[发明专利]一种用于制造三维对象的方法和设备

说明书

一种用于由能熔化的原材料制造三维工件(3)的设备，其中，所述工件(3)通过相互平行的截平面分成空间切片(10)，所述空间切片分别通过所述工件(3)的外轮廓(25)在空间上限界，其中，通过熔化单元(4)将原材料熔化，其中，该熔化相应于二维坐标在空间切片内进行，其中，空间切片至少部分面式熔化，其特征在于，原材料是板材形材料，其中，相叠的两个空间切片(10)之间的间距相应于板材厚度。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于由板材状原材料制造三维对象的方法以及一种根据权利要求22的前序部分所述的用于执行该方法的设备。

背景技术

工件现今越来越多地借助增材生产制造。增材生产在过去也称为快速样品成型，但这由于新设备的性能而不再适合选择作为名称。即，新设备不仅适合于样品成型而且越来越多地也适合于批量生产。所述生产直接基于计算机内部数据模型由无定形(液体、粉末等)或形状中性(带形、线形)材料借助化学和/或物理过程进行。尽管涉及成形方法，但对于具体的产品不需要存储工件的对应几何形状的特定模具(例如铸模)。增材生产方法的优点就在于此，因为没有任何模具成本。此外常可制造不能以传统制造方法制造或以其仅很困难地才可制造的几何形状。

在此并且在后面，增材生产相应于众所周知的通常概念3D打印。在此并且在后面，尤其是在权利要求中，工件指的是待制造的三维对象，但基于所述制造过程，仅部分制成的工件也成为工件。

在市场上已知的3D打印方法尤其对于打印金属构件具有以下缺点，基材必须作为粉末存在。粉末大多层式地施加并且每层通过激光熔化。粉末尤其对于金属粉末而言是很贵的，这尤其导致该制造方法是昂贵的。这种粉末尤其在选择性激光烧结中使用，选择性激光烧结在此并且在后面称为SLS。

由US-PS 5,637,175已知一种方法，该方法以板材层工作。在此，将板材层相互堆叠、粘接或钎焊并且在工件切片(Schnitt)内切出外轮廓。该方法在此并且在后面称为分层实体制造，简称为LOM。

由WO 99/02342已知一种类似方法，该方法同样属于LOM。在该对比文件中描述的方法中使用复合材料，该复合材料由真正的材料和低熔点的钎焊层构成。钎焊层在构造每个层之后熔化，由此形成片层状的层的粘接。

由DE 101 60 772 A1已知一种方法，该方法同样可属于LOM。在此使用两个方法步骤。在第一方法步骤中将相应于工件切片切出的箔切片相互堆叠。在这些箔切片之间分别置入低熔点的层。整个层结构、即由勉强连接的片层状层体构成的工件在第二方法步骤中经受热处理。在此，至少部分发生材料连接，因为低熔点材料熔化。

DE 4124961 A1公开了一种方法，其中，箔由板材裁切而成。各箔借助激光焊接方法接合，以层式地构造希望的物体。在该方法中，首先形成相应于平面切片的子体，这是步骤1，然后将它们接合，这是步骤2。

属于LOM的所有方法具有的目的都是从板材料切出工件切片，由此切割工具或激光仅需走过外轮廓。即，在第一方法步骤中形成子体，子体在事后接合。各层相互近似粘接或通过异种材料来材料锁合连接，由此在工件中存在片层状层。也已知的是扩散焊，即将层在材料的熔点附近相互压紧。LOM方法具有的主要目的是，将3D打印工件的完成时间缩短，使得仅激光加工(或切割)外轮廓。与此相对的，SLS方法具有的主要目的例如是，获得整个工件的材料结合，由此几乎不存在片层状层，而是仅有层式的制造方法。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种方法和设备，它们使得能在不需要使用粉末作为原材料的情况下实现3D打印。原材料应尽可能作为市场售卖的批量生产物存在。尽管如此，工件在需要的部位处应具有通过连贯的材料锁合实现的希望的强度。

本发明的任务通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求22特征的设备解决。

从属权利要求给出本发明的有利的构型和扩展方案。