[發明專利]用于控制用于工件制造的輻照系統的方法和設備

有效

• 申請號: 201880020170.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN110475633B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 安德里亞斯·維斯納;簡·威爾克斯;克里斯蒂亞娜·蒂爾;盧卡斯·勒斯根
• 申請（專利權）人: SLM方案集團股份公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y50/02;B29C64/153;B29C64/277
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 張瑋;王琳

本發明涉及一種用于控制輻照系統(20)的方法，其中，該輻照系統(20)使用在用于增材制造三維工件的設備(10)中，并包括至少三個輻照單元(22a?d，50)，其中，該方法包括以下步驟：a)針對輻照單元(22a?d，50)中的每一個限定輻照區域(30a?d)，其中，該輻照區域(30a?d)各自包括平行于設備(10)的承載器(16)延伸的輻照平面(28)的部分，并且其中，對輻照區域(30a?d)進行限定使得其在公共交疊區域(34)中交疊；b)輻照在承載器(16)上的原料粉末層以生成工件層；c)在已經輻照的原料粉末層上布置另外的原料粉末層以生成另外的工件層。d)本發明還涉及一種用于執行該方法的設備。

技術領域

本發明涉及用于控制輻照系統的設備和方法，其中，該輻照系統用于三維工件的增材制造。該輻照系統包括具有互相交疊的輻照區域的至少三個輻照單元。

背景技術

在用于制造三維工件的增材方法中、特別是在增材逐層構建方法中，通過特定位置的輻照使最初不定形或形狀中性的模料(例如原料粉末)固化并因此使模料達到期望的形狀。輻照通過電磁輻射實現，例如以激光輻射的形式。在初始狀態下，模料最初可以呈顆粒、粉末或液體模料的形式，并且可以通過輻照而選擇性地、或者換句話說對特定位置進行固化。模料可以包括例如陶瓷、金屬或塑料材料以及還包括這些材料的混合物。增材層構建方法的變型涉及所謂的粉末床融合，在該粉末床熔融中，特別是使金屬的和/或陶瓷的原料粉末材料固化以形成三維工件。

為了制造單獨的工件層，進一步已知的是，將呈原料粉末層形式的原料粉末材料施加到承載器上并且根據當前待制造的工件層的幾何形狀選擇性地輻照該原料粉末材料。激光輻射穿透原料粉末材料并例如通過進行加熱(引起融合或燒結)而將該原料粉末材料固化。一旦工件層被固化，將新一層未處理的原料粉末材料施加到已制造好的工件層上。為此，可以使用已知的涂布器裝置。然后再次對目前位于最上面并且尚未被處理的原料粉末層進行輻照。因此，工件被依次逐層構建，每一層均限定了工件的橫截面區域和/或外輪廓。在這方面，進一步已知的是使用CAD或類似的工件數據，以便基本上自動地制造工件。

以下方案也是已知的，其中，通過包括多個輻照單元的輻照系統對原料粉末材料進行輻照。這些輻照單元能夠一起對單個原料粉末層進行輻照并因此在時間上并行或相對于彼此偏移地進行動作。

應當理解的是，以上所討論的所有方面同樣可以在本發明的框架中提供。

在專利EP 2 875 897 A1中找到一個解決方案的示例，其中，多個輻照單元一起對單個原料粉末材料層進行輻照。其中公開了兩個輻照單元，它們的輻照區域在公共交疊區域內交疊。首先對待生成的工件層進行評估以確定該工件層的哪些待生成部分延伸至單個輻照單元的輻照區域中以及哪個部分延伸至公共交疊區域中。然后將這些待生成的部分分配給各個輻照單元，其中，在公共交疊區域中的待生成的部分可以另外被細分。

使用不同輻照單元用于共同對原料粉末層進行輻照(其與由不同輻照單元共同制造工件層意義相同)與僅使用一個輻照單元相比可以縮短制造的時間。

然而，本發明人已經認識到，采用不同輻照單元進行輻照能夠導致所制造工件的不均勻性。該不均勻性主要影響工件的結構并造成所制造工件的顯著質量缺陷。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種用于增材制造三維工件的設備和方法，其使得能夠在高工件質量的情況下相對地縮短制造時間。

為此目的，提供一種用于控制輻照系統的方法，其中，該輻照系統在一種用于增材制造三維工件的設備中使用并包括至少三個輻照單元。該設備可以被配置成以選擇性激光燒結的方式來制造三維工件。輻照單元可以被配置成發射電磁處理光束，例如以激光束的形式。為此目的，輻照單元可以包括合適的處理光學器件和/或輻射源或者能夠連接至這樣的單元。根據一個實施例，輻照單元中的至少兩個輻照單元連接至公共的輻射源。因此，由輻射源產生的處理光束可以由合適的裝置進行分束和/或偏轉以便其被引導至各個輻照單元。用于此目的的合適裝置是分束器和/或反射鏡。