CN109843481A - 用于将原料粉末提供给粉末床融合装置的粉末施加设备的粉末输送方法和粉末输送设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于将原料粉末提供给粉末床融合装置的粉末施加设备的粉末输送设备。粉末输送设备包括构造成接纳原料粉末的粉末供应部分，粉末供应部分包括用于将原料粉末提供给粉末施加设备的出口。粉末输送设备还包括第一物理参数确定单元，其布置在粉末供应部分的第一定位处并且构造成确定粉末供应部分中的第一物理参数，控制单元，其构造成确定第一物理参数是否满足第一公差标准，和粉末处理单元，其中控制部分构造成在其确定第一物理参数不满足第一公差标准的情况下指示粉末处理单元执行粉末处理。

Description

用于将原料粉末提供给粉末床融合装置的粉末施加设备的粉 末输送方法和粉末输送设备

本发明涉及用于将原料粉末提供给粉末床融合装置的粉末施加设备的粉末输送方法和粉末输送设备。

粉末床融合(熔化)是一种增材(添加剂)分层工艺，通过该增材分层工艺可以将粉状的，特别是金属和/或陶瓷原料加工成复杂形状的三维工件。为此，将原料粉末层施加到承载件上并根据要生产的工件的所需几何形状以位置选择性方式经受辐射(例如，激光或粒子辐射)。渗透到粉末层中的辐射引起加热并因此熔化或烧结原料粉末颗粒。然后将另外的原料粉末层陆续施加到已经经受辐射处理的承载件上的层上，直到工件具有所需的形状和大小。粉末床融合可以用于基于CAD数据生产样本、工具、替换零件、高价值部件或医疗假体，诸如例如牙科或骨科假体。粉末床融合技术的示例包括选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)。

粉末床融合装置通常包括粉末施加设备(例如，刀片，辊或刷)，用于将原料粉末层施加到承载件上。新的原料粉末从粉末储存库输送到粉末施加设备，粉末储存库可位于粉末床融合装置的内部或外部。此外，可以使用闭合的粉末循环，其中未使用的原料粉末被收集，可选地加工(例如，清洁)，并再供给到粉末施加设备。

为了获得高质量的工件，原料粉末(即，固化前的粉末)必须满足一定的质量要求。更一般地，为了获得稳定和期望的工艺条件，原料粉末的物理性质(原料粉末被输送到粉末施加设备)和/或粉末供应部分内的物理性质(原料粉末从粉末供应部分提供给粉末施加设备)，必须满足一定的质量要求。这些物理性质的示例包括但不限于氧含量、湿度、粉末颗粒的颗粒大小等。

在已知的粉末床融合装置中，操作者需要在将原料粉末填充到粉末储存库中之前(或者在安装可更换的粉末储存库之前)检查原料粉末的质量，这对于操作者来说是麻烦的。此外，在将粉末填充到储存库中之后(或者在安装可更换的粉末储存库之后)，操作者对物理性质的变化没有影响，即，归因于环境影响(例如，湿度、温度等)。因此，可能发生原料粉末的物理性质恶化而没有被注意到。例如，在将粉末引入粉末储存库和/或粉末床融合装置的粉末循环中之后，粉末的腐蚀状态(例如，氧化状态)可能改变或湿度(即，H₂O含量)可能改变。在这种情况下，不能保证最终生产的工件的质量满足预定的质量标准，例如，在坚固性，密度等方面。

本发明的目的是提供一种解决上述问题和/或其他相关问题的装置和方法。

该目的通过根据权利要求1的粉末输送设备和根据权利要求13的粉末输送方法来实现。

根据第一方面，提供了一种用于将原料粉末提供给粉末床融合装置的粉末施加设备的粉末输送设备。粉末输送设备包括构造成接纳原料粉末的粉末供应部分，粉末供应部分包括用于将原料粉末提供给粉末施加设备的出口。粉末输送设备还包括第一物理参数确定单元，其布置在粉末供应部分的第一定位处并且构造成确定粉末供应部分中的第一物理参数，控制单元，其构造成确定第一物理参数是否满足第一公差标准，和粉末处理单元，其中控制部分构造成在其确定第一物理参数不满足第一公差标准的情况下指示粉末处理单元执行粉末处理。

第一方面涉及粉末输送设备。尽管第一方面涉及粉末床融合装置和所述粉末床融合装置的粉末施加设备，但是粉末床融合装置和粉末施加设备不必须是第一方面的一部分。然而，第一方面的粉末输送设备可以布置在粉末床融合装置内，即被粉末床融合装置所包含。

表述“原料粉末”和“粉末”在本公开中同义使用。两种表述均指在固化(例如通过激光)之前的原料粉末。

粉末供应部分可以构造成从粉末储存库接纳原料粉末。或者，粉末供应部分可以包括粉末储存库。粉末供应部分可以是大致盒形的，圆柱形的，球形的，或者可以具有任何其他合适的形状。粉末供应部分可以包括用于原料粉末的容器，或者它可以是粉末线的一部分。粉末线的部分可以粉末线的一部分，通过该部分粉末落下或在其到达粉末施加设备的途中被输送。粉末线可以是闭合的粉末循环的一部分或将粉末储存库与粉末施加设备连接的粉末线。

原料粉末可以经由压力、经由空气或气体流、经由机械力和/或经由重力供给到粉末供应部分中。类似地，原料粉末可以经由压力、经由空气或气体流、经由机械力和/或经由重力通过粉末供应部分的出口提供给粉末施加设备。

粉末供应部分的第一定位可以对应于粉末供应部分的壁部分处的定位。第一物理参数可以由第一物理参数确定单元测量。第一物理参数可以涉及物理性质。物理性质可以对应于原料粉末本身的物理性质(例如，颗粒大小、腐蚀状态、氧化状态、湿度等)或对应于原料粉末的直接环境的物理性质(例如，氧含量、压力等)。第一物理参数可以由值(例如，平均颗粒直径值、湿度百分比值等)表示。第一物理参数可以储存在对应的建筑工作的日志文件中。

粉末供应部分的第一定位可以尽可能靠近出口定位。然而，第一定位可以位于粉末供应部分中的足够上游的位置，以便能够在第二定位进行第二次测量和/或在由第一物理参数确定单元测量之后并在离开出口至粉末施加设备之前能够对原料粉末进行粉末处理。

控制单元可以是粉末床融合装置的控制单元或单独的控制单元。控制单元可包括处理器和存储器。第一公差标准可以针对确定第一物理参数是否在预定的值的范围内。第一公差标准可以针对确定第一物理参数是否高于预定的阈值。此外，第一公差标准可以针对确定第一物理参数是否低于预定的阈值。

粉末处理单元可以构造成进行粉末处理，以改变原料粉末的至少一种物理性质和/或原料粉末的直接环境。通过粉末处理单元可以改变原料粉末的物理性质，使得在粉末处理之后，第一物理参数满足第一公差标准或者第一物理参数的值比粉末处理之前至少更接近阈值或者第一公差标准的值范围。

粉末输送设备还可以包括第二物理参数确定单元，其布置在粉末供应部分的第二位置处并且被构造成确定粉末供应部分中的第二物理参数，其中控制单元被构造成确定第二物理参数是否满足第二公差标准。

粉末供应部分的第二位置可以对应于尽可能靠近出口的位置。以这种方式，第二物理参数的测量可以对应于粉末的物理性质的最终检查。第二物理参数可以涉及与第一物理参数不同的物理性质。仅作为示例，第一物理参数可以涉及测量的氧含量，而第二物理参数可以涉及测量的原料粉末的湿度。

第二物理参数可以涉及与第一物理参数相同的物理性质。第二物理参数可以储存在对应的构建工作的日志文件中。

在那种情况下，第二公差标准可以对应于第一公差标准。例如，第一公差标准可以限定测量作为第一物理参数的值存在于预定的值的范围内，并且第二公差标准可以限定测量作为第二物理参数的值存在于相同的预定的值的范围内。或者，第二公差标准可以与第一公差标准不同(例如，更严格)。

第二物理参数确定单元的第二位置可以位于第一物理参数确定单元的第一位置的下游。

根据本公开，表述“下游”是指原料粉末通过粉末供应部分的流动方向和/或输送方向。因此，表述“下游”不一定是指粉末床融合装置内的“向上”和“向下”方向，例如，在粉末“向上”输送的情况下。第二物理参数确定单元的第二位置可以定位为比第一物理参数确定单元的第一位置更靠近粉末施加设备。

粉末输送设备还可以包括位于粉末供应部分的出口处的阀。

阀可以由控制单元控制。阀可以构造成在关闭状态下关闭粉末供应部分的出口并且在打开状态下打开粉末供应部分的出口。

控制单元可以构造成在确定第二物理参数不满足第二公差标准的情况下关闭阀。

此外，控制单元可以构造成在其确定第二物理参数不满足第二公差标准的情况下停止粉末床融合装置的三维工件的构建过程。

控制单元可以构造成在其确定第二物理参数不满足第二公差标准的情况下指示粉末处理单元执行粉末处理。

第一物理参数确定单元可以包括氧测量单元、湿度测量单元、流动性质测量单元、腐蚀状态测量单元、氧化状态测量单元、压力测量单元、粉末颗粒大小测量单元、粉末颗粒形式测量单元、粉末颗粒分布测量单元、粉末纯度测量单元、粉末颗粒孔隙率测量单元、粉末颗粒密度测量单元和堆积密度测量单元中的至少一个。

第一物理参数确定单元可以构造为将测量的值输出到控制单元。根据本公开，将测量的值或物理参数输出或传送到控制单元可以包括传送数字信号、根据测量的值施加电压、根据测量的值施加电阻、根据测量的值施加电容和/或引起电流流动，电流取决于测量的值。氧测量单元可以包括氧传感器和/或可以构造成输出氧百分比值。湿度测量单元可以包括湿度传感器(例如，H₂O传感器)和/或可以构造成输出湿度百分比值。流动性质测量单元可以包括光学单元，用于对原料粉末执行光学流动性质的测量。例如，流动性质测量单元可以输出流动性值。腐蚀状态测量单元可包括光学单元，用于对原料粉末执行光学腐蚀状态测量，诸如光谱测量。腐蚀状态测量单元可以构造成确定原料粉末的颜色和/或颜色变化。腐蚀状态可以对应于原料粉末的氧化状态。压力测量单元可以包括压力传感器，该压力传感器用于输出粉末供应部分内的压力的压力值。粉末颗粒大小测量单元可以构造成输出原料粉末的粉末颗粒的最小颗粒大小值，最大颗粒大小值和/或平均颗粒大小值。堆积密度测量单元可以构造成确定原料粉末的堆积密度。

关于上述第一物理参数确定单元的细节也可以相应地应用于第二物理参数确定单元。

第一物理参数确定单元可以包括采样点和传感器中的至少一个。

采样点可以包括粉末供应部分的定位，其中原料粉末的样本从粉末供应部分内的粉末流中提取或者从包含在粉末供应部分中的粉末中提取。在提取之后，可以借助于测量设备(例如，传感器)和/或通过人来测量样本。例如，可以提取原料粉末的样本并光学分析颗粒大小，颗粒形式等。可以将分析结果提供给控制部分。传感器可以是直接布置在粉末供应部分内的粉末流处或包含在粉末供应部分中的粉末处的传感器。关于上述第一物理参数确定单元的细节也可以应用于第二物理参数确定单元。

粉末处理单元可以包括气体引入单元、粉末疏松单元、加热单元、干燥单元和真空产生单元中的至少一个。

气体引入单元可以构造成将惰性气体(例如，氩气)引入粉末供应部分。粉末疏松单元可以构造成疏松原料粉末和/或防止粉末的凝集。加热单元可以包括布置在第一位置和第二位置之间的壁部分处的加热器。干燥单元可以包括加热和/或湿度吸收装置。真空产生单元可以构造成在粉末供应部分中产生真空。换句话说，真空产生单元可以构造成抽空粉末供应部分。为此目的，粉末供应部分可以包括进入阀和出口阀，进入阀和出口阀在粉末供应部分被抽空时关闭。当其他粉末处理单元中的至少一个是活动的时(例如，干燥单元和/或疏松单元)，粉末供应部分可以被抽空。此外，真空产生单元可以独立于其他粉末处理单元而被启动，并且可以用作替代的干燥单元和/或替代的疏松单元。

根据第二方面，提供了一种粉末床融合装置。粉末床融合装置包括第一方面的粉末输送设备和粉末施加设备。

根据第二方面，控制单元可以构造为在其确定第二物理参数不满足第二公差标准的情况下停止粉末施加设备的粉末施加过程。在那种情况下，也可以输出(视觉或声学)警示信号。

根据第三方面，提供了一种用于将原料粉末提供给粉末床融合装置的粉末施加设备的粉末输送方法。粉末输送方法包括从粉末供应部分的出口向粉末施加设备提供原料粉末，并在粉末供应部分的第一定位确定粉末供应部分中的第一物理参数。粉末输送方法还包括确定第一物理参数是否满足第一公差标准并且在确定第一物理参数不满足第一公差标准的情况下执行粉末处理。

粉末输送方法还可以包括在粉末供应部分的第二定位处确定粉末供应部分中的第二物理参数，并确定第二物理参数是否满足第二公差标准。

第二物理参数可以涉及与第一物理参数相同的物理性质。

在适用的情况下，上文关于第一方面和第二方面描述的细节也适用于涉及粉末输送方法的第三方面。

现在参考所附的示意性附图更详细地描述本发明的优选实施方式，在附图中

图1示出了包括根据本发明的粉末输送设备的粉末床融合装置的示意性侧视图；

图2示出了根据本发明的第一实施方式的粉末输送设备的示意图，其中粉末供应部分包括用于原料粉末的容器；

图3示出了根据本发明的第二实施方式的粉末输送设备的示意图，其中粉末供应部分是粉末线的一部分；以及

图4示出了根据本发明的第三实施方式的粉末输送设备的示意图。

图1示出了用于通过增材层构造方法制造部件(工件)的粉末床融合装置10。装置10包括处理室12。设置在处理室12中的粉末施加设备14用于将原料粉末施加到承载件16上。处理室12可相对于环境大气密封，即相对于处理室12周围的环境密封。承载件16设计成可在竖直方向上移位，使得随着部件的构造高度的增加，当部件由承载件16上的原材料粉末构建成层时，承载件16可在竖直方向上向下移动。

装置10还包括辐照设备18，用于选择性地将激光辐射照射到施加到承载件16上的原料粉末上。借助于辐照设备18，施加到承载件16上的原料粉末可以根据要生产的部件的所需几何形状以位置选择性方式经受激光辐射。辐照设备18具有可不透气密封的壳体20。由辐射源24，特别是激光源，其可以例如包括发射波长为大约1070至1080nm的激光的二极管泵浦镱光纤激光器，提供的辐射束22，特别是激光束，经由开口26引导到壳体20中。

辐照设备18还包括用于导引和处理辐射束22的光学单元28。光学单元28可包括用于扩展辐射束22的束扩展器、扫描仪和物镜。或者，光学单元28可包括束扩展器，该束扩展器包括聚焦光学器件和扫描仪单元。借助于扫描仪单元，可以改变和调整辐射束22的焦点在束路径的方向上和在垂直于束路径的平面中的位置。扫描仪单元可以以检流计扫描仪的形式设计，并且物镜可以是f-θ物镜。

在装置10的操作期间，通过用辐射束22选择性地照射施加到承载件16上的原料粉末层，在承载件16上产生待生产部件的第一层。辐射束22根据待生产部件的CAD数据被引导到施加到承载件16上的原料粉末层上。在待生产部件的第一层完成之后，承载件16沿竖直方向下降，允许通过粉末施加设备14施加连续的粉末层。之后，借助于辐照设备18照射连续的粉末层。因此，逐层地，部件在承载件16上构建。

处理室12设置有粉末入口30，该粉末入口用于将原料粉末供应到处理室12并且进一步供应到粉末施加设备14。过量的原料粉末经由粉末出口32从处理室12排出。处理室12的粉末出口32经由粉末循环线34连接到处理室12的粉末入口30。因此，经由粉末出口32从处理室12排出的过量原料粉末可以再循环到处理室12的粉末入口30并且在粉末施加设备14中再使用。因此，处理室12和粉末循环线34可以被认为是装置10的粉末循环的部件，该粉末循环在图1中用附图标记36表示。

代替图1中所示的闭合的粉末循环36，可以使用粉末储存库38，该粉末储存库最初填充有原料粉末(例如，在构建过程开始之前)并且原料粉末从粉末储存库转移到粉末施加设备14。或者，粉末储存库38在构建过程中可以是可替换的或可再填充的。

此外，如图1所示，可以存在闭合的粉末循环36和粉末储存库38两者，其中粉末储存库38用于首先将原料粉末引入粉末循环36中和/或用新的原料粉末再填充粉末循环36，例如在构建过程中。或者，可以提供连续的原料粉末流(例如，来自粉末储存库38)，其中构建过程的过量粉末不直接供给回到粉末循环36中，而是暂时储存在临时粉末储存器中(未示出)。

储存库38(如果存在的话)可以布置在粉末床融合装置10的外部(例如，作为外部储存库38)或装置10内。在粉末循环36中，可以提供粉末处理部分，用于清洁和/或处理原料粉末。

在粉末循环36中，即在粉末出口32和粉末施加设备14之间，布置有粉末供应部分40。如图1所示，粉末供应部分40布置在粉末施加设备14之前不远处。在存在储存库38的情况下(附加地或代替闭合的粉末循环36)，粉末供应部分40布置在储存库38和粉末施加设备14之间。

粉末供应部分40可以是粉末循环线34的一部分，即粉末线的一部分，原料粉末经由该部分被转移到粉末施加设备14。在这种情况下，原料粉末流过粉末供应部分而在那里不被收集(即，暂时储存)。或者，粉末供应部分40可包括粉末容器，用于在将原料粉末转移到粉末施加设备14之前暂时储存原料粉末。

图2示出了粉末输送设备50的示意性详细视图，该粉末输送设备包括根据本公开的实施方式的粉末供应部分40。粉末供应部分40可以用作上文参考图1描述的粉末供应部分40。

如图2所示，粉末输送设备50包括粉末供应部分40，粉末供应部分构造成经由粉末入口54接收原料粉末52。在图2所示的实施方式中，粉末供应部分40包括用于原料粉末52的容器(即，暂时储存器)。粉末52或者由于重力而简单地落入粉末供应部分40中，或者通过泵、螺旋传输器、风扇等传输到粉末供应部分40中。图2中所示的粉末输送设备50构造成从上方将粉末52施加到承载件16上。

粉末供应部分40包括出口56，粉末52经由该出口提供给粉末施加设备14。阀58定位在出口56处，即在出口56和粉末施加设备14之间。在阀58的打开状态下，粉末52可以从粉末供应部分40流到粉末施加设备14，而在阀58的关闭状态下，粉末52不能从粉末供应部分40流到粉末施加设备14。阀58，并且特别是阀的打开和关闭状态由控制单元60控制。阀58是可选的，并且在一些实施方式中也可以省略。

如图2所示，粉末输送设备50包括五个物理参数确定单元62、64、66、68和70。物理参数确定单元62、64、66、68和70中的每一个被构造为确定物理参数并将物理参数的值传送到控制单元60。在图2所示的实施方式中，物理参数确定单元62、64、66和68包括传感器，该传感器用于测量粉末供应部分40中的原料粉末52的物理性质和/或用于测量原料粉末52的直接环境的物理性质，诸如粉末供应部分40内的压力，粉末供应部分40内的氧含量，和/或粉末供应部分40内的湿度。附加地或替代地，物理参数确定单元62、64、66和68可以包括用于直接在粉末处测量湿度和/或氧含量的传感器。物理参数确定单元62、64、66和68的传感器构造成测量“关于流动”的相应物理性质，即，当粉末52流动或传输通过粉末供应部分40时。例如，物理参数确定单元62、64、66和68中的每一个可以以恒定的时间间隔测量相应的物理参数，并且以恒定的时间间隔将物理参数的值传送到控制器60。

粉末输送设备50的物理参数确定单元62、64、66、68和70可以构造成使得由物理参数确定单元62、64、66、68和70确定的物理参数彼此不同。换句话说，物理参数涉及不同的物理性质(例如，温度、压力、湿度、氧含量、流动性质等)。

然而，由物理参数确定单元62、64、66、68和70中的至少两个确定的物理参数可以涉及相同的物理性质。例如，物理参数确定单元62、64、66、68和70中的两个可以确定氧含量并将对应值传送到控制单元60。由于物理参数确定单元62、64、66、68和70位于粉末供应部分的不同位置，因此所确定的物理参数的值可以彼此不同。

除了上述传感器之外或作为上述传感器的替代，物理参数确定单元中的一个或多个可以包括采样点70，如图2所示。在采样点70处，从粉末供应部分40取出原料粉末52的样本。然后分析样本。分析样本可以通过分析设备以完全自动化的方式执行，其中确定至少一个物理参数(诸如粉末颗粒大小、粉末孔隙率、粉末纯度等)并将其传输到控制单元60。例如，分析可以以光学的方式执行，例如通过显微镜进行。分析还可以由人工操作者执行，其中操作者确定至少一个物理参数(例如，通过使用显微镜)并将参数的值输入到输入单元中，将参数的值从输入单元传送到控制单元60。

在图2所示的示例性实施方式中，粉末输送设备50包括物理参数确定单元62、64、66、68和70。这些物理参数确定单元包括第一湿度传感器62和第二湿度传感器68，其中湿度传感器62和68都构造成确定粉末供应部分40中的粉末52的湿度值(例如，H₂O含量值)。如图2所示，第一湿度传感器62相对于粉末52的流动方向和/或传输方向定位在第二湿度传感器68的上游。

图2中所示的实施方式的物理参数确定单元还包括第一氧传感器66和第二氧传感器64，其中氧传感器66和64都构造成确定粉末供应部分40中的粉末52的氧含量。如图2所示，第一氧传感器66相对于粉末52的流动方向和/或传输方向定位在第二氧传感器64的上游。粉末输送设备50的物理参数确定单元62、64、66、68和70被构造为测量“关于流动”的对应物理参数(湿度值和氧含量)，即，当粉末52流动时或传输时。例如，可以在粉末落在相应物理参数确定单元62、64、66、68和70的光学传感器前面的同时测量这些物理参数。

图2所示实施方式的粉末输送设备50还包括用于采集原料粉末52的样本的采样点70。从样本中可以确定原料粉末52的不同物理参数，诸如腐蚀状态、氧化状态、粉末颗粒大小、粉末颗粒形式、粉末颗粒分布、粉末纯度、粉末颗粒孔隙率和/或粉末颗粒密度。

图2所示实施方式的粉末输送设备50还包括三个粉末处理单元72、74和76。特别地，这些粉末处理单元包括气体引入单元72、加热单元74和干燥单元76。粉末处理单元72、74和76中的每一个连接到控制单元60，并且可以通过控制单元60的控制来启动和停用。

气体引入单元72构造成在被启动时将气体引入粉末供应部分40。气体可以是例如惰性气体，诸如氩气。气体引入单元72可包括由控制单元60控制的阀。当通过控制单元60启动气体引入单元72时，气体可以流入粉末供应部分40。通过将气体引入粉末供应部分40，粉末供应部分40中的粉末52可以被疏松和/或干燥。由此，可以控制粉末52的氧含量和/或水含量。此外，通过将气体引入粉末供应部分40，可以控制粉末52的流动性质(诸如流动性)。

加热单元74构造成将热量施加到粉末供应部分40中的粉末52。通过加热粉末52，可以控制例如粉末52的水含量(湿度)。换句话说，通过启动加热单元74，可以干燥粉末供应部分40中的粉末52。

干燥单元76包括干燥剂。通过启动干燥单元76，可以使干燥剂与粉末52接触和/或使干燥剂与粉末52的直接环境接触，以便从粉末52吸收湿气。

在下文中，将描述图2中所示的粉末输送设备50的操作。该操作由控制单元60控制。控制单元60可以是装置10的中央控制单元的一部分。控制单元60包括处理器和存储器，其中指令储存在存储器中，当执行时，指令指示处理器来执行下面描述的操作。

在由装置10执行的工件的构建过程期间，粉末52从粉末供应部分40提供到粉末施加设备14。然后通过粉末施加设备14将粉末52施加到承载件16上。当粉末52被转移穿过粉末供应部分40(在图2的实施方式中从顶部到底部)时，第一氧传感器66测量粉末52的氧含量并将该氧含量提供给控制单元60。控制单元60确定测量的氧含量是否满足特定的公差标准。例如，公差标准可以限定氧含量是否高于特定阈值，是否低于特定阈值，或者是否在特定的值的范围内。仅作为示例，公差标准可以限定氧含量在50至20000ppm的范围内。

如果测量的氧含量不满足该公差标准(例如，测量的值超出预定的公差范围)，则控制单元60指示粉末处理单元72、74和76中的一个或多个来执行粉末处理。在一个示例中，在确定氧含量超出预定范围的情况下，控制单元60指示气体引入单元72将氩气引入粉末供应部分40。或者，在那种情况下，控制单元60可以指示其他粉末处理单元74和/或76中的一个来执行相应的粉末处理。

作为氧含量的替代或补充，可以测量另一物理性质，诸如粉末的湿度(H₂O含量)。为此，使用第一湿度传感器62。在粉末52的湿度不满足预定的公差标准的情况下，控制单元60开始由粉末处理单元72、74和/或76中的一个执行的粉末处理。例如，在粉末52的湿度值太高的情况下，控制单元60可以启动加热单元74用来干燥粉末52并且用来降低湿度值。仅作为示例，公差标准可以限定湿度在5％至10％的相对湿度的范围内。

类似于上述示例，可以使用其他物理参数确定单元，以便测量粉末的其他物理参数和/或粉末供应部分40中的粉末的直接环境。

作为示例，粉末52的一个或多个物理性质可以通过使用如上所述的采样点70来确定。

作为另一示例，可以提供物理参数确定单元，该物理参数确定单元用于确定粉末供应部分40内的压力和/或用于确定粉末供应部分40和装置10的处理室之间的压力差。附加地或替代地，可以提供用于确定粉末供应部分40与装置10的外部环境之间的压力差的物理参数确定单元。根据测量的压力和/或压力差，可以开始相应的粉末处理。

除了上述操作之外，还可以确定第二物理参数，其中第二物理参数涉及与也被记录的第一物理参数相同的物理性质。可以通过相同的物理参数确定单元在不同的时间(例如，具有确定第一物理参数和第二物理参数之间的预定间隔)确定第一物理参数和第二物理参数。附加地或替代地，可以通过使用第一物理参数确定单元和第二物理参数确定单元在粉末供应部分40的不同定位确定第一物理参数和第二物理参数。

可以连续地执行上述测量。在设置了至少第一物理参数确定单元和第二物理参数确定单元的情况下，确定粉末颗粒从第一物理参数确定单元行进到第二物理参数确定单元所需的时间可能是有利的。该时间可以是变化的。该时间可以取决于例如粉末供应部分40中的流动速率。因此，该时间可能取决于例如使用的装置10和/或粉末供应速率。

在第二物理参数不满足第二公差标准的情况下，控制单元60关闭阀58。附加地或替代地，控制单元60指示装置10来终止工件的构建过程。第二公差标准可以对应于第一公差标准，或者可以限定与第一公差标准不同的阈值和/或范围边界。例如，第二公差标准的公差范围可以小于第一公差标准的公差范围，并且可以完全在第一公差标准的公差范围内。

此外，在第二物理参数不满足第二公差标准的情况下，不需要永久地终止构建过程。例如，在第二物理参数不满足第二公差标准的情况下，一旦第二物理参数再次满足第二公差标准(例如，在预定范围内)，可暂时暂停并再次开始构建过程。

作为关闭阀和/或终止构建过程的替代方案，即使当第二物理参数不满足第二公差标准时，构建过程也可以继续。例如，在第二物理参数不满足第二公差标准但是满足第三公差标准的情况下，可以通过另外的粉末处理部分来开始进一步的粉末处理或由粉末处理部分执行的粉末处理的程度可以增加(即，增加引入的惰性气体的量，增加加热单元的加热功率的量，打开一个或多个另外的加热单元等)。第三公差标准可以限定比第二公差标准更宽的物理参数的值的范围。在第二物理参数不满足第三公差标准的情况下，可以终止该过程。

作为示例，根据实施方式，现在将关于第一湿度传感器62、第二湿度传感器68和加热单元74详细说明上述操作。首先，第一湿度传感器62测量第一湿度值并将该值传送到控制单元60。在控制单元60确定测量的第一湿度值不满足预定的第一公差标准的情况下，控制单元启动加热单元74以加热并干燥粉末供应部分40中的粉末52。在通过加热单元74加热预定的时间之后，第二湿度传感器68测量第二湿度值并将该值传送到控制单元60。在控制单元60确定测量的第二湿度值不满足预定的第二公差标准(其可以对应于第一公差标准)的情况下，控制单元关闭阀58并终止构建过程。

因此，根据本公开的粉末输送设备50可以确定粉末供应部分40中的粉末52是否满足预定的质量标准(第一公差标准)。如果不是这种情况，则在粉末52最终离开粉末供应部分40的出口56之前，粉末输送设备50有机会通过粉末处理单元来执行粉末处理来开始应对措施。然而，可能发生粉末处理不成功或不完全成功并且甚至在离开粉末供应部分40之前不久的粉末仍然不满足第二预定质量标准(第二公差标准)。在这种情况下，为了保持所生产的工件的高质量标准，可以关闭阀58并且可以终止构建过程。

代替通过不同物理参数确定单元来确定第一物理参数和第二物理参数，可以使用同一个物理参数确定单元来分别在执行粉末处理之前和之后的确定第一物理参数和第二物理参数。

图3示出了粉末输送设备50的示意性详细视图，该粉末输送设备包括根据本发明的第二实施方式的粉末供应部分40。粉末供应部分40可以用作上文参考图1描述的粉末供应部分40。第一实施方式的粉末供应部分40与第二实施方式的粉末供应部分40之间的主要区别在于，图3所示的第二实施方式的粉末供应部分40不包括用于原料粉末52的容器(即，暂时储存器)。图3中所示的粉末供应部分40是粉末线的一部分(例如，管道或管的一部分)。在适用的情况下，上面的图2的描述也适用于图3中所示的实施方式。

图4示出了根据本发明的粉末输送设备50的第三实施方式。图4中所示的粉末输送设备50与图2中所示的粉末输送设备50之间的主要区别在于，在图4的实施方式中，粉末52通过粉末输送活塞78从底部输送到顶部。粉末52经由出口56离开粉末供应部分40。粉末52通过粉末施加设备14从出口56转移到承载件16。在承载件16上，借助于增材分层工艺生产工件90。

此外，图4所示实施方式的粉末输送设备50包括至少一个第一物理参数确定单元和至少一个粉末处理单元。仅作为示例，四个物理参数确定单元80、82、84和86布置在图4中所示的粉末输送设备50的粉末供应部分40处。此外，仅作为示例，一个粉末处理单元88布置在图4所示的粉末输送设备50的粉末供应部分40处。然而，(一个或多个)物理参数确定单元的布置和(一个或多个)粉末处理单元的布置可以与上文关于图2讨论的布置类似或相同。此外，图4中所示的粉末输送设备50的操作可以与上文关于图2所讨论的操作类似或相同。

关于图4所示设备的操作，代替阀被关闭(如关于图2中所示的阀58所述)，图4中所示的粉末输送设备50的控制单元(未示出)可以简单地指示粉末输送活塞78停止向上的粉末输送。

在本文所述的任何实施方式中，粉末供应部分40可以可选地设计为两件式部件和/或可以包括两个后续部分(第一部分和设置在第一部分下游的第二部分)。在这种情况下，处理过的粉末和未处理的粉末可以保持彼此分离。这可能是有意义的，例如在与气体混合以进行干燥和/或疏松粉末之后。例如，在第一部分中，执行通过第一物理参数确定单元的测量和通过粉末处理单元的对应粉末处理。在第二部分中，执行第二物理参数确定单元的控制测量。

在本文所述的任何实施方式中，可以在粉末供应部分40和粉末施加设备14之间设置暂时粉末储存器。在这种情况下，“好的粉末”(即，满足一定质量要求的粉末)可以储存在暂时粉末储存器中，并且粉末可以从那里取出以供粉末施加设备14施加，同时粉末在粉末供应部分40中处理。

通过应用本文所述的技术，可以监测和控制原料粉末52的物理性质，该物理性质可能影响用粉末52生产的工件的质量。由于可以在将粉末52施加到承载件16之前直接控制这些性质，因此在粉末固化(例如通过激光)之前粉末性质基本上不改变。本文描述的技术是方便的，因为装置10的操作者不需要知道物理参数的公差标准和/或详细工艺参数。根据本公开，通过粉末输送设备50自动监测和调节这些参数。因此，可以改善工艺安全性。

Claims (9)

1.一种粉末床融合装置(10)，包括：

粉末施加设备(14)；和

粉末输送设备(50)，用于将原料粉末(52)提供给所述粉末施加设备(14)，所述粉末输送设备(50)包括：

粉末供应部分(40)，构造成接纳原料粉末(52)，所述粉末供应部分(40)包括用于将所述原料粉末(52)提供给所述粉末施加设备(14)的出口(56)；

第一物理参数确定单元(62、66、70、84、86)，布置在所述粉末供应部分(40)的第一定位，并构造成确定所述粉末供应部分(40)中的第一物理参数；

第二物理参数确定单元(64、68、80、82)，布置在所述粉末供应部分(40)的第二定位，并构造成确定所述粉末供应部分(40)中的第二物理参数；

控制单元(60)，构造成确定所述第一物理参数是否满足第一公差标准，并确定所述第二物理参数是否满足第二公差标准；

粉末处理单元(72、74、76、88)，其中所述控制部分(60)构造成在所述控制部分确定所述第一物理参数不满足所述第一公差标准的情况下指示所述粉末处理单元(72、74、76、88)执行粉末处理；和其中，所述控制单元(60)构造成：在所述控制单元确定所述第二物理参数不满足所述第二公差标准的情况下，停止所述粉末施加设备(14)的粉末施加过程，或者

其中，所述粉末床融合装置(10)还包括位于所述粉末供应部分(40)的所述出口(56)处的阀(58)，并且所述控制单元(60)构造成在所述控制单元确定所述第二物理参数不满足所述第二公差标准的情况下，关闭所述阀(58)。

2.根据权利要求1所述的粉末床融合装置(10)，其中，所述第二物理参数涉及与所述第一物理参数相同的物理性质。

3.根据权利要求1或2所述的粉末床融合装置(10)，其中，所述第二物理参数确定单元(64、68、80、82)的第二位置位于所述第一物理参数确定单元(62、66、70、84、86)的第一位置的下游。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的粉末床融合装置(10)，其中，所述控制单元(60)构造成在所述控制单元确定所述第二物理参数不满足所述第二公差标准的情况下指示所述粉末处理单元(72、74、76、88)来执行粉末处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的粉末床融合装置(10)，其中，所述第一物理参数确定单元(62、66、70、84、86)包括氧测量单元、湿度测量单元、流动性质测量单元、腐蚀状态测量单元、氧化状态测量单元、压力测量单元、粉末颗粒大小测量单元、粉末颗粒形式测量单元、粉末颗粒分布测量单元、粉末纯度测量单元、粉末颗粒孔隙率测量单元、粉末颗粒密度测量单元和堆积密度测量单元中的至少一个。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的粉末床融合装置(10)，其中，所述第一物理参数确定单元包括采样点(70、86)和传感器(62、66、84)中的至少一个。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的粉末床融合装置(10)，其中，所述粉末处理单元(72、74、76、88)包括气体引入单元、粉末疏松单元、加热单元、干燥单元和真空产生单元中的至少一个。

8.一种用于将原料粉末(52)提供给粉末床融合装置(10)的粉末施加设备(14)的粉末输送方法，所述粉末输送方法包括：

从粉末供应部分(40)的出口(56)向所述粉末施加设备(14)提供原料粉末(52)；

在所述粉末供应部分(40)的第一定位确定所述粉末供应部分(40)中的第一物理参数；

在所述粉末供应部分(40)的第二定位确定所述粉末供应部分(40)中的第二物理参数；

确定所述第一物理参数是否满足第一公差标准；

确定所述第二物理参数是否满足第二公差标准；

在确定所述第一物理参数不满足所述第一公差标准的情况下执行粉末处理；以及

在确定所述第二物理参数不满足所述第二公差标准的情况下，停止所述粉末施加设备(14)的粉末施加过程和/或关闭位于所述粉末供应部分(40)的所述出口(56)的阀(58)。

9.根据权利要求8所述的粉末输送方法，其中，所述第二物理参数涉及与所述第一物理参数相同的物理性质。