[发明专利]用于生产三维工件的设备

说明书

用于通过用电磁辐射或粒子辐射对原料粉末的层进行辐照来生产三维工件(46)的设备(10)包括容纳载体(12)和粉末施加装置(14)的加工室(16)，该粉末施加装置用于将原料粉末的层施加到该载体(12)上。设备(10)还包括辐照单元(26)，该辐照单元用于根据待生产的工件(18)的对应层的几何形状来用电磁辐射或粒子辐射对该原料粉末的层进行选择性地辐照。适于吸收在用电磁辐射或粒子辐射对该原料粉末的层进行选择性地辐照时发射的热辐射的吸收装置(50)在如下位置被设置在该加工室(16)和/或该辐照单元(26)中，该位置使得吸收装置能够吸收发生在该加工室(16)的内部和/或该辐照单元(26)的内部的辐射。

技术领域

本发明涉及一种用于通过用电磁辐射或粒子辐射对原料粉末的层进行辐照来生产三维工件的设备。

背景技术

粉末床熔融是逐层增材工艺，通过该逐层增材工艺可以将粉状原料，特别是金属和/或陶瓷原料加工成复杂形状的三维工件。为此，原料粉末层被施加到载体上，并根据待生产的工件的所需几何形状以位置选择性的方式经受激光辐射。穿透粉末层的激光辐射引起加热，并因此使原料粉末颗粒熔化或烧结。然后，进一步的原料粉末层被连续地施加到载体上的已经经受激光处理的层上，直到工件具有所需的形状和尺寸。基于CAD数据，粉末床熔融可用于原型、工具、更换部件、高价值部件或医疗假体(例如，牙科假体或矫形假体)的生产或修复。

如EP 3 321 003 B1中所描述的用于通过粉末床熔融来生产三维工件的示例性设备包括容纳载体的加工室，该载体用于接纳原料粉末。提供了包括辐射源和多个光学元件的辐照单元，以将电磁辐射或粒子辐射选择性地辐照到载体上的原料粉末上，以生产工件。保护性气流被引导通过加工室，以在加工室内建立所需的气氛并从加工室中排出杂质。

当在粉末床熔融设备的载体上建立三维工件时，引入到原料粉末中的辐射能量导致原料粉末熔化和/或烧结。具体地，在辐射束撞击在原料粉末上的区域中产生熔化原料的熔池。从辐照的粉末床发射的热辐射可以导致加工室内的温度升高，并因此也导致辐照单元中的温度升高。

如EP 3 067 132 A1所述，辐照单元内的温度变化可以导致辐照单元的光学元件的特定光学性质的随温度的变化。例如，光纤、透镜或另一光学元件的折射率或透镜的几何形状(特别是透镜的曲率或半径)可以根据加工室和辐照单元内存在的温度而变化。由于光学元件的光学性质的温度引起的变化，辐射束的聚焦位置可以沿着辐射束的光束路径偏移。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于通过用电磁辐射或粒子辐射对原料粉末的层进行辐照来生产高质量三维工件的设备。

用于通过用电磁辐射或粒子辐射对原料粉末的层进行辐照来生产三维工件的设备包括容纳载体的加工室。设备还包括用于将原料粉末的层施加到载体上的粉末施加装置。为了将原料粉末层分布在载体的表面上，粉末施加装置可以移动穿过载体。载体可以是刚性固定的载体。然而，优选地，载体被设计成可以在竖直方向上移位，使得当工件由原料粉末分层构建时，载体可以随着工件的建造高度的增加而在竖直方向上向下移动。施加到载体上的原料粉末优选地是金属粉末，特别是金属合金粉末，但也可以是陶瓷粉末或包含不同材料的粉末。粉末可以具有任何合适的颗粒尺寸或颗粒尺寸分布。然而，优选地，加工颗粒尺寸100μm的粉末。优选地，加工室可以相对于环境气氛密封。

设备还包括辐照单元，该辐照单元用于根据待生产的工件的对应层的几何形状来用电磁辐射或粒子辐射对原料粉末的层进行选择性地辐照。用于将电磁辐射或粒子辐射选择性地辐照到原料粉末层上的辐照单元可以包括辐射束源(特别是激光束源)并且另外地可以包括至少一个光学单元，至少一个光学单元用于对由辐射束源发射的至少一个辐射束进行分裂、引导和/或处理。光学单元可以包括光学元件(诸如物镜和扫描仪单元)，优选地，该扫描仪单元包括衍射光学元件和偏转镜。辐照单元可以用单个辐射束对原料粉末层进行辐照。然而，也可以想到，辐照系统将两个或更多个辐射束辐照到原料粉末层上。