用於選擇性雷射燒結設備或雷射熔融設備的曝光控制的方法和設備與流程

2023-05-31 03:52:11

本發明涉及一種用於製造三維物體的選擇性雷射燒結設備或雷射熔融設備的曝光控制的方法，所述方法包括權利要求1的前序部分的方法步驟。此外，本發明涉及一種根據權利要求9所述的用於執行所述方法的設備。

背景技術：

作為現有技術已經由de102014005916.2公開了使用雷射燒結設備或雷射熔融設備，該雷射燒結設備或雷射熔融設備能夠利用多個掃描儀通過選擇性照射成型材料來製造三維物體。這些掃描儀布置在成型區上方，並且可以是固定不動地或者是可動地、即在成型區範圍上方以局部可動的方式布置。

在這類多掃描儀設備中，為成型區的每個區段都分配一個單獨的掃描儀，或者這樣安裝或設計掃描儀，使其還能夠至少部分曝光原本屬於其他掃描儀的成型區區段，以便能夠在如下條件下輔助於該其他掃描儀來曝光其所對應的成型區範圍：即在該處的曝光成本就時間或面積而言明顯大於在要相應較少曝光的相鄰成型區段中的成本。

技術實現要素：

本發明基於的目的是，給出一種方法和一種用於實施該方法的設備，該方法或設備能夠實現成型過程的優化並且尤其是能夠減少物體所需的成型時間。該目的通過權利要求1的特徵的組合實現，從屬權利要求2至8給出本方法的其它有利改進方案。

參照根據本發明的方法，首先在第一步驟中分開地檢測和存儲每個單獨的掃描儀的照射時間和/或由該單獨的掃描儀覆蓋的照射面積。照射時間的檢測可以例如通過允許輻射源的輻射能量通過的快門打開信號來確定，但也可以想到其他檢測方案，例如通過在驅控掃描儀時提供能夠電子存儲的時間信號的光敏元件等。

照射面積的檢測同樣可以以不同方式進行，以照相技術方式通過在確定的時間段中檢測照射圖像，或者採用所確定的照射時間和掃描儀偏差以便能夠確定被照射的成型區區段的照射尺寸。

在第二步驟中，將所檢測的和所存儲的照射時間數值和照射面積數值相互電子比較。這可以通過比較器實現，該比較器集成在相應的合適的處理器或計算機中。

如果處理器/計算機確定照射時間或照射面積彼此有偏差，則針對下一層或下一層區段，對粉末層的要被每個單獨的掃描儀照射的表面區段進行重新劃分，使得每個單獨的掃描儀的照射時間都儘可能彼此近似和/或每個單獨的掃描儀的照射面積就面積而言都在最大可能程度上彼此相等。

該方法被反覆實施，即被不斷重複，由此能夠對在成型過程中改變的照射幾何分布快速地作出相應反應。掃描區的劃分在一個或多個層固化之後分別動態地調整，使得在每個接下來的照射過程中所得到的照射時間對於每個掃描儀都至少近似相同。在成型過程開始之前，操作人員可以基於掃描儀的可讀取的控制數據對每個掃描儀的掃描區進行預設。當然，操作人員也可以在成型過程期間類似於手動地幹預掃描符號的反覆近似並且非常有意地移動掃描區，例如由於熱學原因等。

根據本發明的方法還可以被建議作為「混合方法」來實施，即，例如測量照射時間和照射面積，且例如從第一掃描儀的照射時間推斷出照射面積，該照射面積被與第二掃描儀的照射面積相比較，以便實現根據本發明的近似。

兩個掃描儀的掃描區之間的界限可以是直線。但是，如果在成型區上方使用多於兩個的掃描儀，則有利的是，在掃描區之間也選擇其他界限曲線。

如果關於每個掃描儀的照射時間和/或照射面積的比較得出的結果是不移動掃描區界限，則非常有利的是，使掃描區之間的界限振蕩，以便避免在表面上形成條痕。

根據本發明的控制以優化的方式調整不同掃描儀的掃描區之間的界限。儘管在整個成型過程中熔融面積和位置的改變很大，但是從層到層之間的改變卻通常是相對較小的，由此所述調整能夠通過在整個成型過程中對掃描區界限的小的漸進式調整來使成型時間接近理論上的最小值。

附圖說明

藉助優選實施例在附圖中詳述本發明。附圖示出：

圖1示出用於實施所述方法的設備的主要部件的示意圖；

圖2示出關於掃描區調整的示意圖，其中圖2a中示出(第一)層n，圖2b示出另一層n+1，圖2c中示出層n+2。

具體實施方式

圖1中示出的設備1具有作為主要部件的工藝腔2，其中布置有成型缸3，成型缸3具有高度可調的成型平臺4。在成型平臺4上方布置有塗覆單元5，通過該塗覆單元能夠將來自於定量給料腔7的成型材料6在成型缸3的區域中塗覆成薄層的形式。在成型缸3上方，在工藝腔2中布置有多個掃描儀8a、8b，通過這些掃描儀，輻射源10的雷射形式的輻射9能夠以工藝受控的方式轉向到成型材料層11上，以便選擇性地對其固化。

所述的設備部件只涉及對本發明重要的部件，這類雷射燒結設備或雷射熔融設備當然具有大量其他部件，但在本發明中不需要加以說明。

所述設備還具有電子檢測單元20，通過該電子檢測單元能夠分開地檢測關於每個掃描儀8的照射時間和/或在照射步驟中由掃描儀8覆蓋的照射面積並且存儲在電子存儲器21中。

電子比較器22連接到電子存儲器21，通過該電子比較器22能夠將所存儲的各個掃描儀8的照射時間數值相互比較。處理器23與比較器22連接，該處理器在各個掃描儀8的照射時間數值有偏差的情況下對將由每個單獨的掃描儀8照射的表面區域進行重新確定，使得每個單獨的掃描儀8的照射時間(或照射面積)就面積而言在最大可能程度上彼此相等。

此外，在圖1中還示出具有顯示器26的輸入裝置25，通過該輸入裝置，操作人員能夠幹預雷射燒結設備或雷射熔融設備1的成型過程。

要簡單強調的是，輻射源10的輻射9在所示實施例中經由射線分配器15引導，並且從該處穿過在工藝腔2的上部區域中的窗口16，以便到達掃描儀8a、8b。

檢測單元20包括在掃描儀上的或在連接於掃描儀上遊的光學開關(快門)上的傳感元件，該傳感元件檢測掃描儀8的照射時間並且在存儲器21中存儲為待比較的照射時間數值t1和t2。這些數值在比較器22中相互比較，以便能夠通過處理器對掃描儀實現控制優化。

本領域技術人員熟知能夠通過照射面積檢測來取代或補充照射時間檢測，所述存儲器和比較器可以是用於運行該設備的電子系統的一部分，並且可以集成在計算機或處理器中。

在圖2a-2c中詳細示出如何就各個掃描儀8a、8b實現對掃描區31、32或照射面積的優化。

圖2a首先示出了如下狀態：掃描區32的待熔融面積大於掃描區31的待熔融面積。由於該原因，合適的是，向下移動掃描區31和掃描區32之間的界限30，使得在根據圖2b的下一層n+1中已經使掃描區31、32近似。

該過程不斷重複，直至掃描區31和32實際上大小相同，即，照射時間ta和tb彼此近似，從而這兩個掃描儀8a和8b至少儘可能地被同等利用。

如果照射時間或掃描區尺寸的比較測量得出如下結果：不必移動掃描區之間的界限30，因為照射時間彼此近似，則使掃描區31、32之間的界限30振蕩，以避免在結構件中形成條痕。

附圖標記列表

1設備

2工藝腔

3成型缸

4成型平臺

5塗覆單元

6成型材料

7定量給料腔

8掃描儀

9輻射

10輻射源

11成型材料層

15射線分配器

20檢測單元

21存儲器

22比較器

23處理器

25輸入裝置

26顯示器

30界限

31掃描區

32掃描區