[发明专利]选择性固化设备和方法

说明书

本发明涉及一种选择性固化设备，其包括：构建室(117)；可在构建室(117)中降低的构建平台(102)；用于跨越构建平台(102)散布粉末材料以形成粉末床(104)的连续粉末层的刮拭器(109)；用于产生能量束(118)以供固结粉末材料的能量束单元(105)；用于引导能量束(118)并将其聚焦到每一粉末层上的扫描器(106)；以及用于控制扫描器(106)的处理器(131)。处理器(106)经布置以控制扫描器(106)在刮拭器(109)跨越粉末床(104)移动时，跨越粉末床(104)扫描能量束以固结刮拭器(109)的任一侧的粉末材料，且在刮拭器(109)跨越粉末床(104)的两次或多于两次动作期间，跨越粉末层中的至少一者扫描能量束(118)。

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/GB2015/050791、申请日为2015年3月18日的PCT申请并且于2016年11月18日进入中国国家阶段，国家申请号为201580026642.1，名称为“选择性固化设备和方法”。

技术领域

本发明涉及以逐层方式固化粉末层以形成物体的选择性固化设备和方法。本发明尤其(但并非排他地)可应用于选择性激光固化设备，例如选择性激光熔融(SLM)和选择性激光烧结(SLS)设备。

背景技术

选择性激光熔融(SLM)和选择性激光烧结(SLS)设备使用高能量束(例如，激光束)经由材料(例如，金属粉末材料)的逐层固化来产生物体。通过沉积邻近于粉末床的粉末堆和用刮拭器跨越粉末床(从粉末床的一侧到另一侧)散布粉末堆以形成层而在构建室中跨越粉末床形成粉末层。随后跨越粉末层对应于所建构物体的横截面的部分扫描激光束。激光束熔融或烧结粉末以形成固化层。在选择性固化层之后，粉末床减少了新近固化的层的厚度，且将另一粉末层散布在表面上且视需要固化。此类装置的实例揭示于US6042774中。

此类设备的问题在于，构建物体可能花费较长时间，通常为数天，且对于极大物体超过一周。

刮拭器还用于立体光刻中，以加速形成光可固化液体树脂的平面表面，该表面适合于用激光束后续固化。可以以如下方式同时实现刮拭器的位移和激光束的控制：光束跟随刮拭器且打到紧跟在刮拭器之后的区内的树脂层。此类布置的实例揭示于US5582876、US5780070和US5204823中。

3D系统的SmartSweep^TM方法提供进一步改善，其中涂覆机刮片(recoater blade)不行进经过树脂桶的整个长度，而是仅扫过正在构建零件的桶的部分。

US8172563揭示一种用于制造三维物体的装置，其中材料应用装置跨越圆形构建平台的最大径向延伸部在径向方向上延伸，且构建平台被旋转(以连续或逐步方式)且被降低以使刮拭器绕构建平台移动以形成材料层。在一个实施例中，提供四个材料应用装置，且在位于所述材料应用装置之间的四个固化区中固化材料。

DE102007040755揭示一种用于产生三维物体的激光烧结装置，其包括用于涂覆层或粉末的十个涂布装置。每一涂布装置可与激光相关联。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种选择性固化设备，其包括：构建室；可在所述构建室中降低的构建平台；用于跨越所述构建平台散布粉末材料以形成粉末床的连续粉末层的刮拭器；用于产生能量束以固结所述粉末材料的能量束单元；用于引导所述能量束并将其聚焦到每一粉末层上的扫描器；以及用于控制所述扫描器的处理器，其中所述处理器经布置以控制所述扫描器在所述刮拭器跨越所述粉末床移动时，跨越所述粉末床扫描所述能量束以固结所述刮拭器的任一侧的粉末材料。