[发明专利]借助于多个辐射单元制造三维工件

说明书

本发明涉及一种用于制造三维工件的装置(10)，其中该装置(10)包括：构造面(14)，该构造面被适配为接纳成型物质(18)；以及辐射组件(22)，该辐射组件被适配为，用电磁射束对该构造面(14)上的成型物质(18)选择性地进行辐射，以便借助于生成性构层方法来制造工件；其中该辐射组件(22)包括多个辐射单元(28)，其中这些辐射单元(28)被适配为对该构造面(14)的分别与这些辐射单元相关联的单独区域(32)进行辐射，并且其中这些辐射单元(28)所发射的射束分别具有如下横截面积，该横截面积对应于分别相关联的单独区域(32)的面积的约2％与约170％之间。本发明还涉及此类装置(10)的用途以及一种用于借助于此类装置(10)来制造三维工件的方法。

技术领域

本发明涉及一种装置和一种方法，用于在使用多个辐射单元的情况下借助于生成性构层方法(generativen Schichtbauverfahrens)来制造三维工件，以及此类装置的用途。

背景技术

在生成性构层方法中已知，将原先无形状或形状中性的成型材料通过辐射变为所希望的形状并且尤其固化并且由此逐层制造三维工件。这尤其可以通过借助于电磁射束的辐射(例如呈激光射束的形式)来实现。在初始状态下，成型物质在此可以首先作为颗粒、粉末或液态的成型物质存在并且因为辐射而选择性地或针对位置地进行固化。成型物质例如可以包括陶瓷材料、金属材料或塑料材料以及其材料混合物。生成性构层方法的变体涉及所谓的粉末床熔融，其中尤其将金属和/或陶瓷的粉末材料固化和成形为三维工件。

为了制造单个的工件层，还已知的是，将成型物质施加到构造面上并且选择性地以及根据实际待制造的工件层的几何形状的要求来进行辐射。在此激光射束进入成型物质中并且将其固化，例如由于加热，这导致了熔融或烧结。如果固化了一个工件层，则将新的一层未加工的成型物质施加到已经制造完成的工件层上，例如借助于已知的涂覆器组件。随后重新辐射现在位于最上部的且尚未加工的成型物质层。因此，连续地逐层构造工件，其中每个层限定了工件的一个横截面。在此方面，还已知的是，求助于CAD数据或类似的工件数据，以便基本上自动地制造工件。

在本发明中，同样可以提出上述的基本方面。然而，为了进行成型物质的选择性辐射，以往要求复杂的光学器件和偏转装置需要例如呈所谓的扫描器单元的形式。从射束源出发，这些光学器件和偏转装置允许电磁射束(例如呈激光束的形式)灵活地指向构造面的预定的区域上并且指向施加到其上的成型物质。然而这增加了加工时间，因为必须沿着成型物质的表面来引导呈所谓的单独的辐射向量形式的射束。因此，为了制造完全填充的或实心的工件层，通常需要沿着预定的扫描向量钟摆式地偏转激光束，这些扫描向量必须完全遍历工件层。这增加了制造时间并降低了制造工艺的效率。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种用于借助于生成性构层方法来制造三维工件的解决方案，其在效率方面有所改善。

为此提供了一种用于制造三维工件的装置，其中该装置包括构造面，该构造面被适配为接纳成型物质。能够以已知的方式在该装置的载体之内或载体上提供构造面。载体和/或构造面可以与下文中解说的该装置的辐射组件基本上相对放置并且还相对于该辐射组件可移动。例如，构造面一般可以是可升高和/或降低的。一般而言，构造面可以借此在构造方向上和/或与构造方向相反地相对于辐射组件移动，其中构造方向可以涉及敷层顺序或增大的工件构造尺寸。应理解的是，在此构造面或载体和/或辐射组件可以被驱动以执行对应的运动。辐射组件尤其可以被布置为用于在构造面的紧邻处(例如以小于50mm或小于30mm的间距)执行辐射，然而还可以选择性地布置在距构造面较大的间距处，例如以便使后文解说的沿着构造面的涂覆组件通过。

如上文解说的，可以首先一般以液态、粉末状或颗粒状的形式提供处于初始状态的成型物质，并且例如包括塑料材料、陶瓷材料或金属材料和/或其混合物。此外，成型物质可以形成为，可以根据下文解说的辐射的要求而选择性固化，例如由于熔融或烧结或者由于液态塑料的选择性和位置特定的固化。