本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備的粉末施加機(jī)構(gòu)(arrangement)。另外，本發(fā)明涉及一種操作這樣的粉末施加機(jī)構(gòu)的方法。最后，本發(fā)明涉及一種配備有這樣的粉末施加機(jī)構(gòu)的、通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備。

背景技術(shù)：

粉末床融合(powderbedfusion，粉末床熔融)是一種增材逐層工藝(additivelayeringprocess)，通過(guò)該工藝，可以將粉狀的特別是金屬的和/或陶瓷的原料處理為復(fù)雜形狀的三維工件。為此，原料粉末層被施加到承載件上，并取決于待生產(chǎn)的工件所需的幾何形狀以位置(地點(diǎn))選擇方式而經(jīng)受激光輻射。穿透粉末層的激光輻射引起加熱從而熔化或燒結(jié)原料粉末粒子。進(jìn)一步地，然后原料粉末層被依次施加至承載件上已經(jīng)受激光處理的層，直到工件具有所需的形狀和大小?？梢圆捎梅勰┐踩诤显赾ad數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上制造原型、工具、替代零件、高價(jià)值的組件或醫(yī)療假體，諸如，例如，假齒或矯形假體。

在ep2818305a1中描述了一種粉末施加裝置，該粉末施加裝置可以用于將原料粉末層施加到通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備的承載件上。該粉末施加裝置包括用于存儲(chǔ)原料粉末的粉末存儲(chǔ)器和被配置成將原料粉末從粉末儲(chǔ)存器排出到承載件上的粉末供給通道。通道打開(kāi)/關(guān)閉元件被設(shè)置在粉末供給通道中且被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。在其第一位置，通道打開(kāi)/關(guān)閉元件允許將原料粉末從粉末存儲(chǔ)器排出到承載件上，然而，在其第二位置，第一通道打開(kāi)/關(guān)閉元件阻止將原料粉末從粉末存儲(chǔ)器排出到承載件上。當(dāng)在承載件上移動(dòng)粉末施加裝置時(shí)，第一通道打開(kāi)/關(guān)閉元件通過(guò)使通道打開(kāi)/關(guān)閉元件抵靠用于制造工件的裝置的止動(dòng)件(stopper)所引起的外部機(jī)械力而在其第一位置和其第二位置之間移動(dòng)。

此外，如在ep2202016b1中所公開(kāi)的，用于通過(guò)使用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備的粉末施加裝置可以配備有調(diào)平(leveling)滑動(dòng)件，該調(diào)平滑動(dòng)件相對(duì)于粉末施加裝置的粉末出口開(kāi)口在空閑位置和操作位置之間的垂直位移方面是可定位的。在其空閑位置，調(diào)平滑動(dòng)件不與施加在承載件上的原料粉末層接觸。相反地，在其操作位置上，當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，調(diào)平滑動(dòng)件掠過(guò)原料粉末層且將原料粉末調(diào)平?？商鎿Q地，調(diào)平滑動(dòng)件相對(duì)于粉末出口開(kāi)口在第一位置與第二位置之間的水平位移方面可以是可定位的，使得調(diào)平滑動(dòng)件以如下方式相對(duì)于粉末出口開(kāi)口始終是可定位的，即當(dāng)粉末施加裝置在相反的方向上移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，調(diào)平滑動(dòng)件掠過(guò)施加在承載件上的原料粉末層以便在粉末施加裝置操作期間調(diào)平原料粉末層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種粉末施加機(jī)構(gòu)，該粉末施加機(jī)構(gòu)用于通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備，該設(shè)備允許借助于粉末施加裝置對(duì)粉末施加機(jī)構(gòu)的操作并由此對(duì)從原料粉末層制造出三維工件的質(zhì)量進(jìn)行簡(jiǎn)單并且可靠的監(jiān)控。此外，本發(fā)明的目的在于提供一種操作這樣的粉末施加機(jī)構(gòu)的方法。最后，本發(fā)明的目的在于提供一種配備有這樣的粉末施加機(jī)構(gòu)的、通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備。

這些目的通過(guò)如下的粉末施加機(jī)構(gòu)、如下的操作粉末施加機(jī)構(gòu)的方法以及如下的用于制造工件的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一種用于通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備的粉末施加機(jī)構(gòu)，包括承載件，該承載件適于接收原料粉末(原材料粉末)的層和通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件。原則上，承載件可以是剛性固定承載件。然而，優(yōu)選地，承載件被設(shè)計(jì)成在豎直方向上可位移，使得，由于工件是由原料粉末按照層建造起來(lái)的，隨著工件的構(gòu)造高度增加，承載件能夠在豎直方向上向下移動(dòng)。原料粉末優(yōu)選地為金屬粉末特別是金屬合金粉末，而且還可以為陶瓷粉末或包含不同材料的粉末。粉末可以具有任何合適的顆粒尺寸(粒徑)或顆粒尺寸分布(粒徑分布)。然而，優(yōu)選的是處理顆粒尺寸<100μm的粉末。

該粉末施加機(jī)構(gòu)還包括粉末施加裝置，該裝置被配置成將原料粉末沉積(設(shè)置)在承載件上。該粉末施加裝置相對(duì)于承載件是可移動(dòng)的。具體而言，該粉末施加裝置可以穿過(guò)承載件來(lái)回(前后)移動(dòng)。該粉末施加裝置可以具有任何合適的設(shè)計(jì)且可以包括粉末室和粉末出口開(kāi)口，該粉末室用于接收和存儲(chǔ)原料粉末，該粉末出口開(kāi)口用于將原料粉末從粉末室排出到承載件上。例如，該粉末施加裝置可以被設(shè)計(jì)成如ep2818305a1中所描述的一樣。此外，該粉末施加裝置可以配備有如在ep2202016b1中所描述的調(diào)平滑動(dòng)件，因此，該裝置可適用于操作，而沒(méi)有“空轉(zhuǎn)”?？商鎿Q地，該粉末施加裝置可以被設(shè)計(jì)成沒(méi)有一體化粉末室，而僅被配置成在承載件上單獨(dú)分配排出的原料粉末。

最后，該粉末施加機(jī)構(gòu)包括附接至粉末施加裝置的至少一個(gè)攝像機(jī)(照相機(jī))。具體而言，該攝像機(jī)以這樣的方式被附接至粉末施加裝置，使得當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，攝像機(jī)能夠獲取通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面的圖像和/或通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面的圖像。通過(guò)攝像機(jī)，可以原位(in-situ)監(jiān)控在粉末施加機(jī)構(gòu)的操作期間通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的新鮮原料粉末層的表面和/或在通過(guò)粉末施加裝置覆蓋有新鮮原料粉末層之前的工件的表面。具體而言，通過(guò)攝像機(jī)，在移動(dòng)粉末施加裝置穿過(guò)承載件時(shí)，已經(jīng)可以分析原料粉末層表面和工件表面的形貌。這允許可靠地控制已經(jīng)在工件生成期間借助于粉末施加機(jī)構(gòu)由原料粉末層制成的三維工件的質(zhì)量。

可以將通過(guò)至少一個(gè)攝像機(jī)獲取的圖像發(fā)送至控制單元，該控制單元可以適于執(zhí)行圖像處理和/或圖像分析以用于評(píng)估原料粉末層和/或工件的質(zhì)量。此外，可以將通過(guò)至少一個(gè)攝像機(jī)獲取的圖像顯示在顯示屏上，以便允許用戶查看圖像。另外，在通過(guò)至少一個(gè)攝像機(jī)獲取的圖像指示原料粉末層和/或工件的質(zhì)量令人不滿意的情況下，控制單元可以適于停止粉末施加機(jī)構(gòu)的操作。

可以以可以配備有線性圖像傳感器的線性攝像機(jī)的形式設(shè)計(jì)至少一個(gè)攝像機(jī)。至少一個(gè)攝像機(jī)的圖像傳感器可以具有適于承載件在平行于圖像傳感器的定向的方向上的尺寸的長(zhǎng)度，即圖像傳感器的長(zhǎng)度可以與承載件在平行于圖像傳感器的定向的方向上的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。線性攝像機(jī)特別適合于以高空間分辨率和高速度獲取原料粉末層的表面和/或工件的表面的無(wú)失真圖像。從而，可以省略用于補(bǔ)償透視失真的數(shù)學(xué)圖像處理。

例如，可以將至少一個(gè)攝像機(jī)附接至粉末施加裝置的正面或背面。在攝像機(jī)被附接至粉末施加裝置的正面的情況下，攝像機(jī)適合于獲取在移動(dòng)粉末施加裝置前面的表面的圖像，即在生成在承載件上的工件的表面被原料粉末的新鮮層覆蓋之前的所述表面。相反地，在攝像機(jī)被附接至粉末施加裝置的背面的情況下，攝像機(jī)適合于獲取在移動(dòng)粉末施加裝置后面的表面的圖像，即通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的新鮮原料粉末層的表面。

該粉末施加機(jī)構(gòu)還可以包括附接至粉末施加裝置的至少一個(gè)照明裝置。具體而言，至少一個(gè)照明裝置可以以這樣的方式被附接至粉末施加裝置，使得在粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，照明裝置能夠?qū)νㄟ^(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面和/或通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面進(jìn)行照明。通過(guò)照明裝置，可以對(duì)旨在借助于至少一個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的原料粉末層的表面和/或工件的表面進(jìn)行照明。因此，能夠提升通過(guò)至少一個(gè)攝像機(jī)獲取的圖像的質(zhì)量。

可以以線性照明裝置的形式設(shè)計(jì)至少一個(gè)照明裝置。線性照明裝置可以具有適于承載件在平行于線性照明裝置的定向的方向上的尺寸的長(zhǎng)度，即線性照明裝置的長(zhǎng)度可以與承載件在平行于線性照明裝置的定向的方向上的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)，以便確保適當(dāng)?shù)貙?duì)旨在借助于至少一個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的原料粉末層的表面和/或工件的表面進(jìn)行照明。線性照明裝置結(jié)合以線性攝像機(jī)形式設(shè)計(jì)的攝像機(jī)一起使用是特別有利的。

例如，至少一個(gè)照明裝置可以附接至粉末施加裝置的正面或背面。在照明裝置被附接至粉末施加裝置的正面的情況下，照明裝置適合于對(duì)在移動(dòng)粉末施加裝置前面的表面進(jìn)行照明，即，在生成在承載件上的工件的表面被原料粉末的新鮮層覆蓋之前的所述表面。相反地，在照明設(shè)備被附接至粉末施加裝置的背面的情況下，照明裝置適合于對(duì)在移動(dòng)粉末施加裝置后面的表面進(jìn)行照明，即通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的新鮮原料粉末層的表面。

在粉末施加機(jī)構(gòu)中，至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置被暴露于通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末的粒子而形成的灰塵。因此，優(yōu)選地，粉末施加機(jī)構(gòu)還包括至少一個(gè)清潔站，該至少一個(gè)清潔站被布置為在該粉末施加裝置已經(jīng)完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置之后與至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置接觸，并且該清潔站適于對(duì)至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置進(jìn)行清潔。在其靜止位置，優(yōu)選地，粉末施加裝置被布置成偏離承載件，以便允許無(wú)阻礙地輻射通過(guò)粉末施加裝置利用電磁輻射或粒子輻射施加在承載件上的原料粉末層。例如，在其靜止位置，粉末施加裝置可以被布置成鄰近承載件且被定向以使得粉末施加裝置的縱向軸線基本上平行于承載件的邊緣進(jìn)行延伸。因此，至少一個(gè)清潔站還可以被布置成鄰近承載件且沿承載件的邊緣延伸，以便在粉末施加裝置完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)后被布置在其靜止位置時(shí)，面向至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置。

為了確保適當(dāng)?shù)厍鍧嵵辽僖粋€(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置，至少一個(gè)清潔站的形狀和尺寸優(yōu)選地適于至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置的形狀和尺寸。例如，在以線性攝像機(jī)的形式設(shè)計(jì)至少一個(gè)攝像機(jī)和/或以線性照明裝置的形式設(shè)計(jì)至少一個(gè)照明裝置的情況下，優(yōu)選地，至少一個(gè)清潔站也是線性形狀的且具有基本上與線性攝像機(jī)和/或線性照明裝置的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。

至少一個(gè)清潔站可以設(shè)置有在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間可移動(dòng)的蓋子。在附接有至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置的粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，該蓋子優(yōu)選地被布置在其關(guān)閉位置以便防止清潔站被原料粉末粒子污染。然而，當(dāng)粉末施加裝置靠近清潔站時(shí)，蓋子可以適于被帶入其打開(kāi)位置。至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置于是可以直接與清潔站接觸并且在粉末施加裝置已經(jīng)到達(dá)其靜止位置之后被清潔。

優(yōu)選地，維持清潔站和至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置之間的接觸，即只要粉末施加裝置被布置在其靜止位置，至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置就可以保持容納在清潔站內(nèi)。具體而言，至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置在利用電磁輻射或粒子輻射對(duì)通過(guò)粉末施加裝置施加到承載件上的原料粉末層在粉末施加裝置最近移動(dòng)穿過(guò)承載件期間進(jìn)行輻射時(shí)，可以保持容納在清潔站內(nèi)。因此，至少一個(gè)攝像機(jī)和/或至少一個(gè)照明裝置保護(hù)利用電磁輻射或粒子輻射對(duì)原料粉末層進(jìn)行輻射時(shí)所生成的粒子免受煙氣和煙塵。

在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，粉末施加機(jī)構(gòu)包括第一攝像機(jī)和第二攝像機(jī)，該第一攝像機(jī)以這樣的方式被附接至粉末施加裝置，使得在粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，第一攝像機(jī)能夠獲取通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面的圖像，該第二攝像機(jī)以這樣的方式被附接至粉末施加裝置，使得在粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，該第二攝像機(jī)能夠獲取通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面的圖像。使用粉末施加機(jī)構(gòu)的這樣的設(shè)計(jì)，在粉末施加機(jī)構(gòu)的操作期間，可以同步地原位監(jiān)控通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的新鮮原料粉末層的表面和在通過(guò)粉末施加裝置被覆蓋有新鮮原料粉末層之前的工件表面兩者。

可替換地或附加地，粉末施加機(jī)構(gòu)可以包括第一照明裝置和第二照明裝置，該第一照明裝置附接至粉末施加裝置，使得該第一照明裝置在粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，對(duì)通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面進(jìn)行照明，該第二照明裝置附接至粉末施加裝置，使得在粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，該第二照明裝置能夠?qū)νㄟ^(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面進(jìn)行照明。使用粉末施加機(jī)構(gòu)的這樣的設(shè)計(jì)，在粉末施加機(jī)構(gòu)的操作期間，可以同步地對(duì)旨在借助于第一攝像機(jī)被監(jiān)控的原料粉末層的表面和旨在借助于第二攝像機(jī)被監(jiān)控的工件的表面進(jìn)行照明。

此外，粉末施加機(jī)構(gòu)可以包括第一清潔站，該第一清潔站被布置成在粉末施加裝置已經(jīng)完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)第一靜止位置之后，與第一攝像機(jī)和第一照明裝置中的至少一個(gè)接觸。第一清潔站優(yōu)選地適于清潔第一攝像機(jī)和第一照明裝置中的至少一個(gè)。此外，粉末施加機(jī)構(gòu)可以配備有第二清潔站，該第二清潔站被布置成在粉末施加裝置已經(jīng)完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)第二靜止位置之后，與第二攝像機(jī)和第二照明裝置中的至少一個(gè)接觸。第二清潔站優(yōu)選地適于清潔第二攝像機(jī)和第二照明裝置中的至少一個(gè)。

例如，第一清潔站可以被布置成鄰近承載件且可以沿承載件的第一邊緣延伸以便當(dāng)粉末施加裝置在第一方向上完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)后被布置在其第一靜止位置時(shí)，面向第一攝像機(jī)和/或第一照明裝置。第二清潔站可以被布置成鄰近承載件且可以沿承載件的與第一邊緣相反的第二邊緣延伸以便當(dāng)粉末施加裝置在與第一方向相反的第二方向上完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)后被布置在其第二靜止位置時(shí)，面向第二攝像機(jī)和/或第二照明裝置。

在一種操作用于通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備的粉末施加機(jī)構(gòu)的方法中，設(shè)置有適于接收原料粉末的層以及通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的承載件。被配置成將原料粉末沉積(設(shè)置)在承載件上的粉末施加裝置穿過(guò)承載件來(lái)回移動(dòng)。粉末施加裝置可以包括粉末室和粉末出口開(kāi)口，該粉末室用于接收和存儲(chǔ)原料粉末，該粉末出口開(kāi)口用于將原料粉末從粉末室排出到承載件上。可替換地，粉末施加裝置可以被設(shè)計(jì)成不具有一體化粉末室，而僅被配置成在承載件上單獨(dú)分布排出的原料粉末。當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，通過(guò)附接至粉末施加裝置的至少一個(gè)攝像機(jī)獲取通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面的圖像和/或通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面的圖像。

當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，通過(guò)附接至粉末施加裝置的至少一個(gè)照明裝置可以對(duì)通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面和/或通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面進(jìn)行照明。

可以通過(guò)至少一個(gè)清潔站來(lái)清潔攝像機(jī)和/或照明裝置，該清潔站被布置成以使得在粉末施加裝置已經(jīng)完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置后，與攝像機(jī)和/或照明裝置接觸。

至少一個(gè)清潔站可以設(shè)置有在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間可移動(dòng)的蓋子。優(yōu)選地，當(dāng)粉末施加裝置靠近清潔站時(shí)，上述蓋子適于被帶入其打開(kāi)位置。

在操作粉末施加機(jī)構(gòu)的方法中，當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，通過(guò)附接至粉末施加裝置的第一攝像機(jī)可以獲取通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面的圖像?？商鎿Q地或附加地，當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，通過(guò)附接至粉末施加裝置的第二攝像機(jī)可以獲取通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面的圖像。

當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，通過(guò)附接至粉末施加裝置的第一照明裝置可以對(duì)通過(guò)粉末施加裝置施加在承載件上的原料粉末層的表面進(jìn)行照明?？商鎿Q地或附加地，當(dāng)粉末施加裝置移動(dòng)穿過(guò)承載件時(shí)，通過(guò)附接至粉末施加裝置的第二照明裝置可以對(duì)通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件的表面進(jìn)行照明。

可以通過(guò)第一清潔站來(lái)清潔第一攝像機(jī)和/或第一照明裝置，該第一清潔站被布置成以使得在粉末施加裝置已經(jīng)完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置后，與第一攝像機(jī)和/或第一照明裝置接觸?？梢酝ㄟ^(guò)第二清潔站來(lái)清潔第二攝像機(jī)和/或第二照明裝置，該第二清潔站被布置成以使得在粉末施加裝置已經(jīng)完成穿過(guò)承載件的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置后，與第二攝像機(jī)和/或第二照明裝置接觸。

一種用于通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射粉末層來(lái)制造工件的設(shè)備包括上述的粉末施加機(jī)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

參考所附的示意圖，下文將更加詳細(xì)地闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1示出了通過(guò)利用電磁輻射或粒子輻射輻射原料粉末的層來(lái)制造三維工件的設(shè)備；

圖2示出了在根據(jù)圖1的設(shè)備中采用的粉末施加機(jī)構(gòu)的詳細(xì)截面圖；以及

圖3示出了根據(jù)圖2的粉末施加機(jī)構(gòu)的俯視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于通過(guò)增材逐層構(gòu)造(additivelayerconstruction)方法來(lái)制造組件的設(shè)備100。該設(shè)備100包括處理室102，該處理室容納粉末施加機(jī)構(gòu)10。處理室102是相對(duì)于環(huán)境大氣可密封的，即是相對(duì)于處理室102周?chē)沫h(huán)境可密封的。粉末施加機(jī)構(gòu)10包括用于將原料粉末施加到承載件14上的粉末施加裝置12。如箭頭a1、a2所指示，粉末施加裝置12穿過(guò)承載件14是可來(lái)回移動(dòng)的。將承載件14設(shè)計(jì)成在豎直方向v上為可位移的，使得由于工件是由原料粉末在承載件14上逐層構(gòu)建的，隨著工件的構(gòu)造高度增加，承載件14可以在豎直方向v上向下移動(dòng)。

設(shè)備10還包括輻射裝置104，該輻射裝置用于選擇性地將激光輻射輻射到施加在承載件14上的原料粉末上。通過(guò)輻射裝置104，施加在承載件14上的原料粉末可以依賴于待制成的組件的所需幾何形狀以位置選擇方式來(lái)經(jīng)受激光輻射。輻射裝置104具有氣密密封外殼106。由輻射源110提供的輻射束108特別是激光束經(jīng)由開(kāi)口112被引導(dǎo)入外殼106中，所述輻射源特別是例如可以包括以近似1070nm至1080nm的波長(zhǎng)發(fā)射激光的二極管泵浦鐿光釬激光的激光源。

輻射裝置104還包括用于引導(dǎo)和處理輻射束108的光學(xué)單元114。光學(xué)單元114可以包括用于擴(kuò)展輻射束108的光束擴(kuò)展器、掃描儀和物鏡?？商鎿Q地，光學(xué)單元114可以包括包含聚焦光學(xué)器件的光束擴(kuò)展器和掃描單元。通過(guò)掃描單元，能夠改變且調(diào)整輻射光束108在光束路徑方向和在垂直于光束路徑的平面這兩者上聚焦的位置?？梢砸詸z流計(jì)掃描儀(掃描振鏡，galvanometerscanner)的形式設(shè)計(jì)掃描單元，并且物鏡可以是f-θ物鏡。

在操作設(shè)備100期間，通過(guò)使用輻射束108選擇性地輻射施加在承載件14上的原料粉末層而在承載件14上生成待制成的組件的第一層。根據(jù)待制成的組件的cad數(shù)據(jù)，在施加在承載件14上的原料粉末層上引導(dǎo)輻射束108。在完成待制成的組件的第一層之后，在豎直方向上降低承載件14，從而允許通過(guò)粉末施加裝置12施加相繼的粉末層。此后，通過(guò)輻射裝置104輻射相繼的粉末層。因此，逐層地在承載件14上建立起了組件。

正如特別是根據(jù)圖2變得明顯的是，粉末施加裝置12包括第一和第二粉末室16a、16b，用于接收且存儲(chǔ)待施加在承載件14上的原料粉末。每個(gè)粉末室16a、16b經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二粉末供給通道20a、20b連接至相應(yīng)的第一和第二粉末出口開(kāi)口18a、18b。關(guān)閉/打開(kāi)元件22a、22b被布置在每個(gè)粉末供給通道20a、20b中，該關(guān)閉/打開(kāi)元件可在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)且用于選擇性地關(guān)閉或打開(kāi)粉末供給通道20a、20b。具體而言，在關(guān)閉/打開(kāi)元件22a、22b被布置在它們的關(guān)閉位置中的情況下，阻止原料粉末經(jīng)由粉末出口開(kāi)口18a、18b從粉末室16a、16b排出到承載件14上。相反地，在關(guān)閉/打開(kāi)元件22a、22b被布置在它們的打開(kāi)位置中的情況下，原料粉末經(jīng)由粉末出口開(kāi)口18a、18b從粉末室16a、16b排出到承載件14上。

在粉末出口開(kāi)口18a、18b之間設(shè)置有保持元件24，該保持元件具有可釋放地附接至其的調(diào)平滑動(dòng)件26。當(dāng)粉末施加裝置12在圖1中的箭頭a1所示的第一方向上移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一關(guān)閉/打開(kāi)元件22a被布置在其打開(kāi)位置，而第二關(guān)閉/打開(kāi)元件22b被布置在其關(guān)閉位置。因此，來(lái)自第一粉末室16a的原料粉末經(jīng)由第一粉末出口開(kāi)口18a被排出到承載件14上，而阻止原料粉末從第二粉末室16b排出。施加在承載件14上的原料粉末通過(guò)調(diào)平滑動(dòng)件26來(lái)調(diào)平，相對(duì)于粉末施加裝置12穿過(guò)承載件14的移動(dòng)方向a1，調(diào)平滑動(dòng)件26被布置在將原料粉末排出到承載件14上的第一粉末出口開(kāi)口18a的后面。

相反地，當(dāng)粉末施加裝置12在圖1中的箭頭a2所示的、與第一方向a1相反的第二方向上移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一關(guān)閉/打開(kāi)元件22a被布置在其關(guān)閉位置，而第二關(guān)閉/打開(kāi)元件22b被布置在其打開(kāi)位置。因此，來(lái)自第二粉末室16b的原料粉末經(jīng)由第二粉末出口開(kāi)口18b排出到承載件14上，而阻止原料粉末從第一粉末室16a排出。施加在承載件14上的原料粉末再次通過(guò)調(diào)平滑動(dòng)件26調(diào)平，相對(duì)于粉末施加裝置12穿過(guò)承載件14的移動(dòng)方向a2，調(diào)平滑動(dòng)件26被布置在將原料粉末排出到承載件14上的第二粉末出口開(kāi)口18b的后面。

圖2和圖3示出了處于操作狀態(tài)的粉末施加機(jī)構(gòu)10，其中，三維工件28在承載件14上已經(jīng)被建立起一定高度，因此，承載件14已經(jīng)在豎直方向v上被降低。工件28被嵌入在原料粉末30內(nèi)。此外，在圖2和圖3中示出了在粉末施加裝置12被移動(dòng)時(shí)，該粉末施加裝置處于在穿過(guò)承載件14的中途的位置并且在第二移動(dòng)方向a2上。因此，在相對(duì)于粉末施加裝置12穿過(guò)承載件14的移動(dòng)方向a2布置在第二粉末出口開(kāi)口18b的后面的區(qū)域中，粉末施加裝置12已經(jīng)施加了新鮮原料粉末層。相反地，在相對(duì)于粉末施加裝置12穿過(guò)承載件14的移動(dòng)方向a2被布置在第二粉末出口開(kāi)口18b的前面的區(qū)域中，工件28的表面32被暴露。

粉末施加機(jī)構(gòu)10包括至少一個(gè)攝像機(jī)34a、34b，該攝像機(jī)被附接至粉末施加裝置12，使得在粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，攝像機(jī)能夠獲取通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的新鮮原料粉末層的表面36和通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末30制成的工件28的表面32中的至少一個(gè)的圖像。具體而言，粉末施加裝置10包括第一和第二攝像機(jī)34a、34b，所述攝像機(jī)被附接至粉末施加裝置12，使得在粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一和第二攝像機(jī)34a、34b中的一個(gè)能夠獲取通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的原料粉末層的表面36的圖像，而在粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一和第二攝像機(jī)34a、34b中的另一個(gè)能夠獲取通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件28的表面32的圖像。

當(dāng)根據(jù)圖2和圖3的粉末施加裝置12在移動(dòng)方向a2上移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一攝像機(jī)34a獲取通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的新鮮原料粉末層的表面36的圖像，而第二攝像機(jī)34b獲取工件28仍然暴露的表面32的圖像。相反地，當(dāng)根據(jù)圖2和圖3的粉末施加裝置12在與移動(dòng)方向a2相反的移動(dòng)方向a1上移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一攝像機(jī)34a獲取工件28仍然暴露的表面32的圖像，而第二攝像機(jī)34b獲取通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的新鮮原料粉末層的圖像。

兩個(gè)攝像機(jī)34a、34b都是以線性攝像機(jī)的形式設(shè)計(jì)的并且配備有線性圖像傳感器。攝像機(jī)34a、34b的圖像傳感器具有適于承載件14在平行于圖像傳感器的定向的方向上的尺寸的長(zhǎng)度，即圖像傳感器的長(zhǎng)度與承載件14在平行于圖像傳感器的定向的方向上的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。相對(duì)于移動(dòng)方向a2，第一攝像機(jī)34a附接至粉末施加裝置12的背面，因此，該攝像機(jī)適合于獲取在移動(dòng)的粉末施加裝置后面的表面的圖像，而第二攝像機(jī)34b附接至粉末施加裝置12的正面，因此，該攝像機(jī)適合于獲取在移動(dòng)的粉末施加裝置12前面的表面的圖像。當(dāng)然，相對(duì)于移動(dòng)方向a1，第一攝像機(jī)34a附接至粉末施加裝置12的正面，因此適合于獲取在移動(dòng)的粉末施加裝置12前面的表面的圖像，而第二攝像機(jī)34b附接至粉末施加裝置12的背面，因此，該攝像機(jī)適合于獲取在移動(dòng)的粉末施加裝置12后面的表面的圖像。

為了提升通過(guò)攝像機(jī)34a、34b獲取的圖像的質(zhì)量，粉末施加機(jī)構(gòu)10還包括至少一個(gè)照明裝置38a、38b，該照明裝置附接至粉末施加裝置12，使得在粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，該照明裝置能夠?qū)νㄟ^(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的原料粉末層的表面36和通過(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件28的表面32中的至少一個(gè)進(jìn)行照明。具體而言，粉末施加機(jī)構(gòu)10包括第一和第二照明裝置38a、38b，所述照明裝置附接至粉末施加裝置12，使得在粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一和第二照明裝置38a、38b中的一個(gè)能夠?qū)νㄟ^(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的原料粉末層的表面36進(jìn)行照明，而在粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一和第二照明裝置38a、38b中的另一個(gè)能夠?qū)νㄟ^(guò)生成層構(gòu)造方法由原料粉末制成的工件28的表面32進(jìn)行照明。

當(dāng)根據(jù)圖2和圖3的粉末施加裝置12在移動(dòng)方向a2上移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一照明裝置38a對(duì)通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的新鮮原料粉末層的表面36進(jìn)行照明，而第二照明裝置38b對(duì)工件28仍然暴露的表面32進(jìn)行照明。相反地，當(dāng)根據(jù)圖2和圖3的粉末施加裝置12在與移動(dòng)方向a2相反的移動(dòng)方向a1上移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，第一照明裝置38a對(duì)工件28仍然暴露的表面32進(jìn)行照明，而第二照明裝置38b對(duì)通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的新鮮原料粉末層進(jìn)行照明。

兩個(gè)照明裝置38a、38b都是以線性照照明裝置的形式設(shè)計(jì)的，所述照明裝置被布置成基本上平行于線性攝像機(jī)34a、34b。照明裝置38a、38b具有一長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度適于承載件14在平行于照明裝置38a、38b的定向的方向上的尺寸，且適于線性攝像機(jī)34a、34b的線性圖像傳感器的長(zhǎng)度，以便確保借助于攝像機(jī)34a、34b適當(dāng)?shù)貙?duì)待監(jiān)控的表面區(qū)域進(jìn)行照明。

相對(duì)于移動(dòng)方向a2，第一照明裝置38a附接至粉末施加裝置12的背面，因此，適合于對(duì)在移動(dòng)粉末施加裝置后面的表面進(jìn)行照明，而第二照明裝置38b附接至粉末施加裝置12的正面，因此，適合于對(duì)在移動(dòng)粉末施加裝置12前面的表面進(jìn)行照明。當(dāng)然，相對(duì)于移動(dòng)方向a1，第一照明裝置38a附接至粉末施加裝置12的正面，因此，適合于照明在移動(dòng)的粉末施加裝置12前面的表面，而第二照明裝置38b附接至粉末施加裝置12的背面，因此，適合于照明在移動(dòng)的粉末施加裝置12后面的表面。

在設(shè)備100中，攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b被布置在處理室102內(nèi)，因此暴露于由通過(guò)粉末施加裝置12施加在承載件14上的原料粉末的粒子形成的灰塵。因此，粉末施加機(jī)構(gòu)10還包括至少一個(gè)清潔站40a、40b，該至少一個(gè)清潔站被布置成在粉末施加裝置12已經(jīng)完成穿過(guò)承載件14的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置之后，與至少一個(gè)攝像機(jī)34a、34b和/或至少一個(gè)照明裝置38a、38b接觸，并且該至少一個(gè)清潔站適于清潔至少一個(gè)攝像機(jī)34a、34b和/或至少一個(gè)照明裝置38a。具體而言，粉末施加機(jī)構(gòu)10包括第一清潔站40a，該第一清潔站被布置成在粉末施加裝置12已經(jīng)完成穿過(guò)承載件14的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置之后，與第一攝像機(jī)34a和第一照明裝置38a接觸且對(duì)第一攝像機(jī)34a和第一照明裝置38a進(jìn)行清潔。而且，粉末施加機(jī)構(gòu)10配備有第二清潔站40b，該第二清潔站被布置成在粉末施加裝置12已經(jīng)完成穿過(guò)承載件14的移動(dòng)且已經(jīng)到達(dá)靜止位置之后，與第二攝像機(jī)34b和第二照明裝置38b接觸且對(duì)第二攝像機(jī)34b和第二照明裝置38b進(jìn)行清潔。

正如在圖3中用虛線所示出的，在移動(dòng)方向a1上移動(dòng)穿過(guò)承載件14之后，粉末施加裝置12被布置在第一靜止位置(圖3左側(cè))，而在移動(dòng)方向a2上移動(dòng)穿過(guò)承載件14之后，粉末施加裝置12被布置在第二靜止位置上(圖3右側(cè))。在兩個(gè)靜止位置中，粉末施加裝置被布置成偏離承載件14，以便允許沒(méi)有阻礙地輻射承載件14上的原料粉末層。特別地，粉末施加裝置12在兩個(gè)靜止位置中被布置成鄰近承載件14且被定向以使得粉末施加裝置12的縱向軸線l基本上平行于承載件14的邊緣延伸。

因此，第一清潔站40a被布置成鄰近承載件14且沿承載件14的第一邊緣延伸，以便當(dāng)粉末施加裝置12在沿第一移動(dòng)方向a1完成穿過(guò)承載件14的移動(dòng)之后被布置在其第一靜止位置中時(shí)，該清潔站面向第一攝像機(jī)34a和第一照明裝置38a。第二清潔站40b被布置成鄰近承載件14且沿承載件14的與第一邊緣相反的第二邊緣延伸，以便當(dāng)粉末施加裝置12在沿第二移動(dòng)方向a2完成穿過(guò)承載件14的移動(dòng)之后被布置在其第二靜止位置中時(shí)，該清潔站面向第二攝像機(jī)34b和第二照明裝置38b。

為了確保適當(dāng)?shù)厍鍧崝z像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b，清潔站40a、40b的形狀和尺寸適于攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b的形狀和尺寸。特別地，清潔站40a、40b也是線性形狀的且具有與線性攝像機(jī)34a、34b和線性形狀照明裝置38a、38b的長(zhǎng)度基本上相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。

清潔站40a、40b中的每一個(gè)可以設(shè)置有蓋子42a、42b，該蓋子在關(guān)閉位置(參見(jiàn)圖2中的第一清潔站40a)和打開(kāi)位置(參見(jiàn)圖2中的第二清潔站40b)之間是可移動(dòng)的。在附接有攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b的粉末施加裝置12移動(dòng)穿過(guò)承載件14時(shí)，蓋子42a、42b被布置在它們的關(guān)閉位置以便保護(hù)清潔站40a、40b不被原料粉末粒子污染。然而，當(dāng)粉末施加裝置12靠近清潔站40a、40b時(shí)，蓋子42a、42b可以被帶入它們的打開(kāi)位置。結(jié)果，攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b可以在粉末施加裝置12已經(jīng)到達(dá)其靜止位置后直接與清潔站40a、40b接觸且被清潔。

維持清潔站40a、40b與攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b之間的接觸，即只要粉末施加裝置12被布置在其靜止位置，攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b就保持被容納在清潔站40a、40b內(nèi)。具體而言，攝像機(jī)34a、34b和照明裝置38a、38b在承載件14上的原料粉末層被輻射時(shí)保持被容納在清潔站40a、40b內(nèi)。

將通過(guò)攝像機(jī)34a、34b獲取的圖像發(fā)送至控制單元(未示出)，該控制單元適于執(zhí)行圖像處理和/或圖像分析以評(píng)估原料粉末層和/或工件28的質(zhì)量。此外，通過(guò)攝像機(jī)34a、34b獲取的圖像被顯示在顯示屏(也未示出)上以便允許用戶查看圖像。另外，控制單元可以適于在通過(guò)攝像機(jī)34a、34b獲取的圖像指示原料粉末層和/或工件28的質(zhì)量不令人滿意的情況下，停止粉末施加機(jī)構(gòu)10的操作或使粉末施加裝置12進(jìn)行另外的粉末排出移動(dòng)。