[發明專利]用于生產三維工件的裝置和方法

有效

• 申請號: 202210598353.0
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN114951698B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 托尼·亞當·克洛爾;杰薩·羅林克;博多·哈克;比爾克·霍佩
• 申請（專利權）人: SLM方案集團股份公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F12/00;B22F12/30;B22F12/41;B22F12/50;B29C64/153;B29C64/20;B29C64/277;B29C64/245;B29C64/321;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 梁倩;王琳

本發明涉及一種用于生產三維工件的裝置和方法。該裝置包括：用于接納原料粉末的承載器；構建室壁，該構建室壁基本上豎直地延伸并被適配成側向地界定和支撐被施加到承載器上的原料粉末；輻照單元，輻照單元用于利用電磁輻射或粒子輻射對被施加到承載器上的原料粉末進行選擇性地輻照，以便通過增材逐層構建方法在承載器上生產由原料粉末制成的工件；被適配成使輻照單元相對于承載器豎直地移動的豎直移動裝置；被適配成將原料粉末逐層施加到承載器上的粉末施加裝置；在機械上獨立于豎直移動裝置并被適配成使粉末施加裝置豎直地移動的另一個豎直移動裝置；和被適配成使粉末施加裝置沿水平方向在承載器上移動的水平移動裝置。

本申請是申請號為201880020243.8，申請日為2018年3月8日，發明名稱為“用于生產三維工件的裝置和方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用于生產三維工件的裝置和方法。特別地，本發明涉及一種用于借助于增材逐層構建方法生產三維工件的裝置和方法。

背景技術

在用于制造三維工件的增材方法、特別是增材逐層構建方法中，已知將最初不定形的或形狀中性的模料(例如原料粉末)逐層施加到承載器上并通過特定位置的輻照(例如，通過熔融或燒結)對該模料進行固化，以便最終獲得具有期望形狀的工件。輻照可以借助于例如呈激光輻射的形式的電磁輻射進行。在開始狀態下，模料最初可以呈顆粒、粉末或液體模料的形式并且可以選擇性地或者換句話說通過輻照而對該模料的特定位置進行固化。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。增材逐層構建方法的變型涉及所謂的粉末床熔融，在該粉末床熔融中，特別是使金屬和/或陶瓷的原料粉末材料固化以形成三維工件。

為了生產單獨的工件層，進一步已知的是將呈原料粉末層的形式的原料粉末材料施加到承載器上并根據當前待生產的工件層的幾何形狀對該原料粉末材料進行選擇性地輻照。激光輻射穿透原料粉末材料并例如通過進行加熱(引起熔融或燒結)而將該原料粉末材料固化。一旦工件層被固化，就將新一層的未處理的原料粉末材料施加到已經生產的工件層上。為此，可以使用已知的涂布器裝置或粉末施加裝置。然后再次對目前位于最上面且尚未被處理的原料粉末層進行輻照。因此，工件逐步地被逐層構建，每一層均限定了工件的橫截面區域和/或輪廓。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。

EP 2 333 848 B1中描述了一種輻照單元或輻照系統，該輻照單元或輻照系統可以用于例如用于通過對原料粉末材料進行輻照來生產三維工件的裝置中。輻照系統包括輻射源(特別是激光源)和光學單元。由輻射源發射的處理光束被提供到光學單元，該光學單元包括擴束單元和呈掃描器單元的形式的偏轉裝置。在掃描器單元內，衍射光學元件被設置在偏轉鏡的前面，其中，衍射光學元件可移動到光束路徑中，以便將處理光束分成多個子處理光束。然后偏轉鏡用于使子處理光束偏轉。

應當理解，上面討論的所有方面同樣可以在本發明的范圍內提供。

用于生產三維工件的已知裝置例如在EP 2 961 549 A1和EP 2 878 402 A1中找到。

那些文獻中描述的裝置各自包括承載器，該承載器可以沿豎直方向逐層向下降低。每當一層原料粉末被完全輻照并在施加下一個粉末層之前，承載器的相應的豎直移動在這些已知的裝置中進行。因此，可以確保輻照單元的共焦平面始終位于待固化的原料粉末層中(例如，在最上層中)。

在上述的已知裝置中，承載器的豎直可移動性需要致動元件或提升機構。提升機構尤其必須承載和移動待構建的工件和周圍的粉末材料。取決于設備的尺寸和相應的構建空間的尺寸，所使用的提升機構由此可以達到其負載極限，這將需要更復雜并因此更昂貴的提升機構。此外，由提升機構移動的重量在構建過程期間改變。這可能導致調節行程在提升機構的兩次調節操作之間不能保持不變，這導致原料粉末層的層厚度的不期望的偏差。

發明內容