[发明专利]用于使多束照射系统对准的方法

说明书

一种用于使多束照射系统(20)对准的方法，该多束照射系统被用在用于通过以电磁或粒子辐射照射原料粉末层来生产三维工件的设备(10)中，该方法包括以下步骤：i)将第一原料粉末层施加到载架(16)上，以限定出要被由照射系统(20)发射的辐射束(24a，24b)照射的照射平面(S)；ii)使用由照射系统(20)的经校准的第一照射单元(22a)发射的第一辐射束(24a)在第一原料粉末层中并在照射平面(S)的重叠区域(18c)中生产第一测试结构(34)；iii)使用由照射系统(20)的经校准的第二照射单元(22b)发射的第二辐射束(24b)在第一原料粉末层中并在照射平面(S)的重叠区域(18c)中生产第二测试结构(36)；iv)确定第一测试结构和第二测试结构(34，36)之间在照射平面(S)中的偏移(dx_t，dy_t)；以及v)基于所确定的第一测试结构和第二测试结构(34，36)之间的偏移(dx_t，dy_t)，使经校准的第一照射单元和第二照射单元(22a，22b)中的至少一个对准，使得偏移不超过阈值。

技术领域

本发明涉及一种用于使多束照射系统对准的方法，该系统使用在用于通过以电磁或粒子辐射照射原料粉末层来生产三维工件的设备中。此外，本发明涉及一种用于操作用于通过以电磁或粒子辐射照射原料粉末层来生产三维工件的设备的方法，该设备配备有多束照射系统。

背景技术

粉末床熔融是一种增材分层制造工艺(additive layering process)，通过该工艺，可以将粉状原料，特别是金属和/或陶瓷原料加工成具有复杂形状的三维工件。为此，将原料粉末层施加到载架上，并根据待生产的工件的期望几何形状以位置选择的方式来使该原料粉末层经受激光辐射。穿透到粉末层中的激光辐射引起对原料粉末颗粒的加热，并因此使原料粉末颗粒熔化或烧结。然后，将另外的原料粉末层依次施加到载架上已经经受过激光处理的层上，直到工件具有期望的形状和尺寸为止。选择性的激光熔化或激光烧结可特别是用于基于CAD数据来生产原型、工具、替代部件或医疗假体，例如假牙或矫形假体。

例如，在EP 1 793 979 B1中描述了一种用于通过粉末床熔融工艺由粉状原料生产模制体的设备。现有技术的设备包括处理腔室，该处理腔室容纳用于要制造的成形体的多个载架。粉末层制备系统包括粉末储存器保持器，该粉末储存器保持器可以横跨载架来回移动，以便将要被激光束照射的原料粉末施加到载架上。处理腔室连接到保护气体回路，该保护气体回路包括供应管线，通过该供应管线可以将保护气体供应到处理腔室，以便在处理腔室内建立保护气体环境。

在EP 2 335 848 B1中描述了一种可在用于通过照射粉状原料来生产三维工件的设备中采用的示例性照射系统。该照射系统包括特别是激光源的辐射源以及光学单元。被提供由辐射源发射的辐射束的光学单元包括扩束器、扫描器单元和被设计成f-θ透镜形式的物镜。

为了校准在用于通过照射粉状原料来生产三维工件的设备中采用的照射系统，特别是光学单元，可以将所谓的烧化箔施加到载架上，该烧化箔在设备的正常操作期间承载要被照射的原料粉末层。然后，根据预定图案照射烧化箔，引起在箔上出现照射图案的烧化图像。将烧化图像数字化，并将其与照射图案的数字参考图像进行比较。基于数字化的烧化图像与参考图像之间的比较结果，校准照射单元，以补偿实际的烧化图像与参考图像之间的偏差。替代性地，如EP 3 241 668 A1中所述，由入射到被布置在照射平面中的传感器装置上的辐射束产生的照射图案的数字图像可以用于校准照射系统。

特别是为了生产更大的物体或为了提高生产速度，可以采用例如在EP 2 875 897B1或EP 2 862 651 A1中描述的多束照射系统。这些多束照射系统配备有用于发射多个辐射束的多个照射单元。每个辐射束通常在指定的专用照射区域中和在一个或多个重叠区域中工作。

即使多束照射系统的照射单元被例如如上所述地分别地校准，在一个或多个重叠区域中由照射系统发射的辐射束通常仍显示出一定的失准。特别是，在重叠区域中指向同一x-y坐标的辐射束仍可能相对于彼此偏移。该偏移可能会影响要生产的工件的质量。