三维物体的附加制造方法_2

文档序号:9815614阅读:来源:国知局
r>[0019]在本发明的示例性实施方式中,中间扫描线处于第一物体内。这意味着中间扫描线被提供在于与第一和第二相邻扫描线相比相同的物体中。至少该实施方式的优点在于,可减少单个三维物体的制造时间。
[0020]在本发明的示例性实施方式中,中间扫描线被提供在离第一扫描线和第二扫描线的预定距离处。这是为了确保三维物体的构造温度可被控制在温度间隔内。如果将中间扫描线提供得靠近于第一扫描线或第二扫描线中的任一个,则构造温度可用维持的扫描速度达到预定温度间隔以上,可选地,扫描速度需要被减小但可能不是期望的。
[0021]在仍另一示例性实施方式中,中间扫描线处于另一物体中。这将要求同时制造至少两个物体。如果多于两个物体被制造,则中间扫描线可跳到具有相同粉末层中的横截面的其他三维物体中的任一个。将中间扫描线提供在另一三维物体中的优点在于,可存在着对于照料相同粉末层中的先前扫描线之间的距离的较少要求。在具有多个三维物体的示例性实施方式中,三维物体中的一个或多个可由多个中间扫描线制成,或者其所有扫描线为中间扫描线。在构造两个三维物体的示例中,每个第二扫描线可被提供在第一物体中,而剩余的中间扫描线处于第二物体中。
[0022]在本发明的仍另一示例性实施方式中,该方法还可包括以下步骤:将第二粉末层应用到至少部分熔合的第一粉末层上;在第二粉末层上方引导能量束,以使得第二粉末层根据相对应的模型在第二选定位置中熔合以形成三维物体的第二横截面,其中能量束在第二方向上熔合具有平行的扫描线的第一物体;以及在第二方向上熔合第一物体中的第一扫描线之后,在预定时间间隔内在第二方向上熔合第二层中的第一物体中的第二扫描线,其中至少一个中间线在该时间间隔内在另一预定位置处熔合,并且其中第一扫描线和第二扫描线在第二方向上彼此相邻。
[0023]在第二层中已与第一层相比改变了扫描方向,以用于排除或减少如果熔合具有相同扫描方向的两个相邻层时可产生的任意缺陷效果。因为在第一层中扫描策略是使用特定物体和层中的两个相邻扫描线之间的待机时间以用于在不同位置处熔合。在示例性实施方式中,不同位置可为在相同物体中的第一层中处于离第一和第二相邻扫描线的预定距离处。在另一示例性实施方式中,中间扫描线可通过用于第一层的方式相同的方式熔合另一物体。
[0024]在本发明的仍另一示例性实施方式中,至少一个三维物体的至少一个层中的第一扫描线用来自第一能量束源的第一能量束熔合,并且至少一个三维物体的至少一个层的第二扫描线用来自第二能量束源的第二能量束熔合。至少该实施方式的优点在于,可减少制造时间并且可改善材料性质。
[0025]第一能量束源和第二能量束源可从相同类型的能量束源(如第一和第二激光束源和第一和第二电子束源)发射,或者从不同类型的能量束源(如激光束源和电子束源)发射。当使用相同类型的能量束源时,粉末输出、束特性、最大偏转角度等可在第一源与第二源之间不同,以使其能够修整三维物体的材料性质。
[0026]根据各种实施方式,扫描线可为直线或蜿蜒的线,并且对于特定物体的第一层中的扫描线可旋转角度α,其中1° <α<179°。
[0027]在此处及整个说明书中,在描述示例性实施方式或指出其优点时,这在本质上考虑且旨在作为示例性且非限制性的,以便不以其他方式限制或约束所公开的发明概念的范围和本质。
【附图说明】
[0028]下文中将参照附图以非限制性地方式对本发明进行进一步描述。贯穿附图中的多个视图中,相同的参考符号用于指示相对应的相似部分,其中在附图中:
[0029]图1描绘了用于四个不同三维物品的单层的现有技术的填充算法(hatchalgorithm);
[0030]图2示意性地示出了根据本发明示例性实施方式的图1中的物体的虚拟移动;
[0031]图3描绘了可实现本发明的设备;
[0032]图4示意性地示出了根据本发明示例性实施方式的图1中的物体的虚拟移动;
[0033]图5示意性地描绘了根据本发明示例性实施方式的图1中的三维物体中的水平扫描线的扫描线顺序;
[0034]图6示意性地描绘了根据本发明示例性实施方式的图1中的三维物体中的竖直扫描线的扫描线顺序;
[0035]图7描绘了根据本发明的方法的示例性实施方式的示意性流程图;
[0036]图8描绘了两个三维物体的第一层中的扫描线的示意性俯视图;以及
[0037]图9描绘了图8中的两个三维物体的第二层中的扫描线的示意性俯视图。
【具体实施方式】
[0038]现在将参照附图在下文中更加全面地描述本发明的各种实施方式,其中附图中示出了本发明的一些实施方式、而不是所有实施方式。真正地,本发明实施方式可以许多不同的形式实施,并且不应被解释为受限于本文中所记载的实施方式。相反,这些实施方式被提供以使得本公开将满足可适用法律规定。除非另有限定,否则本文中所使用的所有技术和科技术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所知和所理解的含义相同的含义。除非另有指示,否则措辞“或(or)”在本文中用于替代性和连接性含义。贯穿全文,相同的编号指示相同的元件。
[0039]为了便于本发明的理解,对若干术语进行如下定义。本文中定义的术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。诸如“一(a)”、“一(an)”的措辞并不旨在指示仅单数实体,而是包括可用于说明的具体示例的大体类别。本文中的术语用于描述本发明的【具体实施方式】,但是除了如权利要求书中描述的以外,这些术语的用法并不限制本发明。
[0040]如本文中所使用的措辞“三维结构”等通常指示意在出于特定目的而使用的、预期的或实际制造出的三维配置(例如,一种或多种结构材料的三维配置)。这种结构等可例如借助于三维CAD系统来设计。
[0041]如在本文中使用在各种实施方式中的措辞“电子束”指示任意带电荷的颗粒束。带电荷的颗粒束源可包括电子枪、线性加速器等。
[0042]图3描绘了可实施本发明的根据现有技术的自由成型制造或附加制造设备300的示例性实施方式。设备300包括电子源306、两个粉末加料斗304、314、起始板316、构造槽310、粉末分配器328、构造平台302、真空腔室320、束偏转单元307和控制单元308。为了简洁起见,图3仅公开了一个束源。当然,可使用任意数量的束源
[0043]真空腔室320能够通过或经由真空系统保持真空环境,其中该真空系统可包括本领域技术人员众所周知的涡轮分子栗、涡旋栗、离子栗和一个或多个阀,并因此不需要在本文中进行进一步解释。真空系统通过控制单元8控制。真空系统可通过控制单元308控制。在另一实施方式中,构造槽可提供在提供有环境空气和大气压的可封闭腔室中。在仍另一示例性实施方式中,构造腔室可提供在露天中。
[0044]电子束源306生成电子束,而电子束可用于将提供到工作台上的粉末材料305熔化或熔合到一起。电子束源306的至少一部分可提供在真空腔室320中。控制单元308可用于控制和管理从电子束源306发射的电子束。电子束351可在至少第一极限位置351a与至少第二极限位置351b之间偏转。
[0045]至少一个聚焦线圈、至少一个偏转线圈和电子束电力供给可电连接至控制单元308。束偏转单元307可包括至少一个聚焦线圈、至少一个偏转线圈以及选择性地包括至少一个散光线圈。在本发明不例性实施方式中,电子束源可生成具有约60kV的加速电压和约0-3kW范围中的束功率的可调焦电子束。当通过使用能量束源306层层地熔合粉末来构造三维物体时,真空腔室中的压力可处于10—3-10—6HiBar的范围中。
[0046]除了使用电子束熔化粉末材料以外,可使用一个或多个激光束和/或电子束。每个激光束可在正常情况下通过一个或多个可移动镜来偏转,其中一个或多个可移动镜提供在激光束源与其上布置有待通过激光束熔合的粉末材料的工作台之间的激光束路径中。控制单元308可管理镜的偏转以将激光束操控到工作台上的预定位置。
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