本發(fā)明涉及一種用于制造三維物體的選擇性激光燒結(jié)設(shè)備或激光熔融設(shè)備的曝光控制的方法，所述方法包括權(quán)利要求1的前序部分的方法步驟。此外，本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備。

背景技術(shù)：

作為現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)由de102014005916.2公開了使用激光燒結(jié)設(shè)備或激光熔融設(shè)備，該激光燒結(jié)設(shè)備或激光熔融設(shè)備能夠利用多個(gè)掃描儀通過選擇性照射成型材料來制造三維物體。這些掃描儀布置在成型區(qū)上方，并且可以是固定不動(dòng)地或者是可動(dòng)地、即在成型區(qū)范圍上方以局部可動(dòng)的方式布置。

在這類多掃描儀設(shè)備中，為成型區(qū)的每個(gè)區(qū)段都分配一個(gè)單獨(dú)的掃描儀，或者這樣安裝或設(shè)計(jì)掃描儀，使其還能夠至少部分曝光原本屬于其他掃描儀的成型區(qū)區(qū)段，以便能夠在如下條件下輔助于該其他掃描儀來曝光其所對(duì)應(yīng)的成型區(qū)范圍：即在該處的曝光成本就時(shí)間或面積而言明顯大于在要相應(yīng)較少曝光的相鄰成型區(qū)段中的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于的目的是，給出一種方法和一種用于實(shí)施該方法的設(shè)備，該方法或設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)成型過程的優(yōu)化并且尤其是能夠減少物體所需的成型時(shí)間。該目的通過權(quán)利要求1的特征的組合實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求2至8給出本方法的其它有利改進(jìn)方案。

參照根據(jù)本發(fā)明的方法，首先在第一步驟中分開地檢測(cè)和存儲(chǔ)每個(gè)單獨(dú)的掃描儀的照射時(shí)間和/或由該單獨(dú)的掃描儀覆蓋的照射面積。照射時(shí)間的檢測(cè)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(hào)來確定，但也可以想到其他檢測(cè)方案，例如通過在驅(qū)控掃描儀時(shí)提供能夠電子存儲(chǔ)的時(shí)間信號(hào)的光敏元件等。

照射面積的檢測(cè)同樣可以以不同方式進(jìn)行，以照相技術(shù)方式通過在確定的時(shí)間段中檢測(cè)照射圖像，或者采用所確定的照射時(shí)間和掃描儀偏差以便能夠確定被照射的成型區(qū)區(qū)段的照射尺寸。

在第二步驟中，將所檢測(cè)的和所存儲(chǔ)的照射時(shí)間數(shù)值和照射面積數(shù)值相互電子比較。這可以通過比較器實(shí)現(xiàn)，該比較器集成在相應(yīng)的合適的處理器或計(jì)算機(jī)中。

如果處理器/計(jì)算機(jī)確定照射時(shí)間或照射面積彼此有偏差，則針對(duì)下一層或下一層區(qū)段，對(duì)粉末層的要被每個(gè)單獨(dú)的掃描儀照射的表面區(qū)段進(jìn)行重新劃分，使得每個(gè)單獨(dú)的掃描儀的照射時(shí)間都盡可能彼此近似和/或每個(gè)單獨(dú)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。

該方法被反復(fù)實(shí)施，即被不斷重復(fù)，由此能夠?qū)υ诔尚瓦^程中改變的照射幾何分布快速地作出相應(yīng)反應(yīng)。掃描區(qū)的劃分在一個(gè)或多個(gè)層固化之后分別動(dòng)態(tài)地調(diào)整，使得在每個(gè)接下來的照射過程中所得到的照射時(shí)間對(duì)于每個(gè)掃描儀都至少近似相同。在成型過程開始之前，操作人員可以基于掃描儀的可讀取的控制數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)掃描儀的掃描區(qū)進(jìn)行預(yù)設(shè)。當(dāng)然，操作人員也可以在成型過程期間類似于手動(dòng)地干預(yù)掃描符號(hào)的反復(fù)近似并且非常有意地移動(dòng)掃描區(qū)，例如由于熱學(xué)原因等。

根據(jù)本發(fā)明的方法還可以被建議作為“混合方法”來實(shí)施，即，例如測(cè)量照射時(shí)間和照射面積，且例如從第一掃描儀的照射時(shí)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(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的近似。

兩個(gè)掃描儀的掃描區(qū)之間的界限可以是直線。但是，如果在成型區(qū)上方使用多于兩個(gè)的掃描儀，則有利的是，在掃描區(qū)之間也選擇其他界限曲線。

如果關(guān)于每個(gè)掃描儀的照射時(shí)間和/或照射面積的比較得出的結(jié)果是不移動(dòng)掃描區(qū)界限，則非常有利的是，使掃描區(qū)之間的界限振蕩，以便避免在表面上形成條痕。

根據(jù)本發(fā)明的控制以優(yōu)化的方式調(diào)整不同掃描儀的掃描區(qū)之間的界限。盡管在整個(gè)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(duì)較小的，由此所述調(diào)整能夠通過在整個(gè)成型過程中對(duì)掃描區(qū)界限的小的漸進(jìn)式調(diào)整來使成型時(shí)間接近理論上的最小值。

附圖說明

借助優(yōu)選實(shí)施例在附圖中詳述本發(fā)明。附圖示出：

圖1示出用于實(shí)施所述方法的設(shè)備的主要部件的示意圖；

圖2示出關(guān)于掃描區(qū)調(diào)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(shí)施方式

圖1中示出的設(shè)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(diào)的成型平臺(tái)4。在成型平臺(tái)4上方布置有涂覆單元5，通過該涂覆單元能夠?qū)碜杂诙拷o料腔7的成型材料6在成型缸3的區(qū)域中涂覆成薄層的形式。在成型缸3上方，在工藝腔2中布置有多個(gè)掃描儀8a、8b，通過這些掃描儀，輻射源10的激光形式的輻射9能夠以工藝受控的方式轉(zhuǎn)向到成型材料層11上，以便選擇性地對(duì)其固化。

所述的設(shè)備部件只涉及對(duì)本發(fā)明重要的部件，這類激光燒結(jié)設(shè)備或激光熔融設(shè)備當(dāng)然具有大量其他部件，但在本發(fā)明中不需要加以說明。

所述設(shè)備還具有電子檢測(cè)單元20，通過該電子檢測(cè)單元能夠分開地檢測(cè)關(guān)于每個(gè)掃描儀8的照射時(shí)間和/或在照射步驟中由掃描儀8覆蓋的照射面積并且存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器21中。

電子比較器22連接到電子存儲(chǔ)器21，通過該電子比較器22能夠?qū)⑺鎯?chǔ)的各個(gè)掃描儀8的照射時(shí)間數(shù)值相互比較。處理器23與比較器22連接，該處理器在各個(gè)掃描儀8的照射時(shí)間數(shù)值有偏差的情況下對(duì)將由每個(gè)單獨(dú)的掃描儀8照射的表面區(qū)域進(jìn)行重新確定，使得每個(gè)單獨(dú)的掃描儀8的照射時(shí)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，操作人員能夠干預(yù)激光燒結(jié)設(shè)備或激光熔融設(shè)備1的成型過程。

要簡(jiǎn)單強(qiáng)調(diào)的是，輻射源10的輻射9在所示實(shí)施例中經(jīng)由射線分配器15引導(dǎo)，并且從該處穿過在工藝腔2的上部區(qū)域中的窗口16，以便到達(dá)掃描儀8a、8b。

檢測(cè)單元20包括在掃描儀上的或在連接于掃描儀上游的光學(xué)開關(guān)(快門)上的傳感元件，該傳感元件檢測(cè)掃描儀8的照射時(shí)間并且在存儲(chǔ)器21中存儲(chǔ)為待比較的照射時(shí)間數(shù)值t1和t2。這些數(shù)值在比較器22中相互比較，以便能夠通過處理器對(duì)掃描儀實(shí)現(xiàn)控制優(yōu)化。

本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知能夠通過照射面積檢測(cè)來取代或補(bǔ)充照射時(shí)間檢測(cè)，所述存儲(chǔ)器和比較器可以是用于運(yùn)行該設(shè)備的電子系統(tǒng)的一部分，并且可以集成在計(jì)算機(jī)或處理器中。

在圖2a-2c中詳細(xì)示出如何就各個(gè)掃描儀8a、8b實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描區(qū)31、32或照射面積的優(yōu)化。

圖2a首先示出了如下狀態(tài)：掃描區(qū)32的待熔融面積大于掃描區(qū)31的待熔融面積。由于該原因，合適的是，向下移動(dòng)掃描區(qū)31和掃描區(qū)32之間的界限30，使得在根據(jù)圖2b的下一層n+1中已經(jīng)使掃描區(qū)31、32近似。

該過程不斷重復(fù)，直至掃描區(qū)31和32實(shí)際上大小相同，即，照射時(shí)間ta和tb彼此近似，從而這兩個(gè)掃描儀8a和8b至少盡可能地被同等利用。

如果照射時(shí)間或掃描區(qū)尺寸的比較測(cè)量得出如下結(jié)果：不必移動(dòng)掃描區(qū)之間的界限30，因?yàn)檎丈鋾r(shí)間彼此近似，則使掃描區(qū)31、32之間的界限30振蕩，以避免在結(jié)構(gòu)件中形成條痕。

附圖標(biāo)記列表

1設(shè)備

2工藝腔

3成型缸

4成型平臺(tái)

5涂覆單元

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(cè)單元

21存儲(chǔ)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(qū)

32掃描區(qū)