專利名稱：用于制造三維物體的方法
用于制ii^維物體的方法
才娘頁(yè)域
本發(fā)明涉及~-#按^'虔求i前序部^^斤述用于制ii^維物體的方法。
背景技術(shù)：
EP0 758 952Bl^Hf了一種用于借助^^制it^維物體的方法，其中直接在所^ 更化的層上面的一^NMiJi測(cè)jm^的位置、功率和/或直徑，以及其中將測(cè)量結(jié)果與預(yù)先給定的參考^i行》b^并基于tb^i行束的^t顯示或者;^iL。在該方法中，^i^^)固體皿器。
EP1 705 616Al ^iHf了一種按似'j^求1前序部分所述的方法。所/iHf的方法涉^'^A型系統(tǒng)(Rapid Prototyping-System)誦例如立體ife^系統(tǒng)(8*6^0附081^1€^8紐111)或^^結(jié)系統(tǒng)-中激光器功率的控制。在這種'狄成型系統(tǒng)中，通過(guò)借助W^分層^fe^每層中將立體it^ (Stereolitografie)情
料石更^^與該層中物體的;^面相對(duì)應(yīng)的位^1^物>^^行硬化:&匕方面，^t^it過(guò)掃描系^f皮偏轉(zhuǎn)為使得其以線-例如矢量 一 在層上被引導(dǎo)。對(duì)于所#^造的物體的*區(qū)域，希望最佳的照明，其中該最佳的照明可以是對(duì)所有區(qū)^tp是相同的，^Ur也可以對(duì)于不同區(qū)^i不同。在所7iHf的方法中，絲束的功^ft助功率測(cè)量^^被測(cè)量，并然后^器功^R重調(diào)(nachregdn)，
從而ii^J所期望的照射強(qiáng)度和a。
然而，憐^i在氣體絲器方面，特別是在C02狄器方面出現(xiàn)以下問(wèn)題,
即a器的功率的短時(shí)間波動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)^t器運(yùn)，先前4Hf的依賴性
m 雖，其中絲器運(yùn)^^先前糾而且不斷變換。但是，ft^EP 1705 616 Al進(jìn)頓簡(jiǎn)單的"閉環(huán)"調(diào)節(jié)卻不適于^#絲器功率的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提^#用于借助'^^型(RapidPrototyping)制ii^維物體的方法，其中^^l氣體絲器，特別是co2絲器，以及其中消iM^器功率的短時(shí)間波動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)，從而這樣制造的物體的質(zhì)量得到提高。
該目的通過(guò)一種按^u'j^求i所述的方法得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的ii一步構(gòu)成
4^^5U'JJ^求中予以說(shuō)明。
該方法尤^"有以下優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)以非常小的艦自動(dòng)分#^器功率，激光器的控制輸入信號(hào)可以被適配為使得通過(guò)有針對(duì)性的接通斜坡
(Einschaltrampen)減少接it^ (Einschalteffekte )。就器功率波動(dòng)可以這樣被4hf嘗直到10 ns的范圍內(nèi)。


從借助附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明中可以砂械明的^Mt棘目的性。附圖
中
圖1示出^^設(shè)備的示意圖2示出曲線圖，其示出了對(duì)于^L^^層上照射的艦(Spur)在具有接通^^C和沒(méi)有接通做的情況下所測(cè)量的功率隨時(shí)間的變化曲線；圖3示奮性示出絲器的控制輸入信號(hào)的變化曲線；以及圖4示奮性示出兩^H^她的外測(cè)量的功率。
下面參考圖1介紹^t依據(jù)本發(fā)明的M^制的^t^設(shè)備。該設(shè)4^有加工絲(Baubehaelter) 1，該絲內(nèi)i^J^有用于支;f^斤辦成的物體3的狄2。支架2通過(guò)高度調(diào)整敘4能夠在垂jL^r向Ji^工容器內(nèi)移動(dòng)。所 的粉末，造材料在其中被硬化的面確定工作面5.為了在工作面5中硬4^^M^t料，i^^器6，該^tll^J^氣體a器，特別是C02絲器，^t器6產(chǎn)生^^7， ^^7通過(guò)"^^紐8 (例如為可以通1±^示出的旋轉(zhuǎn)單元而被旋^|一個(gè)或者多*面躺鏡形式)和聚焦單元9^l^禁剖工作面5上，i5^控制敘10， ^^制^#似8并在需要時(shí)控制聚焦單元9，使得M表7可以被導(dǎo)向到工作面5的^H^意位Ui.itl^卜還i5^^^11，利用其可以為后續(xù)層^1^絲的構(gòu)造材料.借助涂布器(Beschichter) 12，構(gòu)造材#|^1工作面5內(nèi):^皮平整。
在a器的內(nèi)部或者夕KP，如圖l所示，借助部^it:明的鏡子13將^^7的4分7'^^bW中耦出。部絲明的鏡子13被構(gòu)it^使得不A^ 1%的功率凈A^出。在所介紹的實(shí)施方式中，部W菱明的鏡子13在M中該X^偏轉(zhuǎn)裝置8的前面。4娥出的射束7'擊中用于檢測(cè)功率的傳感器14。傳感器14^i^被構(gòu)造為原子層熱電堆傳感器(Atomlagen-Thermopile"Sensor)(熱電堆傳感器Thermosaeulen-Sensor)構(gòu)成。它具有約為10fis的短的響應(yīng)時(shí)間。因此，可以實(shí)現(xiàn)就器的單個(gè)樂(lè)辦的緒率。特別地，該傳感器被構(gòu)勁使得其可以實(shí)現(xiàn)與正常加工^Mt并行地記^^器的接通特性。
工作時(shí)，支架2逐層下降，新的粉^^編0^"助、狄束7在工作面5中被硬^J'J相應(yīng)層的與物糾目對(duì)應(yīng)的位^Ji。 &匕方面，偏轉(zhuǎn)裝置8被控制為使得a束7^ti^工作面5上被引導(dǎo)。已知的照射圖案(Belichtungsmuster)例如是借助多個(gè)船匕并朝HU的平4詢M的照射。就器通常在^^束時(shí)被切斷，并在新艦開(kāi)始喊接通，
圖2示出了對(duì)于一個(gè)M的由傳感器14所測(cè)量的^器功率隨時(shí)間的變化。曲線1示出在沒(méi)有進(jìn)^^據(jù)本發(fā)明的控制的情況下所測(cè)量的^t器功率，在這種情況下，激光器的接通與在曲線左半部分能明顯看出的過(guò)沖(Ueberschwinger) la相關(guān)，也tt4i兌，功率在^i^，時(shí)過(guò)高。如^^斤有或者大部^*^具有這樣的功率波動(dòng)，則這導(dǎo)致物輛造中的不精確性，因?yàn)橛不豈it不均勻^kii行，
在按照-H^實(shí)施方式的方法中，aH^^t助傳感器14在一時(shí)間Wi被實(shí)時(shí)測(cè)量，其中該時(shí)間W"應(yīng)于接通過(guò)程(包^it沖在內(nèi))的時(shí)間段。該時(shí)間私在圖2中通itA&示出，
才娥所測(cè)量的功^(i中，為a器的控制輸入信號(hào)確定接通W:，該接同
^L說(shuō)明控制輸入信號(hào)與接通it^時(shí)間Z^的依賴關(guān)系，并^^擇為使得曲線1中在圖2中所示的過(guò)沖la被^hi嘗，圖2中所示的曲線2示出對(duì)于以下情況的所測(cè)量的功率，即控制輸入信號(hào)依據(jù)所選#^接通^^接通雄中 ^,
圖3示意性示出控制輸入信號(hào)的取夬于時(shí)間的值。如^W接通^，那么控制^T7vft號(hào)從0陵,地變^f'J^t^定的值,這導(dǎo)致圖2中所示的it沖。在朋接通艦的情況下，控制輸入信號(hào)的值與^t^定的函數(shù)相對(duì)應(yīng)贈(zèng)長(zhǎng)。
5圖3示出具有啟動(dòng)躬鐘和控制信號(hào)的隨后的暫時(shí)衰減的這種函數(shù)的一種有利實(shí)
施方式，由jtb^同時(shí)與圖2相對(duì)應(yīng),制過(guò)沖的情況下，防止'lfe^i^J^器 的額定功率。
接通^Hfci在時(shí)間Ji^。的控制功率。該^A不同械的函數(shù)，并尤其
取決于所期望的M器功率、接it^^^前的間隔(Pause)以M前接通狀 態(tài)的總和.該^C例如可以憑經(jīng)驗(yàn)確定，并且^L可以作為表^f皮儲(chǔ)存或者可 以限^^斤^"計(jì)算的函數(shù)。
正如從圖4所看到的那樣，多個(gè)^tii前后相繼，例如軌逸n和軌跡n+l， 其中^器利用這些^^敷(ueberstreichen)層。在軌逸n中接通時(shí)為了消 RHt沖而才娥g器功率的實(shí)時(shí)測(cè)量所確定的接通^Hfc在下個(gè)軌跡n+l中已經(jīng) 被考慮。在軌跡n+l中在接通過(guò)程中所測(cè)量的功率又可以用于校正下一M的 接通，。該方法因此;li^R的。
利用所介紹的方法可以將絲器功率波動(dòng)4M嘗直到傳感器14的時(shí)間辨 率的范圍內(nèi)，"^4UjL到約10ns的范圍內(nèi)。因此實(shí)現(xiàn)了^器功率的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn) 定，因?yàn)榉€(wěn)定不再與就器運(yùn)行的不斷變換的先前情;財(cái)關(guān)。
在一種修改的實(shí)施方式中，利用傳感器監(jiān)聊絲器^^長(zhǎng)時(shí)間段中不穩(wěn)定 的運(yùn)行，并借助所測(cè)量的功率曲線進(jìn)^^定工作方iUl者特定照明圖案的分類， 并由此計(jì)^it的接通鄉(xiāng)皮。^器功率的控制然后在預(yù)先確定的接通^的 J^上借助JJiit^it程而與各自的絲器相靡&。
W卜，可以記^bt器功率，并在記錄時(shí)間段中射5所^^)的M。
在另"-#變化雜中，可將接通特性與所要照明的被內(nèi)的加i^JL狀;;^目艦。
;^發(fā)明并不局P艮于所^h紹的實(shí)^fe例。本發(fā)明可以用于^^氣#*^器的所 有'^^型方法'
jH^卜，本發(fā)明并不局限于僅借助接通特'tii^m^ll^率的控制，而是可
以測(cè)J^Nt制在其中iLiJUt器功率變化的所有過(guò)程，例:M象切斷ii^4^:
光H^率從小到;^射目^^的iim,
權(quán)利要求
1.一種用于制造三維物體的方法，其中通過(guò)借助于氣體激光器的射束將構(gòu)造材料分層地分別硬化到與所述物體在層中的橫截面相對(duì)應(yīng)的位置處來(lái)對(duì)所述物體進(jìn)行硬化，其中，激光器的功率被測(cè)量，并且激光器功率根據(jù)所測(cè)量的值而被控制，其特征在于，功率檢測(cè)是在一時(shí)間窗內(nèi)進(jìn)行，在所述時(shí)間窗中，改變功率，并且激光器的控制輸入信號(hào)根據(jù)所測(cè)量的值而被控制。
2. 按;M'J^求1所述的方法，其中，功率^Ut哨地實(shí)現(xiàn)的。
3. 按^'J要求1或2所述的方法，其中，功率^是接通itf呈、切斷 過(guò)考試者兩個(gè)功^IL之間的轉(zhuǎn)換。
4 按^5U'j^求1至3之一所述的方法，其中，^t^^上^^i被 引導(dǎo)，其中^#^財(cái)一*端，并JL^中所ii^器在4^^H會(huì)Ht^接通， 并且功率測(cè)量在接通i^呈中進(jìn)行。
5. 按W'誤永1至4之一所述的方法，其中，4鵬所測(cè)量的值確定接 通鄉(xiāng)皮，其中所i^t器的控制輸入信號(hào)在接通過(guò)程中^^所述接通^而變 化。
6. 按擬'J要求1至5之一所述的方法，其中，^U^層上^t被 引導(dǎo)，并且^^具有一*端和一個(gè)絲，其中所ii^器在^L^開(kāi)端處被接 通并在^it^處凈皮切斷，并JL^時(shí)間上更晚的M^的^器的控制輸入信號(hào) ^^于在時(shí)間上在先的^it的接通i^呈中功率的測(cè)量值。
7. 按;M'J^求1至6之一所述的方法，其中，迭4^i行調(diào)節(jié)，
8. 按^U'J^求1至7之一所述的方法，其中，所5i^器為C02^器。
9. 按W'J^求1至6之一所述的方法，其中，^^J響應(yīng)時(shí)間約為10MS 或者更少的傳感^ft為功率檢測(cè)M,
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造三維物體的方法，其中物體通過(guò)構(gòu)造材料借助氣體激光器的射束在與層中物體的橫截面相對(duì)應(yīng)的各自部位上分層硬化進(jìn)行硬化，其中，測(cè)量激光器的功率，激光器功率根據(jù)所測(cè)量的值被控制，其特征在于，功率測(cè)量在一時(shí)間窗內(nèi)進(jìn)行，其中改變功率，并且激光器的控制輸入信號(hào)根據(jù)所測(cè)量的值被控制。
文檔編號(hào)B29C67/00GK101668625SQ200880011867
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者J·菲利皮 申請(qǐng)人:Eos有限公司電鍍光纖系統(tǒng)