CN113260497A - 用于增材制造的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助系统增材制造至少一个三维物体的方法，其中，涂层单元(40)继续运动穿过任意数量的区段(A、B、C、D)和/或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，从而涂层单元(40)执行至少一个空转行驶。还公开一种用于增材制造三维物体的系统和一种计算机可读的存储介质。

Description

用于增材制造的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于增材制造三维物体的方法以及一种用于增材制造三维物体的系统。此外，本发明涉及一种计算机可读的存储介质。
背景技术
在用于增材制造三维物体的常规方法中，以严格串行顺序来涂覆新的构建材料层并且对其辐射以便固化已涂覆的层。通过这种串行方式而产生非常大的非生产时间，非生产时间整体上减小系统的效率。相应地，借助增材制造方法来制造一个单独的三维物体已经成本高昂且费时。
此外，已知的用于增材制造三维物体的系统具有附加的空间需求，以便能够在为了选择性地固化上次涂覆的构建材料而进行辐射期间将涂层单元安置或收纳在待选择性地固化的区域之外、即构建空间之外。
例如，出版文献DE102010041284A1描述一种用于选择性激光烧结的方法和装置，其中，待分层制造的工件至少部分地具有弯曲的轮廓并且借助多个通过激光束的线形能量输入而制造。尤其是规定工件的连续下沉和粉末分配器的连续转动。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种用于增材制造的方法，该方法能实现以简单且低成本的方式来高效制造或产生至少一个三维物体同时还保持相同质量。此外，本发明的目的在于，给出一种系统和一种计算机可读的存储介质。
按照本发明，所述目的在方法方面通过权利要求1的技术方案、在系统方面通过权利要求7的技术方案、并且在计算机可读的存储介质方面通过权利要求14的技术方案来实现。优选的实施方式在从属权利要求中给出。
具体地，所述目的通过一种用于借助于系统来增材制造三维物体的方法来实现，所述系统具有：构建空间；在构建空间内的构建平台，在该构建平台上能够逐层地构建至少一个待制造的物体；至少一个涂层单元，该涂层单元用于在构建平面中逐层施加构建材料，所述构建平面平行于构建平台设置；以及至少一个第一辐射单元和至少一个第二辐射单元，以用于在构建平面中地点选择性地固化构建材料，
其中，所述方法具有以下步骤：
-沿着构建平台的延伸方向将构建空间划分成至少一个第一区段和至少一个第二区段，其中，至少一个所述区段构成为单独区段或者划分为至少两个子区段，并且给每个区段或一个所述区段的各子区段配设一个所述辐射单元；
-涂层单元在构建空间中沿着各区段运动、尤其是以恒定速度运动；
-借助于运动的涂层单元涂覆至少一个构建材料层；
-一旦所述至少一个构建材料层在相应的区段或子区段中已完全涂覆、已涂覆的构建材料层还未被选择性地固化、并且涂层单元已离开该区段或子区段，那么激活在相应的区段或子区段中的配设的辐射单元；
-在涂覆至少一个构建材料层后，去活构建材料通过涂层单元的涂覆，其中，使涂层单元继续运动穿过任意数量的区段和/或子区段，从而涂层单元执行至少一个空转行驶。
本发明基于该基本构思提供一种方法，该方法这样使用涂层单元和辐射单元，使得通过最小化非生产时间来实现优化的使用。尤其是，用于制造一个或多个三维物体的过程持续时间可以优化或者说减少。
为此规定，既在沿构建平台的延伸方向涂覆构建材料层期间、又在随后选择性固化阶段期间使涂层单元运动。在该意义上，优选使涂层单元连续地运动。尤其是，将涂层单元仅沿构建平台的延伸方向运动，使得可以节约用于至少在此期间安置涂层单元的用于所属系统的附加构建空间。
在增材制造过程的意义上可以的是，逐层构建或产生一个三维物体或多个三维物体。因此规定，产生所述至少一个三维物体的几何结构，方式为，逐层相叠地铺设构建材料层并且加以固化，尤其是地点选择性地固化。
术语“选择性地固化”在本发明的意义上可理解为，将新涂覆的构建材料层沿着所述至少一个待制造的三维物体的所希望的轮廓符合目的地固化。为此，将涂覆的构建材料层沿着三维物体的待制造的几何结构通过辐射单元有目的地辐射。一旦进行或实现构建材料层的足够的符合目的的固化，则构建材料层在本发明的意义上已被选择性地固化。已选择性地固化的构建材料层因此形成待产生最终产品的一部分并且优选形成基础，以便铺设和选择性地固化另一构建材料层。
按照本发明，将用于执行方法的系统的构建空间、即容积沿延伸方向或者沿着构建平台(在其中所述至少一个或多个三维物体能被逐层地构建)划分为至少一个第一区段和至少一个第二区段。待涂覆或者待铺设的构建材料层局部地配设给第一或第二区段。相应调节的构建平面可以根据区段而划分。
优选地，构建平台设置为圆形或环形或椭圆形、U形、矩形框架形或类似形状构成的构建平台，从而一个三维物体或多个三维物体可以在360度的角度范围上沿着一个环绕或圆形封闭的构建平台制造或设置。就此可以这样理解“涂层单元的一个循环”，即，涂层单元在至少360度上沿着构建平台的延伸而运动。“构建平台的延伸”因此尤其是可以理解为沿环绕方向沿着360度的角度范围构成构建平台。
此外，各区段可以设置为各单独区段或者分别可以具有子区段。因此，一个区段又能够划分为子区段或者说是可划分为子区段的。
分别将所述至少两个辐射单元之一配设给区段之一。可以通过用于选择性地固化的辐射单元之一连续、即相继地辐射一个区段的各子区段。
可选地，可以将各子区段借助于区段的配设的辐射单元这样交替地选择性地固化，使得涂层单元能够运动穿过各子区段，并且辐射单元在走完符合要求的辐射持续时间之前转入子区段之一中以用于选择性地固化该另一子区段。
因此，辐射单元可以在选择性地固化期间在两个子区段之间符合要求地变换，尤其是在子区段之一的符合要求的辐射持续时间走完之前。只要由配设的辐射单元在各子区段之间进行变换并且在一个子区段中尚未完全达到符合要求的辐射持续时间，则在较晚的时刻继续选择性地固化该子区段，以便实现选择性地固化。
优点在于，借助各子区段能实现涂层单元穿过一个区段，而选择性地固化能交替地在每一个所述子区段中继续。
“辐射单元的去活”在本发明的意义上应理解为关断辐射单元或者理解为在各子区段之间变换辐射单元以用于选择性地固化，其中，辐射单元从一个子区段转换到另一个子区段。在辐射单元从一个子区段这样转换到另一个子区段时，完全关断辐射单元在本发明的意义上并非强制需要的，从而辐射单元将构建材料沿着各子区段不中断地选择性地固化。
此外规定，涂层单元在至少一个三维物体的制造过程期间能优选连续地、尤其是以恒定的速度沿构建平台或构建平面的延伸方向运动。涂层单元在该意义上能连续地且优选没有中断地运动，无关于是否将新的构建材料层沿调整的构建平面涂覆。优选地，涂层单元运动的速度这样调整，使得在制造或生产所述至少一个三维物体期间能实现非生产时间的有利的最小化。
尤其是，使涂层单元至少以最小速度行进，其中，用于涂层单元行进的最小速度相应于用于铺设或涂覆构建材料层的最小速度。
优选地，涂层单元可以以最大速度行进，其中，用于涂层单元行进的最大速度相应于用于铺设或涂覆构建材料层的最大速度。以这种方式可以将用于涂层单元沿着构建平台或构建平面的延伸的一个循环所需的时间最小化。
当涂层单元的用于涂覆所述至少一个构建材料层的循环持续时间将要结束时，在至少一个所述区段中沿着调节的构建平面的符合要求的辐射持续时间尚未达到或走完之前，以至少要遵守的最小速度来实施涂层单元的空转行驶。因此，当在涂覆新的构建材料层时涂层单元将要驶入尚未完全选择性地固化的区段中时，实施空转行驶。
在该意义上，一个构建材料层的涂覆仅在一个连贯的、完整的循环中沿着构建平面进行。如果这基于尚未选择性地固化的区段或子区段而不可能，则由涂层单元进行空转行驶。
按照本发明，通过激活相应配设的辐射单元在一个区段中选择性地固化构建材料，如果沿着一整个区段或一整个子区段已铺设至少一个构建材料层的话。
一旦一个区段或子区段仅局部地被涂覆以构建材料，则优选在涂层单元已铺设一个完整的构建材料层之前不进行选择性地固化。相应配设的辐射单元的激活可以仅当涂层单元不位于相应的应选择性地固化的区段或子区段中时进行。此外，用于区段或区段的子区段的相应的辐射单元仅当上一次涂覆的构建材料层尚未已经选择性地固化时激活。
因此，在本发明的意义上，当区段或所属的子区段已选择性地固化时或在涂层单元驶入到待选择性地固化的区段和/或子区段中时，进行“辐射单元的去活”。
此外，在本发明的意义上规定，构建材料通过涂层单元的涂覆在涂覆至少一个构建材料层之后去活，其中，涂层单元继续运动穿过任意数量的区段和/或子区段，而不涂覆或铺设或馈送新的构建材料层，从而涂层单元执行至少一个空转行驶。
尤其是，一旦在所有区段和/或子区段中已铺设至少一个完整的构建材料层，则构建材料借助于涂层单元的涂覆可以去活。
“一个完整的层”应理解为，构建材料在一个区段或子区段的整个延伸上铺设。在该意义上，涂层单元沿着构建平台执行至少一个完整的循环，以便铺设一个构建材料层。只要一个区段或子区段仅部分地被重新涂层，则在该区段或子区段的完整延伸上随后铺设另一层以提供一个完整的构建材料层，尤其是在上一次执行的涂层单元循环的过程中在其余区段之后。
尤其是，涂层单元在整个过程持续时间期间沿构建平台的延伸方向运动，其中，按照需求地馈送新的构建材料层。在该意义上，涂层单元执行沿着构建平台的延伸的无中断的各循环。
在去活构建材料的馈送后，涂层单元沿着构建平台延伸的继续运动理解为空转行驶。空转行驶可以包括一个或多个区段或子区段或可以包括涂层单元的一个或多个循环或部分循环。在此类空转行驶期间，不馈送新的构建材料层，其中，一旦涂层单元驶入到相应的区段或所属的子区段中，则分别去活各区段的辐射单元。
按照本发明，涂层单元可以在涂覆至少一个构建材料层之后进行任意数量的用于执行空转行驶的循环或子循环，直至符合目的地涂覆或能涂覆新的构建材料层。
根据优选连续运动的涂层单元(包括进行空转行驶)和符合目的地协调的辐射以用于选择性地固化至少一个施加的构建材料层，可以提供用于增材制造至少一个三维物体的高效且节约时间的方法，尤其是当涂层单元以最大的速度或最大速度行进时。
按照一种实施方式，在涂层单元穿过相应的区段或子区段期间，或者一旦达到用于在一个区段或子区段中选择性地固化铺设的构建材料层的符合要求的辐射持续时间，则去活用于相应的区段或区段的子区段的相应的辐射单元。
在涂层单元穿过区段期间，通过将区段划分为子区段，选择性地固化可以根据配设的辐射单元交替地在各子区段中进行。
辐射单元在各子区段中优选能这样交替实施选择性的固化，使得不中断选择性的固化。辐射单元可以在激活状态下在各子区段之间变换。辐射单元的去活在该意义上理解为，在一个所述子区段中暂时停止或中断选择性的固化，而选择性地固化其它子区段，以便能实现涂层单元的穿过。
用于选择性地固化区段和/或子区段的辐射单元被有目的地激活或去活，以便提供高效的且缩短过程持续时间的用于至少一个三维物体的生产。
“过程持续时间”在本发明的意义上尤其是描述用于完整地制造或生产一个或多个沿着构建平台分布地设置的三维物体的时间段。
“符合要求的辐射持续时间”在本发明的意义上应理解为这样的时间段，其对于在一个区段或子区段中选择性地固化上一次涂覆的构建材料层是必需的。因此可设想，不同区段或子区段的符合要求的辐射持续时间彼此不同。
按照另一种实施方式，为了提供变化的构建平面而连续或断续地改变构建平台和涂层单元之间的相对位置。
“涂层单元的速度或者说涂层单元速度”在本发明的意义上尤其是描述如下速度，涂层单元以该速度沿着构建平台的延伸而运动，尤其是沿水平方向。在构建平台和涂层单元之间的相对运动的速度描述在改变构建平台和涂层单元之间的尤其是沿竖直方向的相对位置的过程中的速度。
涂层单元沿构建平台延伸方向的行进优选以连续的方式设置。此外也可以使在涂层单元和构建平台之间的(优选至少基本上沿竖直方向的)相对运动连续地进行。
因此可以借助于在构建平台和涂层单元之间的相对运动来改变相对位置而持续地或连续地、即不中断地调整构建平面。因此可以不仅在涂覆构建材料层期间而且在涂层单元空转行驶期间继续构建平面的相对运动或调整。
可选地，可以不连续地改变构建平台和涂层单元之间的相对位置，即可以逐步调整构建平面。此外，在本发明的意义上也可能的是，暂时停驻涂层单元，尤其是在空转行驶期间，以用于改变在构建平台和涂层单元之间的相对位置。涂层单元可以不连续运动。
在一种实施方式中，当涂层单元能够在不驶入未选择性地固化的区段或子区段中的情况下执行一个用于涂覆构建材料层的循环时，通过涂层单元在任意的作为下沉区段的已选择性地固化的区段或子区段中开始铺设另一构建材料层。
新构建材料层通过涂层单元的铺设优选地仅当构建平面已经被调整、即调节到新的构建平面时才开始。
“下沉区段”按照本发明可理解为如下区段或子区段，在其中，在改变在涂层单元和构建平台之间的相对位置之后或者之时，涂层单元沿着新调节或调整的构建平面开始铺设构建材料层。因此，在下沉区段中，首先在一个区段或子区段的一部分上铺设一个不完整的构建材料层。
尤其是，当之前铺设的构建材料层的选择性地固化已足够进展并且在涂层单元进入相应的区段或子区段之前结束时，可以由涂层单元开始沿着调整的构建平面铺设新的构建材料层。在该意义上，新的构建材料层仅在已经选择性地固化构建材料上涂覆。
在本发明的意义上，术语“当…时”或者“一旦”优选可不理解为具体的时间点，而是相反可理解为待满足条件的确定，根据所述待满足条件可确定新的构建材料层的实施或涂覆。
在涂覆构建材料层之后，选择性地固化根据配设的辐射单元在一个跟随在下沉区段之后的区段和/或子区段中开始或实施。
按照一种实施方式，涂层单元在其余的区段或子区段之后在下沉区段中铺设一个完整的构建材料层。
基于沿着下沉区段铺设一个不完整的构建材料层，在恢复或激活构建材料的涂覆之后，可以在涂层单元离开之后不通过所属的辐射单元进行选择性地固化。借助于涂层单元，必须在整个下沉区段上涂覆另一完整的构建材料层，以便能够开启选择性地固化。
涂覆的构建材料的选择性地固化可以通过辐射单元在调节的构建平面中或者降低或调整的构建平面中，例如在构建平台和涂层单元之间连续地相对运动的过程中进行。在此可以考虑或不考虑由构建平面降低所导致的偏差，尤其是辐射或选择性地固化的角度变化。
在一种实施方式中，利用下述步骤激活配设的辐射单元，即，在涂层单元已离开待选择性地固化的子区段之后，在相应的区段中激活所属的辐射单元，以用于选择性地辐射所属的第一或第二子区段。涂层单元能够穿过第一子区段，而将第二子区段选择性地固化，或者涂层单元能够穿过第二子区段，而将第一子区段选择性地固化。
根据子区段，可以有利地将区段划分，其中，子区段连续地或者交替地可固化，以便将在制造或生产至少一个三维物体时的非生产时间符合要求地最小化。
在本发明的一个并列的方面设置一种系统，该系统用于通过逐层施加构建材料来增材制造三维物体并且适于按照本发明方法地点选择性地固化构建材料。
本发明系统构成有：构建空间；在构建空间内的构建平台，在该构建平台上能够逐层地构建至少一个待制造的物体；至少一个涂层单元，该涂层单元用于在构建平面中逐层施加构建材料，所述构建平面平行于构建平台设置；以及至少所述第一辐射单元和第二辐射单元，以用于在构建平面中地点选择性地固化构建材料。构建空间在构建平台的延伸方向上至少被划分成第一区段和第二区段，其中，至少一个所述区段构成为单独区段，或者至少一个所述区段被划分为至少两个子区段。给每个区段和/或一个区段的各子区段配设至少一个所述辐射单元，其中，在涂覆至少一个构建材料层后，构建材料由涂层单元的涂覆能被去活，并且涂层单元沿着构建平面能继续运动穿过任意数量的区段和/或子区段，从而以涂层单元能执行至少一个空转行驶。
所述至少一个涂层单元用于在构建平面中逐层施加构建材料，所述构建平面平行于构建平台设置。构建平台因此形成系统的基础平面，在该基础平面上能产生所述至少一个三维物体。在为待制造的物体铺设第一构建材料层时，构建平面因此优选设置在构建平台上。
可选地，可以将用于涂覆第一构建材料层的第一构建平面相对于构建平台竖直错开地设置，使得在最后选择性地固化的构建材料层之下留有粉末床或未选择性地固化的材料床。因此可以便利于从构建平台分离制造的三维物体。
涂层单元可以相对于竖直或水平而倾斜地设置，使得可以符合目的地沿着设置的调节的构建平面涂覆构建材料层。尤其是可以将涂层单元倾斜地设置，使得重力效应在铺设或涂覆构建材料时能够被补偿。
构建平面在本发明的意义上尤其是描述实际的工作平面，在该工作平面中应当涂覆或选择性地固化一个新的另外的构建材料层。调整构建平面或者说调整的构建平面因此描述构建平面的改变，以便能够涂覆和选择性地固化新的下一个构建材料层，在逐层制造或产生至少一个三维物体的意义上。
这样的构建平面调整可以通过改变在涂层单元和构建平台之间的相对位置进行，尤其是方式为，构建平台或涂层单元沿竖直方向行驶或运动。
按照一种实施方式，所述至少两个区段和/或它们的子区段沿着构建平面构成封闭的轨迹、尤其是圆形轨迹，尤其是使得涂层单元能够直接地或者间接经由至少另一区段或所述至少另一区段的子区段从第一区段转入第二区段中和从第二区段转入第一区段中。
各区段或子区段这样设置，使得一个连续的不中断的面借助于辐射单元以及涂层单元能够用于制造或产生至少一个三维物体。在尤其是相邻设置的各区段或子区段之间的转移因此可以直接进行。
例如在构成三个区段时可以在第一和第二区段、第二和第三区段以及第三和第一区段之间直接转移。间接转移例如可以在第一和第三区段之间利用其间的第二区段进行。
由于构建平台优选环形设计，因此可以借助于辐射单元和涂层单元循环地或者在360度的角度范围上制造或产生多个三维物体或一个单独的三维物体。
在一种实施方式中，各单独的区段和/或它们的子区段沿着构建平台以相同的尺寸构成和/或具有用于沿着构建平面选择性地固化所施加的构建材料层的类似的辐射持续时间，从而能够将用于在构建平面中沿着所有区段和/或子区段选择性地固化至少一个或多个所涂覆的构建材料层的总辐射持续时间最小化。
尤其是可以将用于沿着各区段或子区段选择性地固化用于所述至少一个待制造的三维物体的一个、多个或所有施加的构建材料层的相应的总辐射持续时间最小化。
尤其是将各区段或子区段沿着构建平台的延伸分布地构成，使得能够达到用于单个或多个构建材料层的优化的、即优选最小的总辐射持续时间。
在本发明的意义上，“总辐射持续时间”可理解为用于在所有区段或子区中选择性地固化所铺设的构建材料层的时间段。因此，总辐射持续时间随着在首先完整涂层的区段中开始选择性地固化而开始，并且随着在同一构建材料层的最后选择性地固化的区段中选择性地固化或选择性地固化的结束而结束。
由于除了多个层的总辐射持续时间之外的非生产时间能够减少，因此可以减少用于制造或生产所述至少一个三维物体的过程持续时间。相应需要选择性地固化的尽可能短的中断来涂覆新的构建材料。例如可以节约涂层单元在构建平面或构建平台旁边的区域中的广泛的行驶路径，以便能够将涂层单元在选择性地固化期间停驻或安置。
按照另一种实施方式，所述系统构成为，用于在构建空间内连续或断续地提供相对运动来改变构建平台和涂层单元之间的竖直相对位置。
构建平面的调整或重新调节可以在涂覆期间或者在沿着所有区段或子区段结束涂覆在先或上一个构建材料层、尤其是一个完整的构建材料层之后进行或开始。构建平面的调整或重新调节因此也可以在至少一个所述区段或子区段尚未被选择性地固化时已经执行。
不仅在不连续地而且在连续地通过在构建平台和涂层单元之间的相对运动来调整构建平面时，在选择性地固化构建材料期间的偏差可以不考虑，或者通过调整辐射单元、尤其是通过改变角度而能够补偿。
在涂层单元连续运动的意义上，涂层单元在调整构建平面期间、即在涂层单元和构建平台之间竖直相对运动期间沿构建平台的延伸方向继续运动。在沿着构建平面涂覆构建材料期间，已经可以进行或开始调整接下来的构件平面。此外，相对运动或构建平面调整也可以在涂层单元空转行驶期间开始或继续。
可选地，在构建平台和涂层单元之间相对运动的持续时间上可以暂时中断涂层单元的运动，尤其是在涂层单元不连续运动的意义上。
在一种实施方式中，当涂层单元能够在不驶入未选择性地固化的区段或子区段中的情况下执行一个用于涂覆构建材料层的循环时，在任意的作为下沉区段的已选择性地固化的区段或子区段中通过涂层单元能够提供另一构建材料层的铺设。
根据选择性地固化上一次涂覆的构建材料层的进展，相应可以在最近的时刻涂覆一个新的构建材料层。因此能够提供至少一个三维物体的高效制造和生产，方式为，非生产时间和因此过程持续时间整体上可以最小化或者能最小化。
按照一种优选实施方式，涂层单元能够运动相继穿过第一子区段和第二子区段，其中，相应的区段的第一和第二子区段能够借助于所属的辐射单元相继地或者交替地选择性地固化。第一子区段对于涂层单元能穿过，而第二子区段能够选择性地固化；或者第二子区段能穿过，而第一子区段能够选择性地固化。
因此能够使区段根据划分为子区段而符合要求地或局部地可用，尤其是使得在制造至少一个三维物体期间的非生产时间可减少。
按照另一种实施方式，所述系统具有控制单元，优选所述控制单元至少设计用于控制涂层单元的运动和/或一个循环的持续时间以及构建材料通过涂层单元的施加、至少一个所述辐射单元、优选多个辐射单元、特别优选所有辐射单元的激活和去活，和/或在构建空间内在构建平台和涂层单元之间的竖直相对运动的实施。
本发明系统的控制单元优选设置用于，将系统在本发明方法的意义上至少符合要求地开环控制和/或闭环控制。就此，控制单元尤其是构成用于利用所述系统来实施或执行本发明方法。
可以提供至少一个三维物体的高效且过程持续时间优化的增材制造。
按照本发明的一个并列的方面，设有计算机可读的存储介质，其包含指令，当所述指令通过至少一个处理器、尤其是本发明系统的控制单元的处理器实施时，所述指令促使所述至少一个处理器实施本发明方法。
附图说明
本发明接下来利用更多细节参照示意性附图根据实施例进一步阐述。
图中：
图1a-7示出在本发明方法借助于本发明系统示例性进行期间的不同状态的示意图；以及
图8以透视性剖视图示出用于增材制造至少一个三维物体的本发明系统的一个实施例。
具体实施方式
图1示出构建平台10的示意性横剖视图，该构建平台被划分为一共四个区段A、B、C、D。在构建平台上按照图1a存在五个已选择性地固化的层以用于构成至少一个三维物体1。
按照图1a设置的构建平面20设立在待制造物体1的最上面的已选择性地固化的构建材料层30上。沿着构建平面20，涂层单元40按照图1a在第一区段A的延伸上铺设一个构建材料层30。
在图1a-7的意义上，涂层单元40的运动可理解为沿着构建平台10从左到右穿过区段A至D的运动。优选地，区段A、B、C、D具有类似的、尤其相同的符合要求的用于选择性地固化已涂覆的构建材料30的辐射持续时间。
构建平台10的优选圆形的构成方式在图1至7中如下地阐明，即，涂层单元直接从第四区段D转入第一区段A中，以用于执行圆形运动或者说施加一个循环。
图1b示出一种另外的实施例，在该实施例中，按照图1a的各区段A、B、C、D附加地分别划分成两个子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2。涂层单元40可以沿各子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2涂覆构建材料层30，以便铺设一个完整的构建材料层30。
在该意义上，各区段A-D的子区段A1-D2能具有类似的、尤其是相同的符合要求的用于选择性地固化已涂覆的构建材料30的辐射持续时间。
图2a示出在示出方法的过程中相对于图1a继续的状态。按照图2a，涂层单元40已涂覆至少一个构建材料层30。
此外，图2a示出，借助相应配设的辐射单元50选择性地固化第一、第二和第三区段A、B、C。相反，基于涂层单元40在第四区段20中的位置和还待涂覆的构建材料30的位置，第四区段D在图2a中没有被选择性地固化。
在图2a中沿着各区段A至C的相应进度指示器52示出相对于相应区段A、B、C必要辐射持续时间的选择性地固化进展。借助该进度指示器52清楚阐述，在第一区段A中首先开始选择性地固化，或者比在第二和第三区段B、C中更进一步进行选择性地固化。
基于按照图1b将区段A、B、C、D分别划分成两个子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2，图2b示出在图2a意义上的选择性地固化的开始。
尤其是给每一个区段A、B、C、D的各子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2配设一个共同的辐射单元50，该辐射单元可以连续地或者交替地选择性地固化一个区段A、B、C、D的各子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2。因此图2b示出，在施加一个完整的构建材料层30之后分别选择性地固化各区段A、B、C、D的第一子区段A1、B1、C1、D1。
进度指示器52指示选择性地固化相应的进度。因此示出，按照图2b，第一区段A的第一子区段A1的选择性地固化直到涂层单元40重新进入才结束。接着，根据配设的辐射单元40选择性地固化第一区段A的第二子区段A2。在沿各区段A、B、C、D或沿各所属的子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2进行选择性地固化期间，涂层单元40执行空转行驶。
在第一子区段A1、B1、C1、D1选择性地固化之后，各单独的辐射单元50可以分别继续选择性地固化第二子区段A2、B2、C2、D2。
此外，可能的是，各区段A、B、C、D的辐射单元50在涂层单元50空转行驶期间能够交替选择性地固化所属的子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2，以便优选在不中断选择性地固化的情况下能实现涂层单元40的驶过。因此能减少非生产时间。
在图3中，涂层单元40驶入到第一区段A中，接下来中断或暂时去活借助配设的辐射单元的选择性固化。基于按照进度指示器52至图3第一区段A未完成的选择性固化，在涂层单元40驶出第一区段A之后能够再次开始或继续该选择性固化。
构建材料30在第一区段A中的已经进行的、在此期间中断的选择性固化通过部分或局部减小的层厚度(在进度指示器52的意义上)和至少暂时去活的辐射单元50得以阐明。
此外，按照图3，在第四区段D中已借助配设的辐射单元50开始构建材料30的选择性固化。
此外，由图3可知，与图1a和图2相比，涂层单元40仍位于同一构建平面20中。
图4借助相应的进度指示器52可看到选择性固化在所有四个区段A、B、C、D中的持续进展。基于优选连续行进的涂层单元40在第三区段C中的位置，在第三区段C中的选择性固化暂时被去活或中断。
在图5中，第一区段A已经选择性地固化，并且符合要求的辐射持续时间已经走完，而仍继续辐射剩余的区段B、C、D、尤其是直到走完为相应每个区段B、C、D设置的符合要求的辐射持续时间。
在图6中已经调整构建平面，方式为，改变在涂层单元40和构建平台10之间的竖直相对位置、尤其是沿竖直方向间隔开更远的距离。按照图6，即使当在剩余的区段C、D中还没结束之前铺设的构建材料层30的选择性固化(也可参看图5)，在第一和第二区段A、B中另一构建材料层30的施加已经开始。
第一区段A因此示出下沉区段。尤其是按照图6在作为下沉区段的第一区段A中，在第一区段A的整个延伸上不涂覆完整的构建材料层。而是仅部分地以构建材料层30覆盖第一区段A。
由图6可见，第一区段A仅部分地被构建材料30在调整后的构建平面20中覆盖。为了在特别是连续运动中涂覆另一构建材料层30并且在与走完第二区段B的符合要求的辐射持续时间协调的情况下，涂层单元40驶入第二区段B中。根据选择性地固化与涂覆新构建材料层30的这种时间协调，用于所述至少一个三维物体1的制造过程或者说生产过程的非生产时间得以减少。
图7示出，在已涂覆一个新的完整的构建材料层30的第二和第三区段B、C中，已经开始通过所属的辐射单元50进行选择性固化。相反，在仅部分涂层的作为下沉区段的第一区段A中不实施选择性固化，直到涂层单元40在接下来的循环中在第一区段A的整个延伸上涂覆一个完整的构建材料层30。在作为下沉区段的第一区段A的整个延伸上涂覆构建材料层30之后，存在沿调整的构建平面20的一个完整构建材料层。
只要完整的构建材料层的选择性固化在接下来的区段B、C、D中没有如此进行，使得能够调整构建平面和/或铺设新的构建材料层30，涂层单元40接下来就转入空转行驶、亦即在不涂覆构建材料层30的情况下行进。
在该意义上，在涂层单元40和构建平台10之间的相对位置为了提供调整的构建平面20而变化的过程中，下沉区段可以分别在各区段A、B、C、D或者子区段A1-D2上游动。
图8示出用于增材制造至少一个三维物体1的本发明系统的一个实施例的透视性横剖视图。
系统具有构建平台10，在其上构成构建空间，用以逐层构建至少一个三维物体1。尤其是可以将一个三维物体1或多个三维物体1沿着构建平台10的环形或圆形延伸分布地逐层地构建。
涂层单元40在构建平台10上方并且与之间隔开距离地设置并且能够将构建材料30沿着相应调节的构建平面20在逐层构建的意义上涂覆或者说铺设。
在涂层单元40上方并且与之间隔开距离地，辐射单元50在环形设计的构建平台10的延伸上分布地设置。尤其是，各辐射单元50分别配设和设置给各区段A、B、C、D用以选择性地固化。
总之，可以根据有目的地使用辐射单元50以及涂层单元40(其符合要求地完成空转行驶)，能实现时间优化地制造至少一个三维物体1。根据涂层单元40的空转行驶、尤其是在涂层单元40以最大速度行进时，能够在涂层单元40穿过期间在各单独的区段A、B、C、D中或在各单独的子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2中最小地保持选择性固化的中断，并且能够提供优选持续的制造过程。
在该意义上，通过在调节的构建平面20中沿着各部段或者区段A-D和/或子区段A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2并行铺设构建材料30以及进行选择性地固化，用于增材制造的非生产时间能够减少，在制造三维物体1、尤其是单独的大的三维物体1时的系统利用率的效率能够优化并且能够确保获得的三维物体1的足够的品质。
附图标记列表
1 待制造的物体/经处理的构建材料层
10 构建平台
20 构建平面
30 待涂覆的构建材料层
40 涂层单元
50 激活的辐射单元
52 进度指示器
A、B、C、D 区段
A1、A2 第一区段的子区段
B1、B2 第二区段的子区段
C1、C2 第三区段的子区段
D1、D2 第四区段的子区段

Claims (14)

1.用于借助于系统来增材制造三维物体(1)的方法，所述系统具有：构建空间；在构建空间内的构建平台(10)，在该构建平台上能够逐层地构建至少一个待制造的物体(1)；至少一个涂层单元(40)，该涂层单元用于在构建平面(20)中逐层施加构建材料(30)，所述构建平面平行于构建平台(10)设置；以及至少一个第一辐射单元(50)和至少一个第二辐射单元(50)，以用于在构建平面(20)中地点选择性地固化构建材料(30)，
其中，所述方法具有以下步骤：
-沿着构建平台(10)的延伸方向将构建空间划分成至少一个第一区段和至少一个第二区段(A、B、C、D)，其中，至少一个所述区段(A、B、C、D)构成为单独区段或者划分为至少两个子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，并且给每个区段(A、B、C、D)或一个所述区段(A、B、C、D)的各子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)配设一个所述辐射单元(50)；
-涂层单元(40)在构建空间中沿着各区段(A、B、C、D)运动、尤其是以恒定速度运动；
-借助于运动的涂层单元(40)涂覆至少一个构建材料层(30)；
-一旦所述至少一个构建材料层(30)在相应的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中已完全涂覆、已涂覆的构建材料层(30)还未被选择性地固化、并且涂层单元(40)已离开该区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，那么激活在相应的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中的配设的辐射单元(50)；
-在涂覆至少一个构建材料层(30)后，去活构建材料(30)通过涂层单元(40)的涂覆，其中，使涂层单元(40)继续运动穿过任意数量的区段(A、B、C、D)和/或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，从而涂层单元(40)执行至少一个空转行驶。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在涂层单元(40)穿过一个区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)期间，或者一旦达到用于在一个区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中选择性地固化铺设的构建材料层(30)的符合要求的辐射持续时间，则去活用于相应的区段(A、B、C、D)或区段(A、B、C、D)的子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)的相应的辐射单元(50)。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了提供变化的构建平面(20)，连续地或断续地改变构建平台(10)和涂层单元(40)之间的相对位置。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当涂层单元(40)能够在不驶入未选择性地固化的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中的情况下执行一个用于涂覆构建材料层(30)的循环时，在一个任意的作为下沉区段的已选择性地固化的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中通过涂层单元(40)开始铺设另一构建材料层(30)。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，涂层单元(40)在其余的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)之后在下沉区段中铺设一个完整的构建材料层(30)。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，利用下述步骤激活配设的辐射单元(50)：
-在涂层单元(40)已离开待选择性地固化的子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)之后，在相应的区段(A、B、C、D)中激活所属的辐射单元(50)，以用于选择性地辐射所属的第一或第二子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，
其中，涂层单元能穿过第一子区段(A1、B1、C1、D1)，而第二子区段(A2、B2、C2、D2)选择性地固化；或涂层单元能穿过第二子区段(A2、B2、C2、D2)，而第一子区段(A1、B1、C1、D1)选择性地固化。
7.系统，该系统适于根据按照上述权利要求之一所述的方法通过逐层施加构建材料(30)和地点选择性地固化构建材料(30)来增材制造三维物体，
所述系统具有：构建空间；在构建空间内的构建平台(10)，在该构建平台上能够逐层地构建至少一个待制造的物体(1)；至少一个涂层单元(40)，该涂层单元用于在构建平面(20)中逐层施加构建材料(30)，所述构建平面平行于构建平台(10)设置；以及至少第一辐射单元(50)和第二辐射单元(50)，以用于在构建平面(20)中地点选择性地固化构建材料(30)，其中，构建空间在构建平台(10)的延伸方向上至少被划分成第一区段(A)和第二区段(B)，并且至少一个所述区段(A、B、C、D)构成为单独区段，或者至少一个所述区段(A、B、C、D)被划分为至少两个子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，
其中，每个区段(A、B、C、D)和/或一个区段(A、B、C、D)的各子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)配设有至少一个所述辐射单元(50)；
其中，在涂覆至少一个构建材料层(30)后，构建材料(30)由涂层单元(40)的涂覆能被去活，并且涂层单元(40)沿着构建平面(20)能继续运动穿过任意数量的区段(A、B、C、D)和/或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)，从而能利用涂层单元(40)执行至少一个空转行驶。
8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，所述至少两个区段(A、B、C、D)和/或它们的子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)沿着构建平面(20)构成封闭的轨迹、尤其是圆形轨迹，尤其是使得涂层单元(40)能够直接地或者间接经由至少另一区段(A、B、C、D)或所述至少另一区段的子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)从第一区段(A)转入第二区段(B)中和从第二区段(B)转入第一区段(A)中。
9.按照权利要求7或8所述的系统，其特征在于，各单独的区段(A、B、C、D)和/或它们的子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)沿着构建平台(10)以相同的尺寸构成和/或具有用于沿着构建平面(20)选择性地固化所施加的构建材料层(30)的类似的辐射持续时间，从而能够将用于在构建平面(20)中沿着所有区段(A、B、C、D)和/或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)选择性地固化至少一个或多个所涂覆的构建材料层(30)的总辐射持续时间最小化。
10.按照权利要求7至9之一所述的系统，其特征在于，所述系统构成为，用于在构建空间内连续或断续地提供相对运动来改变构建平台(10)和涂层单元(40)之间的竖直相对位置。
11.按照权利要求7至10之一所述的系统，其特征在于，当涂层单元(40)能够在不驶入未选择性地固化的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中的情况下执行一个用于涂覆构建材料层(30)的循环时，在一个任意的作为下沉区段的已选择性地固化的区段(A、B、C、D)或子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)中能够通过涂层单元(40)提供另一构建材料层(30)的铺设。
12.按照权利要求7至11之一所述的系统，其特征在于，涂层单元(40)能够运动相继穿过第一子区段(A1、B1、C1、D1)和第二子区段(A2、B2、C2、D2)，
其中，相应的区段(A、B、C、D)的第一和第二子区段(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)能够借助于所属的辐射单元(50)相继地或者交替地选择性地固化，
其中，第一子区段(A1、B1、C1、D1)对于涂层单元(40)能被穿过，而第二子区段(A2、B2、C2、D2)能被选择性地固化；或者第二子区段(A2、B2、C2、D2)能被穿过，而第一子区段(A1、B1、C1、D1)能被选择性地固化。
13.按照权利要求7至12之一所述的系统，其特征在于，所述系统具有控制单元，优选所述控制单元至少设计用于控制涂层单元(40)的运动和/或一个循环的持续时间以及构建材料(30)通过涂层单元(40)的施加、至少一个所述辐射单元(50)、优选多个辐射单元(50)、特别优选所有辐射单元(50)的激活和去活，和/或在构建空间内在构建平台(10)和涂层单元(40)之间的竖直相对运动的实施。
14.计算机可读的存储介质，其包含指令，当所述指令通过至少一个处理器、尤其是按照权利要求13所述的控制单元的处理器实施时，所述指令促使所述至少一个处理器实施按照上述权利要求之一所述的方法。
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