CN110325305A - 粉末床熔融设备和分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备。该粉末床熔融设备包括可在构建套管(103)内移动以限定构建体积的构建平台(102)、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置。该粉末床熔融设备进一步包括机械操纵器(105)，该机械操纵器被布置成与物体和/或该物体所附接至的构建基板(106)接合，以在工作平面上方的升高位置使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和/或构建体积中。

Description

粉末床熔融设备和分离装置
技术领域
本发明涉及一种将粉末床的选定区域以逐层方式固化以形成工件的粉末床熔融设备和方法。本发明特别但非排他地应用于选择性激光熔化(SLM)与选择性激光烧结(SLS)设备。
背景技术
粉末床熔融设备通过使用比如激光或电子束的高能束来将材料(比如，金属粉末材料)逐层固化来产生物体。通过下列方式来跨构建套管中包含的粉末床形成粉末层：降低构建平台以降低粉末床、邻近降低的粉末床沉积一堆粉末、并且用擦拭器将粉末堆跨粉末床(从一侧到另一侧)铺展以形成该层。然后通过用束照射这些区域来固化与待形成工件的截面相对应的粉末层部分。所述束熔化或烧结粉末以形成固化层。在对层进行选择性固化之后，粉末床减小了新固化的层的厚度，并且根据需要在表面上散布另外粉末层并将其固化。US 6042774中披露了此类装置的实例。
此类粉末床熔融设备的问题在于如何在完成构建之后从粉末床中提取工件。特别地，希望提取工件并回收未固化的粉末而不将未固化的粉末暴露于具有高氧浓度的气氛(比如空气)，使得回收的粉末可以用于后续的构建。例如，从EP 1793979中已知提供一种手套箱与吸嘴，以允许使用者在将工件从粉末床熔融设备中移除之前将粉末与工件分离。此类设备的问题在于它需要通过手套箱进行人工干预。希望提供一种设备，该设备可以将工件与粉末分开而无需通过手套箱进行人工干预。
从US 2004/0084814和US 2007/0026145中已知对为构建套管提供一个或多个气体入口和气体出口，以提供气体流动穿过构建套管而迫使粉末从构建套管中进出。
US 2008/0241404描述了一种设备，该设备包括构建套管的构建平台，该构建套管具有其能够在重力作用下沿向下方向直接从构建套管释放未使用的粉末的可塌缩或可移除零件。此类系统特别不适合与金属粉末一起使用，因为用金属粉末构建的工件典型地必须固定至固体基板上，例如US 5753274中描述的。
其他系统将粉末与工件分开的位置与构建工件的位置不同。US 2007/0001342和WO 2015/071184披露了将构建活塞/容器从选择性激光熔化设备移除到单独的工作台，在该工作台中，粉末与工件分开。US 2007/0001342描述了一种包括倾斜装置的工作台，被移除的构建容器通过该倾斜装置倾斜，使得载体的升高将粉末推过溢流边缘以便收集。WO2015/071184披露了一种工作台，在该工作台中，被移除的构建容器从直立位置旋转至少90度的角度。在替代性实施例中，在生产物体期间，构造平台可以已经插入旋转框架中。构造平台开始旋转的直立位置是构造平台已经生产物体的位置。
DE 102011002954和US 2001/0045678披露了用于将工件和粉末床转移至粉末移除工作台的设备。US 2001/0045678披露了通过构建套管中的开口来将工件转移至粉末移除工作台。DE 102011002954披露了升高构建平台，来使得工件升高到构建套管上方，然后使用给送装置来将工件和粉饼推入过滤装置中。
WO 93/08928、US 2015/0239177 A1和WO 2016/030530 A1描述了帽状容器，所述容器放置在构造空间上方，这些容器在面向构造空间的这侧开放。所制造的物体和环绕该物体的非固化粉末从构造空间移位到容器中。在WO 93/08928和US 2015/0239177 A1中，然后将物体和非固化粉末从容器内的装置中移除。US 2015/0239177 A1描述了在分层制造期间用作基板的元件用作封闭容器的封闭元件。在WO 2016/030530 A1中，基板是多孔基板，并且容器线性移位以将该多孔基板移动到漏斗状物形收集容器上方，使得环绕物体的粉末从帽状容器落入收集容器中。
此类装置的问题在于，未固化的粉末从粉末床熔融设备中移除，或者未固化的粉末从物体上释放并背离常规的粉末处理设备(投配活塞或粉末溢流)沉积。因此，对于这样的系统，需要提供额外的粉末处理和/或运输装置以回收未固化的粉末以用于后续的构建。
US 2007/0126157A1披露了用于将粉末回收到构建活塞中的设备。该设备包括顶针，该顶针位于构建活塞中、用于推动或拉动构建活塞内的零件，以使一部分未结合的粉末背离制成物品移动。为了提供空间来供未结合粉末移动，进一步降低了构建平台。这需要构建活塞的冲程大于整个构建高度。此外，粉末仍然可能保留在制成物品中。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，该粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、以及机械操纵器，该机械操纵器被布置成与物体和/或该物体所附接至的构建基板相接合，以在工作平面上方的升高位置使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和/或构建体积中。
以此方式，所释放的粉末可以回收到用于该构建过程的粉末处理装置中、比如投配活塞中或粉末溢流通道中，该投配活塞用于投配粉末以使其被擦拭器铺展以形成层，该粉末溢流通道用于在层形成结束时收集多余的粉末。粉末可以直接沉积到这样的装置中、或者可以使用构建平台和/或在形成层期间使用的擦拭器运输到这样的装置中。以此方式，与现有技术的装置相比，避免了额外的复杂性，并且可以减少粉末床熔融与粉末回收设备的占地面积。
应理解的是，“机械操纵器”旨在限于机械装置，即机器或机器化装置，但不一定限于机动和/或自动装置。然而，在优选的实施例中，机械操纵器是机动的，使得由机械操纵器执行的操作的至少一部分是/可以是自动的。替代性地，机械操纵器可以通过手动施加的力进行操作。例如，可以提供外部致动杆或杠杆，其中，致动杆或杠杆的手动操纵操作机械操纵器。
机械操纵器可以被布置成与构建基板相接合，该构建基板被支撑在构建平台上并且在其上构建并且附接物体，机械操纵器被布置成通过倾斜构建基板来使物体倾斜。机械操纵器可以被布置成使得当与物体和/或构建基板相接合时，可以从构建平台拾取物体。物体可以包括在增材构建过程中构建的任何特征、比如零件或工件；将零件或工件附接至构建基板上的一个或多个支撑件和/或锚固件；和/或与零件或工件分开的特征、例如专门构建来与机械操纵器相接合的接合特征。接合特征可以被构建为零件/工件的延伸部，或者可以被构建在与零件/工件分开的构建基板上。
与US 5753274中披露的典型构建基板不同，在构建期间，构建基板不可以例如通过螺栓等固定至构建平台上。以此方式，机械操纵器可以与构建基板相接合以使构建基板倾斜，而不需要操作来从构建平台释放构建基板。
替代性地，构建平台和构建基板可以被布置成使得构建基板可以可释放地固定至构建平台上，使得当物体和/或构建基板被机械操纵器接合时，物体附接到的构建基板可以从构建平台释放以使物体倾斜，而无需手动触及构建基板。例如，构建基板和/或构建平台可以包括用于释放锁定元件的致动机构，该锁定元件将构建基板锁定至构建平台上。机械操纵器可以包括致动机构。可以使用驱动机构(比如，马达或电磁体)来自动执行从构建平台释放构建基板。
机械操纵器可以被布置成例如通过使物体从物体的构建方向倾斜超过90度并且优选地倾斜180度来使物体翻转。以此方式，可以释放可能以其他方式捕获在物体中的粉末。机械操纵器可以被布置成使物体围绕两个、优选正交轴线旋转。这两个轴线可以与工作平面不正交。替代性地，第一轴线可以与工作平面不正交，而第二轴线基本上与工作平面正交。当机械操纵器处于围绕第二轴的至少两个取向时，该机械操纵器可以可操作来使物体围绕第一轴线倾斜，使得在物体相对于第一轴处于不同位置时物体可以围绕第一轴倾斜。这可以有助于从物体的内部通道/凹槽中释放粉末。
机械操纵器可以安装在设备中，使得构建平台必须从接合位置降低，在该接合位置中，机械操纵器与物体和/或构建基板相接合，以提供空间供与物体和/或构建基板相接合的机械操纵器旋转。例如，构建平台可以将构建套管向上升高到接合位置、比如构建套管的顶部，以使物体和/或构建基板与机械操纵器相接合，然后使构建套管向下降回以提供空间供与物体和/或构建基板相接合的机械操纵器旋转。这可以允许机械操纵器的可旋转元件安装成围绕固定轴线(例如，相对于构建套管固定)旋转，而不是必须使轴线背离构建套管/构建平台移动以提供足够的旋转间隙。
该粉末床熔融设备可以包括构建室以用于在构建期间维持物体周围的惰性气氛，其中，该机械操纵器被布置成使物体在构建室内倾斜，使得可以在惰性气氛下的同时从物体中释放出粉末。这可以是有利的，因为粉末的氧化可能导致不期望的效果，例如火灾和爆炸并且使用被氧化粉末使得在后续构建中构建的物体具有不期望的特性。通过在惰性气氛下从物体中释放粉末，避免了被释放粉末被氧化。
该机械操纵器可以包括在构建室外部延伸的驱动机构，其中，向该驱动机构施加力来操作该机械操纵器。该驱动机构可以是可手动操作或由马达驱动。
替代性地，该机械操纵器可以由容纳在构建室内的致动器(比如，马达)驱动。
该机械操纵器可以被布置用于从构建室中移除物体。该机械操纵器可以安装在构建室的门上，其中，该门的打开使该机械操纵器和被该机械操纵器固持的物体从构建室移动。
替代性地，该机械操纵器可以安装在驱动机构上，该驱动机构用于通过构建室中的可关闭出口孔来取出该机械操纵器和被固持物体。该可关闭出口孔可以被定位在构建室的顶板中。
该粉末床熔融设备可以包括转移室，其中，该机械操纵器包括驱动机构，该驱动机构被布置用于将物体移动至该转移室。该机械操纵器可以被定位在该转移室内，该驱动机构被布置用于通过该可关闭出口孔将该机械操纵器和该被固持物体取出到该转移室中，其中，当该出口孔关闭时，可以从该转移室中移除物体。该转移室可以是可相对于该出口孔移动的，其中，该转移室的移动将该出口孔关闭。该照射装置可以包括用于将辐射束引导至工作平面中的选定位置的扫描器，其中，该扫描器可与该转移室一起移动，使得当转移室背离该出口孔移动时扫描器关闭该出口孔。
该转移室可以是气闸室，其中，可以通过该转移室来从该构建室中移除该物体，同时保持该构建室中的惰性气氛。
该粉末床熔融设备可以包括在构建室之外的储存位置，并且该机械操纵器可以被布置用于优选地自动地将物体沉积在该储存位置中。以此方式，该机械操纵器自由地处理在该粉末床熔融设备中构建的后续物体而无需人工干预。该机械操纵器可以被布置用于优选地自动地从储存区域拾取构建基板以用于后续构建。
该机械操纵器可以包括至少一个可移动操纵装置，以用于与构建基板和/或物体相接合。
该操纵装置可以是至少一个可移动臂，该至少一个可移动臂能够定位从而使得该构建平台的升高要求并且优选地使得物体和/或构建基板附接至该至少一个臂上，其中，该至少一个臂的后续移动使物体倾斜。该臂和构建基板可以包括协作的紧固元件，该紧固元件相接合以通过构建平台的升高来将机械操纵器附接至构建基板上。该协作的紧固元件可以包括被动或主动紧固元件。例如，紧固元件可以包括在该构建基板和该操纵器的臂中的一者上的被动紧固元件、其呈弹性元件形式，当该构建平台升高时，其通过与该构建基板和该操纵器的臂中的另一者上的凸缘相接合而偏转，以致使该弹性元件抓紧该凸缘，由此将该机械操纵器附接至该构建基板上。主动紧固元件可以包括被马达或电磁体激活的紧固元件。
该机械操纵器可以包括用于检测协作的紧固元件的接合的传感器。该机械操纵器可以包括用于确认协作的紧固元件的接合的指示器，例如可以对传感器检测到接合作出响应的指示器。该可移动臂可以被安装成围绕不与工作平面正交的轴线旋转。该轴线可以与工作平面平行。以此方式，该臂的运动使物体倾斜。
该机械操纵器可以包括至少一个第一臂和至少一个第二臂，其被布置成使得该至少一个第一臂和该至少一个第二臂中的一者可以将第一构建基板固持成支承该粉末床熔融设备中构建的物体，而该至少一个第一臂和该至少一个第二臂中的另一者将第二构建基板固持以进行后续构建。该至少一个第一臂和该至少一个第二臂可以以固定关系安装，使得第一构建基板上的物体能够在将第二基板定位在构建平台上的同时倾斜。该机械操纵器可以被布置成使得该第二基板可以从该机械操纵器中释放，同时该第一基板保持固持在该机械操纵器中。以此方式，可以将进行下一次构建的构建基板与来自未固化粉末的当前构建的分离件(break-out)并行放置。
该操纵装置可以包括至少一个指形件，该至少一个指形件可在致动器的控制下移动以接合构建基板的下侧从而使构建基板倾斜，其中，该致动器和该指形件被设置在该构建平台中或构建平台上。
该机械操纵器可以包括粉末引导件，以用于在物体倾斜时将释放的粉末引导至期望的位置。该粉末引导件可以包括斜槽或漏斗状物，该斜槽或漏斗状物被定向成当该机械操纵器使物体倾斜时，将释放的粉末引导至期望的位置。该粉末引导件可以包括接收座、比如盒状区段以用于容纳物体，该斜槽或漏斗状物形成该接收座的一部分。该接收座可以限制释放的粉末，使得释放的粉末被递送至该斜槽或漏斗状物的出口。该接收座可以包括该斜槽或漏斗状物的第一开口、以及第二开口，该第二开口被布置成使得该物体和构建基板可以通过构建平台穿过该第二开口被推入该接收座中。当该构建基板被该构建平台推入该接收座中时，该第二开口可以被该构建基板关闭。
该斜槽或漏斗状物可以能定位成当物体被机械操纵器倾斜时将释放的粉末分配到构建体积中、到粉末溢流通道中、和/或投配器、比如投配活塞中。以此方式，可以回收释放的粉末以用于后续的构建。当物体倒置时，斜槽或漏斗状物可以被定位在这样的位置。
该粉末床熔融设备可以包括粉末溢流通道和/或投配活塞和筛子，其中，该筛子被定位或可定位成在释放的粉末进入粉末溢流通道和/或投配活塞中之前将其筛分。该筛子可以是可移动的。该筛子可以从筛分位置可移动至远程位置，在该筛分位置时，该筛子在释放的粉末进入投配活塞中之前将其筛分，该远程位置使得通过投配活塞的操作而升高到工作平面上方的粉末不会经过(返回穿过)该筛子。该筛子可以从筛分位置可移动至处置位置，在该筛分位置时，该筛子在释放的粉末进入该粉末溢流通道和/或投配活塞中之前将其筛分，在该处置位置时，该筛子捕获的材料沉积在收集箱中。
该机械操纵器可以包括振动器、例如超声波振动器，以用于在物体倾斜时振动物体。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于将物体与未固化的粉末分离的分离装置(break-out device)，该物体是以逐层方式在粉末床熔融设备中构建的，该粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置，该分离装置包括机械操纵器，该机械操纵器被布置成安装在该粉末床熔融设备中或粉末床熔融设备上，使得该机械操纵器能够与该物体和/或在其上构建该物体的构建基板相接合，以在工作平面上方的升高位置时使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和/或该构建体积中。
该分离装置可以能够改造到粉末床熔融设备上。该分离装置可以包括用于粉末床熔融设备的构建室门，其中，该机械操纵器安装至该门上，该门可安装在该粉末床熔融设备的构建室上，使得该门的打开使该机械操纵器和被该机械操纵器固持的物体从该构建室移动。
替代性地，该分离装置可以能够可拆卸地安装在该粉末床熔融设备中或该粉末床熔融设备上以分离该物体。在后一种情况下，该分离装置可以从该粉末床熔融设备上可拆卸/可移除，使得它可以与一个或多个另外的粉末床熔融设备一起使用。由于该分离设备用于分离该物体并且不在构建期间使用，因此该分离装置的共享可以允许优化该分离装置的实用性。
该机械操纵器可以包括驱动机构，该驱动机构被布置成在该粉末床熔融设备的构建室外部延伸，其中，向该驱动机构施加力来操作该机械操纵器。该驱动机构可以是可手动操作或由马达驱动。
根据本发明的第三方面，提供了多个粉末床熔融设备，该粉末床熔融设备中的每一个用于以逐层方式来构建物体、并且包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置，该多个粉末床熔融设备进一步包括机械操纵器，该机械操纵器可在该多个粉末床熔融设备之间移动，使得在每个粉末床熔融设备中，该机械操纵器能够与物体和/或该物体所附接至的构建基板相接合，以在工作平面上方的升高位置使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和/或构建体积中。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，该粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、用于维持该工作平面周围的惰性气氛的构建室、以及包括孔的可移动转移室，其中，该转移室可从第一位置和第二位置移动，在该第一位置时，该孔与该构建室连通以允许将该物体转移到该转移室中，在该第二位置时，该物体可以通过该孔从该转移室转移到环境气氛中。
该转移室可以在第一位置与第二位置之间可滑动。替代性地或此外，该转移室可以在第一位置与第二位置之间可旋转。
该粉末床熔融设备可以包括用于在使该转移室的孔与该构建室连通之前在该转移室中产生惰性气氛的装置。
可以在该构建室的顶板中设置孔，其中，该物体可以通过这个孔转移到该转移室中。该照射装置可以是可移动的，并且该照射装置和该转移室被布置成使得该转移室和该照射装置中的任一者可以被定位在该构建室的顶板中的孔处。该照射装置和该转移室可以作为单个模块一起移动。
该设备可以包括机械操纵器，该机械操纵器被布置用于与该物体和/或构建基板相接合，以将该物体转移到该粉末转移室和/或从该粉末转移室转移。该机械操纵器可以缩回到该转移室中，以便在其中运输。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，该粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台；可在投配套管内移动以投配粉末的投配活塞；用于将从该投配套管投配的粉末铺展以在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的擦拭器；用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置；以及可从筛分位置移动至远程位置的筛子，在该筛分位置时，该筛子在释放的粉末进入该投配活塞中之前将其筛分。
该远程位置可以使得通过投配活塞的操作而升高到该工作平面上方的粉末不会经过(返回穿过)该筛子。该远程位置可以是处置位置，在该处置位置时，由该筛子捕获的材料沉积到收集箱中。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于将物体与未固化的粉末分离的分离装置，该物体是以逐层的方式在粉末床熔融设备中构建的，该粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置，该分离装置包括机械操纵器，该机械操纵器包括框架，该框架上具有联接构件以用于与该物体和/或在其上构建该物体的构建基板相接合，该框架可旋转来使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来，该联接构件被布置用于使得该构建平台和安装在其上的物体和/或构建基板的升高致使该联接构件接合该物体和/或构建基板。
该机械操纵器可以可安装在该粉末床熔融设备中或该粉末床熔融设备上。
替代性地，该机械操纵器可以安装在与该粉末床熔融设备分开的分离模块中或分离模块上，该分离模块包括用于接纳该粉末床熔融设备的可移除构建套管的空间，联接构件被定位或可定位成使得，当该构建套管被接纳在该分离模块内的空间中时，该构件平台和安装在其上的物体和/或构建基板的升高致使联接构件接合该物体和/或构建基板。该框架在该分离工作台内的旋转可以致使释放的粉末落回到构建套管中。接着可以将该包含释放的粉末的构建套管返回到该粉末床熔融设备中以进行后续的构建。该构建套管可以在后续构建中可用作投配活塞。
根据本发明的第七方面，提供了一种用于粉末床熔融系统，该粉末床熔融系统包括：-
用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，该粉末床熔融设备包括：构建室，该构建室用于容纳在构建套管内可移动以限定构建体积的构建平台；用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置；用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置；在该构建室中、用于从该构建室移除物体的构建室孔；以及用于关闭该孔的构建室门；
转移室，该转移室具有用于接收该物体的转移室孔和用于关闭转移室孔的转移室门，该转移室被布置成可拆卸地可安装至该粉末床熔融设备上，以将该转移室孔与该构建室孔配准；以及
转移装置，该转移装置被定位在该粉末床熔融设备或转移室中、并且被布置成与该物体和/或该物体附接到的构建基板相接合，以在该工作平面上方的升高位置将物体从该构建室转移到该转移室中。
以此方式，可以将物体从粉末床熔融设备转移到在该转移室内在惰性气氛中进一步处理的位置、和/或使得留在该物体上的粉末包含在该转移室内。通过在该工作平面上方的升高位置将物体从该构建室转移到该转移室中，大部分粉末将保留在该粉末床熔融设备内。该转移室可以可拆卸地可安装至该粉末床熔融设备上，以密封该转移室与该粉末床熔融设备之间的界面，从而防止粉末和/或惰性气体从其中泄漏。
该转移室门可以密封该转移室孔，使得可以维持该转移室内的惰性气氛。该转移室可以包括在将该转移室开向该构建室内的气氛之前在其中形成惰性气体气氛的装置。例如，该转移室可以包括气体回路，该气体回路可拆卸地可连接至该粉末床熔融设备上的气体回路上，使得可以从该粉末床熔融备向该转移室供应惰性气体。替代性地，该转移室可以包括其自身的惰性气体供应源。
该转移装置可以包括本发明第一方面的机械操纵器，该机械操纵器可以从该构建室内的第一位置移位到该转移室内的第二位置，以在其间转移物体。该转移装置可以包括伸缩臂，以用于在这两个位置之间移动该机械操纵器。
替代性地，该转移装置可以包括与该粉末床熔融设备中的机械操纵器分开的、用于从物体上释放粉末的装置，比如参照本发明的第一方面所描述的，该转移装置被布置用于从该机械操纵器取出物体、并且将该物体转移到该转移室中。
该转移室可以包括用于使该转移室围绕工厂地板移动的推车。该转移室可以包括把手，使得该转移室可以在工厂地板周围手动地推动。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的粉末床熔融设备的一部分的透视图，其中，机械操纵器处于使得粉末层可以固化的位置；
图2是图1所示的粉末床熔融设备的透视图，其中机械操纵器处于附接至构建基板的位置，已经构建物体(未示出)在构建基板上；
图3是构建基板上的凸缘和机械操纵器上的连接结构的透视图；
图4是机械操纵器的透视图，该机械操纵器处于使附接至构建基板上的物体(未示出)被翻转180度的位置；
图5是机械操纵器的透视图，该机械操纵器处于使附接至构建基板上的物体(未示出)被翻转90度与180度之间的角度的位置；
图6是粉末床熔融设备的透视图，示出了构建室的外门；
图7是根据本发明第二实施例的粉末床熔融设备的示意图；
图8是图7所示的粉末床熔融设备的激光室内的透视图；
图9示出了使用根据本发明第二实施例的设备的机械操纵器的接收座来从物体上释放未固化粉末的方法；
图10是图7的粉末床熔融设备的透视图，示出了将筛子倾斜以处置过大的材料；
图11是根据本发明第二实施例的多个粉末床熔融设备并排堆叠的透视图；
图12是根据本发明第三实施例的粉末床熔融设备的示意图；
图13是图12所示的粉末床熔融设备的激光室内的透视图；
图14a至图14c是粉末床熔融设备的一端的侧视图和透视图，其中使用该设备构建的物体被储存以供操作者收集；
图15至图17示出了根据本发明另一实施例的在三种不同的条件下的机械操纵器；
图18示出了根据本发明另一个实施例的粉末床熔融设备；
图19a是图18中所示的粉末床熔融设备的构建活塞的顶部分的透视图；
图19b是穿过构建活塞的截面视图，示出了用于升高和降低连接销的驱动机构；
图19c是构建活塞的透视图，其中构建平台处于降低位置并且连接销处于升高位置；
图19d是构建活塞的透视图，其中构建平台处于降低位置并且连接销处于降低位置；
图20是构建活塞的顶部分的透视图，其中构建平台处于降低位置并且连接销处于升高位置并连接至构建基板上；
图21是图18的粉末床熔融设备的顶视图，展示了打开门的各个阶段；并且
图22是根据本发明另一个实施例的转移室的透视图。
具体实施方式
参见图1至图6，根据本发明的一个实施例的粉末床熔融设备101包括可在构建套管103内移动以限定构建体积的构建平台102、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置(未示出)、以及用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融粉末的照射装置(未示出)。粉末层的连续形成在该构建体积中形成粉末床。该粉末形成装置典型地包括用于投配粉末的投配器(未示出)和用于将所投配的粉末铺展成层的擦拭器(未示出)。在这个实施例中，该投配器是顶部投配器、将粉末投配到表面104上。
提供了构建室113以用于维持粉末床的工作表面周围的惰性气氛。构建室113可以包括如WO 2010/007394中描述的上部室和下部室。门111a和111b分别提供了通向该构建室的上部室和下部室中的每一个的通路。设置了气体流入口114和气体流出口115，以产生惰性气体流以穿过工作平面。
该投配器可以与WO 2010/007396中披露的一致。该擦拭器的下边缘限定了工作平面并且基本上与表面104对齐。该表面包括孔117a、117b，这些孔限定了用于收集粉末的通道。通道117a、117b经由导管119a、119b通向安装至构建室113的一侧上的收集料斗。该收集料斗中的粉末可以在随后的构建中重复使用，并且可以使用适当的粉末运输机构返回到顶部投配器。在这个实施例中，在该构建体积的两侧设置呈楔形元件118a、118b形式的倾斜侧元件。楔形元件118a、118b有助于将粉末限制在其间的区域内。
该粉末床熔融设备进一步包括机械操纵器105，该机械操纵器被布置成与物体所附接至的构建基板106接合，以在工作平面上方的升高位置使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和构建体积中。
机械操纵器105包括操纵装置，该操纵装置包括刚性框架，该刚性框架包括通过连接构件108a、108b连接在一起的两个L形臂107a、107b。该框架环绕开放空间，使得对于操纵装置的至少一个位置，比如图1中所示的位置，照射单元的激光束可以被引导到粉末床表面的所有零件而不会撞击该框架。在这个位置时，操纵装置还避免干扰跨工作平面产生的气体流。该操纵装置进一步包括可移位钩形联接构件109a至109d，这些联接构件朝向图3所示的位置偏置。联接构件109a至109d被布置成钩在构建基板106上的凸缘110a、110b下方。操纵装置经由心轴(未示出)安装至门111a上，使得该操纵装置可围绕轴线112旋转360度。该心轴延伸穿过门111a并延伸到构建室之外，其中，向心轴施加力使操纵装置旋转。在这个实施例中，该心轴由容纳在马达壳体116中的马达(未示出)驱动。然而，在一个替代性实施例中，该心轴可以手动地例如经由杠杆或轮子旋转。
在使用中，在构建物体期间，操纵装置如图1所示定位，并且通过重复降低构建平台102、跨构建体积铺展一层粉末、并且使用照射装置来固化该层的选定部分，来以常规的方式逐层地构建物体。在形成层之后，任何多余的粉末均被擦拭器推入收集通道117a、117b中。该物体典型地包括待构建的零件或工件、以及将该零件或工件附接至构建基板106上的支撑件或锚固件。然而，还已知的是，直接在构建基板106上构建零件或工件，例如如EP1521657中描述的。
在物体完成之后，将操纵装置旋转到图2和3所示的位置，其中臂107a、107b和联接构件109a至109d恰好位于构建体积两侧的表面104的上方。然后将构建平台102升高，使得承载该物体的构建基板106上的凸缘110a、110b与联接构件109a至109d相接合并使其偏转，其中一旦每个凸缘110a、110b已经移过对应联接构件109a至109d的钩形部分，该联接构件就在偏置下返回到图3所示的位置。在这个位置时，构建基板106被操纵装置固持。
在构建基板106由操纵装置固持的情况下，在构建套管103中降低构建平台102。然后，通过马达来将操纵装置旋转到图4所示的完全倒置位置，使得未固化的粉末从物体上释放并落入构建体积中和/或落在表面104上。超声波振动器(未示出)可以设置在操纵装置上或嵌入其内，该操纵装置的振动并且因此构建基板106有助于从物体上释放未固化的粉末。
为了从物体内的内部曲折通道中释放未固化的粉末，可能需要将物体旋转至多个不同的取向，其中，图5示出了操纵装置可以旋转到的一个这样的位置。
在粉末移除步骤结束时，操纵装置返回至图4所示的位置。然后将构建平台102升高以将释放的未固化粉末推到工作平面上方，使得擦拭器将释放的未固化粉末推入收集通道117a、117b中。一旦释放的未固化粉末已经回收到通道117a、117b中，可以打开门111a以从粉末床熔化设备中提取物体和构建基板106。该物体通过附接至机械操纵器上而离开构建室，该机械操纵器附接至门111a上。可以旋转操纵装置以将物体定向在其构建的取向上以便提取，例如以放置在推车上以便移除。然后可以将替换的构建基板放置在构建平台102上以用于下一次构建。
在上述实施例的替代方案中，机械操纵器可以安装构建室的壁上而不是门111a上。
图7至图10示出了根据本发明另一实施例的粉末床熔融设备。与参见图1至图6描述的实施例的特征相同或相似的这个实施例的特征已经给出相同的附图标记，但是用系列200给出。
在这个实施例中，投配器220包括可在投配套管220b中移动的投配活塞220a。通过投配活塞220a的向上运动，来使粉末从投配套管220b投配。跨由构建套管203限定的构建体积，擦拭器221铺展升高到工作平面上方的粉末。
构建室213的顶板213a包括孔222。在这个实施例中，照射装置、光学模块223、以及机械操纵器205可滑动地安装在构建室213上方的导轨上，使得照射装置223和机械操纵器205各自可以被定位在孔222的上方。当照射装置223被定位在孔222的上方时，机械操纵器被定位在零件与构建基板储存区域224上方。当机械操纵器205被定位在孔222的上方时，照射装置被定位在照射装置储存区域225中。机械操纵器205和照射装置223可以通过马达在这些位置之间驱动。可以设置对准机构(未示出)、例如用于将照射装置223和机械操纵器205定位在可重复位置的运动学安装件，来将照射装置223和机械操纵器205相对于孔222对准。可以校准照射装置223以针对这个可重复位置来扫描工作平面。
机械操纵器205被容纳在转移室271中。转移室271可从位于孔222上方的位置移动至储存区域224上方的位置。转移室217可以与顶板壁形成密封，使得物体可以转移到机械操纵器中而不损害构建室213中的惰性气氛。
机械操纵器包括盒状接收座207，该盒状接收座在一端具有开口229，该开口与构建基板206的大小和形状相匹配，并且在另一端具有呈漏斗状物232形式的粉末引导件，以用于将释放的粉末引导至较小的开口226，该开口提供了用于集中对释放的粉末的分配的方式。
盒状接收座207被安装成在两个可伸长臂227、228上旋转。臂的延伸将接收座207从孔222上方的传送室271中的升高位置移动到降低位置，在该降低位置时，接收座可以通过构建平台202的移动与升高到工作平面上方的位置的构建基板206相接合。臂227、228包括伸缩布置，使得臂227、228可以伸长和缩回，以使接收座207在这两个位置之间移动。与图1至图6中所示的实施例类似，接收座上可以包括联接构件/指形件，以用于与构建基板206的凸缘相接合。
在操纵器205处于图7中所示的卸载位置时，臂227、228可以将构建基板206和附接至其上的物体降低到储存区域224。清洁储存区域224可经由门242触及。例如WO 2010/026396中描述的，用于从再循环气体中过滤掉冷凝物和其他颗粒的可拆卸过滤器组件231也可通过门242而触及，使得可以拆卸该过滤器组件以更换过滤器元件。图8展示了构建室中的气体流入口214和气体流出口215。
在构建室中在投配器220上方设置了可移动筛子233。筛子233可从储存位置移动至筛分位置，该储存位置在工作平面上方间隔开，使得擦拭器221可以在筛子233下方移动，以将由投配器220投配的粉末散布在粉末床上，在该筛分位置时，筛子233被接纳在投配套管220b中。在这个位置时，被推回到投配套管233中的释放粉末穿过筛子233，使得大的颗粒被筛子233捕获。筛子233由可在槽236、237中移动的两个臂234和235支撑。同时升高和降低臂234、235来升高和降低筛子233，而如图10所示，在升高多个臂236中的一个的同时降低另一个臂237来使筛子233倾斜，使得被捕获的颗粒被分配到过大的颗粒处置通道238中。
在使用中，在构建物体270期间，光学模块223定位在孔222上方，如图7和8所示。光学模块223通过窗口275将激光束引导至工作平面中的选定位置。在构建结束时，光学模块223缩回并且机械操纵器205定位在孔222上方。
然后控制机械操纵器205以将接收座207降低到构建室中并接合工作表面204。在此操作期间，粉末和物体保持在构建体积内。一旦将接收座207降低到位，就将构建平台202升高以将未固化的粉末和物体推入接收座207中。接收座207的壁将粉末限制在封闭体积内。将构建平台202升高直到构建基板206上的凸缘与接收座207上的联接构件相接合。将接收座207(包含物体并且构建基板206附接至其上)旋转到工作平面上方以从物体释放粉末并将开口226向下引导，使得未固化/释放的粉末从接收座分配回到构建体积中。在接收座207旋转之前和/或期间，降低构建平台202，使得释放的粉末可以被收集在构建体积内。
机械操纵器还可以包括振动机构、比如超声波振动器，以用于在旋转期间使接收座207振动以促进粉末移动至开口226。
用于控制该设备的控制器可以被预编程为基于物体的内部几何形状、通过一系列运动(旋转和线性运动)来移动接收座207。例如，一系列特定运动可以辅助粉末从内部通路中释放出来，并且可以根据那些内部通路的几何形状来确定。
在将粉末回收到构建体积中的操作之后，将接收座207穿过孔222提升出来并移动至图7中所示的位置。
为了将分配到构建体积中的粉末回收到投配器220中，将筛子233降低至投配器套管220b中。然后将构建平台202升高，并且将擦拭器221致动以将粉末向上推动到筛子233顶上的工作平面上方。没有过大的粉末颗粒落入投配器套管220b中，而过大的颗粒被筛子233捕获。如图10所示，在适合的时候，筛子233可以倾斜以将收集在其上的过大的颗粒分配到过大的粉末通道238中。过大的颗粒被收集在过大的颗粒收集料斗239中以便使用者移除。
机械操纵器205将附接至构建基板206上的成品物体降低至清洁储存区域225以便使用者移除并拾取新的构建基板206’。然后将机械操纵器205操作来将新构建基板206’转移至构建平台202以用于后续构建。新的构建基板206’储存在适合的位置，以便一旦物体和相关联的构建基板已经放在储存区域225中，它就可以被机械操纵器205拾取。
可以通过粉末入口240来实现对投配器220中的粉末的补充。在图7中，粉末罐241被示为附接至粉末入口240上。
参见图11，可以通过位于设备的相反两端处的通道门来执行日常维护操作(比如移除成品物体、移除和更换过滤器组件231、触及粉末入口240和移除过大的粉末料斗239)，多个设备可以并排堆叠在一起。与现有机器相比，这有助于减少该多个设备占据的占地面积，现有机器至少由于接入要求阻止了这些设备的此类堆叠。每个机器可以安装在地板轨道上，使得在需要进入构建室(例如在材料更换或维修期间)时，可以将机器从设备排中拉出到中央走廊中进行清洁。对这些偶尔的操作设置了通道侧门243至248。
图12至图14示出了根据本发明另一实施例的粉末床熔融设备。与参见图7至图11描述的实施例的特征相同或相似的这个实施例的特征已经给出相同的附图标记，但是用系列300给出。
这个实施例与前一个实施例的不同之处在于，过大的粉末料斗339和粉末入口340被设置在设备的与物体清洁储存区域324和过滤器组件331相同的一端处。相应地，日常维修操作只需要触及设备的一端。
筛子333安装在构建室313的端壁中的槽336、337而不是侧壁中移动的臂上。擦拭器321安装在位于构建室313上方的轨道上。
物体清洁储存区域324包括支撑件、在这个实施例中呈支撑平台350的形式，用于支撑完成的物体和构建基板306。支撑平台350安装在线性轴线上，使得支撑平台350可以移动至接收位置(用于从机械操纵器305接收物体和相关联的构建基板306)和构建基板拾取位置，在该拾取位置时，机械操纵器可以从支撑平台350拾取替换的构建基板306’。该支撑平台的移动由马达351驱动。
由于根据这个实施例的设备在日常操作期间仅需要从一端来接入，因此多个这样的设备可以并排且背对背地堆叠。
图15至图17示出了根据本发明另一个实施例的机械操纵器405。已经对这个实施例的与上述实施例的特征相同或相似的特征给出了相同的附图标记，但是用系列400给出。
机械操纵器405可以用于设备中，比如参见图7至图14描述的。在这个实施例中，机械操纵器405可以同时固持物体450和其所附接至的基板406、以及用于后续构建的替换基板406’。机械操纵器的臂407a、407b的旋转使粉末从物体上释放出来并且允许构建基板406’被定位在构建平台402上以用于后续构建。
机械操纵器406包括可沿着导轨459a、459b移动的悬臂427、428。呈杠杆451、452形式的连杆安装在悬臂427、428上，以可围绕对应轴线旋转。每个杠杆451、452的一端通过连杆457、458连接至螺纹从动件456上。每个连杆457、458可围绕对应杠杆451、452和从动件456的接头枢转。从动件456旋拧在螺纹454上，其中，由马达455驱动的螺纹的旋转使从动件456沿着螺纹454驱动。
呈两个夹紧器指形件460、461形式的末端操纵装置连接至杠杆451、452的另一端上。每个夹紧器指形件460、461可旋转地安装在对应杠杆451、452上，并且夹紧器的旋转由夹紧器马达462驱动。每个夹紧器指形件460、461包括用于与第一构建基板406相接合的第一联接构件460a、461a，以及用于与第二替换构建基板406’相接合的第二联接构件460b、461b。
在使用中，在完成构建时，操作构建平台以将物体和构建基板406升高至构建套管的顶部。机械操纵器在构建室的顶板中的孔上方移动在位。将替换的构建基板406’固持在夹紧器的联接构件460b和461b内。替换的构建基板406’被固持在图15中所示的顶部倒置位置。操作马达455以使螺纹454旋转从而使从动件456向下移动。这首先将连杆457、458拉到图15所示的位置。连杆457、458的角度将杠杆451、452的顶端一起拉动，以将联接构件460a、461a拉开，而联接构件460b、461b对更换的构建基板406’保持夹紧。从动件456的进一步移动使得悬臂427沿着导轨459a、459b移动。
降低夹紧器以将联接构件460a、461a定位在其上构建了物体的构建基板406的两侧上。接着，马达455的驱动被反转，驱动从动件456，使螺纹454向上，从而拉直连杆457和458，以将联接构件460a、461a推到一起以夹紧构建基板406，如图16所示。接着驱动夹紧器马达462以旋转夹紧器并将替换构建基板406’定位成邻近构建平台，同时将构建基板406和物体翻转以释放仍附着至其上的粉末。然后可以将从动件456再次向下驱动以打开联接构件460b、461b，而将替换构建基板释放到构建平台402上，如图17所示。然后将从动件456向上驱动以将机械操纵器与物体一起提升出构建室，并且物体可被运送到并沉积在如上文参见图7至图14描述的储存位置。在将物体沉积在储存位置期间，可以拾取另外的替换构建基板。
在图18至图21中示出了本发明的另外的实施例。已经对这个实施例的与上述实施例的特征相同或相似的特征给出了相同的附图标记，但是用系列500给出。这个实施例类似于参见图1至图6描述的实施例，其中门511a安装有机械操纵器505。
这个实施例与参见图1至图6描述的实施例的不同之处在于，构建基板506在构建期间被固定至构建平台502上，并且设置了用于从构建平台502释放构建基板506以通过机械操纵器505来使构建基板506和物体倾斜的机构。
机械操纵器505包括臂507a、507b，这些臂中具有通道以用于与构建基板506上的凸缘相接合。致动机构可在每个通道内移动，以与构建基板506的锁定构件相接合。在该实施例中，该致动机构通过在构建室513外部延伸的电缆扎带而激活，使得该致动机构可以由位于构建室外部的驱动器来操作。然而，在另一个实施例中，致动机构可以由位于构建室内的驱动器、例如电磁体驱动。
构建基板506包括内部通道580，锁定构件581可移动地定位在该内部通道中。在这个实施例中，构建板506由下板506a形成，该下板中具有凹陷切口，以用于形成内部通道580、锁定构件581和上板506b。该下板中具有三个孔洞，以用于接纳连接销583a、583b、583c的凸耳。在位于机械操纵器505上的致动机构的控制下，锁定构件581可在通道内从与凸耳相接合的位置移动至与凸耳脱离接合的位置。
如在图19a至图19d最佳所示，构建活塞包括连接销583a、583b、583c，这些连接销与构建平台502一起移动，但也可以被驱动以从构建平台502延伸。如在图19b中最清楚地示出，连接销583a、583b、583c相对于构建平台502的移动由位于构建平台502下方的皮带驱动机构驱动。马达584将皮带585围绕环驱动以转动螺纹构件586a、586b、586c。螺纹构件586a、586b、586c接合连接销583a、583b、583c上的互补螺纹，以使连接销583a、583b、583c相对于构建平台502移动。
在使用中，构建基板附接至连接销583a、583b、583c上，并且在构建期间，构建平台502与连接销583a、583b、583c一起降低，以允许逐层形成物体。然而，与参见图1至图7描述的实施例不同，在构建结束时，构建平台502保持在构建套管503中的较低位置，如图20所示，而这些销被驱动以使构建基板向上移动至构建套管503的顶部。在这个转移期间，粉末穿过构建基板506与构建套管503之间的空隙落入构建体积中。当构建基板506已经升高到构建活塞的顶部时，物体周围的大部分未固化粉末将落回到构建体积中。相应地，当构建基板506上的凸缘与机械操纵器505相接合时，在图20所示的位置，这些区域基本上没有粉末，这可以抑制构建基板505与机械操纵器505的连接。
然后驱动致动机构以使构建基板506与连接销583a、583b、583c脱离联接，并且使机械操纵器505旋转以使物体倾斜，从而释放被捕获在物体内的粉末。这个实施例可以减少沉积在构建体积之外的粉末量，从而减少在初始粉末间隙冲程中由擦拭器移动到溢流通道的粉末的重量。在随后的粉末间隙冲程中可以通过在冲程之间构建平台被升高的量来控制由擦拭器推入溢流通道中的粉末量。
图21示出了用于将机械操纵器505附接至门511a上的枢转机构590。枢转机构590允许机械操纵器围绕其轴线沿与门511a围绕其轴线枢转的方向相反的方向枢转，使得机械操纵器505可以从构建腔室513移动而不接触构建腔室513的壁。
应理解的是，在不背离本文所限定的本发明的情况下，可以对上述实施例进行改变和修改。例如，投配器可以不是投配活塞，而是“顶部”投配器，其将粉末从上方投配到表面104、204、304上。粉末可以从上方转移到顶部投配器，而不是将释放的粉末沉积回到构建体积中，可以将接收座移动至可以将释放的粉末回收到顶部投配器的料斗中的位置。这个入口可以是可从储存区域接入的以允许使用者将粉末补充到顶部投配器中、并用于维护筛子，该筛子用于在将回收的粉末从接收座重新引导顶部投配器中时将其过滤。使用顶部投配器可以允许设备具有较小的占地面积，并且克服投配活塞问题，因为由于在构建期间，粉末的包装和/或固化材料的收缩，投配活塞的体积必须大于构建体积。
接收座还可以在材料更换期间使用。特别地，在材料更换期间，可以使用擦拭器将粉末推入构建基板顶部上的构建体积中。然后可以将接收座降低到位并通过升高构建基板来将粉末推入接收座中，如上所述，直到构建基板接合该接收座上的联接构件。接着，不是旋转接收座，而是可以将接收座从构建室中提升，由此提取粉末。然后可以通过机械操纵器将包含替换粉末的替换接收座运送到构建室，并且将替换粉末沉积在构建体积中。不是使用相同的接收座来进行材料更换，而是可以使用具有封闭顶部的接收座来确保，当从构建室中的惰性气氛中移除粉末时粉末不暴露于氧气。替代性地，可以提供系统来盖住容器中的狭窄开口。此外，粉末可以与物体一起从构建室中移除，而不是在单独的操作中移除。
在替代性实施例中，任何上述实施例中的机械操纵器可在多个粉末床熔融设备之间转移，使得它可以用于将物体与每个机器中的粉末分离。在参见图7至图14描述的这些实施例的情况下，情况可以是，整个机械操纵器是可转移的，例如致动/操纵机构和接收座207、307、或者仅致动/操纵机构是可转移的，而接收座207、307留在它们专用的机器中。不转移接收座可以有助于防止机器之间的粉末交叉污染。
在另外的实施例中，机械操纵器可以被设置在与粉末床熔融分开的分离模块中。构建套管103和构建平台102可以一起形成容器，该容器可移除地安装在粉末床熔融设备中。该分离模块包括用于接纳粉末床熔融设备的可移除容器的空间，使得构建平台102升高到构建套管103的顶部来致使安装在其上的构建基板106与机械操纵器上的联接构件相接合。该可移除容器可以与升降机构一起可移除，该升降机构用于在构建套管中移动构建平台，或者粉末床熔融设备和分离模块各自可以具有固定在其中的升降机构，该升降机构与构建平台相接合以移动构建平台。
机械操纵器的框架在分离工作台内的旋转致使未固化的粉末落回到由构建套管和构建平台形成的容器中。接着可以将该包含释放的粉末的构建套管和构建平台返回到该粉末床熔融设备中以进行后续的构建。以此方式，如果物体在冷却时应保留在粉末中一段时间，则这个冷却过程可以在分离模块中进行，从而腾出粉末床熔化设备进行下一次构建。
图22示出了本发明的另外的实施例。已经对这个实施例的与上述实施例的特征相同或相似的特征给出了相同的附图标记，但是用系列600给出。
在这个实施例中，转移室671是与粉末床熔接设备分开的模块，并且可拆卸地可安装至粉末床熔融设备601上。转移室671安装在推车上并与粉末床熔融配合接触，以围绕构建室中的开口形成密封，物体穿过该开口。可以提供手动操作的把手691，该把手在操作时迫使转移室671抵靠粉末床熔合设备601的侧面以形成密封。可以提供气体入口693，以用于将转移室671连接至粉末床熔融设备601的惰性气体供应源上。如果要在转移室671中形成惰性气氛，则在通向转移室671的门(未示出)和通向构建室的门695之前完成。可以进行惰性气氛的形成以避免构建室中的惰性气氛受到损害，和/或允许物体在惰性气氛中冷却。然而，可以认为可接受的折中并且因此必须改造的是，在转移室的构建与主要目的之间构建室中的惰性气氛以减少粉末释放到周围环境中的方式来移除和转移物体。
为了移除物体，打开通向转移室671的门和通向构建室的门695，并且将物体从构建室转移到传送室671中。用于转移物体的转移装置可以包括如参见图1至图6所述的机械装置，但是通过伸缩臂安装在构建室的后壁上。该伸缩臂被驱动以将固持物体的机械操纵器伸出到转移室671中。接着，将物体从机械操纵器上拆下，以便在机械操纵器缩回时将物体留在转移室671内。
在移除重型/笨重的零件时，推车减少了操作者的物理负荷，并且不需要操作者靠近构建室。
接着关闭门，并且可以将转移室671在小车694上推到另一个位置，以进一步处理物体。
在另外的实施例中，转移装置设置在转移室671内，用于从粉末床熔融接设备601内的机械操纵器拾取物体并将物体转移到转移送室671中。

Claims (50)

1.一种以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、以及机械操纵器，所述机械操纵器被布置成与所述物体和/或所述物体所附接至的构建基板相接合，以在所述工作平面上方的升高位置使所述物体倾斜，使得粉末从所述物体中释放出来并沉积在所述工作平面上方的位置处和/或构建体积中。
2.根据权利要求1所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器是机动的，使得由所述机械操纵器执行的操作的至少一部分是自动的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器可通过手动施加的力进行操作。
4.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置成与被支撑在所述构建平台上的构建基板相接合，并且在所述构建基板上构建并且附接所述物体，所述机械操纵器被布置成通过倾斜所述构建基板来倾斜所述物体。
5.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置用于将所述物体翻转。
6.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置成使所述物体围绕两个轴线旋转。
7.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器安装在所述设备中，使得所述构建平台必须从接合位置降低，在所述接合位置中，所述机械操纵器与所述物体和/或所述构建基板相接合，以提供空间供与所述物体和/或所述构建基板相接合的机械操纵器旋转。
8.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，包括构建室，所述构建室用于在构建期间维持所述物体周围的惰性气氛，其中，所述机械操纵器被布置成使所述物体在所述构建室内倾斜，使得在惰性气氛下的同时从所述物体中释放出粉末。
9.根据权利要求8所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括在构建室外部延伸的驱动机构，其中，向所述驱动机构施加力来操作所述机械操纵器。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置用于从所述构建室中移除所述物体。
11.根据权利要求10所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器安装在所述构建室的门上，其中，所述门的打开使所述机械操纵器和被所述机械操纵器固持的物体从所述构建室移动。
12.根据权利要求10所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器安装在驱动机构上，所述驱动机构用于通过构建室中的可关闭出口孔来取出所述机械操纵器和被固持物体。
13.根据权利要求12所述的粉末床熔融设备，其中，所述可关闭出口孔被定位在所述构建室的顶板中。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的粉末床熔融设备，包括转移室，其中，所述机械操纵器包括驱动机构，所述驱动机构被布置用于将所述物体移动至所述转移室。
15.根据权利要求14所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被定位在所述转移室内，所述驱动机构被布置用于通过所述可关闭出口孔将所述机械操纵器和所述被固持物体取出到所述转移室中，其中，当所述出口孔关闭时，可从所述转移室中移除所述物体。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述转移室可相对于所述出口孔移动，其中，所述转移室的移动将所述出口孔关闭。
17.根据权利要求16所述的粉末床熔融设备，其中，所述照射装置包括用于将辐射束引导至所述工作平面中的选定位置的扫描器，所述扫描器可移动至所述出口孔上方的位置，使得所述扫描器能够通过所述出口孔将所述辐射束引导至所述工作平面。
18.根据权利要求17所述的粉末床熔融设备，其中，所述扫描器和转移扫描器可作为单个单元一起移动，其中，所述扫描器和所述转移室中的任一者可定位在所述出口孔上方。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述转移室可是气闸室，其中，可通过所述转移室来从所述构建室中移除所述物体，同时保持所述构建室中的惰性气氛。
20.根据权利要求10至19中任一项所述的粉末床熔融设备，包括在所述构建室之外的储存位置，并且所述机械操纵器被布置用于将物体沉积在所述储存位置中。
21.根据权利要求20所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置用于从所述储存区域拾取构建基板以用于后续构建。
22.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括至少一个可移动操纵装置，以用于与所述构建基板和/或物体相接合。
23.根据权利要求22所述的粉末床熔融设备，其中，所述操纵装置包括至少一个可移动臂，所述至少一个可移动臂能够定位从而使得所述构建平台的升高致使所述物体和/或构建基板附接至所述至少一个臂上，其中，所述至少一个臂的后续移动使所述物体倾斜。
24.根据权利要求23所述的粉末床熔融设备，其中，所述臂和构建基板包括协作的紧固元件，所述协作的紧固元件相接合以通过构建平台的升高来将所述机械操纵器附接至所述构建基板上。
25.根据权利要求24所述的粉末床熔融设备，其中，所述协作的紧固元件包括在所述构建基板和所述操纵器的臂中的一者上的弹性元件，当所述构建平台升高时，其通过与所述构建基板和所述操纵器的臂中的另一者上的凸缘相接合而偏转，以致使所述弹性元件抓紧所述凸缘，由此将所述机械操纵器附接至所述构建基板上。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述可移动臂被安装成围绕不与所述工作平面正交的轴线旋转。
27.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括至少一个第一臂和至少一个第二臂，其被布置成使得所述至少一个第一臂能够将第一构建基板固持成支承所述粉末床熔融设备中构建的物体，而所述至少一个第二臂将第二构建基板固持以进行后续构建。
28.根据权利要求27所述的粉末床熔融设备，其中，所述至少一个第一臂和所述至少一个第二臂以固定关系安装，使得所述第一构建基板上的物体能够在将所述第二构建基板定位在所述构建平台上的同时倾斜。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置成使得所述第二基板可从所述机械操纵器中释放，同时所述第一基板保持固持在所述机械操纵器中。
30.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括粉末引导件，以用于在物体倾斜时将释放的粉末引导至期望的位置。
31.根据权利要求30所述的粉末床熔融设备，其中，所述粉末引导件包括斜槽或漏斗状物，所述斜槽或漏斗状物被定向成当所述机械操纵器使所述物体倾斜时，将释放的粉末引导至所述期望的位置。
32.根据权利要求31所述的粉末床熔融设备，其中，所述粉末引导件包括用于容纳所述物体的接收座，所述斜槽或漏斗状物形成所述接收座的一部分。
33.根据权利要求32所述的粉末床熔融设备，其中，所述接收座限制释放的粉末，使得所释放的粉末被递送至所述斜槽或漏斗状物的出口。
34.根据权利要求32或权利要求33所述的粉末床熔融设备，其中，所述接收座包括所述斜槽或漏斗状物的第一开口、以及第二开口，所述第二开口被布置成使得所述物体和构建基板能够通过构建平台穿过所述第二开口被推入所述接收座中。
35.根据权利要求34所述的粉末床熔融设备，其中，当所述构建基板被所述构建平台推入所述接收座中时，所述第二开口被布置成被所述构建基板关闭。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述斜槽或漏斗状物可定位成当所述物体被所述机械操纵器倾斜时将释放的粉末分配到所述构建体积中、到粉末溢流通道中、和/或投配器中。
37.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述粉末床熔融设备包括粉末溢流通道和/或投配器和可机械地移动的筛子，其中，所述筛子可定位成在释放的粉末进入所述粉末溢流通道和/或所述投配器中之前将其筛分。
38.根据权利要求37所述的粉末床熔融设备，其中，所述投配器包括投配活塞，所述投配活塞在使用中将粉末推到所述工作平面上方、通过擦拭器铺展，所述筛子可从筛分位置机械地移动至远程位置，在所述筛分位置时，所述筛子在释放的粉末进入投配活塞中之前将其筛分，所述远程位置使得通过所述投配活塞的操作而升高到工作平面上方的粉末不会经过所述筛子。
39.根据权利要求37或权利要求38所述的粉末床熔融设备，其中，所述筛子可从筛分位置机械地移动至处置位置，在所述筛分位置时，所述筛子在释放的粉末进入所述粉末溢流通道和/或投配器中之前将其筛分，在所述处置位置时，所述筛子捕获的材料沉积在收集箱中。
40.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括振动器，以用于在物体倾斜时振动所述物体。
41.一种用于将物体与未固化粉末分离的分离装置，所述物体是以逐层方式在粉末床熔融设备中构建的，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置，所述分离装置包括机械操纵器，所述机械操纵器被布置成安装在所述粉末床熔融设备中或所述粉末床熔融设备上，使得所述机械操纵器能够与所述物体和/或在其上构建所述物体的构建基板相接合，以在工作平面上方的升高位置时使所述物体倾斜，使得粉末从所述物体中释放出来并沉积在所述工作平面上方的位置处和/或所述构建体积中。
42.多个粉末床熔融设备，所述粉末床熔融设备中每一个用于以逐层方式来构建物体、并且包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置，所述多个粉末床熔融设备进一步包括机械操纵器，所述机械操纵器可在所述多个粉末床熔融设备之间移动，使得在每个粉末床熔融设备中，所述机械操纵器能够与物体和/或所述物体所附接至的构建基板相接合，以在工作平面上方的升高位置使所述物体倾斜，使得粉末从所述物体中释放出来并沉积在所述工作平面上方的位置处和/或构建体积中。
43.一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、用于维持所述工作平面周围的惰性气氛的构建室、以及包括孔的可移动转移室，其中，所述转移室可以从第一位置和第二位置移动，在所述第一位置时，所述孔与所述构建室连通以允许将所述物体转移到所述转移室中，在所述第二位置时，所述物体可通过所述孔从所述转移室转移到环境气氛中。
44.一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台；可在投配套管内移动以投配粉末的投配活塞；用于将从所述投配套管投配的粉末铺展以在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的擦拭器；用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置；以及可从筛分位置移动至远程位置的筛子，在所述筛分位置时，所述筛子在释放的粉末进入所述投配活塞中之前将其筛分。
45.根据权利要求44所述的粉末床熔融设备，其中，所述远程位置使得通过投配活塞的操作而升高到所述工作平面上方的粉末不会经过所述筛子。
46.根据权利要求44所述的粉末床熔融设备，其中，所述远程位置是处置位置，在所述处置位置时，由所述筛子捕获的材料沉积到收集箱中。
47.一种用于将物体与未固化粉末分离的分离装置，所述物体是以逐层的方式在粉末床熔融设备中构建的，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置，所述分离装置包括机械操纵器，所述机械操纵器包括框架，所述框架上具有联接构件以用于与所述物体和/或在其上构建所述物体的构建基板相接合，所述框架可旋转来使所述物体倾斜，使得粉末从所述物体中释放出来，所述联接构件被布置成使得所述构建平台和安装在其上的物体和/或构建基板的升高致使所述联接构件接合所述物体和/或构建基板。
48.根据权利要求47所述的分离装置，其中，所述机械操纵器可安装在所述粉末床熔融设备中或在所述粉末床熔融设备上。
49.根据权利要求47所述的分离装置，其中，所述机械操纵器安装在与所述粉末床熔融设备分开的分离模块中或所述分离模块上，所述分离模块包括用于接纳所述粉末床熔融设备的可移除构建套管的空间，所述联接构件被定位或可定位成使得，当所述构建套管被接纳在所述分离模块内的空间中时，所述构件平台和安装在其上的物体和/或构建基板的升高致使所述联接构件接合所述物体和/或构建基板。
50.根据权利要求49所述的分离装置，其中，所述框架在所述分离工作台内的旋转致使释放的粉末落回到所述构件套管中。
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