用于分層制造三維物體的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過將構(gòu)建材料分層地固化到與待制造物體在相應(yīng)層中的橫截面對應(yīng)的部位處來分層制造三維物體的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在DE 10 2005 024 790 Al中描述一種以名稱“選擇性激光燒結(jié)”已知的用于分層制造三維物體的方法以及一種用于執(zhí)行該方法的相關(guān)設(shè)備。
[0003]從DE 10 2004 057 866 B4中已知一種用于分層制造三維物體的設(shè)備，其殼體被分為至少兩個殼體部段。在第一殼體部段中發(fā)生實際的構(gòu)造過程。第二殼體部段用作為用于已制成的物體的取出站。
[0004]在US 6,383,446 BI中描述一種由多個工作站形成的用于電燒結(jié)的系統(tǒng)。在一個實施形式中并排設(shè)置有預(yù)熱單元、燒結(jié)單元和冷卻單元并且這些單元相互連接。這些單元能夠通過可封閉的滑塊相互隔離和與外界環(huán)境隔離。
[0005]根據(jù)所使用的材料和由此得出的運行條件(例如構(gòu)造溫度、氣體純度等)和在生產(chǎn)廠中使用的用于分層制造三維物體的設(shè)備的數(shù)量，存在下述需求:現(xiàn)有設(shè)備的配置能夠盡可能靈活地匹配于所要求的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種用于分層制造三維物體的設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對不同條件的靈活匹配。
[0007]所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備得以實現(xiàn)。本發(fā)明的改進(jìn)形式分別在從屬權(quán)利要求中給出。
[0008]由于第一至第三模塊構(gòu)成為，使得能夠可選地并且可交換地將第二或第三模塊或者這兩者與第一模塊連接，從而它們的殼體彼此直接耦聯(lián)，所以能夠?qū)崿F(xiàn):各個工作站靈活地以不同的設(shè)置方式組合并且簡單地相互交換。
【附圖說明】
[0009]從對實施例的描述中借助于所附的附圖得出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
[0010]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施形式的用于分層制造三維物體的設(shè)備的示意的、部分以剖視圖示出的視圖；
[0011]圖2示出根據(jù)第一實施形式的工作站的不同的設(shè)置方式的示意圖；
[0012]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施形式的工作站的模塊化構(gòu)建的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施形式的設(shè)備的實施例。在圖1中示出的設(shè)備是激光燒結(jié)或激光熔融設(shè)備I。為了構(gòu)建物體2，該設(shè)備包含具有室壁部4的工藝室3。
[0014]在工藝室3中設(shè)置有具有壁部6的向上敞口的容器5。所述容器構(gòu)成為可更換容器，這意味著，所述容器能夠從工藝室3中取出并且再次裝入該工藝室中。在容器5中設(shè)置有能夠沿豎直方向V移動的載體7，在所述載體上安裝基板8，所述基板將可更換容器向下封閉并進(jìn)而形成其底部?；?能夠是與載體7分開形成的板，該板固定在載體7上，或者該板能夠與載體7—體地形成。根據(jù)所使用的粉末和工藝，能夠在基板8上安裝又一構(gòu)造平臺9，物體2構(gòu)建在該構(gòu)造平臺上。但是物體2也能夠構(gòu)建在基板8本身上，該基板則用作為構(gòu)造平臺。
[0015]在圖1中示出在容器5中的構(gòu)造平臺9上待形成的物體2在工作平面10之下處于中間狀態(tài)下，該物體具有多個固化的層并由保持未固化的構(gòu)建材料11包圍。此外，在工藝室3中設(shè)置有用于能夠通過電磁輻射固化的粉末狀構(gòu)建材料13的儲存容器12和用于將構(gòu)建材料13施加到工作平面10上的能夠沿水平方向H移動的涂覆機14。工藝室3的壁部4在其上側(cè)上包含用于固化粉末的福射的親合輸入窗口 15。
[0016]激光燒結(jié)設(shè)備I此外包含具有激光器21的曝光裝置20，所述激光器產(chǎn)生激光射束22，所述激光射束經(jīng)由轉(zhuǎn)向設(shè)備23轉(zhuǎn)向并且通過聚焦設(shè)備24經(jīng)由耦合輸入窗口 15聚焦到工作平面10上。
[0017]此外，激光燒結(jié)設(shè)備I包含控制單元29，經(jīng)由所述控制單元將該設(shè)備的各個組件以協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行控制以實施構(gòu)造工藝?？刂茊卧軌虬珻PU，所述CPU的運行通過計算機程序(軟件)來控制。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，激光燒結(jié)設(shè)備I構(gòu)建為靈活的模塊化系統(tǒng)，所述模塊化系統(tǒng)由各個模塊組合而成。在此，制造方法的主要功能被分配到不同的工作站上，各工作站靈活地以任意組合的方式相互連接并且能夠相互交換。在此，制造不僅涉及由粉末構(gòu)成的物體的實際結(jié)構(gòu)，而且也能夠一同包括用于準(zhǔn)備該結(jié)構(gòu)和用于對物體進(jìn)行再加工的所有步驟。
[0019]工藝室3與包含在所述工藝室中的部件和曝光單元20—起形成生產(chǎn)站30，所述生產(chǎn)站形成模塊化系統(tǒng)的第一模塊。
[0020]控制單元19能夠安置在與生產(chǎn)站30分開形成的開關(guān)柜31中，開關(guān)柜除了控制以外也承擔(dān)對該設(shè)備的供電。開關(guān)柜31經(jīng)由控制接口 32直接耦聯(lián)到生產(chǎn)站30上。
[0021]其它模塊通過各個工作站形成，在這些工作站中執(zhí)行與由粉末構(gòu)建物體的直接過程不同的用于制造物體的方法的步驟。這些工作站分別經(jīng)由模塊接口 33相互連接和/或與生產(chǎn)站30連接，從而它們的殼體彼此直接耦聯(lián)。
[0022]圖1作為示例示出兩個附加的工作站，即拆包站34以及組裝站35，所述拆包站經(jīng)由模塊接口 33與生產(chǎn)站30連接，所述組裝站經(jīng)由模塊接口 33與組裝站35連接。
[0023]因此，各個工作站能夠自由地相互交換并且以任何組合相互連接，這些工作站必須具有限定的模塊接口，借助所述模塊接口能夠?qū)蓚€相鄰的站的殼體彼此直接耦聯(lián)。每個模塊接口 33包含至少一個開口，可更換容器5能夠通過所述開口從一個站被引入另一站；用于將各個站的殼體彼此直接機械耦聯(lián)的裝置，該裝置例如能夠形成為具有任意固定機構(gòu)的連接法蘭；用于將這些站相互電連接的裝置，例如電氣式控制和功率連接器;和可能的用于將這些站相互液壓地和/或氣動地連接的裝置、例如液壓式和/或氣動式耦合器?？刂七B接器在此也能夠構(gòu)成為總線耦合器。
[0024]模塊接口33必須在所有站中彼此兼容，即在每個站中，機械尺寸(例如開口的大小和方位、連接法蘭的大小和固定機構(gòu)的方位)和電氣式、液壓式和氣動式連接(控制和功率連接器的尺寸和方位以及液壓式和氣動式耦合器的尺寸和方位)都是彼此兼容的。
[0025]模塊接口33能夠包含元件，借助該元件能夠確定相鄰模塊的定向，例如在所述相鄰模塊之間的在水平和/或豎直方向上的相對位置或者相互間的角度位置。所述定向設(shè)備例如能夠包含球頭對中裝置、導(dǎo)向裝置、止擋件等。
[0026]模塊接口33此外也能夠包含阻隔部，借助所述阻隔部能夠?qū)⑾鄳?yīng)的工作站與隨后的站氣密地隔離。由此能夠?qū)⒏鱾€站的氣體空間相互分開，使得例如這些站的僅一部分能夠用保護氣體淹沒，而其它站暴露于環(huán)境空氣。由此能夠節(jié)省保護氣體。也能夠在不同的站中使用不同的保護氣體。如果在兩個站之間存在兩個阻隔部，即使這兩個站相互分開依然能夠保留相應(yīng)的氣氛。
[0027]在各個站中存在在附圖中未示出的傳送設(shè)備，借助于所述傳送設(shè)備，可更換容器5能夠穿過模塊接口 33的開口從一個站傳送到鄰接的站中。所述傳送裝置例如能夠通過可轉(zhuǎn)動的輥、傳送帶等實現(xiàn)。在基于軌道的傳送系統(tǒng)中，各個站的軌距也必須彼此匹配。
[0028]在圖1示出的配置運行時，首先在組裝站35中準(zhǔn)備空的可更換容器5。此后，所述可更換容器借助于內(nèi)部的傳送設(shè)備穿過拆包站34被運送到工藝室3中以制造物體2。對于每個層，首先載體7以期望的層厚降低，然后利用涂覆機14涂覆一層粉末狀構(gòu)建材料13。隨后，由激光射束22掃描待制造物體的橫截面，使得粉末狀構(gòu)建材料13在所述部位處固化。重復(fù)該步驟，直至制成所述物體。隨后，可更換容器5借助于內(nèi)部的傳送設(shè)備被引入拆包站34中，在所述拆包站中從物體2上去除包圍該物體的、保持未固化的粉末11。隨后，可更換容器5從拆包站34被弓I入到組裝站35中，在所述組裝站中取出物體2。
[0029]圖2示出根據(jù)第一實施形式的工作站的不同設(shè)置方式的示意圖。
[0030]圖2a)示出耦聯(lián)到生產(chǎn)站30上的組裝站35。在此省去在圖1中示出的拆包站34。物體從未固化的粉末中拆包在該配置方案中發(fā)生在生產(chǎn)站本身、組裝站或外部的站中。
[0031]圖2b)示出耦聯(lián)到生產(chǎn)站30上的拆包站34。在此省去在圖1中示出的