[发明专利]用于监测基于粉末床地增材制造构件的过程的方法和相关设备

说明书

本发明涉及一种用于监测基于粉末床地增材制造构件的过程的方法以及一种适用于执行所述方法的设备。在此规定，使用图像传感器(31)，粉末床的表面(21)在所述图像传感器上成像。在此规定，表面(21)被一个或多个光源(34a至34g)照射，其中，从斜上方实现照射。因此缺陷、如通过刮板(19)产生的沟槽在图像传感器(31)上生成强烈阴影的图像并且可以有利地被可靠地评估，以便及时为了质量确保目的中断过程。以这种方式有利地降低了构件的废品率。

用于监测基于粉末床地增材制造构件的过程的方法和适用于这种方法的设备。

本发明涉及一种用于监测在粉末床中基于粉末床地增材制造构件的过程的方法。此外，本发明还涉及一种用于基于粉末床地增材制造构件的设备，其具有用于粉末床的容纳装置，所述容纳装置安置在处理室内。

用于制造构件的增材制造方法通常是已知的。在此也包括基于粉末床的增材制造方法。在此，构件逐层地由粉末床制造，其中，在粉末床中分别布置具有固定厚度的粉末层，并且随后通过能量源熔融或烧结粉末，以便在粉末床中产生待制造的构件的一层。能量源为此优选产生激光束或电子束。作为基于激光的方法例如可以称为选择性激光熔融(SLM)和选择性激光烧结(SLS)。作为基于电子束的方法例如可以称为电子束熔融(EBM)。

粉末床的层优选被整平。这意味着，刮板以其刮边在粉末床的表面上推拉并且由此整平表面并且调节形成表面的定义水平面。在刮平时，较大的粉末小团块可能导致形成线条缺陷。线条缺陷则在粉末床的表面内构成沟槽。此外，这种小团块也可以存在于粉末床中并且在此突出于粉末床的表面或者在其紧邻粉末床表面的周围产生凹穴。在粉末床内的小团块例如如此实现，即当粉末层熔化时被熔化的粉末颗粒的污点远离激光束地被甩入粉末床内。

所述的缺陷、尤其线条缺陷可能在通过激光或电子束的构件制造步骤中导致在所形成的构件层内的缺陷，该缺陷在方法的进一步流程中无法再被补偿并且由此可能导致待产生的构件的残次品。由此产生较高的成本、尤其当构件已几乎被制成时。

通常应用用于监测表面的光学方法，但因为粉末床的散射表面，在检查所产生的粉末床方面不能得到可靠的结果。通常还已知用于检查陶瓷的热屏蔽板的光学方法，这在EP 2 006 804 A1中描述。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于监测基于粉末床的增材制造的过程的方法，通过所述方法可以可靠地识别在粉末床表面内的缺陷。此外，本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种用于基于粉末床地增材制造构件的设备，通过所述设备可以可靠地实施对粉末床的表面的监测。

第一技术问题按照本发明通过本文开头所述类型的方法由此解决，即使用图像传感器，当所述粉末床的表面通过至少一个光源从至少一个方向从斜上方被照射时，所述粉末床的表面通过光学器件成像在所述图像传感器上。随即通过图像传感器生成表面的数字图像，其中，在表面内的缺陷通过投影能被较好地识别，因为光源从斜上方照射粉末床的表面。以此表示，照射的光线相对于粉末床的表面的角度不等于90°。优选地，照射角度小于45°，更优选地照射角度小于30°。

根据所谓的三维形状恢复法可以有利地对所产生的图像进行分析评估，其在前述的EP 2 006 804 A1中详细描述。该方法是算法的例子，通过所述算法可以为了监测粉末床的表面而对在图像传感器上描绘或者说成像的图像进行评估。评估结果可以有利地在方法流程中用于产生决定是否中断所述方法的标准，以便采取保证质量的措施。这例如可以包括，通过重复地刮抹或者说整平粉末床表面改进粉末床的不足够的表面。如果例如通过刮抹将团块运送到粉末床的边缘，则该团块随后不会再在粉末床的表面内产生影响。如果由于团块在粉末床表面内的污染过大，则可以例如从用于粉末的容纳装置中完全地或部分地清除粉末床并且通过未受污染的粉末重新建立粉末床。无论如何，当建立了粉末床的完好的表面时，待制造的构件的质量不会在接下来的制造步骤中受影响。由此可以有利地在很大程度上避免由于粉末床表面的低质量造成构件的废品。所述方法有利地是如此可靠的，使得至少能可靠地识别出粉末床表面内的以其尺寸可能损害待制造构件的质量的缺陷。粉末床的表面内的无法通过按照本发明的监测方法识别出的较小的缺陷通常是轻微的，以至不会影响构件的质量。