CN110576603A - 操作用于增材制造三维物体的装置的方法 - Google Patents

操作用于增材制造三维物体的装置的方法 Download PDF

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Abstract

用于操作借助于构建材料(3)的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体(2)的装置(1)的方法，构建材料(3)的层可以借助于能量束(4)被固结，其中，基于至少一个第一照射参数来照射第一层(7)的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层(8)的至少一个部分，其中，至少一个第一照射参数和至少一个第二照射参数对于至少两个层(7，8)是不同的。

Description

操作用于增材制造三维物体的装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操作装置的方法，该装置借助于构建材料的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体，可以借助于能量源来固结构建材料的层。
背景技术
用于增材制造三维物体的这种装置及用于操作该装置的方法通常从现有技术中已知。常常是，构建材料(例如，金属粉末)施加在构建平面中，并且可以经由能量束被选择性地照射，以选择性地固结构建材料并以此连续地形成三维物体。
进一步，从现有技术中已知，经常必须关于照射参数(诸如能量束的功率或强度)的调整找出折衷。由于物体的不同部分示出不同特性或者期望物体的不同部分的不同特性，诸如物体的不同部分的表面质量或固结行为，诸如芯部分或壳部分、长丝结构之类，所以，要求不同的照射参数。一般，调整照射参数，可以利用照射参数来照射物体的所有不同结构或部分。于是，未基于单独部分的最佳参数来施行物体的各个部分或结构的照射，而是调整过的照射参数是单独的要求之间的折衷。
替代地，已知对于物体的每个部分或结构，使用单独的(最佳的)照射参数来照射构建材料，其中，不利地是，总体制造时间增加，由于必须利用单独的照射参数来照射物体的每个部分或结构，因此，物体的单独结构和/或部分不能在相同照射步骤(即，利用基于相同照射参数产生的相同能量束)中照射。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作用于增材制造三维物体的装置的方法，其中，改进了构建材料的照射，特别是，可以将物体的不同结构或部分的要求用于计算，并且可以减少制造时间。
该目的通过根据权利要求1的方法创造性地实现。本发明的有利实施例从属于从属权利要求。
文中描述的方法是一种用于操作借助于粉末状构建材料(“构建材料”)的层的连续选择性分层固结来增材制造三维物体(如，技术性部件)的装置的方法，构建材料的层可以借助于能量束(特别地，激光束或电子束)来固结。相应构建材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应能量束可以是激光束或电子束。比如，相应装置可以是其中分离地施行构建材料的施加和构建材料的固结的装置，诸如选择性激光烧结装置、选择性激光熔化装置或选择性电子束熔化装置。
该装置可以包含在其操作期间使用的数个功能单元。示范性功能单元是处理室、照射设备和流动产生设备，照射设备适用于利用至少一个能量束来选择性地照射设置在处理室中的构建材料层，流动产生设备适用于产生气态流体流，所述气态流体流带有给定流动特性(如，给定流动分布、流动速率等)、并至少部分地流动经过处理室。气态流体流在流动经过处理室的同时能够被充注有未固结的颗粒状构建材料(特别地，在设备操作期间产生的烟雾或烟雾残余物)。气态流体流一般是惰性的，即，一般是惰性气体(如，氩、氮、二氧化碳等)的流。
如前所述，本发明涉及一种用于操作用于增材制造三维物体的装置的方法，其中，构建材料利用能量束被选择性地照射。本发明基于下述思想：基于至少一个第一照射参数来照射第一层的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层的至少一个部分，其中，至少一个第一照射参数和至少一个第二照射参数对于至少两个层是不同的。
根据本发明，可以基于第一照射参数和第二照射参数施行两个层(如，第一层和第二层)的照射，其中，第一照射参数和第二照射参数不同。因而，就照射参数而言，分层可以改变照射过程，其中，基于照射参数来施行照射过程。换言之，不必相应地选择单个照射参数或参数集，并且基于选择的参数集，施行照射过程，即，照射构建材料以在物体的所有部分或所有结构中选择性地固结构建材料。
因而，就三维物体的不同结构的不同部分的照射而言，不必将单个照射参数或参数集调整为折衷。代之，可以关于物体的至少一个第一部分或结构的要求来选择第一照射参数，其中，可以对于物体的至少一个第二部分或结构来选择至少一个第二照射参数。通过基于第一照射参数来照射第一层并基于第二照射参数来照射第二层，当照射第一层时，满足第一部分或结构的要求，当照射第二层时，满足第二部分或结构的要求。于是，可以利用第一照射参数(集)或第二照射参数(集)照射单独的层，因此，在一个照射步骤中照射每个层，其中，确保物体的不同结构或部分被适当地照射，由于不同的照射参数(集)(例如，对于不同结构的理想参数)用以在第一层或第二层中施行照射过程。
本申请范围内的术语“照射参数”还可以涉及“照射参数集”，即，有助于或影响照射过程的多个参数。于是，可以是，对于两个不同的照射步骤，可以使用两个不同的照射参数集，其中，两个照射参数集例如在一个以上照射参数上不同。
根据本发明的第一实施例，照射参数可以包含物体的轮廓的位置，其中，轮廓对于至少两个层不同地定位。根据该实施例，照射参数(即，第一照射参数和第二照射参数)包含用于特定层的物体的轮廓的位置，照射参数用以施行照射过程。
比如，该实施例范围内的物体的轮廓描述该特定层中的物体的轮廓或层的边缘或横截面的位置。通过变化轮廓的位置，可以提高增材制造过程中构建的三维物体的表面质量。例如，可以在第一照射参数中定义轮廓的第一位置，在第二照射参数中定义物体的轮廓的第二位置。通过基于第一照射参数照射第一层中的构建材料并基于第二照射参数照射第二层中的构建材料，物体的轮廓的位置也在物体的第一层和第二层之间变化。
照射参数(即，第一照射参数和第二照射参数)可以涉及能量束的强度和/或功率，其中，对于至少两个层，第一层和第二层的至少一个部分利用不同强度和/或功率和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径来照射。如前所述，本申请范围内的术语“照射参数”可以指代单个照射参数，诸如能量束的强度和/或能量束的功率或者产生在构建平面中的照射图案的位置，如前所述，其中，还可以是，术语“照射参数”指代对应照射过程中使用的一组照射参数。例如，可以是，每个照射参数集(即，第一照射参数集和第二照射参数集)包含任意数量的照射参数，例如，能量束的强度、光斑大小、射束路径等等，其中，第一照射参数集和第二照射参数集可以在这些照射参数中的至少一个上不同。
通过相应地影响或调整对应照射参数或至少一个照射参数，可以影响沉积在构建材料中的能量的量值和/或调整能量沉积在构建材料中的照射图案的位置。例如，可以依据在相应位置的物体的部分或物体的结构来调整沉积在构建材料中的能量的量值，例如，对于物体的长丝结构或芯部分等等是不同的。
本发明方法可以进一步改进在于，形成至少第一组层和第二组层，其中，每个组包含至少一个层，其中，基于至少一个第一照射参数来照射第一组层，基于至少一个第二照射参数来照射第二组层。因而，形成三维物体的层可以被分配给至少一个第一组和至少一个第二组，其中，每组层包含至少一个层。每个组的单个层可以任意地分布在物体上边即，形成物体的任意部分，其中，明确地不必是，第一组或第二组的所有层连续地布置，而是也可以是，例如，第一组的层在构建方向上被包围在第二组的两个层之间或者任何其他任意组合或分布的层之间。
将单独的层分配给不同的组层允许调整对于这些层的照射过程所基于的照射参数或照射参数集。例如，可以将形成在对应层中的物体的部分或物体的结构用于计算，其中对应层可以分配给利用合适的照射参数照射的层的对应组。
此外，第一组层和第二组层可以以预定图案(特别地，交替地)分布在物体上。预定义图案定义第一组层和第二组层的单独的层在物体上的分布或次序。例如，第一组层和第二组层可以交替地分布在物体上，其中，例如，第一组层的第一层其后是第二组层的第一层，其后又是第一组层的第二层，等等。因而，可以基于至少一个第一照射参数和至少一个第二照射参数交替地施行照射过程。自然，也可以定义任意数量的层的组，例如三个、四个以上的层的组，对应地，第三照射参数、第四照射参数，等等。
根据本发明的方法的另一实施例，第一组层可以包含物体的偶数层，第二组层可以包含奇数层，反之亦然。因而，基于第一照射参数或第二照射参数的交替照射可以通过将奇数层分配给第二组层且将偶数层分配给第一组层来施行，反之亦然。
第一组层和/或第二组层可以包含至少两个接续层。如前所述，物体的单独的层可以任意分布，并且可以任意分配给至少一个第一组层和至少一个第二组层。根据该实施例，第一组层和/或第二组层可以包含数层，其中，这些层中的至少两个彼此接续。自然，接续层的数量也可以任意选择。比如，特别地，可以是，第一组层包含定义数量的层，其中，至少两个层彼此接续，并且其他层与第二组层的层交替布置，反之或者组合亦然。
根据本发明的方法的另一示范性实施例，利用第一能量输入，在第一位置照射第一组层中的第一层的轮廓的至少一个部分，利用第二能量输入，在第二位置照射第二组层中的第二层的轮廓的至少一个对应部分，其中，第一能量输入和第二能量输入和/或第一位置和第二位置不同。
根据本发明方法的另一示范性实施例，利用第一参数集，在第一位置照射第一组层中的第一层的轮廓的至少一个部分，特别地，第一参数集涉及能量束的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，利用第二参数集，在第二位置照射第二组层中的第二层的轮廓的至少一个对应部分，特别地，第二参数集涉及能量束的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，其中，第一参数集和第二参数集和/或第一位置和第二位置不同。
根据本发明的方法的另一示范性实施例，利用第一功率，在第一位置照射第一组层中的第一层的轮廓的至少一个部分，利用第二功率，在第二位置照射第二组层中的第二层的轮廓的至少一个对应部分，其中，第一功率和第二功率和/或第一位置和第二位置不同。因而，可以对于第一组层定义第一照射参数，如前所述，其中，物体的轮廓的至少一个部分可以基于对于分配给第一组层的第一层的能量束的第一功率(或强度)被照射。物体的轮廓的对应部分相应地分配给第二层组或第二组层的第二层，其中，利用能量束的第二功率(或强度)，在第二位置照射第二层的轮廓的对应部分。
能量束的第一功率和第二功率和/或第一层和第二层的第一位置和第二位置或物体的轮廓的第一部分和物体的轮廓的第二部分不同。如前所述，可以将任意数量的层分配给第一组层和第二组层，其中，每个层可以包含物体的轮廓的一部分。例如，第一组层的第一层和第二组层的第二层可以在构建方向上以交替分布地布置，其中，物体的轮廓可以在第一层中的第一位置和第二层中的第二位置中被照射。附加地或替代地，还可以是，在对于第一层施行的照射过程中，使用能量束的第一功率，其中，在第二层的照射过程中，使用能量束的第二功率。
例如，柱形物体可以通过(稍稍)变化功率和/或物体的轮廓的位置来照射，从而允许改进物体的各个参数，诸如物体的机械特性和/或表面质量。术语“构建方向”可以指代形成构建材料的层的分层施加和固结的方向，即，物体被增材构建的方向。
除此以外，本发明涉及一种用于借助于构建材料的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体的装置，构建材料的层可以借助于能量束被固结，该装置包含照射设备，照射设备适用于产生能量束并引导能量束越过构建平面，构建材料的层施加在构建平面上，其中，照射设备适用于基于至少一个第一照射参数来照射第一层的至少一个部分并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层的至少一个部分，其中，至少一个第一照射参数和至少一个第二照射参数对于至少两个层是不同的。
如前所述，该装置可以包含对应的控制单元以施行本发明的方法。比如，控制单元可以是可以与照射设备连接或可连接的分离式控制单元，或者，控制单元可以是该装置的内部控制单元，特别地，照射设备的控制单元。控制单元可以产生或者接收包含物体的单独的层的照射数据。照射设备可以适用于利用第一能量输入，在第一位置照射第一组层中的第一层的轮廓的至少一个部分，并且利用第二能量输入，在第二位置照射第二组层中的第二层的轮廓的至少一个对应部分，其中，第一能量输入和第二能量输入和/或第一位置和第二位置不同。
照射设备可以进一步适用于利用第一参数集，在第一位置照射第一组层中的第一层的轮廓的至少一个部分，特别地，第一参数集涉及能量束的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，并且利用第二参数集，在第二位置照射第二组层中的第二层的轮廓的至少一个对应部分，特别地，第二参数集涉及能量束的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，其中，第一参数集和第二参数集和/或第一位置和第二位置不同。
进一步，照射设备可以适用于基于至少一个第一照射参数来照射第一层的至少一个部分、并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层的至少一个部分，其中，第一照射参数和第二照射参数对于至少两个层(即，至少一个第一层和至少一个第二层)不同。这允许将物体的不同部分或结构用于计算，由于可以使用不同的照射参数来施行照射过程。例如，由于物体的第一层基于第一照射参数照射并且第二层基于第二照射参数照射，所以，可以是，物体的所有部分(例如，物体的轮廓部分或长丝结构和物体的芯部分，诸如物体的大块结构)可以利用最佳照射参数照射，其中，制造时间可以减少，因为每个层可以基于对应的照射参数来照射，而无需变动用于照射对应层的照射步骤中的照射参数。
根据本发明的装置的另一实施例，照射参数可以包含物体的轮廓的位置，其中，照射设备可以适用于对于至少两个层不同地定位轮廓的相同部分。于是，由物体的若干层定义的物体的轮廓可以对于分配给第一组层和第二组层的至少两个层不同地定位，特别是接续层。
照射参数(即，第一照射参数和第二照射参数)可以涉及能量束的强度和/或功率，其中，照射设备可以适用于利用不同强度和/或不同功率和/或不同光斑大小和/或不同光斑直径和/或沿着不同能量束的射束路径照射第一层和第二层的至少一个部分。因而，对于分配给第一组层和第二组层的将要照射的构建材料的至少两个层，可以不同地调整沉积在构建材料中的能量，即，经由照射设备产生的照射图案。
如前所述，第一组层和第二组层中的层的分布可以任意选择。根据本发明装置的有利实施例，照射设备可以适用于以预定义图案(特别地，交替地)将第一组层或第二组层分布在物体上。因此，可以利用变化的照射参数施行照射参数，其中，可以基于第一照射参数来照射第一组层中的层，并且可以基于第二照射参数来照射第二组层，其中，第一组层中的层和第二组层中的层在构建方向上交替地布置。换言之，可以基于第一照射参数来照射第一层，并且可以基于第二照射参数来照射分配给第二组层的接续第二层，等等。自然，层组数和层数可以任意选择。
根据另一实施例，可以是，第一组层包含物体的偶数层，第二组层可以包含奇数层，反之亦然。如前所述，将层分配给第一组层和第二组层大体是任意的，其中，第一组层可以包含所有偶数层，诸如物体的第二、第四、第六等等层，其中第二组层可以包含奇数层，诸如物体的第一、第三、第五等等层。自然，比如，还可以限定包括奇数层的第一组层和包括偶数层的第二组层。
本发明装置可以进一步改进在于，照射设备可以适用于利用能量束的第一功率在第一位置照射第一组层的第一层的轮廓的至少一个部分，并且利用能量束的第二功率在第二位置照射第二组层的第二层的轮廓的至少一个对应部分，其中，第一功率和第二功率和/或第一位置和第二位置是不同的。因而，本发明的装置，特别是本发明的装置的照射设备，允许不同地照射第一组层和第二组层中的层。为了照射第一组层中的第一层和第二组层中的第二层而施行的照射过程可以在施行照射过程所基于的照射参数上不同，其中，与第二层相比，可以在不同位置和/或利用不同功率照射第一层中的物体的轮廓，或者，特别地，照射第二组层的第二层的轮廓的部分。
本发明进一步涉及一种具体化为软件或硬件的控制单元，控制单元用于借助于构建材料的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体的装置，可以借助于能量束来固结构建材料的层。特别地，按照根据在前权利要求中任一项所述的方法，控制单元构造成，控制基于至少一个第一照射参数来照射第一层的至少一个部分，并且控制基于至少一个第二照射参数来照射第二层的至少一个部分，其中，至少一个第一照射参数和至少一个第二照射参数对于至少两个层是不同的。
相对于本发明方法描述的所有特征、细节和优点可以充分转移到本发明的装置和控制单元，反之亦然。
附图说明
参考附图描述本发明的示范性实施例。附图是示意性示图，其中
图1示出本发明的装置；
图2示出了根据第一示范性实施例的本发明的方法的照射过程；以及
图3示出根据第二示范性实施例的本发明的方法的照射过程。
具体实施方式
图1示出用于借助于构建材料3的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造的三维物体2的装置1，构建材料3的层可以借助于能量束4被固结。装置1包括照射设备5，照射设备5适用于产生能量束4并引导能量束4越过构建平面6，构建材料3的层施加在构建平面6中。照射设备5进一步适用于，基于至少一个第一照射参数来照射第一层7的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层8的至少一个部分，其中，至少一个第一照射参数和至少一个第二照射参数对于至少两个层7，8是不同的。
照射参数可以包含物体2的轮廓的位置，其中，照射设备5适用于对于至少两个层7，8不同地定位轮廓的相同部分。照射参数(即，第一照射参数和第二照射参数)涉及能量束4的强度/功率。照射设备5适用于利用不同强度/功率，例如，使用不同光斑大小和/或不同光斑直径和/或不同射束路径，照射第一层7和第二层8的至少一个部分。于是，沉积在层7，8的对应区块中的能量和对应区块的位置可以关于至少两个层7，8的照射过程而变化。
在图1至图3中描绘的该示范性实施例中，物体2细分成分配给第一组层的第一层7和分配给第二组层的第二层8。第一组层的第一层7和第二组层的第二层8在构建方向9上布置或交替地分布在物体2上边(可选的)。如前所述，构建方向9指代构建材料3的分层施加和照射的方向，即，施行物体2的制造的方向。自然，层7，8的交替布置只是示范性的，布置层7，8的任何其他任意方式都是可行的。
图2示出根据本发明的方法的照射过程或多个照射过程，其中，引导能量束4所沿着的射束路径的位置关于第一层7和第二层8的照射而变化。第一照射过程所基于(即，施行第一层7的照射所基于的)的第一照射参数包含用于相应部分(例如，物体2的轮廓的一部分)的能量束4的第一位置10。当在第二层8中照射相同结构时，沿着(稍稍)不同的射束路径引导能量束4，其中能量束4入射在第二位置11。例如，位置10，11稍稍的不同之处在于，在照射不同层7，8的同时，物体2的轮廓在位置上稍稍不同。基于层7，8之间的不同位置施行的照射过程提高物体2的表面质量。
图3示出基于本发明的方法的照射过程的第二实施例，其中，使用不同的照射参数(特别地，能量束4的不同强度)来照射第一层7和第二层8。比如，能量束4的不同光斑直径被用于照射第一层7和第二层8的照射过程。在该示范性实施例中，与当照射第二层8时的能量束4的光斑大小相比，当照射第一层7时使用更大的光斑大小。再次，选择第一层7和第二层8的交替分布，其中，任意选择另一布置，例如使用两个接续的第二层8与一个第一层7交替。比如，还可以将第三层分配给第三组层(未示出)。通过对于分配了不同组层的至少两个层7，8不同地调整能量束4的功率或强度，可以利用最佳参数来照射物体2的不同结构，其中，照射参数在一个照射步骤期间，特别地，在相同层的照射期间，不需要变化。因而，可以基于第一照射参数或第一照射参数集来照射第一层7，而可以使用第二照射参数或第二照射参数集来照射第二层8。
自然，相对于单独的图描述的实施例可以任意组合。特别地，当照射第一层7和第二层8时，可以变化几个照射参数。例如，能量束4的位置和强度可以在层7，8的照射过程之间变化。
本发明的各种特征，方面和优点也可以体现在以下条项中描述的各种技术方案中，这些方案可以以任何组合方式组合：
1.一种用于操作装置(1)的方法，其特征在于，所述装置(1)借助于构建材料(3)的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体(2)，所述构建材料(3)的层可以借助于能量束(4)被固结，其中，基于至少一个第一照射参数来照射第一层(7)的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层(8)的至少一个部分，其中，所述至少一个第一照射参数和所述至少一个第二照射参数对于至少两个层(7，8)是不同的。
2.如条项1所述的方法，其特征在于，所述照射参数包含所述物体(2)的轮廓的位置(10，11)，其中，所述轮廓对于至少两个层(7，8)被不同地定位。
3.如在前条项中的一项所述的方法，其特征在于，形成至少第一组层和第二组层，其中，每个组包含至少一个层，其中，基于至少一个第一照射参数来照射所述第一组层，并且基于至少一个第二照射参数来照射所述第二组层。
4.如条项3所述的方法，其特征在于，所述第一组层和所述第二组层以预定图案分布在所述物体(2)上，特别地，交替地分布在所述物体(2)上。
5.如条项3或4所述的方法，其特征在于，所述第一组层包含所述物体(2)的偶数层(7，8)，并且所述第二组层包含奇数层(7，8)，反之亦然。
6.如条项4至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组层和/或所述第二组层包含至少两个接续层。
7.如条项4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组层中的第一层(7)的轮廓的至少一个部分利用第一能量输入在第一位置被照射，并且所述第二组层中的第二层(8)的轮廓的至少一个对应部分利用第二能量输入在第二位置被照射，其中，所述第一能量输入和所述第二能量输入和/或所述第一位置和所述第二位置不同。
8.如条项4至7中任一项所述的方法，其特征在于，第一组层中的第一层(7)的轮廓的至少一个部分利用第一参数集在第一位置被照射，特别地，所述第一参数集涉及所述能量束(4)的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，并且所述第二组层中的第二层(8)的轮廓的至少一个对应部分利用第二参数集在第二位置被照射，特别地，所述第二参数集涉及所述能量束(4)的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，其中，所述第一参数集和所述第二参数集和/或所述第一位置和所述第二位置不同。
9.一种装置(1)，其特征在于，所述装置(1)借助于构建材料(3)的层(7，8)的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体(2)，所述构建材料(3)的层(7，8)可以借助于能量束(4)被固结，所述装置(1)包含照射设备(5)，所述照射设备(5)适用于产生所述能量束(4)并引导所述能量束(4)越过构建平面，构建材料(3)的层被施加在所述构建平面上，所述照射设备(5)适用于基于至少一个第一照射参数来照射第一层(7)的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层(8)的至少一个部分，其中，所述至少一个第一照射参数和所述至少一个第二照射参数对于至少两个层(7，8)是不同的。
10.如条项9所述的装置，其特征在于，所述照射参数包含所述物体(2)的轮廓的位置，其中，所述照射设备(5)适用于对于所述至少两个层(7，8)不同地定位所述轮廓的相同部分。
11.如条项9或10中任一项所述的装置，其特征在于，所述照射设备(5)适用于形成至少第一组层和第二组层，其中，每个组包含至少一个层，其中，所述照射设备(5)适用于基于至少一个第一照射参数来照射所述第一组层，并且基于至少一个第二照射参数来照射所述第二组层。
12.如条项11所述的装置，其特征在于，所述照射设备(5)适用于以预定义图案将所述第一组层和所述第二组层分布在所述物体(2)上，特别地，将所述第一组层和所述第二组层交替地分布在所述物体(2)上。
13.如条项9至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一组层包含所述物体(2)的偶数层(7，8)，并且所述第二组层包含奇数层(7，8)，反之亦然。
14.如条项9至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述照射设备(5)适用于利用第一能量输入，在第一位置照射所述第一组层中的第一层(7)的轮廓的至少一个部分，并且利用第二能量输入，在第二位置照射所述第二组层中的第二层(8)的轮廓的至少一个对应部分，其中，所述第一能量输入和所述第二能量输入和/或所述第一位置和所述第二位置不同。
15.如条项9至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述照射设备(5)适用于利用第一参数集，在第一位置照射第一组层中的第一层(7)的轮廓的至少一个部分，特别地，所述第一参数集涉及所述能量束(4)的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，并且利用第二参数集，在第二位置照射所述第二组层中的第二层(8)的轮廓的至少一个对应部分，特别地，所述第二参数集涉及所述能量束(4)的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，其中，所述第一参数集和所述第二参数集和/或所述第一位置和所述第二位置不同。

Claims (10)

1.一种用于操作装置(1)的方法，其特征在于，所述装置(1)借助于构建材料(3)的层的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体(2)，所述构建材料(3)的层可以借助于能量束(4)被固结，其中，基于至少一个第一照射参数来照射第一层(7)的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层(8)的至少一个部分，其中，所述至少一个第一照射参数和所述至少一个第二照射参数对于至少两个层(7，8)是不同的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照射参数包含所述物体(2)的轮廓的位置(10，11)，其中，所述轮廓对于至少两个层(7，8)被不同地定位。
3.如在前权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，形成至少第一组层和第二组层，其中，每个组包含至少一个层，其中，基于至少一个第一照射参数来照射所述第一组层，并且基于至少一个第二照射参数来照射所述第二组层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一组层和所述第二组层以预定图案分布在所述物体(2)上，特别地，交替地分布在所述物体(2)上。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第一组层包含所述物体(2)的偶数层(7，8)，并且所述第二组层包含奇数层(7，8)，反之亦然。
6.如权利要求4至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组层和/或所述第二组层包含至少两个接续层。
7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组层中的第一层(7)的轮廓的至少一个部分利用第一能量输入在第一位置被照射，并且所述第二组层中的第二层(8)的轮廓的至少一个对应部分利用第二能量输入在第二位置被照射，其中，所述第一能量输入和所述第二能量输入和/或所述第一位置和所述第二位置不同。
8.如权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，第一组层中的第一层(7)的轮廓的至少一个部分利用第一参数集在第一位置被照射，特别地，所述第一参数集涉及所述能量束(4)的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，并且所述第二组层中的第二层(8)的轮廓的至少一个对应部分利用第二参数集在第二位置被照射，特别地，所述第二参数集涉及所述能量束(4)的强度和/或功率、和/或光斑大小和/或光斑直径和/或射束路径，其中，所述第一参数集和所述第二参数集和/或所述第一位置和所述第二位置不同。
9.一种装置(1)，其特征在于，所述装置(1)借助于构建材料(3)的层(7，8)的连续分层选择性照射和固结来增材制造三维物体(2)，所述构建材料(3)的层(7，8)可以借助于能量束(4)被固结，所述装置(1)包含照射设备(5)，所述照射设备(5)适用于产生所述能量束(4)并引导所述能量束(4)越过构建平面，构建材料(3)的层被施加在所述构建平面上，所述照射设备(5)适用于基于至少一个第一照射参数来照射第一层(7)的至少一个部分，并且基于至少一个第二照射参数来照射第二层(8)的至少一个部分，其中，所述至少一个第一照射参数和所述至少一个第二照射参数对于至少两个层(7，8)是不同的。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述照射参数包含所述物体(2)的轮廓的位置，其中，所述照射设备(5)适用于对于所述至少两个层(7，8)不同地定位所述轮廓的相同部分。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114951692B (zh) * 2022-03-31 2023-07-04 华中科技大学 一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1950191A (zh) * 2004-05-10 2007-04-18 想象科技有限公司 借助“像素偏移”生成分辨率提高的三维对象的方法
CN103801699A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 空中客车运作有限责任公司 加层制造方法和设备
US20140295087A1 (en) * 2011-12-14 2014-10-02 Alstom Technology Ltd Method for additively manufacturing an article made of a difficult-to-weld material
EP3354379A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Manufacturing method of three-dimensional shaped object and additive manufacturing apparatus used therefor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0671761A (ja) 1992-08-26 1994-03-15 Matsushita Electric Works Ltd 三次元形状の形成方法
JP3687475B2 (ja) 2000-03-28 2005-08-24 松下電工株式会社 立体形状物体の造形方法
US6574523B1 (en) 2000-05-05 2003-06-03 3D Systems, Inc. Selective control of mechanical properties in stereolithographic build style configuration
WO2009084991A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Arcam Ab Method and apparatus for producing three-dimensional objects
GB0819935D0 (en) * 2008-10-30 2008-12-10 Mtt Technologies Ltd Additive manufacturing apparatus and method
EP2851180A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-25 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for forming three-dimensional articles
DE102014201818A1 (de) * 2014-01-31 2015-08-06 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Steuerung des Energieeintrags in einem generativen Schichtbauverfahren
WO2015196149A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
CN104084584B (zh) * 2014-07-28 2015-12-30 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 用于高温合金结构件快速成型的激光扫描方法
WO2017120279A1 (en) * 2016-01-05 2017-07-13 Applied Materials, Inc. Materials and formulations for three-dimensional printing
US10722943B2 (en) * 2016-01-12 2020-07-28 Hamilton Sundstrand Corporation Additive manufacturing method
CN105945280B (zh) 2016-05-05 2018-06-22 清华大学 一种多材料非均质零件的增材制造方法
DE102016109941A1 (de) 2016-05-30 2017-11-30 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Verfahren und Anlage zur additiven Herstellung eines Objekts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1950191A (zh) * 2004-05-10 2007-04-18 想象科技有限公司 借助“像素偏移”生成分辨率提高的三维对象的方法
US20140295087A1 (en) * 2011-12-14 2014-10-02 Alstom Technology Ltd Method for additively manufacturing an article made of a difficult-to-weld material
CN103801699A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 空中客车运作有限责任公司 加层制造方法和设备
EP3354379A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Manufacturing method of three-dimensional shaped object and additive manufacturing apparatus used therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘洪顺等: "《激光制造技术》", 30 June 2011, 华中科技大学出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
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US11117327B2 (en) 2021-09-14
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JP6864712B2 (ja) 2021-04-28
CN110576603B (zh) 2023-04-11
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