CN110573277A - 用于生产三维工件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过执行分层增材工艺来生产三维工件的装置(10)，其中，装置(10)包括：‑构建区域(17)，该构建区域被构造成接纳原料粉末层；‑粉末施加装置(14)，该粉末施加装置被构造成将原料粉末层部署到构建区域(17)上；‑辐照系统(20)，该辐照系统被构造成对构建区域(17)上的原料粉末层进行选择性的辐照；其中，装置(10)被构造成提供至少一个气流(48)，该至少一个气流沿着从构建区域(17)的第一边缘区域(44)朝向构建区域(17)的第二边缘区域(46)延伸的轴线(A)被引导；并且其中，装置(10)包括至少一个气流引导元件(36)，该至少一个气流引导元件被构造成在所述气流(48)到达第二边缘区域(46)之前使气流(48)的至少一部分转向离开构建区域(17)；其中，气流引导元件(36)包括气体供应部分(56)，该气体供应部分被构造成沿着构建区域(17)供应新鲜气流(54)。本发明还涉及一种用于生产三维工件的方法。

Description

用于生产三维工件的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产三维工件的方法和设备。更具体地，本发明涉及在设置有原料粉末层的构建区域上设置期望的气流，所述原料粉末层借助于辐照系统被选择性地辐照。
背景技术
选择性激光熔化或激光烧结是一种分层增材工艺，通过该工艺可以将粉状的、特别是金属和/或陶瓷的原材料加工成具有复杂形状的三维工件。为此，原料粉末层被施加到限定出构建区域的承载器上并且根据待生产的工件的期望的几何形状以选择位置的方式经受激光辐射。穿透粉末层的激光辐射引起对原料粉末颗粒的加热并因此将该原料粉末颗粒熔化或烧结。然后，另外的原料粉末层被连续地施加到承载器上的已经经受过激光处理的层上，直到工件具有期望的形状和尺寸。选择性激光熔化或激光烧结可以特别地用于基于CAD数据来生产原型(prototype)、工具、替换部件或医学假体(诸如，例如牙科假体或骨科假体)。
进一步已知的是提供惰性气体或保护气体以避免被辐照的材料例如与周围的氧气发生不希望的化学反应。例如，在EP 1 793 979 A1中描述了一种用于通过选择性激光熔化利用粉状原料来生产模制主体的设备。现有技术的设备包括处理室，该处理室容纳用于待制造的成型主体的多个承载器。粉末层制备系统包括粉末容器支座，该粉末容器支座可以横跨承载器来回移动，以便将待利用激光束进行辐照的原料粉末施加到承载器上。处理室被连接到保护气体回路，该保护气体回路包括供应管线，经由该供应管线可以将保护气体供应到处理室，以便在处理室内建立保护气体环境。保护气体回路进一步包括排放管线，含有颗粒杂质(诸如，例如，残留原料)的保护气体可以经由该排放管线离开处理室。
此外，已知产生期望的气流流型，使得原料粉末层被气体可靠地覆盖。在此背景下，EP 2 862 651 A1公开了一种相应的解决方案，在该解决方案中，气体被引导横跨被细分成多个辐照区域的构建区域。然而，该解决方案涉及辐照区域的特定布局并因此可能不适用于某些生产场景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够生产高质量的三维工件并且具有增大的应用范围的方法和设备。
该目的通过如权利要求1所限定的装置以及如权利要求15所限定的方法来实现。
相应地，提供了一种用于通过执行分层增材工艺来生产三维工件的装置和方法。通常，与本技术领域的总体背景相关的介绍性的说明也可以应用于本发明。具体地，本发明的装置以及方法可以被构造成执行循环的分层增材工艺，在该分层增材工艺中，原料粉末层的层被部署、选择性地辐照并因此被固化，然后在刚固化的一层的顶部上部署下一层原料粉末层。因此，可以利用原料粉末以分层的方式构建工件。此外，在本发明的上下文中，任何涉及单个原料粉末层的教导还可以包括该教导适用于用于构建给定工件的原料粉末层的总数量的全部、至少50％或至少20％。
根据本发明，装置包括构建区域，该构建区域被构造成接纳原料粉末层。构建区域可以被定义为装置的承载器或者由装置的承载器限定。具体地，构建区域可以涉及装置的可在其中利用原料粉末生产工件的区域。构建区域通常可以限定出所述工件的最大占用面积或横截面。此外，装置可以包括处理室，所述构建区域(以及下文中讨论的装置的任何其他部件)可以被布置在该处理室中。
原料粉末优选地为金属粉末，特别是金属合金粉末，但是也可以是陶瓷粉末或含有不同材料的粉末。粉末可以具有任何合适的颗粒尺寸或颗粒尺寸分布。然而，优选的是对颗粒尺寸小于(<)100μm的粉末进行处理。处理室对于周围大气、例如对于处理室周围的环境可以是可密封的，以便能够维持受控的环境、特别是处理室内的惰性环境。通过对处理室内的环境进行控制，可以防止在利用电磁辐射或粒子辐射对原料粉末进行辐照时发生不期望的化学反应、特别是氧化反应。
可选的承载器可以被设置在处理室中和/或可以是刚性固定的承载器。然而，优选地，承载器被设计成可沿竖直方向移位，使得随着工件的构造高度的增加(因为工件是利用原料粉末而分层构建的)，承载器可以沿竖直方向向下移动。可以在承载器的表面上、或者换言之在平行于所述承载器和/或构建区域延伸的辐照平面内限定出多个辐照区域。所述辐照平面优选地包括接下来待辐照的原料粉末层。例如，可以提供以网格图案或矩阵图案布置的至少四个辐照区域。
装置进一步包括粉末施加装置，该粉末施加装置被构造成将原料粉末部署到构建区域上。粉末施加装置可以根据已知的解决方案进行构造，并且例如该粉末施加装置可以横跨构建区域移动以将一系列的原料粉末层部署在彼此的顶部上。
装置进一步包括辐照系统，该辐照系统被构造成对构建区域上的原料粉末层进行选择性的辐照。特别地，施加到承载器上的原料粉末可以根据待生产的工件的期望的几何形状以选择位置的方式经受电磁辐射或粒子辐射。为此，辐照系统优选地被适配成将辐射(例如激光辐射)辐照到原料粉末上，这导致原料粉末颗粒在选择性的位置的熔化。
辐照系统可以包括多个辐照单元。如下文进一步详细描述的，每个辐照单元可以被分配到被限定在承载器的表面上、或者换言之被限定在平行于承载器延伸的辐照平面内的单独的辐照区域。每个辐照单元可以进一步被构造成将电磁辐射或粒子辐射选择性地辐照到被施加到对其分配的辐照区域上的原料粉末上。
通常，每个辐照单元可以包括辐射束源、特别是激光束源。然而，也可以设想，多个辐照单元与单个辐射束源相关联，其中，由单个辐射束源通过合适的装置(诸如，例如分束器和/或反射镜)提供的辐射束可以根据需要被分流和/或偏转，以便将由辐射束源提供的辐射束引导到相关的辐照单元。另外，每个辐照单元可以包括至少一个光学单元，该至少一个光学单元用于引导和/或处理由辐射束源发射并且供应到辐照单元的辐射束。光学单元可以包括诸如物镜、特别是f-theta(f-θ)透镜的光学元件和/或扫描器单元，扫描器单元优选地包括衍射光学元件和偏转镜。
每个辐照单元可以被控制，使得由辐射束源发射的辐射束以选择位置的方式被辐照到被施加到与辐照单元相关联的辐照区域上的原料粉末上，并且独立于不与所讨论的辐照单元相关联的其他辐照区域的辐照。换言之，可以使用期望的辐照模式单独且独立地对被限定在承载器上的每个辐照区域进行辐照。例如，如果需要，可以借助于与辐照区域相关联的辐照单元通过利用电磁辐射或粒子辐射对单个辐照区域进行选择性的辐照而在单个辐照区域中构建小尺寸的三维工件。然而，优选地，通过对与辐照区域相关联的辐照单元进行适当地控制，利用电磁辐射或粒子辐射对被限定在承载器上的多个辐照区域同时进行辐照，从而使得能够在较短的时间并因此以合理的成本以分层增材构造的方式构建大的三维工件。
本发明进一步考虑按照预定图案来布置辐照系统的多个辐照单元(例如，至少四个、至少八个或至少十六个辐照单元)。这可能涉及例如网格图案或矩阵图案。通常，辐照系统、特别是构成该辐照系统的任何辐照单元可以与构建区域相对地布置。例如，辐照系统和/或辐照单元可以被布置在构建区域的上方，以便面向构建区域。这可以通过将辐照系统布置在处理室的上部顶部处或者布置成平行于处理室的上部顶部来实现。
装置可以进一步被构造成提供至少一个气流，该至少一个气流沿着从构建区域的第一边缘区域朝向构建区域的第二边缘区域延伸的轴线被引导。第一边缘区域和第二边缘区域可以彼此不同，并且特别地可以彼此相对地布置。在一个示例中，构建区域具有基本上为矩形的形状。在这种情况下，第一边缘区域和第二边缘区域可以包括所述矩形形状的不同侧、特别是该矩形形状的相对侧。可以在装置的处理室中提供气流和/或向装置的处理室供应气流，所述处理室是根据上述示例之一进行构造的并且例如包含构建区域。
通常，可以借助于装置的气体供应装置来提供气流。类似于已知的示例，所述气体供应装置通常可以被构造成产生或提供横跨构建区域的气流。附加地或可替代地，所述气流的至少一部分可以由下文所讨论的气流引导元件提供。具体地，在装置包括彼此相邻地布置的两个气流引导元件的情况下，气流可以由气流引导元件中的一个提供并且流向气流引导元件中的另一个。
气流可以包括惰性气体，诸如，例如氩气、氮气等。然而，也可以设想气流包括空气。气体可以借助于合适的输送装置(诸如，例如泵或鼓风机)被供应。装置、特别是该装置的可选的气体供应装置可以包括或者可连接到已知的气体回路构造，该气体回路构造包括其他元件，诸如过滤器、泵、冷却设备等。
通常，可以提供横跨构建区域、特别是沿着沉积在该构建区域上的原料粉末的表面流动的气流。为了提供期望的气流，可以设置至少一个气体入口，该至少一个气体入口优选地靠近第一边缘区域布置。所述气体入口可以连接到泵或鼓风机，以便产生使气流沿着构建区域流动所需的压力。附加地或可替代地，可以设置至少一个气体出口，以便从构建区域中去除气体，所述气体出口优选地靠近第二边缘区域布置。
通常，当气体尚未横跨或沿着所述构建区域被引导时，被供应到构建区域的气体可以被描述为“新鲜气体”。当横跨构建区域流动时，颗粒杂质可能积聚在气体中。在这种状态下，气体通常可以被称为“使用过的气体”。装置可以被构造成从构建区域中至少部分地去除所述使用过的气体、或者换言之从包含构建区域的处理室中排出所述使用过的气体。这可以借助于上述的气体出口执行。所述气体出口可以连接到泵或鼓风机，以便产生用于从构建区域中去除气体的抽吸力。应当注意的是，装置的可选的气体供应装置可以包括气体入口或气体出口中的任何一个。
综上所述，当利用电磁辐射或粒子辐射对被施加到承载器上的原料粉末进行选择性的辐照时，借助于例如气体供应装置被供应到构建区域的新鲜气体在沿着构建区域流动时被越来越多地加载颗粒杂质，诸如，例如原料粉末颗粒或焊烟颗粒。由于含有颗粒杂质，处于类似于使用过的气体的状态下的气体可经由可选的气体出口而被从构建区域中去除。附加地或可替代地，气体可以与下文所讨论的气流引导元件相互作用，以便使该气体至少部分地转向离开构建区域。因此，在利用电磁辐射或粒子辐射对承载器上的原料粉末进行辐照时，通过气流将处理室中产生的颗粒杂质从构建区域中清除。通过从构建区域中去除颗粒杂质，可以避免对辐射能量的过度吸收和/或对由辐照系统发射的辐射束的屏蔽。此外，可以避免污染构建区域的尚未被辐照的区域。具体地，可以避免这些区域被不期望的颗粒或飞溅物的沉积所污染。
本发明的装置通常被构造成进一步改进对构建区域的新鲜气体供应，从而改进整个生产过程的质量。具体地，装置进一步包括气流引导元件，该气流引导元件被构造成在所述气流到达第二边缘区域之前使气流的至少一部分转向离开构建区域，其中，气流引导元件包括气体供应部分，该气体供应部分被构造成(至少部分地)沿着构建区域供应新鲜气流。
因此，气流引导元件可以被构造成在气流横跨构建区域的路径上去除和/或排出气流的至少一部分。这样，防止了在气流的横跨构建区域朝向气流引导元件的路径上所述气流的可能吸取了杂质的至少一部分(即，一定体积的所使用的气体)进一步沿着构建区域流动。
气流引导元件还可尤其是以平行于被转向离开构建区域的气体的方式从该气流引导元件的气体供应部分向构建区域供应新鲜气流。可以根据被转向离开构建区域的使用过的气体的体积对所供应的新鲜气体的体积进行控制。具体地，所供应的新鲜气体的体积和被转向的使用过的气体的体积可以成比例和/或可以至少彼此近似相等。
为了使气体转向离开构建区域，气流引导元件可以包括例如为气体转向喷嘴的气体转向部分。气体可以进入所述部分，以便使该气体转向离开构建区域。气流引导元件可以进一步包括或可连接到气体回路。例如，气流引导元件可以被构造成使气流转向，以便使气流进入或重新进入这种气体回路，例如以便将气流引向过滤器或其他清洁单元，从而从该气流中去除颗粒杂质。
气流引导元件的气体供应部分可以同样包括或可连接到气体回路，该气体回路可以是与连接到气体供应部分的气体回路相同的气体回路。同样地，可选的气体供应装置和气流引导元件(或者至少该气流引导元件的气体供应部分)可以包括或可连接到同一气体回路，其中，所述气体回路可以由整个装置构成。气体供应部分可以包括开口或喷嘴，以将新鲜气体引向构建区域。具体地，气体供应部分可以被构造成以至少部分切向的方式将新鲜气体供应到构建区域的表面，即新鲜气体通过气体供应部分被供应到构建区域，以便使新鲜气体沿着所述构建区域流动。
气体供应元件可以包括主要部分，该主要部分容纳气体供应部分的至少一部分以及气体转向部分的至少一部分。主要部分可以包括两个通道部分，一个通道部分允许气体流向气体供应部分，而另一个通道部分允许气体从气体转向部分(和从构建区域)流出。这些通道部分可以被气体供应元件的公共壁部分(或者换言之，由中心壁)隔开。
气体供应元件(特别是其主要部分)可以横跨构建区域。例如，气体供应元件可以在构建区域的不同边缘部分之间、优选地在该构建区域的相对的边缘部分之间延伸。这些边缘部分可以不同于第一边缘部分和第二边缘部分，轴线在该第一边缘部分与第二边缘部分之间延伸，沿着该轴线提供气流。换言之，气体供应元件可以在不平行于构建区域和/或不平行于至少一个气流的平面内延伸。具体地，所述平面可以正交于构建区域和/或气流延伸。
因此，总体上，本发明考虑有意地中断在第一边缘区域与第二边缘区域之间横跨构建区域的气流并且至少部分地用新鲜气流对该气流进行替换，其中，所述中断和替换可以在预定的间隔之后或在预定的阶段中进行。因此，在横跨构建区域流动的同时，可以通过提供新的新鲜气体的体积来对气流进行周期性地更新或者甚至完全地替换，特别是当设置有多个气流引导元件时。
通常，气体供应部分和气体转向部分可以被布置在气流引导元件的不同侧处。例如，该气体供应部分和气体转向部分可以被布置在气流引导元件的彼此背离的侧部处或者通常可以被布置成使得彼此背离。在一个示例中，气体供应部分可以被布置在气流引导元件的面向第二边缘区域的一侧处，而气体转向部分可以被布置在气流引导元件的面向第一边缘区域的一侧处。气体供应部分与气体转向部分之间的相对位置可以是不变的。例如，这两个部分可以呈现在气流引导元件内的固定位置和/或不能相对于彼此移动。
通常，当沿着气流轴线观察时，气流引导元件的宽度可以小于20cm、小于10cm、小于5cm或小于2cm。这可以至少涉及气流引导元件的靠近构建区域的一部分和/或涉及气流引导元件的包括气体供应部分和气体转向部分中的至少一个的一部分。
根据另一实施例，由气流引导元件提供的新鲜气流在其被部分转向离开构建区域之前沿基本上与气流相同的方向、即沿所述气流沿着构建区域流动时的方向被引导。例如，气流可以沿着轴线沿特定方向流动，例如从第一边缘区域朝向第二边缘区域流动。因此，可以提供由气流引导元件提供的新鲜气流，以便使该新鲜气流基本上沿着相同的所述轴线、特别是在沿着所述轴线的相同的方向上流动。
综上所述，当气流到达气流引导元件时，由装置提供的气流的至少一部分被转向离开构建区域。然后，气流可以与由气流引导元件供应的新鲜气体一起继续流动，所述新鲜气流优选地沿与已经被部分转向的气流相同的方向延伸。换言之，气流引导元件可以至少部分地中断第一边缘区域与第二边缘区域之间的气流并且利用自身的新鲜气流替换所述气流的一部分。在此背景下，气流可以由气体供应装置的气体入口提供，以使该气流流向气体供应装置的气体出口，从而引导该气流横跨构建区域。
然而，如下面进一步详细描述的，也可以设想多个气流引导元件被设置成彼此相邻。在这方面，第一气流引导元件可以被供应由相邻的第二气流引导元件提供的气流。换句话说，包括由所述相邻的第二气流引导元件提供的新鲜气流的气流或者由所述相邻的第二气流引导元件提供的新鲜气流形成的气流可以在沿着在第一边缘区域与第二边缘区域之间延伸的轴线流动之后到达第一气流引导元件。在这种情况下，第一气流引导元件可以被构造成使所述气流的至少一部分转向离开构建区域和/或利用其自身的优选地在相同方向上被引导的新鲜气流替换所述气流的至少一部分。
通常，气体供应元件的至少气体转向部分和/或气体供应部分可以被布置在构建区域的上方和/或布置成与构建区域相对。根据另一示例，气流引导元件位于构建区域的第一边缘区域与第二边缘区域之间，并且优选地，气流引导元件与构建区域的中心部分之间的距离等于或小于气流引导元件与第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一个之间的距离。换言之，气流引导元件可以被定位成比第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一个更靠近构建区域的中心部分。
气流引导元件可以位于在第一边缘区域与第二边缘区域之间延伸的轴线上的位置处，其中，所述位置位于第一边缘区域与第二边缘区域之间。气流引导元件通常可以被布置在构建区域的中心区域中或者被布置成与构建区域的中心区域相对，所述中心区域例如包括所述构建区域的几何中心或者由所述构建区域的几何中心限定出。另一方面，气流引导元件可以被布置在中心区域的外部。然而，到所述中心区域的距离可以等于或小于到第一边缘区域和第二边缘区域之一或到两者的距离。在存在多个气流引导元件的情况下，这些气流引导元件可以被布置成使得到直接相邻的气流引导元件的距离等于或小于到第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一个的距离。应当注意的是，可以沿着在第一边缘区域与第二边缘区域之间延伸的气流轴线对上述距离中的任何一个进行测量。综上所述，通过根据上述示例之一来布置一个或多个气流引导元件，可以实现借助于由气流引导元件提供的新鲜气流来对气流进行适时地更新。
在一个实施例中，辐照系统包括至少两个辐照单元，该至少两个辐照单元被各自分配到构建区域的单独的辐照区域，以便对原料粉末层的延伸到所述辐照区域中的一部分进行选择性的辐照；并且其中，气流引导元件位于所述辐照区域之间，或者其中，气流引导元件被定位成靠近所述辐照区域重叠所在的区域或与所述辐照区域重叠所在的区域相对。
辐照区域可以限定出辐照平面和/或待辐照的整个区域中的某一部分或某一份额。具体地，辐照区域可以包括平行于承载器延伸的辐照平面的一部分，并且优选地该辐照区域包含接下来待辐照的原料粉末层。辐照区域以及辐照平面可以是虚拟元件并且例如可以通过适当地设定辐照系统的扫描范围来限定。可以仅单独地将辐照区域分配到辐照单元中的一个，使得相应的辐照单元被构造成对延伸到所述辐照区域中的任何原料粉末进行辐照。辐照区域也可以例如在其相邻的边缘区域处彼此部分地重叠。
相应地，气流引导元件可以优选地以下述方式定位在辐照区域之间：使得已经穿过辐照区域中的第一个辐照区域的气流借助于所述气流引导元件至少部分地或基本上完全地转向离开构建区域。因此，可以借助于由气流引导元件提供的新鲜气流至少部分地或基本上完全地提供沿着另一个第二辐照区域流动的气流。当将气流引导元件布置成靠近辐照区域之间的重叠区域或者与辐照区域之间的重叠区域相对时可以实现相同目的。通常，如下面进一步详细描述的，气流引导元件可以被构造(例如被设计或被确定尺寸)成使得当朝向辐照区域行进时不阻挡任何来自辐照单元的辐射。
可以沿着从第一边缘区域朝向第二边缘区域延伸的气流轴线一前一后地布置辐照区域，该辐照区域具有可选的部分重叠部分。相应地，辐照区域可以各自包括沿着气流轴线的特定部段延伸的至少一部分，其中，所述部段彼此不同。所述部分可以包括辐照区域的中心部分。换言之，可以沿着气流轴线一前一后地布置辐照区域的几何中心。
辐照系统还可以包括至少一个另外的辐照单元，该至少一个另外的辐照单元被分配到辐照区域，该辐照区域被限定成使得多个辐照区域沿着所述气流轴线被前后地布置，该多个辐照区域在相邻的辐照区域之间具有可选的部分重叠部分；并且其中，对于每组的两个相邻的辐照区域而言，至少一个气流引导元件被设置成位于所述两个相邻的辐照区域之间，或者其中，所述气流引导元件被定位成靠近所述两个相邻的辐照区域重叠所在的区域或与所述两个相邻的辐照区域重叠所在的区域相对。相应地，可以沿着气流轴线限定一系列的辐照区域，使得至少一个辐照区域可以由两个最外部的辐照区域封闭(即，至少一个另外的辐照区域沿着所述轴线被布置在第一辐照区域与最后一个辐照区域之间)。因此，形成了多组相邻的辐照区域。在此背景下，最外部的辐照区域可以仅具有一个相邻的辐照区域，其中，被封闭的或其余的辐照区域可以具有两个相邻的辐照区域(即，每侧上具有一个辐照区域)。相应地，最外部的辐照区域可以仅属于两个相邻的辐照区域的一个组，而被封闭的辐照区域可以被分配到不同的两组。
作为示例，可以沿着气流轴线前后地布置第一辐照区域、第二辐照区域和第三辐照区域。因此，第一辐照区域和第三辐照区域形成封闭第二辐照区域的最外部的辐照区域。第一辐照区域可以与第二辐照区域相邻，而第二辐照区域可以进一步与第三辐照区域相邻。因此，可以由第一辐照区域和第二辐照区域形成第一组的两个相邻的辐照区域，并且可以由第二辐照区域和第三辐照区域形成第二组的两个相邻的辐照区域，因此将第二辐照区域分配到两个相应组的两个相邻的辐照区域。
辐照单元以及相关的辐照区域通常可以形成一个图案的子组，根据该图案的子组对所述单元和/或区域进行布置。例如，该辐照单元以及相关的辐照区域可以形成网格图案或矩阵图案(诸如四乘四或二乘三的网格图案)的行或列的至少一部分，根据该网格图案将辐照单元布置在辐照系统内和/或根据该网格图案相对于构建区域布置辐照区域。气流引导元件可以被构造成在这种网格图案或矩阵图案的两个相邻的行或列之间延伸。相应地，气流引导元件可以通过部分地使气流转向离开构建区域而防止气流的至少一部分从所述网格图案或矩阵图案的一行或一列传递到相邻的行或列。附加地或可替代地，气流引导元件可以被构造成向所述相邻的行或列提供新鲜气流。
通常，可以设置至少n-2个、优选地n-1个气流引导元件，其中n表示相应的网格图案或矩阵图案的行或列的总数量。于是，气流引导元件可以横跨所述图案分布，使得在每个相邻的行或列之间设置至少一个气流引导元件。总体上，这意味着被分配到所述辐照单元中的单个辐照单元的每个辐照区域可以被提供至少部分新鲜的气流。换言之，每个辐照区域可以被提供至少部分被更新和/或在至少部分被更新之前未经过多于一个辐照区域的气流。同样，可以借助于由气流引导元件中的一个气流引导元件供应的新鲜气流来对气流进行更新。
根据另一示例，气流引导元件从与构建区域相对的区域朝向所述构建区域延伸。在此背景下，气流引导元件与构建区域之间的距离可以小于10cm，例如小于5cm或小于1cm。所述距离可以涉及竖直距离，或者换言之涉及沿着正交于构建区域延伸的轴线进行测量的距离。相应地，可以在构建区域与气流引导元件之间形成预定的间隙。气流的未借助于气流引导元件被转向离开构建区域的一部分可以穿过所述间隙。可替代地，气流引导元件也可以相对于构建区域布置，使得在该气流引导元件与构建区域之间未形成相当大的间隙(例如与最上面的原料粉末层接触)。
气流引导元件可以被构造(例如，被设计、被布置和/或被确定尺寸)成在辐照系统与构建区域之间的辐照束路径的外部延伸。换言之，气流引导元件可以被构造成不阻挡由辐照系统发射的辐照到达构建区域。例如，辐照系统(或其辐照单元中的每一个)可以被构造成例如借助于合适的扫描器单元以变化的发射角朝向构建区域发射辐照。这样，可以限定出辐照空间，辐照可以穿过该辐照空间在辐照系统与构建区域之间传播。当从辐照系统朝向构建区域观察时，辐照空间可以具有圆锥形的形状或总体上变宽的横截面。在此背景下，气流引导元件可以被构造成不延伸到所述辐照空间中。在多个辐照单元的情况下，气流引导元件可以被布置和/或成形成在相邻的辐照空间之间延伸，并且优选地，该气流引导元件被定位成尽可能靠近构建区域，而不在任何所述辐照空间内延伸。
根据另一实施例，气流引导元件被构造成将由被转向的气流携带的颗粒收集到气流引导元件中。颗粒可以涉及气流内的颗粒杂质和/或涉及包含在该颗粒杂质中的单一原料粉末颗粒。这种颗粒的收集可以通过包括合适的过滤器元件的气流引导元件来实现。附加地或可替代地，可以设置挡板或另一个合适的结构，沿着或通过该挡板或另一个合适的结构对转向的气流进行引导，同时使颗粒的至少一部分与气流分离。这样，可以限制进一步向下游携带到与气流引导元件连接的气体回路中的颗粒的量。具体地，颗粒的收集可以以下述方式进行：使得颗粒避免积聚在气流引导元件附近和/或下方。这可以通过选择足够强的气流来实现，该气流确保颗粒实际上进入气流引导元件和/或被进一步向下游输送到气体回路中。此外，可以布置用于收集颗粒的收集构件，诸如上述的过滤器或挡板，以便允许颗粒可靠地进入气流引导元件(即，不积聚在该气流引导元件的前部)。然而，之后，收集构件可以被构造成将所述颗粒可靠地保持在气流引导元件内和/或促进这些颗粒被进一步向下游输送到气体回路中。
在另一示例中，气流引导元件包括至少一个开口、优选地包括多个开口并尤其包括穿孔部分或多孔部分，该气流引导元件使得：
-气流的至少一部分在远离靠近于构建区域的气体转向部分的位置处能够进入气流引导元件，所述气体转向部分包含开口，以接纳气流的一部分，以使气流的该部分转向离开构建区域；或者
-新鲜气流的至少一部分在远离气体供应部分的位置处能够从气流引导元件中流出，所述气体供应部分优选地被布置成靠近构建区域。
例如，可替代地或除了在气流引导元件与构建区域之间形成的间隙之外，还可以设置一个或多个开口和/或穿孔部分或多孔部分，并且该一个或多个开口和/或穿孔部分或多孔部分通常允许气流的预定部分绕过所述间隙和/或所述气体转向部分。根据附加的或替代的构造，可以设置至少一个开口和/或穿孔部分或多孔部分，以允许新鲜气流的一部分绕过气体供应部分。一个或多个开口和/或穿孔部分或多孔部分可以被定位成与气流引导元件的气体供应部分和/或气体转向部分相比更远离构建区域。在一个示例中，气体供应部分和/或气体转向部分被布置在气流引导元件的面向构建区域的下侧部分处。另一方面，一个或多个开口和/或穿孔部分或多孔部分可以不被包括在所述下侧部分中(例如，与所述下侧部分竖直地间隔开或者与所述下侧部分相邻)。穿孔部分或多孔部分可以包括优选地呈网格图案的形式的多个开口。这些开口可以形成在气流引导元件的外侧壁中和/或可以小于气体供应部分或气体转向部分的开口。此外，一个或多个开口和/或穿孔部分或多孔部分可以提供与气流引导元件的中心壁的流体连接。例如，气流的通过穿孔部分进入气流引导元件的一部分可能撞击所述中心壁并且优选地以预定的方式被所述中心壁转向。类似地，新鲜气流的沿着所述中心壁流动的一部分可以在到达气体供应部分之前通过一个或多个开口和/或穿孔部分或多孔部分离开气流引导元件。
气流引导元件和构建区域可以按照以下方式中的至少一个相对于彼此进行移动：
-气流引导元件可以相对于构建区域以平行于构建区域的方式移动；
-气流引导元件可以相对于构建区域在与构建区域相对的位置和远离构建区域的位置之间移动；
-气流引导元件可以相对于构建区域沿着与构建区域成一角度延伸的轴线移动；
-构建区域可以相对于气流引导元件以平行于气流引导元件的方式移动；
-构建区域可以相对于气流引导元件在与气流引导元件相对的位置和远离气流引导元件的位置之间移动；以及
-构建区域可以相对于气流引导元件沿着与构建区域成一角度延伸的轴线移动。
相应地，气流引导元件可以相对于构建区域沿着平行于构建区域延伸的至少一条轴线(例如，沿着平行于构建区域的标准X轴和Y轴延伸的轴线)移动。附加地或可替代地，构建区域可以相对于气流引导元件以平行于气流引导元件的方式沿着平行于构建区域延伸的至少一条轴线(例如，沿着平行于构建区域的标准X轴和Y轴延伸的轴线)移动。
附加地或可替代地，气流引导元件可以例如通过选择性地改变与构建区域的距离而朝向该构建区域移动和移动离开该构建区域。这可以通过使气流引导元件沿着与构建区域成一角度延伸的轴线移动来实现，其中，所述轴线优选地正交于构建区域延伸。任何这些移动可以用于将气流引导元件选择性地移动到与构建区域相对或远离该构建区域的位置。附加地或可替代地，构建区域可以例如通过选择性地改变与气流引导元件的距离而朝向该气流引导元件移动和移动离开该气流引导元件。这可以通过使构建区域沿着与构建区域成一角度延伸的轴线移动来实现，其中，所述轴线优选地正交于构建区域延伸。任何这些移动可以用于将构建区域选择性地移动到与气流引导元件相对或远离该气流引导元件的位置。
在构建区域可以相对于保持静止的气流引导元件移动的情况下，可以维持不变的气流。装置的光学单元可以与构建区域一起相对于气流引导元件移动。然而，也可以设想，当构建区域相对于气流引导元件移动时，光学单元保持静止。
在此背景下，气流引导元件可以根据粉末施加装置的操作而相对于构建区域移动。这样，例如当所述粉末施加装置处于部署原料粉末层的活动状态时，可以避免气流引导元件形成粉末施加装置的障碍物。通常，当部署原料粉末层时，粉末施加装置将横跨构建区域移动，使得气流引导元件可以选择性地提升离开构建区域或者通常移动离开该构建区域，以便不干扰粉末施加装置的所述移动。在一个示例中，气流引导元件在粉末施加装置将另一层原料粉末部署到构建区域上之前和/或之后可以相对于构建区域移动。
装置还可以被构造成在辐照系统已经完成对原料粉末层的辐照之前使气流引导元件相对于构建区域移动和/或使构建区域相对于气流引导元件移动。相应地，原料粉末层的辐照和气流引导元件的移动和/或构建区域的移动可以至少部分地以并行和/或以交错的方式进行。例如，气流引导元件和构建区域可以在相对于彼此的优选位置中保持尽可能长的时间并且例如仅选择性地移动离开该优选位置，以便允许对构建区域的与所述优选位置相对的区域进行辐照。除此之外，这在遮挡构建区域的区域被辐照时可能特别相关。相应地，可以使气流引导元件和/或构建区域在不同位置之间选择性地移动，使得可以对先前被所述气流引导元件遮挡的区域进行辐照。如先前所讨论的，该区域可以特别地包含相邻的辐照区域之间的重叠区域。综上所述，当对原料粉末层进行辐照时，气流引导元件和构建区域可以在所述辐照已经完成之前改变彼此的相对位置。特别地，气流引导元件和/或构建区域可以在其中气流引导元件被布置成与相邻的辐照区域之间的重叠区域相对或面向相邻的辐照区域之间的重叠区域的位置与远离所述重叠区域的位置之间选择性地前后移动，使得可以可靠地对该重叠区域进行辐照。这些移动可能相对较小，例如仅覆盖几毫米。
根据另一实施例，为了部署另一个原料粉末层，粉末施加装置可以横跨构建区域移动，并且粉末施加装置可以包括接纳部段，该接纳部段用于在气流引导元件横跨构建区域移动时至少临时地接纳气流引导元件的一部分。接纳部段可以包括切口、开口和/或凹口，气流引导元件的一部分可以延伸到该切口、开口和/或凹口中。附加地或可替代地，接纳部段通常可以部分地包围气流引导元件。通常，接纳部段可以被构造(例如，被确定尺寸和/或被成形)成允许粉末施加装置与气流引导元件之间的相对移动，优选地，气流引导元件的一部分临时地或甚至基本上持续地被接纳在接纳部段内。
在一个示例中，气流引导元件在非平行平面内延伸到构建区域，并且粉末施加装置沿着平行于所述平面或在所述平面内延伸的轴线移动。在此背景下，接纳部段可以被构造成使得能够进行这种移动，即，使得移动的粉末施加装置不与气流引导元件干涉。例如，接纳部段可以被设置在所述平面与粉末施加装置彼此相交的区域中。
本发明进一步涉及一种用于通过执行分层增材工艺特别是借助于根据前述方面之一的装置来生产三维工件的方法，其中，该方法包括以下步骤：
-将原料粉末层部署到构建区域上；
-沿着从构建区域的第一边缘区域朝向构建区域的第二边缘区域延伸的轴线供应至少一个气流；
-在所述气流到达第二边缘区域之前，使气流的至少一部分转向离开构建区域；和
-沿着构建区域(该构建区域的至少一部分)供应新鲜气流，
其中，使气流转向和供应新鲜气流在第一边缘区域与第二边缘区域之间的区域中进行。
该方法可以包括用于提供上文和下文中所描述的任何相互作用或效果的任何其他步骤或特征。例如，该方法可以进一步包括根据上文或下文的示例那样移动气流引导元件和/或粉末施加装置的步骤。此外，该方法可以包括如先前所讨论的那样对气流引导元件和/或辐照区域进行布置。这可能涉及以上文或下文所描述的方式按照辐照单元和/或辐照区域的网格图案或矩阵图案对气流引导元件进行布置。应当注意的是，在第一边缘区域与第二边缘区域之间的使气流转向和供应新鲜气流的区域可以是基本上相同或相邻的区域。此外，这些区域通常可以对应于气流引导元件的位置。
附图说明
在下文中，将参考附图对本发明的多个实施例进行讨论，在附图中，
图1：示出了用于生产三维工件的装置的示意图；
图2：示出了图1的装置的更详细的示意图，该装置包括与构建区域相对地布置的气流引导元件；
图3：示出了图1的装置的气流引导元件的详细视图；
图4：示出了根据另一实施例的气流引导元件的详细视图；
图5：示出了根据另一实施例的用于装置中的多个气流引导元件的布置；
图6a、图6b：示出了平行于构建区域移动多个气流引导元件的示例；
图7a、7b：示出了使多个气流引导元件提升离开构建区域的示例；和
图8：示出了根据另一实施例的装置的示意图。
具体实施方式
在下文中，将讨论根据本发明的装置的不同实施例，其中，所述装置执行根据本发明的方法。在整个所述实施例中，相同的附图标记可以用于相同或等同的特征。
图1示出了用于通过选择性激光熔化来生产三维工件的装置10。装置10包括处理室12。设置在处理室12中的粉末施加装置14用于将原料粉末层施加到承载器16上。如图1中的箭头A所示，承载器16被设计成可以沿竖直方向移位，使得随着工件的构造高度的增加(因为该工件是由承载器16上的原料粉末分层堆积而成的)，承载器16可以沿竖直方向向下移动。承载器16在其面向辐照系统20的上表面上限定出构建区域17，可以在该构建区域上构建工件。在所述构建区域17上，由粉末施加装置14对原料粉末进行部署。
辐照系统20被构造成将激光辐照选择性地辐照到被施加到承载器16上的原料粉末上。借助于辐照系统20，被施加到承载器16上的原料粉末可以根据待生产的工件的期望几何形状以选择位置的方式经受激光辐射。辐照系统20包括多个辐照单元22，其中，每个辐照单元22与被限定在平行于承载器16延伸的辐照平面28内的一个辐照区域相关联(参见以下附图)。应当理解的是，辐照区域以及辐照平面28表示虚拟区域，其中，辐照平面28进一步包含接下来待辐照的处于最上方的原料粉末层。
每个辐照单元22被构造成将电磁辐射束或粒子辐射束24(例如激光束)选择性地辐照到被施加到相应分配的辐照区域上的原料粉末上。如下面参考图3所讨论的，装置10包括总共六个辐照单元22，各辐照单元被布置成网格图案并且被分配到单独的辐照区域(即，总共六个辐照区域)。辐照单元22对延伸到相应分配的辐照区域中的原料粉末进行选择性的辐照。
每个辐照单元22可以包括激光束源。然而，也可以设想，多个辐照单元22与单个激光束源相关联，其中，由单个辐射束源通过合适的装置(诸如，例如分束器和/或反射镜)提供的辐射束可以根据需要被分流和/或偏转，以便将由辐射束源提供的辐射束引导到相关的辐照单元22。仅与一个辐照单元22或与多个辐照单元22相关联的激光束源可以例如包括发射波长约为1070nm至1080nm的激光的二极管泵浦掺镱光纤激光器(diode pumpedYtterbium fibre laser)。
另外，每个辐照单元22可以包括光学单元，该光学单元用于引导和/或处理由辐射束源发射并且供应到辐照单元22的辐射束24。光学单元可以包括用于扩展辐射束的光束扩展器、扫描器和物镜。可替代地，光学单元可以包括具有聚焦光学器件和扫描器单元的光束扩展器。借助于扫描器单元，可以改变和调整辐射束24在辐照平面28中(即，在垂直于光束路径的平面中)的聚焦位置。扫描器单元可以被设计成检流计扫描器的形式，并且物镜可以是f-θ物镜。借助于控制单元26对辐照系统20的操作进行控制。
借助于控制单元26，每个辐照单元22被控制，使得由辐照单元22发射的辐射束24以选择位置的方式被辐照到被施加到相应分配的辐照区域内的原料粉末上，并且独立于不与所讨论的辐照单元22相关联的其他辐照区域的辐照。换言之，使用期望的辐照图案单独且独立地对被限定在承载器16上(和/或限定在辐照平面28中)的每个辐照区域进行辐照。因此，通过对所述多个辐照区域同时进行辐照，可以在相对较短的时间内以合理的成本在分层增材构造过程中在承载器16上构建大的三维工件。
处理室12可相对于周围大气、即相对于处理室12周围的环境密封。正如从附图中可以明显看到的，借助于气体供应装置将新鲜气体供应到处理室12。供应到处理室的新鲜气体可以是惰性气体，诸如，例如氩气、氮气等。然而，也可以设想向处理室12供应空气。借助于合适的输送装置(诸如，例如泵或鼓风机(附图中未示出))将新鲜气体供应到处理室12。
另外，借助于气体供应装置以及下文所讨论的气流引导元件将含有颗粒杂质的气体从处理室12中排出。当利用电磁辐射或粒子辐射对被施加到承载器16上的原料粉末进行选择性的辐照时，借助于气体供应装置被供应到处理室12的新鲜气体在流过处理室12时被越来越多地加载颗粒杂质(诸如，例如原料粉末颗粒或焊烟颗粒)并且最终作为含有颗粒杂质的气体(也称为“使用过的气体”)离开处理室12。因此，通过被引导通过处理室12的气流来将在利用电磁辐射或粒子辐射对承载器16上的原料粉末进行辐照时在处理室12中产生的颗粒杂质从处理室12中清除。借助于合适的输送装置(诸如，例如泵或鼓风机(附图中未示出))将含有颗粒杂质的气体从处理室12中排出。从处理室12中排出的含有颗粒杂质的气体可以被引导通过过滤器(附图中未示出)，并且该气体在通过过滤器之后可以经由气体供应装置循环到处理室12中。
这在图2中可以更明显地看到。在所述附图中，包含根据图1的装置10的更详细的图示，可以再次看到处理室12。此外，示出了包含两个辐照单元22的辐照系统20。辐照单元22面向构建区域17。更具体地，示出了每个辐照单元22限定出圆锥形的辐照空间24，该辐照空间包含处于辐照单元22与构建区域17之间的可能的光束路径。所述光束路径可以根据辐照单元22的光学单元(诸如扫描器)以通常已知的方式被设定和改变。另外，明显的是，每个辐照单元22被分配到构建区域17的单独的辐照区域30a、30b(即，限定出总辐照区域28的一部分的所述辐照区域30a、30b)。应当注意的是，在图2中，仅示出了两个辐照单元22和辐照区域30a、30b。另外的辐照单元22和辐照区域30a、30b被布置在所描绘的辐照单元和辐照区域的后方，因此在图2中不可见。
图2还包括附图标记为32的放大视图，该放大视图示出了两个相邻的辐照区域30a、30b之间的重叠区域34。
在与所述重叠区域34相对和面向所述重叠区域的位置布置气流引导元件36。如可在下文讨论的图3明显地看到的，所述气流引导元件36被设计成在垂直于构建区域17的平面中延伸的大致为平面的构件。此外，气流引导元件36的下侧与构建区域17稍微地间隔开，使得在它们之间留有竖直间隙38。应当注意的是，如下文所讨论的，气流引导元件36也被定位成与构建区域17的中心区域相对，从而与该构建区域的第一边缘区域44和第二边缘区域46等距地间隔开。此外，气流引导元件36被成形为不延伸到辐照单元22的辐照空间24中。也就是说，气流引导元件36不干扰由辐照单元22发射的任何辐射，使得辐照区域30a、30b可以被完全辐照。
可以在图2中更明显地看到先前讨论的通过处理室12的气流。具体地，示出了进入处理室12的气体入口40以及离开处理室12的气体出口42，该气体入口和气体出口都属于装置10的非特定示出的气体供应装置。气体入口40和气体出口42被布置在构建区域17的相对的边缘区域44、46处。更确切地说，如图3中所示，气体入口40被布置在构建区域17的第一边缘区域44处，而气体出口42被布置在构建区域17的相对的第二边缘区域46处。应当注意的是，构建区域17具有矩形形状，使得第一边缘区域44和第二边缘区域46包括所述矩形形状的相对侧。
回到图2，可以看到气体入口40提供了气流48，该气流沿着在相对的边缘区域44、46之间延伸的轴线A被引导。在下文中，所述轴线A也将被称为“气流轴线”。具体地，在第一边缘区域44处进入处理室12的气流48是新鲜气体。然后，该气流在集取先前讨论的颗粒杂质的同时横跨构建区域17流向气体出口42。因此，该气流作为使用过的气体经由气体出口42离开处理室12，该使用过的气体以通常已知的方式(例如借助于过滤器单元)在气体供应装置的未示出的气体回路内再循环。
然而，如图2中所示，气流48的一部分借助于气流引导元件36转向离开构建区域17。具体地，气流48的所述部分(参见图2中的右侧向上箭头48)在气流引导元件36的靠近构建区域17的下侧处进入气体转向部分50，所述气体转向部分50包括开口。随后，气流48的进入部分撞击气流引导元件36内的中心壁52，从而被竖直向上地转向通过气流引导元件36的第一通道部分53，然后离开构建区域17。如图2中的相应的向上箭头所示，于是气流48的被转向部分被引导离开气流引导元件36进入气体供应装置的未示出的气体回路中。
应当注意的是，由于气流引导元件36的布置，气流48的被转向部分已经穿过靠近气体入口40的辐照区域30b并因此已经集取了一些特定的杂质。因此，在到达相邻的辐照区域30a之前，借助于气流引导元件36有意地使气流48的一部分转向离开构建区域17，以限制被携带入相邻的构建区域30a中的杂质的量。另一方面，气流48的另一部分由于流过竖直间隙38并且直接流到气体出口42而未被气流引导元件36转向。
实际上，气流引导元件36甚至提供新鲜气流54。更确切地说，气流引导元件36在背离气体转向部分50而面向气体出口42的一侧上包括气体供应部分56。如图2中的相应的箭头所示，新鲜气流54从未示出的气体回路被供应到气流引导元件36的第二通道部分55中。所述第二通道部分55平行于第一通道部分53延伸，但是借助于中心壁52与该第一通道部分隔开。因此，新鲜气流54通过流过气体供应部分56进入处理室12中，此外，该气体供应部分被成形为沿着构建区域17切向地引导新鲜气流54。具体地，可以看到，新鲜气流54在与气流48相同的方向上延伸并因此横跨构建区域17流向气体出口42。同样，由于气流引导元件36的位置，这意味着除了流过竖直间隙38的气流48之外，靠近气体出口42的辐照区域30a还被供应一限定体积的新鲜气流54。
在所示的示例中，装置10的操作被控制成使得通过气流引导元件36被转向离开构建区域17的气体的体积与通过该气流引导元件被供应到构建区域17的新鲜气流54的体积彼此大致平衡。
因此，总体上，气流引导元件36确保了以预定的间隔至少部分地更新气流48，其中，所述间隔被限定为每个间隔包含辐照区域30a、30b中的一个。这样，确保了每个辐照区域30a、30b被供应新鲜气体的至少一部分，这提高了生产过程和所得工件的整体质量。在所示的示例中，直接从所述气体入口40向靠近气体入口40的辐照区域30b供应新鲜气体，而从气流引导元件36的气体供应部分56向靠近气体出口42的辐照区域30a供应新鲜气体。
参考图3，将进一步讨论根据图1和图2的装置10的构造。图3示出了处理室12的一部分的透视图。在该图中，辐照单元22的布置变得更加明显。具体地，可以看到，辐照单元22以三乘二的网格图案或矩阵图案(即，三行、每行为两个辐照单元22)进行布置。相应地，设置了三行、每行为两个辐照单元22，每行沿着气流轴线A延伸。另一方面，形成了两列、每列为三个辐照单元22，气流引导元件36的每一侧上布置有一列。也就是说，当沿着气流轴线A观察时，三个辐照单元22的第一列被定位在气流引导元件36与气体入口40之间，而三个辐照单元22的第二列被布置在气流引导元件36与气体出口42之间的相对侧上。如上文所说明的，将每个辐照单元22分配到单独的辐照区域，其中，将图3中的最前面的辐照单元22分配到图2的辐照区域30a、30b。辐照区域均具有相等的尺寸和矩形的形状，其中，辐照单元22的网格图案中的每一行限定出了在引导元件36下方重叠的两个相邻的辐照区域。这对应于形成图2中的重叠部分34的相邻的辐照区域30a、30b。因此，还可以明显地看到，对于辐照单元22的网格图案中的每一行而言，辐照区域30a、30b以及另外的辐照区域(未示出)沿着气流轴线A一前一后地布置。
总之，对于网格图案中的每一行而言，当沿着气流轴线A观察时，气流引导元件36因此被布置在两个相邻的辐照区域之间，并且更确切地说，对于网格图案中的每一行而言，该气流引导元件被布置成与两个相邻的辐照区域之间的重叠区域相对。
另一方面，气流引导元件36完全横跨构建区域17。具体地，示出了用于装置10的标准坐标系，在该标准坐标系中，Z轴对应于所谓的构建轴线，X轴和Y轴限定了平行于辐照平面28以及构建区域17延伸的平面。因此，可以看到，气流引导元件36在由Y轴和Z轴限定的平面中延伸并且被布置成当沿着Y轴观察时横跨构建区域17。换言之，气流引导元件36在构建区域17的两个相对的边缘区域之间延伸，该两个相对的边缘区域与布置有气体入口40和气体出口42的第一边缘区域44和第二边缘区域46不同。同样，这些边缘区域对应于矩形形状的构建区域17的相对侧。
由于气流引导元件36的这种布置，没有气流48可以从气体入口40流到气体出口42而不与气流引导元件36相互作用(即，通过被该气流引导元件转向或者通过在该气流引导元件下方穿过)。特别地，当沿着Y轴观察时，气流48将在沿着所述轴的每个位置处被至少部分地转向离开构建区域17。类似地，气流引导元件36向构建区域17的处于气流引导元件36与气体出口42之间的所有区域供应新鲜气流54。因此，对于辐照单元22的网格图案中的每一行而言，将分别向相应的相邻的辐照区域供应一部分的新鲜气体，如上文参考图2所说明的那样。
在图3中，更详细地示出了粉末施加装置14。以通常已知的方式，当部署新的原料粉末层时，所述施加装置14沿着平行于图3的Y轴延伸的轴线P横跨构建区域17移动。为了不与在所示示例中通常是静止的气流引导元件36干涉，粉末施加装置14在其不会与气流引导元件36干涉的区域中包括接纳部段60。具体地，粉末施加装置14与气流引导元件36延伸所在的平面相交。在所述相交区域中，在粉末施加装置14内形成切口，以便接纳气流引导元件36的下侧部分。所述切口形成粉末施加装置14的接纳部段60。
在图3中，示出了粉末施加装置14处于构建区域17外部的非活动位置，在部署新的最上面的原料粉末层时，粉末施加装置可以从该非活动位置移动到构建区域17的相对侧。如上文所说明的，气流引导元件36横跨构建区域17并且甚至略微地进入假设粉末施加装置14处于非活动状态时该粉末施加装置所位于的区域中。因此，气流引导元件36即使在粉末施加装置14的所述非活动状态下也延伸进入接纳部段60中、或者换言之与该接纳部段接合。然而，这通常不是该实施例或本公开的强制性方面。
如在图3中可以更明显地看到的，气流引导元件36和粉末施加装置14以下述方式相对于彼此布置：使得粉末施加装置14也沿着轴线P在构建区域17的相对的边缘区域之间移动，而在任何位置处都不会与气流引导元件36干涉。
总体上，由于设置了接纳部段60，气流引导元件36可以被定位成尽可能靠近构建区域17并且甚至可以在所述位置保持静止，同时仍然允许粉末施加装置14正常运作。
在图4中，示出了装置10的另一实施例，该实施例除了气流引导元件36的设计之外大致类似于先前附图的实施例。更确切地说，所述气流引导元件36具有穿孔部分62，该穿孔部分设置有以规则网格图案布置的大量的孔(或开口)。这些孔限定了进入开口，气流48可以通过该进入开口进入气流引导元件36并且撞击中心壁52。因此，该气流可以被转向离开构建区域17进入第一通道部分53。在气流引导元件36的面向气体出口42的一侧上设置了类似的穿孔部分62，该穿孔部分包括类似的网格图案的开口(图4中未示出)。穿过第二通道部分55的新鲜气流54的一部分可以通过所述另外的穿孔部分62流出气流引导元件36。穿过穿孔部分62的这部分新鲜气流54被吸入气体出口42中。这由指向图4中的气体出口42的斜箭头指示。
总体上，该实施例可以通过提供绕过图1的竖直间隙38或气流转向部分50中的任何一个的确定的可能性来帮助在气流48到达气流引导元件36时减少湍流。同样地，在气流引导元件36的面向气体出口42的一侧上的穿孔部分62提供了绕过气体供应部分56的可能性。这可以帮助限制新鲜气流54中的湍流。
图5至图7示出了装置10的另外的实施例，这些实施例除了气流引导元件36的数量和/或可能的移动之外大致类似于先前附图的那些实施例。例如，在图5中，提供了三个气流引导元件36。这些气流引导元件平行于彼此延伸并且延着气流轴线A彼此间隔开。此外，可以看到，辐照系统20包括辐照单元22的三乘四的网格图案(即，三行、每行为四个辐照单元22，每行辐照单元沿着气流轴线A延伸)。辐照单元22被指示为在构建区域17上方的十字，其中，并非所有这些十字都设置有相应的附图标记。
每个辐照单元22被再次分配一矩形的单独的辐照区域(未示出)。因此，为每一行辐照单元域22限定了四个辐照区域，这四个辐照区域沿着气流轴线A被前后地布置，其中，两个各自相邻的辐照区域彼此略微地重叠(参见图2和重叠部分34)。相应地，再次以下述方式布置气流引导元件36：使得当沿着气流轴线A观察时，形象化地说，每一行辐照单元22的两个相邻的辐照区域被相应的气流引导元件36隔开。更确切地说，气流引导元件36被布置成与这种相邻的辐照区域之间的重叠部分相对，使得气流48在不被至少部分地转向离开构建区域17的情况下不能直接地在所述辐照区域之间穿过。此外，气流引导元件36将新鲜气流54供应到这些相邻的辐照区域中的一个，如上文参考图2和图3所讨论的那样。
综上所述，图5强调了以预定的间隔对横跨构建区域17的气流48进行更新的构思，所述间隔由气流引导元件36的位置限定。同样地，可以再次明显地看到，气流引导元件36可以以下述方式进行布置：使得对于多个辐照单元22的每个辐照区域而言，气流48至少包含新鲜气体的一预定部分。
为了完整起见，还应当注意的是，图5的粉末施加装置14包括三个接纳部段60，这三个接纳部段各自被设计成与图3的实施例类似。相应地，接纳部段60被定位和成形为允许粉末施加装置14沿着轴线P横跨构建区域17移动，而不会与气流引导元件36发生任何干涉。
图6a、图6b和图7a、图7b示出了装置10的另外的实施例，该另外的实施例除了能够相对于构建区域17移动的三个气流引导元件36之外与图5的实施例类似。例如，在图6a、图6b中，气流引导元件36能够各自沿着X轴移动。为此，可以提供与粉末施加装置14的驱动单元类似的标准驱动单元。在图6a中，气流引导元件36已经开始移动离开其对应于图5的活动位置的活动位置。相应地，这些气流引导元件开始沿着X轴朝向处理室12内的存放区域70移动，在该存放区域中，气流引导元件36可以被至少临时地存放或停放在构建区域17的外部。换言之，存放区域70允许气流引导元件36移动到远离构建区域17的位置，并且在该位置处气流引导元件36不被与任何辐照区域相对地布置。该状态在图6b中示出。因此，构建区域17完全不存在障碍物，使得粉末施加装置14可以横跨构建区域17移动，以部署新的最上方的原料粉末层(参见图6b)。这意味着粉末施加装置14可选地也可以被设计成不具有图5的任何接纳部段60，因为能够不与气流引导元件36干涉。
因此，当操作装置10时，控制器可以检测到需要部署新的最上方的原料粉末层的需求，从而应该激活粉末施加装置14。因此，气流引导元件36将从其与构建区域17相对的位置移动到其在远离构建区域17的存放区域70内的位置(参见图6b)。在粉末施加装置14完成新的原料粉末层的部署之后，气流引导元件36被移回其在构建区域17上方的初始位置，所述位置对应于图5的那些位置。
图7a、图7b示出了用于根据粉末施加装置14的操作来选择性地移动气流引导元件36的替代方案。在这种情况下，气流引导元件36可以被选择性地提升离开构建区域17，以允许粉末施加装置14在部署新的最上方的原料粉末层时在该气流引导元件的下方通过。换言之，气流引导元件36可以沿正交于构建区域17延伸的Z轴上下移动。同样，这不需要将粉末施加装置14构造成具有专用的接纳部段60。此外，在图7a的状态下，粉末施加装置36可以被布置成非常靠近构建区域17，以便均匀地接触最上方的原料粉末层。这样，图1的竖直间隙38可以被显著减小或者甚至降低到零，使得当沿着气流轴线A观察时，气流48的更少一部分或者甚至没有气流48可以从相邻的一个辐照区域直接行进到下一个辐照区域。
应当注意的是，在图5至图7中，由气流引导元件36中的一个气流引导元件提供并且朝向相邻的气流引导元件36被引导的每个新鲜气流54表示与图1至图4的气流48类似的气流，因为相应的相邻的气流引导元件36会使该新鲜气流部分地转向离开构建区域17。
最后，图8示出了装置10的另一实施例，该装置通常被构造成类似于图5的装置。然而，除此之外，提供了中心气流引导元件39，该中心气流引导元件与所有其余的气流引导元件36相交并且沿着气流轴线A延伸。中心气流引导元件39被布置成就单个辐照区域之间的气流交换方面而言使单个辐照区域基本上完全相互隔离。
如图8中进一步所示，中心气流引导元件39可以为辐照系统20提供下述这种效果：该辐照系统包括两行，每行为三个辐照单元22。相应地，从气体入口40(未示出)和/或相邻的气流引导元件36向每个辐照区域供应新鲜气体，每个辐照区域被分配到辐照单元22中的一个并且与该辐照单元中的一个相对地布置。为了强调这方面，在图8中示出了两条气流轴线A，每条气流轴线对应于辐照系统20的每一行辐照单元22。
此外，类似于图7a、图7b的实施例，气流引导元件36和中心气流引导元件39可以被提升离开构建区域17，以便不与粉末施加装置14干涉(参见图8中的箭头)。

Claims (15)

1.用于通过执行分层增材工艺来生产三维工件的装置(10)，
其中，所述装置(10)包括：
-构建区域(17)，所述构建区域被构造成接纳原料粉末层；
-粉末施加装置(14)，所述粉末施加装置被构造成将所述原料粉末层部署到所述构建区域(17)上；
-辐照系统(20)，所述辐照系统被构造成对所述构建区域(17)上的所述原料粉末层进行选择性的辐照；
其中，所述装置(10)被构造成提供至少一个气流(48)，所述至少一个气流沿着从所述构建区域(17)的第一边缘区域(44)朝向所述构建区域(17)的第二边缘区域(46)延伸的轴线(A)被引导；
其中，所述装置(10)包括至少一个气流引导元件(36)，所述气流引导元件被构造成在所述气流(48)到达所述第二边缘区域(46)之前使所述气流(48)的至少一部分转向离开所述构建区域(17)；
其中，所述气流引导元件(36)包括气体转向部分(50)，所述气体转向部分被构造成接纳气体，以便使气体转向离开所述构建区域(17)，使得所述气流引导元件(36)被构造成在所述气流横跨所述构建区域(17)的路径上去除和/或排出所述气流(48)的至少一部分；并且
其中，所述气流引导元件(36)包括气体供应部分(56)，所述气体供应部分被构造成沿着所述构建区域(17)供应新鲜气流(54)。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，
其中，所述新鲜气流(54)在被部分地转向离开所述构建区域(17)之前基本上沿与所述气流(48)相同的方向被引导。
3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)位于所述构建区域(17)的第一边缘区域和第二边缘区域(44，46)之间，并且优选地，其中，所述气流引导元件(36)与所述构建区域(17)的中心部分之间的距离等于或小于所述气流引导元件(36)与所述第一边缘区域和第二边缘区域(44，46)中的至少一个边缘区域之间的距离。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(10)，
-其中，所述辐照系统(20)包括至少两个辐照单元(22)，所述至少两个辐照单元被各自分配到所述构建区域(17)的单独的辐照区域(30a，30b)，以便对所述原料粉末层的延伸到所述辐照区域(30a，30b)中的一部分进行选择性的辐照；并且
-其中，所述气流引导元件(36)位于所述辐照区域(30a，30b)之间，或者其中，所述气流引导元件(36)被定位成与所述辐照区域(30a，30b)重叠所在的区域靠近或相对。
5.根据权利要求4所述的装置(10)，
-其中，所述辐照区域(30a，30b)沿着从所述第一边缘区域(44)朝向所述第二边缘区域(46)延伸的气流轴线(A)被一前一后地布置，所述辐照区域具有可选的部分重叠部分(34)。
6.根据权利要求5所述的装置(10)，
-其中，所述辐照系统(20)包括至少一个另外的辐照单元(22)，所述至少一个另外的辐照单元被分配到辐照区域(30a，30b)，所述辐照区域被限定成使得多个辐照区域(30a，30b)沿着所述气流轴线(A)被前后地布置，所述多个辐照区域在相邻的辐照区域(30a，30b)之间具有可选的部分重叠部分；并且
-其中，对于每一组的两个相邻的辐照区域(30a，30b)，至少一个气流引导元件(36)被设置成位于所述两个相邻的辐照区域(30a，30b)之间，或者其中，所述气流引导元件(36)被定位成与所述两个相邻的辐照区域(30a，30b)重叠所在的区域靠近或相对。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)从与所述构建区域(17)相对的区域朝向所述构建区域(17)延伸，并且可选地，其中，所述气流引导元件(36)与所述构建区域(17)之间的距离小于10cm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)被构造成在所述辐照系统(20)与所述构建区域(17)之间的辐照束路径的外部延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)被构造成将由被转向的气流携带的颗粒收集到所述气流引导元件(36)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)包括至少一个开口并尤其包括穿孔部分或多孔部分(62)，所述气流引导元件使得：
-所述气流(48)的至少一部分在远离靠近于所述构建区域(17)的气体转向部分(50)的位置处能够流入所述气流引导元件(36)，所述气体转向部分(50)包含开口，以便接纳所述气流(48)的一部分，从而使所述气流的该部分转向离开所述构建区域(17)；或者
-所述新鲜气流(54)的至少一部分在远离所述气体供应部分(56)的位置处能够从所述气流引导元件(36)中流出，所述气体供应部分(56)优选地被布置成靠近所述构建区域(17)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)和所述构建区域(17)能够按照以下方式中的至少一个相对于彼此进行移动：
-所述气流引导元件(36)能够相对于所述构建区域(17)以平行于所述构建区域(17)的方式移动；
-所述气流引导元件(36)能够相对于所述构建区域(17)在与所述构建区域(17)相对的位置和远离所述构建区域(17)的位置之间移动；
-所述气流引导元件(36)能够相对于所述构建区域(17)沿着与所述构建区域(17)成一角度延伸的轴线(Z)移动；
-所述构建区域(17)能够相对于所述气流引导元件(36)以平行于所述气流引导元件(36)的方式移动；
-所述构建区域(17)能够相对于所述气流引导元件(36)在与所述气流引导元件(36)相对的位置和远离所述气流引导元件(36)的位置之间移动；以及
-所述构建区域(36)能够相对于所述气流引导元件(36)沿着与所述构建区域(17)成一角度延伸的轴线(Z)移动。
12.根据权利要求11所述的装置(10)，
其中，所述气流引导元件(36)能够根据所述粉末施加装置(14)的操作而相对于所述构建区域(17)移动。
13.根据权利要求11或12所述的装置(10)，
其中，所述装置(10)被构造成在所述粉末施加装置(14)将另一层原料粉末部署到所述构建区域(17)上之前和/或之后使所述气流引导元件(36)相对于所述构建区域(17)移动。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，
其中，为了部署另一原料粉末层，所述粉末施加装置(14)能够横跨所述构建区域(17)移动；并且
其中，所述粉末施加装置(14)包括接纳部段(60)，所述接纳部段用于在所述气流引导元件横跨所述构建区域(17)移动时至少临时地接纳所述气流引导元件(36)的一部分。
15.用于通过执行分层增材工艺特别是借助于根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)来生产三维工件的方法，
其中，所述方法包括以下步骤：
-将原料粉末层部署到构建区域(17)上；
-从所述构建区域(17)的第一边缘区域(44)朝向所述构建区域(17)的第二边缘区域(46)供应至少一个气流(48)；
-在所述气流(48)到达所述第二边缘区域(46)之前，使所述气流(48)的至少一部分转向离开所述构建区域(36)；以及
-沿着所述构建区域(17)供应新鲜气流(54)，
其中，使所述气流(48)转向和供应所述新鲜气流(54)在处于第一边缘区域和第二边缘区域(44，46)之间的区域中进行。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190099943A1 (en) * 2017-10-03 2019-04-04 General Electric Company Additive manufacturing method and apparatus
DE102017125838A1 (de) * 2017-11-06 2019-05-09 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Absaugung bei der generativen Fertigung
JPWO2019116455A1 (ja) * 2017-12-12 2020-12-24 株式会社ニコン 造形システム及び造形方法
EP3640011A1 (en) * 2018-10-18 2020-04-22 Concept Laser GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
US20200147690A1 (en) * 2018-11-13 2020-05-14 Divergent Technologies, Inc. 3-d printer with manifolds for gas exchange
FR3088574B1 (fr) * 2018-11-16 2020-11-20 Addup Machine de fabrication additive comportant un boitier d’aspiration
DE102018129022A1 (de) * 2018-11-19 2020-05-20 AMCM GmbH Radiale Strömung über ein Baufeld
US11400649B2 (en) * 2019-09-26 2022-08-02 Applied Materials, Inc. Air knife assembly for additive manufacturing
FR3105067B1 (fr) 2019-12-19 2022-05-06 Addup Machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre avec une rampe centrale d’aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz.
US11945043B2 (en) * 2020-11-20 2024-04-02 Concept Laser Gmbh Energy beam generation systems and optical systems with expanded scan fields
JP2023013761A (ja) * 2021-07-16 2023-01-26 三菱重工業株式会社 三次元積層造形装置
JP7457674B2 (ja) * 2021-08-13 2024-03-28 日本電子株式会社 三次元積層造形装置
DE102022121405A1 (de) * 2022-08-24 2024-02-29 Dmg Mori Additive Gmbh Additive Fertigungsvorrichtung und additives Fertigungsverfahren
DE102022127241A1 (de) 2022-10-18 2024-04-18 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren, Steuerprogramm und Planungseinrichtung zur pulverbettbasierten schichtweisen additiven Fertigung

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031881A1 (de) * 2004-06-30 2006-01-26 Concept Laser Gmbh Vorrichtung zum Absaugen von Gasen, Dämpfen und/oder Partikeln aus dem Arbeitsbereich einer Laserbearbeitungsmaschine
CN102438779A (zh) * 2009-05-15 2012-05-02 松下电器产业株式会社 层叠造型装置及使用该装置的三维形状造型物的制造方法
US20130112672A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 John J. Keremes Laser configuration for additive manufacturing
CN104353832A (zh) * 2014-10-24 2015-02-18 华南理工大学 一种金属3d打印机密封舱气氛除氧及循环净化方法及设备
WO2015189619A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and a flow device for use with such apparatus
DE102014212100A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-24 MTU Aero Engines AG Generatives Herstellungsverfahren und Vorrichtung hierzu mit entgegengesetzt gerichteten Schutzgasströmen
CN105382258A (zh) * 2014-09-03 2016-03-09 Slm方案集团股份公司 包括干燥设备的用于生产工件的装置
EP3056301A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-17 United Technologies Corporation Object with a non-contacting support made by additive manufacturing method
CN106132669A (zh) * 2014-03-28 2016-11-16 Eos有限公司电镀光纤系统 用于逐层制造三维物体的设备和方法
DE102015010387A1 (de) * 2015-08-08 2017-02-09 FTAS GmbH Additive Fertigung dreidimensionaler Strukturen
US20170072468A1 (en) * 2014-05-14 2017-03-16 Eos Gmbh Electro Optical Systems Control Unit, Device and Method for the Production of a Three-Dimensional Object
CN106513674A (zh) * 2016-09-20 2017-03-22 南京航空航天大学 3d打印金属粉末床成形腔体的保护气循环过滤装置及其优化方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19853947C1 (de) * 1998-11-23 2000-02-24 Fraunhofer Ges Forschung Prozeßkammer für das selektive Laser-Schmelzen
DE102004041633A1 (de) 2004-08-27 2006-03-02 Fockele, Matthias, Dr. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern
CN104741608B (zh) * 2009-10-21 2017-07-28 松下知识产权经营株式会社 三维形状造型物的制造装置
DE102013215377A1 (de) * 2013-08-05 2015-02-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gasführungsvorrichtung, Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten sowie Verfahren zur Zuführung und Absaugung von Gas bei einer derartigen Vorrichtung
EP2862651B1 (en) 2013-10-15 2019-07-17 SLM Solutions Group AG Method and apparatus for producing a large three-dimensional work piece
EP3015197B1 (de) * 2014-10-30 2017-03-08 MTU Aero Engines GmbH Vorrichtung zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031881A1 (de) * 2004-06-30 2006-01-26 Concept Laser Gmbh Vorrichtung zum Absaugen von Gasen, Dämpfen und/oder Partikeln aus dem Arbeitsbereich einer Laserbearbeitungsmaschine
CN102438779A (zh) * 2009-05-15 2012-05-02 松下电器产业株式会社 层叠造型装置及使用该装置的三维形状造型物的制造方法
US20130112672A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 John J. Keremes Laser configuration for additive manufacturing
CN106132669A (zh) * 2014-03-28 2016-11-16 Eos有限公司电镀光纤系统 用于逐层制造三维物体的设备和方法
US20170072468A1 (en) * 2014-05-14 2017-03-16 Eos Gmbh Electro Optical Systems Control Unit, Device and Method for the Production of a Three-Dimensional Object
WO2015189619A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and a flow device for use with such apparatus
DE102014212100A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-24 MTU Aero Engines AG Generatives Herstellungsverfahren und Vorrichtung hierzu mit entgegengesetzt gerichteten Schutzgasströmen
CN105382258A (zh) * 2014-09-03 2016-03-09 Slm方案集团股份公司 包括干燥设备的用于生产工件的装置
CN104353832A (zh) * 2014-10-24 2015-02-18 华南理工大学 一种金属3d打印机密封舱气氛除氧及循环净化方法及设备
EP3056301A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-17 United Technologies Corporation Object with a non-contacting support made by additive manufacturing method
DE102015010387A1 (de) * 2015-08-08 2017-02-09 FTAS GmbH Additive Fertigung dreidimensionaler Strukturen
CN106513674A (zh) * 2016-09-20 2017-03-22 南京航空航天大学 3d打印金属粉末床成形腔体的保护气循环过滤装置及其优化方法

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