[發明專利]用于通過增材制造來生產物體的設備和方法

有效

• 申請號: 201880065403.0
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN111465484B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 馬克·赫爾曼·埃爾斯·維斯;斯蒂夫·威廉·登特內爾;歐文·維基恩
• 申請（專利權）人: 添加劑工業有限公司
• 主分類號: B29C64/264
• 分類號: B29C64/264;B29C64/153;B22F3/105
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張成新

本發明涉及用于通過增材制造來生產物體的設備，該設備包括：處理室，用于收納能夠通過暴露于電磁輻射而固化的材料的材料??；支撐件，用于相對于材料浴的表面水平對物體進行定位；以及固化裝置，用于通過電磁輻射對表面水平上的材料的選擇性層部分進行固化。此外，設置有光學控制裝置，該光學控制裝置具有在固化裝置的電磁輻射的光學路徑中的聚焦單元，并且被布置為用于對至少固化裝置所發射的電磁輻射在表面水平上的聚焦進行控制。根據本發明，光學控制裝置包括被布置為用于檢測電磁輻射的聚焦的準確性的量度的傳感器元件和被布置成可移動的聚焦校正透鏡元件。通過使所述聚焦校正透鏡元件移動，可以例如由于光學系統的熱行為來對聚焦進行校正。

技術領域

本發明涉及一種用于通過增材制造來生產物體的設備，該設備包括：處理室，用于收納可以通過暴露于電磁輻射而固化的材料的材料浴；支撐件，用于相對于材料浴的表面水平對物體進行定位；以及固化裝置，用于通過電磁輻射對表面水平上的材料層進行固化。

背景技術

3D打印或增材制造是指用于制造三維物體的各種工藝中的任何一種。傳統技術(例如注塑成型)對于制造例如大量聚合物產品而言可能較便宜，但在生產相對少量的三維物體時3D打印或增材制造可以更快、更靈活且更便宜。

可以預見的是，增材制造在未來將變得越來越重要，因為日益增加的競爭壓力迫使公司不僅要以恒定的高產品質量進行更經濟的制造，而且要節省產品開發領域的時間和成本。產品的使用壽命不斷縮短。除了產品質量和產品成本外，上市時間對于產品的成功也變得越來越重要。

三維物體可以通過以層狀方式選擇性地對粉末、紙張或片材材料進行固化以產生三維3D物體來生產。特別地，可以使用計算機控制的增材制造設備，該計算機控制的增材制造設備使多個層順序地燒結，以便以逐層的方式構建期望的物體。主要使用增材工藝，在該增材工藝中，在計算機控制下鋪設連續的材料層。這些物體可以具有幾乎任何形狀或幾何形狀，并由3D模型或其他電子數據源產生。

為了打印三維物體，例如，將利用計算機設計包或通過3D掃描儀創建可打印模型。通常，輸入是3D CAD文件，諸如STL文件、STEP文件或IGS文件。在根據CAD文件打印物體之前，將通過一個軟件處理該文件，該軟件會將模型轉換為一系列薄的后續層。此外，生成用于控制每個后續層的創建的設備設置和矢量。

包括在計算機控制的增材制造設備中的激光器遵循這些設置和矢量來對材料的后續層進行固化，以由一系列橫截面構建3D物體。對應于CAD模型的虛擬橫截面的這些層在此過程期間同時進行接合或融合，以創建最終的3D物體。

三維物體制造中特別是金屬物體的增材制造中的挑戰之一是如何準確地和可復制地對層的選擇性部分進行固化。

發明內容

為此，本發明提供了一種用于通過增材制造來生產物體的設備，所述設備包括：處理室，用于收納可以通過暴露于電磁輻射而固化的材料的材料?。恢渭?，用于相對于所述材料浴的表面水平對所述物體進行定位；以及固化裝置，用于通過電磁輻射對所述表面水平上的材料的選擇性層部分進行固化。

另外，根據本發明的設備包括光學控制裝置，所述光學控制裝置具有被設置在所述固化裝置的電磁輻射的光學路徑中的聚焦單元，并且被布置為用于對至少所述固化裝置所發射的電磁輻射在所述表面水平上的聚焦進行控制。所述聚焦單元可以包括一個或多個透鏡元件，或者一個或多個物鏡(透鏡)，并且被布置為用于對電磁輻射在焦平面(即，材料浴的表面水平)上的聚焦進行控制。

根據本發明，光學控制裝置包括傳感器元件，該傳感器元件被布置為用于檢測所述電磁輻射的聚焦的準確性的量度。傳感器元件優選是直列(inline)聚焦傳感器，這意味著它被布置成與電磁輻射接觸。