[發明專利]增材制造設備和用于增材制造設備的光學模塊

在審

• 申請號: 201680054580.X
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN108025361A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 保羅·坎普頓;凱里·布朗
• 申請（專利權）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;G02B27/14;G02B27/09;B29C64/153;B29C64/20;B33Y30/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

1.一種用于通過使用能量束以逐層方式固結材料來構建物體的增材制造設備，所述增材制造設備包括用于將激光束轉向到所述材料上并且用于收集由所述激光束與所述材料的相互作用而生成的光的光學模塊，所述光學模塊包括分束器，所述分束器相對于所述激光束和所收集的光所共享的光學路徑成角度的，所述分束器將所收集的光與所述激光束的路徑分開以用于將所收集的光引導到檢測器，所述光學模塊包括校正光學元件，所述校正光學元件用于校正由所述分束器引入到所收集的光中的至少一個光學像差。

2.根據權利要求1所述的增材制造設備，其中，所述激光束是用于固結所述材料的能量束。

3.根據權利要求1或2所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件是與所述分束器分開的、在所收集的光的路徑中被布置在所述分束器下游的光學元件。

4.根據權利要求1或2所述的增材制造設備，其中，所述分束器被安排成用于反射激光波長并且透射所收集的光的波長而不是所述激光波長，所述校正光學元件被形成為位于所述分束器的后表面中的光學特征以改變透射穿過所述分束器的所收集的光。

5.根據權利要求4所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件通過激光燒蝕而形成于所述分束器的所述后表面上。

6.根據以上權利要求中任一項所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件是折射光學元件，以使透射穿過所述分束器的光在所述分束器的平面上有差異地折曲以補償所述像差。

7.根據以上權利要求中任一項所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件是阿爾瓦雷茲透鏡。

8.根據權利要求1至5中任一項所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件是衍射光學元件。

9.根據以上權利要求中任一項所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件除了校正所述像差之外，還提供光束成形。

10.根據權利要求9所述的增材制造設備，其中，所述校正光學元件在空間上偏移所收集的光的不同波長、和/或將所收集的光的光束成形以有效地耦合到所述檢測器中。

11.根據以上權利要求中任一項所述的增材制造設備，其中，所述光學模塊包括用于將所述激光束聚焦到所述材料上的聚焦光學器件，所收集的光在打到所述分束器上之前被所述聚焦光學器件聚焦成非準直光束，其中所述校正光學元件校正由于所收集的光的非準直光束打到所述分束器上而產生的像差。

12.一種位于增材制造設備中的用于將激光束轉向到材料上的光學模塊，在所述增材制造設備中通過使用能量束以逐層方式固結材料來構建物體，所述光學模塊包括：孔徑，所述激光束從所述孔徑而被輸送到所述材料，并且通過所述孔徑收集由所述激光束與所述材料的相互作用而生成的光；分束器，所述分束器相對于所述激光束和所收集的光所共享的光學路徑成角度，所述分束器將所收集的光與所述激光束的路徑分開以用于將所收集的光引導到檢測器；以及校正光學元件，所述校正光學元件用于校正由所述分束器引入到所收集的光中的至少一個光學像差。

13.一種用于通過使用能量束以逐層方式固結材料來構建物體的增材制造設備，所述增材制造設備包括用于將激光束轉向到所述材料上并且用于收集由所述激光束與所述材料的相互作用而生成的光的光學模塊，所述光學模塊包括分束器，所述分束器相對于所述激光束和所收集的光所共享的光學路徑成角度，所述分束器被安排成用于反射所述激光束并且透射所收集的光，其中所述分束器的后表面被成形為改變穿過所述分束器的所收集的光的光束的形狀。

14.一種位于增材制造設備中的用于將激光束轉向到材料上的光學模塊，在所述增材制造設備中通過使用能量束以逐層方式固結材料來構建物體，所述光學模塊包括：孔徑，所述激光束從所述孔徑被輸送到所述材料，并且通過所述孔徑收集由所述激光束與所述材料的相互作用而生成的光；分束器，所述分束器相對于所述激光束和所收集的光所共享的光學路徑成角度，所述分束器被安排成用于反射所述激光束并且透射所收集的光，其中所述分束器的后表面被成形為改變穿過所述分束器的所收集的光的光束的形狀。