CN111801186A - 用于制造成型体的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在处理室(8)中对材料粉末进行逐层重熔以形成成型体(2)的设备。该设备包括用于层状结构的载体(14)和辐照装置(40、42)，辐照装置用于根据成型体(2)的与待制造的成型体层(7)相关联的横截面区域来辐照粉末。设置有包括平滑滑动件(15)的粉末层平整和平滑装置(13)，用于使载体(14)上相应量的材料粉末均匀化，并且设置有包括吸嘴(35)的抽吸装置，用于抽吸处理烟气。吸嘴(35)通过电机驱动在处理室(8)中可移动。吸嘴耦接至平滑滑动件(15)用于共同移动，并且在共同移动期间可以在抽吸模式下工作，其中辐照装置(40、42)处于活动状态，用于对粉末进行辐照。

Description

用于制造成型体的设备
技术领域
本发明涉及一种用于通过在处理室中由粉末状的材料，特别是金属的或陶瓷的材料逐层堆积来制造成型体的设备，所述设备包括
-处理控制装置，
-用于层堆积的载体，
-辐照装置，用于利用辐射，特别是聚焦的激光辐射，在成型体的与当前正在载体上部制备的材料粉末层相关联的成型体横截面区域内，对该材料粉末层进行辐照，使该横截面区域内的材料粉末通过加热而熔融或可能烧结，
-平整和平滑装置，用于制备随后待在载体上辐照的材料粉末层，其中该平整和平滑装置包括至少一个以电机驱动而可移动的平滑滑动件，用于使载体上一定数量的材料粉末均匀化及平整化，以形成材料粉末层，并且包括
-抽吸装置，其包括用于从处理室抽吸处理烟气的吸嘴装置，
其中，吸嘴装置的至少一个吸嘴借助于驱动装置在处理室中可移动，并且其中，吸嘴在移动期间可以在抽吸模式下工作，而辐照装置处于活动状态，用于辐照当前正在载体上制备的相关的材料粉末层。
本发明特别涉及选择性激光熔化领域，并且就方法和设备而言，本发明基于例如在WO 2010/068327 A1、DE 199 05 067 A1、DE 101 12 591 A1、WO 98/24574 A、WO 2006/024373 A2、WO 2017/084781 A1和DE 10 2006 014 835 A1中所描述的技术。
近年来，“选择性激光熔化”、“选择性粉末熔化”、“选择性激光烧结”等类似术语已被众所周知是用于生产甚至是具有相对复杂几何形状的对象的有效方法，这些方法通常以术语“快速原型制作”或“快速制造”或“3D打印”来概括，它们基本上是基于以下原理：
根据说明数据，例如CAD数据或由此得出的几何描述数据，通过局部选择性辐照来固化或融化物体的与各个层相关联的横截面图案相对应的原材料，由处理室中的载体上的细颗粒粉末状原材料逐层堆积出待制造的物体。通常通过激光辐射来实现辐照，其中借助于控制装置，基于待制造的物体的相关的几何描述数据，对辐照装置的使光束偏转的偏转装置进行控制。控制信息通常由微机来处理和提供。
激光束在当前正在载体上部制备的原材料粉末层上绘制与该层相关联的对象的横截面图案，以便根据横截面图案对原材料进行选择性熔化。之后，下一个材料粉末层的制备通常从最后在某些区域通过辐照选择性熔化的那层开始，然后再以上述方式再次进行辐照处理。由此逐层形成物体，其中连续制造的横截面层熔合在一起，使得它们彼此粘附。各种金属和合金可以用作粉末材料，包括例如钢、钛、金、钽、铝、铬镍铁合金等。陶瓷材料粉末也可用于选择性激光熔化。此外，几乎所有可以想象到的物体形状都可以使用选择性激光熔化的方法来制造，这使其适用于生产复杂形状、机器元件、假肢、首饰等。
通常通过相应地降低形成载体的平台来进行相对于光束源或光束偏转装置的层高度的相应设置，在平台上逐层地建立物体。在选择性激光熔化的情况下，对所使用的材料粉末的辐照通常是在惰性气体气氛下，例如氩气气氛下进行的，特别是为了抑制氧化作用。众所周知，在实施选择性激光熔化方法期间，通过在处理室的一侧注入惰性气体，用惰性气体连续吹扫处理室，然后在处理室壳体的另一侧适度抽吸惰性气体。必要时，在过滤之后，可以将所抽吸的惰性气体再次引入处理室的回路中。
当通过辐照重熔材料粉末时，根据操作条件，通过蒸发作用会产生或多或少的处理烟气。在相关的现有技术的装置中，处理烟气在处理室中上升，并且作为冷凝物至少部分地沉积在处理室的内壁上，特别是在处理室的顶板上和处理室的其他表面上。因此，处理室和位于其中的装置由于冷凝物的分离而被逐渐污染。这也影响辐照装置的部件，例如窗口、透镜等。辐照装置的这种部件的污染意味着部分辐照被冷凝材料吸收，因而不能用于材料粉末的重熔。此外，光学辐照装置的有关部件处可能会因吸收而出现不良的加热效应。激光束的光束路径中的烟气也可能以不利的方式散射或吸收激光束。
在重熔某些材料粉末期间，特别是在重熔钛粉期间，可能会产生处理烟气，处理烟气的在处理室内最初会沉积在惰性气体气氛中的冷凝物在随后与空气接触的情况下会具有高度的反应活性，并且当积累到临界量时，会倾向于自燃或形成火焰。
在重熔材料粉末期间，通常还会产生飞溅的火花，并且因此，除非采取对策，否则熔体飞溅物可能会落在已经接合在一起的重熔粉末区域上和/或处理室的壁上或位于其中的设备上，并可能以不期望的方式作为固体颗粒附着在那里。
EP 1 839 781 B1描述了一种通过将粉末状材料逐层堆积来制造物体的设备，其中采取了措施以避免烟气在处理室的关键点处沉积。这些措施包括通过惰性气体输送装置使惰性气体通过处理室，该惰性气体输送装置具有在构造区域和处理室壳体顶部与构造区域相对的一侧之间以惰性气体流动层的形式建立和保持几乎无法渗透处理烟气的分离区的装置。处理烟气与惰性气体一起从处理室中排出并被引导至过滤站，以便在必要时在过滤后可以重复使用惰性气体。
背景技术还包括EP 2 431 113 A1，其示出了用于监测处理室中气体形成的抽吸装置和传感器，以及US 2011/0285060 A1，其示出了在形成新的粉末层的范围内连续使用多个单独可移动的工具。
由WO 2014/199150 A1已知一种与权利要求1的前序部分相对应的设备。
本发明的目的在于提供一种开篇提到的类型的具有多功能烟气排放概念的设备。
为了实现这一目的，提出了一种根据权利要求1所述的设备。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。
从开篇提到的类型的设备出发，根据本发明提出在处理室中可移动的至少一个吸嘴，其与平滑滑动件耦接用于共同移动，使得吸嘴的驱动装置同时也是使平滑滑动件移动的该平滑滑动件的驱动装置。
根据本发明，至少一个可移动的吸嘴与平整和平滑装置的平滑滑动件耦接以用于共同移动，使得吸嘴的驱动装置同时是平滑滑动件的驱动装置。
优选的，吸嘴和平滑滑动件经由共同框架相互耦接。优选地，驱动装置使该共同框架移动。此外，在此还可以借助于位移装置使平滑滑动件相对于共同框架垂直可位移。
根据本发明的设备，在大多数情况下，抽吸装置的吸嘴可以放置在非常靠近粉末的瞬时重熔的位置并且因此放置在烟气的来源处。这意味着烟气以及熔体飞溅物在其形成后可以立即被吸嘴大量捕获，因此几乎没有任何可能会沉积到处理室壁或处理室中的其他部件上。
根据本发明的一个实施例，用于熔体飞溅物的收集板与可移动的吸嘴耦接，并紧邻吸嘴下方向外突出。在许多情况下，吸嘴还可以将熔体飞溅物朝向收集板抽吸以及对其进行抽吸以使其远离收集板。
在优选的处理控制模式下，处理控制装置被配置为使辐照装置以及平整和平滑装置和抽吸装置的工作模式相互协调，以使得用于抽吸处理烟气的吸嘴与粉末层的相应的当前辐照位置之间的距离尽可能小并且不超过特定的最大值。最大值优选地在3至15厘米之间。
优选地，根据本发明的设备还包括惰性气体系统，该系统在工作期间保持惰性气体循环通过处理室。吸嘴可以连接到惰性气体回路，以便将烟气和(必要时的)带有所抽吸的惰性气体的飞溅火花冷凝物从处理室去除，并优选地引导至过滤系统以便将其过滤掉。可以设置旋风过滤器以过滤掉粗颗粒。
根据本发明的一个实施例，制备相应的最上层材料粉末层的处理和材料粉末层的局部选择性辐照以及烟气抽吸的处理可以分别地连续执行。
根据本发明的变型，当吸嘴和平滑滑动件扫过载体上的构造区域时，可以在移动期间同时执行它们的功能，即一方面抽吸烟气，另一方面使粉末均匀化和平整化。同时，辐照装置可以有效地重熔构造区域内在之前已经由平整和平滑装置均匀化的材料粉末。因此，这种工作模式允许该装置在非常有效的烟气去除状态下快速工作。
优选地，平滑滑动件上的至少一个吸嘴经由可移动的柔性线或伸缩线连接至抽吸装置的外部抽吸源。
根据一个优选的变型，吸嘴具有宽的喷嘴形状，其宽度至少大约在构造区域的整个宽度上横向于吸嘴的移动方向延伸。
根据一个实施例，可以在宽喷嘴中彼此相邻地设置多个较小的喷嘴通道。根据该实施例的一个变型，这些喷嘴通道可以在处理控制装置的控制下单独或成组地开启和关闭。
优选地，吸嘴布置成使得当它在构造区域上方移动时跟随平滑滑动件移动。
优选地，当平滑滑动件处于静止状态时，吸嘴也可在抽吸模式下工作。在这种情况下，平滑滑动件可以停在构造区域上方的位置。当吸嘴处于活动状态时，平滑滑动件也可以停在构造区域的一侧。
优选地，平滑滑动件被设计成使得，当它在构造区域上方沿第一水平方向移动时以及在构造区域上方沿与第一移动相反的方向移动时，可工作用于在最后的辐照层上均匀化和平整化一定量的材料粉末，并且吸嘴装置也设计成，无论平滑滑动件的移动方向如何，吸嘴装置都可以在抽吸模式下工作。这就改善了该装置的操作灵活性。
本发明的又一优选实施例的特征在于，平滑滑动件具有各种平滑滑动件元件，即在均匀化和平整化操作期间，在平滑滑动件的移动方向上依次为至少一个刷子元件、至少一个刀片元件和至少一个橡胶类元件，特别是硅树脂元件，其具有大致平坦的水平下部刮擦表面。这样的平滑滑动件已被证明可以很好地工作。特别是，可以以大致对称的布置在平滑滑动件上分别设置双平滑滑动件元件，此外，除了至少一个吸嘴之外，还以至少大致对称的布置设置至少一个另外的吸嘴。通过平滑滑动件和吸嘴布置的这种设计可以实现，当平滑滑动件来回移动时可以保持用于均匀化处理以及基本上也用于抽吸处理的相同条件。
优选地，粉末分配装置位于平滑滑动件元件之间的中央，用于在平滑滑动件移动期间将材料粉末沉积在载体上。
优选的，粉末分配装置与平滑滑动件和至少一个吸嘴耦接，用于共同移动，使得平滑滑动件和吸嘴的驱动装置同时也是用于使粉末分配装置移动的该粉末分配装置的驱动装置。
在吸嘴和平滑滑动件使用共同框架的情况下，优选地，粉末分配装置经由该共同框架与至少一个吸嘴和平滑滑动件耦接。
在借助于位移装置使平滑滑动件发生相对垂直位移的情况下，优选地，粉末分配装置连同平滑滑动件一起借助于位移装置相对于共同框架垂直可位移。
一般来说，在将粉末分配装置与平滑滑动件和吸嘴耦接以与平滑滑动件和至少一个吸嘴共同移动的情况下，具有双平滑滑动件元件和吸嘴的上述对称布置是优选的，特别是相对于粉末分配装置的该对称布置是优选的，和/或粉末分配装置在平面视图中接触对称轴，设置在平滑滑动件上的双平滑滑动件元件关于该对称轴是对称的，和/或粉末分配装置位于平滑滑动件元件之间的中央。
由于在设备的辐照操作期间，吸嘴装置通常定位在靠近相应的重熔区域的位置，因此它特别适合用于布置图像传感器装置，例如电荷耦合元件(CCD)传感器阵列或相应的摄像机，该图像传感器装置定向为拍摄重熔区域的图像，因此可以用于分析熔融处理和/或粉末制备装置。在此，其例如可以是优选的无线网络摄像机。本发明的一个实施例提供了至少一种这样的图像传感器装置。该图像可以显示在屏幕显示器上。还可以例如借助于处理控制装置自动评估图像信息，以便能够在必要时进行自动校正，例如调整辐照源的强度。为此还可以提供光谱成像系统。
还应注意的是，具有吸嘴装置的抽吸装置还适合作为用于加热材料粉末的辐照源的载体，这是因为抽吸装置在操作上靠近重熔区域定位，因此布置在其上的辐照源可以从短距离辐照重熔区域，并且由此对其进行加热。这些辐照源优选是附加的辐照源，例如大功率红外发射器。
在进一步的改进中，对于构造过程而言，必要时还可以将这样的辐照源作为主要的辐照源或者甚至作为唯一的辐照源设置在可移动的抽吸装置处或由吸嘴装置和层制备装置组成的组件处，例如作为辐照源矩阵或激光装置。
本发明的一个令人感兴趣的改进方案是，该设备包括惰性气体注入装置，该惰性气体注入装置具有至少一个惰性气体喷射喷嘴，以电机驱动的方式使该惰性气体注入装置在处理室中可移动。优选地，惰性气体注入装置与吸嘴装置耦接用于共同移动，使得惰性气体注入装置的至少一个惰性气体喷射喷嘴和吸嘴设备的至少一个吸嘴之间的距离不远。由此，借助于惰性气体喷射喷嘴可以完全或部分地置换处理室中由吸嘴抽吸的惰性气体和处理烟气，使得在此情况下产生的气流仅明显地影响处理室壳体的尽可能小的区域。
此外，注入的惰性气体，例如氩气，可以使处理烟气远离处理室的某些位置，并且特别是可以将其驱向吸嘴。
惰性气体注入装置方面可以独立地具有发明意义，该装置以电机驱动的方式在处理室中可移动，特别是与吸嘴装置一起移动。
下面将参考附图对本发明的实施例进行更详细的解释。
图1示出了从正面观察处理室的根据本发明的用于制造物体的设备的示意性截面图，其中图1中示出了在其工作状态下制备新的上部材料粉末层的平整和光滑装置。
图2示出与图1相对应的处于工作状态下的用于制造物体的设备，其中以局部选择的方式照射先前制备的顶部材料粉末层并进行对处理烟气的抽吸。
图3示出与图1或图2相对应的用于在特殊工作模式下制造物体的设备，根据该特殊工作模式，同时进行对上部材料粉末层的制备、在该层已经完成的位置对该层进行辐照以及对处理烟气的抽吸。
图4示出了本发明的另一实施例的部件的示意性立体图。
图5示出了与图1至图3相对应的本发明另一实施例的示图。
根据图1的说明性示意图示出了在通过由粉末4进行逐层构造来制造物体2的粉末层制备步骤的简要概况，粉末4是比如具有例如10微米至60微米粒度的钛粉或具有相应粒度的钢粉。物体2在处理室8中构造，处理室8由处理室壳体限定。在处理室8中占主导地位的是惰性气体气氛，优选为氩气气氛，还保持有穿过处理室8的惰性气体回路(未示出)。物体2的逐层构造在载体平台14上进行，该载体平台借助于竖直驱动单元以受控的方式竖直地可移动并且以各种垂直设置可定位。具有平整和平滑装置13的粉末层制备装置12用于在载体14上制备相应的后续材料粉末层7。粉末层制备装置12在图1中在整个构造区域上方并且因此在整个载体14上方从左向右以及从右向左可移动。它具有中央粉末分配贮存器17，该粉末分配贮存器横向于绘图平面在整个构造区域上方延伸，在层制备装置12移动期间，它可以从粉末分配贮存器沉积材料粉末，以在构造区域上方形成新的上部粉末层7。在粉末分配贮存器17的左右两侧，层制备装置12以对称的布置在平滑滑动件15处具有三个不同的平滑滑动件元件20、22、24。平滑滑动件元件20是塑料刷。平滑滑动件元件22是具有下部尖端的金属刀片。平滑滑动件元件24是在底部具有平坦的刮擦表面的硅树脂块。在粉末涂覆过程中，三个涂覆元件20、22、24分别起作用，并且沿着平滑滑动件15的移动方向跟随粉末分配贮存器17移动。它们保证了在载体14上形成的新的上部粉末层7的均匀且平滑的材料粉末表面。由于层制备装置12既可以在其从左向右在构造区域上方移动时被操作，也可以在其从右向左移动时在构造区域上方移动时被操作以制备最上层的粉末层7，因此，根据层制备装置12的移动方向使用一组刮擦元件20-24。
在根据图1的图示中，具有平滑滑动件15的层制备装置12从左到右移动，并且其在此正在形成上部粉末层7。
在图1至图3中用32标记了用于层制备装置12的支撑件和导轨。导轨32沿处理室的后壁水平延伸。它还通过允许该驱动装置34的驱动轮在导轨32上滚动来与层制备装置12的电动机驱动装置34相互作用，以便由此在处理控制装置5的控制下产生层制备装置12的推进力。
一旦层制备装置12行进经过载体14上方并留下粉末层7，已经从粉末贮存器17出来的多余粉末可以通过溢出口45落入粉末收集容器46中。可以预先关闭粉末分配贮存器17，以便使其中的粉末随时准备好用于下一粉末层制备过程。
图2示出了处于工作状态的用于制造物体的设备，其中已经制备了图1所示的在其制造过程中的粉末层，现在对该粉末层7的局部选择性辐照在待制造物体的与该粉末层相关联的横截面区域内进行。为此设置有辐照装置40、42，其包括激光器40和可控的光束偏转装置(扫描器)42。借助于辐照装置40、42，根据处理控制装置5的控制，辐照装置40、42的激光束29可以到达构造区域上的每个点。附图标记27示出了激光束29的瞬间冲击点以及因此的粉末重熔点。在此，材料粉末4暂时重熔。这通常会产生烟气31，并可能会产生火花。具有布置在平滑滑动件15的框架18的两个吸嘴35的吸嘴装置33用于捕获至少大部分的烟气31以及任何的火花或溶体飞溅物。吸嘴35是宽喷嘴，它至少基本上在构造区域的整个宽度上横向于附图平面延伸，并且具有横向向外指向的喷嘴开口37，喷嘴开口37布置在平滑滑动件15的框架上，在平滑滑动件元件20-24的横向外侧。替代地，宽喷嘴也可以由并排布置的成排的单个喷嘴来代替，或者可以包含这样的喷嘴。由吸嘴装置33从处理室8抽吸的惰性气体被惰性气体引导件(未示出)连续地置换。这可以在惰性气体过滤器和再循环过程的范围内完成。
图2中可以看出，布置在平滑滑动件15左侧的吸嘴35靠近当前重熔点27定位，使得该吸嘴35可以拦截来自重熔位置的烟气31和任何火花。处理控制装置5通过相应地控制光束偏转装置42和组件12、33的移动，确保激光束29和由层制备装置12和吸嘴装置33形成的组件12、33不相互重叠。粉末层制备装置12的驱动装置34同时也是吸嘴装置33的驱动装置，这是因为粉末层制备装置12和吸嘴装置33经由共同框架18耦接，它可以由驱动装置34沿导轨32驱动。
由47表示用于熔体飞溅的收集板。收集板47附接到相应的吸嘴35的底部，使其向外突出超过吸嘴35的边缘。它在粉末床上方以非常小的距离延伸，例如，0.5毫米至2毫米。已经发现，这种收集板非常适用于收集熔体飞溅物，熔体飞溅物通过吸嘴35的抽吸在相关方向上移动。
由48表示相应的图像传感器装置，例如无线网络摄像机，其在组件12、33上靠近喷嘴开口37处布置并且朝向构造区域定向，以便可以观察到相应的重熔区域27(熔池分析)。粉末层7在其制造过程中的质量也可以通过这种方式来监测。
在进行了辐照材料粉末层7的处理步骤之后，可以将载体14降低下一个随后的材料粉末层的厚度，这样，粉末层制备装置12就可以在必要时在从处理室8的右端到左端的回程中制备下一个最上层的材料粉末层7。
借助于位移装置(未示出)，平滑滑动件15以受控的方式竖直地少量可移位。在根据图1的粉末层制备期间，其处于其降低的位置。在根据图2的辐照过程期间，其处于其升高位置。
图3示出了一种特殊的模式，在这种模式下，用于制造物体的设备处于工作状态，在这种状态下，它在制备最上层的粉末层7的同时，在粉末层已经完成的位置处用激光束29局部选择性地辐照该粉末层，并通过吸嘴装置33在相关的光束冲击点27附近抽吸处理烟气31和可能的飞溅火花。图3还示出了层制备装置12随平滑滑动件15从左到右移动的情况。
在层制备装置12利用其平滑滑动件15已经通过的后部区域25中，辐照装置40、42已经开始了对上部材料粉末层7的局部选择性辐照，并且在那里，粉末4已经按照成型体2的几何规格进行了重熔。因此，粉末层制备过程和最上层材料粉末层7的选择性辐照，包括处理烟气和熔体飞溅物的抽吸都可以在该设备的特殊模式下同时进行。
在图4以从上方斜向观察构造区域的立体图示出了本发明的进一步实施例的各个部件。与上述实施例类似，根据图4的实施例同样包括由粉末层制备装置112和吸嘴装置133组成的以电机驱动方式可移动的组件112、133。图4以斜视图从上方和从后方示出了该组件。在图4中，142a至142d表示具有相应的光束偏转装置的四个不同的辐照子系统。这些子系统142a至142d中的每一个子系统将其自身的激光束129a、129b、129c或129d引导到构造区域上，以便如果要同时生产多个物体，以可控的方式根据待制造的物体的几何描述数据或待制造的物体来重熔先前制备的最上层材料粉末层的粉末。根据处理控制装置的控制，辐照子系统可以单独、成组或全部一起同时工作。这样，即使在构造区域较大的情况下，也可以省时处理。组件112、133两侧的吸嘴也可同时工作。
根据图4的实施例的操作原则上可以按照上面已经解释过的本发明第一实施例的操作来进行，但是，在根据图4的实施例中，控制器必须考虑到多个激光束的存在。
图5以与图1至3中的表示方式相对应的表示方式示出了本发明的另一示例性实施例。根据图5的实施例的组件或元件，其在表示上或功能上基本上与根据图1至3的实施例中的组件或元件相对应，在图5中以相应的相同附图标记和其后的小写字母‘a’来表示，因此在下文中，实质上可以讨论根据图5的实施例与图1至3的前述实施例之间的差异，以便解释根据图5的实施例。
图5所示的实施例的特征在于，吸嘴装置33a和粉末层制备装置12a彼此分离。图5示出了根据本发明的设备在局部选择性辐照粉末层7a的工作状态下的简要概况，该粉末层7a已经通过粉末层制备装置12a事先制备好。在图5中，粉末层制备装置12a处于位于构造区域右侧处的停放状态。
附图标记27a表示激光束29a的瞬间冲击点，从而表示粉末熔点。这就是材料粉末4a被瞬间重熔的地方。吸嘴装置33a用于捕获在该处理中产生的至少大部分的烟气31a和任何火花或熔体飞溅，该吸嘴装置33a包括具有吸嘴开口37a的吸嘴35a。图5示出了吸嘴装置33a当前正在向右移动。布置在吸嘴装置33a左侧的吸嘴35a暂时靠近重熔点27a的位置定位，因此它可以最佳地拦截烟气31a和任何火花。处理控制装置5a通过相应地控制光束偏转装置42a和吸嘴装置33a的移动，确保激光束29a和吸嘴装置33a不重叠。
根据图5所示的实施例的有利特殊特征是惰性气体注入装置50，其可与吸嘴装置33a一起移动。图5示出了优选实施例，根据该实施例，惰性气体注入装置50与吸嘴装置33a耦接用于共同移动。然而，在修改的实施例中，惰性气体喷射设备50也可以具有其自身的可通过控制装置5a控制的驱动装置，并且因此可以独立移动。
惰性气体注入装置50具有两个惰性气体喷射喷嘴52，通过这些喷嘴可以将惰性气体54引入处理室8a中。这种惰性气体可以完全或部分地取代由吸嘴设备33a抽吸的带有处理烟气31a的惰性气体。然而，也可以设置其他惰性气体引导件，特别是引导至处理室8a的固定的惰性气体引导件。这也适用于惰性气体的排放。
在根据图5的情况下，直接作用在射束冲击点27a附近的左侧吸嘴35a处于活动状态，以便抽吸处理烟气31a和任何熔体飞溅物。同时，惰性气体注入装置50的右侧惰性气体喷射喷嘴52暂时处于活动状态，以便将惰性气体吹向活动的吸嘴35a的方向。这样，可以倾向于防止烟气到达由吸嘴装置33a和惰性气体注入装置50构成的组件下方的区域。
通过控制装置5a可以对喷嘴35a和52进行控制，因此，根据所需的操作模式，可以开启一个、两个、三个或全部喷嘴35a、52。
在此还应当指出，根据图1至图5的实施例的组合是可能的。例如，惰性气体注入装置可以与吸嘴装置和层制备装置耦接在一起，用于共同移动。
在根据图5的简化的实施例中，没有单独示出一方面的组件33a、50和另一方面的12a可以在交叉点处彼此通过，因此无论在处理室8a中的移动方向如何，层制备装置12a始终可以在由抽吸装置33a和惰性气体注入装置50形成的组件之前处于活动状态。稀有气体，例如氩气特别适合作为惰性气体。

Claims (23)

1.一种用于通过在处理室(8)中由粉末状的，特别是金属的或陶瓷的材料(4)逐层构造来制造成型体(2)的设备，所述设备包括
-处理控制装置(5)；
-用于层构造的载体(14)；
-辐照装置(40，42)，用于利用辐射(29)，特别是聚焦的激光辐射，在与所述成型体(2)的当前正在所述载体(14)的顶部制备的材料粉末层(7)相关联的成型体横截面区域内，对所述材料粉末层(7)进行辐照，使所述横截面区域内的材料粉末(4)通过加热而熔化或可能烧结；
-平整和平滑装置(13)，用于制备随后待在所述载体(14)上辐照的所述材料粉末层(7)，其中所述平整和平滑装置(13)包括至少一个以电机驱动而可移动的平滑滑动件(15)，用于使所述载体(14)上一定数量的所述材料粉末(4)均匀化及平整化，以形成所述材料粉末层(7)，并且包括：
抽吸装置，包括用于从所述处理室(8)抽吸处理烟气的吸嘴装置(33)，其中所述吸嘴装置(33)的至少一个吸嘴(35)借助于驱动装置(34)在所述处理室(8)中可移动，并且其中所述吸嘴(35)在移动期间能够在抽吸模式下工作，而所述辐照装置(40，42)处于活动状态，用于辐照当前正在所述载体(14)上制备的相关的所述材料粉末层(7)，
其特征在于，在所述处理室(8)中可移动的至少一个吸嘴(35)耦接至所述平滑滑动件(15)用于共同移动，使得所述吸嘴(35)的驱动装置(34)同时是用于使所述平滑滑动件(15)移动的所述平滑滑动件的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述处理室(8)中可移动的至少一个所述吸嘴(35)和所述平滑滑动件(15)经由共同框架(18)耦接，其中优选地，所述驱动装置(34)驱动所述共同框架(18)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述平滑滑动件(15)借助于位移装置相对于所述共同框架(18)垂直可位移。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，
处于处理控制模式的所述处理控制装置(5)配置为使所述辐照装置(40，42)和所述抽吸装置的工作模式相互协调，以使得用于抽吸处理烟气的所述吸嘴(35)与所述粉末层(7)的相应的当前辐照位置(27)之间的距离尽可能小，且不超过特定的最大值。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述吸嘴(35)经由可移动的柔性线(36)和/或伸缩线连接至所述抽吸装置的外部抽吸源。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述吸嘴(35)具有宽的喷嘴形状，其宽度至少近似对应于所述载体(14)的宽度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述吸嘴(35)布置成使得所述吸嘴在所述载体(14)上方移动时跟随所述平滑滑动件(15)移动，用于在最后的辐照层上方均匀化和平整化一定量的所述材料粉末(4)。
8.根据前述权利要求中的任一项的设备，其特征在于，当所述平滑滑动件(15)处于静止状态时，所述吸嘴(35)也能够在所述抽吸模式下工作。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述平滑滑动件(15)设计成使得当所述平滑滑动件在所述载体上沿第一水平方向上移动时，并且还在所述载体(14)上沿与所述第一方向相反的方向移动时，可工作用于均匀化和平整化一定量的所述材料粉末(4)，并且所述吸嘴装置(33)也设计成能够在所述抽吸模式下工作，而与所述平滑滑动件(15)的移动方向无关。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述平滑滑动件(15)包括各种平滑滑动件元件(20、22、24)，即在均匀化和平整化操作期间，在所述平滑滑动件(15)的移动方向上依次为至少一个刷子元件(20)、至少一个刀片元件(22)和至少一个具有大致平坦的水平下部刮擦表面的橡胶类元件(24)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述平滑滑动件元件(20、22、24)以至少大致对称的布置在所述平滑滑动件(15)处成双布置，并且除了至少一个所述吸嘴(35)之外，还以至少大致对称的布置设置至少一个另外的吸嘴(35)。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，粉末分配装置(17)耦接至所述平滑滑动件(15)和至少一个所述吸嘴(35)用于共同移动，使得所述平滑滑动件(15)和所述吸嘴(35)的所述驱动装置(34)同时是用于移动所述粉末分配装置(17)的所述粉末分配装置(17)的驱动装置。
13.根据权利要求12所述的、直接或间接根据权利要求2的设备，其特征在于，所述粉末分配装置(17)经由所述共同框架(18)与至少一个所述吸嘴(35)和所述平滑滑动件(15)耦接。
14.根据权利要求13所述的、直接或间接根据权利要求3的设备，其特征在于，所述粉末分配装置(17)连同所述平滑滑动件借助于位移装置相对于所述共同框架(18)垂直可位移。
15.根据权利要求12、13或14所述的、直接或间接根据权利要求11的设备，其特征在于，所述对称的布置相对于所述粉末分配装置(17)是对称的，和/或所述粉末分配装置(17)在平面视图中接触对称轴线，在所述平滑滑动件(15)上成双设置的所述平滑滑动件元件(20、22、24)相对于所述对称轴线是对称的，和/或所述粉末分配装置(17)位于所述平滑滑动件元件(20、22、24)之间的中央。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有在所述处理室(8)中产生惰性气体气氛的装置。
17.根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于，用于熔体飞溅物的收集板(47)与可移动的所述吸嘴(35)耦接，并且所述收集板在所述吸嘴(35)的下方向外突出并超出所述吸嘴。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述辐照装置(40，42)包括多个辐照子系统(142a-142d)，借助于所述处理控制装置(5)能够控制所述辐照子系统，所述辐照子系统能够同时工作，以便在相应的当前待辐照的所述材料粉末层(7)的不同位置处局部选择性地重熔材料粉末。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，图像传感器装置(48)靠近所述吸嘴装置(33)布置并且能够与所述吸嘴装置(33)一起移动，其中所述图像传感器装置(48)可工作以捕获相应的重熔区域(27)的图像。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，辐照加热装置靠近所述吸嘴装置(33)布置并且能够与所述吸嘴装置(33)一起移动，其中所述辐照加热装置可工作以加热相应的所述重熔区域(27)处的所述材料粉末(4)。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括惰性气体注入装置(50)，所述惰性气体注入装置具有至少一个惰性气体喷射喷嘴(52)，所述惰性气体注入装置在所述处理室(8a)中以电机驱动的方式可移动。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述惰性气体注入装置(50)与所述吸嘴设备(33a)耦接，用于共同移动。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的设备，其特征在于，至少一个所述惰性气体喷射喷嘴(52)朝向所述吸嘴装置(33a)的至少一个所述吸嘴(31a)定向。
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