[发明专利]三维物品的增量制造

说明书

本发明涉及用于通过接连地沉积粉末材料的单独层而形成三维物品的方法、计算机程序产品、程序元件和装置，所述粉末材料的单独层被熔融在一起以便形成物品。所述方法包括如下步骤：提供至少一个电子射束源，所述至少一个电子射束源发射电子射束以用于对粉末材料进行加热或熔融中的至少一个，其中所述电子射束源包括阴极和阳极，以及在三维物品的形成期间使阴极和阳极之间的加速器电压在至少第一和第二预定值之间变化。

技术领域

本发明涉及一种用于通过接连地熔融粉末材料的单独层而增量制造三维物品的方法。

背景技术

自由形式制造或增量制造是一种用于通过被施加到工作台的粉末层的所选部分的接连熔融而形成三维物品的方法。

一种增量制造装置可以包括：工作台，在其上将形成三维物品；粉末分配器或粉末分布器，其被布置成在工作台上铺设粉末的薄层用于形成粉末床；高能射束，用于将能量递送到粉末，由此发生粉末的熔融；用于粉末床上方能量射束发出的能量的控制以用于通过粉末床的部分的熔融而形成三维物品的横截面的元件；以及控制计算机，其中存储了信息，其关于三维物品的相继横截面。通过接连地由粉末分配器所铺设的粉末层的相继形成的横截面的相继熔融而形成三维物品。在电子射束熔化（EBM）中，高能射束是一个或多个电子射束。

在增量制造中，短制造时间和最终产品的高品质具有最高的重要性。最终产品的期望的材料性质可取决于控制加热和/或熔融过程的能力。出于此原因，在EBM技术中存在改善烧结行为和/或熔化行为的需要。

发明内容

本发明的示例性目的是要提供一种方法，所述方法快速且准确地改善增量电子射束熔化制造过程中的烧结和或熔化行为，以用于改善所制造的三维物品的材料特性和/或最终产品尺寸准确性。以上提及的目的通过本文中所提供的权利要求中记载的特征来实现。

在本发明的各种实施例的第一方面中，提供了一种用于通过接连地沉积粉末材料的单独层来形成三维物品的方法，所述粉末材料的单独层被熔融在一起以便形成物品，所述方法包括如下步骤：提供至少一个电子射束源，所述至少一个电子射束源发射电子射束以用于对粉末材料进行加热或熔融中的至少一个，其中所述电子射束源包括阴极和阳极，在三维物品的形成期间使阴极和阳极之间的加速器电压在至少第一和第二预定值之间变化，当三维物品的形成处于第一阶段或过程步骤中的时候，在阴极和阳极之间施加第一加速器电压值，以及当三维物品的形成处于第二阶段或过程步骤中的时候，在阴极和阳极之间施加第二加速器电压值，其中所述第一加速器电压值与所述第二加速器电压值相差至少10kV。

本发明的各种实施例的示例性优点是：取决于将使用哪个过程步骤，加速器电压可以变化。一些过程步骤可能需要较高的加速器电压，而其它过程步骤对加速器电压更敏感或较少敏感。通过在不同的过程步骤中施加不同的加速器电压可以改善三维物品的最终品质。在某些实施例中，在不同加速器电压之间的间歇性切换可以是在三维物品的形成的两个阶段之间，其中这两个阶段可以在单个过程步骤（例如预加热等等）内。

在本发明的各种示例实施例中 ，第一步骤用于未经熔融的粉末的预加热，并且第二步骤用于粉末的熔融；第一步骤用于粉末的熔融，并且第二步骤用于已经熔融的粉末的后期热处理；第一步骤用于粉末的熔融，并且第二步骤用于已经熔融的粉末的再熔化；第一步骤用于三维物品的内部区域的熔融，并且第二步骤用于三维物品的轮廓的熔融；第一步骤用于形成实心结构，并且第二步骤用于网状结构；第一步骤用于第一类型的微结构，并且第二步骤用于第二类型的微结构；第一步骤用于形成针对三维物品的支撑结构，并且第二步骤用于形成三维物品；和/或第一步骤用于中央熔化点，并且第二步骤用于至少一个周围的加热点。在仍其它的实施例中，第一阶段或步骤是预加热过程步骤的第一部分，并且第二阶段或步骤是预加热过程步骤的第二部分。多个第一和第二阶段（例如，以交替的方式）可以发生在单个过程步骤内（例如，在预加热过程内）。