[發明專利]用于校準加工機的方法和加工機

有效

• 申請號: 201980034490.8
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN112236255B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: M·皮格;F·沙爾;M·阿倫貝里-拉貝;V·布利克勒;M·格龍勒
• 申請（專利權）人: 通快激光與系統工程有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/366;B22F10/85;B22F12/00;B22F12/41;G05B19/401;B33Y30/00;B33Y50/02;B33Y40/00;B29C64/153;B29C64/386;B29C64/393;B29C64/268
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明涉及一種用于校準加工機的方法，所述加工機用于通過輻射粉末層來制造三維構件，其中，所述加工機具有掃描裝置，用于在加工區域中定位激光束，在所述加工區域中定位高度可調節的構造平臺用于涂覆粉末層。本發明還涉及一種用于制造三維構件的對應加工機。

技術領域

本發明涉及一種用于校準加工機的方法，所述加工機用于通過照射粉末層來制造三維構件，其中，加工機具有掃描裝置，用于在加工區域中定位激光束，用于施加粉末層的、高度可調節的構造平臺定位在所述加工區域中。本發明還涉及相關的用于制造三維構件的加工機。

背景技術

在前面所說明的用于制造三維構件的加工機中，將激光束聚焦到由例如呈金屬粉末形式的粉末材料組成的層上，該層通常布置在加工機的加工平面中。通過激光束將粉末材料局部熔化或燒結，以便產生三維構件的一層(“激光金屬熔融”，laser?metal?fusion，LMF或“選擇性激光燒結”，selective?laser?sintering，SLS)。用于使激光束定向或者說定位的掃描裝置通常具有至少一個、一般是兩個可偏移的、可旋轉的掃描儀鏡，這些掃描儀鏡的最大偏移或者說角位置限界掃描裝置的加工區域。

在將加工射束定向到加工區域中的不同位置上時，掃描儀鏡被樞轉，以便改變激光束在加工區域中的X-位置和/或Y-位置。尤其在三維構件(該三維構件不是僅由粉末材料構成，而是在該三維構件中僅構件的上部分通過照射粉末層制造，該上部分構造在預制造的下部分(預制件)上)的增材制造中存在以下問題：預制件的連接區域、尤其是預制件的輪廓必須在所有空間方向上被激光束精確地照射。如果不是這種情況，則成品構件在連接區域處具有移位部和/或不足的連接。

因此，在預制件上進行構造時必須保證，輪廓照射借助為此目的而使用的照射激光器精確地遵循預制件的輪廓。對精度的一般要求在這種情況下是約+/-50μm。為了實現盡可能精確的連接，通常還要求預制件的連接區相對于加工平面僅傾斜約+/-20μm。

在EP?0?734?842?A1中說明了一種用于通過依次相繼地加固粉末狀的、借助電磁輻射(能量束)或粒子輻射可加固的構造材料的層來制造三維物體。在用于施加材料的高度可調節的載體的上側上，可拆卸地固定有基座(預制件)，該基座由一種材料構成，在該材料上在加固時附著有構造材料。

在EP?1?048?441?A1中說明了一種用于校準這樣的設備的方法，其中，使用帶有參考標記的校準板，該校準板在該設備的與機器相關的坐標系中布置在已知位置處。能量束在與機器相關的坐標系中在預給定的額定位置處偏轉。在使用參考標記的情況下感測能量束沖擊點的實際位置與額定位置的偏差。根據所述偏差調整用于使指向的能量束偏轉的控制裝置并因此調整對設備的校準。

發明內容

本發明所基于的任務是，提供一種用于校準加工機的方法和一種加工機，所述加工機能夠將逐層構造的三維構件精確地連接在預制件上。

該任務根據本發明通過開頭所提及類型的方法來解決，該方法的特點在于，具有以下步驟：借助激光束經過至少兩個、優選至少三個尤其呈逆反射器形式的標記，所述標記安裝在構造平臺和/或安裝在固定在構造平臺上的預制件上；探測激光輻射，該激光輻射在經過至少兩個標記時被反射回掃描裝置中；借助探測到的激光輻射求取標記的實際位置；求取標記的實際位置與標記的(預給定的)額定位置的偏差；以及根據所求出的偏差通過校正激光束在加工區域中的定位和/或構造平臺在加工機中的位置來校準加工機。為了校正激光束的定位，例如可以計算校正數據，以便校正對掃描裝置預給定的、用于產生三維構件的路徑數據或者額定位置。為了校正構造平臺在加工機中的位置，例如可以在加工機中設置調節螺釘，可以手動或自動地，例如借助促動器對所述調節螺釘產生作用，以便校正構造平臺(可能帶有安裝在該構造平臺上的預制件)的位置。