[發明專利]用于校準用于生產三維工件的設備的照射系統的裝置和方法

有效

• 申請號: 201780034113.5
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN109219512B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 盧卡斯·勒斯根;簡·威爾克斯
• 申請（專利權）人: SLM方案集團股份公司
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/264;G05B19/401;B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 浦彩華;姚開麗

一種用于校準用于生產三維工件的設備(10)的照射系統(18)的裝置(48)，包括控制單元(50)，適于控制照射系統(18)，以便根據校準圖案將輻射束(22；22a、22b)照射到照射平面(52)上。裝置(48)還包括傳感器布置(56)，適于布置在照射平面(52)中，并且響應于被根據校準圖案用輻射束(22；22a、22b)照射而將信號輸出到控制單元(50)。控制單元(50)還適于基于由傳感器布置(56)輸出的信號生成由入射在傳感器布置(56)上的輻射束(22；22a、22b)產生的實際照射圖案的數字圖像，將實際照射圖案的數字圖像與參考圖案的數字圖像進行比較，以便確定實際照射圖案與參考圖案之間的偏差，并且基于所確定的實際照射圖案與參考圖案之間的偏差來校準照射系統(18)。

本發明涉及一種用于通過用電磁或顆粒輻射照射原料粉末層來校準用于生產三維工件的設備的照射系統的裝置和方法。

粉末床融合是添加(增材、添材)分層過程，通過其可以將粉狀的，特別是金屬和/或陶瓷原料處理成復雜形狀的三維工件。為此，將原料粉末層施加到載體上，并依賴要生產的工件的所需幾何形狀以位置選擇的方式經受激光輻射。滲透到粉末層中的激光輻射引起加熱并因此熔化或燒結原料粉末顆粒。然后將另外的原料粉末層依次施加到已經經受激光處置的載體上的層上，直到工件具有所需的形狀和尺寸。選擇性激光熔化或激光燒結可以特別地用于生產原型、工具、替換部件或醫療假體，諸如例如牙科或矯形假體，基于CAD數據。

例如，在EP 1 793 979 B1中描述了一種用于通過粉末床融合過程從粉狀原料生產模制體的設備。現有技術設備包括處理腔室，其容納多個用于待制造的成形體的載體。粉末層制備系統包括粉末儲存器保持器，其可以移動至載體并來回跨越載體移動，以便將待用激光束照射的原料粉末施加到載體上。處理腔室連接到包括供應管線的保護氣體回路，經由其可以將保護氣體供應到處理腔室，以便在處理腔室內建立保護性氣體氛圍。

在EP 2 335 848 B1中描述了一種照射系統，其可以例如在用于通過照射粉狀原料來生產三維工件的設備中采用。照射系統包括輻射源，特別是激光源，和光學單元。供應有由輻射源發射的輻射束的光學單元包括束擴展器和掃描器單元。在掃描器單元內，可以折疊到束路徑中以便將輻射束分成多個輻射子束的衍射光學元件布置在偏轉鏡的前面，用于偏轉輻射子束。由掃描器單元發射的輻射束或輻射子束被供應給物鏡，其被設計成f-θ透鏡的形式。

為了校準照射系統，并且特別是在用于通過照射粉狀原料來生產三維工件的設備中采用的光學單元，將所謂的燒盡箔施加到載體上，其在該設備的正常操作期間承載待照射的原料粉末層。然后根據預定圖案照射燒盡箔，引起在箔上照射圖案的燒盡圖像的發展。將燒盡圖像數字化并與照射圖案的數字參考圖像進行比較。基于數字化燒盡圖像和參考圖像之間的比較結果，校準照射單元以便補償實際燒盡圖像和參考圖像之間的偏差。

燒盡箔還用于校準多個輻射束的路線，特別是激光束，其在用于通過照射粉狀原料來生產三維工件的設備的載體上限定的相鄰照射區域之間的重疊區中操作，其配備有多個照射單元，例如在EP 2 875 897 B1或EP 2 862 651 A1中所述的。

基本上，在照射箔時在燒盡箔上生產的被燒的線的厚度也可以用作用于測量輻射束的散焦的指示。然而，對于允許待用于校準輻射束的聚焦的測量，這些測量的準確性和可靠性通常太低。因此，為了校準輻射束的聚焦，通常執行額外的苛性測量。

本發明旨在提供一種裝置和方法，其允許對在用于通過用電磁或顆粒輻射照射原料粉末層來生產三維工件的設備中采用的照射系統進行可靠和精確的校準。

該目的通過如權利要求1中限定的裝置和如權利要求10中限定的方法來解決。

一種用于校準用于生產三維工件的設備的照射系統的裝置，包括控制單元，其適于控制照射系統，以便根據校準圖案將輻射束照射到照射平面上。待校準的照射系統可包括輻射源和多個光學元件。照射系統可以僅設置有一個輻射源。然而，也可想到照射系統配備有多個輻射源。在照射系統包括多個輻射源的情況下，包括多個光學元件的單獨的光學單元可以與每個輻射源相關聯。