[发明专利]用于添加式地制造三维物体的设备

说明书

本发明涉及用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能够借助能量束(4)固化的粉末状建造材料(3)构成的层(2)来添加式地制造三维物体的设备(1)，所述设备包括照射装置(8)、探测装置(11)和评估装置(14)，其中，照射装置配置为产生至少第一能量束(4)和第二能量束(9)，第二能量束以限定的空间和/或时间偏差跟随第一能量束的路径；探测装置配置为探测从由粉末状建造材料(3)构成的层(2)的被第一能量束(4)选择性地照射的部分发射的辐射(12)；评估装置配置为在由粉末状建造材料(3)构成的层(2)的被第一能量束(4)选择性地照射的部分的冷却行为方面对所探测到的所述部分发射的辐射(12)进行评估。

技术领域

本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性地照射和固化可借助能量束固化的粉末状建造材料层来添加式地制造三维物体的设备。

背景技术

用于添加式制造三维物体——例如技术部件——的相应设备已广为人知，并且可以实施为例如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。

已知的是，被添加式地制造的三维物体的结构上的——即，尤其是机械方面的——特性受在添加式制造过程期间通过能量束选择性地照射的粉末状建造材料层的被选择性地固化的各部分的冷却行为的影响显著。粉末状建造材料层的被选择性地固化的各部分的冷却行为对被添加式地制造的三维物体的结构特性的影响显著是因为冷却行为基本上决定了被添加式地制造的三维物体的微观结构。作为示例，冷却行为可以影响构成被添加式地制造的三维物体内(微)裂纹形成的基础的内应力的建立，(微)裂纹可损害被添加式地建造的三维物体的结构特性。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于，提供这样一种用于添加式地制造三维物体的设备：其允许可靠且尤其可高度集成地确定在添加式制造过程期间已被能量束选择性地照射的粉末状建造材料层的冷却行为。

该目的通过根据权利要求1所述的用于添加式地制造三维物体的设备来实现。从属于权利要求1的权利要求涉及根据权利要求1所述的设备的可选实施例。

本文所描述的设备为一种用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由可借助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——例如技术部件——的设备。相应的建造材料可以包括金属粉末、陶瓷粉末或聚合物粉末中的至少一者。相应的能量束可以为激光束或电子束。相应的设备可以为例如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。

所述设备包括可在其运行期间操作的数个功能装置。每个功能装置可包括数个功能单元。示例性的功能装置为建造材料施加装置和照射装置，建造材料施加装置例如为覆层装置，其配置为例如在设备的过程室的建造平面中施加待被选择性地照射和固化的建造材料层，照射装置配置为利用至少一个能量束来选择性地照射和固化建造材料层的各部分。

本文所描述的设备包括照射装置，其配置为产生至少第一和第二能量束，其中第二能量束以限定的空间和/或时间偏差跟随第一能量束的路径/轨迹。照射装置因此配置为利用至少第一和第二能量束来选择性地照射建造材料层。因此，照射装置配置为以使第二能量束以限定的空间和/或时间偏差(直接)跟随第一能量束的路径/轨迹的方式控制第一和第二能量束的运动。

照射装置可配置为产生与第二能量束相比具有不同射束特性——尤其是射束功率更高、射束尺寸更小等——的第一能量束。

第一能量束可具有在利用第一能量束选择性地照射建造材料时足以熔解——即，尤其是熔化——建造材料的射束功率。故而，由第一能量束输入到建造材料层的被选择性地照射的部分的能量足以熔解——尤其是熔化——建造材料层的被选择性地照射的部分。因此，第一能量束用于熔解建造材料。