CN109789634A

CN109789634A - 保护元件

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Publication number: CN109789634A
Application number: CN201780044868.3A
Authority: CN
Inventors: C.万布格; D.索勒尼克基; J.泽特内
Original assignee: Core Technology Ltd By Share Ltd
Current assignee: Core Technology Ltd By Share Ltd; Sintratec AG
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2037-06-14
Also published as: EP3487688A1; WO2018015075A1; CN109789634B; EP3487688B1; US11331852B2; US20190240905A1

Abstract

增材制造装置（1）包括射束产生单元（3）、原材料容器（5）和原材料供应单元（4）。窗元件（2）设置用于将能由射束产生单元（3）发射的能量射束（8）传输到原材料容器（5），以由多个原材料层制造固体制品，其中原材料包括粉末。原材料容器包含原材料（6），原材料以彼此叠加布置的多个原材料层布置，使得包括原材料表面（7，17）的最上面的原材料层暴露于能量射束（8）。窗元件（2）包括第一表面（31）和第二表面（32），其中第一表面（31）面向射束产生单元（3），并且第二表面（32）面向原材料表面（7，17）。第二表面（32）至少部分地由保护元件（70）覆盖。保护元件（70）对于能量射束（8）是可透射的，使得在操作中，能量射束（8）传送穿过保护元件（70）。

Description

保护元件

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造装置的能量射束的传输表面的保护元件。这种增材制造装置可以构造为用于制造三维固体制品的选择性烧结装置。

背景技术

根据现有技术，根据WO2007009526A1的通过激光烧结逐层制造物体的装置包括用于通过引导到其表面上激光射束而被固化的粉末的容器。激光射束在对应于成品的层的特定区域中的工作平面中提供固化粉末的表面层的能量源。在工作平面中完成固化过程之后，施加装置在刚完成的表面层的顶部上施加另一粉末层。容器可在工作平面的高度上移动以放置另一层。将该层再次暴露于激光射束并重复固化过程。

激光射束由激光器产生，该激光由通过控制装置控制的偏转装置偏转，并通过聚焦装置聚焦在工作平面内的预定点处。聚焦装置包含透镜模块，其是耦合窗的示例。耦合窗是用于能量射束的传输表面的示例。透镜模块包括入射透镜和安装在固定环上的出射透镜。出射透镜布置在透镜模块面向工作平面的一侧。其暴露于由在制造过程中从粉末中逸出的分解和反应产物引起的可能的污染。这种分解和反应产物可沉积在透镜上，并由此在制造过程中逐步降低透明度。这种现象在文献中也称为起雾。为了避免这种污染，在WO2007009526A1中建议增加出射透镜的温度。提供了一种加热元件，其布置在透镜的周围上并且可以包括线圈，当连接到电路时，在电流流过线圈时，线圈被电阻加热。热量散发到出射透镜，由此出射透镜的温度上升到超过100摄氏度。由此可以避免分解或反应产物在透镜的较冷表面上的凝结。对其附加地或可选地，惰性气流可以通过透镜或布置在透镜和工作平面之间的任何安全窗。在WO9706918A1中公开了一种用于提供气流以将任何沉淀物带离透镜的装置的示例。

到目前为止，现有技术的解决方案都不能很长时间段地完全防止起雾。还观察到，甚至气态污染物也可能沉积在加热的玻璃窗上并且可能在热表面上燃烧，这可能甚至加速污染而不是如WO2007009526 A1中所建议的那样减慢污染。因此，现有技术的系统在所有情况下都不能令人满意地防止污染。

文献EP 2431113 A1公开了一种挡板，其防止粉末材料或烟雾粘附到玻璃窗上。挡板由柔性的不燃性材料制成，诸如金属片。当烟雾排出时，挡板仅在降低或提升框架的时间段期间关闭，原因是在此期间气流变得紊乱。烟雾被散射并会粘附到窗上，这导致污染物沉积，污染物沉积导致减少的光束输出。因此，只有当光束不起作用时才操作挡板。在光束操作期间没有玻璃窗的保护，因此即使通过文献EP2431113A1中公开的挡板可以显著降低污染速度，在光束操作期间玻璃窗仍然可能被污染。因此，甚至EP2431113A1的挡板也需要定期清洁或更换玻璃窗。

在US5106288A中提到使用透明可移动膜来保护玻璃窗，该玻璃窗用于将激光射束传送到液体聚合物表面上，该液体聚合物表面在由激光射束加热的点处聚合。然而，液体聚合物在二维产品（诸如信用卡）或三维制品（诸如模型摩天大楼的屋顶）上仅形成一个单层。EP 0 435 564 A2中还公开了一种由可变形的、光致变形的液体组合物从逐步固化的层制造三维物体的方法。透明膜通过透明板放置在先前形成的固化层的顶部上。光致变形的组合物包含在膜和平台之间，并且因此膜定位在组合物中并与组合物直接接触。该柔性透明膜对例如由激光射束产生的辐射是可透射的。必须将膜放置在光致变形的组合物内的固化层的表面上，以防止在先前形成的固化层和通过将辐射施加在光致变形的组合物上以在先前固化的层的顶部上形成新的固化层而形成的固化层之间引入气泡。在新的固化层的制造完成后，将膜从其移除。

发明内容

因此，本发明的一个目的是防止在增材制造过程中使用的用于任何构建材料的可透射的窗元件的污染，所述增材制造过程需要逐层制造三维制品。

本发明通过提供一种对能量射束可透射的保护元件来解决该问题。

增材制造装置包括能量射束产生单元、原材料容器和原材料供应单元。设置窗元件，用于将可由能量射束产生单元发射的能量射束传输到原材料容器，以由多个原材料层制造固体制品。原材料容器包含原材料，所述原材料以彼此叠加布置的多个原材料层布置，使得包括原材料表面的最上面的原材料层暴露于能量射束。窗元件包括第一表面和第二表面，其中第一表面面向射束产生单元，并且第二表面面向原材料表面。第二表面至少部分地由保护元件覆盖。因此，保护元件布置在第二表面和设置在原材料容器中的原材料之间。

原材料包括粉末，其以逐层方式分配到目标区域中。施加到目标区域中的粉末上的能量射束可以选择性地烧结粉末以产生烧结层。这些层以逐步的方式结合在一起，直到形成完成的固体制品。固体制品可以保持嵌入在粉末中，直到从原材料容器中将其取出并与粉末分离。粉末可以是塑料、金属、陶瓷粉末或复合材料中的一种。

根据一个实施例，控制单元操作以移动能量射束的目标并调制特别地是激光的能量射束，以选择性地烧结分配到目标区域中的粉末层，使得仅烧结布置在限定的边界内的粉末以产生固体制品的所需层，从而产生固体制品的一部分。控制单元包括计算机和扫描系统。控制单元还操作能量射束以选择性地烧结彼此叠加地设置的随后的原材料层，从而产生包括烧结在一起的多个层的固体制品。边界对应于相应层中的固体制品的部分的横截面。边界可以由从CAD（计算机辅助设计）或CAM（计算机辅助制造）软件获得的计算机生成模型来限定。原材料转变成固体制品涉及通过能量射束的热能对原材料的颗粒的至少部分地局部熔化过程。至少通过熔化暴露于能量射束的层中的颗粒的表面，相邻的颗粒产生粘合，热能供应一停止（即当能量射束被引导到原材料表面上的另一个点时）就会固化。

能量射束可以是能够传输能量从而以例如通过执行化学反应或通过至少部分地熔化粉末的颗粒（例如通过烧结）改变其组成的方式来改变原材料表面温度的任何类型的射束。因此，射束是能量传输射束，即能量射束。特别地，射束包括激光射束。

原材料供应单元可包括刮刀、前向旋转辊或反向旋转辊中的一种。在完成固体制品的先前的固体层部分之后，可以通过将原材料铺展在前一层的原材料表面上来分配原材料。

保护元件对于能量射束是可透射的。保护元件可相对于窗元件移动。由此可以在不干扰制造序列的情况下移除或更换保护元件。根据一个实施例，保护元件可以执行滑动移动，因此特别地其可以基本上平行于窗元件的第二表面移动。

根据一个实施例，保护元件包括板元件。板元件可以可移除地附接到窗元件，特别是附接到其第二表面。可以提供多个板元件，其可以例如周期性地或者也可以在检测到污染后进行更换。使用板元件（例如玻璃板）的优点在于可以清洁污染的板并对其进行重新使用。

根据一个实施例，保护元件耐温至少100摄氏度。由此，可以提高原材料表面和保护元件之间的空间中的温度，这可以降低所制造的固体制品中的热应力和/或可以允许提高生产率。

根据一个实施例，保护元件包括箔片。箔片可以特别地耐温，例如箔片可以能够承受至少100摄氏度的温度。耐温箔片保持不受温度影响持续至少15分钟（优选地持续至少30分钟）的时间段。

保护元件可以至少在操作能量射束以产生固体制品的至少一层时附接到第二表面。

根据一个实施例，保护元件可以通过静电力附接。取决于保护元件的重量和/或所需的吸引力，静电力可以是自然静电力或人工增强的静电力之一。

根据一个实施例，可以将吸力施加到保护元件。通过至少在第二表面的某些点处施加低于大气压的压力，保护元件可以附接到窗元件的第二表面。

箔片可以在辊上供应并连续或间歇地移动。箔片至少覆盖可透射的窗元件的表面。特别地，箔片可以是柔性的，用于将其存储在辊元件上并通过辊元件供应箔片。辊元件可以构造为圆柱形辊元件。

根据一个实施例，保护元件可以是柔性的。由此，可以张紧保护元件，使得其至少在操作能量射束以产生固体制品的至少一层时附接到第二表面。

根据一个实施例，可以通过加压元件将加压力施加到保护元件上。保护元件可以通过加压元件被压到窗元件的第二表面上。加压元件可以构造为框架元件。保护元件可以布置在框架元件和窗元件之间。框架元件可以移动到窗元件的第二表面，由此挤压保护元件，这由此将保护元件压靠在第二表面上。

根据一个实施例，保护元件包括PTFE（聚四氟乙烯）或ETFE（乙烯四氟乙烯）中的至少一种。

根据一个实施例，窗元件和/或保护元件包括加热表面，用于加热原材料表面以形成预热的原材料表面。由射束产生单元产生的能量射束可以穿过加热表面传送到预热的原材料表面上。

根据一个实施例，窗元件和/或保护元件中的一个包括硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐玻璃提供了耐大温差、特别还耐热冲击的额外优点。因此，硼硅酸盐玻璃是添加到、整合到或用于加热表面的特别有利的材料。特别地，加热表面可以由硼硅酸盐玻璃构成。

根据一个实施例，射束产生单元包括控制单元。能量射束可根据控制单元的指令由射束产生单元发射。射束产生单元可以包括引导单元，以根据在与控制单元相关联的存储单元中存储的固体制品的计算机生成模型将射束引导到预热的原材料表面上。

根据一个实施例，射束产生单元可相对于原材料表面移动，使得射束相对于原材料表面的角度基本上保持恒定。由此可以提高制造精度，原因是原材料表面上的能量射束的点具有限定的形状。

根据一个实施例，射束产生单元是可移动的。由此可以改变射束在引导单元上的位置。射束产生单元的移动可以由控制单元控制。特别地，控制单元可以根据在存储单元中存储的固体制品的模型来控制射束产生单元的移动。固体制品模型的尺寸被转变成射束产生单元的运动路径。由此，射束在引导单元上的位置变化，这导致偏转的射束在原材料表面或预热的原材料表面上的位置的变化。能量射束相对于原材料表面或预热的原材料表面的角度有利地为90度（偏差不大于5度）。

根据一个实施例，引导单元是可移动的。射束产生单元可以保持在固定位置，或者可以与引导单元一起或独立于引导单元移动。引导单元的移动可以由控制单元控制。特别地，控制单元可以根据在存储单元中存储的固体制品的模型来控制引导单元的移动。固体制品模型的尺寸被转变成引导单元的运动路径。由此，射束在引导单元上的位置变化，这导致偏转的射束在原材料表面或预热的原材料表面上的位置的变化。

根据一个实施例，引导单元包括第一重导元件和第二重导元件。特别地，第一重导元件和第二重导元件中的至少一个是可移动的。引导单元可以包括多边形的镜，即多面镜。多边形可以是六边形或具有六个以上的表面的任何多边形。多边形的镜可以是可旋转的。由此，可以改变射束在第二重导元件上的位置，这导致偏转的射束在原材料表面或预热的原材料表面上的位置的变化。在射束产生单元和引导单元之间的射束的路径中可以预见至少一个光学元件，诸如透镜。此外，可以在从第二重导元件到加热元件和/或原材料表面的射束的路径中设置一个或多个光学元件。

根据一个实施例，保护元件至少在操作射束以产生固体制品的时间段期间与原材料表面接触。由此可以防止灰尘的散发。此外，特别地如果保护元件包括平面的板元件，则原材料表面可以被弄平，使得原材料表面是精确地水平并且是精确地平面的。

根据一个实施例，在操作能量射束期间保护元件布置在距离原材料表面的第一距离处，并且在原材料表面暴露于能量射束之后或在原材料表面暴露于能量射束之前保护元件布置在距离原材料表面的第二距离处，其中第一距离可以小于第二距离。因此，保护元件可以朝向原材料表面以及远离其移动。特别地，如果保护元件或窗元件包含加热表面，则在加热时间段期间可以减小到原材料表面的距离，以最小化由于保护元件和原材料表面之间的气隙导致的传热损失。由此，更均匀地热量分布是可能的，使得原材料表面可以被均匀地预热。由此可以避免原材料表面的任何特定区域中的任何热点。

一种用于操作增材制造装置以通过增材制造方法制造固体制品的方法，所述增材制造装置包括射束产生单元、原材料供应单元、原材料容器，所述方法包括第一步骤，其中能量射束由能量射束产生单元发射并传输穿过设置在射束产生单元和原材料容器之间的路径中的窗元件，其中原材料容器包含原材料，所述原材料以彼此叠加布置的多个原材料层布置，使得包括原材料表面的最上面的原材料层暴露于能量射束。换句话说，能量射束撞击在设置在原材料容器中的表面层上用于制造固体制品。窗元件包括第一表面和第二表面，其中第一表面面向射束产生单元，并且第二表面面向原材料容器。第二表面至少部分地由保护元件覆盖，使得当能量射束撞击原材料表面时，使得表面层被转变，例如，在点处被烧结或固化，任何副产物都沉积在保护元件上。因此副产物不沉积在窗元件的第二表面或任何加热表面上。副产物可以包含气态、液态或颗粒状副产物中的一种。副产物还可能包括流体状态的原材料，其特别是指在空气中作为灰尘存在的粉末或在保护元件和原材料表面之间的中间空间中的气体。气体可包括由固化过程排出的挥发性反应产物。

在可选的第二步骤中，被副产物污染的保护元件可以被移除并由新的保护元件更换。

在另一可选的第三步骤中，窗元件包括用于加热原材料容器中的原材料表面的加热表面，其中原材料通过加热表面产生的热能预热以形成预热的原材料表面，在第二步骤中，由射束产生单元产生能量射束，在第三步骤中，引导单元将由射束产生单元发射的能量射束引导到预热的原材料表面上，由此根据在与控制单元相关联的存储单元中存储的固体制品的计算机生成模型，在预热的原材料表面上引导能量射束，其中将能量射束穿过加热表面和保护元件引导到预热的原材料表面上，使得在将能量射束引导到预热的原材料表面上时获得固体制品的第一固体层部分，并且在至少一个随后的步骤中，从原材料供应单元供应第二原材料层并设置在第一层的顶部上，其中，在至少一个可选的另一个随后的步骤中，重复在先前的步骤中执行的操作，直到获得固体制品。

当能量射束在预热的原材料表面上行进时，能量射束相对于原材料表面的角度可以基本上保持恒定。

扫描系统可以包括用于重导能量射束的行进路径的棱镜和由相应的检流计驱动的一对镜。能量射束被引导到原材料表面上并根据通常通过固体制品的3D模型的设计产生的预先描述的形状选择性地固化该原材料表面上的点。3D模型由无限或至少非常大量的表面点或像素组成。通过限定对应于增材制造装置的工作层的截面平面，产生截面曲线或截面平面。如果3D模型是计算机生成的形状，则截面曲线或截面平面是计算机生成的样条曲线或平面对象。该平面对象由多个坐标对限定。在使用笛卡尔坐标系的情况下，样条曲线或平面对象由限定截面曲线或截面平面在x，y方向上的位置的多个坐标对限定。z方向对于截面曲线是恒定的，并且对应于打印机中的层的位置。z坐标随着每个层的完成而增加。因此，如果固体主体的高度被完全制造出，由此达到3D模型的z坐标的最大值。

原材料表面和保护元件之间的距离至少在随后的最上面的原材料层的再造时间段期间可以至少对应于最上面的原材料层的厚度。原材料表面和保护元件之间的距离可以对应于最上面的原材料层的厚度的至多千倍。有利地，原材料表面和保护元件之间的距离对应于最上面的原材料层的厚度的至多五十倍。根据该实施例，原材料分配单元可以布置在最上面的原材料层和保护元件之间或可以在期间通过，用于分配用于随后的原材料层的原材料。

原材料表面和加热表面之间的距离越小，可以越好地控制热传递。总体积变得越小，加热表面和原材料表面之间的空间可以被加热得越快。因此，可以显著地降低能量消耗。相对于现有技术的增材制造装置，由能量射束和烧结过程产生的热量分布的这种协同效应可导致能量消耗意想不到地降低。

增材制造装置可以是激光烧结装置、激光熔化装置、掩模烧结装置、滴涂粉末(drop-on powder)装置、滴落（drop on bead）装置、立体光刻装置之一。

有利地，能量射束的波长可以在从紫外光到远红外光的范围内，因此从约100nm直至并包括1mm的波长。由此，紫外光在小于100nm直至并包括约380nm的波长的范围内。由此，远红外光在约30μm直至并包括约1mm的波长的范围内。

根据一个实施例，波长可以在从可见光到中红外光的范围内，因此从约400nm直至并包括30μm的波长。由此，可见光在小于400nm直至并包括约750nm的波长的范围内。由此，中红外光在大于3μm直至并包括约30μm的波长的范围内。在该范围内，可以有利地使用CO₂激光。

根据优选实施例，波长可以在从可见光到近红外光的范围内，因此从小于约400nm直至并包括3μm波长。由此，可见光在小于400nm直至并包括约750nm的波长的范围内。由此，近红外光在大于750nm直至并包括大约3μm的波长的范围内。

根据一个实施例，加热表面对于特别是二极管激光的能量射束是可透射的。特别地，加热表面对于波长在300nm直至并包括1100nm范围内的光是可透射的，优选地波长在400nm直至并包括950nm的范围内，特别是在445nm直至并包括808nm的优选范围内。使用在可见光谱内的激光的优点是其在增材制造过程中进行光学调整更安全。方便地，可以使用二极管激光，其可以包括基于以下基础化合物中的任何一种的半导体：AlN, GaN, SiC,InN, BeSe, ZnS, MgS, MgSe, BeTe, ZnSe, AlP, GaP, AlAs, ZnTe, CdSe, GaAs, InP,Si, Ge或这些材料的组合，诸如InGaAlP，GaAlAs，InGaAs，InGaAsP。特别地，可以使用蓝光激光。激光的功率可以方便地在0.1W直至100W的范围内。有利地，使用在蓝色光谱范围内操作的激光。根据特别优选的示例，使用一个或多个2.3W的蓝光激光。可选地，可以使用CO₂激光，其中CO₂激光的基础化合物是二氧化碳。

根据一个实施例，加热表面可以包含加热元件。加热元件可以基本上沿着加热表面的圆周延伸。根据另一实施例，加热表面可以包含多个加热元件。根据一个实施例，加热表面可以包括传感器元件，特别是温度传感器元件或可以是传感器元件。通过为任何加热表面提供独立的温度控制，预热的原材料表面的温度可以保持基本恒定。特别地，预热的原材料表面上的温度变化可以小于4摄氏度，更优选地小于2摄氏度，最优选地小于1摄氏度。

特别地，原材料的边界区域，即靠近原材料容器的壁的原材料趋向于比核芯区域更冷，并且先前烧结的区域趋向于更热。为此，根据前述实施例中所述的构造的多区域加热表面会特别有利，原因是任何区域可以包含单独的传感器和单独控制的加热元件。

根据一个实施例，加热表面或保护元件包括不粘涂层，诸如聚四氟乙烯（PTFE）或乙烯四氟乙烯（ETFE）。保护元件可以与加热表面接触。由此，通过传导传输热量，并且如果使用这种构造，则基本上消除了由于对流传热引起的损失。

加热表面或保护元件可以包含由可透射导电氧化物（TCO）、纳米线网、纳米管或玻璃材料构成的组中的至少一种元素。根据一个实施例，加热表面或保护元件包含可透射导电氧化物，诸如像至少用于部分的氧化铟锡，其需要对于射束相当大的透射率。对其可选地或附加地，加热表面或保护元件可以包含纳米线网。特别地，纳米线的结构可以包括导热和/或导电材料，诸如金属。特别地，可以使用包含Ag，Au纳米线的结构。这些纳米线可以嵌入树脂中，从而提高这种树脂的导热性。根据另一变体，智能移动精确热电装置（也称为IMAT）可用作加热表面。这种IMAT加热表面包括可透射的导电加热器。用于这种IMAT加热表面的材料可以是碳纳米管。可以获得薄的、轻质的可透射的加热表面。表面可以是可拉伸的或柔性的，因此可以适应固体制品和待使用的原材料容器的可变几何尺寸。用碳纳米管和金属纳米线制成的导电膜除了其低板电阻外，还具有可见光谱中的光学透射率，并且可以形成导电但几乎完全可透射的膜，测量的厚度仅为约50-100纳米。导电膜可以放置在玻璃或塑料基底上，诸如PET或聚碳酸酯基底。

根据一个实施例，加热表面或保护元件可以包括玻璃材料，特别是由氟化镁（MgF₂）、蓝宝石、氟化钙（CaF₂）、氟化钡（BaF₂）、硒化锌（ZnSe）、硅（Si）、二氧化硅（硅石，SiO₂）、硼硅酸盐、锗（Ge）、铱（Ir）、溴化钾（KBr）、氯化钠（NaCl）或硫化锌玻璃构成的组中的一种。玻璃材料还可以包括这些材料的组合，特别地，玻璃可以由不同组成的多个层组成，其中至少一个层包含前一句中提到的化合物组中的一种。

特别地，上面的玻璃材料中的任一种可用于通过加热表面获得CO₂激光的高透射率。在透射率下，应理解传送穿过加热表面的激光的百分比。80％或更高的透射率意味着至少80％的激光传输穿过加热表面。90％的透射率意味着至少90％的激光传输穿过加热表面。95％的透射率意味着至少95％的激光传输穿过加热表面。特别地，激光可以是CO₂激光或包括前面所述的任何基础化合物的二极管激光。

根据一个实施例，加热表面或保护元件可以包括导电膜，例如包含由可透射导电氧化物（TCO）、纳米线网、纳米管或玻璃材料构成的组的材料中的任一种的导电膜。导电膜也可以放置在弹性聚合物上，以提供可调节加热表面的构造。根据另一个实施例，可以编织包含碳纳米管的复丝纱线以形成纺织的或织物的加热表面。特别地，加热表面可以根据由Tomas Markevicius等人在http://www.imatproject.eu/en/pld/conductive-transparent-film-heater-as-alternative-to-heating-table-towards-new-intelligent-mobile-accurate-thermo-electrical-imat-device-for-structural-conservation-of-paintings/23发表的出版物：CONDUCTIVE TRANSPARENT FILM HEATERAS ALTERNATIVE TO HEATING TABLE: TOWARDS NEW INTELLIGENT MOBILE ACCURATETHERMO-ELECTRICAL (IMAT) DEVICE FOR STRUCTURAL CONSERVATION OF PAINTINGS进行构造。

根据一个实施例，可以提供一种加热装置，其包括加热表面和被加热表面。被加热表面可以通过加热表面进行加热。可以预见加热表面和预热的原材料表面之间的被加热表面。被加热表面从加热表面接收热能，由此被加热表面的温度升高。换句话说，被加热表面被动地被加热。被加热表面可以与保护元件接触并且将从加热表面接收的热能穿过保护元件传输到原材料表面以形成预热的原材料表面，该预热的原材料表面适于通过将射束施加到预热的原材料表面的选定部分上而产生固体制品的层。被加热表面对射束（特别地是能量射束，例如激光）可以是透射的或可以是不透射的。如果是不透射的，则将其放置在射束路径之外。

根据一个实施例，通过将原材料表面压靠在加压装置上，可以将压缩力施加到原材料上。换句话说，原材料可通过加压装置压缩。加压装置可以布置在原材料供应单元中和/或可透射的窗元件或保护元件中，或者可以包括这些单元或元件中的至少一个。在通过加压装置将该压力施加到原材料上的情况下，将保护元件压在原材料的表面上以产生预压缩的并可选的预热的原材料表面。

根据一个实施例，原材料包含粉末。粉末可以包含聚合物，特别是在环境压力条件下具有表面熔化温度高于170摄氏度的聚酰胺，其在暴露于激光射束时经历烧结过程。粉末可以包含由聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、高密度聚乙烯（PE-HD）、聚酰胺（PA）或聚芳醚酮（PEEK）构成的组中的一种化合物。特别地，粉末可以包含由PA11或PA12或PEEK构成的组中的一种化合物。粉末可以包含颜料或其他添加剂，特别地用于增强光吸收。特别地，粉末可以包含炭黑。此外，粉末可以包含金属，例如铝。粉末可以包含陶瓷材料。

对于任何实施例，能量射束可以在一个点处暴露小于一毫秒的时间段并随后被引导到相邻的点以在相邻点处烧结或熔化预热的原材料表面。特别地，射束在预热的原材料表面上以至少50mm/s、特别地至少100mm/s、优选地至少180mm/s、特别优选地至少1000mm/s的速度前进。特别地，该点的温度比预热的原材料表面的温度高至少0.5℃。

附图说明

下面将参考附图更详细地解释本发明。在以下以示意的表示示出：

图1是包括保护元件的增材制造装置的透视图，

图2是关于根据本发明第一实施例的窗元件、保护元件和原材料容器的组装图，

图3是关于根据本发明第二实施例的窗元件、保护元件和原材料容器的组装图，

图4是关于根据本发明第三实施例的窗元件、保护元件和原材料容器的组装图，

图5是根据本发明第四实施例的增材制造装置的示意图，

图6a是根据第五实施例的增材制造装置的示意图，示出了用于产生新层的方法的第一步骤，

图6b是根据第七实施例的增材制造装置的示意图，显示了方法的第二步骤，

图6c是根据第七实施例的增材制造装置的示意图，显示了方法的第三步骤，

图6d是根据第七实施例的增材制造装置的示意图，示出了方法的第四步骤，

图6e是根据第七实施例的增材制造装置的示意图，示出了方法的第五步骤，

图6f是根据第七实施例的增材制造装置的示意图，示出了方法的第六步骤，

图6g是根据第七实施例的增材制造装置的示意图，示出了方法的第七步骤。

具体实施方式

图1示出了增材制造装置1的一部分的透视图，该增材制造装置1包括用于制造固体制品10的保护元件70。增材制造装置1包括射束产生单元3(特别地是二极管激光产生单元)、原材料供应单元4和包含原材料6的原材料容器5。原材料6具有暴露于由射束产生单元3发射的能量射束8（当能量射束8被操作时）的原材料表面7。射束的操作由控制单元9控制。窗元件2设置用于通过能量射束8，该窗元件2布置在未在图1中示出的顶棚部分中。窗元件2可以包括加热表面12以向原材料表面7提供热能从而形成预热的原材料表面17。窗元件具有面向引导单元13的第一表面31和面向保护元件70的第二表面32。射束产生单元3设置有引导单元13，以根据在与控制单元9相关联的存储单元11中存储的固体制品10的计算机生成模型，将能量射束8引导到原材料表面7上。引导单元13的操作由控制单元9控制。在该实施例中，引导单元13包括可旋转的镜，例如检流计。由射束产生单元3产生的能量射束8穿过窗元件2到达预热的原材料表面17上。窗元件2的加热表面12可以设置有用于能量射束8通过的开口或者可以对于能量射束8是可透射的，特别是对于二极管激光的激光射束。有利地，加热表面12对于波长在100nm直至并包括1mm的范围内的光是可透射的。窗元件2和/或加热表面12至少部分地由保护元件70覆盖。保护元件70布置在窗元件2和原材料表面7或预热的原材料表面17之间。

通过引导单元13的镜的旋转，可以到达原材料表面7的表面上的任何点。然而，如虚线所示的镜的可选位置所示，射束在原材料表面上的冲击角度发生变化。理想地，在原材料表面7的中心，射束8与原材料表面之间的冲击角度为约90度。

通过由增材制造装置执行的增材制造方法生成固体制品10包括以下步骤。通过原材料供应单元4提供作为厚度小于1mm的层的原材料。根据优选实施例，层的厚度或高度为约100μm。原材料供应单元4可包括填充有原材料的原材料供应容器14。原材料供给容器14可以在垂直于包含用于通过增材打印方法制造固体制品的原材料层的平面的方向上移动。原材料供应单元4包括用于以逐步的方式移动原材料供应容器14的底部的驱动单元15。为了产生每个新层，原材料供应容器14的底部向上移动一步，使得对应于新层厚度的体积被供应到连接原材料供应容器14和原材料容器5的原材料室20。原材料室20在图1中以部分打开的状态示出，因此在图中省略了其前壁和覆盖壁，以显示包括原材料供应单元4和原材料容器5的原材料处理单元的元件。一旦原材料供应容器14的底部向上移动一步，就提供用于第二层的原材料。原材料被分配在已经完成了增材制造过程的第一层的表面上。原材料分配单元16设置用于分配原材料室19中的原材料。特别地，原材料分配单元16可以构造为辊。原材料分配单元16可以沿着原材料室19的室底部执行滑动或滚动运动。原材料分配单元16由此将供应用于产生第二层的原材料的体积推到原材料容器5。原材料容器5或原材料6和嵌入原材料中的固体制品10的部分也可以在垂直于原材料室19的室底部的方向上移动。特别地，驱动单元18可以设置用于允许原材料容器远离原材料室19的底部移动，在该图中对应于向下移动。原材料被分配在已经完成增材制造过程的第一层或在前的层的表面上。

根据该实施例的窗元件2具有与圆柱形原材料容器的横截面相对应的圆形横截面。在该实施例中窗元件2包含第一表面31和第二表面32。窗元件可以包含加热表面12，加热表面12对能量射束8是可透射的，使得能量射束8可以传送穿过加热表面12。加热表面12可以包含辐射加热器或电阻加热器。由射束产生单元3产生和发射的能量射束8由引导单元13引导到原材料表面7或预热的原材料表面17上。能量射束可以以至少50mm/s的速度在原材料表面7或预热的原材料表面17上行进并在接触点处烧结或固化原材料表面7或预热的原材料表面17。

根据在与控制单元9相关联的存储单元11中存储的固体制品10的计算机生成模型，能量射束8被引导到原材料表面7或预热的原材料表面17上。能量射束8行进穿过窗元件2和/或加热表面12并穿过保护元件70行进到原材料表面7或预热的原材料表面17上，使得当将能量射束8引导到原材料表面7或预热的原材料表面17上时获得固体制品10的第一固体层20。在至少一个随后的步骤中，从原材料供应单元供应第二原材料层并将其放置在第一层的顶部上。可以重复该随后的步骤，直到通过将固体层20彼此叠加而获得固体制品。原材料容器5通过驱动单元18逐步地向下移动。在完成最后的固体层之后，完成固体制品的打印过程。固体制品嵌入在原材料6中。从打印装置1取出原材料容器5；从其除去未使用的原材料并可以将其重新填充到原材料供应容器14中用于制造另一个固体制品。因此，固体制品10与可以重复使用的原材料6分离。

根据图2、图3和图4所示的实施例，窗元件2被构造为板元件。窗元件2具有第一表面31和第二表面32。原材料容器5和窗元件2可以构造为封闭的系统。从图2中省略了驱动单元15以及原材料容器5的可移动底部壁的任何细节。包含已经完成的固体制品10的部分的原材料6填充原材料容器5直到原材料表面7或预热的原材料表面17。在原材料表面7和窗元件2之间预见一个空间。该空间的体积由原材料表面7以及原材料表面和窗元件2之间的距离限定。如果原材料表面是圆形的则体积可以对应于圆柱体，或者如果原材料表面具有矩形形状，则可以对应于立方体。保护元件70布置在该体积中。原材料表面7和保护元件70之间的距离可以至少对应于最上面的原材料层的厚度。

根据任一前述实施例，保护元件70和原材料表面7之间的距离可小于200mm。术语“距离”应理解为在垂直于包含保护元件70的平面的方向上测量的距离。原材料容器5可通过驱动单元18在垂直于原材料表面7或者预热的原材料表面17的方向上移动，使得保护元件70与原材料表面7或预热的原材料表面17之间的距离可以保持恒定。

根据未在附图中示出的实施例，保护元件70可以相对于原材料表面7可移动。

图3示出了根据本发明第二实施例的窗元件2、原材料容器5和保护元件70的组装。保护元件70是箔片71，其可以由供应辊元件72供应并且由排出辊元件73移除。箔片覆盖窗元件2的第二表面32。在操作期间，污染副产物沉积在暴露于原材料表面7或预热的原材料表面17的箔片的表面上。当固体制品10的生产完成或者箔片太污染而不能以所需的精度进一步生产时，箔片的暴露于原材料表面或预热的原材料表面的部分被推进到排出辊元件73，该部分储存在排出辊元件73中。可以移除空的供应辊元件72和满的排出辊元件73并由包含清洁箔片的新的供应辊元件72和空的排出辊元件73代替。

图4示出了根据本发明第三实施例的窗元件2、原材料容器5和保护元件70的组装。保护元件70被构造为板元件，其可以是多个板元件中的一个。保护元件70容纳在引导元件75中。保护元件70在被污染时可以从引导元件75移除并且由新的保护元件70更换。可以存储保持多个更换保护元件。由此，保护元件70可以随时进行更换，并且生产不必停止或仅在需要更换保护元件70时停止。

图5示出了根据本发明第四实施例的增材制造装置的示意图。与前述任一实施例具有相同功能的元件具有相同的附图标记。增材制造装置1包括用于以增材制造序列制造三维固体制品10的窗元件2。增材制造装置包括射束产生单元3（特别地是二极管激光产生单元）、原材料供应单元4和包含原材料6的原材料容器5。原材料6包括暴露于由射束产生单元3发射的能量射束8（当其被操作时）的原材料表面7。能量射束8的操作由控制单元9控制。射束产生单元3设置有引导单元13，用于根据在与控制单元9相关联的存储单元11中存储的固体制品10的计算机生成模型，将能量射束8引导到原材料表面7上。由此，控制单元9控制引导单元13的操作。由射束产生单元3产生的能量射束8穿过窗元件2传送到原材料表面7上。因此，能量射束8行进穿过窗元件2和保护元件70。特别地，窗元件2和保护元件70对于射束是可透射的。有利地，窗元件2和保护元件70对于波长在100nm直至并包括1mm的范围内的光是可透射的。

根据该实施例，射束产生单元3包括根据该实施例的可移动射束源53。激光射束8由可移动的产生单元3发射。因此，产生单元3被构造为可移动射束源53。射束8被包括第一重导元件54和第二重导元件55的引导单元13重引导到原材料表面17上。由此，能量射束8通过窗元件2和保护元件70，其可以具有结合前述实施例所述的任何构造。引导单元13可以是静止的。射束源53可以在平行于原材料表面7的平面中移动。第一重导元件54具有接收能量射束8并将能量射束8重引导到第二重导元件55的表面上的表面。第二重导元件位于窗元件2上方，使得到达第二重导元件55的表面的任何能量射束都被穿过窗元件2和保护元件70重导到处理室60中，处理室60可以是开放的或封闭的。处理室60包含原材料容器5和原材料6，原材料6存储在原材料供应容器14中。如果处理室60是封闭的，那么处理室60中的温度可以不同于处理室外部的温度不同，特别地，处理室60中的温度可以高于外部温度，使得原材料表面可以例如通过预见根据任一前述实施例的加热表面12而保持在所需的处理温度。

第一和第二重导元件54,55示出为具有平面的重导表面，用于将射束重导到原材料表面7或预热的原材料表面17。该表面也可以设置有曲率。

通过由增材制造装置执行的增材制造方法产生固体制品10包括与结合图1所述的相同的步骤。特别地，可以在原材料供应容器中设置活塞形提升单元34。活塞形提升单元34包括原材料供应容器的底部和附接到其上的杆构件35。包括杆构件35的提升单元34的移动方向由箭头33示出。原材料供应单元4包括驱动单元15，用于通过致动提升单元34以逐步的方式移动原材料供应容器14的底部。为了产生每个新层，原材料供应容器14的底部向上移动一步，使得对应于新层厚度的体积被供应到连接原材料供应容器14和原材料容器5的原材料室20。

原材料容器5也可以在垂直于原材料室的室底部36的方向上移动，该方向垂直于原材料表面7的平面。特别地，可以预见驱动单元18以允许底部36、原材料容器5远离原材料室的底部移动，该移动在图5中示出为向下移动，其由箭头38表示。

窗元件2可以包括用于加热原材料容器5中的原材料6的原材料表面7以及原材料供应容器14中的原材料的原材料表面37的加热表面。

特别地，控制单元可以控制射束源53沿平行于原材料表面并在正交的三维坐标系的x和y方向上延伸的平面的移动。在图5中仅示出了y方向上的移动，x方向垂直于图的平面。

能量射束8穿过窗元件2和保护元件70行进到原材料表面7上，使得在将能量射束8引导到原材料表面7上时获得固体制品10的第一或在前的固体层20。在至少一个随后的步骤中，原材料6的第二层或随后的层从原材料供应单元供应并设置在第一层的顶部上。可以重复该随后的步骤，直到通过彼此叠加地添加固体层20而获得固体制品10。原材料容器5或至少其底部36通过驱动单元18逐步地向下移动。在完成最后的固体层之后，完成固体制品10的增材制造过程。固体制品10嵌入在原材料6中。原材料容器5可以从增材制造装置1取出，或者可以挖出埋在原材料6中的固体制品10。从其除去未使用的原材料，并将未使用的原材料重新填充到原材料供应容器14中用于制造另一固体制品。因此，固体制品10与原材料6分离，原材料6可以重复使用并因此再循环。

窗元件2和保护元件70可朝向和远离原材料表面7移动。移动方向由箭头39表示。在该实施例中窗元件2还可包括加热表面、环形加热表面或多个加热表面部分。

窗元件2和保护元件70已经移入静止位置，以允许原材料分配单元16在原材料表面上通过，从而在其上分配新的原材料层。在完成新层的施加之后，窗元件2和保护元件70下降，因此原材料表面7和保护元件70之间的距离减小。

接通产生单元3，使得射束可以开始烧结操作以形成固体制品10的新层。

图6a示出了根据本发明第五实施例的增材制造装置100的示意图。该视图表示由增材制造装置100制造固体制品10的固体层20的方法中的第一步骤。具有与前述实施例中的任一个相同功能的元件具有相同的附图标记。增材制造装置100包括用于以增材制造序列制造固体制品10的窗元件2。增材制造装置包括射束产生单元3（其在图6a中省略）（特别地是激光产生单元，例如二极管激光产生单元），原材料供应单元4和包含原材料6的原材料容器5。原材料6具有原材料表面7，该原材料表面7可以暴露于由射束产生单元发射的能量射束（当其被操作时）。

窗元件2可以包括加热表面，以在接通时向原材料表面7提供热能以形成预热的原材料表面17。根据该实施例的加热表面12由加热元件40加热。图6a示出了刚刚通过增材制造装置的操作序列完成的固体层20的时刻。在此时刻期间可以关闭加热元件40。根据当前实施例，加热元件40在接通时将热能传输到加热表面12。因此，加热表面12可以被加热元件40被动地加热。

在第一步骤中，在完成固体制品10的固体层20之后，窗元件2和保护元件70移动远离材料表面7或预热的原材料表面17，如箭头41所示。在该阶段增材制造装置100准备另一层的施加，该另一层施加到包含固体层20的原材料上。

在产生固体层20期间，保护元件70已经与原材料表面7接触。由此，从加热表面12到原材料表面7的热传递主要通过几乎没有对流热传递的传导执行。由此，热量损失被最小化并且能量效率增加。

为了产生随后的层，必须将新原材料供应到原材料表面7上。因此，设置了原材料供应单元4。原材料供应单元4可以包括填充有原材料6的原材料供应容器14。在窗元件2和保护元件70的提升移动的同时，可从原材料供应容器14供应新原材料。原材料容器14包含具有原材料表面37的原材料6。原材料供应容器14或存储在原材料供应容器内的原材料6可在垂直于包含用于通过增材制造方法制造固体制品的原材料层的平面的方向上移动。特别地，活塞形提升单元34可以设置在原材料供应容器14中，其包括原材料供应容器的底部和附接到其上的杆构件35。包括杆构件35的提升单元34的移动方向由箭头33示出。原材料供应单元4包括驱动单元15，用于通过致动提升单元34以逐步的方式移动原材料供应容器14的底部。为了产生每个新层，原材料供应容器14的底部向上移动一步，使得对应于新层厚度的体积被供应到连接原材料供应容器14和原材料容器5的原材料室20。

原材料容器和原材料供应容器开通到具有底表面43的原材料室中。一旦原材料供应容器14的底部向上移动一步，就提供用于第二层或随后的层的原材料。根据图6a，原材料溢出到底表面43上。该原材料将被分配在已经完成增材制造过程的第一层或在前的层的表面上。提供原材料分配单元16用于分配原材料以形成新的原材料表面7。原材料分配单元16可以构造为推动元件。然而，该图形表示决不是将本公开限制于推动元件。推动元件特别地可以选自辊、刮刀构成的组。对其可选地或附加地，可以提供用于将原材料转移到预热的原材料表面17的顶部上的任何其他合适的装置。原材料分配单元16可以沿着原材料室的底表面43进行滑动或滚动运动，如图6c所示。

图6b示出了根据第五实施例的增材制造装置100的示意图，示出了第二步骤，其中窗元件2和保护元件70从原材料表面7上移除。厚度小于1mm的层通过原材料供应单元4施加在原材料表面7的顶部上。根据优选实施例，层的厚度或高度为约100μm。提升单元34的移动结果如图6b所示。已经提供了存储在原材料供应容器14中的一部分原材料6。在原材料分配单元16可以将原材料供应到原材料容器5之前，必须在原材料容器5中提供与新层的体积相对应的体积。由水平调节单元44如箭头38所示地通过下降原材料容器5的底部36来提供该体积，。根据这种构造，设置了驱动单元18，该驱动单元18作用在附接至形成原材料容器5的底部36的活塞体的杆构件45上。

图6c示出了根据第五实施例的增材制造装置100的示意图，示出了方法的第三步骤。原材料分配单元16将供应用于产生第二层或随后的层的原材料的体积推到原材料容器5。原材料容器5或原材料6和嵌入原材料中的固体制品10的一部分已经由水平调节单元44在垂直于原材料室的室底部36的方向上移动，该方向垂直于原材料表面7的平面。特别地，驱动单元18已将底部36、原材料容器5移动远离原材料室的底部，在图6c中示出了在图6b所述的阶段期间执行的向下移动的结果。从原材料容器14供应的原材料通过原材料分配单元16在原材料容器5的方向上移动。该移动的方向由箭头46表示。

图6d是根据第五实施例的增材制造装置100的示意图，显示了方法的第四步骤。在该步骤期间，推动元件又移动远离原材料容器5，如箭头47所示。窗元件2和保护元件70朝向原材料表面7移动，原材料表面7现在对应于通过从原材料容器14供应新原材料而产生的新的原材料表面37，如结合前述步骤所述的。

图6e是根据第五实施例的增材制造装置100的示意图，示出了方法的第五步骤，其中原材料分配单元16的推动元件移动到如图6a所示或图6b的初始位置。此外，在图6e中示出了窗元件2的加热表面12位于原材料表面7,37的顶部上。在该阶段，加热元件40可以已经被接通。在图6e中，示出了包含原材料表面7,37的最上面的原材料层的厚度大于已经完成了增材制造方法的其下面的层的厚度。在用于产生固体制品20的另一固体层的新循环之前，将原材料压实。通过将窗元件2移入包含固体制品10的已经完成的部分的原材料6的方向来获得原材料的压实或压缩。该移动通过箭头49示出为向下移动。通过压缩原材料，原材料密度可以增加。特别地，如果原材料是粉末，则随着颗粒之间的空隙体积减小，粉末的密度增加。因此，该粉末的孔隙率降低。

图6f是根据第五实施例的增材制造装置100的示意图，显示了方法的第六步骤，其中原材料容器6中的原材料的压实或压缩已经完成。可以接通窗元件2的加热元件40以产生预热的原材料表面17。加热元件40由介质供给热能，如箭头50示意性所示。箭头51示意性地示出了介质放电。介质可以包括电流、涉及磁场或电场的流或流体流中的任一种。窗元件2包括用于加热原材料容器5中的原材料6的原材料表面7的加热表面12。加热表面12朝向保护元件70延伸，并因此朝向原材料6的原材料表面7和原材料表面37延伸。加热表面12可以是加热元件40的一部分，或者可以是附接到加热元件40的单独的薄壁元件。特别地，加热表面12可以从加热元件40接收热能，使得加热表面被动地被加热。原材料表面7,37通过由加热表面12产生的热能预热以形成预热的原材料表面17。根据该实施例的窗元件2可以具有对应于原材料容器5和原材料供应容器14的横截面的矩形或圆形横截面。在该实施例中窗元件2或保护元件70还可以包括环形加热表面或多个加热表面部分。

图6g是根据第五实施例的增材制造装置100的示意图，显出了方法的第七步骤，其中执行固体制品的新的固体层20的产生。将能量射束8穿过窗元件2和保护元件70引导到预热的原材料表面上。由此，预热的原材料表面17有利地包括整个原材料层的预热。通过预热原材料表面，由能量射束8提供的能量引入的热应力减小，由此如果不能完全避免也可以减小翘曲效应。

根据一个实施例，加热表面12和加热元件40对能量射束是可透射的，使得能量射束传送穿过加热表面12和加热元件40。加热表面或每个加热表面部分可以由来自由辐射加热器、感应加热器或电阻加热器构成的组的加热元件加热。根据一个实施例，加热元件可以布置在射束的行进路径之外。加热表面12由加热元件加热。根据该实施例，加热元件对于射束的可透射性不是必需的。加热表面12或加热元件40也可以包括在保护元件中。

由射束产生单元3产生和发射的能量射束8由引导单元13（参见图1、5）引导到预热的原材料表面上。射束可以以至少50mm/s的速度前进。这意味着，射束在预热的原材料表面上以至少50mm/s的速度行进，并在接触点处烧结预热的原材料表面17。由射束产生单元3产生的能量射束8行进穿过窗元件4、保护元件70和可选的加热表面12并且可选地穿过加热元件40。

根据在与控制单元9相关联的存储单元11中存储的固体制品10的计算机生成模型，在预热的原材料表面17上引导能量射束8。能量射束8穿过加热表面12行进到预热的原材料表面17上，使得当将射束8引导到预热的原材料表面17上时获得固体制品10的第一或在前的固体层20。在至少一个随后的步骤中，第二或者随后的原材料6的层从原材料供应单元供应并设置在第一层的顶部上。可以重复该随后的步骤，直到通过彼此叠加地添加固体层20而获得固体制品10。原材料容器5或至少其底部36通过驱动单元18逐步地向下移动。在完成最后的固体层之后，完成了固体制品10的增材制造过程。固体制品10嵌入在原材料6中。可以从增材制造装置1取出原材料容器5，或者可以挖出埋在原材料6中的固体制品10。从其除去未使用的原材料，并可以将未使用的原材料重新填充到原材料供应容器14中用于制造另一固体制品。因此，固体制品10与原材料6分离，原材料6可以重复使用并因此被再循环。

此外，在解释说明书和权利要求时，所有术语应以与上下文一致的最广泛的方式解释。特别地，术语“包括”和“包含”应该被解释为以非排他的方式指示元件、部件或步骤，表示所指示的元件、部件或步骤可以与未明确指示的其他元件、部件或步骤一起存在、使用或者组合。当说明书权利要求涉及选自由A，B，C ......和N构成的组的元件或化合物中的至少一种时，该文本应被解释为仅需要来自该组中的一个元件，而不是A加N，或B加N等。

Claims

1.一种增材制造装置（1,100），包括射束产生单元（3）、原材料容器（5）和原材料供应单元（4），其中窗元件（2）设置用于传输能量射束（8），所述能量射束（8）能由射束产生单元（3）发射到原材料容器（5）以由多个原材料层制造固体制品，其中原材料包括粉末，其中原材料容器（5）包含原材料（6），所述原材料以彼此叠加布置的多个原材料层布置，使得包括原材料表面（7,17）的最上面的原材料层暴露于能量射束（8），其中窗元件（2）包括第一表面（31）和第二表面（32），其中第一表面（31）面向射束产生单元（3），并且第二表面（32）面向原材料表面（7，17），其特征在于第二表面（32）由保护元件（70）覆盖，其特征在于保护元件（70）对于能量射束（8）是可透射的，使得在操作中，能量射束（8）传送穿过保护元件（70）。

2.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1,100），其中，所述保护元件（70）能相对于窗元件（2）移动。

3.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1,100），其中，所述保护元件（70）包括板元件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1,100），其中，所述保护元件（70）包括箔片。

5.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1,100），其中，所述保护元件（70）耐温至少100摄氏度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1,100），其中，所述保护元件（70）包括PTFE或ETFE中的至少一种。

7.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1,100），其中所述窗元件（2）和/或所述保护元件（70）包括用于加热原材料表面（7）以形成预热的原材料表面（17）的加热表面（12）。

8.根据权利要求7所述的增材制造装置（1），其中，所述射束产生单元（3）包括引导单元（13），以根据在与控制单元（9）相关联的存储单元（11）中存储的固体制品（10）的计算机生成模型将能量射束（8）引导到预热的原材料表面（17）上，其中由射束产生单元（3）产生的能量射束（8）穿过加热表面（12）传送到预热的原材料表面（17）上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1），其中，所述射束产生单元（3）能相对于原材料表面（7）移动，使得能量射束（8）相对于原材料表面（7）的角度基本上保持恒定。

10.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1），其中，所述保护元件（70）至少在操作能量射束（8）以生成固体制品（10）的时间段期间与原材料表面（7）接触。

11.根据前述权利要求中任一项所述的增材制造装置（1），其中，在操作能量射束（8）期间所述保护元件（70）布置在距离原材料表面（7,17）的第一距离处，并且在将原材料表面（7,17）暴露于能量射束（8）之后或在将原材料表面（7,17）暴露于能量射束（8）之前，保护元件（70）布置在距离原材料表面（7,17）的第二距离处，其中第一距离能够小于第二距离。

12.一种用于操作增材制造装置（1,100）以通过增材制造方法制造固体制品（10）的方法，增材制造装置（1,100）包括射束产生单元（3）、原材料供应单元（4）、原材料容器（5），以由多个原材料层制造固体制品，其中原材料包括粉末，其中能量射束（8）由能量射束产生单元（3）发射并传输穿过窗元件（2），所述窗元件（2）布置在射束产生单元（3）和原材料容器（5）之间的路径中，其中原材料容器（5）包含原材料（6），所述原材料（6）以彼此叠加布置的多个原材料层布置，使得包括原材料表面（7,17）的最上面的原材料层暴露于能量射束（8），其中窗元件（2）包括第一表面（31）和第二表面（32），其中第一表面（31）面向射束产生单元（3）并且第二表面（32）面向原材料容器（5），其中第二表面由保护元件（70）覆盖，使得当在第一步骤中能量射束（8）撞击原材料表面（7，17）时，任何副产物都沉积在保护元件（70）上，其中保护元件（70）对于能量射束（8）是可透射的，使得能量射束（8）传送穿过保护元件（70）。

13.根据权利要求12所述的方法，其中被副产物污染的保护元件（70）在第二步骤中被移除并且能够由新的保护元件更换。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中所述窗元件（2）包括用于加热原材料容器（5）中的原材料表面（7,17）的加热表面（12），其中在第三步骤中，原材料（6）由通过加热表面（12）产生的热能预热以形成预热的原材料表面（17），其中能量射束（8）由射束产生单元（3）产生，其中引导单元（13）将由射束产生单元（3）发射的能量射束（8）引导到预热的原材料表面（17）上，使得根据在与控制单元（9）相关联的存储单元（11）中存储的固体制品（10）的计算机生成模型在预热的原材料表面（17）上引导能量射束（8），其中将能量射束（8）穿过加热表面（12）和保护元件（70）引导到预热的原材料表面（17）上，使得当将能量射束（8）引导到预热的原材料表面（17）上时获得固体制品（10）的第一固体层部分，并且在至少一个随后的步骤中，从原材料供应单元（4）供应第二原材料层并设置在第一层的顶部上，其中，在至少一个可选的另一个随后的步骤中，重复在先前的步骤中执行的操作，直到获得固体制品（10）。