专利名称：用于在激光烧结中避免在光学组件处的沉积的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于逐层地制造三维对象的设备、用于逐层地制造的方法以及相应的成型体。
背景技术：
顺畅地提供原型是最近经常提出的任务。能够实现这一点的方法称为快速原型建造(Rapid Prototyping) /快速制造或者还称为添加式制造方法。特别合适的是基于粉末状原料工作以及其中逐层地通过选择性的熔化和固化制造所希望的结构的方法。在此可以放弃在悬垂和侧凹时的支承构造，因为包围熔化的区域的粉末床提供足够的支承作用。同样取消去掉支承的追加工作。这些方法还适于小批量制造。结构空间温度被选择为，使得在构建过程期间不发生逐层制造的结构的变形。一种特别好地适用于快速原型建造目的的方法是选择性激光烧结。在该方法中，在室中选择性短地用激光束照明塑料粉末，由此由激光束射中的粉末颗粒熔化。熔化的颗粒向彼此中运行并且快速地再次凝结成固态物质。通过重复地照明总是新施加的层可以用该方法简单地和快速地制造三维体。用于表示由粉末状聚合物制成的成型体的激光烧结(快速原型建造)方法在专利文献US6，136，948和W096/06881中详细描述。针对该应用对多种聚合物和共聚物要求保护，例如聚合醋酸盐(Polyacetat )、聚丙烯、聚乙烯、离聚物和聚酰胺。其他良好适用的方法是如在WO 01/38061中所述的SIV方法(选择性化合物抑制)或者如在EP 1015214中所述的方法。两个方法利用用于熔化粉末的平面红外加热工作。熔化的选择性在第一方法情况下通过涂敷抑制剂来实现，在第二方法情况下通过掩模来实现。在DE 10311438中描述了另一方法。在该方法情况下，通过微波发生器引入用于熔化所需要的能量并且通过涂敷感受剂来实现选择性。另一方法在W02005/105412中得以描述。在该方法情况下，通过电磁辐射引入用于熔化所需要的能量并且通过涂敷吸收剂来实现选择性。在现有技术中所述的方法情况下的问题是，如果聚合粉末被加热，则聚合粉末的成分被释放或蒸发。所释放的物质或蒸汽干扰该过程，因为这些物质或蒸汽在重要的部件如透镜、高温计或掩模处沉淀并且影响其功能。所释放的成分通常是单体、低聚体或者添加剂，其相比于聚合物具有明显较低的熔点。单体和低聚体在聚合物中的含量可以被减少，但是这需要显著的附加耗费。此外大多总是还有物质的剩余部分留在聚合物中，所述剩余部分在加热时可能被释放。
发明内容
因此，本发明的任务是防止在逐层地制造三维对象时产生的蒸汽在诸如透镜的敏感部件处的沉积并且从而改善用于逐层地制造三维对象的过程。本发明的第一主题是一种用于逐层地制造三维对象的设备，包括结构空间(19)，其具有高度可调整的结构平台(6)、用于将通过电磁辐射的作用可固化的材料的层施加到结构平台(6)上的设备(7)、用于照射层的与对象(5)对应的位置的照射装置，所述照射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和处于电磁辐射的光路中的透镜(8)，其中所述设备具有至少一个处于结构空间中或外部的淀积表面(9，13，18)。对于本发明重要的是处于结构空间中或外部的淀积表面，其中在聚合原料熔化时产生的蒸汽借助于有针对性的冷凝可以沉淀在所述淀积表面处。为此在一种优选的实施方式中冷却淀积表面。此外优选的是，所述设备具有用于对结构空间调节温度的加热元件。从而结构空间可以例如被调整到对于制造三维对象理想的温度上。令人吃惊地发现，利用具有被冷却的表面的设备可以防止在用于制造三维对象的设备的敏感部件处的沉积，其中蒸汽可以在被冷却的表面处冷却和沉积。在根据迄今现有技术的设备情况下试图利用惰性气体的大体积冲刷来避免在敏感部件处的沉积。但是惰性气体的大体积流在制造三维对象时干扰温度控制，其方式是，要创建的对象和周围的粉末太强烈地被冷却。于是恰好在处理聚合物粉末时发生要创建的对象的强烈变形。总之，在按照现有技术的设备情况下只能不完全地防止沉积。此外蒸汽畅通无阻地在部件处沉淀，所述部件不受惰性气体冲刷保护。这要求对用于制造三维对象的构建过程的提高的净化耗费。最后，在技术人员已知的设备情况下，几乎不可能处理具有形成蒸汽的提高的倾向的聚合原料。本发明设备提高过程安全性，因为在敏感部件处的沉积得以防止。本发明设备因此也允许处理具有在烧结或熔化时形成蒸汽的提高的倾向的聚合原料例如聚酰胺6或聚酰胺6. 6。净化耗费从而显著地被减少。基于本发明的淀积表面(9，13，18)，本发明设备在不用惰性气体大体积冲刷结构空间(19)的情况下也行。优选地，蒸汽由于冷却的沉积仅通过淀积表面(9，13，18)进行。在本发明的一种实施方式中，所述设备具有位于结构空间中的淀积表面(9)。可替代地，如果保证使结构空间大气(Bauraumatmosphaere)在制造三维对象时引导经过处于结构空间外部的淀积表面，则淀积表面也可以位于结构空间外部。在最简单的实施方式中，所述设备为此具有管道，利用所述管道将结构空间大气的气体从结构空间引导出，接着引导经过蒸汽在其处冷凝的淀积表面(13)并且接着将气体再次引导到结构空间中。为淀积蒸汽所设置的淀积表面尤其是大于10000mm2，优选地大于20000mm2，完全特别优选地大于40000mm2。通过这种方式，提供对于淀积所产生的蒸汽的足够的淀积表面。淀积表面可以具有每种任意的几何形状。此外，在此情况下可以涉及紧凑体，其外面用作淀积表面。基于表面体积比(A/V比)大于Imm1的几何体的淀积表面是有利的。特别有利地，淀积表面基于具有超过2mm \完全特别优选地超过4mm 1的A/V比的体。此外，也有利地可能的是，淀积表面是空心体、尤其是空心体配备有栅格状的充填。栅格状的充填负责用于淀积所产生的蒸汽的足够大的表面。优选地，淀积表面具有位于内部或位于外部的冷却装置，所述冷却装置将淀积表面的温度调整到所希望的温度。在紧凑体的情况下，冷却装置可以例如位于体本身中，例如以输送冷却剂的管路系统的形式。此外也可能的是，淀积表面的冷却通过外部施加的冷却元件实现。优选地，表面的发射率应该小于O. 90。特别优选地,表面的发射率应该小于O. 70。完全特别优选地,表面的发射率应该小于O. 50。淀积表面原则上可以位于结构空间的任何位置处，优选地，淀积表面被安置在要保护的部件的空间附近，尤其是在透镜或高温计的附近。
下面根据附图阐述本发明设备。图1示出根据现有技术用于制造三维对象的设备的原理结构。图2示出本发明设备的一个实施方式。图3示出本发明设备的另一实施方式。图4示出本发明设备的另一实施方式。
具体实施例方式图1示出根据现有技术用于制造三维对象的设备的原理结构。部件居中地被定位在结构场中。激光束(2)从激光器(I)借助于扫描系统(3)通过透镜(8)被偏转到形成的对象(5)的经调节温度的和惰性化(氮气)的粉末表面(4)上。透镜在此具有将多余的光学组件(例如扫描仪的反射镜)与结构空间大气分开的任务。经常地将透镜实施为F-Theta透镜系统，以便保证在整个工作场上尽可能均匀的焦点。用于将要固化的材料施加到结构平台(6)上的施加设备(7)位于结构空间内。例如，施加装置可以以槽或漏斗的形式存在，其可以借助于适当的推移驱动装置在结构空间(19)内和在结构平台(6)上被推移。例如，施加设备可以以槽的形式这样被安放在承载设备处，使得槽可以在平行于结构平台(6)的层面中在横向于槽的纵向的方向上在容器的开放的上侧上被推移。为此目的例如可以可推移地在平行于或沿着邻接的容器壁延伸的导轨处安放槽的每个端部。通过具有驱动装置的推移设备实现推移，所述推移设备例如可以以用于无级地平行推移槽的本身已知的纺锤、拉索或者链条装置的形式来构造。在用于制造三维对象的商业上可用的设备情况下，透镜通常被冷却，以便避免由于太高的温度损坏。但是这具有缺点蒸汽优选地在被冷却的透镜处沉淀。因此试图用惰性气体涌向透镜，使得挥发性成分不能在透镜处沉淀。通过在图2中所示的设备，在处理聚合原料时产生的蒸汽在附加地安装的被冷却的淀积表面(9)处冷凝并且在那里沉淀。从而防止所述蒸汽尤其能够到达透镜和高温计的附近并且在那里沉淀。淀积表面的几何形状以理想的方式来如此选择，使得提供尽可能大的表面，其中蒸汽可以沉淀在所述表面处。优选地，可以如此定位淀积表面，使得容易地可以净化或拆卸和净化。优选地，应该如此选择设备的位置，使得在蒸汽与诸如透镜和高温计的敏感部件接触之前，蒸汽必须流经被冷却的面。淀积表面的温度可以经由冷却元件(10)如此调整，使得蒸汽在这些表面处沉淀。因为结构空间中的冷的器件可能干扰构建过程，而温度在冷凝面处也不被调整得比绝对需要的冷得多。面的温度处于在过程温度之下的10°C和350°C之间、优选20°C和200°C之间、优选20°C和180°C之间、特别优选30°C和150°C之间、完全特别优选30°C和140°C之间，并且尤其是在过程温度之下的30°C至80°C。在图3中示出了另一实施方式，以便避免在处理聚合物时产生的蒸汽沉淀在透镜或高温计处。结构空间大气的气体被吸走(11)，通过例如管状部件作为具有被冷却的面的淀积表面(13)被引导，其中在过程时产生的蒸汽可以淀积在所述面处，接着气体再次被引导(12)到结构空间中。体积流借助于涡轮机(14)产生。在特别优选的实施中，结构空间大气的气体在再次被引导到结构空间中之前在聚合物的挥发性成分沉淀之后再次被加温(15)。在气体再次被引导到结构空间中之前，所述气体被加温到处于过程温度之下最大30°C的温度。优选地，气体被加温到处于过程温度之下最大20°C的温度。特别优选地，气体被加温到处于过程温度之下最大10°C的温度。通过该措施最小化通过结构空间中的变冷的气体对构建过程的干扰。该实施形式具有优点在原本的结构空间中不需要更冷的器件并且从而构建过程不被干扰。图4示出本发明设备的另一实施方式，利用所述设备能够避免在透镜和其他敏感部件处的沉积。附加地将气体导入(16)要保护的部件、尤其是透镜之下，所述气体具有比结构空间大气的气体小的密度。具有较小密度的气体在要保护免受沉积的部件下形成保护层，该保护层防止沉积。对于该实施方式，有利的是，要保护的部件处于尽可能高的位置，所述位置尽可能少地被空间结构中的气体流接触，因为这样保护层保持存在并且不必持续地被更新。由于少的密度和反应迟缓，尤其是氦适合作为用于保护膜的气体。从而当将由轻惰性气体(具有比空间结构气体小的密度的气体)组成的保护膜与淀积表面(18)和冷却元件(17 )组合时，可以提高免受沉积的保护。如果在处理时产生的聚合物蒸汽可以沉淀在透镜处之前通过根据本发明的实施将所述蒸汽从空间结构大气中排除，则不再绝对需要用惰性气体冲刷透镜。可以放弃用于冲刷透镜的费事的构造。透镜的冷却可以借助于简单的导热进行。气体可以为了惰性化结构空间向对于构建过程比较有利的点被导入并且较高地被调节温度。惰性气体在此被加温到处于过程温度之下最大30°C的温度。优选地，气体被加温到处于过程温度之下最大20°C的温度。特别优选地，气体被加温到处于过程温度之下最大10°C的温度。优选地导入惰性气体提高过程安全性，因为粉末或熔液现在不再不期望地被冷却。尤其是对透镜和高温计免受沉积的保护可以附加地被提高，其方式是，在根据本发明的实施时在敏感部件(尤其是透镜)与结构空间之间存在激光可透过的片，其将敏感部分与结构空间大气分开。在激光可透过的片处的沉积可以利用已经提及的根据本发明的实施来防止。有利的是，激光可透过的片被加温到处于过程温度之下最大20°C的温度。特别有利的是，激光可透过的片被加温到处于过程温度之下最大10°C的温度。同样，本发明的主题是用于逐层地制造三维对象的方法，其中在设备中执行该方法，所述设备包括结构空间(19)，其具有高度可调整的结构平台(6)、用于将通过电磁辐射的作用可固化的材料的层施加到结构平台(6)上的设备(7)、用于照射层的与对象(5)对应的位置的照射装置，所述照射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和处于电磁辐射的光路中的透镜(8)，其中所述设备具有至少一个处于结构空间中或外部的淀积表面(9，13，18)。在此情况下，通过电磁辐射可固化的材料被施加到结构平台(6)上并且用辐射源(I)的电磁辐射照射。在本发明方法情况下，借助于淀积表面对结构空间大气净化蒸汽，其中在所述淀积表面处蒸汽可以变冷和沉淀。在本发明方法的另一实施方式中，结构空间借助于加热元件被加温到过程温度。该过程温度通常处于60°C至400°C、尤其是120°C至330°C的范围中并且完全特别优选地处于160°C至220°C的范围中。在本发明方法的一种实施方式中，结构空间大气的气体从结构空间被引导出，接着弓I导经过淀积表面并且接着再次被引导到结构空间中。再次被引导到结构空间中的气体的温度优选地处于在过程温度之下最大30°C、尤其是最大20°C和完全特别优选地最大10℃淀积表面在本发明方法中一般被冷却到在过程温度之下10°C和350°C之间、优选20°C至200°C、优选20°C至180°C、特别优选30°C和150°C之间、完全特别优选30°C和140°C之间并且尤其30°C至80°C。下面更详细地描述本发明方法，其中利用所述方法可以由粉末制造本发明的成型件，而本发明不应被局限于此。原则上对技术人员已知的所有聚合物粉末均适用于在本发明设备或本发明方法中使用。适用的尤其是热塑性塑料和热弹性体，例如聚乙烯(PE，HDPE，LDPE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺、聚酯、聚酯酯、聚醚酯、聚苯醚、聚缩醛、聚对苯二甲酸亚烷基酯、尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇缩醒、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯氧化物(ΡΡ0)、聚甲醒(POM)、聚苯乙烯(PS)、丙稀腈一丁二烯一苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜、热塑性聚氨酯(TPU)、聚芳醚酮、尤其是聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、聚醚醚醚酮(PEEEK)或聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳硫醚、尤其是聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚偏氟乙烯以及这些热塑性塑料的共聚物，例如聚芳醚酮(PAEK) /邻苯二甲酸酯(PAES)共聚物、混合物和/或聚合物混合物。特别优选地，聚合物粉末包括至少一种聚酰胺或者聚醚酮，尤其是聚酰胺12、聚酰胺6、聚酰胺6.6或者PEEK，其中所述的聚酰胺是特别优选的。 在运行中，首先一般在计算机中基于构造程序等创建或存储关于要制造的对象
(5)的形状的数据。为了制造对象，这些数据被处理为使得对象被分解成多个水平的与对象尺寸相比薄的层，并且形状数据例如以数据组(例如CAD数据)的形式对于所述多个层中的每一个被提供。针对每个层对数据的创建和处理在此可以在制造之前或者也可以与制造每个层同时地来进行。接着，首先使结构平台(6)借助于高度调整设备驶向最高的位置，在该位置中，结构平台(6)的表面与结构空间(19)的表面处于一个层面中，并且接着下降第一材料层的所设置的厚度的数值，使得在产生的片段内形成下沉的区域，所述下沉的区域在侧面受片段的壁限制并且在下面受结构平台(6)的表面限制。然后例如借助于施加设备(7)将具有设置的层厚的要固化的材料的第一层引入到由片段和结构平台(6)构成的空腔或者下沉的区域中并且必要时由加热装置加温到适当的工作温度、例如140°C至160°C。接着，控制单元
(3)这样控制偏转装置，使得偏转的光束(2)相继地射中层的所有位置并且在那里材料烧结或熔化。通过这种方式可以首先构成牢固的底层。在第二步骤中，结构平台(6)借助于高度调整设备下降层厚的数值并且借助于施加设备(7)将第二材料层引入到片段内的由此形成的下沉的区域中，必要时又由加热装置加温。在一种实施方式中，偏转装置这次可以由控制单元(3)这样控制，使得偏转的光束(2)仅射到材料层的与片段的内面邻接的区域上并且在那里材料层通过烧结固化，由此产生具有大约2mm至IOmm壁厚的第一环形壁层，该壁层完全围绕层的剩余的粉末状材料。控制装置的该部分因此是用于与在每个层中形成对象的同时产生包围要形成的对象(5)的容器壁的装置。在以与上面相同的方式使结构平台(6)下降下一层的层厚的数值、施加材料和加热之后，现在可以开始制造对象(5 )本身。为此，控制单元(3 )这样控制偏转装置，使得偏转的光束(2)射到层的根据要制造的对象(5)的在控制单元中所存储的坐标应该固化的这样的位置。在其他层情况下类似地进行。在以容器壁的形式对环形壁区域的所希望的制造情况下，其中所述容器壁与剩余的、未烧结的材料一起包围对象并且从而在结构平台(6)下降到工作台之下时防止材料溢出，在每个对象层情况下借助于设备将环形壁层烧结到位于之下的环形壁层上。如果使用根据EP 1037739的替换容器或者固定安装的容器，则可以放弃对壁的制造。在冷却之后可以从所述设备中提取所形成的对象。利用本发明方法所制造的对象同样是本发明的主题。即使在没有其他实施的情况下也认为，技术人员可以在最宽的范围中利用上述描述。而优选的实施方式和例子仅仅可以理解为描述性公开，绝对不理解为以任何方式进行限制的公开。下面根据例子更详细地阐述本发明。本发明的可替代的实施方式以类似的方式可获得。例子
这些例子根据下面的描述来探讨。结构室被预热ISOmin到处于过程温度之下20°C的温度。之后，将结构室中的温度提高到过程温度。过程温度与所使用的粉末材料有关。在处理由聚合原料组成的粉末时必须保证，结构场中的温度不太强烈地下降，因为否则发生要创建的部件的太强烈的变形。温度在结构室中的分布不总是均匀的，因此借助于高温计测量的温度被定义为结构室/处理温度。在第一照明之前，40个层在无照明的情况下被涂敷。要照明的部件居中地被定位在结构场中。具有IOOmm边长的正方形面借助于激光熔化。之后，使结构平台(6)下降O. 15mm并且借助于涂层器(7)以100mm/S的速度涂敷新的粉末层。这些步骤被重复直至形成300mm高的三维对象(5)。在关断设备的加热元件和开始冷却阶段之前，在结束照明之后还要涂敷40个其他层。分别对于一个层所需要的时间在整个构建过程期间处于40秒之下。在至少12小时的冷却时间之后，所创建的部件被提取并且清除附着的粉末。在透镜和高温计上的沉积被鉴定。之后，透镜或高温计借助于用98%乙醇浸湿的净化纸净化。纸在净化之前和在净化之后分别在无乙醇的情况下利用PCE仪器的微量天平PCE-ABZ IOOC称重。两次称重的差得出在透镜或高温计上的相应沉积。激光功率基于ISO 11554利用Coherent德国股份有限公司的LM-1000测量，其中说明平均功率。测量在实验室中在23°C /50%空气湿度时被执行。借 助 于 白 光 干 涉 仪 (FRTMieroProii)多传感器表面计量工具(Multisensor Surface Metrology Tool))确定所创建的部件的下侧的变形。把在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的平均高度差用作变形的尺度。例子I (不根据本发明)
构建过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P380上执行。具有来自表格I中的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度为170°C。激光的能量输入为60mJ/mm2 (激光功率36. 0W,扫描速度2000mm/s,照明线间距(Belichtungslinien) 0. 3mm)。在构建过程结束之后在透镜和高温计上可以识别到强烈沉积。透镜沉积0.009g。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为0. 84mm。
例子2 (不根据本发明)
构建过程在公司3d-systems的Spro60HDHS上执行。具有来自表格I中的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度为168°C。激光的能量输入为36mJ/mm2 (激光功率65.0W，扫描速度6000mm/s，照明线间距0.3mm)。在构建过程结束之后在透镜上可以识别到强烈沉积。透镜沉积:0.007g。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为0.71_。在实施例1和2中，试图用惰性气体如此涌向透镜，使得挥发性成分不能在透镜处沉淀。如不根据本发明的例子I和2所示的，这仅不充分地实现。与结构空间温度相比明显更冷的惰性气体也用于冷却透镜。例子3 (不根据本发明)
构建过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P380上执行。具有来自表格2中的粉末特征值的PA6粉末被处理。过程温度为199°C。激光的能量输入为60mJ/mm2 (激光功率36.0ff,扫描速度2000mm/s，照明线间距0.3mm)。在构建过程结束之后在透镜和高温计上可以识别到强烈沉积。每透镜的沉积:0.026g。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为 0.94mm。例子4 (根据本发明)
构建过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P380上执行。具有来自表格I中的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度为170°C。根据图2安装冷却的矩形空心体(9)，以便防止在透镜处的沉积。矩形空心体(边长200mm，高度70mm)的壁由多个覆层金属编织物组成(网孔宽度400 μ m，4覆层的，各个覆层彼此间距1_，不锈钢不生锈的)。由金属编织物组成的矩形空心体借助于导热通过适当的设备(10)冷却。矩形空心体(9)的温度在构建过程期间平均为128°C。激光的能量输入为60mJ/mm2 (激光功率36.0W，扫描速度2000mm/s，照明线间距0.3mm)。在构建过程结束之后在透镜和高温计上几乎不能识别到沉积。而在冷却的矩形空心体处能够识别到强烈的沉积。透镜沉积:0.002g。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为0.83mm。例子5 (根据本发明)
构建过程在公司3d-systems的SPro60HDHS上执行。具有来自表格I中的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度为168°C。根据图2安装冷却的矩形空心体(9)，以便防止在透镜处的沉积。矩形空心体(边长200_，高度70_)的壁由多个覆层金属编织物组成(网孔宽度400 μ m，4覆层的，各个覆层彼此间距1_，不锈钢不生锈的)。由金属编织物组成的矩形空心体借助于导热通过适当的设备(10)冷却。矩形空心体的温度在构建过程期间平均为103°C。激光的能量输入为36mJ/mm2 (激光功率65.0W，扫描速度6000mm/s，照明线间距0.3mm)。在构建过程结束之后在透镜几乎不能识别到沉积。透镜沉积:0.001g。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为0.73mm。例子6 (根据本发明)
构建过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P380上执行。具有来自表格I中的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度为170°C。根据图3安装用于净化结构空间大气的设备。该设备由各一个管组成，以便将结构空间大气的气体从结构空间导出(11)并且在处理之后接着再次导入(12)，其中用于导入和导出的管如此被定位，使得所述管相对。聚合物的在处理时产生的蒸汽在淀积表面(13)处沉淀并且因此结构空间大气的气体净化除掉蒸汽。部件(13)管状地被实施，具有120mm的直径和IOOmm的高度，并且被冷却，使得在部件内部的温度为108°C。在部件中安装金属编织物(网孔宽度400 μ m，5个覆层，覆层之间的间距1_，不锈钢不生锈的)。在气体再次被导入结构空间之前，气体接着借助于加热元件(15)再次被加温到接近过程温度的温度。涡轮机器(14)负责输送和排出结构空间大气的气体。激光的能量输入为60mJ/mm2(激光功率36.0ff,扫描速度2000mm/s，照明线间距0.3mm)。在构建过程结束之后在透镜不能识别到沉积。而在部件(13)中在冷却的圆柱形金属编织物处能够识别到强烈的沉积。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为0.35mm。例子7 (根据本发明)
构建过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360上执行。具有来自表格I中的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度为170°C。如在图4中所示，用氦的小体积流(0.3 I/min)冲刷(16)透镜。结构空间在结构场之外用氮气惰性化。氮气在被引导到结构空间之前被加温到162°C。安装矩形淀积表面(18)，以便防止在透镜处的沉积。淀积表面以空心体的形式来构造。矩形空心体(边长200_，高度70_)的壁由多个覆层金属编织物组成(网孔宽度400 μ m，4覆层的，各个覆层彼此间距1_，不锈钢不生锈的)。由金属编织物组成的矩形空心体借助于导热通过适当的设备(17)冷却。矩形空心体的温度在构建过程期间平均为126°C。激光的能量输入为60mJ/mm2 (激光功率36.0W，扫描速度2000mm/s，照明线间距0.3mm)。在构建过程结束之后在透镜和高温计上几乎不能识别到沉积。透镜沉积:0.0Olg。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为0.42mm。例子8 (根据本发明)
构建过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P380上执行。具有来自表格2中的粉末特征值的PA6粉末被处理。过程温度为199°C。与在图4中所示的类似地，用氦的小体积流(0.3 Ι/min)冲刷透镜。结构空间在结构场之外用氮气惰性化。氮气在被引导到结构空间之前被加温到192°C。激光的能量输入为60mJ/mm2 (激光功率36.0W，扫描速度2000mm/s，照明线间距0.3mm)。在处理时发生强烈的烟雾形成。在构建过程结束之后在透镜上几乎不能识别到沉积。每透镜的沉积:0.002g。在所创建的部件的下侧的中点和棱角之间的差为
0.48mmη在根据本发明的例子4-8情况下，在可比的条件下可以识别到比在不根据本发明的例子情况下明显少的污染物质。在根据本发明的例子中所创建的部件的变形此外不明显更高，即使在根据本发明的例子中使用冷却的表面。在例子6-8中甚至能够明显减小所创建的部件的变形。
权利要求
1.用于逐层地制造三维对象的设备，包括结构空间(19)，其具有高度可调整的结构平台(6)、用于将通过电磁辐射的作用可固化的材料的层施加到结构平台(6)上的设备(7)、用于照射所述层的与对象(5)对应的位置的照射装置，所述照射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和处于电磁辐射的光路中的透镜(8)，其特征在于，所述设备具有至少一个处于结构空间中或外部的淀积表面(9，13，18)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备具有管道，利用所述管道将结构空间大气的气体从结构空间引导出，接着引导经过所述淀积表面(13)并且接着将气体再次引导到所述结构空间中。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述管道具有用于对再次引导到结构空间中的气体调节温度的加热元件(15 )。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述淀积表面被冷却。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于对结构空间调节温度的加热元件。
6.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述淀积表面大于10000mm2。
7.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述淀积表面是几何体，其中表面_体积比大于ImnT1。
8.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，附加地将气体导入(16)到所述透镜之下，所述气体具有比结构空间大气的气体小的密度。
9.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，激光可透过的片位于所述透镜(8)和所述结构空间(9) 之间。
10.用于逐层地制造三维对象的方法，其中在设备中执行该方法，所述设备包括结构空间(19)，其具有高度可调整的结构平台(6)、用于将通过电磁辐射的作用可固化的材料的层施加到结所述构平台(6)上的设备(7)、用于照射所述层的与对象(5)对应的位置的照射装置，所述照射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和处于电磁辐射的光路中的透镜(8)，其中所述设备具有至少一个处于结构空间中或外部的淀积表面(9，13，18)，并且其中通过电磁辐射可固化的材料被施加到结构平台(6)上并且用辐射源(I)的电磁辐射照射。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，结构空间借助于加热元件被加温到过程温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，过程温度为60°C至400°C。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，其特征在于，将结构空间大气的气体从结构空间引导出，接着引导经过淀积表面(13)并且接着将该气体再次引导到结构空间中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，再次引导到结构空间中的气体的温度处于所述过程温度之下最大30°C。
15.根据权利要求10至12之一所述的方法，其特征在于，淀积表面被冷却到过程温度之下的10°C和350°C之间的温度。
16.对象，根据按照权利要求10至15之一所述的方法来制造。
全文摘要
本发明涉及用于在激光烧结中避免在光学组件处的沉积的设备。用于逐层地制造三维对象的设备包括结构空间(19)，其具有高度可调整的结构平台(6)、用于将通过电磁辐射的作用可固化的材料的层施加到结构平台(6)上的设备(7)、用于照射所述层的与对象(5)对应的位置的照射装置，所述照射装置包括发射电磁辐射的辐射源(1)、控制单元(3)和处于电磁辐射的光路中的透镜(8)，其中，所述设备具有至少一个处于结构空间中或外部的淀积表面(9，13，18)。
文档编号B29C67/04GK103072282SQ201210408950
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月24日 优先权日2011年10月25日
发明者M.格雷贝, S.黑泽尔-格尔德曼, W.迪克曼 申请人:赢创工业集团股份有限公司