CN111201099B - 制造三维工件的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种制造三维工件的设备。该设备包括：载体，其被配置成容置多层原材料；以及辐照单元，其配置成产生辐射束并将辐射束引导至最上层的原材料的预定位置以在该预定位置固化原材料。该辐照单元包括：辐射源，其被配置成产生辐射束；第一扫描单元，其被配置成接收辐射束并在最上层的原材料的第一辐照区域上扫描该辐射束；第二扫描单元，其被配置成接收辐射束并在最上层的原材料的第二辐照区域上扫描该辐射束；以及切换单元，其被配置成将由辐射源产生的辐射束引导至第一扫描单元或第二扫描单元。该设备还包括控制单元，其被配置为执行对切换单元控制，以使切换单元从辐射束被引导至第一扫描单元而不被引导至第二扫描单元的第一切换状态切换到辐射束被引导至第二扫描单元而不被引导至第一扫描单元的第二切换状态。

Description

制造三维工件的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种制造三维工件的设备和方法。具体地，本发明涉及一种制造三维工件的设备，其中，该设备包括具有至少两个扫描单元的辐照单元。
背景技术
粉末床熔融技术(powder bed fusion)是一种增材成层工艺(additive layeringprocess)，通过该工艺可以将粉状的(特别是金属和/或陶瓷)原材料加工成复杂形状的三维工件。为此，基于待制造的工件的期望几何形状，将原材料粉末层施加到载体上并且以位选择(site-selective)的方式对该原材料粉末层进行辐射(例如激光或粒子辐射)。穿入粉末层的辐射引起升温，并因此引起原材料粉末颗粒的熔融或烧结。然后，将原材料粉末层依次施加到已经进行了辐射处理的载体上的层之上，直到工件具有期望的形状和尺寸。基于CAD数据，粉末床熔融技术可用于制造样板、工具、替换零件、高价值组件或诸如牙科或整形外科假体之类的医学假体。粉末床熔融技术的示例包括选择性激光熔融(Selective LaserMelting,SLM)和选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)。
除了上述粉末床熔融技术之外，还已知其他增材制造技术，根据该增材制造技术，通过辐射束来对多层原材料进行固化，其中，原材料不一定要以粉末的形式提供，而是可以例如以多层流体的形式提供。
在这种增材制造技术的最新发展中，期望在所有的三个维度上增加所制造的工件的最大尺寸，这就必须提供更大面积的原材料。因此，除其他外，增加了在其上施加有原材料的载体的尺寸。为了处理该原材料面积的增加，各个设备的辐照单元需要能够基本辐照到整个最上层的原材料。
解决该问题的一种选择是增加辐照单元与最上层的原材料之间的距离(在z轴方向上)，并且提供作为辐照单元的一部分的一个扫描单元以扫描整个区域。另一种选择是提供可移动的辐照单元，其中，辐照单元的扫描单元在原材料区域上平行于载体的方向(即，在x轴方向上和/或y轴方向上)移动。然而，这些解决方案的一个缺点是辐射束所涉及到的位置的精度会降低，因此，所制造的工件的质量会下降。
另一种选择是提供多个辐射源，这些辐射源中的每一个向相应的扫描单元发射辐射束。但是，这种解决方案很昂贵，而且如果不能够同时应用的话，效率不够高。
发明内容
本发明目的在于提供一种解决上述问题和/或其他相关问题的设备和方法。
根据第一方面，提供了一种制造三维工件的设备。该设备包括：载体，其被配置成容置多层原材料，以及辐照单元，其被配置成产生辐射束并将辐射束引导至最上层的原材料的预定位置以在该预定位置固化原材料。辐照单元包括：辐射源，其被配置成产生辐射束；第一扫描单元，其被配置成接收辐射束并在最上层的原材料的第一辐照区域上扫描该辐射束；第二扫描单元，其被配置成接收辐射束并在最上层的原材料的第二辐照区域上扫描该辐射束；以及切换单元，其被配置成将由辐射源产生的辐射束引导至第一扫描单元或第二扫描单元。该设备还包括控制单元，其被配置为执行对切换单元的控制，以从辐射束被引导至第一扫描单元而不被引导至第二扫描单元的第一切换状态切换到辐射束被引导至第二扫描单元而不被引导至第一扫描单元的第二切换状态。
该设备可以包括第一垂直移动装置，其被配置成在完成固化原材料层之后使载体(沿负z轴方向)下降。在下降之后，可以将新的原材料层施加到先前的层之上，并且可以通过辐射束辐照该新的层。另外或可替换地，该设备可以包括第二垂直移动装置，其被配置成在完成固化原材料层之后升高(沿z正方向)辐照单元或至少升高辐照单元的扫描单元。
辐照单元可以包括激光器，辐射束可以是激光束。可以通过周围的空气并且可选地借助诸如镜子、透镜、棱镜之类的光学组件将辐射束引导至相应的扫描单元。另外或可替换地，可以通过一束或多束光纤将辐射束引导至相应的扫描单元。由于辐射束可以被引导至各个扫描单元，因此辐射源不一定要紧密靠近扫描单元而设置(例如在同一支撑构件上)。
第一辐照区域和第二辐照区域可以各自具有基本为矩形的形状。可以通过各个扫描单元的可移动镜子的最大偏转来限定第一辐照区域和第二辐照区域。换句话说，可以将辐照区域限定为由各个扫描单元能够辐照到的最大可能区域。可以在第一辐照区域和第二辐照区域重叠的区域处设置重叠区域。
切换单元可以被配置成使得该切换单元只能将辐射束同时引导至一个扫描单元，而不能同时引导至多于一个的辐照单元。
当然，根据本公开的全部内容，切换单元和控制单元不仅可以被配置成从第一切换状态切换到第二切换状态，而且还可以被配置成从第二切换状态切换到第一切换状态。
通过同时将一个辐射源产生的辐射束仅引导至第一扫描单元和第二扫描单元中的一个，可以有效地利用辐射源，并且可以避免使该辐射束受到同时发生的另一熔融过程所产生的熔融残留物的负面影响。
切换单元可以包括光引导构件，该光引导构件被配置成从与第一切换状态相对应的第一位置移动到与第二切换状态相对应的第二位置；其中，在该第一位置处，光引导构件不干扰辐射束；在该第二位置处，光引导构件被配置成将辐射束引导至第二扫描单元并且阻挡到第一扫描单元的光束路径。
由于在第二位置处光引导构件阻挡了到第一扫描单元的光束路径，因此辐射束不会被同时引导至第一扫描单元和第二扫描单元。因此，提供这样的光引导构件代表了提供在第一切换状态和第二切换状态之间进行切换的切换单元的简便而有效的方式。
光引导构件可以是可移动镜子。可移动镜子可以例如沿着移动轴移入辐射束或移出辐射束。可替换地，可移动镜子可以相对于旋转轴旋转(即折叠)入辐射束以及旋转出辐射束。
该设备还可以包括用于沿着流动方向在出气口和进气口之间产生气流的出气口和进气口，其中，第一扫描单元和第二扫描单元基本沿着流动的方向布置。
出气口和进气口可以各自以开口的形式设置。例如，出气口和/或进气口可以包括狭缝。出气口和/或进气口可以设置在例如该设备的处理室的壁中。此外，出气口和/或进气口可以分别设置在出气口臂和/或进气口臂中。出气口臂和/或进气口臂可以被配置成使得它们可以紧密靠近最上层的原材料，以产生紧密靠近最上层的原材料的气流。流动方向可以与最上层的原材料平行。例如，流动方向可以是(正或负)x轴方向。尽管会存在气流不仅仅在一个方向上的层流的情况，但是应当理解，气流具有一个基本优先的方向，该方向对应于气流的方向。例如，气流方向可以被限定为沿着进气口和出气口布置的方向。用于气流的气体可以是诸如氮气之类的惰性气体。通过产生气流，可以去除(即带走)辐射束的固化过程产生的熔融残留物。
第一扫描单元可以被配置成沿着第一方向和垂直于第一方向的第二方向来改变辐射束的方向，以在第一辐照区域上扫描辐射束。第二扫描单元可以被配置成沿着第一方向和第二方向改变辐射束的方向，以在第二辐照区域上扫描辐射束。
第一方向和第二方向都可以平行于最上层的原材料。例如，第一方向可以是x轴方向，第二方向可以是y轴方向(反之亦然)。为了沿着第一方向和第二方向改变辐射束的方向，第一扫描单元和/或第二扫描单元可以包括至少两个可移动镜子。第一可移动镜子可以被配置成沿着第一方向移动，第二可移动镜子可以被配置成沿着第二方向移动。可替换地，可以设置一个在第一方向和第二方向上都能够移动的可移动镜子。除了可以改变沿着第一方向和第二方向的方向之外，还可以提供聚焦光学器件，该聚焦光学器件被配置成在沿着光束路径的方向(即基本垂直于最上层的原材料的方向(z轴方向))上改变辐射束的焦点位置。可以在来自第一扫描单元和第二扫描单元的光束路径的上游中设置聚焦光学器件，使得仅需要为第一扫描单元和第二扫描单元提供一个聚焦光学器件。此外，第一聚焦光学器件和第二聚焦光学器件可以分别集成在第一扫描单元和第二扫描单元中。
第一扫描单元和第二扫描单元可以各自固定地设置在相对于最上层的原材料平行的方向上。
换句话说，第一扫描单元和第二扫描单元可以被设置成使得它们在相对于平行于最上层的原材料的方向(例如x轴方向和y轴方向)上不可移动。然而，第一扫描单元和/或第二扫描单元可以在相对于最上层的原材料垂直的方向(例如z轴方向)上可移动。在工件的整个构建过程中，第一辐照区域的位置和第二辐照区域的位置可以不改变。当第一扫描单元和第二扫描单元被设置为固定时，可以提高相对于最上层的原材料的辐射束的定位精度。
可以毗邻第一扫描单元和第二扫描单元设置另外的第一扫描单元和另外的第二扫描单元，其中，沿着与布置第一扫描单元和第二扫描单元的方向平行的方向布置另外的第一扫描单元和另外的第二扫描单元。
例如，可以在与布置第一扫描单元和第二扫描单元的方向垂直的方向上，毗邻第一扫描单元设置另外的第一扫描单元。例如，可以在与布置第一扫描单元和第二扫描单元的方向垂直的方向上，毗邻第二扫描单元设置另外的第二扫描单元。
该另外的第一扫描单元和该另外的第二扫描单元可以被配置成使得在给定的时间，使该另外的第一扫描单元或该另外的第二扫描单元中的任意一个发射辐射束，而不是使这两个扫描单元都发射辐射束。为此，可以设置相应的另外的切换单元，控制单元可以被配置成执行类似于切换第一扫描单元和第二扫描单元的相应切换。另外或可替换地，可以在沿着布置第一扫描单元和第二扫描单元的方向的位置处设置第三扫描单元。在该情况下，切换单元和控制单元可以被配置成使得在三个切换状态之间执行切换，其中：在第一切换状态下，仅第一切换单元发射辐射束，第二切换单元和第三切换单元不发射辐射束；在第二切换状态下，仅第二切换单元发射辐射束，第一切换单元和第三切换单元不发射辐射束；在第三切换状态下，仅第三切换单元发射辐射束，第一切换单元和第二切换单元不发射辐射束。除此之外，可以以类似的方式设置第四扫描单元、第五扫描单元等。
辐照单元可以包括被配置成产生另外的辐射束的另外的辐射源，以及被配置成将另外的辐射束引导至另外的第一扫描单元或另外的第二扫描单元的另外的切换单元。
该另外的切换单元可以被配置成使得在第一切换状态下，仅将另外的辐射束引导至另外的第一扫描单元而不将其引导至另外的第二扫描单元；在第二切换状态下，仅将另外的辐射束仅引导至另外的第二扫描单元而不将其引导至另外的第一扫描单元。另外的辐射源可以由附加的物理辐射源(例如附加激光器)来表示，或由从主辐射源(例如主激光器)产生的主光束路径分支的另外的光束路径来表示。通过设置另外的辐射源和另外的切换单元，可以有效地使用另外的辐射源。
可以沿着与布置第一扫描单元和第二扫描单元的方向垂直的方向上设置至少三个第一扫描单元。可以沿着与布置第一扫描单元和第二扫描单元的方向垂直的方向上设置至少三个第二扫描单元。
通过设置至少三个第一扫描单元和/或至少三个第二扫描单元，可以设置多排扫描单元，并且可以有效地照射最上层的原材料的区域。
控制单元可以被配置成基于第一辐照区域和/或第二辐照区域中存在的熔融残留物来控制从第一切换状态切换到第二切换状态。
在本公开中，表述“熔融残留物”被用于可能在熔化过程、焊接过程和/或原材料的固化过程中产生的任何种类的残留物(例如以诸如金属蒸汽之类的蒸汽的形式、冷凝物的形式和/或飞溅的粉末的形式)。熔融残留物由固化过程产生，在此过程中辐射束撞击原材料。可以提供气流以通过进气口带走熔融残留物。在第一辐照区域相对于气流位于第二辐照区域的下游的情况下，第一辐照区域中的熔融残留物可以由第一扫描单元发射的辐射束和/或第二扫描单元发射的辐射束产生。类似地，在第二辐照区域相对于气流位于第一辐照区域的下游的情况下，第二辐照区域中的熔融残留物可以由第二扫描单元发射的辐射束和/或第一扫描单元发出的辐射束产生。可以对控制单元进行编程，使得其例如基于先前的校准测量或测试运行能够知道在第一辐照区域和/或第二辐照区域中存在熔融残留物。
根据第二方面，提供了一种制造三维工件的方法。该方法包括：将多层原材料施加在载体上；由辐照单元产生辐射束并将该辐射束引导至最上层的原材料的预定位置，以在预定位置处固化原材料，其中，辐照单元包括被配置为产生辐射束的辐射源。该方法还包括：通过第一扫描单元接收辐射束并且在最上层的原材料的第一辐照区域上扫描辐射束；通过第二扫描单元接收辐射束并且在最上层的原材料的第二辐照区域上扫描辐射束；对切换单元进行控制以使切换单元从第一切换状态切换到第二切换状态，在该第一切换状态中，辐射束被引导至第一扫描单元并且不被引导至第二扫描单元；在该第二切换状态中，辐射束被引导至第二扫描单元并且不被引导至第一扫描单元。
上面关于第一方面讨论的细节在适当的情况下也可以适于第二方面。具体地，由第二方面限定的方法可以是用于根据第一方面制造三维工件的设备的方法。
该方法还可以包括将光引导构件从对应于第一切换状态的第一位置移动到对应于第二切换状态的第二位置，其中，在第一位置处，光引导构件不干扰辐射束；在第二位置处，光引导构件将辐射束引导至第二扫描单元并且阻挡到第一扫描单元的光束路径。
该方法还可以包括产生沿着流动方向的气流，其中，第一扫描单元和第二扫描单元基本沿着流动方向被布置。
第一扫描单元可以沿着第一方向和垂直于第一方向的第二方向来改变辐射束的方向，以在第一辐照区域上扫描辐射束。第二扫描单元可以沿着第一方向和第二方向改变辐射束的方向，以在第二辐照区域上扫描辐射束。
可以基于第一辐照区域和/或第二辐照区域中存在的熔融残留物来控制从第一切换状态切换到第二切换状态。
附图说明
参考所附的示意图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了根据本公开的设备的示意性侧视图，其中，切换单元处于第一切换状态；
图2示出了图1中设备的示意性侧视图，其中，切换单元处于第二切换状态；
图3示出了根据本公开的设备的示意性俯视图，其中，设置了多个第一扫描单元和多个第二扫描单元。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的制造三维工件的设备的示意性侧视图。该设备包括被配置成容置多层原材料4的载体2。在构建过程中，借助该设备的原材料施加装置(未示出)将第一层原材料4施加到载体2之上。在本实施例中，原材料4是可以由辐射束6熔融并固化的原材料粉末(例如金属粉末)。在这种情况下，原材料施加装置是粉末施加装置。然而，在其他实施例中，可以使用不同的原材料(例如不同的材料和/或不同的质地)作为原材料4。
将辐射束6引导至第一层原材料4，以根据待生产的工件8的CAD数据以位选择的方式固化原材料4。因此，将辐射束6引导至的最上层的原材料4的位置对应于待生产的工件8的几何形状。载体2可以沿着z轴方向移动(由图1中的箭头所示)，以在完成原材料4的层的固化过程之后下降载体2。在下降载体2之后，施加新的原材料4的层，并且开始该新的原材料层的固化过程(即辐照过程)。因此，工件8被逐层地堆积在载体2上。
该设备还包括辐照单元，该辐照单元包括辐射源10、第一扫描单元12、第二扫描单元14和切换单元16。作为可以垂直地移动载体2的补充或替换，至少第一扫描单元12和第二扫描单元14可以相对于载体2垂直地移动(沿z轴方向)。作为下降载体2的替换方案，可以在完成原材料4的层的固化过程之后升高扫描单元12和14。因而，扫描单元12和14与最上层的原材料4之间的距离可以保持基本恒定。
根据本实施例，辐射源10是激光器，所发射的辐射束6是激光束。更精确地，辐射源10可以例如包括发射波长大约为1070nm至1080nm的激光的二极管泵浦掺镱光纤激光器。辐照单元被配置成将辐射束6选择性地辐照到载体2上的原材料4上。借助辐照单元，可以根据待制造的工件8的期望几何形状，使原材料4以位选择的方式经受激光辐射。
本实施例中扫描单元12和14中的每一个都包括可移动镜子，该可移动镜子用于在平行于载体2的方向(即与最上层的原材料4平行的方向)上引导辐射束6。换句话说，辐射束6的位置在x轴方向和y轴方向上都可以变化。在替换实施例中，可以实施在x轴方向和y轴方向上偏转辐射束6的不同技术。
该设备还包括控制单元18，该控制单元用于在制造过程之前、制造过程期间和制造过程之后控制该设备的功能。具体地，如下详细所述，控制单元18被配置成控制切换单元16从第一切换状态切换到第二切换状态或者从第二切换状态切换到第一切换状态。控制单元18还被配置成控制该装置的其他功能，例如垂直移动载体2、由原材料施加装置施加原材料、如下所述的气流、扫描单元12和14以及辐射源10的扫描。
除了扫描单元12和14之外，可以提供用于引导和/或处理辐射束6的其他光学器件。例如，可以提供用于扩展辐射束6的扩束器。可以在扫描单元12和14之前或之后(相对于辐射束6的光束路径)设置聚焦光学器件。可替换地，可以将聚焦光学器件集成到扫描单元12和14中的每一个之中。在这两种情况下，聚焦光学器件被配置成沿着辐射束6的光束路径并因此基本沿着z轴来调整辐射束6的焦点位置。此外，可以在扫描单元12和14的之后设置物镜。该物镜可以是f-theta物镜。
此外，该设备包括出气口20和进气口22。如图1所示，出气口20设置在出气口臂处，进气口22设置在进气口臂处。出气口20是出气口臂中的开口，惰性气体可以通过该出气口排放到制造室内。进气口22是进气口臂中的开口，可以通过该进气口吸入惰性气体。如图1中的箭头所示，在出气口20和进气口22之间产生气流。根据图1，气流的方向对应于x轴的负方向。
气流被配置成带走熔融过程中产生的熔融残留物24，其中，辐射束6撞击原材料4并产生使原材料4固化的熔融池。熔融残留物24被吹向气流的方向并与惰性气体一起被吸入进气口22中。气流将熔融残留物24带走，因为熔融残留物24的存在会对随后的固化过程产生负面影响。具体地，当在发生固化过程的区域中存在熔融残留物24时，辐射束6可能被熔融残留物24部分地吸收、散射和/或偏转。
该设备包括第一扫描单元12和第二扫描单元14，以使得能够辐照较大面积的最上层的原材料4，从而能够产生较大的工件8。为了能够进行较大面积的辐照，第一扫描单元12被配置成在第一辐照区域26上扫描辐射束6，以及第二扫描单元14被配置成在第二辐照区域28上扫描辐射束6。因此，辐照区域26和28各自表示可以由扫描单元12或扫描单元14分别发射的辐射束6所能到达的区域。如图1所示，可以设置第一辐照区域26和第二辐照区域28重叠的重叠区域。
下面将描述在原材料4的层的固化过程中如何通过控制单元18来控制切换单元16的切换。图1示出了处于第一切换状态的设备。在该第一切换状态下，辐射源10发射的辐射束6被引导至第一扫描单元12。第一扫描单元12接收辐射束6并且根据工件8的期望的几何形状在第一辐照区域26上扫描该辐射束。固化过程中产生的熔融残留物24通过气流被带走。在第一切换状态下，由辐射源10产生的辐射束6仅被引导至扫描单元12，而不被引导至诸如扫描单元14之类的任何其他扫描单元。在第一切换状态下，对切换单元16的光引导构件(可移动镜子)进行定位使得该光引导构件不干扰辐射束6。因此，辐射束6可以穿过第一扫描单元12。在图1所示的实施例中，切换单元16包括作为光引导部件的可移动镜子，该可移动镜子可以基于控制单元18的控制被移入和移出辐射束6的路径。
当完成第一辐照区域26的固化过程时，控制单元18执行控制以将切换单元16从图1所示的第一切换状态切换到图2所示的第二切换状态。图2示出了处于第二切换状态的图1中的设备。在第二切换状态下，切换单元16的光引导构件被移动到辐射束6中，从而将辐射束6引导至第二扫描单元14。如图2所示，切换单元16的光引导构件阻挡了到第一扫描单元12的光束路径，因此，辐射束6仅被引导至第二扫描单元14，而不被引导至第一扫描单元12。
在第二切换状态下，第二扫描单元14根据待制造的工件8的期望的几何形状对第二辐照区域28进行辐照。在熔融过程中产生的熔融残留物24通过气流被带走。因此，如图2所示，熔融残留物24穿过第一辐照区域26。由于在第一辐照区域26中存在该熔融残留物24，因此在第二辐照区域28中进行熔融的过程中，第一辐照区域26中没有开始熔融过程。换句话说，通过仅执行同时沿着气流布置的扫描单元12和14中的其中一个的熔融过程，可以避免由于不同的熔融过程产生的熔融残余物24而产生对熔融过程的负面影响。然而，如以下关于图3的说明，可以通过沿着基本垂直于气流或基本偏离气流的方向而布置的扫描单元来同时执行不同的熔融过程。
当第二辐照区域28的辐照过程完成时，可以在载体2上施加新的原材料4的层和/或控制单元18可以执行控制以将切换单元16切换回图1所示的第一切换状态。
图3示出根据本公开的设备的实施例的俯视图，该设备包括三个辐射源10、三个第一扫描单元12和三个第二扫描单元14。图3中所示的装置的功能与图1和图2的相关描述相同。此外，图3的装置包括关于图1和图2所描述的所有元件，因此，在图3和下面的描述中省略了这些元件中的一些。
在图3的装置中，沿x轴的负方向(由箭头指示)产生气流。该气流可以由多个出气口20和多个进气口22来提供，或者由一个大的出气口20和一个大的进气口22例如以狭缝开口的形式来提供。
图3示出了处于第二切换状态的设备，其中，由辐射源10中的每一个发射的辐射束6被引导至相应的第二扫描单元14中的一个。扫描单元14执行相应的第二辐照区域的固化过程。这些固化过程产生的熔融残留物24被气流带走。如图3所示，辐射束6仅被引导至第二扫描单元14，而不被引导至第一扫描单元12。然而，辐射源10中的每一个的第一扫描单元12和第二扫描单元14可以在控制单元18的控制下由相应的切换单元来单独切换。因此，图3中的设备包括三个可单独控制的切换单元。
基于待制造的工件8的几何形状并且为了实现有效的构建过程的步骤，可以使一个或多个切换单元处于第一切换状态，同时使一个或多个切换单元处于第二切换状态。如图3所示，该设备的辐照区域仅仅受到沿着气流的方向的其他辐照区域中的熔融过程的影响，而不会受到垂直于该方向的辐照区域的影响。
应当理解的是，图3所示的装置仅仅是扫描单元12和14的布置示例。不同于图3所示的布置，可以沿着垂直于气流的方向(y轴方向)彼此毗邻地成排设置任意数量的第一扫描单元12和任意数量的第二扫描单元14。类似地，可以沿着气流的方向设置任意数量(大于一个)的扫描单元，使得第一扫描单元12、第二扫描单元14以及一个或多个另外的扫描单元(第三扫描单元、第四扫描单元等)被设置。在该情况下，设置切换单元并且控制单元18执行切换单元的切换，使得在给定时间内，第一、第二、第三等扫描单元中只有一个扫描单元接收辐射束6。从而可以确保辐照区域不会受到熔融残留物24的不利影响。

Claims (15)

1.一种制造三维工件的设备，包括：
载体(2)，所述载体被配置成容置多层原材料(4)；以及
辐照单元，所述辐照单元被配置成产生辐射束(6)，并将所述辐射束(6)引导至最上层的所述原材料(4)的预定位置以在所述预定位置处固化所述原材料(4)，其中，所述辐照单元包括：
辐射源(10)，所述辐射源被配置成产生所述辐射束(6)；
第一扫描单元(12)，所述第一扫描单元被配置成接收所述辐射束(6)，并在最上层的所述原材料(4)的第一辐照区域(26)上扫描所述辐射束(6)；
第二扫描单元(14)，所述第二扫描单元被配置成接收所述辐射束(6)并在最上层的所述原材料(4)的第二辐照区域(28)上扫描所述辐射束；以及
切换单元(16)，所述切换单元被配置成将所述辐射源(10)产生的所述辐射束(6)引导至所述第一扫描单元(12)或所述第二扫描单元(14)，
其中，所述设备还包括控制单元(18)，所述控制单元被配置成执行对所述切换单元(16)的控制，以使所述切换单元从第一切换状态切换到第二切换状态，在所述第一切换状态中，所述辐射束(6)被引导至所述第一扫描单元(12)而不被引导至所述第二扫描单元(14)，在所述第二切换状态中，所述辐射束(6)被引导至所述第二扫描单元(14)而不被引导至所述第一扫描单元(12)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述切换单元(16)包括光引导构件，所述光引导构件被配置成从与所述第一切换状态相对应的第一位置移动到与所述第二切换状态相对应的第二位置，其中，在所述第一位置处，所述光引导构件不干扰所述辐射束(6)；以及在所述第二位置处，所述光引导构件被配置成将所述辐射束(6)引导至所述第二扫描单元(14)并阻挡到所述第一扫描单元(12)的光束路径。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述光引导构件是可移动镜子。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括出气口(20)和进气口(22)，所述出气口和所述进气口用于在所述出气口(20)和所述进气口(22)之间沿流动方向产生气流，
其中，所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)基本沿着所述流动方向布置。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一扫描单元(12)被配置成沿着第一方向以及与所述第一方向垂直的第二方向改变所述辐射束(6)的方向，以在所述第一辐照区域(26)上扫描所述辐射束(6)，以及所述第二扫描单元(14)被配置成沿着所述第一方向和所述第二方向改变所述辐射束(6)的方向，以在所述第二辐照区域(28)上扫描所述辐射束(6)。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)在相对于与最上层的所述原材料(4)平行的方向上分别被固定地设置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，毗邻所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)设置另外的第一扫描单元(12)和另外的第二扫描单元(14)，其中，沿着与布置所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)的方向平行的方向布置所述另外的第一扫描单元(12)和所述另外的第二扫描单元(14)。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述辐照单元包括另外的辐射源(10)和另外的切换单元，所述另外的辐射源(10)被配置成产生另外的辐射束(6)，以及所述另外的切换单元被配置成将所述另外的辐射束(6)引导至所述另外的第一扫描单元(12)或所述另外的第二扫描单元(14)。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，沿着与布置所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)的方向垂直的方向设置至少三个第一扫描单元(12)，以及沿着与布置所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)的方向垂直的方向设置至少三个第二扫描单元(14)。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元(18)被配置成基于所述第一辐照区域(26)和/或所述第二辐照区域(28)中存在的熔融残留物(24)来控制从所述第一切换状态切换到所述第二切换状态。
11.一种制造三维工件的方法，包括：
将多层原材料(4)施加到载体之上；
通过辐照单元产生辐射束(6)并将所述辐射束引导至最上层的所述原材料(4)的预定位置，以在所述预定位置处固化所述原材料(4)，其中，所述辐照单元包括被配置成产生所述辐射束(6)的辐射源(10)；
通过第一扫描单元(12)接收所述辐射束(6)并在最上层的所述原材料(4)的第一辐照区域(26)上扫描所述辐射束(6)；
通过第二扫描单元(14)接收所述辐射束(6)并在最上层的所述原材料(4)的第二辐照区域(28)上扫描所述辐射束(6)；以及
执行对切换单元(16)的控制，以使所述切换单元从第一切换状态切换到第二切换状态，在所述第一切换状态中，所述辐射束(6)被引导至所述第一扫描单元(12)而不被引导至所述第二扫描单元(14)，以及在所述第二切换状态中，所述辐射束(6)被引导至所述第二扫描单元(14)而不被引导至所述第一扫描单元(12)。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将光引导构件从与所述第一切换状态相对应的第一位置移动到与所述第二切换状态相对应的第二位置，其中，在所述第一位置，所述光引导构件不干扰所述辐射束(6)，在所述第二位置，所述光引导构件将所述辐射束(6)引导至所述第二扫描单元(14)并阻挡到所述第一扫描单元(12)的光束路径。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
沿流动方向产生气流，
其中，所述第一扫描单元(12)和所述第二扫描单元(14)基本沿着所述流动方向布置。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一扫描单元(12)沿着第一方向以及与所述第一方向垂直的第二方向改变所述辐射束(6)的方向，以在所述第一辐照区域(26)上扫描所述辐射束(6)；以及所述第二扫描单元(14)沿着所述第一方向和所述第二方向改变所述辐射束(6)的方向，以在所述第二辐照区域(28)上扫描所述辐射束(6)。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，基于所述第一辐照区域(26)和/或所述第二辐照区域(28)中存在的熔融残留物(24)来控制从所述第一切换状态切换到所述第二切换状态。
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