[发明专利]选择性激光固化设备和方法

说明书

一种选择性激光固化设备，其包括：粉末床，粉末层可沉积到其上；至少一个激光模块，其用于产生多个激光束，该激光束用于固化沉积到该粉末床上的粉末材料；激光扫描器，其用于单独地导引每一激光束以固化每一粉末层中的单独区域；以及处理单元。用于每一激光束的扫描区由该粉末床上的位置界定，激光束可由激光扫描器导引到该粉末床。该激光扫描器被布置而使得每一扫描区小于粉末床的总面积，且该扫描区中的至少两个重叠。处理单元被布置以用于针对粉末层中的至少一层选择哪一激光束用以扫描位于区内的粉末层的区域，在该区中该扫描区重叠。

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/GB2014/051775、申请日为2014年6月10日的PCT申请并且于2016年2月5日进入中国国家阶段，申请号为201480046346.3，名称为“选择性激光固化设备和方法”。

本发明涉及选择性激光固化，并且确切地说涉及其中使用多个激光束来固化层的选择性激光熔化过程和设备，层的单独区域由不同激光束固化。

背景技术

用于生产物体的增量制造或快速成形方法包括使用激光束进行的材料(例如，金属粉末材料)的逐层固化。粉末层沉积在构造腔室中的粉末床上并且激光束扫描越过对应于正被构造的物体的横截面的粉末层的部分。激光束熔化或烧结粉末以形成固化层。在层的选择性固化之后，粉末床减少掉新固化层的厚度并且另一粉末层在表面上扩散且视需要固化。在单次构建中，可构建一个以上物体，该物体在粉末床中间隔开。

从DE102005014483 Al已知使用四个激光束，每一激光束固化粉末床的不同象限中的粉末。此布置可增加构建速度，因为物体的不同部分或位于不同象限中的不同物体可以通过不同激光束同时构建。然而，如果对于激光中的任一束，待固化区域在象限中的一个中比其它象限中更大，那么在构建期间可能对激光利用不足。对于此层，在用于包括待固化的最大区域的象限的激光完成该区域的固化的同时，其它象限的激光将关闭。因此，通过具有待固化的最大区域的象限的激光所花费的时间而设定的构建速度存在限制。由于激光模块是设备的极昂贵部分，因此由于增加激光的数目而显著增加设备的成本但同时在构建的较长持续时间中不使用激光中的一些激光是不合意的。

US2013/0112672 Al公开了一种用于在增量制造过程中产生多个激光束以用于熔化材料层的增量制造组合件。每一激光束单独地且独立地被引导到工作空间内的不同区。每一区包括邻近区内的重叠区域。激光束中的每一束的重叠扩展提供在使该区分离的边界处的粉末金属的一致熔化。重叠部分和由邻近区中的邻近光束提供的熔化防止完成零件内的不合需要的不完全熔化或可能的结合线。换句话说，每一激光束能够被引导到重叠区以使得在零件的形成期间制造的零件将包含金属粉末的完全熔化和覆盖。类似于DE102005014483 Al，通过具有待固化粉末的最大区域的激光固化此区域所花费的时间而设定的构建的速度存在限制。在此时间期间，其它激光将利用不足。

JP2009006509公开了一种以多个激光束制造三维物品的方法。每一光束可跨越构建区域的整个粉末床由专用模块扫描，其中粉末床中待固化的粉末的区域被指派给激光以使得将由用于每一层的每一激光所扫描的区域是相等的。JP2002144437和JP2000263650公开了相似的布置。US5536467公开了用于产生三维物体的设备，其中使用多个激光束来固化光固化树脂。每一激光束可被引导到层的预定区以固化那些区。

在所有这些布置中，用于扫描激光束的固定光学模块必须间隔开以使得对于将能够引导对应激光束到粉末床中的任何位置的每一模块而言，每一光模块必须基于其位置而被不同地配置。这可能需要光学模块的次最佳布置和/或不利用光学模块的全范围，该模块跨越该范围提供可接受性能。

DE19953000公开了一种用于通过粉末层的选择性烧结快速产生本体的装置。该装置使用可一起递送以用于烧结粉末的两个激光束，第一激光束被带到小焦点而第二激光束被带到大焦点。

发明内容