[发明专利]用于工件的增材制造的方法和设备

说明书

本发明涉及用于一种使用数据集(34)对工件(14)进行增材制造的方法和设备，该数据集以彼此上下布置的多个层(16)定义了该工件(14)。构建工具(24)以空间分辨方式相对于制造平台(12)移动第一能量束(26)。测量装置(36)确定层堆叠体(20)的各个特性。测量装置(36)包括激励器(38)，该激励器借助于第二能量束(42)激励堆叠体(20)，以及检测器(40)，该检测器其以空间分辨方式检测作为该激励的结果的堆叠体(20)的特性。控制器(30)控制第二能量束(42)和/或检测路径(44)以沿着多个测量轨迹(46)进行测量，这些测量轨迹可以不同于第一能量束(26)的轨迹(28)。第一扫描单元(50)和附加的扫描单元(54)为第一能量束(26)和第二能量束(42)和/或为第一能量束(26)和检测路径(44)建立彼此完全分开的束路径。

本发明涉及一种用于工件的增材制造的方法，具有以下步骤：

-接收数据集，该数据以彼此上下布置的多个层定义了工件，

-提供制造平台，

-提供具有第一扫描单元的构建工具，该第一扫描单元被配置为相对于制造平台以空间分辨方式移动第一能量束，

-取决于数据集来确定多个第一轨迹，

-在时间上连续的步骤中分别沿着该多个第一轨迹中的一个第一轨迹相对于制造平台移动第一能量束，以便在时间上连续的步骤中生产具有彼此上下布置的工件层的堆叠体，这些工件层对应于第一轨迹，

-用测量装置确定堆叠体的各个特性，该测量装置具有用第二能量束激励堆叠体的激励器和具有检测器，该检测器以空间分辨方式沿着定义的检测路径检测作为该激励的结果的堆叠体的特性，其中，第二能量束和/或检测路径借助于另外的扫描单元沿着多个另外的轨迹相对于制造平台移动，并且其中，另外的轨迹至少部分地不同于第一轨迹。

本发明还涉及一种用于工件的增材制造的设备，该设备具有用于接收数据集的接口，该数据集以彼此上下布置的多个层定义了工件；具有制造平台；具有带有第一扫描单元的构建工具，该第一扫描单元被配置为以空间分辨方式相对于制造平台移动第一能量束；具有控制器，取决于数据集来控制第一扫描单元以便在时间上连续的步骤中沿着多个第一轨迹相对于制造平台移动第一能量束，其中，构建工具在时间上连续的步骤中生产具有彼此上下布置的工件层的堆叠体，这些工件层对应于第一轨迹；以及具有测量装置，该测量装置被配置为确定堆叠体的各个特性，其中，测量装置具有激励器，该激励器被配置为用第二能量束激励堆叠体，其中，测量装置具有检测器，该检测器被配置为以空间分辨方式沿着检测路径检测作为激励的结果的堆叠体的特性，其中，测量装置具有另外的扫描单元，并且其中，控制器被配置为以与第一扫描单元分离的方式控制另外的扫描单元，其方式是第二能量束和/或检测路径沿着多个另外的轨迹相对于制造平台移动，其中，另外的轨迹可以不同于第一轨迹。

DE 10 2016 110 266 A1披露了这种方法和相应设备。

用于工件的生产的增材方法有时被称为3D打印。存在不同的增材制造方法。在所谓的选择性激光烧结(SLS)中，例如，使用所谓的具有大量金属粉末颗粒的粉末床。粉末床的上侧上的所选择粉末颗粒借助于激光束被空间分辨，即局部选择性地熔化并以这种方式彼此结合。然后在工件结构上施加新的粉末层，并且因此逐层地生产工件。其他增材制造方法使用电子束代替激光束。又另外的方法将粉末状或线状材料选择性地施加在制造平台上并用电子束或激光束选择性地熔化该材料。电子束或激光束是第一能量束的示例，构建工具可以用第一能量束逐层地生产材料结构，在所有层都已经完成之后形成工件。各个工件层经常在制造平台上从下到上生产，其中，制造平台本身在每个工件层之后降低相应的层高度。

工件的增材制造使得可以生产具有高度复杂性和低材料成本的各个工件。同时，在工件质量方面也存在重大挑战，因为在每个层中都可能出现材料的不均匀或异常，这会对工件的质量具有负面影响。这种不均匀性/异常可以包括孔隙、裂纹、材料未熔化等。出于这个原因，有许多建议用于早在层的生产期间检测增材制造的工件中的不均匀性/异常。