层地制造三维物体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分层地制造三维物体的装置和方法，尤其是如下装置和方法，所述装置和方法用于通过在相应的层中与要制造的物体的横截面对应的位置上通过引入能量逐层地固化结构材料来制造三维物体。

背景技术

这种以名称“选择性的激光烧结”已知的方法以及用于实施所述方法的所属的装置由DE 10 2005 024 790 A1已知。按照该文献，首先借助涂敷器涂敷薄层的粉末状的结构材料并且接着在对应于物体的相应的横截面的位置上通过激光束的作用使所述结构材料固化。该两个步骤交替地重复，直到完成要制造的三维物体。为了改善过程稳定性和完成的物体的质量，在此粉末在涂敷和固化之间通过辐射加热装置预热。通过温度测量设备测量涂敷的粉末层温度并且对应地再调节辐射加热装置的功率。

所制造物体的质量取决于所使用的粉末的类型。这样尤其是由具有较高的熔体粘性的粉末制造的物体可能在其表面上具有缩孔(即在所制造的物体的表面中的凹部，通常也称为“桔皮”)，由此降低了物体的质量。

为了解决该问题，开发了专门的粉末，然而所述粉末较为昂贵并且因此提高了成本。此外由此制成的构件具有较差的机械特性。

此外提出特别的涂敷器刀片几何结构，利用其能够减少缩孔的出现。然而为此必须对现有的机器进行改装。

DE 43 09 524 C2公开一种用于借助立体印刷术制造三维物体的方法，其中要制造的物体分成核心区域和包封区域。要求表面的高精确性和质量的包封区域在涂敷每个层之后全表面被固化。在要求小的变形和小的构造时间的核心区域中只使蜂窝结构固化。在一种特别的实施形式中，首先施加多层材料并且在包封区域中使其固化。在多次相继地施加层和固化包封区域之后才固化核心区域的材料。该方法公开为特别是用于液体的结构材料，然而作为备选方案也给出粉末状的材料。然而出现缩孔的问题在整个文献中未提到。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于通过层式地固化粉末状的原材料来制造三维物体的装置和方法，通过其在使用常规的粉末和常规的刀片几何结构的情况下也可以实现高质量的物体表面，所述物体表面尤其是没有缩孔。

该任务通过按照权利要求1所述的方法、按照权利要求11所述的装置和按照权利要求16所述的计算机程序解决。本发明的进一步构成在相应的从属权利要求中给出。

令人吃惊地发现，通过以两个或更多相继的涂敷步骤施加要固化的层，可以生成具有改善的表面质量和较小的缩孔(桔皮)的构件。

附图说明

本发明其他的特征和适宜性由借助附图对实施例的说明得出。

图1是用于分层制造三维物体的装置的一个实施例的示意的部分地剖面示出的视图，所述装置适于实施本发明。

图2是在图1中用虚线加框的局部的放大剖面图，并示出在实施按照本发明的方法期间的状态。

图3是在图1中用虚线加框的局部的放大剖面图，并示出在实施对比方法期间的状态，在所述对比方法中如常用的方法那样进行。

图4是类似于图2的放大剖面图并示出十四哈按照本发明的方法的一个变型期间的状态。

图5是类似于图2的放大剖面图并示出示出按照本发明的方法的另一个变型期间的状态

具体实施方式

下面参考图1说明适于实施按照本发明的方法的装置的一个实施例。在图1中示出的装置构成激光烧结装置1。为了构造物体2，所述装置包含过程室3，所述过程室通过室壁4向外封闭并且用作物体的构造空间。

在过程室3中安装有向上开口的容器5，具有基本上平的并且与构造容器的上边缘基本上平行定向的上侧的载体6设置在所述容器中。载体6用于支承要形成的物体2并在图1中通过垂直的双箭头V表示的那样通过(未示出的)高度调节设备能沿垂直方向运动。在此载体6沿垂直方向分别这样调节，使得新的要固化的层的上侧处于工作平面7中。在图1中示出要形成的物体2的中间状态，在该中间状态下，多层粉末状的结构材料已经选择性地固化并由保持未固化的结构材料8包围。

此外激光烧结装置1具有用于容纳通过电磁辐射可固化的粉末状的结构材料11的储备容器10和用于将结构材料11施加到工作平面7上的涂敷器12。如在图1中通过水平的双箭头H表示的那样，涂敷器12能沿水平方向平行于工作平面运动。

此外激光烧结装置1具有产生激光束14的激光器13。激光束14通过转向装置15转向并且通过调焦装置16通过过程室3的壁中的入射窗口17聚焦到工作平面7中的或直接在其工作平面之下的预先确定的点上。