RU2752402C1 - Устройство и способ изготовления трехмерных изделий - Google Patents

Устройство и способ изготовления трехмерных изделий Download PDF

Info

Publication number
RU2752402C1
RU2752402C1 RU2020113672A RU2020113672A RU2752402C1 RU 2752402 C1 RU2752402 C1 RU 2752402C1 RU 2020113672 A RU2020113672 A RU 2020113672A RU 2020113672 A RU2020113672 A RU 2020113672A RU 2752402 C1 RU2752402 C1 RU 2752402C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation beam
unit
irradiation
scanning unit
radiation
Prior art date
Application number
RU2020113672A
Other languages
English (en)
Inventor
Бернд МЮЛЛЕР
Original Assignee
СЛМ Солюшенз Груп АГ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by СЛМ Солюшенз Груп АГ filed Critical СЛМ Солюшенз Груп АГ
Application granted granted Critical
Publication of RU2752402C1 publication Critical patent/RU2752402C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/31—Calibration of process steps or apparatus settings, e.g. before or during manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/49—Scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B22F10/322—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber of the gas flow, e.g. rate or direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/46—Radiation means with translatory movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Abstract

Изобретение относится к области аддитивных технологий, в частности к устройству и способу для изготовления трехмерных изделий. Устройство для изготовления трехмерных изделий содержит носитель, выполненный с возможностью приема множества слоев исходного материала, и блок облучения, выполненный с возможностью генерирования пучка излучения и направления пучка излучения в заданные места верхнего слоя исходного материала для отверждения исходного материала в заданных местах. Блок облучения содержит источник излучения, выполненный с возможностью генерирования пучка излучения, первый блок развертки, выполненный с возможностью приема пучка излучения и развертки пучка излучения по первой области облучения верхнего слоя исходного материала, второй блок развертки, выполненный с возможностью приема пучка излучения и развертки пучка излучения по второй области облучения верхнего слоя исходного материала, и блок переключения, выполненный с возможностью направления пучка излучения, генерируемого источником излучения, в первый блок развертки или второй блок развертки. Блок управления блоком переключения выполнен с возможностью переключения из первого состояния, в котором пучок излучения направлен в первый блок развертки, во второе состояние переключения, в котором пучок излучения направлен во второй блок развертки, но не в первый блок развертки. Обеспечивается возможность увеличения размеров получаемого изделия в трех направлениях без снижения его качества. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу изготовления трехмерных изделий. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для изготовления трехмерных изделий, причем устройство содержит блок облучения по меньшей мере с двумя блоками развертки.
Уровень техники
Метод PBF (Powder Bed Fusion, расплавление порошкового слоя) - это послойный аддитивный процесс, посредством которого, используя порошкообразные, в частности металлические и/или керамические, исходные материалы, можно изготавливать трехмерные изделия, имеющие сложные формы. С этой целью слой исходного порошкообразного материала наносят на носитель и подвергают пространственно селективному воздействию излучения (например, лазерного или корпускулярного) в зависимости от желательной геометрии изделия, которое требуется изготовить. Излучение, проникающее в слой порошка, вызывает нагрев и, как следствие, сплавление или спекание частиц исходного порошкообразного материала. Затем на находящийся на носителе слой, подвергнутый обработке излучением, наносят следующий слой исходного порошкообразного материала, и процесс повторяется до тех пор, пока изделие не приобретет желательные форму и размеры. Метод PBF может быть использован для изготовления, на основе данных автоматизированного проектирования (данных САПР), прототипов, инструментов, заменяющих частей, ценных компонентов или медицинских протезов, например зубных или ортопедических. К примерам технологий PBF относятся методы SLM (Selective Laser Melting, селективная лазерная плавка) и SLS (Selective Laser Sintering, селективное лазерное спекание).
Кроме вышеупомянутых методов PBF, известны другие аддитивные технологии производства, в соответствии с которыми множество слоев исходного материала отверждают пучком излучения, причем исходный материал необязательно берут в виде порошка, он может быть, например, взят в виде множества слоев текучей среды.
В последних разработках таких аддитивных технологий производства желательно увеличить максимальный размер получаемых изделий во всех трех измерениях, вследствие чего необходимо обеспечить увеличение площади исходного материала. Поэтому, среди прочего, увеличивают размер носителя, на который наносится исходный материал. Для работы с такой увеличенной областью исходного материала, блок облучения соответствующего устройства должен быть способен облучать по существу весь верхний слой исходного материала.
Одним из вариантов решения этой проблемы является увеличение расстояния (в направлении оси z) между блоком облучения и верхним слоем исходного материала и обеспечение одного блока развертки в виде части блока облучения для развертки по всей площади. Другой вариант заключается в том, чтобы обеспечить подвижный блок облучения, в котором блок развертки блока облучения перемещается над областью исходного материала в направлении, параллельном носителю, т.е. в направлении оси х и/или в направлении оси у. Однако один из недостатков этих решений заключается в том, что снижается точность положения, в которое направлен пучок излучения, и, следовательно, может ухудшаться качество получаемых изделий.
Другим вариантом является обеспечение множества источников излучения, каждый из которых испускает пучок излучения в соответствующий блок развертки. Однако это решение является дорогостоящим и недостаточно эффективным, если не обеспечено одновременное их использование.
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение направлено на разработку способа и устройства, обеспечивающих решение вышеупомянутых и/или других связанных с ними проблем.
Поставленные задачи решены устройством в соответствии с п. 1 формулы и способом в соответствии с п. 11 формулы.
В соответствии с первым аспектом, предложено устройство для изготовления трехмерных изделий. Устройство содержит носитель, выполненный с возможностью приема множества слоев исходного материала, и блок облучения, выполненный с возможностью генерирования пучка излучения и направления пучка излучения в заданные места верхнего слоя исходного материала для отверждения исходного материала в заданных местах. Блок облучения содержит источник излучения, выполненный с возможностью генерирования пучка излучения, первый блок развертки, выполненный с возможностью приема пучка излучения и развертки пучка излучения по первой области облучения верхнего слоя исходного материала, второй блок развертки, выполненный с возможностью приема пучка излучения и развертки пучка излучения по второй области облучения верхнего слоя исходного материала, и блок переключения, выполненный с возможностью направления пучка излучения, генерируемого источником излучения, в первый блок развертки или второй блок развертки. Устройство дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью управления блоком переключения для переключения из первого состояния переключения, в котором пучок излучения направлен в первый блок развертки, но не во второй блок развертки, во второе состояние переключения, в котором пучок излучения направлен во второй блок развертки, но не в первый блок развертки.
Устройство может содержать первое устройство вертикального перемещения, выполненное с возможностью опускания носителя (в отрицательном направлении по оси z) после завершения отверждения слоя исходного материала. После такого опускания новый слой исходного материала может быть нанесен на предыдущий слой, и этот новый слой может быть облучен пучком излучения. Кроме того или альтернативно, устройство может содержать второе устройство вертикального перемещения, выполненное с возможностью поднятия (в положительном направлении по оси z) блока облучения или по меньшей мере блока развертки блока облучения после завершения отверждения слоя исходного материала.
Блок облучения может содержать лазер, а пучок излучения может быть лазерным лучом. Пучок излучения может быть направлен в соответствующий блок развертки через окружающую атмосферу и, необязательно, посредством оптических компонентов, таких как зеркала, линзы, призмы и т.д. Кроме того или альтернативно, пучок излучения может быть направлен в соответствующий блок развертки через одно или несколько оптических волокон. Поскольку пучок излучения может быть направлен в соответствующие блоки развертки, источник излучения не обязательно должен быть предусмотрен в непосредственной близости от блоков развертки (например, на одном и том же опорном элементе).
Первая область облучения и вторая область облучения могут иметь по существу прямоугольную форму. Первая область облучения и вторая область облучения могут быть определены максимальным отклонением подвижного зеркала соответствующего блока развертки. Другими словами, области облучения могут быть определены как наибольшие возможные области, которые могут быть облучены соответствующим блоком развертки. Может быть предусмотрена область перекрытия в области, в которой перекрываются первая область облучения и вторая область облучения.
Блок переключения может быть выполнен таким образом, что в определенное время он может направлять пучок излучения только в один блок развертки, а не одновременно в более чем один блок развертки.
Конечно, в соответствии с настоящим описанием, блок переключения и блок управления могут быть выполнены с возможностью не только переключения из первого состояния переключения во второе состояние переключения, но также могут быть выполнены с возможностью переключения из второго состояния переключения в первое состояние переключения.
За счет направления пучка излучения, генерируемого одним источником излучения, только на один из первого и второго блоков развертки в одно и то же время, источник излучения может быть использован более эффективно, и можно избежать негативного влияния на пучок излучения остатков плавления, образующихся в результате другого процесса плавления, происходящего в то же самое время.
Блок переключения может содержать светонаправляющий элемент, который выполнен с возможностью перемещения из первого положения, соответствующего первому состоянию переключения, во второе положение, соответствующее второму состоянию переключения, причем в первом положении светонаправляющий элемент не мешает пучку излучения, а во втором положении светонаправляющий элемент выполнен с возможностью направления пучка излучения во второй блок развертки и для блокирования пути пучка в первый блок развертки.
Поскольку во втором положении светонаправляющий элемент блокирует путь пучка в первый блок развертки, пучок излучения не может быть направлен в первый блок развертки и второй блок развертки в одно и то же время. Поэтому создание такого светонаправляющего элемента представляет собой простой и эффективный способ обеспечения блока переключения для переключения между первым и вторым состояниями переключения.
Светонаправляющий элемент может представлять собой подвижное зеркало. Подвижное зеркало может быть перемещено, например, вдоль оси перемещения в пучок излучения и от него. Альтернативно, подвижное зеркало может быть повернуто (т.е. сложено) относительно оси вращения в пучок излучения и из него.
Устройство может дополнительно содержать выпускное отверстие для газа и впускное отверстие для газа для создания газового потока между выпускным отверстием для газа и впускным отверстием для газа вдоль направления потока, причем первый блок развертки и второй блок развертки расположены, по существу, вдоль направления потока.
Выпускное отверстие для газа и впускное отверстие для газа могут быть соответственно выполнены в виде отверстий. Например, выпускное отверстие для газа и/или впускное отверстие для газа могут являться щелями. Выпускное отверстие для газа и/или впускное отверстие для газа могут быть предусмотрены, например, в стенке технологической камеры устройства. Кроме того, выпускное отверстие для газа и/или впускное отверстие для газа могут быть предусмотрены в выпускном рукаве для газа и/или впускном рукаве для газа, соответственно. Выпускной рукав для газа и/или впускной рукав для газа могут быть выполнены таким образом, что они могут быть приведены в непосредственную близость к верхнему слою исходного материала для того, чтобы обеспечить поток газа в непосредственной близости от верхнего слоя исходного материала. Направление потока может быть параллельным верхнему слою исходного материала. Например, направление потока может соответствовать (положительному или отрицательному) направлению по оси х. Хотя в реальности поток газа может не являться ламинарным потоком только в одном направлении, следует понимать, что поток газа имеет одно существенное предпочтительное направление, которое соответствует направлению потока. Например, направление потока может быть определено как направление, вдоль которого расположены впускное отверстие для газа и выпускное отверстие для газа. Газ, используемый для газового потока, может быть инертным газом, таким как азот. Путем создания газового потока можно удалить (то есть, обеспечить вытяжку) остатков плавления, образующихся в процессе отверждения пучком излучения.
Первый блок развертки может быть выполнен с возможностью изменения направления пучка излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления, перпендикулярного первому направлению, для осуществления развертки пучка излучения по первой области облучения. Второй блок развертки может быть выполнен с возможностью изменения направления пучка излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления для осуществления развертки пучка излучения по второй области облучения.
Как первое направление, так и второе направление могут быть параллельны верхнему слою исходного материала. Например, первое направление может быть направлением по оси х, а второе направление может быть направлением по оси у (или наоборот). Для изменения направления пучка излучения вдоль первого и второго направлений первый блок развертки и/или второй блок развертки могут содержать по меньшей мере два подвижных зеркала. Первое подвижное зеркало может быть выполнено с возможностью перемещения вдоль первого направления, а второе подвижное зеркало может быть выполнено с возможностью перемещения вдоль второго направления. Альтернативно может быть предусмотрено одно подвижное зеркало, которое может перемещаться как в первом, так и во втором направлениях. Кроме возможности изменения направления вдоль первого и второго направлений, может быть предусмотрен фокусирующий оптический элемент, выполненный с возможностью изменения фокусного положения пучка излучения в направлении вдоль пути пучка, т.е. в направлении, по существу перпендикулярном верхнему слою исходного материала (направлении оси z). Фокусирующий оптический элемент может быть предусмотрен на пути пучка перед первым и вторым блоками развертки по ходу пучка, так что для первого и второго блоков развертки достаточно только одного фокусирующего оптического элемента. Кроме того, первый и второй фокусирующие оптические элементы могут быть встроены в первый и второй блоки развертки, соответственно.
Как первый блок развертки, так и второй блок развертки могут быть расположены стационарно относительно направлений, параллельных верхнему слою исходного материала.
Другими словами, первый блок развертки и второй блок развертки могут быть выполнены без возможности перемещения в направлениях, параллельных верхнему слою исходного материала (например, в направлениях осей х и у). Однако первый блок развертки и/или второй блок развертки могут быть выполнены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном верхнему слою исходного материала (например, в направлении оси z). Местоположение первой области облучения и местоположение второй области облучения могут не изменяться в течение всего процесса построения изделия. При стационарных первом блоке развертки и втором блоке развертки может быть улучшена точность позиционирования пучка излучения относительно верхнего слоя исходного материала.
Рядом с первым блоком развертки и вторым блоком развертки могут быть предусмотрены дополнительный первый блок развертки и дополнительный второй блок развертки, причем дополнительный первый блок развертки и дополнительный второй блок развертки расположены вдоль направления, параллельного направлению, вдоль которого расположены первый блок развертки и второй блок развертки.
Например, дополнительный первый блок развертки может быть предусмотрен рядом с первым блоком развертки вдоль направления, перпендикулярного направлению, вдоль которого расположены первый блок развертки и второй блок развертки. Например, дополнительный второй блок развертки может быть предусмотрен рядом со вторым блоком развертки вдоль направления, перпендикулярного направлению, вдоль которого расположены первый блок развертки и второй блок развертки.
Дополнительный первый блок развертки и дополнительный второй блок развертки могут быть выполнены таким образом, что в заданное время пучок излучения испускает либо дополнительный первый блок развертки, либо дополнительный второй блок развертки, но не оба дополнительных блока развертки. Для этой цели может быть предусмотрен соответствующий дополнительный блок переключения, и блок управления может быть выполнен с возможностью выполнять соответствующее переключение, подобное переключению первого блока развертки и второго блока развертки. Дополнительно или альтернативно, может быть предусмотрен третий блок развертки в положении вдоль направления, вдоль которого расположены первый блок развертки и второй блок развертки. В этом случае блок переключения и блок управления могут быть выполнены таким образом, чтобы переключение выполнялось между тремя состояниями переключения, причем в первом состоянии переключения только первый блок переключения испускает пучок излучения, а второй и третий блоки переключения не испускают пучок излучения, во втором состоянии переключения только второй блок переключения испускает пучок излучения, а первый и третий блоки переключения не испускают пучок излучения, а в третьем состоянии переключения только третий блок переключения испускает пучок излучения, а первый и второй блоки переключения не испускают пучок излучения. В дополнение к этому и аналогичным образом могут быть предусмотрены четвертый, пятый, и т.д. блоки развертки.
Блок облучения может содержать дополнительный источник излучения, выполненный с возможностью генерирования дополнительного пучка излучения, и дополнительный блок переключения, выполненный с возможностью направления дополнительного пучка излучения в дополнительный первый блок развертки или дополнительный второй блок развертки.
Дополнительный блок переключения может быть выполнен таким образом, что в первом состоянии переключения дополнительный пучок излучения направляется только на дополнительный первый блок развертки, а не на дополнительный второй блок развертки, а во втором состоянии переключения дополнительный пучок излучения направляется только на дополнительный второй блок развертки, а не на дополнительный первый блок развертки. Дополнительный источник излучения может быть либо представлен дополнительным физическим источником излучения (таким как дополнительный лазер), либо дополнительным путем для пучка, ответвляющимся от основного пути пучка, генерируемого основным источником излучения (таким как основной лазер). За счет обеспечения дополнительного источника излучения и дополнительного блока переключения может быть обеспечено эффективное использование дополнительного источника излучения.
По меньшей мере три первых блока развертки могут быть предусмотрены вдоль направления, перпендикулярного направлению, вдоль которого расположены первый блок развертки и второй блок развертки. По меньшей мере три вторых блока развертки могут быть предусмотрены вдоль направления, перпендикулярного направлению, вдоль которого расположены первый блок развертки и второй блок развертки.
За счет того, что предусмотрены по меньшей мере три первых блока развертки и/или по меньшей мере три вторых блока развертки, может быть обеспечено несколько рядов блоков развертки и эффективное освещение области верхнего слоя исходного материала.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления переключением из первого состояния переключения во второе состояние переключения на основе присутствия остатков плавления в первой области облучения и/или во второй области облучения.
В настоящем описании выражение "остатки плавления" используется для любого вида остатков (например, в форме пара, такого как металлический пар, конденсата и/или распыленного порошка), которые могут образовываться в процессе плавления, процессе сварки и/или процессе отверждения исходного материала. Остатки плавления образуются в процессе отверждения, при котором пучок излучения попадает на исходный материал. Для отвода остатков плавления может быть обеспечен поток газа через впускное отверстие для газа. Остатки плавления в первой области облучения могут генерироваться пучком излучения, испускаемым первым блоком развертки, и/или пучком излучения, испускаемым вторым блоком развертки в случае, если первая область облучения находится ниже по потоку от второй области облучения в отношении газового потока. Аналогично, остатки плавления во второй области облучения могут генерироваться пучком излучения, испускаемым вторым блоком развертки, и/или пучком излучения, испускаемым первым блоком развертки в случае, если вторая область облучения находится ниже по потоку от первой области облучения в отношении газового потока. Блок управления может быть запрограммирован таким образом, что он осведомлен о наличии остатка плавления в первой и/или второй зоне облучения, например, на основе предыдущих калибровочных измерений или испытательных прогонов.
Согласно второму аспекту предложен способ изготовления трехмерных изделий. Способ содержит нанесение множества слоев исходного материала на носитель, генерирование посредством блока облучения пучка излучения и направление пучка излучения в заданные участки верхнего слоя исходного материала для отверждения исходного материала в заданных участках, причем блок облучения содержит источник излучения, выполненный с возможностью генерирования пучка излучения. Способ дополнительно содержит прием первым блоком развертки пучка излучения и осуществление развертки пучка излучения по первой области облучения верхнего слоя исходного материала, прием вторым блоком развертки пучка излучения и осуществление развертки пучка излучения по второй области облучения верхнего слоя исходного материала и выполнение управления блоком переключения для переключения из первого состояния переключения, в котором пучок излучения направляют в первый блок развертки, но не во второй блок развертки, во второе состояние переключения, в котором пучок излучения направляют во второй блок развертки, но не в первый блок развертки.
Раскрытые выше подробности в отношении первого аспекта также могут применяться ко второму аспекту, где это приемлемо. В частности, способ, определенный во втором аспекте, может представлять собой способ изготовления трехмерных изделий с помощью устройства согласно первому аспекту.
Способ может дополнительно содержать перемещение светонаправляющего элемента из первого положения, соответствующего первому состоянию переключения, во второе положение, соответствующее второму состоянию переключения, причем в первом положении светонаправляющий элемент не мешает пучку излучения, а во втором положении светонаправляющий элемент направляет пучок излучения во второй блок развертки и блокирует путь пучка в первый блок развертки.
Способ может дополнительно содержать создание потока газа вдоль направления потока, причем первый блок развертки и второй блок развертки расположены, по существу, вдоль направления потока.
Первый блок развертки может изменять направление пучка излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления, перпендикулярного первому направлению, для осуществления развертки пучка излучения по первой области облучения. Второй блок развертки может изменять направление пучка излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления для осуществления развертки пучка излучения по второй области облучения.
Управление переключением из первого состояния переключения во второе состояние переключения может осуществляться на основе присутствия остатков плавления в первой области облучения и/или во второй области облучения.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты более подробно со ссылкой на приложенные схематические чертежи, в которых:
На фиг. 1 схематично показан вид сбоку устройства в соответствии с настоящим изобретением, причем блок переключения находится в первом состоянии переключения;
На фиг. 2 схематично представлен вид сбоку устройства, показанного на фиг. 1, причем блок переключения находится во втором состоянии переключения; и
На фиг. 3 схематично показан вид сверху устройства в соответствии с настоящим изобретением, в котором предусмотрено множество первых блоков развертки и множество вторых блоков развертки.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично показан вид сбоку устройства для изготовления трехмерных изделий в соответствии с настоящим изобретением. Устройство содержит носитель 2, который выполнен с возможностью приема множества слоев исходного материала 4. В процессе построения изделия первый слой исходного материала 4 наносят на носитель 2 с помощью устройства нанесения исходного материала (не показано) устройства. В настоящем варианте осуществления исходный материал 4 представляет собой порошок исходного материала (например, металлический порошок), который может быть расплавлен и отвержден пучком 6 излучения. В этом случае устройство нанесения исходного материала представляет собой устройство нанесения порошка. Однако в других вариантах осуществления в качестве исходного материала 4 могут быть использованы другие исходные материалы (например, другие материалы и/или другая их структура).
Пучок 6 излучения направляют на первый слой исходного материала 4 для отверждения исходного материала 4 в соответствии с данными САПР изготавливаемого изделия 8. Таким образом, местоположения на верхнем слое исходного материала 4, в которые направляют пучок 6 излучения, соответствует геометрии изготавливаемого изделия 8. Носитель 2 выполнен с возможностью перемещения вдоль направления оси z (обозначенного стрелкой на фиг.1) для опускания носителя 2 после завершения процесса отверждения слоя исходного материала 4. После опускания носителя 2 наносят новый слой исходного материала 4 и начинают процесс отверждения (т.е. процесс облучения) этого нового слоя. Таким образом, на носителе 2 слой за слоем осуществляется построение изделия 8.
Устройство дополнительно содержит блок облучения, содержащий источник 10 излучения, первый блок 12 развертки, второй блок 14 развертки и блок 16 переключения. Кроме того или в качестве альтернативы вертикально перемещаемому носителю 2 по меньшей мере первый блок 12 развертки и второй блок 14 развертки могут быть выполнены с возможностью перемещения по вертикали (в направлении оси z) относительно носителя 2. В качестве альтернативы опусканию носителя 2 может осуществляться поднятие блоков 12 и 14 развертки после завершения процесса отверждения слоя исходного материала 4. Таким образом, расстояние между блоками 12, 14 развертки и верхним слоем исходного материала 4 может поддерживаться по существу постоянным.
Согласно настоящему варианту осуществления источник 10 излучения представляет собой лазер, а испускаемый пучок 6 излучения является лазерным лучом. Более точно, источник 10 излучения может, например, содержать иттербиевый волоконный лазер с диодной накачкой, испускающий лазерное излучение с длиной волны приблизительно от 1070 до 1080 нм. Блок облучения выполнен с возможностью селективного облучения пучком 6 излучения исходного материала 4 на носителе 2. С помощью блока облучения исходный материал 4 может быть подвергнут селективному с точки зрения расположения лазерному облучению в зависимости от требуемой геометрии изготавливаемого изделия 8.
Каждый из блоков 12 и 14 развертки по настоящему варианту осуществления содержит подвижные зеркала для направления пучка 6 излучения в направлениях, параллельных носителю 2, т.е. направлениях, параллельных верхнему слою исходного материала 4. Другими словами, местоположение пучка 6 излучения может быть изменено как в направлении оси х, так и в направлении оси у. В альтернативных вариантах осуществления могут быть реализованы другие технологии отклонения пучка 6 излучения в направлении оси х и направлении оси у.
Устройство дополнительно содержит блок 18 управления для управления функциональными возможностями устройства до, во время и после процесса построения изделия. В частности, блок 18 управления выполнен с возможностью управления переключением блока 16 переключения из первого состояния переключения во второе состояние переключения или из второго состояния переключения в первое состояние переключения, как подробно раскрыто ниже. Блок 18 управления дополнительно выполнен с возможностью управления другими функциями устройства, такими как вертикальное перемещение носителя 2, подача исходного материала устройством нанесения исходного материала, пропускание раскрытого ниже потока газа, осуществление развертки блоками 12 и 14 развертки, а также источником 10 излучения.
В дополнение к блокам 12, 14 развертки могут быть предусмотрены дополнительные оптические компоненты для направления пучка 6 излучения и/или воздействия на него. Например, может быть предусмотрен расширитель пучка для расширения пучка 6 излучения. До или после (относительно траектории пучка 6 излучения) блоков 12 и 14 развертки может быть предусмотрен фокусирующий оптический элемент. Альтернативно, фокусирующий оптический элемент может быть встроен в каждый из блоков 12 и 14 развертки. В обоих случаях фокусирующий оптический элемент выполнен с возможностью регулирования положения фокуса пучка 6 излучения вдоль траектории пучка 6 излучения и, следовательно, по существу вдоль оси z. Кроме того, позади каждого из блоков 12 и 14 развертки могут быть предусмотрены линзы объективов. Линза объектива может представлять собой f-theta линзу.
Кроме того, устройство содержит выпускное отверстие 20 для газа и впускное отверстие 22 для газа. Как показано на фиг. 1, выпускное отверстие 20 для газа выполнено в выпускном рукаве для газа, а впускное отверстие 22 для газа выполнено во впускном рукаве для газа. Выпускное отверстие 20 для газа представляет собой отверстие в выпускном рукаве для газа, через которое может осуществляться подача инертного газа в рабочую камеру. Впускное отверстие 22 для газа представляет собой отверстие во впускном рукаве для газа, через которое может осуществляться всасывание инертного газа. Между выпускным отверстием 20 для газа и впускным отверстием 22 для газа образуется поток газа, как показано стрелкой на фиг. 1. В соответствии с фиг. 1, направление потока газа соответствует отрицательному направлению по оси х.
Поток газа организован с возможностью отвода остатков 24 плавления, которые образуются в процессе плавления, при котором пучок 6 излучения попадает на исходный материал 4 и создает ванну расплава для отверждения исходного материала 4. Остатки 24 плавления сдувает в направлении потока газа и засасывает во впускное отверстие 22 для газа вместе с инертным газом. Остатки 24 плавления удаляются потоком газа, поскольку присутствие остатков 24 плавления может негативно влиять на последующий процесс отверждения. В частности, когда остатки 24 плавления присутствуют в области, где происходит процесс отверждения, пучок 6 излучения может частично поглощаться, рассеиваться и/или отклоняться остатками 24 плавления.
Устройство содержит первый блок 12 развертки и второй блок 14 развертки для обеспечения возможности облучения области верхнего слоя исходного материала 4 большей площади и, таким образом, возможности создания изделий 8 большого размера. Для обеспечения возможности облучения области большой площади, первый блок 12 развертки выполнен с возможностью осуществления развертки пучка 6 излучения по первой области 26 облучения, а второй блок 14 развертки выполнен с возможностью осуществления развертки пучка 6 излучения по второй области 28 облучения. Таким образом, каждая из областей 26 и 28 облучения представляет собой область, которая может быть достигнута пучком 6 излучения, испускаемым соответствующим блоком 12 или 14 развертки. Как показано на фиг. 1, может быть предусмотрена область перекрытия, в которой первая область 26 облучения и вторая область 28 облучения перекрываются друг с другом.
Далее будет описано, как блок 18 управления осуществляет управление блоком 16 переключения во время процесса отверждения слоя исходного материала. На фиг. 1 показано устройство в первом состоянии переключения. В первом состоянии переключения пучок 6 излучения, испускаемый источником 10 излучения, направлен в первый блок 12 развертки. Первый блок 12 развертки принимает пучок 6 излучения и осуществляет его развертку по первой области 26 облучения в соответствии с требуемой геометрией изготавливаемого изделия 8. Остатки 24 плавления, которые образуются во время этого процесса отверждения, отводятся потоком газа. В первом состоянии переключения пучок 6 излучения, генерируемый источником 10 излучения, направлен только на блок 12 развертки, но не на какие-либо другие блоки развертки, такие как блок 14 развертки. В первом состоянии переключения светонаправляющий элемент (подвижное зеркало) блока 16 переключения позиционируется таким образом, чтобы не мешать пучку 6 излучения. Таким образом, пучок 6 излучения может проходить к первому блоку 12 развертки. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, блок 16 переключения содержит в качестве светонаправляющего элемента подвижное зеркало, которое может быть перемещено на траекторию пучка 6 излучения и от нее на основе управляющего воздействия блока 18 управления.
При окончании отверждения в первой области 26 облучения, блок 18 управления осуществляет управление для переключения блока 16 переключения из первого состояния переключения, показанного на фиг. 1, во второе состояние переключения, показанное на фиг. 2. На фиг. 2 показано устройство, представленное на фиг. 1, во втором состоянии переключения. Во втором состоянии переключения светонаправляющий элемент блока 16 переключения перемещен в пучок 6 излучения и, таким образом, направляет пучок 6 излучения во второй блок 14 развертки. Как показано на фиг. 2, светонаправляющий элемент блока 16 переключения блокирует траекторию пучка к первому блоку 12 развертки, и, следовательно, пучок 6 излучения направлен только во второй блок 14 развертки, но не в первый блок 12 развертки.
Во втором состоянии переключения второй блок 14 развертки выполняет облучение второй области 28 облучения в соответствии с требуемой геометрией изготавливаемого изделия 8. Остатки 24 плавления, которые образуются во время процесса плавления, отводятся потоком газа. Как показано на фиг. 2, остатки 24 плавления, таким образом, проходят через первую область 26 облучения. Из-за этих остатков 24 плавления в первой области 26 облучения, процесс плавления в первой области 26 облучения не инициируют в то же время, в которое осуществляется процесс плавления во второй области 28 облучения. Другими словами, негативного влияния на процесс плавления остатков 24 плавления, образующихся в результате другого процесса плавления, можно избежать путем выполнения только одного процесса плавления блоками 12, 14 развертки, расположенными вдоль потока газа, в одно и то же время. Однако, как раскрыто ниже со ссылкой на фиг. 3, различные процессы плавления могут выполняться одновременно с помощью блоков развертки, которые расположены в направлении, по существу перпендикулярном или, проще говоря, отклонены от газового потока.
При окончании облучения во второй области 28 облучения, на носитель 2 может быть нанесен новый слой исходного материала 4, и/или блок 18 управления может осуществлять управление для переключения блока 16 переключения обратно в первое состояние переключения, показанное на фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид сверху варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое содержит три источника 10 излучения, три первых блока 12 развертки и три вторых блока 14 развертки. Функциональные возможности устройства, показанного на фиг. 3, аналогичны тем, что раскрыты со ссылкой на фиг. 1 и 2. Кроме того, устройство по фиг. 3 содержит все элементы, раскрытые со ссылкой на фиг. 1 и 2, поэтому некоторые из этих элементов опущены на фиг. 3 и в последующем описании.
В устройстве по фиг. 3 поток газа организован в отрицательном направлении по оси х (как показано стрелкой). Поток газа может быть обеспечен множеством выпускных отверстий 20 для газа и впускных отверстий 22 для газа или одним большим выпускным отверстием 20 для газа и одним большим впускным отверстием 22 для газа, например, в форме щелевых отверстий.
На фиг. 3 показано устройство во втором состоянии переключения, в котором пучок 6 излучения, испускаемый каждым из источников 10 излучения, направлен, соответственно, в один из вторых блоков 14 развертки. Блоки 14 развертки осуществляют процесс отверждения соответствующих вторых областей облучения. Остатки 24 плавления, которые образуются при этом процессе плавления, отводятся потоком газа. Как показано на фиг. 3, пучки 6 излучения направлены только на вторые блоки 14 развертки, но не на первые блоки 12 развертки. Однако может осуществляться индивидуальное переключение первого блока 12 развертки и второго блока 14 развертки каждого из источников 10 излучения соответствующим блоком переключения под управлением блока 18 управления. Таким образом, устройство по фиг. 3 содержит три индивидуально управляемых блока переключения.
В зависимости от геометрии изготавливаемого изделия 8 и для достижения эффективности процесса его построения возможно, чтобы один или несколько блоков переключения находились в первом состоянии переключения, а один или несколько блоков переключения находились во втором состоянии переключения в одно и то же время. Как показано на фиг. 3, влияние на области облучения устройства оказывают только процессы плавления в других областях облучения вдоль направления потока газа, но не перпендикулярно этому направлению.
Следует отметить, что устройство, показанное на фиг. 3, представляет собой только пример расположения блоков 12 и 14 развертки. В отличие от расположения, показанного на фиг. 3, произвольное число первых блоков 12 развертки и произвольное число вторых блоков 14 развертки могут быть расположены рядом друг с другом в ряд вдоль направления (соответствующего направлению оси у), перпендикулярного потоку газа. Подобным образом, вдоль направления потока газа может быть предусмотрено произвольное число (больше одного) блоков развертки, так что предусмотрены первый блок 12 развертки, второй блок 14 развертки и один или несколько дополнительных блоков развертки (третий блок развертки, четвертый блок развертки и т.д.). В этом случае предусмотрен блок переключения, и блок 18 управления выполняет переключение блока переключения таким образом, что в заданный момент времени пучок 6 излучения принимают только один из первого, второго, третьего и т.д. блоков развертки. Таким образом можно гарантировать, что остатки 24 плавления не оказывают негативного влияния на область облучения.

Claims (29)

1. Устройство для изготовления трехмерных изделий, содержащее:
носитель (2), выполненный с возможностью приема множества слоев исходного материала (4);
и блок облучения, выполненный с возможностью генерирования пучка (6) излучения и направления пучка (6) излучения в заданные места верхнего слоя исходного материала (4) для отверждения исходного материала (4) в заданных местах, причем блок облучения содержит
источник (10) излучения, выполненный с возможностью генерирования пучка (6) излучения;
первый блок (12) развертки, выполненный с возможностью приема пучка (6) излучения и развертки пучка (6) излучения по первой области (26) облучения верхнего слоя исходного материала (4);
второй блок (14) развертки, выполненный с возможностью приема пучка (6) излучения и развертки пучка (6) излучения по второй области (28) облучения верхнего слоя исходного материала (4); и
блок (16) переключения, выполненный с возможностью направления пучка (6) излучения, генерируемого источником (10) излучения, в первый блок (12) развертки или второй блок (14) развертки,
причем устройство дополнительно содержит блок (18) управления, выполненный с возможностью управления блоком (16) переключения для переключения из первого состояния переключения, в котором пучок (6) излучения направлен в первый блок (12) развертки, но не во второй блок (14) развертки, во второе состояние переключения, в котором пучок (6) излучения направлен во второй блок (14) развертки, но не в первый блок (12) развертки.
2. Устройство по п. 1, в котором блок (16) переключения содержит светонаправляющий элемент, выполненный с возможностью перемещения из первого положения, соответствующего первому состоянию переключения, во второе положение, соответствующее второму состоянию переключения, причем в первом положении светонаправляющий элемент не мешает пучку (6) излучения, а во втором положении светонаправляющий элемент выполнен с возможностью направления пучка (6) излучения во второй блок (14) развертки и для блокирования пути пучка в первый блок (12) развертки.
3. Устройство по п. 2, в котором светонаправляющий элемент представляет собой подвижное зеркало.
4. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее выпускное отверстие (20) для газа и впускное отверстие (22) для газа для создания газового потока между выпускным отверстием (20) для газа и впускным отверстием (22) для газа вдоль направления потока, при этом указанный газовый поток образован с возможностью отвода остатков (24) плавления, образующихся в процессе отверждения пучком (6) излучения, причем первый блок (12) развертки и второй блок (14) развертки расположены вдоль направления потока.
5. Устройство по п. 1, в котором первый блок (12) развертки выполнен с возможностью изменения направления пучка (6) излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления, перпендикулярного первому направлению, для осуществления развертки пучка (6) излучения по первой области (26) облучения, причем второй блок (14) развертки выполнен с возможностью изменения направления пучка (6) излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления для осуществления развертки пучка (6) излучения по второй области (28) облучения.
6. Устройство по п. 1, в котором каждый из первого блока (12) развертки и второго блока (14) развертки расположен стационарно относительно направлений, параллельных верхнему слою исходного материала (4).
7. Устройство по п. 1, в котором рядом с первым блоком (12) развертки и вторым блоком (14) развертки предусмотрены дополнительный первый блок (12) развертки и дополнительный второй блок (14) развертки, причем дополнительный первый блок (12) развертки и дополнительный второй блок (14) развертки расположены вдоль направления, параллельного направлению, вдоль которого расположены первый блок (12) развертки и второй блок (14) развертки.
8. Устройство по п. 7, в котором блок облучения содержит дополнительный источник (10) излучения, выполненный с возможностью генерирования дополнительного пучка (6) излучения, и дополнительный блок переключения, выполненный с возможностью направления дополнительного пучка (6) излучения в дополнительный первый блок (12) развертки или дополнительный второй блок (14) развертки.
9. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере три первых блока (12) развертки предусмотрены вдоль направления, перпендикулярного направлению, вдоль которого расположены первый блок (12) развертки и второй блок (14) развертки, и по меньшей мере три вторых блока (14) развертки предусмотрены вдоль направления, перпендикулярного направлению, вдоль которого расположены первый блок (12) развертки и второй блок (14) развертки.
10. Устройство по п. 4, в котором блок (18) управления выполнен с возможностью управления переключением из первого состояния переключения во второе состояние переключения на основе присутствия остатков (24) плавления, имеющих форму металлического пара, конденсата и/или распыленного порошка, в первой области (26) облучения и/или во второй области (28) облучения.
11. Способ изготовления трехмерных изделий, содержащий:
нанесение множества слоев исходного материала (4) на носитель;
генерирование посредством блока облучения пучка (6) излучения и направление пучка излучения в заданные участки верхнего слоя исходного материала (4) для отверждения исходного материала (4) в заданных участках, причем блок облучения содержит источник (10) излучения, выполненный с возможностью генерирования пучка (6) излучения;
получение первым блоком (12) развертки пучка (6) излучения и осуществление развертки пучка (6) излучения по первой области (26) облучения верхнего слоя исходного материала (4);
получение вторым блоком (14) развертки пучка (6) излучения и осуществление развертки пучка (6) излучения по второй области (28) облучения верхнего слоя исходного материала (4); и
осуществление управления блоком (16) переключения для переключения из первого состояния переключения, в котором пучок (6) излучения направлен в первый блок (12) развертки, но не во второй блок (14) развертки, во второе состояние переключения, в котором пучок (6) излучения направлен во второй блок (14) развертки, но не в первый блок (12) развертки.
12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий перемещение светонаправляющего элемента из первого положения, соответствующего первому состоянию переключения, во второе положение, соответствующее второму состоянию переключения, причем в первом положении светонаправляющий элемент не мешает пучку (6) излучения, а во втором положении светонаправляющий элемент направляет пучок (6) излучения во второй блок (14) развертки и блокирует путь пучка в первый блок (12) развертки.
13. Способ по п. 11, дополнительно содержащий
создание потока газа вдоль направления потока, при этом указанный газовый поток образован с возможностью отвода остатков (24) плавления, образующихся в процессе отверждения пучком (6) излучения,
причем первый блок (12) развертки и второй блок (14) развертки расположены вдоль направления потока.
14. Способ по п. 11, в котором первый блок (12) развертки изменяет направление пучка (6) излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления, перпендикулярного первому направлению, для осуществления развертки пучка (6) излучения по первой области (26) облучения, при этом второй блок (14) развертки изменяет направление пучка (6) излучения вдоль первого направления и вдоль второго направления для осуществления развертки пучка (6) излучения по второй области (28) облучения.
15. Способ по п. 13, в котором управление переключением из первого состояния переключения во второе состояние переключения осуществляют на основе присутствия остатков (24) плавления, имеющих форму металлического пара, конденсата и/или распыленного порошка, в первой области (26) облучения и/или во второй области (28) облучения.
RU2020113672A 2017-10-09 2017-10-09 Устройство и способ изготовления трехмерных изделий RU2752402C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/075631 WO2019072359A1 (en) 2017-10-09 2017-10-09 APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING THREE DIMENSIONAL PIECES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752402C1 true RU2752402C1 (ru) 2021-07-27

Family

ID=60080791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113672A RU2752402C1 (ru) 2017-10-09 2017-10-09 Устройство и способ изготовления трехмерных изделий

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200230696A1 (ru)
EP (1) EP3694662A1 (ru)
JP (1) JP6947940B2 (ru)
CN (1) CN111201099B (ru)
RU (1) RU2752402C1 (ru)
WO (1) WO2019072359A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7397848B2 (ja) * 2018-08-06 2023-12-13 ヴァルカンフォームズ インコーポレイテッド ガス流ヘッドを用いる積層造形システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235427A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-12 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
RU2393056C1 (ru) * 2008-12-18 2010-06-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ спекания деталей из порошков
RU139624U1 (ru) * 2013-01-29 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Нанотехнологии проводников" Установка изготовления изделия путем лазерного спекания
EP2979849A1 (de) * 2014-07-28 2016-02-03 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Vorrichtung zur herstellung dreidimensionaler objekte durch sukzessives verfestigen von schichten
JP2017177557A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 キヤノン株式会社 ３次元造形装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3207484B2 (ja) * 1992-02-20 2001-09-10 帝人製機株式会社 光造形装置および光造形方法
JP3171478B2 (ja) * 1992-02-28 2001-05-28 帝人製機株式会社 光造形装置の反射光学系
JP3213882B2 (ja) * 1997-03-21 2001-10-02 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置及び加工方法
JP4916392B2 (ja) * 2007-06-26 2012-04-11 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置
US20130112672A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 John J. Keremes Laser configuration for additive manufacturing
DE102011119319A1 (de) * 2011-11-24 2013-05-29 Slm Solutions Gmbh Optische Bestrahlungsvorrichtung für eine Anlage zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken durch Bestrahlen von Pulverschichten eines Rohstoffpulvers mit Laserstrahlung
JP2016516886A (ja) * 2013-02-14 2016-06-09 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 選択的レーザ固化装置及び方法
US9669583B2 (en) * 2013-03-15 2017-06-06 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
JP6571638B2 (ja) * 2013-06-10 2019-09-04 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 選択的レーザ固化装置および方法
GB201310398D0 (en) * 2013-06-11 2013-07-24 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
JP6235739B2 (ja) * 2014-06-27 2017-11-22 フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド 高高度インクジェット印刷
EP3120967B1 (en) * 2015-07-20 2019-06-12 SLM Solutions Group AG Method and device for controlling an irradiation system in dependence on a work piece geometry
CN106041083B (zh) * 2016-07-28 2018-02-13 湖南华曙高科技有限责任公司 用于制造三维物体的扫描系统、方法及三维物体制造设备
CN108927993B (zh) * 2017-05-26 2020-12-15 三纬国际立体列印科技股份有限公司 多光源模块的光固化3d打印方法
DE102017113891A1 (de) * 2017-06-22 2018-12-27 Kennametal Inc. Reduzierhülse sowie Schneidvorrichtung
US20180369961A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 Applied Materials, Inc. Treatment of solidified layer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235427A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-12 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
RU2393056C1 (ru) * 2008-12-18 2010-06-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ спекания деталей из порошков
RU139624U1 (ru) * 2013-01-29 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Нанотехнологии проводников" Установка изготовления изделия путем лазерного спекания
EP2979849A1 (de) * 2014-07-28 2016-02-03 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Vorrichtung zur herstellung dreidimensionaler objekte durch sukzessives verfestigen von schichten
JP2017177557A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 キヤノン株式会社 ３次元造形装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6947940B2 (ja) 2021-10-13
JP2020537049A (ja) 2020-12-17
CN111201099A (zh) 2020-05-26
US20200230696A1 (en) 2020-07-23
CN111201099B (zh) 2022-07-01
EP3694662A1 (en) 2020-08-19
WO2019072359A1 (en) 2019-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11135680B2 (en) Irradiation devices, machines, and methods for producing three-dimensional components
US9636770B2 (en) Method and device for controlling an irradiation system
JP6771076B2 (ja) 三次元の部材の生成的な製造の為の装置
US9931789B2 (en) Method and apparatus for producing a large three-dimensional work piece
RU2639110C2 (ru) Способ изготовления трехмерного изделия, устройство для изготовления трехмерного изделия и способ изготовления такого устройства
US9878497B2 (en) Method and device for controlling an irradiation system
JP6505022B2 (ja) 部品製造装置および方法
US6534740B1 (en) Method and device for scanning the surface of an object with a laser beam
US6861613B1 (en) Device and method for the preparation of building components from a combination of materials
US9221100B2 (en) Optical irradiation unit for a plant for producing workpieces by irradiation of powder layers with laser radiation
RU2660378C1 (ru) Способ управления системой облучения, устройство управления системой облучения и установка, снабженная таким устройством
US20040094728A1 (en) Device for sintering, removing material and/or labeling by means of electromagnetically bundled radiation and method for operating the device
AU2016273983A1 (en) 3D printing device for producing a spatially extended product
JP6595533B2 (ja) 三次元加工対象体のレーザパターニング装置
JP6266040B2 (ja) 積層造形装置
US20170173875A1 (en) 3D printing device for producing a spatially extended product
CN112638626A (zh) 增材制造三维物体的设备
RU2752402C1 (ru) Устройство и способ изготовления трехмерных изделий
EP3520999B1 (en) Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
CN110435141B (zh) 添加式地制造三维物体的装置
US10882135B2 (en) Apparatus for additively manufacturing of three-dimensional objects
CN117794669A (zh) 放大偏移校正方法
JP2004098116A (ja) マスク転写式レーザ形状加工方法
JP3524855B2 (ja) レーザ照射装置及びレーザ加工方法
JP2020006600A (ja) 成形型クリーニング装置及び方法、樹脂成形装置、並びに樹脂成形品製造方法