[发明专利]用于制造三维物体的设备

说明书

本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助能量束(4)固化的建筑材料(3)构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，其中检测装置(13)被配置为检测通过使固化区域(7)中的建造材料(3)至少部分地蒸发而产生的飞溅颗粒(8‑10)，能量束(4)在所述固化区域(7)中照射建造材料(3)。

技术领域

本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助于能量束固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备。

背景技术

其中提供能量束来选择性地照射并由此固化在建造平面中的建造材料层的设备在现有技术中是众所周知的。通过依次照射建造材料层，来添加式地制造物体。为了固化建造材料，能量通过能量束在固化区域中消耗。根据各种参数，例如能量束功率或能量束强度，固化区域中的(粉末状)建造材料可以被烧结或熔化，从而被固化。

从现有技术中进一步已知，建造材料中消耗的能量的量对于过程质量和物体质量是至关重要的，因为如果在建造材料中消耗的能量不足或超过限定的间隔或值，可能导致在要建造的物体上的偏差或负面影响。特别地，建造材料中消耗的能量过多可能导致建造材料的部分蒸发，其中产生了飞溅颗粒，并且所述飞溅颗粒分布在固化区域中以及周围，损害了过程和物体质量，即污染建造材料已蒸发的区域周围的粉末床。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种设备，其中与飞溅颗粒的产生有关的信息的生成得到改善。

该目的通过根据权利要求1的设备来实现。本发明的有利实施例受从属权利要求的约束。

本发明描述的设备是用于通过依次逐层地选择性照射和固化由能借助于能量束固化的粉末状建造材料(“建造材料”)构成的层来添加式地制造三维物体、例如技术结构件的设备。相应的建造材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。相应的设备可以例如是选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。

该设备包括在其操作期间使用的多个功能单元。示例性功能单元是过程室、照射装置和流产生装置，所述照射装置被配置为使用至少一个能量束来选择性地照射布置在过程室中的建造材料层，所述流产生装置被配置为产生至少部分地以给定的流动特性流过过程室的气态流体流，所述流动特性例如是给定的流动轮廓、流速等。气态流体流在流过过程室时能够携带未经固化的颗粒状建造材料，特别是在设备运行期间产生的烟雾或烟雾残余物。气态流体流通常是惰性的，即通常为惰性气体流，所述惰性气体例如是氩气、氮气、二氧化碳等。

本发明基于如下思想，即提供一种检测装置，该检测装置被配置为检测例如通过使能量束在其中照射建造材料的固化区域中的建造材料至少部分地蒸发而产生的飞溅颗粒。因此，检测装置被配置为至少监测固化区域，即在其中能量束照射建造材料的区域，其中可以检测到飞溅颗粒。因此，可以通过检测装置来检测在制造过程中产生的飞溅颗粒。在本申请的范围内提及的飞溅颗粒通常是在制造过程中从建造材料体积脱离的在制造过程中产生的建造材料颗粒和/或残余物的聚集体。飞溅颗粒是由于建筑材料层中的能量消耗而产生的，其中建造材料颗粒的聚集体被抛出建造材料的体积之外。例如，其中(例如通过激光束)消耗能量的一定体积的建造材料被局部加热(即在固化区域)成建造材料部分地蒸发。由于建造材料的部分蒸发，产生飞溅颗粒并且飞溅颗粒以基本上任意的方式加速。

所产生的飞溅颗粒的(局部)整体形成飞溅图案，例如导致飞溅颗粒在建造平面中即粉末床上的撞击点(impact)的分布。因此，飞溅颗粒的检测允许导出关于过程和物体质量的信息，并且还允许在制造过程期间控制至少一个过程/工艺参数。

通过本发明，例如在执行制造过程中，可以“在线”监测飞溅颗粒的产生和/或控制过程参数。因此，可以将通过用能量束照射而在建造材料中消耗的能量与飞溅颗粒是否产生相关联。此外，当检测到飞溅颗粒时，可以控制、特别是减少消耗的能量。这允许控制过程参数，特别地是在建造材料中消耗的能量，其中可以确保能量被选择得足够高以适当地固化建造材料，但不能太高而导致建造材料的部分蒸发。