專利名稱：借助激光燒結(jié)制造三維物體的方法
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借助^^制it^維物體的方法
絲領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種借助^^制it^維物體的方法。背景狄
借助^bfe^結(jié)制it^維物體的方法例如由EP1466 718 A2有所公開(kāi)'徊卩里^^J^卜攝^^幾，以抬鄰j^Ji面的^^^的瞬間溫度。所4^的溫度圖像用于通過(guò)溫度控制系統(tǒng)再調(diào)節(jié)輻射加熱系統(tǒng)。因此，通過(guò)控制部分分層床(Teilebettes)的^Ji^內(nèi)的溫度可以斷W希望的,。
EP1296 788Bl^^了一制it^^^體的方法，其通過(guò)借助電^fe"按層;^^-^層的與該物^目)it應(yīng)的^Ji的I^^^H^Ha^亍。^^1攝^WM^測(cè)粉;5^&床(Pulverbett)中表面層的表面特性，攝"f糾;U^部地測(cè)量表面層的iS^
性。所獲;的關(guān)于溫^^布的信4k^于^f表面Ji^可l均勻的^JL^布:
陰孝X言息，于控制所制造的物體的尺寸與額^A寸之間的偏差.因?yàn)閿z"f沐才娘陰景灘息采絲面信息，所以需要用于產(chǎn)生這種陰^f言息的^W^明裝置'文獻(xiàn)DE 103 10385 B4中也介紹了在光學(xué)^^粉^^時(shí)使用側(cè)面的^A射，
一般地，附加的光源會(huì)產(chǎn)生干擾，因?yàn)樾枰蠊β收彰?，以便疊化(ueberblenden)熱絲器，這產(chǎn)生余熱并且使得同步的閃;5tE明是必須的，jH外，陰秒度息非常敏感^決于照明設(shè)置的情況。因此，為了產(chǎn)生陰影，經(jīng)常需要M同的方向照明，這需要多次^^和多個(gè)光源。然而，結(jié)構(gòu)^J5，j有時(shí)卻非常困難，
圖4&面的圖中舉例示出以iMl可M的涂lt&照片.在該層內(nèi)可以看到兩處缺陷， 一個(gè)是照片中心處明顯的壓印凹陷， 一個(gè)是其中未實(shí)l^涂敷的楔形區(qū)域，楔形區(qū)JW^延伸通it^片的針狄，并^^f紳伊；J的下沿。在下面的圖中示出了，自動(dòng)的照片伊^軟件不食誠(chéng)鑿地識(shí)別該下沿。即^i^靈敏調(diào)整的ii^J慮波器(Kantenfflter)的情況下，也只食^^部分區(qū)域中識(shí)別出下沿。但由于高靈狄，在層本身無(wú)瑕瘋的地方^lt^^狄。因此，不可能準(zhǔn)確地識(shí)別具有缺少層涂敷的區(qū)域，從而不肯^*針對(duì)',消除層涂敷中的缺陷，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提#"~種方法，用于借助按層^1^^#末^#料硬> 測(cè)相
應(yīng)層的與物糾目對(duì)應(yīng)的^ji來(lái)制ii^維物體，其中所制造的物體的質(zhì)量得到
提高o
該目的通過(guò)一種按^'j要求1所述的方法得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)成
^i^U'J^求中予以說(shuō)明，
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，可以自動(dòng)確定、并在需要時(shí)to^工過(guò)程期間的西E^差和涂布缺P(pán)各。由此保*工過(guò)程期間^^的質(zhì)量控制。
^iW沖^中分析陰影挽時(shí)，而依據(jù)本發(fā)明的方法在無(wú)附加照明的情況下也可以監(jiān)測(cè)涂布。由此，機(jī)器的照明不受可見(jiàn)光的干擾。jth^卜，該方法不^于材料的顏色和頓，并因此可以在不M常涵造材料的情況下通it^加物就能實(shí)現(xiàn)。
在依據(jù);M，J^求1所述的方法中，關(guān)于^^敷的粉^^中不均勻掛缺陷的信息只基于粉;M:的IR絲圖像而獲隊(duì)扭方面，利用以下^^只從一個(gè)區(qū)J^出的^t線,不^WJ^于該區(qū)域的溫度，而且^^于其發(fā)射率和^f比。
如果^iWa^中那樣只關(guān)心溫^^布，那么人們?cè)噲D通過(guò)校正來(lái)消i^il兩種另外的錄，即絲率和絲比的影響，但依據(jù)本發(fā)明，恰斜'j用以下認(rèn)識(shí)，即^^^敷中存在具有差別的區(qū)域的情況下，所有三個(gè)^l^^卜線中均U劇烈變化。不消除絲率和絲比的影響。通it^卜線中顯示具有不同特性的區(qū)域的高對(duì)比度可以進(jìn)^!ft別精確的涂布監(jiān)測(cè)，即^^新涂敷的層內(nèi)溫度4^目同的情況下，在IR騎圖像中也食睹出顏色差別.狄因?yàn)?一層中的非規(guī)則性(例如ii^il者層厚度波動(dòng))導(dǎo)致不同的^L射率和^J時(shí)比。


從借助附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明中可以得到^Mt吝、和目的性。其中圖1示出^^裝置的示意4圖2示出用于監(jiān)測(cè)涂布的結(jié)構(gòu)的示意圖3a-3c示出在涂布iia中可能出現(xiàn)的缺陷的情況下IR ,圖像的#^;
以及
圖4示出對(duì)iMJ可見(jiàn)光的涂布監(jiān)測(cè)的問(wèn)題的說(shuō)明。
^:ft^實(shí)施方式
正如從圖l最清楚絲出的那樣，依據(jù)本發(fā)明的'^b^M具有向Ji^ 向下敞開(kāi)的結(jié)構(gòu)才錄l，該結(jié)構(gòu)才練具有Jiii^2。在該結(jié)構(gòu)才錄內(nèi)"iU結(jié)構(gòu)平 臺(tái)3，該結(jié)構(gòu)平臺(tái)與垂直傳動(dòng)裝置4連接，結(jié)構(gòu)平臺(tái)通it該垂直傳動(dòng)^^可以 在垂直方向上下運(yùn)動(dòng)。Jiii^2的上方i^g器6和射束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)7形式的 硬4^^置。j^卜還具有用于涂覆粉末;)^t料的涂布器8。 J^布器例i。包^t^ iW口工區(qū)Ji^伸的容器，該^11能填^^# ^末并在其底面具有#^# 加工區(qū)Jj^f申的排放口 5。 jH^卜，涂布器通常具有至少一個(gè)葉片(Klinge)8a， 用于產(chǎn)生具有預(yù)^f度的粉M。 ^器6、射束^#裝置7、涂布器8和垂直 傳動(dòng)裝置4由控制裝置9控制。在圖1所示的圖示中，示出了所形成的物體IO， 該物^^uM更化的材料n包圍。作為粉末狀的材料，例^MM粉末狀的塑樹(shù) 料，例4W^m^或者^(guò)乙烯，依據(jù)本發(fā)明的方法特別it^l于該方法。但也 可以^f^l^^r屬^^末、陶乾粉束、型砂這樣的材料以;s^斤有^t于^^ 結(jié)而言常用的材料。
圖2示出 ^裝置的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。新涂敷的粉M 13處于才IM 1 Jiii^ 2處的加工區(qū)內(nèi)，加工區(qū)的上方^^熱^J"器14，熱^4t器與未示出的控制裝
射卜還{ ^^卜攝<沐15， ^tif^ti5^Mo工區(qū)的妨'，使得其:明整
個(gè)加工區(qū)。依M實(shí)施例，b卜攝像機(jī)15在約1 nm至約14 fim的波長(zhǎng)范圍中 靈敏.因此，它適于塑^"末的^t^時(shí)出現(xiàn)的敲，但是，才緣所^^J的 #*!^^^^亥攝^^的波長(zhǎng)靈狄。^卜攝^MT以要么iM^用于^Mt 的耦入窗16的側(cè)面，要么位于夕MP空間中^窗的后面。
在^^^ML明的方法中，用于粉^N"料層的層^^lfc^平臺(tái)3 jL^fo^ 絲先前硬化的層上，并利用^W絲與物桐目對(duì)應(yīng)的^iJi被硬化，如果 涂布器8在加工區(qū)Jii4動(dòng)并涂覆一^t的粉末層，那么新涂敷的層中可能會(huì)出現(xiàn)缺陷部減者可能形成不均勻性。例如可能出現(xiàn)以下tW:涂布器未均勻地 妙工區(qū)的tJLUyHMUi涂IM^末，并因》^"~ 比另一'膝狄多的粉 末，從而所涂敷的粉^的厚度徊口工區(qū)上 化的。jHi^卜，也可能出現(xiàn)以下 情形由于涂布器的葉片8a的污染而在,/f^敷的層中形成一個(gè)或者多個(gè)溝。例 如可^ilii^且的粉末雜質(zhì)或者通過(guò)由于熱變形效應(yīng)，例如旨而>^^^布7^平凸 起的硬化區(qū)形成新涂敷的粉M中她的不均勻性。新涂敷的粉^g:中這些缺
利用^卜攝^4;u^l^M^敷^^c檢測(cè)。^t匕方面，不同層厚的區(qū)域以不同的
顏色再現(xiàn)，這些顏色提供對(duì)于層的表面特性的推論。因此，通it^色圖像的圖
4狄理可以監(jiān)測(cè)每憤涂敷的層，方法是將實(shí)際^i與相應(yīng)層的額定^ii行t嫩。
如果確定缺陷^Hiil者不均勻性，那么可以要么利用涂布器進(jìn)行附加的涂布步 驟，其中該不均勻'I^fc^嘗；要么可以調(diào)整后續(xù)層的涂布錄，使得^^所形 成的物體中的不均勻性沒(méi)有作用或者沒(méi)有明顯作用。
借助^卜攝^M角定m驗(yàn)圖像可以要么是在每次新的層涂敷時(shí)進(jìn)行，要 么其可以按照,方式僅為確定的層進(jìn)行。
圖3a-3c示出4^在缺陷^i^不均勻性的情況下不同的IR，圖像。 其中，在圖3a和3c的情況下，在上面的圖中示出各自的IR^j"圖像，并結(jié) 下面的圖中示出利用常見(jiàn)圖^^t理軟件進(jìn)行處現(xiàn)昏的同一圖氛在依據(jù);^L明 的方法中，扭匕方面，^^專門(mén)的圖^^h理方法并不重要。圖像處理結(jié)果應(yīng)僅 說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的方法使粉^^敷時(shí)的缺陷的自動(dòng)識(shí)別變得容易。
在圖3a的IR,圖像中，^jlh部分中可以看出溝形式的細(xì)^:，該溝是 由附著在涂布器葉片上的污物產(chǎn)生的，借助IR絲圖像，這個(gè)溝也可以借助圖 ^Nt理軟件被"i尸^出，如左上區(qū)域內(nèi)的亮的缺陷棘.
圖3b示出由污物導(dǎo)致的寬^:以狄上區(qū)域中的層厚度不均勻性。 需^A的是，層厚不均勻性恰憐組過(guò)以下方絲^卜線中得到^J^識(shí)^， 即所涂敷的層^^厚度而對(duì)于^^城的層下面的材料的IR輻射的透射是不 同的。
圖3c示出涂布器中的發(fā)出的粉末.層厚^^涂iy^Jt變得更小.^Ji 部亮圖像區(qū)內(nèi)i^Mfc^末期間，可以借助于由于提高了直到30'C的'敲而顏色 紐變化，iX^出在下部圖像區(qū)中缺少粉末。變化的顏色可以借助圖^Mh理而被自動(dòng)識(shí)別。即使邊沿不清晰，扭匕方面也不會(huì)對(duì)i尸^所屬的區(qū)^^困難。 在另一種變化方案中，如果發(fā)現(xiàn)新涂敷的粉末的表面上溫度不均勻，則所
檢測(cè)的股驗(yàn)圖像也可以用于再調(diào)節(jié)熱絲器14的加熱功率。在另4變化 方案中，不穩(wěn)定的氣渦流或者流動(dòng)可以借助^t攝^^i^ff^^則。其屏蔽粉末 層床的熱亂
在另一種變化方案中，可以針對(duì)部件的正確位置檢查已經(jīng),i^、射的區(qū)域。 因?yàn)楣鈱W(xué)檢測(cè)的麟部件的溫度高于^ #粉末的溫度，所以在IR驗(yàn)圖像上 可以準(zhǔn)確確定其在^工區(qū)內(nèi)的位置。
借助^f攝^^的涂布監(jiān)測(cè)無(wú)需附加的光源就能實(shí)現(xiàn)。不出現(xiàn)與ifeA^類 型的陰影形斜目關(guān)的問(wèn)題。
雖然上面舉剩介紹了w6^結(jié)方法或^^:化方法，但^^據(jù)本發(fā)明的方法 也能^^助向粉^^中有選#*k^行能*%入的脅方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，除了 >器外，也可以4m，光源，如燈。jH^卜，用于石更4匕的能量不^5l可以以電 ^!^的方式，而_^也可以以孩財(cái)立,的方式(例如電子射束)；jM^。能量 是借助用射^J^續(xù)掃^(guò)^^的重^Mi而被輸入，i3SA能量在^^l掩膜和無(wú) 定向,(例如由石英燈)的情況下選棒li^r入，這對(duì)^^據(jù)本發(fā)明的方法沒(méi) 有影響。也可以^^其中引A^于選棒I^^^^末的粘結(jié)劑的方法'
如果用于制it^維物體的裝置^i^個(gè)或者多頓驗(yàn)器14，那么該方法 可以得到特別好的應(yīng)用。原因是，新涂敷的粉;^向^t攝^^15的方向^i" 熱,器14的熱,。由此，A^^^&向^t才聶^^L方向JJC出的光的^t^ ;5^i:狄。但是，由此，在^L^Jl，除了狄能力和碰的差別W卜，
同時(shí)考慮層內(nèi)M能力的差別，從而M內(nèi)存在不均勻性的情況下提高對(duì)比度。
如M用于制it5il^體的裝置中存在熱,器i4，那么依據(jù)^明的方 法的精確度可以通過(guò)以下方式而得到提高，即^^b，平面,器作為熱4Mt
器14使用，這種平面4!4t器例如在DE 10 2005 024 790 Al中有所介紹。與使 用石英管驗(yàn)器相比，在依據(jù)械明的方法中^^這種平面絲^W優(yōu)氛， 因?yàn)橛纱?，^^敷的粉末可以得到均勻絲。由此，戶/ ^r測(cè)的層的絲能力的 差別不與不均勻的^f疊加。
權(quán)利要求
1.一種制造三維物體的方法，其中通過(guò)按層地將粉末狀材料硬化在相應(yīng)層的與所述物體相對(duì)應(yīng)的部位上而形成所述物體，其中，空間分辨地檢測(cè)從所涂敷的粉末層發(fā)出的IR輻射，從而獲得IR輻射圖像，其特征在于，借助所述IR輻射圖像，確定所涂敷的粉末層的缺陷部位和/或幾何不平度。
2. 按;M'決求1所述的方法，其中，通過(guò)將電 |^或者孩姊立驗(yàn)引AJij粉^g內(nèi)而實(shí)5^更化。
3. 按^U'j要求1或2所述的方法，其中，缺陷部^V或幾何不平度在進(jìn)4m正的第^^涂覆中或者在物體的構(gòu)iiiifi^程中被校正。
4. 按擬，溪求1至3之一所述的方法，其中，^i^捧^更化一層期間或者^(guò)， 4樹(shù)完塾脈所硬化區(qū)域的正確位置而^H亥層進(jìn)行分析。
5. 按^U，J要求1至4之一所述的方法，其中，##所領(lǐng)財(cái)尋的ir輻射圖#^^1_否^"在^1定的氣渦^^者流動(dòng)。
6. 按^5U'j要求1至5之一所述的方法，其中，借助熱輻射或者其他能J^ril而使新涂敷的粉絲頓工作級(jí)
7. 按似，漆求6所述的方法，其中，在加熱階度期間檢測(cè)新涂敷的層的ir絲圖像，并^^在不均勻性的情況下調(diào)節(jié)加熱功率。
8. 按似，j要求6或7所述的方法，其中，^^l平面絲器進(jìn)^i口熱。
9. 按擬，誤求1至8之一所述的方法，其中，借助^卜攝^^測(cè)ir
10. 按W'漆求1至9之一所述的方法，其中，塑^H^末，特別是^fc^或者絲乙烯，或者朋金屬粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)激光燒結(jié)制造三維物體的方法，其中物體通過(guò)粉末狀材料分層硬化在各層與物體相應(yīng)的部位上借助激光輻射的作用形成，其中，檢測(cè)所涂覆的粉末層內(nèi)的IR輻射圖像，其特征在于，借助IR輻射圖像確定所涂覆的缺陷部位和/或者幾何形狀的不平度。
文檔編號(hào)B29C67/00GK101678613SQ200880011866
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者J·菲利皮, T·馬特斯 申請(qǐng)人:Eos有限公司電鍍光纖系統(tǒng)