用于分层制造三维物体的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于通过将构建材料分层地固化到与待制造物体在相应层中的横截面对应的部位处来分层制造三维物体的设备。
【背景技术】
[0002]例如在DE 10 2005 024 790 Al中描述一种以名称“选择性激光烧结”已知的用于分层制造三维物体的方法以及一种用于执行该方法的相关设备。
[0003]从DE 10 2004 057 866 B4中已知一种用于分层制造三维物体的设备，其壳体被分为至少两个壳体部段。在第一壳体部段中发生实际的构造过程。第二壳体部段用作为用于已制成的物体的取出站。
[0004]在US 6,383,446 BI中描述一种由多个工作站形成的用于电烧结的系统。在一个实施形式中并排设置有预热单元、烧结单元和冷却单元并且这些单元相互连接。这些单元能够通过可封闭的滑块相互隔离和与外界环境隔离。
[0005]根据所使用的材料和由此得出的运行条件(例如构造温度、气体纯度等)和在生产厂中使用的用于分层制造三维物体的设备的数量，存在下述需求:现有设备的配置能够尽可能灵活地匹配于所要求的条件。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种用于分层制造三维物体的设备，该设备能够实现对不同条件的灵活匹配。
[0007]所述目的通过根据权利要求1所述的设备得以实现。本发明的改进形式分别在从属权利要求中给出。
[0008]由于第一至第三模块构成为，使得能够可选地并且可交换地将第二或第三模块或者这两者与第一模块连接，从而它们的壳体彼此直接耦联，所以能够实现:各个工作站灵活地以不同的设置方式组合并且简单地相互交换。
【附图说明】
[0009]从对实施例的描述中借助于所附的附图得出本发明的其它特征和优点。
[0010]图1示出根据本发明的第一实施形式的用于分层制造三维物体的设备的示意的、部分以剖视图示出的视图；
[0011]图2示出根据第一实施形式的工作站的不同的设置方式的示意图；
[0012]图3示出根据本发明的第二实施形式的工作站的模块化构建的示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面参考图1描述根据本发明的第一实施形式的设备的实施例。在图1中示出的设备是激光烧结或激光熔融设备I。为了构建物体2，该设备包含具有室壁部4的工艺室3。
[0014]在工艺室3中设置有具有壁部6的向上敞口的容器5。所述容器构成为可更换容器，这意味着，所述容器能够从工艺室3中取出并且再次装入该工艺室中。在容器5中设置有能够沿竖直方向V移动的载体7，在所述载体上安装基板8，所述基板将可更换容器向下封闭并进而形成其底部。基板8能够是与载体7分开形成的板，该板固定在载体7上，或者该板能够与载体7—体地形成。根据所使用的粉末和工艺，能够在基板8上安装又一构造平台9，物体2构建在该构造平台上。但是物体2也能够构建在基板8本身上，该基板则用作为构造平台。
[0015]在图1中示出在容器5中的构造平台9上待形成的物体2在工作平面10之下处于中间状态下，该物体具有多个固化的层并由保持未固化的构建材料11包围。此外，在工艺室3中设置有用于能够通过电磁辐射固化的粉末状构建材料13的储存容器12和用于将构建材料13施加到工作平面10上的能够沿水平方向H移动的涂覆机14。工艺室3的壁部4在其上侧上包含用于固化粉末的福射的親合输入窗口 15。
[0016]激光烧结设备I此外包含具有激光器21的曝光装置20，所述激光器产生激光射束22，所述激光射束经由转向设备23转向并且通过聚焦设备24经由耦合输入窗口 15聚焦到工作平面10上。
[0017]此外，激光烧结设备I包含控制单元29，经由所述控制单元将该设备的各个组件以协调的方式进行控制以实施构造工艺。控制单元能够包含CPU，所述CPU的运行通过计算机程序(软件)来控制。
[0018]根据本发明，激光烧结设备I构建为灵活的模块化系统，所述模块化系统由各个模块组合而成。在此，制造方法的主要功能被分配到不同的工作站上，各工作站灵活地以任意组合的方式相互连接并且能够相互交换。在此，制造不仅涉及由粉末构成的物体的实际结构，而且也能够一同包括用于准备该结构和用于对物体进行再加工的所有步骤。
[0019]工艺室3与包含在所述工艺室中的部件和曝光单元20—起形成生产站30，所述生产站形成模块化系统的第一模块。
[0020]控制单元19能够安置在与生产站30分开形成的开关柜31中，开关柜除了控制以外也承担对该设备的供电。开关柜31经由控制接口 32直接耦联到生产站30上。
[0021]其它模块通过各个工作站形成，在这些工作站中执行与由粉末构建物体的直接过程不同的用于制造物体的方法的步骤。这些工作站分别经由模块接口 33相互连接和/或与生产站30连接，从而它们的壳体彼此直接耦联。
[0022]图1作为示例示出两个附加的工作站，即拆包站34以及组装站35，所述拆包站经由模块接口 33与生产站30连接，所述组装站经由模块接口 33与组装站35连接。
[0023]因此，各个工作站能够自由地相互交换并且以任何组合相互连接，这些工作站必须具有限定的模块接口，借助所述模块接口能够将两个相邻的站的壳体彼此直接耦联。每个模块接口 33包含至少一个开口，可更换容器5能够通过所述开口从一个站被引入另一站；用于将各个站的壳体彼此直接机械耦联的装置，该装置例如能够形成为具有任意固定机构的连接法兰；用于将这些站相互电连接的装置，例如电气式控制和功率连接器;和可能的用于将这些站相互液压地和/或气动地连接的装置、例如液压式和/或气动式耦合器。控制连接器在此也能够构成为总线耦合器。
[0024]模块接口33必须在所有站中彼此兼容，即在每个站中，机械尺寸(例如开口的大小和方位、连接法兰的大小和固定机构的方位)和电气式、液压式和气动式连接(控制和功率连接器的尺寸和方位以及液压式和气动式耦合器的尺寸和方位)都是彼此兼容的。
[0025]模块接口33能够包含元件，借助该元件能够确定相邻模块的定向，例如在所述相邻模块之间的在水平和/或竖直方向上的相对位置或者相互间的角度位置。所述定向设备例如能够包含球头对中装置、导向装置、止挡件等。
[0026]模块接口33此外也能够包含阻隔部，借助所述阻隔部能够将相应的工作站与随后的站气密地隔离。由此能够将各个站的气体空间相互分开，使得例如这些站的仅一部分能够用保护气体淹没，而其它站暴露于环境空气。由此能够节省保护气体。也能够在不同的站中使用不同的保护气体。如果在两个站之间存在两个阻隔部，即使这两个站相互分开依然能够保留相应的气氛。
[0027]在各个站中存在在附图中未示出的传送设备，借助于所述传送设备，可更换容器5能够穿过模块接口 33的开口从一个站传送到邻接的站中。所述传送装置例如能够通过可转动的辊、传送带等实现。在基于轨道的传送系统中，各个站的轨距也必须彼此匹配。
[0028]在图1示出的配置运行时，首先在组装站35中准备空的可更换容器5。此后，所述可更换容器借助于内部的传送设备穿过拆包站34被运送到工艺室3中以制造物体2。对于每个层，首先载体7以期望的层厚降低，然后利用涂覆机14涂覆一层粉末状构建材料13。随后，由激光射束22扫描待制造物体的横截面，使得粉末状构建材料13在所述部位处固化。重复该步骤，直至制成所述物体。随后，可更换容器5借助于内部的传送设备被引入拆包站34中，在所述拆包站中从物体2上去除包围该物体的、保持未固化的粉末11。随后，可更换容器5从拆包站34被弓I入到组装站35中，在所述组装站中取出物体2。
[0029]图2示出根据第一实施形式的工作站的不同设置方式的示意图。
[0030]图2a)示出耦联到生产站30上的组装站35。在此省去在图1中示出的拆包站34。物体从未固化的粉末中拆包在该配置方案中发生在生产站本身、组装站或外部的站中。
[0031]图2b)示出耦联到生产站30上的拆包站34。在此省去在图1中示出的