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用于添加式地制造三维物体的设备

阅读：788发布：2024-02-15

专利汇可以提供用于添加式地制造三维物体的设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量源(5)固化的建造材料(3)的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，其中，设置有适于产生测量束(7)的测量束源(4、17)，其中，设置有束引导单元(20)，其适于在过程室中的建造平面(6)上引导测量束(7)，其中，确定装置(8)适于基于干涉确定与物体(2)和/或建造材料层(9)相关的至少一个参数。，下面是用于添加式地制造三维物体的设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量源(5)固化的建造材料(3)的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1)，所述设备包括适于产生测量束(7)的测量束源(4、17)，其中，设置有束引导单元(20)，其适于在过程室中的建造平面(6)上引导测量束(7)，其中，确定装置(8)适于基于干涉确定与物体(2)和/或建造材料层(9)有关的至少一个参数，其特征在于，至少一个移动单元(28)适于使测量部分(12)在建造平面(6)上移动，特别是相对于被引导到建造材料层(9)上以选择性地照射建造材料层(9)的能量束(5)移动，其中，移动单元(28)适于在建造平面(6)上按照无端的移动图案引导测量束(7)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，分束器(10)适于将测量束(7)分成参考部分(11)和测量部分(12)，其中，分束器(10)还适于将参考部分(11)引导到参考镜(13)和将测量部分(12)引导到建造平面(6)，其中，分束器(10)还适于组合在参考镜(13)处反射的参考部分(11)和在建造平面(6)处反射的测量部分(12)，并将组合部分(15)引导向检测器单元(14)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述束引导单元(20)适于引导测量束(7)和被产生以照射建造材料(3)的能量束(5)共线和/或共焦。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个移动单元(28)是摆动单元，特别是摆动镜，其适于使测量部分(12)在建造平面(6)上移动，特别是相对于被引导到建造材料层(9)上以选择性地照射建造材料层(9)的能量束(5)移动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，移动单元(28)适于在能量束路径(23)之前的建造平面(6)的至少一个区域(25)中引导测量部分(12)，特别是用于确定与建造材料(3)的施加有关的至少一个参数和/或能量束路径(23)之前的建造平面(6)的位置信息。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，移动单元(28)适于在能量束路径(23)之后的建造平面(6)的至少一个区域(27)中引导测量部分(12)，特别是用于确定与建造材料(3)的至少一个照射范围的固化行为有关的至少一个参数和/或在能量束路径(23)之后的建造平面(6)的位置信息。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，移动单元(28)适于在与能量束(5)的实际位置一致的建造平面(6)的至少一个区域(26)中引导测量部分(12)，特别是用于确定与建造材料(3)的熔化行为有关的至少一个参数和/或熔池(16)中的建造平面(6)的位置信息。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，移动单元(28)适于按照环路(22)——特别是8字形环路——引导测量束(7)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，确定装置(8)适于基于检测器单元(14)上的干涉图案的变化，特别是对干涉条纹和周期性交叉计数，产生建造平面(6)的相应部分的高度信息。
10.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，测量束源(4、17)适于产生相干测量束(7)，特别是波长与能量源(5)——特别是能量束(5)——不同的激光束，和/或非相干测量束(7)——特别是白光束。
11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，移动单元(28)包括至少两个束移动元件，特别地是镜子，其中，至少一个镜子适于在建造平面(6)上沿着至少一个方向移动测量部分(12)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，确定装置(8)适于确定束引导单元(20)在过程室中的位置。
13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，测量束源(4、17)适于产生至少两个测量束(7)，其中，所述至少两个测量束(7)可以特别是通过不同的移动单元(17)被单独引导，或者被同步引导。
14.一种用于设备(1)的确定装置(8)，所述设备(1)用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量束(5)固化的建造材料(3)的层来添加式地制造三维物体(2)，特别是根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，所述设备包括用于确定设备(1)的过程室中的至少一个照射参数的确定装置(8)，并且包括适于产生测量束(7)的测量束源(4、17)，其中，设置有束引导单元(20)，其适于在过程室中的建造平面(6)上引导测量束(7)，其中，确定装置(8)适于基于干涉确定与物体(2)和/或建造材料层(9)有关的至少一个参数，其特征在于，至少一个移动单元(28)适于使测量部分(12)在建造平面(6)上移动，特别是相对于被引导到建造材料层(9)上以选择性地照射建造材料层(9)的能量束(5)移动，其中，移动单元(28)适于在建造平面(6)上按照无端的移动图案引导测量束(7)。
15.一种用于操作设备(1)的方法，所述设备(1)用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量束(5)固化的建造材料(3)的层来添加式地制造三维物体(2)，特别是根据权利要求1至13中任一项所述的设备(1)，其中，设置有确定装置(8)，以确定设备(1)的过程室内的至少一个照射参数，其中，经由测量束源(4、17)产生测量束(7)，其中，在过程室中的建造平面(6)上引导测量束(7)，其中，基于干涉确定与物体(2)和/或建造材料层(9)有关的至少一个参数，其特征在于，在建造平面(6)上按照无端的移动图案引导测量束(7)。

说明书全文

用于添加式地制造三维物体的设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量源固化的建造材料层来添加式地制造三维物体的设备，其中，提供了一种确定装置，以确定设备的过程室内的至少一种照射参数。

背景技术

[0002] 用于使用以依次逐层的方式选择性地照射和固化建造材料层的能量源来添加式地制造(增材制造)三维物体的设备在现有技术中已属公知。这种设备可以包括确定装置，其适于产生关于在过程室——即在其中实施添加式制造过程的室——之内传播的照射的信息。因此，可以提供与从粉末床发射的能量源和/或照射有关的信息，例如热辐射。

[0003] 此外，从现有技术中已知，准确地定位物体对于过程质量和/或物体质量是至关重要的，因为物体或粉末床的位置的不对准或误差可能分别导致与照射图案在建造材料上的标称位置的偏差，由此可能导致添加式建造的物体中的缺陷。因此，已知要准确地制造和引导承载粉末床的承载元件。然而，不可能检测物体和粉末床之间是否发生相对运动。另外，不可能确定关于在所谓的建造平面中或建造平面下方的建造材料的已固化区域和熔池的具体信息。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是提供一种用于添加式地制造三维物体的设备，其中，改进了对与添加式制造过程有关的信息的确定。

[0005] 该目的通过根据权利要求1所述的设备创造性地实现。本发明的有利实施例记载于从属权利要求。

[0006] 在此描述的设备是用于通过依次逐层地选择性固化能借助能量源——例如能量束、特别是激光束或电子束——固化的粉末状建造材料(“建造材料”)的层来添加式地制造三维物体——例如技术部件——的设备。相应的建造材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。相应的设备可以是在其中分别实施建造材料的施加和建造材料的固化的设备，例如选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。替代性地，建造材料的依次逐层选择性固化可由至少一种粘结材料实施。粘结材料例如可由相应的施加单元施加，并用合适的能量源——例如UV 光源——照射。

[0007] 设备可包括在其运行期间使用的一定数量的功能单元。示例性的功能单元是：过程室；照射装置，其适于用至少一个能量束选择性照射置于过程室中的建造材料层；以及流产生装置，其适于产生以给定的流动特性——例如给定的流动轮廓、流动速度等——至少部分地流经过程室的气态流体流。气态流体流在流经过程室时能携带产生于设备运行期间的未固化的颗粒状建造材料，特别是烟雾或烟雾残留物。气态流体流典型地是惰性的，即典型地是例如氩气、氮气、二氧化碳等的惰性气体流。

[0008] 本发明基于这样的构思，即提供适于产生测量束的测量束源，其中，设置束引导单元，其适于在过程室中的建造平面上引导测量束，其中，确定装置适于基于(光学)干涉确定与物体和/或建造材料层相关的至少一个参数。因此，本发明创造性地提供了一种测量束源，其中，可以使用任何适于产生可用作测量束的束——例如能量束，例如激光束——的束源。因此，特别可行地，作为测量束源，使用添加式制造设备的能量源，例如激光束源。此外，还可以设置单独的测量束源。

[0009] 由测量束源产生的测量束经由束引导单元——例如(可移动的)镜子或扫描仪)引导到过程室中的建造平面上。如上所述，建造平面是过程室中的平面，其中布置有将由能量源照射的(最上面的)建造材料层。当然，可以将测量束引导到建造平面上，其中，测量束(测量束的光斑)和建造平面之间的相对移动由建造平面——例如，承载粉末床的承载元件——的移动产生。

[0010] 本发明的设备的确定装置适于基于干涉来确定与物体和/或建造材料层有关的至少一个参数。因此，由测量束产生光学干涉图案，其中，可以基于干涉图案——特别是基于干涉图案的变化的确定——产生信息。术语“干涉”典型地应理解为本申请范围内的光学干涉，即光波——即参考部分和测量部分——的叠加，导致产生的干涉图案(在检测器上)。例如，被分成在检测器上叠加的参考部分和测量部分的测量束彼此相干，因为它们来自同一光源。因此，可以观察到干涉图案。

[0011] 术语“建造材料层”可以特别地包括布置在建造平面上的未固化建造材料，以被选择性地用能量束照射。术语“物体”可以指任何至少被局部照射的建造材料，例如建造材料的固化层、熔池或在制造过程中添加式地建造的支撑结构。因此，可以确定与建造平面上的被照射的和未被照射的建造材料相关的至少一个参数，特别是固化的、局部固化的和未固化的建造材料。

[0012] 因此，可以获得测量束被引导到的至少一部分建造平面的高度信息。因此，可以直接从添加式制造过程中获得信息，例如建造平面的相应区域的高度信息，其中，可以得到过程质量和/或物体质量的结论。例如，可以将建造平面和熔池的高度的变化加以计算，以获得与熔化过程的稳定性有关的信息。此外，可以产生与物体——特别是物体的固化区域——有关的高度信息，其中，可以识别与标称高度信息的偏差。因此，例如，可以查验物体(的至少一个固化层)是否满足几何要求。

[0013] 此外，不仅可以产生与最上层建造材料有关的信息，而且还可以产生与先前施加并固化的建造材料层有关的信息。通过产生关于先前施加并固化的建造材料层的信息，可以查验证符合关于物体质量和/或过程质量的规定的要求，例如在固化行为、(机械)结构或其它物理参数方面。因此，确定装置适于确定与至少一个先前施加的建造材料层相关的至少一个参数，特别是基于干涉确定与先前施加的多个建造材料层相关的至少一个参数。

[0014] 根据本发明的设备的实施例，可以设置分束器，其适于将测量束分成参考部分和测量部分，其中，分束器还可以适于将参考部分引导到参考镜和将测量部分引导到建造平面，其中，分束器还可以适于组合在参考镜处反射的参考部分和在建造平面处反射的测量部分，并将组合部分引导到检测器单元。因此，如上所述，由测量束源——例如，单独的测量束源或产生能量束的能量源——产生的测量束被分成两部分，即测量部分和参考部分。参考部分被引导到参考镜，其在参考镜处被反射，并被引导回到分束器。类似地，测量部分被引导到建造平面，其中，测量部分在布置于建造平面上的建造材料层上入射(并且其中，如果能量束用作测量束，则使用测量部分照射建造材料)，并且在建造平面处(至少部分地)被反射。反射的测量部分被引导回到分束器，其中，反射的测量部分和反射的参考部分被引导通过分束器，其中，它们在检测器单元上入射。反射部分，即从分束器传播到检测器的反射的测量部分和反射的参考部分可被视是“组合部分”。

[0015] 由于(特别地)根据测量部分和参考部分之间的束程差/束路径差，通过分离测量束产生测量部分和参考部分，因此在检测器单元上产生光学干涉图案。因此，可以监测干涉图案和/或干涉图案的变化，以确定与物体和/或建造材料层有关的至少一个参数。

[0016] 束引导单元可以适于引导测量束和能量束共线(inline)和/或共焦。因此，如上所述，可以设置单独的测量束源，其与产生用于在添加式制造过程中照射建造材料的能量束的能量源分开。因此，根据该实施例，测量束专门用于产生关于添加式制造过程的信息，特别是允许确定装置确定至少一个参数，如上所述。

[0017] 测量束可以耦合到能量束的束路径中(或反之亦然)，使得能量束和测量束被共线和/或共焦地引导。因此，在束引导单元上入射的测量束和能量束可以同步移动。这允许与照射建造材料同步地确定至少一个参数。当然，可以定义空间偏移，其中，测量束在建造平面上相对于能量束以规定的距离定位。换句话说，建造平面上的测量束的光斑和能量束的光斑可以以规定的距离定位。至于根据该实施例的束引导单元，例如扫描仪单元，例如x扫描仪和y扫描仪，适于引导能量束和测量束，测量束和能量束在建造平面上被同步引导。当然，也可以分别引导能量束和测量束。

[0018] 根据本发明的设备的另一实施例，可以设置至少一个移动单元，优选地是摆动单元，特别是摆动镜，其适于使测量部分在建造平面各处移动，特别是相对于引导到建造材料层上以选择性地照射建造材料层的能量束移动。因此，由移动单元产生的移动可以覆盖经由束引导单元实施的在建造平面上引导测量部分。换句话说，可以由束引导单元在建造平面上引导测量部分，其中，也可以由移动单元在建造平面上引导测量部分。

[0019] 因此，测量部分在建造平面上的最终移动包括由束引导单元产生的移动和由移动单元产生的移动。当由束引导单元产生的移动使测量部分或其光斑与能量束同步移动时，有利地使用由移动单元产生的移动来使测量部分相对于能量束移动，因为移动单元适于单独移动测量部分。因此，可以独立于能量束移动测量部分，例如，规定测量部分和能量束的光斑之间的距离(偏移)。替代性地或附加性地，可以任意地引导测量部分，特别是在建造平面各处(线性地)和/或相对于能量束，例如，以任意移动图案/模式。

[0020] 特别地，可以相对于能量束向前或向后移动测量部分，即相对于建造平面上的实际能量束位置前后移动测量部分。当然，任何任意移动图案/模式都是可行的，例如测量部分的光斑在x平面和y平面——特别是建造平面——上相对于能量束的位置的任意移动。

[0021] 而且，可以通过移动单元调整和改变测量部分和能量束的光斑之间的距离。移动单元还可以产生测量部分围绕建造平面上的能量束的位置摆动的摆动运动。优选地，移动单元布置在能量束的束路径外部，允许预先产生测量部分的运动，特别是相对运动，以将测量部分耦合到能量束的束路径中。如上所述，还可以使能量束和测量部分的束路径完全分离。

[0022] 移动单元还可以适于引导在建造平面的在能量束路径之前的至少一个区域中的测量部分，特别是用于确定与施加建造材料相关的至少一个参数和/或能量束路径之前的建造平面的位置信息。因此，可以在沿循(例如由照射图案限定的)能量束路径的能量束之前在建造平面上引导测量部分。因此，可以产生关于位于能量束前面的建造平面的信息。例如，可以产生在能量束路径之前——特别是在建造平面上的能量束的实际位置之前——的建造平面的高度信息。因此，可以获得关于布置在建造平面上的建造材料的表面质量——特别是建造材料的最上表面的质量——例如在施加质量方面的信息。例如，如果未正确实施建造材料的施加，则测量部分可以产生与建造平面上的不均匀高度信息有关的信息。如果建造材料施加已经正确执行，则高度信息与建造材料在建造平面上的均匀分布有关，由此与均匀的高度信息有关。

[0023] 此外，还可以确定建造平面上的能量束的实际位置之前的建造材料或物体的高度信息。例如，可以识别粉末床(在添加式制造过程期间接收物体的非固化建造材料的体积)中的物体的移动，特别是物体在粉末室中——特别是在粉末床中——的相对运动。

[0024] 根据本发明的设备的另一实施例，移动单元可以适于引导在建造平面的在能量束路径之后——即随后——的至少一个区域中的测量部分，特别是用于确定与至少一个建造材料的照射区域的固化行为有关的至少一个参数和/或在能量束路径之后——即随后——的建造平面的位置信息。因此，可以引导在能量束之后或者建造平面上的能量束的实际位置之后的测量部分。因此，引导在建造平面的先前已经由能量束照射的区域中的测量部分。

[0025] 在该区域中，可以确定与先前已经由能量束照射的区域或范围的固化行为有关的至少一个参数。通过产生关于该范围或区域的信息，可以产生关于已经被照射的建造材料的固化行为的信息。例如，可以得出物体的表面(建造材料的已经被照射的最上层)是否满足规定的要求，例如物体的三维几何形状。可以识别物体杂质，因为可以通过引导在能量束路径的实际位置之后的测量部分来确定每层的固化行为中的不规则性。因此，可以识别已经被施加和照射的层的固化质量。

[0026] 此外，还可以产生在能量束路径之后的建造平面的位置信息。因此，位置信息可以涉及至少一个层的位置，该层在先前已经被照射并且由此被固化，特别是以至少一个先前被施加和固化的建造材料层固化。再次，位置信息也可以涉及与粉末床中的物体的标称位置的偏差或相对移动。

[0027] 此外，移动单元可以适于引导在建造平面的与能量束的实际位置一致的至少一个区域中的测量部分，特别是用于确定与建造材料的熔化行为有关的至少一个参数和/或熔池中的建造平面的位置信息。术语“熔池”可以指建造平面上已经由能量束直接照射以熔化建造材料的范围或区域。通过与能量束同步地引导测量部分或将测量部分引导到建造平面上的能量束的位置，可以获得与建造平面上的建造材料的实际固化过程直接相关的信息。

[0028] 特别地，可以确定与建造材料的熔化行为有关的至少一个参数。例如，可以获得熔池的高度信息，其中，稳定的高度信息可以表示建造材料的稳定的熔化过程。否则，获得的信息中的差异可能表示熔池中的固化行为的不稳定性。

[0029] 移动单元可以特别适于在建造平面上按照无端的/闭合的移动图案——优选地是环路，特别是8字形环路——引导测量束，特别是测量部分。如上所述，测量部分在建造平面上的移动可以任意地包括任何移动，例如与建造平面上的能量束的位置同步和/或相对移动。优选地，移动图案覆盖所有移动范围，如上所述，特别是在能量束的实际位置之前的范围或区域、在能量束的实际位置之后的范围或区域和在能量束的实际位置的范围或区域。

[0030] 当然，移动图案，特别是无端的移动环路可以延伸到相对于能量束的任意距离，覆盖x平面和y平面——特别是建造平面——上的范围或区域，如认为合适的那样。特别优选地，环路形状被实施成8字形环路，其中，每圈引导测量部分通过建造平面上的能量束的实际位置两次，因为8字形环路的两个环在8字形的中心相连接。

[0031] 本发明的设备的确定装置还可以适于基于检测器单元上的光学干涉图案的变化——特别是对干涉条纹和周期性交叉计数——产生建造平面的对应部分的高度信息。因此，通过移动建造平面上的测量部分，参考部分和测量部分的光束路径可以不同。当然，必须考虑到通过将测量部分引导到建造平面上的不同位置测量部分将包括光束程差，其中，可以计算并且可以适当地补偿该束路径偏移。因此，所产生的束程差或束程差的变化表示测量部分反射处的点相对于标称位置改变。因此，通过监测干涉图案，特别是对干涉条纹和周期性交叉计数，可以确定建造平面的相应部分的高度信息。例如，如果建造平面完全平坦，(并且已经补偿了由于测量部分的移动引起的路径长度差异)，则干涉图案将保持恒定且不会改变。因此，干涉图案的变化可用于表示建造平面上的不均等。当然，在确定/产生干涉图案之后，还可以补偿测量部分的移动对不同位置的影响。

[0032] 测量束源可以适于产生相干测量束，优选地是波长与能量源——特别地是能量束——不同的激光束，和/或非相干测量束，优选地是白光束。术语“相干”和“非相干”也可以理解为指相干光源和非相干光源。例如，在本申请的范围内激光束可以理解为相干光源，其中，白光源可以被认为是非相干光源。使用相干测量束的优点是设备的组件可以适应能量束的波长和测量束的波长，其中，有利地，可以使各光学组件适于对那些波长特别具有透射性。例如，抗反射涂层或光学滤波器可以适于传输测量束和能量束。使用非相干测量束的优点是可以产生绝对高度信息。

[0033] 根据本发明的设备的另一实施例，移动单元可包括至少两个移动元件，特别是镜子，其中，至少一个镜子适于在建造平面上沿着至少一个方向移动测量部分。因此，可以具有至少两个移动(可移动)元件，其中，例如，至少一个镜子可移动，以在建造平面上沿着至少一个方向移动测量部分。通过设置至少两个移动元件，可以实现特别紧凑的设置。移动元件可以例如构造成检流计(电流计)镜。

[0034] 可以进一步改进本发明的设备，使得确定装置可以适于确定束引导单元在过程室中的位置。通过产生可用作绝对高度信息——例如相对于标称位置——的高度信息，可以确定束引导单元在过程室中的位置。例如，可以识别并适当地补偿与束引导单元的标称位置的错位或偏离。例如，非相干光源可用于提供绝对高度信息，该绝对高度信息可用于校准束引导单元的位置。

[0035] 测量束源还可以适于产生至少两个测量束，其中，至少两个测量束特别是通过不同的移动单元可以被分别引导，或者被同步引导。因此，可以设置产生至少两个不同测量束的不同测量束源，或者至少一个测量束源可以适于产生至少一个测量束。两个测量束可以被引导到建造平面的不同区域或范围，以产生关于布置在建造平面的该特定区域或范围中的建造材料的信息。当然，可以使至少两个测量束同步地移动，例如与能量束同步移动，例如与能量束以规定的距离移动。还可以分别移动各测量束，例如通过将不同的移动单元分配给不同的测量束。因此，可以在建造平面上——即在x和y平面上——分别且单独地移动至少两个测量束的每个测量部分。

[0036] 此外，本发明涉及一种用于设备的确定装置，所述设备用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量束固化的建造材料层来添加式地制造三维物体，特别是如上所述的本发明的设备，包括用于确定设备的过程室中的至少一个照射参数的确定装置，其中，测量束源适于产生测量束，其中，设置有束引导单元，其适于在过程室中的建造平面上引导测量束，其中，确定装置适于基于干涉确定与物体和/或建造材料层有关的至少一个参数。

[0037] 此外，本发明涉及一种用于操作设备的方法，所述设备用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量束固化的建造材料层来添加式地制造三维物体，特别是如上所述的本发明的设备，其中，设置有确定装置，以确定设备的过程室内的至少一个照射参数，其中，由测量束源产生测量束，其中，在过程室中的建造平面上引导测量束，其中，基于干涉确定与物体和/或建造材料层有关的至少一个参数。

[0038] 不言而喻，关于本发明的设备描述的所有细节、特征和优点完全可转移到本发明的确定装置和本发明的方法。当然，本发明的方法可以在本发明的设备上实施，优选地使用本发明的确定装置。附图说明

[0039] 参考附图描述本发明的示例性实施例。附图是示意图，图中：

[0040] 图1示出了根据第一实施例的本发明的设备；

[0041] 图2示出了根据第二实施例的本发明的设备；和

[0042] 图3示出了建造平面上的测量束的示例性路径。

具体实施方式

[0043] 图1示出了用于通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量源固化的建造材料3的层来添加式地制造三维物体2的设备1。设置有照射装置4，其适于产生能量束5，例如激光束。照射装置4包括束引导单元(图1未示出)，其适于使能量束5在建造平面6上移动，特别是在布置于建造平面6上的建造材料3的表面上移动。能量束5用作“写入”能量束5，以照射建造材料3，能量束5也用作测量束7。因此，在该示例性实施例中，照射装置4也可以被视为测量束源，如图1所示。

[0044] 设备1还包括确定装置8，其适于确定与物体2和/或建造材料层9——例如布置在建造平面6上的建造材料层9——或者先前被施加和照射的建造材料3的层9的至少一个参数。

[0045] 如图1所示，在该示例性实施例中，用作测量束7的能量束5在分束器10上入射，该分束器10适于将能量束5或测量束7相应地分成参考部分11和测量部分12。在下文中，仅参考能量束5，其中，必须理解能量束5在该示例性实施例中用作测量束7。因此，关于能量束5描述的所有细节、特征和优点可完全转移到测量束7，因为能量束5用作测量束7，或者能量束5和测量束7在该实施例中相同。

[0046] 换句话说，能量束5至少部分地在分束器10处反射，该部分能量束5被视为参考部分11。参考部分11在参考镜13处反射，其中，反射的参考部分11再次被引导向分束器10，通过分束器10，并且被引导向检测器单元14。在分束器10上入射并通过该分束器10传输的部分能量束5被视为测量部分12，并且被引导到建造平面6上，特别是布置在建造平面6上的(未固化的)建造材料3的层9上。测量部分12在建造材料3的表面处(部分地)反射，并且被引导向分束器10，其中，它被反射到检测器单元14。因此，从分束器10向检测器单元14传播的参考部分11和测量部分12可以被视为组合部分15，其中，分束器10可以视为适于组合反射的参考部分11和反射的测量部分12，以将两个部分11、12引导到检测器单元14。

[0047] 检测器单元14接收参考部分11和测量部分12，其中，(特别是)根据部分11、12的光程差在检测器单元14上产生干涉图案。检测器单元14可以包括至少一个检测器元件(未示出)，其可以例如建造成或包括至少一个CCD 传感器和/或至少一个CMOS传感器，例如摄相机。

[0048] 在检测器单元14上产生的干涉图案允许确定与物体2和/或建造材料层9有关的参数。例如，干涉图案的变化相应地表示参考部分11和测量部分12之间的束程差的产生或改变。特别地，可以(例如通过相应的控制单元)补偿由于能量束5被引导到建造平面6上的不同位置而产生的光束程差。因为这些束程差可以用于计算和可以被补偿，所以干涉图案的变化与建造材料层9的不均等有关。换句话说，如果建造平面6上的层9是平坦且均匀的，则检测器单元14上的干涉图案将保持恒定(除了由于能量束5被引导到建造平面6上的不同位置的影响之外)。

[0049] 因此，干涉图案的稳定性可能与添加式制造过程的稳定性有关，特别是与通过在建造平面6上用能量束5照射建造材料3而产生的熔池16的稳定性有关。例如，如果干涉图案是稳定的，则经由能量束5产生的熔池16也可以被认为是稳定的。如果干涉图案产生变化，则可以表示添加式制造过程——特别是熔池16的产生——的不稳定性。

[0050] 当能量束5和在建造平面6处反射的测量部分12在建造平面6上经由束引导单元(未示出)同步引导时，可以在添加式制造过程期间监测熔池16。

[0051] 图2示出了根据第二实施例的用于添加式地制造三维物体2的设备1。由于图2中描绘的设备1的设置大体上基于如图1所示的设备1的设置，因此相同的附图标记用于相同的部件。特别地，如图2所示，设备1还包括产生能量束5的照射装置4；建造平面6，可以在该建造平面6上由未固化的建造材料3建造物体2；确定装置8；检测器单元14；参考镜13；和分束器10。

[0052] 与如图1所示的设备1不同，如图2所示的设备1包括单独的测量束源17。换句话说，在如图2所示的第二实施例中，由照射装置4产生的能量束5不用作测量束7。代替地，测量束7由测量束源17单独产生。测量束7被引导向分束器10，该分束器10将测量束7分成参考部分
11和测量部分12，如上所述。同样，参考部分11传输通过分束器10，并且在参考镜13处反射，其从参考镜13反射，并且再次被引导向分束器10。参考部分11然后在分束器10处反射，并且被引导向检测器单元14。

[0053] 测量部分12在分束器10处反射(并由此与测量束7分开)，并且被引导向建造平面6。在其到建造平面6的途中，测量部分12在移动单元28——例如可移动的镜子(如箭头18所示)，特别是检流计镜——上入射。测量部分12在移动单元28处反射，并且由此被引导向建造平面6。在移动单元28处反射的测量部分12穿过另一镜子19，并且入射至束引导单元20中。

[0054] 如图2所示，设备1的照射装置4适于产生能量束5，该能量束5也在镜子19上入射。能量束5在镜子19处反射，由此也被引导向束引导单元20。束引导单元20适于在建造平面6上引导能量束5和测量部分12，其中，可以同步地引导测量部分12和能量束5。根据移动单元
28的位置和移动，测量部分12还可以相对于能量束5移动，例如在先的移动、后续的移动或一致的移动或这些移动的任意组合。还可以定义和调整/改变测量部分12远离能量束5定位的距离21。

[0055] 然后，在建造平面6上入射的测量束12在布置于建造平面6上的建造材料3处——特别建造材料3的层9处——反射。反射的测量部分12通过束引导单元20，并且传输通过镜子19。在通过镜子19之后，反射的测量部分12再次在移动单元28上入射，其从该移动单元28反射，并且通过分束器10引导到检测器14上。再次，反射的参考部分11和反射的测量部分12可以被视为组合部分15，其从分束器10传播到检测器单元14。

[0056] 如上所述，基于参考部分11和测量部分12在检测器元件上的干涉，在检测器单元14上——特别是在检测器单元14的检测器元件上——产生照射图案。因此，由于参考部分
11和测量部分12之间的光束程差，确定装置8适于确定与物体2和/或建造材料层9有关的至少一个参数，如上所述。

[0057] 通过该设置，如图2所示，测量部分12可以在建造平面6上相对于能量束5移动。例如，可以在能量束5之前或能量束5之后移动测量部分12。当能量束5在建造平面6上移动以照射建造材料3并由此使建造材料3固化来构成三维物体2时，还可以使测量部分12在建造平面6上围绕和/或穿过能量束5的位置的无端的/闭合的环路移动。

[0058] 图3示出了测量部分12在建造平面6上的一个示例性路径。在该示例性实施例中，如图3所示，沿着在x平面和y平面上延伸的无端环路22引导测量部分12，如箭头所示。沿着能量束路径23引导能量束5，特别是能量束5的光斑，其中，布置在建造平面6上的建造材料3被照射，从而在能量束5的实际位置后面产生熔化轨迹24。换句话说，当在建造平面6上引导能量束5时，能量束5使布置在建造平面6上的建造材料3熔化并由此固化。

[0059] 在该示例性实施例中，测量部分12由于移动单元28在在先区域25中的相应移动而移动，该在先区域25布置在能量束5的实际位置之前，并且测量部分12也被引导到区域26中，该区域26与能量束5和建造平面6的实际位置一致，并且无端环路22也延伸到能量束5和建造平面6的实际位置之后的在后区域27中。

[0060] 因此，可以产生与位于能量束5的实际位置之前的区域25相关的信息，例如与布置在建造平面6上的建造材料3的表面质量有关的信息。因此，通过在检测器单元14上产生的照射图案的变化，可以识别建造材料3的施加质量的不规则性。还可以监测与能量束5和建造平面6的实际位置一致的区域26，即产生熔池16的区域。通过引导测量部分12通过熔池16，可以产生与熔池16的稳定性有关的信息。

[0061] 因此，如果在检测器单元14上产生的信息或干涉图案在熔池16中是稳定的，则表示稳定的熔化和固化过程。如果干涉图案在检测器单元14上不稳定或恒定，则可以识别出固化行为的问题。

[0062] 此外，由于无端环路22在能量束5之后的在后区域27中延伸，可以对在后区域27进行监测。由于熔化轨迹24部分地在在后区域27中延伸时，测量部分12可以产生关于熔化轨迹24的信息，例如已经通过用能量束5照射而固化的建造材料3的固化行为。因此，可以为所有三个区域25-27产生高度信息，其中，例如可以产生关于布置在建造平面6上的建造材料3的、例如与物体2相对于粉末床的物体位置有关的位置信息。此外，可以产生关于建造材料3——特别是沿着熔化轨迹24熔化的建造材料3——的一个或多个层9的固化行为的信息。
当然，所述无端环路22应被理解为仅仅是示例性的，其中，测量部分12可被引导的每个轨迹可用于监测或用于添加式制造过程。特别地，测量部分12可以沿着任何任意方向和/或沿着x平面和y平面上的任意路径与能量束5同步移动和/或相对于能量束5移动。

[0063] 当然，本发明的方法可以在本发明的设备1上实施，优选地使用本发明的照射装置4。特别地，测量束源17可被视为照射装置4的组成部分，其中，照射装置4可以适于产生测量束7和/或能量束5，特别地，照射装置4可以产生同时用作测量束7的能量束5，如上文参考图
1所述。

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用于添加式地制造三维物体的设备

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