[发明专利]通过选择性激光熔化技术生成三维构件的方法和加工机

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过选择性激光熔化技术生成三维构件的方法。本发明也涉及一种通过选择性激光熔化技术生成三维构件的加工机，所述加工机包括过程室。

背景技术

选择性激光熔化技术(英文是“selective laser melting”，也称为：SLM选区激光熔化技术)涉及到一种生成制造方法，在这种方法中，一种(金属的)粉末材料借助于激光在定义的部位上重熔(umschmelzen)。选择性激光熔化技术能够制造具有几乎可任意造型的三维构件几何形状的构件，为了制造出三维构件，选择性激光熔化技术在任何情况下都是逐层地执行，也就是说，选择性激光熔化技术实现逐层地成型焊接。在这里，首先将材料粉末作为薄层分布在基板上，在这个粉末床第一层的材料粉末通过激光根据要制造的构件的额定轮廓在所需要的部位上重熔并且凝固成第一固定材料层之后，基板下降或移动了第一层的值并且涂覆新的(第二)层。在这一层上相应地重复激光熔化，其中，当前最上层的已重熔的材料与紧贴其下布置的固定材料相连接。上述过程这样频繁地重复，直至完全制造出要生成的构件为止。

为了简单地取出已制成的构件，可以在基板上或基底上构建出比较易损的支撑结构，所述支撑结构承载着原本的构件。这个支撑结构可以在取出构件之后例如手工清除。必要时，根据要生成构件的几何形状(例如在悬垂的情况下)，也可以生成其它支撑或者说支撑结构并且在使用构件之前可以将其清除。

在此，激光熔化在过程室中进行，所述过程室典型被密封封闭，并且，在所述过程室中可以设定尽可能均匀的气氛，其中，熔化粉末材料所需要的激光通过过程室窗口射入到过程室中。为了使激光束可以在用于希望的构件几何形状所需要的部位上作用于粉末材料，激光束典型地通过扫描装置偏转。

由于连续的激光射入，必要时可能需要目标明确的导热，用以避免由于热感应的固有应力而在几何形状方面与额定几何形状有偏差以及特别是产生凝固裂纹，并且特别是用以禁止不希望的材料结构(例如粗粒)。

为了操纵或控制这个不利的后果已知的是，在构件通过激光熔化而制成之后，对构件进行热处理。例如，这种热处理可以按照公开的WO2012/055398 A1在外部的加热装置(炉子)中执行，构件在制成之后放入到加热装置内，或者，必要时，在已清除剩余的、未重熔的材料粉末之后，在过程室自身内执行所述热处理。

EP 2 415 552 A1也公开了对制成的构件进行加热的技术，用于紧接在选择性激光熔化技术之后对其材料特性进行最佳化。在此，这种加热借助于加热线圈进行，所述加热线圈与要生成的构件在同一选择性激光熔化技术过程中产生并且因此与已制造的构件一起位于材料粉末内。在清除掉材料粉末之后，加热线圈为了耦入加热功率而与电源连接。

要产生的构件的加热场所也可以在选择性激光熔化技术期间就已经间接被影响，其方式是，例如加热基板或者为了冷却目的而在固定装置内安装了热交换器。在EP 2 415 552 A1中也公开了这样的方式：在该方式中，构件被保持件支持或者说保持，所述保持件可在支承部位上冷却工件，从而使构件的敏感区域不会遭受高温。

在以选择性电子束熔化技术(“selective Electron Beam Melting”，SEBM)形式的生成制作方法中，代替于激光束而借助于电子束进行熔化材料粉末，可以通过偏转电子束而在原本制造过程的准备阶段和/或后续阶段中影响导热。

此外，WO2012/055398 A1说明了通过在过程室内使用反应气体使通过选择性激光熔化技术所制造的构件的材料成分发生目标明确的变化，其中，成分的变化应用于提高构件的可受热能力。

然而，在选择性激光熔化技术的情况下，与原理相关地降低了：在生成构件期间触及到过程区域进而有效地局部地(也就是当下)影响该过程的可能性。

发明内容

本发明的任务是，如此改善通过选择性激光熔化技术来生成三维构件的方法和加工机，使得能够提高采用加工机所生成的构件的品质。

该任务通过前面提到的方法解决，该方法包括这些步骤：

-在生成三维构件期间通过选择性激光熔化技术生成至少一个过程影响装置；以及

-激活所述过程影响装置，用于在制成三维构件之前对构件已制成区域产生影响。