[发明专利]增材制造设备和方法

说明书

用于通过材料的分层固结来构建物体的增材制造设备。该设备包括包含工作区域的构建室、用于在层中固结沉积在工作区域中的材料的多个高能量束(133)以及用于控制高能量束到工作区域中的材料上的传输的光学单元(135)。该光学单元(135)包括多个可独立地控制的光学元件(141)，每个光学元件(141)控制高能量束中的至少一束到工作区域中的材料上的传输，光学单元(135)可在构建室中移动。

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/GB2014/051791、申请日为2014年6月11日的PCT申请并且于2016年2月4日进入中国国家阶段，申请号为201480044241.4，名称为“增材制造设备和方法”。

技术领域

本发明涉及一种增材制造设备和方法。本发明特别(但非唯一的)应用于跨越粉末床扫描多个激光。

背景技术

用于产生物体的增材制造或快速原型方法包括使用高能量束(例如激光束或电子束)进行材料(例如金属粉末材料)的逐层固化。粉末层沉积在构建室中的粉末床上并且跨越该粉末层的与正被构造的物体的截面相对应的部分扫描激光束。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散布且视需要被固化。

在熔化或烧结过程期间，在构建室内产生残渣(例如，冷凝物、粉末的未固化颗粒等)。已知的是，引入气流穿过构建室以尝试通过气流从室去除残渣。例如，由德国慕尼黑的EOS股份有限公司(EOS GmbH)生产的M280机器模型包括位于构建室中处于粉末床后方的一系列出气口喷嘴，其将气流传递到位于构建室中处于粉末床的前方的一系列排气孔。以此方式，在粉末床的表面处形成气流的平面层。在瑞尼斯豪(Renishaw)的AM250和AM125机器中提供类似布置，其中在构建室中在粉末床两侧的孔提供跨越粉末床的实质上平面的气流。

从DE102005014483 Al已知使用四个激光束来扫描粉末床，每个激光束在粉末床的不同象限中固化粉末。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用不同激光束同时构建。

US2013/0112672公开了一种增材制造组合件，其中主能量束被分成多个次级激光束。该次级束由可单独地移动的能量引导元件引导到工作区的单独区域中。可以设置运送组合件以用于输送能量传输装置，该运送组合件包括可在第一方向上移动的第一托架以及在第二方向上在第一托架上移动的第二托架。能量传输装置中的每一个发射单独的激光束，该激光束可独立地且单独地移动以用于在该部分的单独部分上引导能量。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于通过材料的分层固结来构建物体的增材制造设备，所述设备包括包含工作区域的构建室、用于在层中固结沉积在工作区域中的材料的多个高能量束以及用于控制所述高能量束到所述工作区域中的材料上的传输的光学单元，所述光学单元包括多个可独立地控制的光学元件，每个光学元件用于控制高能量束中的至少一束到所述工作区域中的材料上的传输，所述光学单元可在所述构建室中移动。

每个光学元件可以被布置以在不同的方向上将至少一个激光束导引到所述工作区域中的材料上，所述不同的方向不同于光学单元被布置以在其中移动的方向。所述不同的方向可以垂直于所述光学单元被布置以在其中移动的方向。所述光学单元可以被布置以沿着线性轴线在任一方向上移动。每个光学元件可以被布置以仅在垂直于线性轴线的方向上导引至少一个激光束。

所述增材制造设备可以包括用于控制所述光学单元和所述光学元件的移动的控制单元，使得在材料的固结期间所述激光束的移动通过所述光学单元和所述光学元件的同时移动来实现。

每个光学元件可以被布置而仅仅在一维方向上导引至少一个激光束。

每个光学元件可以被布置使得，与通过移动所述光学单元可以跨越工作表面移动至少一个激光束的光点相比，光学元件的移动可以更快地跨越所述工作表面移动所述光点。