[发明专利]用于制造三维物体的设备以及所属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过在与物体的各个横截面相对应的部位上相继地固化能借助于辐射固化的建造材料的层来制造三维物体的设备，以及一种可以与这种设备相结合地实施的方法。

背景技术

借助于这种设备实施生成式建造方法、尤其是选择性激光烧结或激光熔化方法，这种设备具有壳体，在壳体中布置过程室和在其中布置建造容器。建造容器可以被固定地固定在过程室底板下方或者以被构造成更换容器的方式被固定在过程室底板下方。也可能的是，将建造容器以及计量容器和溢流容器布置在所谓的更换模块中并将这三个容器整体引入制造设备中并且在那里相应地锁定在过程室下方。

为了逐层地施加建造材料，设置施加装置，该施加装置具有在层施加方向上被在建造容器的建造面上方引导的覆层器元件。计量装置用于向施加装置输送建造材料，为此可以设置具有高度可调节的建造材料输送平台的计量容器。但是也可以设想其它的计量装置，借此为覆层器装置提供建造材料。

照射装置用于在与物体的各个横截面相对应的部位上选择性地照射建造材料。为此，大多时候使用被聚焦的激光束，该激光束使建造材料在粉末层的待固化的部位上熔融或熔化。由于冷却，导致建造材料固化。也可以使用其它的辐射源来取代激光器。

建造容器可以是单独的更换容器，像它例如在DE 198 46 478中描述的那样。

在按照现有技术的设备中，问题在于，现有的建造容器——即使它们是可以更换的——一般地没有被最佳地利用。这在许多方面上是不利的。一方面，例如不必要的大量的建造材料必须被层叠到过大尺寸的建造容器中，这涉及到高的建造材料成本。另一方面，在不必要的大尺寸的建造区上方的不必要的长的移动行程显著地延长了用于物体的建造时间。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种设备和一种方法，由此可以节省建造成本和建造时间并且在此情况下能以更多种变化方式来设计建造设备的用途。这个目的按照权利要求1的特征部分的特征被如此地实现，即具有不同的大小和/或横截面形状的、与物体形状相匹配的建造容器能被插入所述设备中，其中，在安装最终位置上，所述建造容器的建造面尺寸在层施加方向上比在与所述层施加方向成直角的方向上设计得短。

本发明由此在许多方面上提供改进。首先，建造容器要与物体形状相匹配。在与建造容器相关联的情况下的与物体形状相匹配的含义是，在例如构造为扁平元件的物体的情况下，选择一个匹配的建造容器，该建造容器提供窄的、长的横截面形状，其中，建造区的尺寸与物体的横截面长度和横截面宽度相匹配。作为示例可以列举要在SLM或SLS设备中被生成式地建造的门元件。门元件具有60cm的宽度和5cm的厚度，其中，门的拱形结构被一并计算在内。门高度应该为30cm。门元件应该基本上垂直竖立地在建造容器中进行建造。建造容器的尺寸此时有利地为大约65cmx10cm，该与物体形状相匹配的建造容器必须适合于保证平台下降至少40cm，由此，门物体可以垂直竖立地在建造容器中通过平台在Z方向上的移动被逐层地建造。

这样与物体形状相匹配的建造容器现在在横向方向上被插入系统中，由此在安装最终位置上，建造面尺寸在层施加方向上——也就是说在覆层器在建造面上方移动所沿着的方向上——比在与其成直角的方向上短。

对于前述限定的与物体形状相匹配的、具有65cm的建造区长度和10cm的建造区宽度的建造容器，这意味着，覆层器必须具有至少65cm的长度，覆层器的移动行程——如果将计量容器的面积和溢流容器的溢流开口的面积一并包含在内的话——可以减小到大约20cm。由此，本发明的核心由建造容器与物体形状的匹配和该建造容器在设备中的加速覆层的安装位置组成。

建造容器不一定被设计成直角。为了减小容器体积，可以进行建造区的、超越对横截面的缩小的形状匹配。例如如果建造一个S形的物体，那么可以考虑一个也是S形地造型的建造容器，它的建造面边界与待制造的物体的形状相匹配。

当然，“与物体形状相匹配”应该理解为总是有一定的折中。围绕物体周围必须存在用于建造材料的足够的空间，但是该空间必须如此地最小化，即必须将尽可能少的过量建造材料引入容器中。