[发明专利]SLM设备和用于操作SLM设备的方法

说明书

本发明涉及一种用于操作SLM设备(1)的方法，包括以下步骤：a)在SLM设备(1)中提供构建空间(17)，该构建空间具有构件(2)和与该构件相邻的粉末(3)，其中构建空间(17)的朝上表面(18)包括由构件(2)形成的区域和由粉末(3)形成的其他区域；b)使用激光辐射来扫描该朝上表面(18)，激光辐射的功率和作用持续时间被选择为使得构件(2)和粉末(3)不被熔化；c)检测由于激光辐射与构建空间(17)的相互作用而产生的辐射；d)从步骤c)中检测到的辐射推断出构件(2)的位置和尺寸。

背景技术

SLM设备是一种通过对粉末的选择性激光熔化(SLM)逐层地构建构件的设备。对于大型构件可以采用所谓的混合型选择性激光熔化。首先，通过另一种制造方法(例如铸造)制造部件的一个区段。然后，将该区段放入SLM设备，并且通过选择性激光熔化在该区段上施加构件的另一区段。为了使该区段和另一区段尽可能精确地彼此匹配，希望尽可能精确地确定该区段在SLM设备中的位置。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种SLM设备和一种用于操作SLM设备的方法，通过该SLM设备和该方法可以以尽可能高的精度来确定构件在SLM设备中的位置。

根据本发明的用于操作SLM设备的方法包括以下步骤：a)在SLM设备中提供构建空间，该构建空间具有构件和与该构件相邻的粉末，其中该构建空间的朝上表面包括由构件形成的区域和由粉末形成的其他区域；b)使用激光辐射来扫描该朝上表面，激光辐射的功率和作用持续时间被选择为使得构件和粉末不被熔化；c)检测由于激光辐射与构建空间的相互作用而产生的辐射；d)从步骤c)中检测到的辐射推断出构件的位置和尺寸。

利用根据本发明的方法，可以以特别高的精度确定构件的位置和尺寸。另外，步骤b)中可以使用与随后的选择性激光熔化相同的激光源，从而可以低成本地改造传统的SLM设备以执行根据本发明的方法。

应当选择多高的激光辐射的功率和作用持续时间取决于构件和粉末的许多特性，例如取决于表面性质、激光辐射的吸收能力、导热性、粉末的粒度分布和堆积密度。这些特性可能因材料不同而有很大差异。然而，可以容易且无需很大付出地进行实验，在实验中改变激光辐射的功率和/或激光辐射的作用持续时间，使得构件和粉末都不被熔化，同时在步骤c)中充分地检测到该辐射，从而可以确定构件的位置和尺寸。

相互作用例如可以是在构建空间的朝上表面上的反射和/或散射。这意味着在步骤c)中，测量由构建空间的朝上表面反射和/或散射的激光辐射。相互作用例如还可以是对构建空间的加热，这意味着激光辐射至少部分地被构建空间吸收，并且在步骤c)中测量由构建空间发射的热辐射。

优选地，该方法包括以下步骤：e)基于该尺寸，在包含构件的三维计算机模型中，识别构件的布置在构建空间的朝上表面中的面积。此外，该方法还包括以下步骤：f)在构建空间的朝上表面上施加至少一层粉末，并且基于该位置和在三维计算机模型中识别的面积，通过在上述层中的每个层中借助激光辐射选择性地激光熔化粉末来扩展构件。在步骤a)中提供了构件的一个区段，并且在步骤f)中通过选择性激光熔化提供了构件的另一区段。通过方法步骤e)和f)可以有利地实现：在步骤f)中制造计算机模型的未由该区段形成的那一部分，从而使两个区段特别好地彼此适配。例如，可以在制造该区段时补偿制造公差。另外可以制造没有棱角和/或毛刺的构件。

优选地，在步骤b)和f)中使用相同的激光源以产生激光辐射。由此，在推断构件的位置和尺寸时以及在选择性地激光熔化时，使用相同或至少非常相似的栅格，使得构件中的该区段和另一区段特别好地彼此适配。

优选地，辐射是热辐射。热辐射具有在各个方向均匀地发射的优点，从而使得在SLM设备中布置用于检测热辐射的检测器可以具有很大的灵活性。优选地，以不同于激光辐射的波长的检测波长来检测热辐射。由此可以有利地防止在步骤c)中检测到激光辐射，该激光辐射在步骤d)中可能使对构件的位置和尺寸的推断失真。