CN108688155A - 三维打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维打印机(1)。在该三维打印机中，局部化的粉末流被沉积在构建表面(3)上。该三维打印机(1)包括静电电荷检测器(7；71，72)，以用于测量粉末流的静电电荷的特性，该特性例如为粉末流的静电电荷或者粉末流的每单位时间的静电电荷。所述检测器(7；71，72)使得能够防止由静电电荷的积聚而引起的爆炸。本发明还涉及一种用于通过积层来进行三维打印的方法。

Description

三维打印机
技术领域
根据第一方面，本发明涉及一种用于通过积层来制造部件的三维打印机。根据第二方面，本发明涉及一种三维打印方法。
背景技术
WO2016044876A1描述了一种三维打印系统。在该三维打印系统中，局部化的(localised)粉末流被沉积在构建表面上。在该构建表面，能量束加热粉末并使其熔化以形成物体。
当使用其中局部化的粉末流被沉积在构建表面上的三维打印系统时，发明人已经观察到爆炸和烟雾排放。
这些爆炸和烟雾排放是危险源。而且，它们迫使三维打印过程停止，这浪费了生产时间，并且失去正打印的部件。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种其中局部化的粉末流被沉积在构建表面上并且具有较低的爆炸和烟雾排放风险的三维打印系统。
根据第一方面，本发明涉及一种用于通过积层来制造部件的三维打印机，该打印机包括：
·构建表面；
·供给装置，该供给装置被布置成将粉末流供应到构建表面，并且包括通向构建表面的第一供给管；
·用于将能量束传输到构建表面的装置；
·用于使构建表面和供给装置发生相对移动的移动装置，
其特征在于，所述打印机进一步包括静电电荷检测器，所述静电电荷检测器被布置成测量所述粉末流的静电电荷的特性。
发明人已经能够将爆炸和烟雾排放归因于粉末颗粒的静电电荷。被布置成测量所述粉末流的静电电荷特性的静电电荷检测器使得能够确定粉末的静电电荷或者相关特性，并且因此能够采取措施来防止爆炸和烟雾排放。例如，这些措施可以包括停止打印和/或发出警报信号。
例如，静电电荷的特性可以是粉末流的静电电荷、粉末流的每单位时间的静电电荷或者粉末流的静电电荷密度。
应当注意的是，WO2016044876A1认为粉末颗粒的静电电荷是有利的。根据该文献，通过以与粉末颗粒的电荷相反的电荷来使构建表面充电，能够防止粉末颗粒在构建表面上滚动。
本发明涉及一种三维打印机，即，一种用于三维打印的打印机，该三维打印机用于通过积层来制造部件(被称为积层制造)。
在本发明的一个实施例中，在构建表面和供给装置相对移动期间，粉末在稍微高于构建表面处离开供给装置。在所述能量束接触构建表面之前或在所述能量束已经接触到所述表面之后，粉末被能量束加热。所述粉末的温度升高并且所述粉末与被预先沉积和加热的粉末材料粘合以形成物体。
在制造物体的过程开始时，第一供给管将粉末直接供应到构建表面上。优选地，当已经产生物体的第一层时，构建表面相对于第一供给管向下移动，或者所述供给管相对于构建表面向上移动。因此，第一供给管将粉末输送到刚被打印的物体的层上的构建表面，以便继续制造物体。
移动装置可以移动以下各项中的一个：构建表面、供给装置、供给装置的一部分、第一供给管和第二供给管。
在本发明的一个实施例中，供给装置是用于从容器输送粉末的装置。
优选地，供给装置以局部化的方式在构建表面上方供应粉末流。此外，优选地，随着通过供给装置来供应所述粉末，能量束能够将粉末熔合在一起。
优选地，静电电荷检测器允许全部粉末流穿过。例如，不存在阻塞一些粉末流的过滤器。
在本发明的一个实施例中，构建表面由三维打印机的板的顶部形成。
有利地，静电电荷检测器包括管道，该管道被布置成使得粉末流中的至少一些从其中穿过，优选地，该管道被布置成使得全部粉末流从其中穿过。这意味着测量电荷不会使制造物体的过程停止，因为不会导致粉末流流通的延迟。
在本发明的一个实施例中，管道包括被连接到静电计的笼，例如法拉第笼(Faraday cage)。
有利地，该三维打印机进一步包括输出单元，该输出单元被布置成提供关于所测量的粉末流的静电电荷的特性的信息。
例如，输出单元可以是指示灯、发声器或者显示器，如果静电电荷或每单位时间的静电电荷超过预定阈值，则指示灯亮起，发声器启动(set off)，所述显示器显示由关于所测量的粉末流的静电电荷的特性的信息确定的一条数据。
有利地，输出单元包括到计算设备的输出。借助于输出单元，关于所测量的粉末流的静电电荷的特性的信息被传输到所述计算设备。因此，所述计算设备可以监测所测量的粉末流的静电电荷的特性。
有利地，三维打印机进一步包括控制单元，该控制单元被电连接到静电电荷检测器并且被布置成：当所测量的静电电荷的特性满足预定条件时，停止由三维打印机执行的打印过程。这使得如果存在爆炸的风险则能够停止打印过程。例如，预定条件可以是自制造物体的过程开始起总电荷超过阈值或者瞬时电荷密度超过阈值。
有利地，三维打印机包括计数器，该计数器被布置成确定自计数器复位起所测量的粉末流的总电荷。这使得能够防止积聚在打印室中的静电电荷超过特定的阈值。
有利地，静电电荷检测器被布置成测量粉末流的每单位时间的静电电荷。
有利地，所述粉末包括金属。粉末可以完全是金属，或者粉末可以包括金属和非金属。
有利地，能量束是电子束或激光束。例如，三维打印机可以是电子束制造类型的三维打印机。
有利地，静电电荷检测器位于第一供给管和构建表面之间，优选地在第一供给管的一个端部处。这免除了为了实施本发明而大幅度修改现有打印机的需要。
有利地，三维打印机包括粉末容器，并且静电电荷检测器位于通向构建表面的第一供给管的一部分或一个端部和所述容器之间。除了第一供给管和构建表面之间的第一静电电荷检测器之外或者替代第一供给管和构建表面之间的第一静电电荷检测器，在相对于粉末流通而言的更上游处可以设置有静电电荷检测器。
有利地，供给装置包括通向构建表面的第二供给管，第一供给管被设置成将粉末流的第一部分输送到构建表面，第二供给管被设置成将粉末流的第二部分输送到构建表面。优选地，粉末流的第一部分和第二部分形成整个粉末流。
供给装置可以包括三个、四个或更多个通向构建表面的供给管，每个供给管输送粉末流的一部分。优选地，供给管被布置成使得从供给管出来的粉末束汇聚。
因此，静电电荷检测器优选地包括多个部分，每个部分被布置成测量粉末流的一部分的静电电荷的特性。因此，在本发明的一个实施例中能够确定全部的粉末流的静电电荷的特性。
优选地，静电电荷检测器包括第一部分和第二部分，第一部分被布置成测量粉末流的第一部分的静电电荷的特性，第二部分被布置成测量粉末流的第二部分的静电电荷的特性。
优选地，第一供给管和第二供给管在接合部处汇合，接合部通过第三供给管被连接到容器，静电电荷检测器被布置成对所述第三供给管中的粉末流进行测量。这使得能够除了对粉末流的每个部分进行测量之外或者代替对粉末流的每个部分进行测量而具有中心测量。
根据第二方面，本发明提出了一种用于通过积层来进行三维打印的方法，包括如下步骤：
(a)经由包括通向构建表面的第一供给管的供给装置向构建表面供应粉末流；
(b)移动构建表面和/或供给装置，以便使构建表面和供给装置发生相对移动；
(c)将能量束传输到构建表面，
其特征在于，所述方法包括测量所述粉末流的静电电荷的特性。
优选地，该方法包括采取措施以防止爆炸和烟雾排放。优选地，上述步骤是同步的。
对于该设备所提及的优点经适当变通后适用于该方法。
附图说明
通过参照附图阅读以下详细描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，在附图中：
-图1示出了根据本发明的第一实施例的三维打印机；
-图2示出了根据本发明的第二实施例的三维打印机；以及
-图3示出了根据本发明的第三实施例的三维打印机。
具体实施方式
将通过具体实施例并且参照附图对本发明进行描述，但是本发明并不限于这些具体实施例或附图。所描述的附图仅为示意性的并且是非限制性的。
在本文的上下文中，术语“第一”和“第二”仅用于区分不同的元件并且不隐含这些元件之间的顺序。
在附图中，相同或相似的元件可具有相同的附图标记。
图1示出了根据本发明的第一实施例的三维打印机1。图2示出了根据本发明的第二实施例的三维打印机1。图3示出了根据本发明的第三实施例的三维打印机1。
三维打印机1包括构建表面3、被布置成向构建表面3供应粉末流的供给装置、用于将能量束6传输到构建表面3的装置5以及静电电荷检测器7、71、72，该静电电荷检测器被布置成测量粉末流的静电电荷的特性。优选地，三维打印机1包括打印室(未示出)。
该三维打印机1进一步包括用于使构建表面3和供给装置发生相对移动的移动装置10。
在图1所示的本发明的第一实施例中，供给装置包括通向构建表面3的第一供给管41。静电电荷检测器7被固定到所述第一供给管41的一个端部8，使得离开所述端部的粉末流穿过所述检测器。
在图2所示的本发明的第二实施例中，供给装置包括第一供给管41和第二供给管42，两个管都通向构建表面3。静电电荷检测器包括第一部分71和第二部分72，该第一部分被固定到第一供给管41的一个端部81，使得粉末流的离开所述端部81的部分穿过所述检测器，该第二部分被固定到第二供给管42的一个端部82，使得粉末流的离开所述端部82的部分穿过所述检测器。
在图3所示的本发明的第三实施例中，供给装置包括第一供给管41和第二供给管42，两个管都通向构建表面3。第一供给管41和第二供给管42在接合部44处汇合。该供给装置进一步包括第三供给管43，该第三供给管将接合部44与容器9流体连通。优选地，静电电荷检测器7被固定到第三供给管43，使得整个粉末流在单个位置处穿过所述检测器。
本发明的不同实施例的特征可以被结合。例如，当仅有一个供给管时，静电电荷检测器7可以位于第一供给管41上的任何位置。打印机还可以具有位于不同位置的多个静电电荷检测器7。
换言之，本发明涉及一种三维打印机1，在该三维打印机中，局部化的粉末流被沉积在构建表面3上。三维打印机1包括静电电荷检测器7、71、72，以用于测量粉末流的静电电荷的特性，该特性例如为粉末流的静电电荷或者粉末流的每单位时间的静电电荷。所述检测器7、71、72使得能够防止由静电电荷的积聚引起的爆炸。
已经针对具体实施例对本发明进行了描述，这些具体实施例仅具有单纯的说明性价值而不应被认为是限制性的。一般来说，本发明不限于所示的示例和/或上述的示例。动词“包括”、“包含”、“具有”或者任何其他变形及其结合的使用不以任何方式排除存在除所提及的那些要素之外的要素。为引出要素而使用的不定冠词“一种”以及定冠词“该”不排除存在多个这些要素。权利要求书中的附图标记不限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于通过积层来制造部件(2)的三维打印机(1)，所述打印机包括：
·构建表面(3)；
·供给装置，所述供给装置被布置成将粉末流供应到所述构建表面(3)，并且包括通向所述构建表面(3)的第一供给管(41)；
·用于将能量束(6)传输到所述构建表面(3)的装置(5)；
·用于使所述构建表面(3)和所述供给装置发生相对移动的移动装置(10)，
其特征在于，所述打印机进一步包括静电电荷检测器(7；71，72)，所述静电电荷检测器被布置成测量所述粉末流的静电电荷的特性。
2.根据前一项权利要求所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述静电电荷检测器(7；71，72)包括管道，所述管道被布置成使得至少一些粉末流从其中穿过，优选地，所述管道被布置成使得全部的粉末流从其中穿过。
3.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述打印机进一步包括输出单元，所述输出单元被布置成提供关于所测量的所述粉末流的静电电荷的特性的信息。
4.根据前一项权利要求所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述输出单元包括到计算设备的输出。
5.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述打印机进一步包括控制单元，所述控制单元被电连接到所述静电电荷检测器(7；71，72)并且被布置成：当所测量的静电电荷的特性满足预定条件时，使由所述三维打印机(1)执行的打印过程停止。
6.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述打印机包括计数器，所述计数器被布置成确定自所述计数器复位起所测量的所述粉末流的总电荷。
7.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述静电电荷检测器(7；71，72)被布置成测量所述粉末流的每单位时间的电荷。
8.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述粉末包括金属。
9.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述能量束(6)是电子束或激光束。
10.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述静电电荷检测器(7；71，72)位于所述第一供给管(41)和所述构建表面(3)之间，优选地，所述静电电荷检测器位于所述第一供给管(41)的一个端部(8；81，82)处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，进一步包括粉末容器(9)，并且，其特征在于，所述静电电荷检测器(7)位于所述第一供给管(41)的通向所述构建表面(3)的部分和所述容器(9)之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述供给装置包括通向所述构建表面(3)的第二供给管(42)，所述第一供给管(41)被设置成将所述粉末流的第一部分输送到所述构建表面(3)，并且所述第二供给管(42)被设置成将所述粉末流的第二部分输送到所述构建表面(3)。
13.根据前一项权利要求所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述静电电荷检测器(71，72)优选地包括第一部分(71)和第二部分(72)，所述第一部分被布置成测量所述粉末流的所述第一部分的静电电荷的特性，所述第二部分被布置成测量所述粉末流的所述第二部分的静电电荷的特性。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的三维打印机(1)，其特征在于，所述第一供给管(41)和所述第二供给管(42)在接合部(44)汇合，所述接合部通过第三供给管(43)被连接到容器(9)，所述静电电荷检测器(7)被布置成测量所述第三供给管(43)中的所述粉末流。
15.一种用于通过积层来进行三维打印的方法，包括如下步骤：
(a)经由包括通向构建表面(3)的第一供给管(41)的供给装置向所述构建表面(3)供应粉末流；
(b)移动(10)所述构建表面(3)和/或所述供给装置，以使所述构建表面(3)和所述供给装置发生相对移动；
(c)将能量束(6)传输到所述构建表面(3)，
其特征在于，所述方法包括测量所述粉末流的静电电荷的特性，以及采取措施以防止爆炸和烟雾排放。
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