[go: up one dir, main page]

SE520710C2 - Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed - Google Patents

Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed

Info

Publication number
SE520710C2
SE520710C2 SE0104069A SE0104069A SE520710C2 SE 520710 C2 SE520710 C2 SE 520710C2 SE 0104069 A SE0104069 A SE 0104069A SE 0104069 A SE0104069 A SE 0104069A SE 520710 C2 SE520710 C2 SE 520710C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
powder
product
bed
powder bed
cross
Prior art date
Application number
SE0104069A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0104069L (en
SE0104069D0 (en
Inventor
Morgan Larsson
Lars-Erik Andersson
Original Assignee
Arcam Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arcam Ab filed Critical Arcam Ab
Priority to SE0104069A priority Critical patent/SE520710C2/en
Publication of SE0104069L publication Critical patent/SE0104069L/en
Publication of SE0104069D0 publication Critical patent/SE0104069D0/en
Publication of SE520710C2 publication Critical patent/SE520710C2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/37Process control of powder bed aspects, e.g. density
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/36Process control of energy beam parameters
    • B22F10/368Temperature or temperature gradient, e.g. temperature of the melt pool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30Platforms or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Abstract

A three-dimensional product manufacturing device includes a camera for sensing surface characteristics of a surface layer at the powder bed. A three-dimensional product (3) manufacturing device comprises a work table (2) on which the product is to be built, a powder dispenser (4) which is arranged to lay down a thin layer of powder on the work table for the formation of a powder bed (5), and a ray gun (6) for giving off energy to the powder so that fusion of the powder takes place. Deflection coils (7) control the beam released by the ray gun across the powder bed for the formation of a cross-section of the product through fusion of parts of the powder bed. A controlling computer (8) stores information about successive cross-sections of the product. It is intended to control a mechanism for guiding the ray gun across the powder bed according to a running schedule forming a cross-section of the three-dimensional body. The product is formed by successive fusion of successively formed cross-sections from powder layers laid down by the powder dispenser. A camera senses surface characteristics of a surface layer at the powder bed. An Independent claim is also included for a method for manufacturing the three-dimensional bodies comprising laying down a powder layer on a work table, supplying energy from a ray gun according to a predetermined running schedule for the powder layer, and forming the bodies through successive fusion of successively formed cross-sections from powder layers laid down, and sensing the surface characteristics of a surface layer situated at the powder bed.

Description

520 710 effekt enbart styras med avseende på smälttemperaturen då information om svalningsprocessen kräver kännedom om temperaturfördelningen över ytan. 520 710 power is only controlled with respect to the melting temperature as information about the cooling process requires knowledge of the temperature distribution across the surface.

När en anordning enligt teknikens ståndpunkt nyttjas för framställning av tredimensionella produkter har det visat sig att avvikelser från önskad form, storlek och hållfasthet uppkommer.When a device according to the prior art is used for the production of three-dimensional products, it has been found that deviations from the desired shape, size and strength arise.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen år att tillhandahålla en anordning för framställning av tredimensionella kroppar genom successiv sammansmältning av urvalda delar av på ett arbetsbord successivt pålagda pulverlager, där reducering av avvikelser från önskad form, storlek och hållfasthet hos en bildad tredimensionell kropp möjliggörs.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION An object of the invention is to provide an apparatus for producing three-dimensional bodies by successively fusing selected parts of powder layers successively applied to a work table, where reduction of deviations from the desired shape, size and strength of a formed three-dimensional body is made possible.

Detta ändamål uppnås genom en anordning enligt den kännetecknande delen av patentkravet 1 och 15. Genom att tillhandahålla ett organ för avkänning av temperaturfördelningen hos ett hos pulverbädden beläget ytlager möjliggörs att svalningstemperauren hos sammansmälta urvalda delar av ett pulverlager kan uppmätas, varvid risken för uppkomst av, samt storleksordningen på eventuellt uppkomna ytspänningar hos den sammansmälta delen kan reduceras och därigenom oönskade formförändringar kan reduceras. Vidare möjliggörs en uppmätning av tvärsnittets dimensioner, varvid en jämförelse av det bildade tvärsnittets dimensioner med avsedda dimensioner hos föremålet kan nyttjas för kalibrering av styrorgan för strålkanonen. Organet möjliggör även uppmätning av den osmälta pulverbäddens temperatur, varvid bibehållandet av en ur process synvinkel gynnsam temperatur kan övervakas. Efter uppmätning av temperaturfördelningen över ytan medges korrigering av ytans egenskaper, varvid en produkt med reducerad avvikelse från önskat mått och ytojämnhet kan åstadkommas. I en föredragen utföringsform av uppfinningen uppmäts temperaturen vid sammansmältningen av pulverkornen, varvid det är möjligt att tillse att smältningen sker inom ett definierat temperaturintervall varvid risken för uppkomst av defekter genom exempelvis förångning eller kokning av materialet kan reduceras. Förångning och kokning av materialet kan ge upphov till svetsloppor eller andra ytojämnheter. 10 15 20 25 30 520 710 Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen återkopplas information om temperaturfördelningen hos ytlagret av pulverbädden till styrdatorn för förändring av körschemat över ytlagret hos pulverbädden. Genom att förändra körschemat och strålens effekt och eller utseende möjliggörs upprätthållande av korrekt temperatur hos pulverbäddens skilda delar.This object is achieved by a device according to the characterizing part of claims 1 and 15. By providing a means for sensing the temperature distribution of a surface layer located near the powder bed, it is possible that the cooling temperature of fused selected parts of a powder layer can be measured, whereby the risk of as well as the magnitude of any surface stresses of the fused part can be reduced and thereby undesired deformations can be reduced. Furthermore, a measurement of the dimensions of the cross-section is made possible, whereby a comparison of the dimensions of the formed cross-section with the intended dimensions of the object can be used for calibration of control means for the beam cannon. The means also enables the measurement of the temperature of the undigested powder bed, whereby the maintenance of a temperature favorable from a process point of view can be monitored. After measuring the temperature distribution over the surface, correction of the surface properties is allowed, whereby a product with a reduced deviation from the desired dimension and surface roughness can be achieved. In a preferred embodiment of the invention, the temperature at the fusion of the powder grains is measured, whereby it is possible to ensure that the melting takes place within a defined temperature range, whereby the risk of defects by, for example, evaporation or boiling of the material can be reduced. Evaporation and boiling of the material can give rise to welding fleas or other surface unevenness. According to a preferred embodiment of the invention, information on the temperature distribution of the surface layer of the powder bed is fed back to the control computer for changing the travel schedule over the surface layer of the powder bed. By changing the driving schedule and the power and / or appearance of the jet, it is possible to maintain the correct temperature of the different parts of the powder bed.

I en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen nyttjas informationen om temperaturfördelningen hos pulverbäddens ytlager för att öka energitillförseln inom områden hos pulverbäddens ytlager med för låg temperatur och samt minska energitillförseln inom områden med för hög temperatur varvid en jämnare arbetstemperatur hos tvärsnitten kan erhållas. Genom adaptering av energitillförseln till valda delar erhålles en mer korrekt temperaturfördelning, varvid produktens kvalitet kan höjas.In a further preferred embodiment of the invention, the information on the temperature distribution of the powder bed surface layers is used to increase the energy supply in areas of the powder bed surface layers with too low temperature and to reduce the energy supply in areas with too high temperature whereby a more even working temperature of the cross sections can be obtained. By adapting the energy supply to selected parts, a more correct temperature distribution is obtained, whereby the quality of the product can be increased.

I ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är anordningen anordnad attstyra strålkanonens energitillförsel till pulverbädden vid områden som sammansmälts inom det för närvarande översta pulverlagret, så att den maximala temperaturen efter sammansmältning vid dessa områden ligger inom ett begränsat intervall. Genom att kontrollera energitillförseln så att alltför höga temperaturer undviks, kan risken för kokning och förångning av materialet, med följande defekter, reduceras.In a further preferred embodiment of the invention, the device is arranged to control the energy supply of the jet gun to the powder bed at areas which are fused within the currently uppermost powder layer, so that the maximum temperature after fusion at these areas is within a limited range. By controlling the energy supply so that excessive temperatures are avoided, the risk of boiling and evaporation of the material, with the following defects, can be reduced.

I ännu en ytterligare utföringsform av uppfinningen nyttjas nämnda information om temperaturfördelningen för att styra energitillförsel från en i anordningen ingående strålkanon till pulverbädden vid områden som dels sammansmälts inom det för närvarande översta pulverlagret och dels skall förenas med områden inom ett nästkommande lager så att den minimala temperaturen vid dessa områden ej understiger ett bestämt gränsvärde. Genom att tillse att temperaturen inte underskrider ett bestämt gränsvärde kan risken för uppkomst av ytspänningar och därigenom deformation av produkten reduceras.In yet another embodiment of the invention, said information on the temperature distribution is used to control energy supply from a jet cannon included in the device to the powder bed at areas which are partly fused within the present uppermost powder layer and are to be combined with areas within a next layer so that the minimum temperature in these areas does not fall below a certain limit value. By ensuring that the temperature does not fall below a certain limit value, the risk of surface stresses and thereby deformation of the product can be reduced.

, L . . .- 10 15 20 25 30 520 710 I ytterligare ännu en utföringsform av uppfinningen nyttjas nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att styra strålkanonens energitillförsel till pulverbädden vid områden inom pulverbäddens ytlager som ej sammansmälts så att temperaturen inom dessa områden ej understiger ett andra bestämt gränsvärde., L. . In yet another embodiment of the invention, said information is used if the temperature distribution is arranged to control the energy supply of the beam gun to the powder bed at areas within the surface layer of the powder bed which are not fused so that the temperature within these areas does not fall below a second determined limit value.

Genom att upprätthålla en bestämd temperatur hos den pulverbädd som inte skall sammansmälta kan dels svalningsförloppet hos de områden som är eller skall sammansmältas kontrolleras mer noggrant, dels kan störningar hos pulverbädden som uppkommer vid förflyttning av strålen över områden som inte skall sammansmältas för att nå olika ornråden som skall sammansmältas reduceras.By maintaining a certain temperature of the powder bed which is not to fuse, the cooling process of the areas which are or are to be fused can be controlled more carefully, and disturbances of the powder bed which occur when moving the jet over areas which are not to be fused to reach different areas. to be fused is reduced.

I ännu en föredragen utföringsform uppmäts ytojämnheten, företrädesvis med hjälp av en kamera som registrerar skuggbildning på ytan varvid ytans struktur kan avläsas. Vid registrering av förekomst av ytojämnheter, exempelvis uppkommet från en svetsloppa eller på annat sätt, kan strålkanonen beordras till identifierad koordinat för att smälta ned den identifierade ojämnheten. l en föredragen utföringsform av uppfinningen är pulverbädden och stràlkanonen innesluten i en kammare vilken är försedd med ett genomsynligt fönster vilket är skyddad av en film som är inmatningsbart anordnad längs fönstret varvid ny film inmatas. Genom att mata in film allt eftersom filmen beläggs kan genomsyligheten genom film och fönster bibehàiiaš.In yet another preferred embodiment, the surface roughness is measured, preferably by means of a camera which registers shadow formation on the surface, whereby the structure of the surface can be read. When detecting the presence of surface irregularities, for example arising from a welding flea or otherwise, the beam gun can be ordered to the identified coordinate to melt down the identified irregularity. In a preferred embodiment of the invention, the powder bed and the jet gun are enclosed in a chamber which is provided with a transparent window which is protected by a film which is feedable arranged along the window, whereby new film is fed. By feeding in as the film is coated, the transparency through the film and window can be maintained.

Ett andra ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en metod för framställning av tredimensionella kroppar genom successiv sammansmältning av delar av en pulverbädd, vilka delar motsvarar successiva tvärsnitt hos den tredimensionella kroppen, där reducering av avvikelser från önskad form, storlek och hållfasthet hos en bildad tredimensionell kropp möjliggörs.A second object of the invention is to provide a method for producing three-dimensional bodies by successively fusing parts of a powder bed, which parts correspond to successive cross-sections of the three-dimensional body, where reducing deviations from the desired shape, size and strength of a formed three-dimensional body made possible.

Detta ändamål uppnås genom en metod enligt den kännetecknande delen av patentkravet 10. Genom att tillhandahålla en metod vilken innefattar ett 10 15 20 25 30 520 710 metodsteg där avkänning av temperaturfördelningen hos ett hos pulverbädden beläget ytlager möjliggörs att svalningstemperauren hos sammansmälta urvalda delar av ett pulverlager kan uppmätas, varvid risken för uppkomst av, samt storleksordningen på eventuellt uppkomna ytspänningar hos den sammansmälta delen kan reduceras och därigenom oönskade formförändringar kan reduceras. Vidare möjliggörs en uppmätning av tvärsnittets dimensioner, varvid en jämförelse av det bildade tvärsnittets dimensioner med avsedda dimensioner hos föremålet kan nyttjas för kalibrering av styrorgan för stràlkanonen. Organet möjliggör även uppmätning av den osmälta pulverbäddens temperatur, varvid bibehållandet Efter uppmätning av temperaturfördelningen över ytan medges korrigering av av en ur process synvinkel gynnsam temperatur kan övervakas. ytans egenskaper, varvid en produkt med reducerad avvikelse från önskat mått och ytojämnhet kan åstadkommas. I en föredragen utföringsform registreras temperaturfördelningen hos ett hos pulverbädden beläget ytlager varvid kontroll av temperaturen vid sammansmältningen av pulverkornen möjliggörs. Därigenom är det möjligt att tillse att smältningen sker inom ett definierat temperaturintervall varvid risken för uppkomst av defekter genom exempelvis kokning eller förångning av materialet kan reduceras.This object is achieved by a method according to the characterizing part of claim 10. By providing a method which comprises a method step where sensing the temperature distribution of a surface layer located at the powder bed is enabled that the cooling temperature of fused selected parts of a powder layer can be measured, whereby the risk of occurrence of, as well as the magnitude of any surface stresses of the fused part can be reduced and thereby undesired shape changes can be reduced. Furthermore, a measurement of the dimensions of the cross-section is made possible, whereby a comparison of the dimensions of the formed cross-section with the intended dimensions of the object can be used for calibration of control means for the beam cannon. The means also enables measurement of the temperature of the undigested powder bed, whereby the maintenance After measurement of the temperature distribution over the surface, correction of a temperature favorable from a process point of view can be monitored. surface properties, whereby a product with reduced deviation from the desired dimension and surface roughness can be achieved. In a preferred embodiment, the temperature distribution of a surface layer located near the powder bed is registered, whereby control of the temperature at the fusion of the powder grains is made possible. Thereby it is possible to ensure that the melting takes place within a defined temperature range, whereby the risk of occurrence of defects by, for example, boiling or evaporation of the material can be reduced.

I en ytterligare föredragen utföringsform uppmäts ytojämnheten företrädesvis med hjälp av en kamera som registrerar skuggbildning på ytan varvid ytans struktur kan avläsas. Vid registrering av förekomst av ytojämnheter, exempelvis uppkommet från en svetsloppa eller på annat sätt, kan strålkanonen beordras till identifierad koordinat för att smälta ned den identifierade ojamnheten.In a further preferred embodiment, the surface roughness is preferably measured by means of a camera which registers shadow formation on the surface, whereby the structure of the surface can be read. When detecting the presence of surface irregularities, for example arising from a welding flea or otherwise, the beam cannon can be ordered to the identified coordinate to melt down the identified irregularity.

Ytterligare föredragna utföringsformer finna angivna i de tillhörande underkraven.Further preferred embodiments are set out in the appended subclaims.

FIGURBESKRIVNING . . . « »- n »<1 10 15 20 25 30 520 710 Uppfinningen kommer nedan att närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningsfigurer, där: fig, 1 visar en genomskärning av uppfinningen, fig. 2 visar en vy från sidan av en kammare försedd med ett genomsynligt fönster, fig. 3 visar en anordning för frammatning och fixering av en skyddsfilm för bibehållande av genomsynlighet hos fönstret, fig. 4 visar ett flodesschema for generering av primärkörscheman, fig. 5 visar ett flodesdiagram for ett korschema hos anordningen, fig: 6 visar ett flödesdiagram for korrigering av nämnda korschema, fig. 7 visar en schematisk uppbyggnad av ett tredimensionellt föremål och fig. 8 visar ett antal tvärsnitt ur figur 7.DESCRIPTION OF FIGURES. . . The invention will be described in more detail below in connection with the accompanying drawings, in which: fi g, 1 shows a cross-section of the invention, Fig. 2 shows a side view of a chamber provided with a transparent window, fi g. Fig. 3 shows a device for advancing and fixing a protective film for maintaining transparency of the window, Fig. 4 shows an odor diagram for generating primary driving diagrams, Fig. 5 shows a flow diagram for a cross diagram of the device, Fig. 6 shows a flow diagram for correcting said cross-section, fi g. Fig. 7 shows a schematic construction of a three-dimensional object and Fig. 8 shows a number of cross-sections from Fig. 7.

UTFÖRINGSEXEMPEL I figur 1 visas en anordning for framställande av en tredimensionell produkt generellt betecknad med 1. Anordningen innefattar ett arbetsbord 2 på vilken en tredimensionella produkt 3 skall uppbyggas, en eller flera pulverdispensrar 4 samt organ 28 vilka ar anordnade att lagga ut ett tunt lager av pulver på arbetsbordet 2 för bildande av en pulverbädd 5, en strålkanon 6 för avgivande av energi till pulverbádden varvid sammansmältning av delar av pulverbädden sker, organ för styrning 7 av den av strålkanonen 6 avgivna strålen över nämnda arbetsbord for bildandet av ett tvärsnitt av nämnda tredimensionella produkt genom . , . , f. 10 15 20 25 30 520 710 sammansmältning av nämnda pulver och en styrdator 8 i vilken information om successiva tvärsnitt av den tredimensionella produkten finns lagrad, vilka tvärsnitt bygger upp den tredimensionella produkten. Vid en arbetscykel kommer arbetsbordet att successivt sänkas i förhållande till strålkanonen efter varje pålagt pulverlager. För att möjliggöra denna förflyttning är i en föredragen utföringsform av uppfinningen arbetsbordet förflyttbart anordnat i vertikalled, dvs i den riktning som indikeras av pilen P. Detta innebär att arbetsbordet startar i ett utgångsläge 2'i ett läge där ett första pulverlager av nödvändig tjocklek pålagts. För att inte skada det underliggande arbetsbordet och för att tillhandahålla tillräcklig kvalitet på detta lager gör detta lager tjockare än övriga pålagda lager, varvid genomsmältning av detta första lager undviks. Därefter sänks arbetsbordet i anslutning till att ett nytt pulverlager utläggs för bildandet av ett nytt tvärsnitt av den tredimensionella produkten. För detta ändamål är i en utföringsform av uppfinningen arbetsbordet uppburet av en ställning 9 vilken innefattar åtminstone en kuggstång 10, försedd med tandning 11. En steg- eller servomotor 12 försedd med ett kugghjul 13 ställer in arbetsbordet 2 i önskat höjdläge. Även andra för fackmannen kända anordningar för inställning av arbetshöjd på ett arbetsbord kan nyttjas. Exempelvis kan ställskruvar utnyttjas i stället för kuggstänger, Organet 28 är anordnat att samverka med nämnda pulverdispensrar för påfyllnad av material. Vidare drivs organets 28 svep över arbetsytan på känt sätt med en servomotobr (icke visad), vilken förflyttar organet 28 längs en guideskena 29 vilken löper längs pulverbädden.EMBODIMENT EXAMPLE 1 Figure 1 shows an apparatus for producing a three-dimensional product generally designated 1. The apparatus comprises a work table 2 on which a three-dimensional product 3 is to be built, one or more powder dispensers 4 and means 28 which are arranged to lay out a thin layer of powder on the work table 2 for forming a powder bed 5, a jet gun 6 for delivering energy to the powder bed whereby parts of the powder bed merge, means 7 for guiding the jet emitted by the jet gun 6 over said work table for forming a cross section of said three-dimensional product by. ,. , f. 10 15 20 25 30 520 710 fusion of said powder and a control computer 8 in which information about successive cross-sections of the three-dimensional product is stored, which cross-sections make up the three-dimensional product. During a work cycle, the workbench will be gradually lowered relative to the beam gun after each applied powder layer. In order to enable this, in a preferred embodiment of the invention, the work table is arranged in a vertical direction, ie in the direction indicated by the arrow P. This means that the work table starts in a starting position 2 'in a position where a first powder layer of necessary thickness is applied. In order not to damage the underlying workbench and to provide sufficient quality of this layer, this layer makes thicker than other applied layers, thereby avoiding melting of this first layer. The work table is then lowered in connection with the laying of a new powder layer for the formation of a new cross-section of the three-dimensional product. For this purpose, in an embodiment of the invention, the work table is supported by a stand 9 which comprises at least one rack 10, provided with toothing 11. A step or servomotor 12 provided with a gear 13 adjusts the work table 2 to the desired height position. Other devices known to those skilled in the art for adjusting the working height of a work table can also be used. For example, adjusting screws can be used instead of racks. The means 28 is arranged to cooperate with said powder dispensers for filling material. Furthermore, the sweep of the member 28 over the working surface is driven in a known manner with a servomotor (not shown), which moves the member 28 along a guide rail 29 which runs along the powder bed.

Vid påläggning av ett nytt pulverskikt, kommer tjockleken av pulverskiktet att bestämmas av hur mycket arbetsbordet sänkts i förhållande till förra lagret. Detta innebär att lagertjockleken kan varieras efler önskemål. Det är därför möjligt att i då ett tvärsnitt uppvisar stor formförändring mellan näraliggande lager att göra tunnare lager varvid en högre ytfinhet uppnås och då liten eller ingen formförändring förekommer göra lager med för strålen maximal genomträngningstjocklek. 10 15 20 25 30 520 710 I en föredragen utföringsform av uppfinningen utgörs strålkanonen 6 av en elektronkanon varvid organen för styrning 7 av strålkanonens stråle utgörs av avlänkningsspolar. Avlänkningsspolen alstrar ett magnetfält vilket styr den av elektronkanonen alstrade strålen varvid smältning av ytlagret hos pulverbädden på önskat ställe kan åstadkommas. Vidare innefattar strålkanoner en högspänningskrets 20 vilken är avsedd att på känt sätt förse strålkanonen med en accelerationsspänning för från en hos strålkanonen anordnad emitterelektrod 21. Emitterelektroden är på känt sätt ansluten till en strömkälla 22 vilken nyttjas till att upphetta emitterelektroden 21 varvid elektroner friges. Strålkanonens funktion och komposition är välkänd för en fackman på området.When applying a new powder layer, the thickness of the powder layer will be determined by how much the work table is lowered relative to the previous layer. This means that the bearing thickness can be varied according to your wishes. It is therefore possible that when a cross-section shows a large deformation between adjacent layers to make thinner layers, whereby a higher surface unit is achieved and when there is little or no change in shape, make layers with a maximum penetration thickness for the beam. In a preferred embodiment of the invention, the beam gun 6 is constituted by an electron gun, the means for guiding the beam 7 of the beam gun being constituted by deflection coils. The deflection coil generates a magnetic field which controls the beam generated by the electron gun, whereby melting of the surface layer of the powder bed at the desired location can be effected. Furthermore, beam guns comprise a high voltage circuit 20 which is intended to supply the beam gun in a known manner with an accelerating voltage for from an emitter electrode 21 arranged at the beam gun. The emitter electrode is connected in a known manner to a current source 22 which is used to heat the emitter electrode 21. The function and composition of the beam cannon is well known to a person skilled in the art.

Avlänkningsspolen styrs av styrdatom 8 enligt ett utlagt körschema för varje lager som skall sammansmältas varvid styrning av strålen enligt önskat körschema kan åstadkommas.The deflection coil is controlled by the control computer 8 according to a laid-out travel schedule for each bearing to be fused, whereby control of the beam according to the desired travel schedule can be achieved.

En detaljerad beskrivning avseende generering och korrigering av körscheman följer nedan i anslutning till beskrivningen av ritningsfigurerna 4 - 6.A detailed description regarding the generation and correction of driving diagrams follows below in connection with the description of drawing figures 4 - 6.

Vidare finns åtminstone en fokusspole 7' vilken är anordnad att fokusera strålen på pulverbäddens yta på arbetsbordet.Furthermore, there is at least one focusing coil 7 'which is arranged to focus the beam on the surface of the powder bed on the work table.

Avlänkningsspolar och fokusspolar kan anordnas enligt ett flertal för fackmannen välkända alternativ.Deflection coils and focus coils can be arranged according to a number of alternatives well known to those skilled in the art.

Anordningen är innesluten i ett hölje 15 som innesluter strålkanon 6 och pulverbädd 2. Höljet 15 innefattar en första kammare 23 vilken omsluter pulverbädden och en andra kammare 24 vilken omsluter strålkanonen 6. Den första kammaren 23 och den andra kammaren 24 kommunicerar med varandra via en kanal 25, vilken medger att emitterade elektroner, vilka accelererats i högspänningsfaltet i den andra kammaren kan fortsätta in i den första kammaren för att senare träffa pulverbädden på arbetsbordet 2.The device is enclosed in a housing 15 enclosing the jet gun 6 and the powder bed 2. The housing 15 comprises a first chamber 23 which encloses the powder bed and a second chamber 24 which encloses the jet gun 6. The first chamber 23 and the second chamber 24 communicate with each other via a channel 25, which allows emitted electrons which have been accelerated in the high voltage field in the second chamber to continue into the first chamber to later hit the powder bed on the work table 2.

I en föredragen utföringsform är den första kammaren är ansluten till en vakuumpump 26 vilken sänker trycket i den första kammaren 23 till ett tryck av . , . . _ , 10 15 20 25 30 520 710 - - » . . , företrädesvis ca. 103 - 10'5 mBar. Den andra kammaren 24 är företrädesvis ansluten till en vakuumpump 27 vilken sänker trycket i den andra kammaren 24 till ett tryck av ca. 104 - 1O'6 mBar. I en alternativ utföringsform kan både den första och den andra kamrarna vara anslutna till samma vakuumpump.In a preferred embodiment, the first chamber is connected to a vacuum pump 26 which lowers the pressure in the first chamber 23 to a pressure off. ,. . _, 10 15 20 25 30 520 710 - - ». . , preferably approx. 103 - 10'5 mBar. The second chamber 24 is preferably connected to a vacuum pump 27 which lowers the pressure in the second chamber 24 to a pressure of approx. 104 - 1O'6 mBar. In an alternative embodiment, both the first and the second chambers may be connected to the same vacuum pump.

Styrdatorn 8 är vidare företrädesvis ansluten till strålkanonen 6 för reglering av avgiven effekt hos strålkanonen samt ansluten till stegmotorn 12 för inställning av arbetsbordets höjdläge 2 mellan varje konsekutiv påläggning av pulverlager, varvid pulverlagrens individuella tjocklek kan varieras.The control computer 8 is further preferably connected to the jet gun 6 for regulating the delivered power of the jet gun and connected to the stepping motor 12 for setting the height position 2 of the work table between each consecutive application of powder layers, whereby the individual thickness of the powder layers can be varied.

Vidare är styrdatorn ansluten till nämnda organ 28 för pulverutläggning på arbetsytan. Detta organ är anordnat att svepa över arbetsytan varvid ett lager pulver utlägges. Organet 28 drivs av en servomotor (icke visad) vilken styrs av nämnda styrdator 8. Styrdators styr svepets längs samt tillser att pulver påfylles vid behov.Furthermore, the control computer is connected to said means 28 for powder application on the work surface. This means is arranged to sweep over the working surface, whereby a layer of powder is applied. The means 28 is driven by a servomotor (not shown) which is controlled by said control computer 8. The control computer controls the sweep along and ensures that powder is replenished if necessary.

För den skull kan lastgivare vara anordnade i organet 28 varvid styrdatorn kan inhämta information om att Organet är tomt.For this purpose, load sensors can be arranged in the means 28, whereby the control computer can obtain information that the means is empty.

Enligt vad som visas i ñg. 2 innefattar anordningen vidare organ 14 för avkänning av ytegenskaper hos ett hos pulverbädden beläget ytlager. Detta organ 14 för avkänning av temperaturfördelningen hos ett hos pulverbädden 5 beläget ytlager utgörs företrädesvis av en kamera. I en föredragen utföringsform av uppfinningen nyttjas kameran dels till att uppmäta temperaturfördelningen på ytlagret, dels till att uppmäta förekomsten av ytojämnheter genom den skuggbildning som ytojämnheter ger upphov till. Information om temperaturfördelningen nyttjas dels till att åstadkomma en så jämn temperaturfördelning som möjligt över de delar av ytlagret som skall smältas, dels kan information nyttjas för att kontrollera eventuella måttavvikelser mellan genererad tredimensionell produkt och förlaga eftersom temperaturfördelningen återspeglar produktens form. I en föredragen utföringsform av uppfinningen är videokameran monterad på utsidan av det hölje 15 som innesluter pulverbädd 5 och strålkanon 6. För att möjliggöra temperaturmätning är höljet försett med ett genomsynligt fönster 16. Pulverbädden 5 är synlig för kameran genom detta fönster. 10 15 20 25 30 520 710 10 I en föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken visas i figur 3, är fönstret 16 täckt av en skyddsfilm 17. Skyddsfilmen matas från en utmatningsenhet 18 till en uppsamlingsenhet 19 varvid filmen successivt bytas ut vilket medför att genomsynligheten kan bibehållas. Skyddsfilmen är nödvändig eftersom beläggningar uppstår till följd av smältprocessen.According to what is shown in ñg. 2, the device further comprises means 14 for sensing surface properties of a surface layer located near the powder bed. This means 14 for sensing the temperature distribution of a surface layer located near the powder bed 5 is preferably constituted by a camera. In a preferred embodiment of the invention, the camera is used partly to measure the temperature distribution on the surface layer, and partly to measure the presence of surface irregularities through the shadow formation which surface irregularities give rise to. Information about the temperature distribution is used partly to achieve as even a temperature distribution as possible over the parts of the surface layer to be melted, partly information can be used to check any dimensional deviations between generated three-dimensional product and model because the temperature distribution reflects the shape of the product. In a preferred embodiment of the invention, the video camera is mounted on the outside of the housing 15 enclosing the powder bed 5 and the jet gun 6. To enable temperature measurement, the housing is provided with a transparent window 16. The powder bed 5 is visible to the camera through this window. In a preferred embodiment of the invention, which is shown in figure 3, the window 16 is covered by a protective film 17. The protective film is fed from a discharge unit 18 to a collecting unit 19, the belt being successively replaced, which means that the transparency can be maintained. The protective film is necessary because coatings occur as a result of the melting process.

I figur 4 visas schematiskt tillvägagångssättet för generering av primära körscheman.Figure 4 schematically shows the procedure for generating primary driving diagrams.

I ett första steg 40 genereras en 3D modell, i exempelvis ett CAD- program, av den produkt som skall tillverkas, alternativt inmatas en fardiggenererad 3D modell av den produkt som skall tillverkas till styrdatorn 8. Därefter genereras i ett andra steg 41 en matris innehållande information om utseenden på tvärsnitt av produkten. I figur 7 visas en modell av en hammare med exempel på tillhörande tvärsnitt 31- 33. Dessa tvärsnitt visas även i fig. 8a- 8c. Tvärsnitten utlägges med en täthet motsvarande tjockleken av de skilda lagren som skall sammansmältas för att bilda den färdiga produkten. Tjockleken kan med fördel varieras mellan de olika lagren. Det är bland annat fördelaktigt att göra lagren tunnare i områden där stor variation finns på tvärsnittens utseende mellan näraliggande lager. Vid genereringen av tvärsnitten skapas sålunda en matris innehållande information om utseende på alla tvärsnitt, vilka tillsammans bygger upp den tredimensionella produkten.In a first step 40 a 3D model, for example in a CAD program, of the product to be manufactured is generated, alternatively a ready-generated 3D model of the product to be manufactured is input to the control computer 8. Then in a second step 41 a matrix containing information on the cross-sectional appearance of the product. Figure 7 shows a model of a hammer with examples of associated cross-sections 31-33. These cross-sections are also shown in Figures 8a-8c. The cross-sections are laid with a density corresponding to the thickness of the different layers to be fused to form the finished product. The thickness can advantageously be varied between the different layers. Among other things, it is advantageous to make the bearings thinner in areas where there is great variation in the appearance of the cross-sections between adjacent bearings. When generating the cross-sections, a matrix containing information about the appearance of all cross-sections is thus created, which together build up the three-dimensional product.

När tvärsnitten väl är genererade genereras i ett tredje steg 42 ett primärt körschema för varje tvärsnitt. Genereringen av primära körscheman baseras dels på formigenkänning av de delar som bygger upp ett tvärsnitt, dels på kunskap om hur körschemat påverkar avsvalningstemperaturen hos lokala delar av ett tvärsnitt.Once the cross-sections are generated, in a third step 42, a primary flow chart is generated for each cross-section. The generation of primary flow charts is based partly on shape recognition of the parts that make up a cross section, and partly on knowledge of how the flow chart affects the cooling temperature of local parts of a cross section.

Målsättningen är att skapa ett körschema som medför att avsvalningstemperaturen är så jämn som möjligt hos de delar som sammansmälts innan nästa lager påläggs samtidigt som avsvalningstemperaturen skall hållas inom önskat intervall för att reducera risken för uppkomst av krympspänningar i produkten samt reducera storleken på uppkomna krympspänningar i produkten, med deformation av produkten som följd. 10 15 20 25 30 520 710 11 I första hand genereras ett primärt körschema utgående från formen hos skilda ingående delar av tvärsnittet.The goal is to create a flow chart that means that the cooling temperature is as even as possible for the parts that are fused together before the next layer is applied, while the cooling temperature must be kept within the desired interval to reduce the risk of shrinkage stresses in the product and reduce the size of shrinkage stresses in the product. , with deformation of the product as a result. 10 15 20 25 30 520 710 11 In the first instance, a primary flow chart is generated based on the shape of different constituent parts of the cross section.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen utläggs sålunda primära körscheman baserade på erfarenhet om vilka körscheman som ger en god temperaturfördelning på avsvalningstemperaturen hos tvärsnittet, varvid risken krympspänningar i produkten med deformation av produkten som följd kan reduceras. För detta ändamål finns en uppsättning körscheman för områden av skilda former lagrade i ett minne. I en föredragen utföringsform uppdateras detta minne allt eftersom resultat av korrigeringar av körschemat utvärderas, varvid ett självlärande system erhålles.In a preferred embodiment of the invention, primary flow diagrams are thus laid out based on experience of which flow diagrams give a good temperature distribution of the cooling temperature of the cross section, whereby the risk of shrinkage stresses in the product with deformation of the product as a result can be reduced. For this purpose, there is a set of driving schedules for areas of different shapes stored in a memory. In a preferred embodiment, this memory is updated as results of driving schedule corrections are evaluated, thereby obtaining a self-learning system.

I en alternativ utföringsform av uppfinningen matas redan färdiga tvärsnitt, vilka genererats av en fristående dator, in till ett minne i styrdatorn, där nämnda primära körscheman genereras, I detta fall erhålles information direkt till det tredje steget 42 via en extern källa 40a.In an alternative embodiment of the invention, already completed cross-sections, which are generated by a stand-alone computer, are fed into a memory in the control computer, where said primary driving diagrams are generated. In this case, information is obtained directly to the third stage 42 via an external source 40a.

I figur 5 visas schematiskt ett förfarande där strålen från strålkanonen styrs över pulverbädden för att generera ett tvärsnitt av en produkt. I ett första steg 50 påbörjas styrning av stålen över pulverbädden enligt det i steg 42 definierade primära körschemat. I nästa steg 51 mäts temperaturfördelningen på pulverbäddens ytlager av kameran. Av den uppmätta temperaturfördelningen genereras därefter en temperaturïfördelningsmatris, Tijpuppmân, där temperaturen på små delområden av pulverbäddens ytlager lagras. När matrisen är generad jämförs varje temperaturvärde Tij--uppmän i matrisen med önskat värde hos en börvärdesmatris T;,--bö,vä,de.Figure 5 schematically shows a method in which the beam from the jet gun is guided over the powder bed to generate a cross section of a product. In a first step 50, control of the steels over the powder bed is started according to the primary driving scheme specified in step 42. In the next step 51, the temperature distribution on the surface layer of the powder bed is measured by the camera. From the measured temperature distribution, a temperature distribution matrix, Tijpuppmân, is then generated, in which the temperature in small sub-areas of the powder bed surface layer is stored. When the matrix is generated, each temperature value Tij - uppmän in the matrix is compared with the desired value of a setpoint matrix T;, - bö, vä, de.

Pulverbäddens ytlager kan grovt indelas i tre kategorier. För det första, områden där sammansmältning pågår genom bearbetning av strålkanonen. I dessa områden är maximala smälttemperatur Tijtmax av intresse. För det andra, områden som redan sammansmälts och som därigenom svalnar. I dessa områden är en minimal tillåten avsvalningstemperatur Tij-.avsvajningqnkl av intresse eftersom alltför kall avsvalningstemperatur ger upphov till spänningar och därigenom deformationer av ytlagret. För det tredje, områden som inte bearbetats av strålkanonen. I dessa områden är bäddtemperaturen Tij--bädd av intresse. Det är även möjligt att 10 15 20 25 30 520 710 12 temperaturen jämförs enbart i bearbetade områden, varvid Tij--bådd inte lagras och/eller kontrolleras, I ett tredje steg 52 undersöks om Tijuppmän avviker från önskat värde Tijbörvärdc och om avvikelsen är större än tillåtna gränsvärden. Gränsvärden ATij-.mag ATjjavsvajning och ATij--bâdd tillhörande de tre olika kategorierna finns lagrade i styrdatorn 8. Det är även möjligt att bäddtemperaturen inte kontrolleras. I detta fall lagras inte det tillhörande gränsvärdet. Om avvikelsen mellan Tij-.uppmän och Tij--böwüdeinte överstiger detta gränsvärde undersöks i ett fjärde steg 53 huruvida ytlagret är färdigbearbetat. Om så inte är fallet fortsätter körningen enligt det gällande körschemat varvid ovan nämnda metodsteg 50 - 53 genomlöpes ytterligare en gång.The powder bed surface layer can be roughly divided into three categories. First, areas where fusion is taking place by machining the beam gun. In these areas, the maximum melting temperature Tijtmax is of interest. Secondly, areas that have already merged and thereby cool down. In these areas, a minimum allowable cooling temperature Tij -.wessingqnkl is of interest because too cold cooling temperature gives rise to stresses and thereby deformations of the surface layer. Third, areas not processed by the beam cannon. In these areas, the bed temperature Tij bed is of interest. It is also possible that the temperature is compared only in processed areas, whereby Tij - both are not stored and / or checked. In a third step 52 it is examined whether Tijuppmän deviates from the desired value Tijbörvärdc and whether the deviation is greater than permissible limit values. Limit values ATij-.mag ATjjavsvajning and ATij - bed belonging to the three different categories are stored in the control computer 8. It is also possible that the bed temperature is not checked. In this case, the associated limit value is not stored. If the deviation between Tij-.uppmän and Tij-böwüde does not exceed this limit value, it is examined in a fourth step 53 whether the surface layer has been finished. If this is not the case, continue driving according to the current driving schedule, whereby the above-mentioned method steps 50 - 53 are completed once more.

Om avvikelsen mellan Tij-.uppmän och Tij-.böwärde överstiger något av nämnda gränsvärden sker en korrigering av körschemat 42 i ett femte steg . Nämnda korrigering utförs i en föredragen utföringsform enligt det schema som visas i figur 6' .If the deviation between Tij-uppmän and Tij-.böwärde exceeds any of the said limit values, a correction of the timetable 42 takes place in a fifth step. Said correction is performed in a preferred embodiment according to the diagram shown in Figure 6 '.

I en foredragen utföringsform av uppfinningen utlägges ett nytt pulverlager först efter fardigställandet av varje lager, varvid produkten uppbygges genom successiva sammansmältningar av pulverlager tills det att produkten är färdig. I detta fall påbörjas, efter ett sjätte steg 55, ett nytt lager, om produkten i sin helhet inte är färdig, nä; det i det fjärde steget 53 konstaterats att körschemat för ett lager är avslutat.In a preferred embodiment of the invention, a new powder layer is laid only after the completion of each layer, the product being built up by successive fusions of powder layers until the product is finished. In this case, after a sixth step 55, a new layer is started, if the product as a whole is not finished, no; in the fourth step 53 it is found that the driving schedule for a bearing is completed.

Korrigeringen av körschemat innefattar i en föredragen utföringsform följande metodsteg: I ett första steg 56 jämförs Tij-.mx med Tij-max-bö,vâ,de_ Om Tij-.max avviker från Tijmax. böwäfde överstigande ATij--mx kalibreras i ett steg 56a energitillförseln till pulverlagret genom att antingen ändra strålens effekt eller ändra strålens svephastighet. börvârde. Om Tij-avrv-'alni-:g avviker I ett andra steg 58 jämförs T; ----- mm- med Tütat-g., m» _ _ j-....v........g annng-v från Tij--avsvajningböwâflje överstigande ATij--avsvalmng ändras strålens körschema i ett steg 10 15 20 25 30 520 710 13 58a. Det finns flera sätt att ändra körschemat hos en stråle. Ett sätt att ändra körschemat är att tillåta att strålen återuppvärmer områden innan de avsvalnat för mycket. Strålkanonen kan då svepa över redan sammansmälta områden med lägre energiintensitet och/eller högre svephastighet.In a preferred embodiment, the correction of the driving schedule includes the following method steps: In a first step 56, Tij-.mx is compared with Tij-max-bö, vâ, de_ If Tij-.max deviates from Tijmax. böwäfde exceeding ATij - mx is calibrated in a step 56a the energy supply to the powder layer by either changing the power of the jet or changing the sweeping speed of the jet. setpoint. If Tij-avrv-'alni-: g deviates In a second step 58, T; ----- mm- with Tütat-g., m »_ _ j -.... v ........ g annng-v from Tij - turn-off bend b je exceeding ATij - turn-off changes the beam's travel schedule in a step 10 15 20 25 30 520 710 13 58a. There are ways to change the driving schedule of a beam. One way to change the driving schedule is to allow the jet to reheat areas before they have cooled down too much. The beam cannon can then sweep over already fused areas with lower energy intensity and / or higher sweeping speed.

I ett tredje steg 60 undersöks huruvida Tij-.bädd avviker från Tijbädrjpböwänje. Om avvikelsen är större än ATHW kan i en utföringsform av uppfinningen bäddens temperatur korrigeras i ett steg 60a, exempelvis genom att strålen förmås svepa över bädden för tillförsel av energi. Det är även möjligt att till anordningen ansluta separat bädduppvärmningsutrustning.In a third step 60, it is examined whether the Tij bed differs from the Tijbädrjpböwänje. If the deviation is greater than ATHW, in an embodiment of the invention the bed temperature can be corrected in a step 60a, for example by forcing the beam to sweep over the bed for the supply of energy. It is also possible to connect separate bed heating equipment to the device.

Det är även möjligt att en storlekskontroll av det föremål som skall tillverkas görs genom den värmekamera som installerats i anordningen. Enligt vad som ovan beskrivits uppmäts bädden och de delar som sammansmälts. Den uppmätta värmefördelningen avspeglar helt och hållet obj ektets form i ett snitt av den tredimensionella kropp som skall skapas. En kontroll av föremålets dimensioner kan därigenom göras i ett fjärde steg 62 och återkoppling av X-Y avlänkning av strålkanonens stråle kan därigenom utföras. Denna kontrol utförs i en föredragen utföringsform av uppfinningen i ett steg 62a där avvikelsen mellan mått på tvärsnittet görs och om avvikelsen är större än tillåten, strålkanonens X-Y avlänkning korrigeras.It is also possible that a size control of the object to be manufactured is done through the thermal imager installed in the device. According to what has been described above, the bed and the parts that are fused are measured. The measured heat distribution completely reflects the shape of the object in a section of the three-dimensional body to be created. A check of the dimensions of the object can thereby be made in a fourth step 62 and feedback of X-Y deflection of the beam of the beam cannon can thereby be performed. This check is performed in a preferred embodiment of the invention in a step 62a where the deviation between dimensions of the cross section is made and if the deviation is greater than allowed, the X-Y deflection of the beam gun is corrected.

Dessutom kan insignaler från kameran nyttjas till att identifiera förekomsten ytojämnheter, exempelvis i form av en svetsloppa. När koordinaterna för en ytojämnhet har identifierats kan körschemat uppdateras så att strålkanonen beordras till identifierad koordinat för att smälta ned ytojämnheten.In addition, input signals from the camera can be used to identify the presence of surface irregularities, for example in the form of a welding flea. Once the coordinates of a surface roughness have been identified, the driving schedule can be updated so that the beam cannon is ordered to the identified coordinate to melt down the surface roughness.

Uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna utföringsexemplet, exempelvis kan strålkanonen utgöras av en laser, varvid avlänkningsorganen utgörs av styrbara speglar och eller linser.The invention is not limited to the embodiment described above, for example the beam cannon may be constituted by a laser, the deflection means being constituted by controllable mirrors and or lenses.

Uppfinningen kan vidare utnyttjas i en anordning för framställande av en 10 15 20 520 710 14 tredimensionell produkt genom energiöverföring från en energikälla till ett produktråmaterial, vilken anordning innefattar ett arbetsbord på vilken nämnda tredimensionella produkt skall uppbyggas, en dispenser vilken är anordnad att lägga ut ett tunt lager av produktråmaterial på arbetsbordet för bildande av en produktbädd, ett organ för avgivande av energi till valda områden av produktbäddens yta varvid en fasövergång hos produktråmaterialet medges for bildande av ett fast tvärsnitt inom nämnda område och en styrdator vilken hanterar ett minne i vilket information om successiva tvärsnitt av den tredimensionella produkten finns lagrad, vilka tvärsnitt bygger upp den tredimensionella produkten, där styrdatorn är ämnad att styra nämnda organ för avgivande av energi så att energi tillförs till nämnda valda områden, varvid nämnda tredimensionella produkt bildas genom successiv sammanbindning av successivt bildade tvärsnitt ur av pulverdispensern successivt pålagda pulverskikt.The invention can further be used in a device for producing a three-dimensional product by energy transfer from an energy source to a product raw material, which device comprises a work table on which said three-dimensional product is to be built, a dispenser which is arranged to lay out a a thin layer of product raw material on the work table for forming a product bed, a means for delivering energy to selected areas of the product bed surface, a phase transition of the product raw material being allowed to form a solid cross section within said area and a control computer handling a memory in which successive cross-sections of the three-dimensional product are stored, which cross-sections make up the three-dimensional product, where the control computer is intended to control said means for emitting energy so that energy is supplied to said selected areas, said three-dimensional product being formed by successive interconnection of success essentially formed cross-sections of powder layers successively applied by the powder dispenser.

I detta fall är utföringsformen inte begränsad till sammansmältning av pulver genom atten strålkanon bestrålar ytan hos en pulverbädd. Produktråmaterialet kan utgöras av varje material vilka efter en fasövergång bildar en fast kropp, exempelvis stelning efter smältning eller härdning. Det energiavgivande organet kan utgöras en elektronkanon, en laser vilka styrs överarbetsytan alternativt av ett energiavgivande organ vilket kan projicera ett tvärsnitt direkt på produktbädden.In this case, the embodiment is not limited to the fusion of powder by the fact that the jet gun irradiates the surface of a powder bed. The product raw material can consist of any material which after a phase transition forms a solid body, for example solidification after melting or curing. The energy-emitting means can be an electron gun, a laser which is controlled by the working surface or alternatively by an energy-emitting means which can project a cross-section directly on the product bed.

Denna utföringsform kan i övrigt utrustas med alla de särdrag som finns beskrivna i förhållande till den tidigare beskrivna utföringsformen.This embodiment can otherwise be equipped with all the features that are described in relation to the previously described embodiment.

Claims (18)

1. 0 15 20 25 30 520 710 151. 0 15 20 25 30 520 710 15 2. PATENTKRAV2. PATENT REQUIREMENTS 3. Anordning för framställande av en tredimensionell produkt, vilken anordning innefattar ett arbetsbord på vilken nämnda tredimensionella produkt skall uppbyggas, en pulverdispenser vilken är anordnad att lägga ut ett tunt lager av pulver på arbetsbordet för bildande av en pulverbädd, en strålkanon för avgivande av energi till pulvret varvid sammansmältning av pulvret sker, organ för styrning av den av strålkanonen avgivna strålen över nämnda pulverbädd för bildandet av ett tvärsnitt av nämnda tredimensionella produkt genom sammansmältning av delar av nämnda pulverbädd och en styrdator i vilken information om successiva tvärsnitt av den tredimensionella produkten finns lagrad, vilka tvärsnitt bygger upp den tredimensionella produkten, där styrdatorn är ämnad att styra nämnda organ för styrning av strålkanonen över pulverbädden enligt ett körschema bildande ett tvärsnitt hos nämnda tredimensionella kropp, varvid nämnda tredimensionella produkt bildas genom successiv sammansmältning av successivt bildade tvärsnitt ur av pulverdispensern successivt pålagda pulverskikt, där anordningen vidare innefattar organ för avkänning av ytegenskaper hos ett hos pulverbädden beläget ytlager, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ for avkänning av ytegenskaper utgörs av ett organ för avkänning av temperaturfördelningen hos ett hos pulverbädden beläget ytlager.An apparatus for producing a three-dimensional product, the apparatus comprising a work table on which said three-dimensional product is to be built, a powder dispenser which is arranged to lay out a thin layer of powder on the work table to form a powder bed, a jet gun for emitting energy to the powder whereby the powder is fused, means for controlling the beam emitted by the jet gun over said powder bed to form a cross section of said three-dimensional product by fusing parts of said powder bed and a control computer in which information on successive cross-sections of the three-dimensional product is contained. stored, which cross-sections make up the three-dimensional product, wherein the control computer is intended to control said means for guiding the beam cannon over the powder bed according to a flow chart forming a cross-section of said three-dimensional body, said three-dimensional product being formed by successive fusion of successively formed cross-sections of powder layers successively applied by the powder dispenser, the device further comprising means for sensing surface properties of a surface layer located at the powder bed, characterized in that said means for sensing surface properties consists of a means for sensing the temperature distribution of a powder bed of a powder bed. . 4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för avkänning av temperaturfördelningen är anordnad att kommunicera information om temperaturfördelningen över pulverbäddens ytlager till nämnda styrdator, varvid nämnda information om temperaturfördelning är ämnad att påverka nämnda körschema för strålkanonen.4. A device according to claim 1, characterized in that said means for sensing the temperature distribution is arranged to communicate information about the temperature distribution over the surface layer of the powder bed to said control computer, said temperature distribution information being intended to influence said travel chart for the jet gun. 5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen på pulverbäddens ytlager 10 15 20 25 30 520 710 16 nyttjas för att öka energitillförseln inom områden hos pulverbäddens ytlager med för låg temperatur och samt minska energitillförseln inom områden med för hög temperatur varvid en jämnare arbetstemperatur hos tvärsnitten kan erhållas.Device according to claim 2, characterized in that said information about the temperature distribution on the powder bed surface layer 10 15 20 25 30 520 710 16 is used to increase the energy supply in areas of the powder bed surface layer with too low temperature and to reduce the energy supply in areas with too high temperature whereby a more even working temperature of the cross-sections can be obtained. 6. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att styra strålkanonens energitillförsel till pulverbädden vid områden som sammansmälts inom det för närvarande översta pulverlagret, så att den maximala temperaturen efter sammansmältning vid dessa områden ligger inom ett begränsat intervall.Device according to claim 2 or 3, characterized in that said information on the temperature distribution is arranged to control the energy supply of the jet gun to the powder bed at areas fused within the present uppermost powder layer, so that the maximum temperature after fusing at these areas is within a limited interval. 7. Anordning enligt något av kraven 2 - 4, k ä n n et e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att styra strålkanonens energitillförsel till pulverbädden vid områden som dels sammansmälts inom det för närvarande översta pulverlagret och dels skall förenas med områden inom ett nästkommande lager så att den minimala temperaturen vid dessa områden ej understiger ett bestämt gränsvärde.Device according to any one of claims 2 - 4, characterized in that said information on the temperature distribution is arranged to control the energy cannon's energy supply to the powder bed at areas which are partly fused within the present uppermost powder layer and are to be combined with areas within a next layer. so that the minimum temperature at these ranges does not fall below a certain limit value. 8. Anordning enligt något av kraven 2 - 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att styra strålkanonens energitillförsel till pulverbäddens vid områden som dels sammansmälts inom det för närvarande översta pulverlagret så att den minimala temperaturen vid dessa områden ej understiger ett bestämt gränsvärde.Device according to any one of claims 2 - 5, characterized in that said information on the temperature distribution is arranged to control the energy supply of the jet gun to the powder bed at areas which are partly fused within the present uppermost powder layer so that the minimum temperature at these areas is not less than a certain limit. 9. Anordning enligt något av kraven 2 - 6, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att styra strålkanonens energitillförsel till pulverbädden vid områden inom pulverbäddens ytlager som ej sammansmälts så att temperaturen inom » - i . .- 10 15 20 25 30Device according to any one of claims 2 - 6, characterized in that said information on the temperature distribution is arranged to control the energy cannon's energy supply to the powder bed at areas within the powder bed surface layer which are not fused so that the temperature within »- i. .- 10 15 20 25 30 10.10. 11.11. 12. 520 710 17 dessa områden ej understiger ett andra bestämt gränsvärde. Anordning enligt något av kraven 2 - 7, k ä n n et e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att nyttjas för kalibrering av nämnda organ för styrning av strålkanonen. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att strålkanonen utgörs av en elektronkanon och pulverbädden och elektronkanonen är innesluten i en vakuumkammare. Metod för framställning av tredimensionella kroppar genom successiv sammansmältning av delar av en pulverbädd, vilka delar motsvarar successiva tvärsnitt hos den tredimensionella kroppen, vilken metod innefattar följande metodsteg: påläggning av pulverlager på ett arbetsbord, tillförande av energi från en strålkanon enligt ett för pulverlagret fastställt körschema, sammansmältning av det enligt nämnda körschema urvalda ornråde av pulverlagret för bildandet av ett tvärsnitt av nämnda tredimensionella kropp, bildande av en tredimensionell kropp genom successiv sammansmältning av successivt bildade tvärsnitt ur successivt pålagda pulverskikt, k ä n n e t e c k n a d a v att metoden innefattar avkänning av ternperaturfördelningen hos ett hos pulverbädden beläget ytlager. Metod enligt krav 10, k ä n n et e c k n a d a v att den avkända temperaturfördelningen nyttjas för åstadkommande av korrekt svalningstemperatur genom förändring av nämnda körschema. Metod enligt krav ILkännetecknad av att ornråden med for låg avsvalningstemperatur återuppvärms. 10 15 20 25 3012. 520 710 17 these ranges do not fall below a second specified limit value. Device according to any one of claims 2 - 7, characterized in that said information on the temperature distribution is arranged to be used for calibration of said means for controlling the beam cannon. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the jet gun consists of an electron gun and the powder bed and the electron gun are enclosed in a vacuum chamber. Method for producing three-dimensional bodies by successive fusion of parts of a powder bed, which parts correspond to successive cross-sections of the three-dimensional body, which method comprises the following method steps: applying powder layer to a work table, supplying energy from a jet gun according to a powder layer fusion of the powder layer selected according to said flow chart to form a cross-section of said three-dimensional body, formation of a three-dimensional body by successive fusion of successively formed cross-sections of successively applied powder layers, characterized in that the method comprises sensing the powder bed located surface layer. Method according to claim 10, characterized in that the sensed temperature distribution is used to achieve correct cooling temperature by changing said driving schedule. Method according to Claim ILCharacterized by the fact that the heaters with too low a cooling temperature are reheated. 10 15 20 25 30 13.13. 14.14. 15.15. 16. 520 710 18 Metod enligt något av kraven 10 - 12, k ä n n e t e c k n a d a v att bäddtemperaturen detekteras och att bädden uppvärms om den detekterade temperaturen understiger ett bestämt gränsvärde. Metod enligt något av kraven 10 - 13, k ä n n e t e c k n a d a v att den avkända temperaturfördelningen nyttjas för att kalibrera vid strålkanonen anordnade organ för X-Y avlänkning av strålen. Anordning för framställande av en tredimensionell produkt genom energiöverföring från en energikälla till ett produktråmaterial, vilken anordning innefattar ett arbetsbord på vilken nämnda tredimensionella produkt skall uppbyggas, en dispenser vilken är anordnad att lägga ut ett tunt lager av produktråmaterial på arbetsbordet för bildande av en produktbädd, ett organ for avgivande av energi till valda områden av produktbäddens yta varvid en fasövergång hos produktråmaterialet medges för bildande av ett fast tvärsnitt inom nämnda område och en styrdator vilken hanterar ett minne i vilket information om successiva tvärsnitt av den tredimensionella produkten finns lagrad, vilka tvärsnitt bygger upp den tredimensionella produkten, där styrdatorn är ämnad att styra nämnda organ for avgivande av energi så att energi tillförs till nämnda valda områden, varvid nämnda tredimensionella produkt bildas genom successiv sammanbindning av successivt bildade tvärsnitt ur av dispensern successivt pålagda lager av produktråmaterial, där anordningen vidare innefattar organ för avkänning av ytegenskaper hos ett hos pulverbädden beläget ytlager k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för avkänning av ytegenskaper utgörs av organ för avkänning av temperaturfördelningen hos ett hos produktbädden beläget ytlager. Anordning enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för avkänning av temperaturfördelningen är anordnad att kommunicera information om temperaturfordelningen över produktbäddens ytlager 10 15Method according to one of Claims 10 to 12, characterized in that the bed temperature is detected and that the bed is heated if the detected temperature is below a certain limit value. Method according to one of Claims 10 to 13, characterized in that the sensed temperature distribution is used for calibrating means arranged at the beam gun for X-Y deflection of the beam. Apparatus for producing a three-dimensional product by energy transfer from an energy source to a product raw material, said apparatus comprising a work table on which said three-dimensional product is to be built, a dispenser which is arranged to lay a thin layer of product raw material on the work table to form a product bed. a means for delivering energy to selected areas of the surface of the product bed, a phase transition of the product raw material being allowed to form a solid cross-section within said area and a control computer which handles a memory in which successive cross-sectional information of the three-dimensional product is stored, which cross-sections up the three-dimensional product, where the control computer is intended to control said means for delivering energy so that energy is supplied to said selected areas, said three-dimensional product being formed by successive interconnection of successively formed cross-sections out of the dispenser successively applied. The layer of product raw material, wherein the device further comprises means for sensing surface properties of a surface layer located at the powder bed, characterized in that said means for sensing surface properties consist of means for sensing the temperature distribution of a surface layer located at the product bed. Device according to claim 15, characterized in that said means for sensing the temperature distribution are arranged to communicate information about the temperature distribution over the surface layer of the product bed. 17.17. 18. 520 710 19 till nämnda styrdator, varvid nämnda information om temperaturfördelning är ämnad att påverka nämnda korschema för strålkanonen. Anordning enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för avkänning av temperaturfordelningen är anordnad att kommunicera information om temperaturfordelningen över produktbäddens ytlager till nämnda styrdator, varvid nämnda styrdator nyttjar denna information för kontroll av nämnda organ för avgivande av energi till produktbädden. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda information om temperaturfördelningen är anordnad att nyttjas för måttkalibrering av nämnda organ för avgivande av energi till produktbädden. . , . , , ,18. 520 710 19 to said control computer, wherein said temperature distribution information is intended to affect said cross-section of the beam gun. Device according to claim 15, characterized in that said means for sensing the temperature distribution is arranged to communicate information about the temperature distribution over the surface layer of the product bed to said control computer, said control computer using this information for controlling said means for delivering energy to the product bed. Device according to claim 17, characterized in that said information on the temperature distribution is arranged to be used for dimensional calibration of said means for delivering energy to the product bed. . ,. ,,,
SE0104069A 2001-12-05 2001-12-05 Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed SE520710C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0104069A SE520710C2 (en) 2001-12-05 2001-12-05 Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0104069A SE520710C2 (en) 2001-12-05 2001-12-05 Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0104069L SE0104069L (en) 2001-12-05
SE0104069D0 SE0104069D0 (en) 2001-12-05
SE520710C2 true SE520710C2 (en) 2003-08-12

Family

ID=20286192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0104069A SE520710C2 (en) 2001-12-05 2001-12-05 Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE520710C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA007448B1 (en) * 2004-05-17 2006-10-27 Государственное Научное Учреждение "Институт Молекулярной И Атомной Физики Нан Беларуси" Method for laser sintering of articles made from powder materials and device therefor
US10588749B2 (en) 2009-08-19 2020-03-17 Smith & Nephew, Inc. Porous implant structures

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA007448B1 (en) * 2004-05-17 2006-10-27 Государственное Научное Учреждение "Институт Молекулярной И Атомной Физики Нан Беларуси" Method for laser sintering of articles made from powder materials and device therefor
US10588749B2 (en) 2009-08-19 2020-03-17 Smith & Nephew, Inc. Porous implant structures
US10945847B2 (en) 2009-08-19 2021-03-16 Smith & Nephew, Inc. Porous implant structures
US11529235B2 (en) 2009-08-19 2022-12-20 Smith & Nephew, Inc. Porous implant structures
US11793645B2 (en) 2009-08-19 2023-10-24 Smith & Nephew, Inc. Porous implant structures
US12102536B2 (en) 2009-08-19 2024-10-01 Smith & Nephew, Inc. Porous implant structures

Also Published As

Publication number Publication date
SE0104069L (en) 2001-12-05
SE0104069D0 (en) 2001-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE521124C2 (en) Device and method for making a three-dimensional product
SE524439C2 (en) Apparatus and method for making a three-dimensional product
SE524432C2 (en) Apparatus and method for making a three-dimensional product
US7635825B2 (en) Arrangement and method for producing a three-dimensional product
CN100453218C (en) Device and method for producing three-dimensional products
JP4146385B2 (en) Sintering with thermal image feedback
SE520710C2 (en) Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed
SE520709C2 (en) Three-dimensional product manufacturing device includes camera for sensing surface characteristics of surface layer at the powder bed
SE521124C3 (en)