[发明专利]用于校准加工机的方法和加工机

说明书

本发明涉及一种用于校准加工机的方法，所述加工机用于通过辐射粉末层来制造三维构件，其中，所述加工机具有扫描装置，用于在加工区域中定位激光束，在所述加工区域中定位高度可调节的构造平台用于涂覆粉末层。本发明还涉及一种用于制造三维构件的对应加工机。

技术领域

本发明涉及一种用于校准加工机的方法，所述加工机用于通过照射粉末层来制造三维构件，其中，加工机具有扫描装置，用于在加工区域中定位激光束，用于施加粉末层的、高度可调节的构造平台定位在所述加工区域中。本发明还涉及相关的用于制造三维构件的加工机。

背景技术

在前面所说明的用于制造三维构件的加工机中，将激光束聚焦到由例如呈金属粉末形式的粉末材料组成的层上，该层通常布置在加工机的加工平面中。通过激光束将粉末材料局部熔化或烧结，以便产生三维构件的一层(“激光金属熔融”，laser metal fusion，LMF或“选择性激光烧结”，selective laser sintering，SLS)。用于使激光束定向或者说定位的扫描装置通常具有至少一个、一般是两个可偏移的、可旋转的扫描仪镜，这些扫描仪镜的最大偏移或者说角位置限界扫描装置的加工区域。

在将加工射束定向到加工区域中的不同位置上时，扫描仪镜被枢转，以便改变激光束在加工区域中的X-位置和/或Y-位置。尤其在三维构件(该三维构件不是仅由粉末材料构成，而是在该三维构件中仅构件的上部分通过照射粉末层制造，该上部分构造在预制造的下部分(预制件)上)的增材制造中存在以下问题：预制件的连接区域、尤其是预制件的轮廓必须在所有空间方向上被激光束精确地照射。如果不是这种情况，则成品构件在连接区域处具有移位部和/或不足的连接。

因此，在预制件上进行构造时必须保证，轮廓照射借助为此目的而使用的照射激光器精确地遵循预制件的轮廓。对精度的一般要求在这种情况下是约+/-50μm。为了实现尽可能精确的连接，通常还要求预制件的连接区相对于加工平面仅倾斜约+/-20μm。

在EP 0 734 842 A1中说明了一种用于通过依次相继地加固粉末状的、借助电磁辐射(能量束)或粒子辐射可加固的构造材料的层来制造三维物体。在用于施加材料的高度可调节的载体的上侧上，可拆卸地固定有基座(预制件)，该基座由一种材料构成，在该材料上在加固时附着有构造材料。

在EP 1 048 441 A1中说明了一种用于校准这样的设备的方法，其中，使用带有参考标记的校准板，该校准板在该设备的与机器相关的坐标系中布置在已知位置处。能量束在与机器相关的坐标系中在预给定的额定位置处偏转。在使用参考标记的情况下感测能量束冲击点的实际位置与额定位置的偏差。根据所述偏差调整用于使指向的能量束偏转的控制装置并因此调整对设备的校准。

发明内容

本发明所基于的任务是，提供一种用于校准加工机的方法和一种加工机，所述加工机能够将逐层构造的三维构件精确地连接在预制件上。

该任务根据本发明通过开头所提及类型的方法来解决，该方法的特点在于，具有以下步骤：借助激光束经过至少两个、优选至少三个尤其呈逆反射器形式的标记，所述标记安装在构造平台和/或安装在固定在构造平台上的预制件上；探测激光辐射，该激光辐射在经过至少两个标记时被反射回扫描装置中；借助探测到的激光辐射求取标记的实际位置；求取标记的实际位置与标记的(预给定的)额定位置的偏差；以及根据所求出的偏差通过校正激光束在加工区域中的定位和/或构造平台在加工机中的位置来校准加工机。为了校正激光束的定位，例如可以计算校正数据，以便校正对扫描装置预给定的、用于产生三维构件的路径数据或者额定位置。为了校正构造平台在加工机中的位置，例如可以在加工机中设置调节螺钉，可以手动或自动地，例如借助促动器对所述调节螺钉产生作用，以便校正构造平台(可能带有安装在该构造平台上的预制件)的位置。