[发明专利]包括干燥设备的用于生产工件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过用电磁或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的装置。此外，本发明涉及操作用于通过用电磁或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的这种装置的方法。

背景技术

粉末床熔化为下述加层工艺，粉末状特别是金属和/或陶瓷的原材料可通过该加层工艺被加工成复杂形状的三维工件。为此，原材料粉末层被涂覆于载架上并根据待生产的工件的期望几何形状以选区方式经受激光辐射。穿透至粉末层中的激光辐射引起原材料粉末颗粒的加热以及由此引起其熔化或烧结。另外的原材料粉末层随后被相继涂覆于载架上已经经受激光处理的层，直到工件具备期望形状和尺寸。用于通过粉末床熔化工艺由粉末状原材料生产模制体的装置例如在EP1793979B1中被描述。粉末床熔化工艺可用于基于CAD数据生产原型、工具、替代部件、高价值部件或医学假体(诸如，牙齿或整形假体)。

现有技术的装置包括处理室，该处理室容纳用于待制造的成形体的多个载架。粉末层制备系统包括粉末存储保持器，该粉末存储保持器可横向于载架往复移动，以便将待用激光束照射的原材料粉末涂覆到载架上。该处理室提供有被连接到保护气体回路的保护气体入口和保护气体出口。经由保护气体入口，例如氩气的保护气体被供应到处理室，以便在处理室内建立保护气体气氛。经由保护气体出口，在流动通过处理室时，被加载有诸如残余原材料粉末以及焊接烟雾颗粒的颗粒杂质的保护气体从处理室收回。

在保护气体回路内，布置有过滤设备，用于在保护气体经由保护气体入口再循环到处理室之前将颗粒杂质从流动通过保护气体回路的保护气体过滤。当过滤设备中提供的过滤器介质被加载有从流动通过保护气体回路的保护气流分离的颗粒时，装置的操作必须停止，直到过滤器介质被替换。在过滤器介质的替换期间，周围空气以及周围空气中包含的湿气进入保护气体回路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于通过用电磁或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的装置，其可以以可靠方式操作并允许生产高质量的工件。而且，本发明的目的在于提供操作这种类型的装置的方法。

这些目标通过如下各方面所限定的装置以及如下各方面所限定的方法来实现。

一种用于生产三维工件的装置包括：容纳载架和用于将原材料粉末涂覆于载架上的粉末施加设备的处理室。原则上，载架可为刚性固定载架。然而，优选地，载架被设计为能沿竖向方向移位，使得随着工件由原材料粉末成层建造而具有增加的构造高度，载架可沿竖向方向向下移动。原材料粉末优选为金属粉末，特别是金属合金粉末，但是也可以是陶瓷粉末或者包含不同材料的粉末。粉末可以具有任何合适的粒度或者粒度分布。然而，优选的是处理粒度＜100μm的粉末。

该装置进一步包括照射设备，用于将电磁或粒子辐射选择性地照射到涂覆于载架上的原材料粉末上，以便通过加层构造方法(additivelayerconstructionmethod)来生产由所述原材料粉末制成的工件。因此，涂覆于载架上的原材料粉末可以根据待生产的工件的期望几何形状以选区方式经受电磁或粒子辐射。照射设备优选适于将辐射照射到原材料粉末上，这引起原材料粉末颗粒的选区熔化。照射设备可包括至少一个辐射源(特别是激光源)以及引导和/或处理由该辐射源发出的辐射束的至少一个光学单元。光学单元可包括诸如物镜(特别是f-theta镜头)和扫描器单元之类的光学元件，扫描器单元优选包括衍射光学元件和偏转镜。

用于生产三维工件的装置进一步包括气体回路，气体回路包括适于将气体供应到处理室并将加载有颗粒杂质的气体从处理室排出的循环管线。例如，循环管线的第一端可连接到处理室的气体入口，气体(例如，惰性气体)经由该气体入口可被供应到处理室。循环管线的第二端可连接到处理室的气体出口。在涂覆到载架上的原材料粉末用电磁或粒子辐射选择性地照射时，包含颗粒杂质(例如，原材料粉末颗粒或焊接烟雾颗粒)的气体于是可经由气体出口从处理室排出。颗粒杂质从处理室去除，以避免辐射能量被过多吸收和/或遮蔽由照射设备的辐射源发出的辐射束。

优选地，处理室可针对环境大气被密封，即，针对围绕处理室的环境被密封，以便能够维持可控气氛，特别是处理室内的惰性气氛。因此，例如，可以在处理室内建立氩气气氛或任何其它合适的惰性气氛。通过控制处理室内的气氛，可防止在用电磁或粒子辐射照射原材料粉末时不期望的化学反应(特别是氧化反应)的发生。