[發明專利]通過移動生產單元生產大工件的設備和方法

有效

• 申請號: 201780094486.1
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN111051045B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 亨納·舍尼博恩;迪特爾·施瓦策;托尼·亞當·克洛爾;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: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/227;B29C64/371;B33Y30/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 張辛睿;李雪

本發明涉及一種用于生產三維工件的設備(10)，該設備包括：載架(12)，其適于接納用于生產所述工件的材料(14)；至少一個移動生產單元(24)；移動單元(18)，其適于使移動生產單元(24)相對于載架(12)移動，以使移動生產單元(24)與載架(12)的不同部分相對地定位；感測單元，其適于產生與移動生產單元(24)和載架(12)的相對布置有關的傳感器信號；以及控制單元，除了通過移動單元(18)對移動生產單元(24)進行定位之外，該控制單元還提供至少一種精細定位功能，以基于由感測單元產生的傳感器信號來補償與移動生產單元(24)和載架(18)的期望相對布置的偏移。本發明還涉及一種用于制造三維工件的方法。

技術領域

本發明涉及一種根據加層構造方法來生產大的三維工件的設備和方法。

背景技術

在加層方法中，通過生成一系列固化和互連的工件層來逐層生產工件。這些工藝可以通過原材料的類型和/或使所述原材料固化以生產工件的方式來進行區分。

例如，粉末床熔合是一種加層工藝，通過該工藝可以將粉狀，特別是金屬和/或陶瓷原材料加工成復雜形狀的三維工件。為此，將原材料粉末層施加到載架上，并根據要生產的工件所需的幾何形狀以選擇位置的方式對該原材料粉末層進行激光輻射。穿透到粉末層中的激光輻射引起對原材料粉末顆粒加熱，并因此使其熔化或燒結。然后，將另外的原料粉末層依次施加到載架上的已經進行了激光處理的層上，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是用于基于CAD數據來生產原型、工具、替換零件或醫學假體，例如牙科或整形外科假體。

另一方面，熔融沉積建模或材料噴射代表了不同類型的加層工藝。在這種情況下，將未固化的原材料提供給某種類型的印刷頭，該印刷頭將所述材料沉積到載架上，然后該材料在所述載架上固化。

加層構造方法的一個重要參數是所生產工件的品質。此外，例如在保持生產周期盡可能短的意義上，生產效率至關重要。例如，已知有許多策略用于加速單個工件層的生產。然而，當生產大工件時，已知的解決方案并不總能實現所需的效率和/或品質。

發明內容

因此，本發明的目的是在保持足夠的品質水平的同時，在大工件的加層生產期間提高效率。

該目的通過如下所述的設備和如下所述的方法來解決。

根據本發明的用于生產三維工件的設備包括適于接納用于生產工件的材料的載架。取決于通過該設備實現的加層工藝的類型，材料可以是例如用于執行選擇性激光熔化程序的原材料粉末，或在載架上固化的熔化材料。

通常，載架可以限定出在其中生產工件的構建區域。載架可以是可移動的（例如可豎直移動的）載架。然而，優選地，載架是豎直和/或水平固定的。在一個實施方式中，載架的形狀和/或輪廓適合于工件的外輪廓，例如為非矩形的。而且，載架可以包括基板，該基板例如可以可拆卸地連接到載架基礎結構和/或被構造成直接接納所沉積的原材料粉末。

在一個示例中，設備為一整體或者至少是載架和/或隨后討論的移動生產單元可以被布置在處理腔室內。所述處理腔室可以相對于環境氣氛，即相對于處理腔室周圍的環境密封，以便能夠使處理腔室內保持受控的氣氛，特別是惰性氣氛。然而，還考慮到處理腔室可以向一側敞開，以使得能夠接近被容納在其中的載架（例如使得能夠通過下面討論的移動生產單元來接近載架）。

如果用于生產工件的材料是原材料粉末，則所述粉末優選地是金屬粉末，特別是金屬合金粉末，但是也可以是陶瓷粉末、塑料或聚合物粉末，或含有不同材料的粉末。粉末可具有任何合適的粒度或粒度分布。然而，優選處理粒徑小于100微米的粉末。如果用于生產工件的材料是熔化材料，則所述材料可以選自以上示例中的任何示例，并且優選地是塑料或聚合材料。

該設備還包括至少一個移動生產單元。該移動生產單元可以是代表可共同移動和/或整合的單元的多部件或多零件單元。在一個示例中，移動生產單元是整合的單元，該整合的單元聯接到如下詳述的移動單元并可通過該移動單元移動。