[发明专利]增材制造装置的功率辐射源的焦点校准

说明书

本发明涉及一种用于校准增材制造装置的功率辐射源的头部系统的套件，其包括：校准板，其具有多个参考标记；发射支撑件，由至少一种对源辐射敏感的材料制成，当所述支撑件在所述校准板上就位时，所述支撑件使得所述校准板的参考标记可见，其特征在于，所述发射支撑件包括多个窗口，这些窗口分布成使得窗口与所述校准板的各个参考标记重叠，并且当所述发射支撑件在所述校准板上就位时，使得所述校准板的各个参考标记可见。本发明还涉及用于校准这种系统的方法。

技术领域

本发明涉及选择性增材制造。

更具体地，本发明涉及增材制造装置的功率辐射源的焦点的校准。

背景技术

选择性增材制造包括通过在粉末材料(金属粉末、陶瓷粉末)的连续层中使选定区域固结来创建三维对象。固结的区域对应于三维对象的连续横截面。通过使用聚焦辐射源进行的全部或部分选择性熔化，逐层进行固结，聚焦辐射源例如光源(例如高功率激光器)或粒子束源(例如根据本领域通用的英文术语称为EBM或“电子束熔化”的技术中的电子束)。

在下文中，将主要参考光源(例如，根据英文术语的SLM或“选择性激光熔化”中使用的光源)。

但是，可以使用任何其他类型的辐射来实施。

通常，如图1所示，利用光源的类型的增材制造装置使用具有三个振镜(galvanomètre)的三轴头部系统S，以便一方面提供关于在粉末材料层上的冲击点位置的提高的精度，另一方面，提供关于将光束聚焦在所述层上的提高的精度。

两个振镜1、2用于引导两个反射镜3、4旋转，并可以检查光束离开头部的路径，从而检查光束在粉末床(工作平面P)上的冲击点的位置(以X和Y控制)。

此外，DFM(根据英文术语称为“动态聚焦模块”)包括振镜、平移模块和透镜，通过调整所述透镜的平移运动，可以完美地调节粉末床上的光束的焦点(以Z控制)。图1还示出了引入固定焦点的物镜模块6，DFM模块5使得可以改变上游的聚焦。

的确，可以理解，激光束聚焦在粉末床上的能力越好，传递到熔点的能量就越强、越受到控制。

然而，将注意到，这种三轴头部系统S意味着粉末床(平面P)的两种主要变形类型。

首先，对粉末床所在的工作平面P的聚焦根据光束的倾斜而变化。实际上如图2所示，光束的倾斜度是光程长度变化的结果(该变化在图中由ΔZ示意性表示)，这些变化本身必须加到由间隙引起的现象中，所述间隙是通过反射镜或者通过横穿可能在增材制造装置中存在的各种玻璃片导致的。

因此，在没有对该几何偏移进行任何处理的情况下，整个工作平面P上的焦点不是恒定的。

此外，通常在工作平面P上看到图中在X和Y方向的非线性变形(根据通常使用的技术术语，这种变形称为“枕形”-图3中的形状PS)。这种变形是由光路的几何形状引起的，尤其是由反射镜和光学器件的位置以及它们与板P的距离引起的。

常规上已知的做法是校正头部的控制，以考虑到在X和Y方向的变形。

为此，使用预先确定的专用校正表。

这些表给出了控制差，通过该控制差可以校正三轴头的控制输入。因此，以相对于粉末床校正的X和Y位置对光束进行工作平面P的发射和扫描。

为了确定这些校正表，已知的做法是使用带有参考标记的校准板。在板上的预定目标位置上执行一系列的光发射。包括摄像机的测量系统记录这些标记相对于参考标记的位置。

这样在校准板上做出的标记位置与发射的理论目标位置之间的差用于计算需要应用于光束头部系统的X和Y方向的控制的校正量。

在这方面，一个示例例如在专利EP1048441中乃至在专利申请US2015/0100149和US 2014/0333931中进行了描述。