专利名称：用于逐层地制造三维对象的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于逐层地制造三维对象的装置、用于逐层地制造的方法以及相应的成型体。
背景技术：
顺畅地提供原型是最近经常提出的任务。能够实现这一点的方法称为快速原型建造(Rapid Prototyping)/快速制造或者也称为添加式制造方法。在粉末状原料基础上工作的方法特别适合，并且在这些方法中所希望的结构通过选择性熔融和凝固逐层地制造。在此，可放弃在悬垂和咬边时的支承结构，因为包围熔融区域的构造区平面(Baufeldebene)提供足够的支承作用。同样取消移除支承的再加工。该方法也适用于小批量制造。构造空间温度选择成使得在构造过程期间不发生逐层地制造的结构的变形。选择性激光烧结(SLS)是特别好地适合于快速原型建造目的的方法。在该方法中，塑料粉末在室中用激光束选择性短暂地曝光，由此由激光束击中的粉末颗粒熔化。熔化的颗粒流入彼此并再次快速地固化成固体块。通过对总是新涂覆的层的重复曝光，利用该方法可以简单和快速地制造三维体。在专利文献US 6，136，948和WO 96/06881 (两者均是DTM公司)中详细记载了用于由粉末状聚合物表示成型体 的激光烧结方法(快速原型建造)。对于该应用要求保护大量聚合物和共聚物，例如多醋酸盐、聚丙烯、聚乙烯、离聚物和聚酰胺。其他良好适合的方法是如记载在WO 01/38061中的SIV方法(选择性化合抑制(Selektive Verbindungsinhibition)),或是如记载在 EP 1015214 中的方法。两种方法都利用平面红外线加热工作来熔融粉末。在第一种方法中通过施加抑制剂来实现熔融的选择性，在第二种方法中通过掩模来实现。在DE 10311438中记载了另一方法。在该方法中，通过微波发生器引入用于熔融所需的能量，其中通过施加感受剂来实现选择性。在WO2005/105412中记载了另一方法，在该方法中，通过电磁辐射引入用于熔融所需的能量，其中同样通过施加吸收剂来再次实现选择性。上述方法中的问题在于，所使用的粉末必须能够是松散的，因此能够实现无瑕疵的层施加。仅在无瑕疵的层施加时才能够制造高质量的三维对象。在松散性不足时，构造区的区域不或仅不充分地用粉末涂层。此外，在粉末床中可能出现沟槽、波纹或裂纹。这在过程中导致问题，使得过程结束时所制造的三维对象具有缺陷。如例如在EP 1443073中记载的，所使用的粉末的松散性可以通过添加添加剂改善。该做法的缺点是，所添加的添加剂于是也是制造的三维对象中的组成部分，这在某些应用情况下对于这些对象可能是不希望的。此外，为了提高松散性添加添加剂大多数也增加了制造的三维对象的变形。此外，利用添加添加剂也不能或仅有条件地能够使非常细的粉末松散。然而，值得期望的是使用尽可能细的粉末，以便提高构件的表面质量和使变形倾向最小化。
发明内容
因此，本发明的任务是在制造三维对象时改善松散性差的粉末的施加。所述任务通过按照本发明的装置得到解决。本发明的第一主题是用于逐层地制造三维对象(成型体)的装置，其包括构造空间(40)，所述构造空间(40)具有高度可调节的构造平台(6)、用于将可通过电磁辐射作用凝固的材料的层涂覆到构造平台(6)上的装置
(7)、用于辐射层的与对象(5)相应的位置的辐射装置，所述辐射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和位于电磁辐射光路中的透镜(8)，其中所述用于涂覆层的装置
(7)实施成滑板(刮板)，所述滑板的朝向可通过电磁辐射作用凝固的材料(以下称为粉末)的层(构造区)的边(26)实施成非连续的直线且能够垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。因此，该滑板具有朝向构造区平面的凹处(Aussparung)。这些凹处是滑板中的区域，可凝固的材料穿过所述区域被全面地涂覆到构造平台上。这些凹处优选有规律地布置。对象的“相应位置”分别表示对象的被分切轮廓的层，所述层通过操控激光束逐步地烧结或熔融到粉末床中。所述凹处可以采用不同的几何形状。所述凹处例如可以是半圆的、三角形的、梯形的或矩形的。优选包括至少两个、优选至少五个和特别优选至少十个凹处。通过矩形的凹处形成梳子状的滑板。三角形或梯形的凹处可以导致例如三角形的卷边，所述卷边以其尖端指向构造区平面的方向。已经令人惊讶地表明，利用按照本发明的装置也能够涂覆松散性差的粉末，使得能够减少添加剂添加或可以完全放弃添加剂添加。在此，尤其是令人惊讶的是所述任务能够通过使用装置(7)得到解决，所述装置实施成滑板形式，所述滑板的朝向待施加的粉末的边实施成非连续的直线且能够垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。在粉末施加时该装置优选附加地垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。
图1示出按照本发明的用于制造三维对象的装置的原理构造，
图2A示出按照现有技术的传统涂覆装置的正视图，
图2B示出按照现有技术的该传统涂覆装置的侧视图，
图3A示出另一传统涂覆装置的正视图，
图3B示出该另一传统涂覆装置的侧视图，
图4A示出涂覆装置的按照本发明的实施的正视图，
图4B示出涂覆装置的按照本发明的实施的侧视图，
图5A示出涂敷装置的另一按照本发明的实施的正视图，
图5B示出涂敷装置的该另一按照本发明的实施的俯视图，
图6A、图6B和图6C示出装置的另一按照本发明的实施的正视图、侧视图和俯视图，和 图7A、7B示出另一实施方式的正视图和侧视图。
具体实施例方式图1示出了按照本发明的用于制造三维对象的装置的原理构造。该构件定位于构造区中央。激光束(2)从激光器(I)借助于扫描系统(3)穿过透镜(8)被引导到待构成对象(5)的被调节温度的和惰性化的、优选用氮气惰性化的粉末表面(4)上。在此，透镜的任务是将剩余的光学组件例如扫描器的镜与构造空间环境分开。该透镜常常实施成F-Theta(Θ )透镜系统，以便在整个工作区上保证尽可能均匀的聚焦。用于将待凝固材料涂覆到构造平台(6)上的涂覆装置(7)位于构造空间内，其中所述涂覆装置以滑板形式构成，所述滑板的朝向粉末的边实施成非连续的直线且能够垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。此外优选的是，该装置具有用于对构造空间调节温度的加热元件。因此，该构造空间例如能够被调节到对于制造三维对象理想的温度。在图2A中示出了按照现有技术的传统涂覆装置的正视图。该涂覆装置实施成漏斗，其通过两个固定相连的刷子(17)和(18)构成。从上往漏斗内进行粉末计量。涂覆装置的朝向构造区平面的部分实施成无凹处的连续的面(12)，所述面(12)通过两条直边(13)和(14)限定。粉末(11)被施加到先前的层上或构造区平面(10)上。在图2B中示出了该实施的侧视图。在图3A中示出了另一传统涂覆装置的正视图。该涂覆装置实施成施加粉末层
(24)的无凹处的简单的矩形刷子(15)。在此，待施加的粉末(16)借助于刷子(15)在先前的层或构造区平面(23)上涂抹。这里，朝向构造区平面的边(25)也实施成连续的面。在图3B中示出了侧视图。在该实施中不仅能够从下而且能够从上进行粉末输送。在图4A中示出了涂覆装置的按照本发明的实施的正视图。这里，该涂覆装置实施成简单的刷子(19 )，其施加粉末层(22 )。在此，待施加的粉末(20 )利用刷子(19 )在先前的层或构造区平面(21)上进行涂抹。如在图4B中示出的侧视图中可看出的，与现有技术不同，刷子(26)的朝向构造区平面的边不被实施成连续的直线。空出的区域的份额关于朝向构造区平面的边的总长优选至多是70%和至少是30%。空出的区域的份额优选在40%和60%之间。空出的区域的份额特别优选在45%和55%之间。该装置被安置成使得该装置能够进行振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直地和与构造区平面平行地定向。在该实施中不仅能够从下而且能够从上进行粉末输送。刷子例如可以由金属或塑料材料制成。优选使用在施加粉末时不可逆地被转向或偏转并且因此不是弹性的材料。在图5A中示出了装置的另一按照本发明的实施的正视图。这里，该涂覆装置实施成简单的施加粉末层(30)的刷子(27)。在此，待施加的粉末(28)利用刷子(27)在先前的层或构造区平面(29)上进行涂抹。与现有技术不同，该刷子不被实施成矩形的平坦的面，也就是说该涂覆装置至少优选具有至少具有两个、尤其是至少五个卷边(Sicken)(31)。通过该实施，刷子的朝向构造区平面的边同样不被实施成直线。在图5B中示出的俯视图中可看出该实施方式。卷边(31)的尖端中的角度应该小于150°。该角度优选小于120°。该角度特别优选小于90°。卷边尖端的间距优选至少是3mm和最大50mm。该装置被安置成使得该装置能够进行振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直地和与构造区平面平行地定向。 在图6A、图6B和图6C中示出了装置的另一按照本发明的实施的正视图、侧视图和俯视图。这里，涂覆装置实施成施加粉末层(35)的刷子(32)。在此，待施加的粉末(33)利用刷子(32)在先前的层或构造区平面(34)上进行涂抹。在该实施中，在图4A和图4B中示出的实施与在图5A和图5B中示出的实施方式进行组合。该装置被安置成使得该装置能够进行振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直地和与构造区平面平行地定向。为了改善的粉末施加，将迄今所述的实施方式中的多个进行组合。串联的刷子处的凹处可以被设计成使得能够生成普遍的粉末床。在该情况下于是可放弃装置的振动运动。在图7A (正视图)和7B (侧视图)中示出了另一实施方式。通过多排(38)丝(39)进行粉末施加。通过在借助于按照本发明的装置进行粉末施加后借助于辊或刷子平滑地涂抹构造区平面，被施加的层的质量可以附加地被提高。辊或刷子可从金属、陶瓷和高温塑料中选择。适合的高温塑料例如是聚酰亚胺、聚芳醚酮、多酹硫化物(Polyphenolensulfide )、聚芳砜或氟聚合物。在另一实施方式中，用于逐层地制造三维对象的装置可以附加地含有振动发生器，其使构造平台(6)置于振动中，以便如此提高粉末堆积的密度。如果使待施加的粉末有规律地松动，则对于粉末的可施加性是有利的。这可以通过使适合的装置穿过待施加的粉末转动或平移运动实现。这可以在粉末施加期间实现也或在计量过程时已经实现。通过该措施，在待施加的粉末中抵制块形成。正好细的和松散性差的或不能松散的粉末易于附着在用于施加粉末的根据现有技术的装置上。于是，这些附着物在粉末施加时在构造区中导致沟槽。这些附着物可以借助于刮擦装置、例如借助于毛刷去除。技术人员已知这种刮擦装置。用于粉末施加的装置在刮擦器(Abstreifer)上驶过并在此附着物被去除且于是落到溢出口中。刮擦器的材料选择成使得保证有足够的力去除在用于粉末施加的装置处的附着物，然而同时不发生用于粉末施加的装置的损坏。刮擦器例如可由塑料或金属组成。用于逐层地制造三维对象的方法同样是本发明的主题，其中粉末在粉末施加期间借助于按照本发明的涂覆装置(7)在粉末上除了在施加方向上的力之外另一力起作用，所述另一力垂直于涂层方向和平行于构造区平面地对准。尤其是优选用于逐层地制造三维对象的方法，其中所述方法在装置中实施，所述装置包括构造空间(10)，所述构造空间(10)具有高度可调节的构造平台(6)、用于将可通过电磁辐射作用凝固的粉末的层涂覆到构造平台(6)上的装置(7)、用于辐射层的与对象(5)相应的位置的辐射装置，所述辐射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和位于电磁辐射光路中的透镜(8)，且其中在施加可凝固的粉末期间在粉末上除了在施加方向上的力之外垂直于涂层方向和平行于构造区平面地对准的力起作用。所述方法尤其是适合用于施加松散性差或不能松散的和或非常细的聚合物粉末。下面更详细地描述按照本发明的方法，利用所述方法能够由粉末制造按照本发明的成型件，而本发明不应局限于此。技术人员所已知的所有聚合物粉末原则上适合在按照本发明的装置或按照本发明的方法中使用。热塑性塑料和热弹性体例如聚乙烯(PE、HDPE, LDPE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺、聚酯、聚酯酯(Polyesterester )、聚醚酯、聚苯醚、聚缩醒、聚对苯二甲酸亚烧基酯、尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇缩醛、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(ΡΡ0)、聚氧甲烯(Ρ0Μ)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜、热塑性聚氨酯(TPU)、聚芳醚酮、尤其是聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、聚芳醚醚醚酮(PEEEK)或聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳硫醚、尤其是聚苯硫醚(PPS)、热塑性聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚偏二氟乙烯、以及这些热塑性塑料的共聚物例如聚芳醚酮(PAEK)/聚芳醚砜(PAES)共聚物、混合物和/或共混聚合物尤其适合。聚合物粉末特别优选包括至少一种聚酰胺或聚芳醚酮。相当特别优选的聚合物粉末含有聚酰胺或由所述聚酰胺组成，尤其是 PA6、PA66、PA610、PA613、PA1010、PA106、PA11、PA12、PA1012、PAlO13或这些的混合物。此外适合的有例如含有铁、钛或铝或由这些组成的金属粉末，或陶瓷粉末。优选使用聚合物粉末。在运行中通常首先在计算机中基于设计程序等生成或存储有关待制造对象的形状的数据。为了制造对象，这些数据如此被处理，使得该对象被分解成大量水平的、相比于对象尺寸薄的层，且例如以数据组的形式、例如CAD数据为所述大量层中的每一个提供形状数据。在此，可以在制造前也或与制造每个层同时地为每个层生成和处理数据。接着构造平台(6)首先借助于高度调节装置驶向最高位置，在该位置中，构造平台
(6)的表面与构造空间的表面处于一个平面中，且接着下降第一材料层的所设置的厚度的数值，使得在形成的凹口(Ausschnitt)内构成下降的区域，所述下降的区域在侧面由凹口的壁限定且在下面由构造平台(6)的表面限定。然后借助于涂覆装置(7)将具有所设置的层厚的待凝固的材料的第一层引入到由凹口和构造平台(6)构成的空腔或下降的区域中并且必要时由加热装置加温到合适的工作温度，例如100°C至360°C，优选120°C至200°C。接着控制单元(3)将转向装置控制成使得被转向的光束(2)相继射在层的所有位置上并在那里烧结或熔融材料。以此方式首先能够构成固体底层。在第二步骤中，构造平台(6)借助于高度调节装置下降一个层厚的数值并借助于涂覆装置(7)将第二材料层引入到凹口内的由此形成的下降的区域中，必要时再次由加热装置加温。在一种实施方式中，转向装置这次可以由控制单元(3)控制成使得被转向的光束
(2)仅射到材料层的与凹口的内面邻接的区域上并在那里通过烧结凝固材料层，由此形成壁厚约为2至IOmm的例如环状的第一壁层，其完全包围层的剩余的粉末状材料。因此，控制装置的该部分是用于产生包围待构成对象(5)的容器壁、同时在每层中构成对象的设备。在以如上述相同的方式使构造平台(6)下降了下一层的层厚的数值、涂覆材料和加热之后，现在能够开始制造对象(5)本身。为此，控制单元(3)将转向装置控制成使得被转向的光束(2)射在层的这样的位置上，所述位置应该与待制造对象(5)的存储在控制单元中的坐标相应地被凝固。在另外的层中类似地进行。在希望地制造容器壁形式的环状壁区域情况下，所述容器壁包围对象连同剩余的、未烧结的材料并因此在将构造平台(6)下降到工作台下时防止材料溢出，在每个对象层中借助于设备将环状壁层烧结到位于下面的环状壁层上。如果使用与EP 1037739相应的替换容器或固定装入的容器，则可以放弃生成壁。在冷却后，所构成的对象可以从该装置中取出。用按照本发明方法制造的三维对象或者构件同样是本发明的主题。本发明的另一主题是用于逐层地制造三维对象的聚合物粉末的应用，具有小于50 μ m的平均粒度d50，其根据DIN EN ISO 6186 (方法A、通流直径15mm)是不能流动的。优选具有小于35 μ m的d50值的聚合物粉末，其根据DIN EN ISO 6186是不能流动的。在此，特别优选的是具有小于20 μ m的d50值的聚合物粉末，其根据DIN EN ISO 6186是不能流动的。在此，d50值借助于Malvern Mastersizer 2000测量(干燥测量,借助于Scirocco干燥分散设备加入20-40 g粉末。振动槽的进料速率是70%，且分散气压处于3巴。试样测量时间为5秒(5000次单测量)，折射率和蓝光值用1.52确定。通过Mie理论评估)。三维对象的尺寸精确性可以通过应用聚合物粉末得到提高，所述聚合物粉末至少具有根据ISO 9277的为6m2/g的BET表面。特别有利的是应用具有根据ISO 9277的至少为8m2/g的BET表面的聚合物粉末。相当特别有利的是应用具有根据ISO 9277的至少为10m2/g的BET表面的聚合物粉末。在本发明范围中，BET表面根据ISO 9277测量,在使用Micromeritics TriStar3000下在非连续容积测定法中通过氮气气体吸附:在相对压力Ρ/Ρ0在约0.05和约0.20之间时7个测量点，借助He (氦)(99.996%)进行死容积校准，在23°C时试样准备Ih +在真空下在80°C时16 h，特殊表面涉及脱气试样。评估借助于多点确定进行。上述热塑性塑料和热弹性体是适合的聚合物粉末。技术人员已知用于制造按照本发明的聚合物粉末的过程。这里，例如可以列举喷射干燥、熔化喷射、阴离子聚合或冷磨。按照本发明用于制造粉末的特别适合的方法是再沉淀(Umfjillen)。在此,聚合物在合适的溶剂中溶解且然后结晶析出。即使没有另外的实施，也认为，技术人员可以在最广范围上使用上述描述。因此，优选实施方式和示例仅应理解成描述性的、而决不是以任意方式进行限制的公开。参考标记列表
A用于制造三维对象的装置(图1)
I辐射源，激光器 2激光束 3扫描系统 4粉末表面 5待构成的对象 6构造平台
7用于涂覆可通过电磁辐射作用凝固的材料的层的装置 8透镜 9溢流容器 40构造空间
B涂覆装置(现有技术；图2A、2B)
10构造区平面
11(待施加的)粉末 12无凹处的连续的面 13第一直边 14第二直边 17刷子 18刷子
19朝向构造区平面的边 C涂覆装置(现有技术；图3A、3B)
15刷子
16 (待施加的)粉末
23构造区平面
24 (待施加的)粉末
25朝向构造区平面的边
D按照本发明的涂覆装置(图4A、4B)
19刷子
20 (待施加的)粉末 21构造区平面 22粉末层 26刷子的边
E按照本发明的涂覆装置(图5A、5B)
26刷子的边 27刷子
28 (待施加的)粉末 29构造区平面 30粉末层 31卷边
F按照本发明的涂覆装置(图6A-6C)
26刷子的边 32刷子
33 (待施加的)粉末 34构造区平面 35粉末层 36卷边
G按照本发明的涂覆装置(图7A、7B )
26刷子的边 38丝排 39丝。下面根据示例更详细地阐述本发明。本发明的可替代实施方式可以类似的方式获得。示例:
如果不另外说明，与以下描述相应地探讨示例。构造室被预加热180分钟到低于过程温度20°C的温度。之后构造室中的温度被提高到过程温度。构造空间中的温度的分布不是一直都均匀的，因此借助于高温计测量的温度定义为构造空间/过程温度。在第一曝光前施加层厚各为150μηι的40层粉末。激光束(2)借助于扫描系统(3)从激光器(I)穿过透镜(8)被引导到被调节温度的和惰性化(N2)的构造区平面(4)上。该透镜实施成F-Theta透镜系统，以便在整个构造区平面上保证尽可能均匀的聚焦。待曝光的构件定位于构造区中央。边长为50mm的正方形面借助于激光器进行熔融。之后使构造平台(6)下降0.15_并借助于常见的涂覆装置或按照本发明的滑板(7)以100mm/S的速度施加新的粉末层。接着相应的位置借助于激光器进行烧结。重复这些步骤直到形成50mm高的三维构件(5)。在曝光结束后，在使加热元件关断和冷却阶段开始前，还施加另外的40层。在整个构造过程期间分别对于一层所需的时间低于40s。在至少12小时的冷却时间后，构件被取出并清除附着的粉末。示例I (未按照本发明的)
该构造过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360上执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。粉末利用如图2中示出的EOSINT P360的涂层装置进行施加。所施加的粉末层的质量是差的。在构造区中可识别到沟槽。在构造区平面的某些位置上未施加或施加太少的粉末。过程温度是169°C。曝光参数是:激光功率19.0W、扫描速度IlOOmm/
S、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象具有强烈的表面缺陷。示例2 (未按照本发明的)
该构造过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P380上执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。粉末利用如图2中示出的EOSINT P380的涂层装置进行施加。所施加的粉末层的质量是差的。在构造区中可识别到沟槽。在构造区平面的某些位置上未施加或施加太少的粉末。过程温度是170°C。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/
S、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象具有强烈的表面缺陷。示例3 (未按照本发明的)
该构造过程在公司EOS股份有限公司的F0RMIGA上执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。根据现有技术，粉末利用如图3A/3B中示出的F0RMIGA的传统涂层装置进行施加。所施加的粉末层的质量是差的。在构造区平面的大的区域中不施加或施加太少的粉末。制造三维对象是不可能的。过程温度是166°C。示例4 (未按照本发明的)
该构造过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360上执行。具有表3的粉末特征值的PP粉末被处理。粉末利用如图2中示出的EOSINT P360的涂层装置进行施加。所施加的粉末层的质量是差的。在构造区中可识别到深的沟槽。在构造区平面的许多位置上未施加或施加太少的粉末。过程温度是123°C。制造三维对象是不可能的。示例5 (未按照本发明的)
该构造过程在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360上执行。具有表4的粉末特征值的PEEK粉末被处理。粉末利用如图2中示出的EOSINT P360的涂层装置进行施加。过程温度是199°C。所施加的粉末层的质量是差的或不能施加连续的粉末层。示例6 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度是169°C。粉末利用装置进行施加，在所述装置情况下4个刷子一个接一个地以IOmm的间距安装。在图4A/4B中示出了各个刷子的几何形状。凹处分别是IOmm宽。空出的区域的份额是50%。该装置进行振幅为4mm和频率为IOHz的振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向，以便保证粉末的均匀分布。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/s、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象不具有表面缺陷。示例7 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度是169°C。粉末利用其几何形状在图5A/5B中示出的装置进行施加。卷边的尖端的角度是90°。该装置进行振幅为Imm和频率为IOOHz的振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/S、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象不具有表面缺陷。示例8 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度是169°C。粉末利用装置进行施加，在所述装置情况下2个刷子一个接一个地以25mm的间距安装。在刷子后面安装有用于平滑构造区平面的钢辊(直径25mm)。在图6A/6B/6C中示出了刷子的几何形状。凹处分别是12mm宽。空出的区域的份额是55%。卷边的尖端的角度是80°。该装置进行振幅为4mm和频率为20Hz的振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/s、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象不具有表面缺陷。示例9 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表I的粉末特征值的PA12粉末被处理。过程温度是169°C。粉末利用如图7A/7B中示出的梳子状的装置进行施加。该装置由10排(排间距3mm)由黄铜制成的刷毛(刷毛长度20mm、直径1mm、IOOmm长度上60根刷毛)组成。该装置进行振幅为2mm和频率为IOOHz的振动平移运动,其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/s、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象不具有表面缺陷。示例10 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表2的粉末特征值的PA6粉末被处理。粉末利用如图7A/7B中示出的梳子状的装置进行施加。该装置由8排(排间距3mm)由黄铜制成的刷毛(刷毛长度20mm、直径1mm、IOOmm长度上60根刷毛)组成。该装置进行振幅为Imm和频率为200Hz的振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。过程温度是199°C。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/s、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象不具有表面缺陷。示例11 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表3的粉末特征值的PP粉末被处理。过程温度是123°C。粉末利用装置进行施加，在所述装置情况下3个刷子一个接一个地以20mm的间距安装。在图6A/6B/6C中示出了头两个刷子的几何形状。第三个刷子实施成与图5A/5B相应。头两个刷子的凹处分别是12mm宽。空出的区域的份额是55%。卷边的尖端中的角度分别是80°。该装置进行振幅为2mm和频率为50Hz的振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。曝光参数是:激光功率36.0W、扫描速度2000mm/
S、曝光线间距0.3mm。制造的三维对象不具有表面缺陷。示例12 (按照本发明的)
该试验在公司EOS股份有限公司的EOSINT P360的构造空间中执行。具有表4的粉末特征值的PEEK粉末被处理。过程温度是199°C。粉末利用装置进行施加，在所述装置情况下3个刷子一个接一个地以20mm的间距安装。在图6A/6B/6C中示出了头两个刷子的几何形状。第三个刷子实施成与图5A/5B相应。头两个刷子的凹处分别是12mm宽。空出的区域的份额是55%。卷边的尖端中的角度分别是80°。该装置进行振幅为5mm和频率为40Hz的振动平移运动，其位置改变矢量与涂层方向垂直和与构造区平面平行地定向。粉末能够无问题地施加。构造区平面被完全涂层。
权利要求
1.用于逐层地制造三维对象的装置，其包括构造空间(40)，所述构造空间(40)具有高度可调节的构造平台(6)、用于将可通过电磁辐射作用凝固的材料的层涂覆到构造平台(6)上的装置(7)、用于辐射层的与对象(5)相应的位置的辐射装置，所述辐射装置包括发射电磁辐射的辐射源(I)、控制单元(3)和位于电磁辐射光路中的透镜(8)，其中用于涂覆层的装置(7)实施为刮板，所述刮板的朝向可通过电磁辐射作用凝固的材料的层的边(26)具有凹处并可以垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，涂覆装置(7)具有至少两个凹处。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，涂覆装置(7)具有至少两个卷边。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述卷边的尖端中的角度的大小至多是150。。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，关于朝向构造区平面的边的总长，所述凹处在朝向粉末的边上的份额至少是30%和至多是70%。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述粉末借助于梳子状的涂覆装置(7)进行施加。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，将多个涂覆装置(7)互相组合。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，使所述涂覆装置(7)垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述涂覆装置(7)包括振动发生器。
10.用于逐层地制造三维对象的方法，其特征在于，所述粉末借助于按照权利要求1至9之一所述的涂覆装置(7)进行涂覆并在粉末施加期间在粉末上除了在施加方向上的力之外另一力起作用，所述另一力垂直于涂层方向和平行于构造区平面地对准。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，待施加的粉末通过涂覆装置(7)的转动或平移运动被松动。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述用于粉末施加的涂覆装置(7)借助于刮擦装置清除附着物。
13.具有小于50μ m的平均粒度d50的聚合物粉末的应用，用于逐层地制造三维对象，所述聚合物粉末根据DIN EN ISO 6186、也即方法A、通流直径15mm是不能流动的。
14.根据权利要求10至12的方法制造的三维对象或构件。
全文摘要
本发明涉及用于逐层地制造三维对象的装置，其包括构造空间(40)，所述构造空间(40)具有高度可调节的构造平台(6)、用于将可通过电磁辐射作用凝固的材料的层涂覆到构造平台(6)上的装置(7)、用于辐射层的与对象(5)相应的位置的辐射装置，所述辐射装置包括发射电磁辐射的辐射源(1)、控制单元(3)和位于电磁辐射光路中的透镜(8)，其中用于涂覆层的装置(7)实施为刮板，所述刮板的朝向可通过电磁辐射作用凝固的材料的层的边(26)具有凹处并可以垂直于施加方向和平行于构造区平面运动。本发明还涉及用于逐层地制造的方法以及相应的成型体。
文档编号B29C67/00GK103192530SQ20131000137
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月4日 优先权日2012年1月6日
发明者M.格雷贝, W.迪克曼, J.克罗伊茨 申请人:赢创工业集团股份有限公司