[发明专利]用于制造三维制造物体的三维制造方法和装置

说明书

公开了用于制造三维制造物体的三维制造方法和装置。将激光束照射到制造桌上的材料粉末上以固化材料粉末并形成固化层。将材料粉末进一步沉积在固化层上，并将激光束照射到材料粉末的一部分上以固化材料粉末。它们被重复以制造制造物体。激光束的照射输出值基于关于在沉积材料粉末之前的沉积表面的测量信息或关于由照相机获取的沉积后的材料粉末的表面状态的测量信息来确定。可替代地，上述照射输出值基于关于通过能量束的照射已经固化的固化层的数量的奇偶校验信息来确定，或者根据使在沉积的材料粉末的沉积之前固化的固化层固化时使用的照射输出值来确定。

技术领域

本发明涉及三维制造方法并且还涉及用于制造三维制造物体的装置，在三维制造方法中，将能量束照射到沉积的材料粉末的一部分上以固化材料粉末并形成固化层，并且用能量束照射和固化在形成的固化层上进一步沉积的材料粉末的一部分。

背景技术

粉末分层制造方法被已知为制造三维制造物体的一种方法。在粉末分层制造方法中，重复以下的处理以制造制造物体，该处理沉积材料粉末薄膜并且然后激光被照射到材料粉末薄膜上的预定位置上以使得熔融或烧结或烘烤材料粉末，从而形成固化层。在粉末分层制造方法中，粉末的固化状态(熔融、烧结或烘烤、扩散接合状态)根据对材料粉末的热输入量而改变，并且如果对于薄膜的粉末量发生误差，则存在制造物体的特性会改变或者形状精度会下降的可能性。

例如，关于沉积的材料粉末层的厚度，已知有由于材料粉末的重量而发生制造台的位移的现象，并且随着制造进行，粉末量升高，并且位移量增加(日本专利申请特开No.2012-241261)。在日本专利申请特开No.2012-241261中，认识到了由于薄膜的厚度在整个制造中不恒定而导致的每单位体积的粉末的热输入量之间产生差异的问题。根据上述日本专利申请特开No.2012-241261，为了使沉积的薄膜的厚度恒定并且抑制对于各层的每单位体积的粉末的热输入量之间产生的差异的影响，执行控制来沉积粉末以使得具有通过假设制造台将会由于粉末的重量而位移的量来计算的厚度。

还知道一种现象，其中由于由激光的热输入导致的热应力而产生的制造板的翘曲以及根据翘曲量敷设的粉末的厚度出现的误差导致对每单位体积的粉末的热输入量之间出现差异(日本专利申请特开No.2013-163829)。在日本专利申请特开No.2013-163829中，使用如下的配置，其中在制造板上制造被当作基础固化层的制造物体，并且制造基础固化层直到不再发生制造板和基础固化层的翘曲为止。通过这种方式，试图抑制发生归因于翘曲量的尺寸的粉末敷设的厚度的误差，从而减少对于每层的每单位体积的粉末的热输入量中产生的误差的影响。

然而，根据上述日本专利申请特开No.2012-241261和日本专利申请特开No.2013-163829中描述的常规技术，尽管可以使材料粉末层的厚度恒定，但是在薄膜的恒定厚度的情况下，没有考虑材料粉末是否如预期的那样被敷设，例如预期的均匀性。

例如，为了提高制造精度，可以想到减小材料粉末的颗粒直径或单层材料粉末的厚度。例如，可以想到将材料粉末的颗粒直径减小到10μm以下，或将单层材料粉末的厚度减小到30μm以下。然而，在这种颗粒直径的情况下或这样的大小的层厚度的情况下，有时会出现这样的现象，在沉积之前表面精度高的地方的上部，粉末不会如预期的那样敷设，并因此粉末量减少。

根据本发明人的发现，所沉积的材料粉末的均匀性受到其上沉积材料粉末的制造区域的基板的影响，即受到其上新沉积材料粉末的沉积表面的表面状态(表面精度、表面粗糙度等)的影响。上述沉积表面是例如构成其上沉积有第一层的材料粉末的制造区域的底部的制造板(基板)的表面，以及先前层的固化层(固化后)的表面。

此外，特别是在这种沉积表面的表面精度高(表面粗糙度小)的情况下，会发生这样的现象，使得当沉积下一层时，材料粉末不会整齐地(例如均匀地)敷设。此外，相反，存在这样的趋势，即通过使不能以这种方式均匀地沉积的材料粉末固化而获得的固化层的表面精度相对较低(表面粗糙度大)，并且已经观察到材料粉末被均匀地沉积在具有这种低的表面精度的固化层上的现象。