[发明专利]用于通过增材制造来生产物体的设备和方法

说明书

本发明涉及用于通过增材制造来生产物体的设备，该设备包括：处理室，用于收纳能够通过暴露于电磁辐射而固化的材料的材料浴；支撑件，用于相对于材料浴的表面水平对物体进行定位；以及固化装置，用于通过电磁辐射对表面水平上的材料的选择性层部分进行固化。此外，设置有光学控制装置，该光学控制装置具有在固化装置的电磁辐射的光学路径中的聚焦单元，并且被布置为用于对至少固化装置所发射的电磁辐射在表面水平上的聚焦进行控制。根据本发明，光学控制装置包括被布置为用于检测电磁辐射的聚焦的准确性的量度的传感器元件和被布置成可移动的聚焦校正透镜元件。通过使所述聚焦校正透镜元件移动，可以例如由于光学系统的热行为来对聚焦进行校正。

技术领域

本发明涉及一种用于通过增材制造来生产物体的设备，该设备包括：处理室，用于收纳可以通过暴露于电磁辐射而固化的材料的材料浴；支撑件，用于相对于材料浴的表面水平对物体进行定位；以及固化装置，用于通过电磁辐射对表面水平上的材料层进行固化。

背景技术

3D打印或增材制造是指用于制造三维物体的各种工艺中的任何一种。传统技术(例如注塑成型)对于制造例如大量聚合物产品而言可能较便宜，但在生产相对少量的三维物体时3D打印或增材制造可以更快、更灵活且更便宜。

可以预见的是，增材制造在未来将变得越来越重要，因为日益增加的竞争压力迫使公司不仅要以恒定的高产品质量进行更经济的制造，而且要节省产品开发领域的时间和成本。产品的使用寿命不断缩短。除了产品质量和产品成本外，上市时间对于产品的成功也变得越来越重要。

三维物体可以通过以层状方式选择性地对粉末、纸张或片材材料进行固化以产生三维3D物体来生产。特别地，可以使用计算机控制的增材制造设备，该计算机控制的增材制造设备使多个层顺序地烧结，以便以逐层的方式构建期望的物体。主要使用增材工艺，在该增材工艺中，在计算机控制下铺设连续的材料层。这些物体可以具有几乎任何形状或几何形状，并由3D模型或其他电子数据源产生。

为了打印三维物体，例如，将利用计算机设计包或通过3D扫描仪创建可打印模型。通常，输入是3D CAD文件，诸如STL文件、STEP文件或IGS文件。在根据CAD文件打印物体之前，将通过一个软件处理该文件，该软件会将模型转换为一系列薄的后续层。此外，生成用于控制每个后续层的创建的设备设置和矢量。

包括在计算机控制的增材制造设备中的激光器遵循这些设置和矢量来对材料的后续层进行固化，以由一系列横截面构建3D物体。对应于CAD模型的虚拟横截面的这些层在此过程期间同时进行接合或融合，以创建最终的3D物体。

三维物体制造中特别是金属物体的增材制造中的挑战之一是如何准确地和可复制地对层的选择性部分进行固化。

发明内容

为此，本发明提供了一种用于通过增材制造来生产物体的设备，所述设备包括：处理室，用于收纳可以通过暴露于电磁辐射而固化的材料的材料浴；支撑件，用于相对于所述材料浴的表面水平对所述物体进行定位；以及固化装置，用于通过电磁辐射对所述表面水平上的材料的选择性层部分进行固化。

另外，根据本发明的设备包括光学控制装置，所述光学控制装置具有被设置在所述固化装置的电磁辐射的光学路径中的聚焦单元，并且被布置为用于对至少所述固化装置所发射的电磁辐射在所述表面水平上的聚焦进行控制。所述聚焦单元可以包括一个或多个透镜元件，或者一个或多个物镜(透镜)，并且被布置为用于对电磁辐射在焦平面(即，材料浴的表面水平)上的聚焦进行控制。

根据本发明，光学控制装置包括传感器元件，该传感器元件被布置为用于检测所述电磁辐射的聚焦的准确性的量度。传感器元件优选是直列(inline)聚焦传感器，这意味着它被布置成与电磁辐射接触。