Procedimiento y dispositivo para fabricar un elemento de construcción tridimensional.

Procedimiento para fabricar un elemento de construcción tridimensional (1) mediante un procedimiento de fusión por láser,

en el que el elemento de construcción (1) se produce mediante la solidificación consecutiva de capas individuales de material de construcción (4) que puede solidificarse mediante la acción de una radiación, al fundirse el material de construcción (4), registrándose con un dispositivo sensor (6, 11, 12, 18) la zona de fusión (5) generada mediante una entrada de energía en forma de puntos y/o en forma de líneas y deduciéndose de esto valores de sensor para la evaluación de una calidad de elemento de construcción, caracterizado por que los valores de sensor registrados para la evaluación de la calidad de elemento de construcción se almacenan junto con los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción (1) y se representan por medio de un dispositivo de visualización (29) en representación bidimensional y/o multidimensional con respecto a su lugar de registro en el elemento de construcción.

Procedimiento y dispositivo para fabricar un elemento de construcción tridimensional

La invención se refiere a un procedimiento para fabricar un elemento de construcción tridimensional a través de un procedimiento de fusión por láser, en el que el elemento de construcción se produce mediante la solidificación consecutiva de capas individuales de material de construcción que puede fijarse solidificarse mediante la acción de una radiación, al fundirse el material de construcción, con las características adicionales del preámbulo de la reivindicación 1.

Además la invención se refiere también a un dispositivo para la realización de este procedimiento, así como el uso de un dispositivo de visualización para la representación bidimensional o multidimensional, preferiblemente en 2D o 3D, de zonas de elemento de construcción de elementos de construcción fabricados generativamente mediante la acción de radiación sobre el material de construcción en polvo en cuanto a su calidad de elemento de construcción.

Estado de la técnica

Por el documento WO 2007/147221 se conocen un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 12 para la observación y para el control de un proceso de construcción de fusión por láser selectivo. El dispositivo representado para el procesamiento de polvo por láser selectivo comprende un molde de placa para construcción con un lecho de polvo, un sistema de recubrimiento de polvo para aplicar una superficie de polvo sobre el molde de placa para construcción, un láser cuyo rayo láser focalizado alcanza la superficie de polvo y ocasiona dentro de una zona de fusión una fusión del polvo. El rayo láser se dirige con un dispositivo de escáner por la superficie de polvo. Además está previsto un detector para captar la radiación electromagnética que se emite o se refleja por la superficie de polvo y actúa conjuntamente con un sistema óptico que sigue al rayo láser, y es adecuado para el guiado de la radiación en la dirección del detector.

El detector del dispositivo conocido está configurado de tal manera que puede captar la radiación electromagnética que se emite, o se refleja, desde una zona de observación móvil sobre la superficie de polvo, siendo la zona de observación móvil mayor que la mancha de láser mínima del rayo láser. Por ello puede captarse la masa fundida que se genera en el lecho de polvo.

A través del detector puede determinarse el tamaño de la zona de fusión, especialmente la longitud y ancho y una relación de longitud respecto a ancho. Además, del espectro electromagnético de la radiación emitida por la masa fundida pueden seleccionarse partes específicas.

La invención se basa en el objetivo de perfeccionar un procedimiento con las características del preámbulo de la reivindicación 1, así como un dispositivo correspondiente para la realización del procedimiento, de tal manera que los valores captados con él pueden valorarse de manera más sencilla. Este objetivo se logra almacenando los valores de sensor captados para la evaluación de la calidad del elemento de construcción junto con los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción y se representan por medio de un dispositivo de visualización en representación en 2D o en 3D con respecto a su lugar de captación en el elemento de construcción.

En otras palabras el objetivo se logra almacenando los valores de sensor captados para la evaluación de la calidad de elemento de construcción junto con los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción, y se representan por medio de un dispositivo de visualización en representaciones bidimensionales o multidimensionales con respecto a su lugar de captura en el elemento de construcción. El dispositivo de sensor puede registrar preferentemente en cuanto a la dimensión forma y/o temperatura los efectos de la entrada de energía en forma de puntos y/o en forma de líneas detectados en la zona de fusión.

En una forma de realización preferida se representan valores de sensor de un plano de elemento de construcción en una representación en 2D que corresponden a una capa que se solidifica por un nuevo recubrimiento con material de construcción mediante la acción de radiación. En particular es ventajoso si en el caso de una representación en 2D se representan valores de sensor de un plano de corte de elemento de construcción que puede seleccionarse libremente que discurre en un ángulo (por ejemplo, en ángulo recto o en un ángulo de menos de 30°) con respecto a una capa solidificada sucesivamente mediante la acción de radiación. En particular, el plano de corte tanto en su ángulo como también en su posición puede seleccionarse libremente dentro del espacio de construcción ficticio sobre la pantalla del dispositivo de visualización, similar a como es habitual también en el caso de programas informáticos de 2D/3D/CAD habituales en el mercado.

Además es ventajoso si, en el caso de una representación bidimensional y/o multidimensional se representan y/o se resaltan exclusivamente valores de sensor visualmente que representan zonas de elemento de construcción, que con respecto a al menos un grado de solidificación teórico (predefinido) o valor de temperatura teórico o valor de densidad teórico que pueden fijarse muestran un valor de solidificación o valor de temperatura, o valor de densidad divergente, especialmente reducido. Igualmente es posible, además del grado de solidificación, el valor de

temperatura y el valor de densidad basarse también en una entrada de energía teórica y/o unas dimensiones de la masa fundida teóricas para la representación de divergencia y/o el resalte.

El resalte en estas zonas puede realizarse por ejemplo a través de una selección encauzada de diferentes colores, escalas de grises, grados de transparencia y/o en cuanto a una estructuración de superficies (tipo de rayado como punteado, en diferentes ángulos en cada caso en línea diagonal, etc...).

Además los valores de coordenadas que localizan los valores de sensores en el elemento de construcción pueden ser al menos parcialmente las coordenadas de elemento de construcción empleadas para la fabricación del elemento de construcción. También es posible llevar a cabo la determinación de la posición o bien la localización o asignación de los valores de sensor a un valor de coordenadas tanto por medio del uso de los valores de coordenadas de construcción (de las informaciones que se basan en el proceso de construcción) como también exclusivamente o adicionalmente empleando sensores de localización detectados durante el proceso de construcción por medio de sensores adicionales.

En una forma de realización adicional ventajosa se lleva a cabo una asignación de coordenadas de los valores de sensor a través de datos de exposición o datos de escáner. Adicional o alternativamente puede ser también ventajoso si en el caso de la captura superficial de todo el plano de construcción, o de la sección que comprende la sección transversal de elemento de construcción, se captan las coordenadas de una entrada de energía de radiación del plano de elemento de construcción y se asigna a los valores de sensor y se captura la posición del plano de elemento de construcción (coordenadas Z) de manera separada.

Los dispositivos de visualización se emplean hoy en relación con la tecnología de la tomografía computarlzada y de radiografía y por lo general sirve para representar valores de sensor que, debido al procedimiento mencionado, se captan en un cuerpo existente, es decir que se presenta acabado con la técnica de la medición.

La invención emplea por primera vez un procedimiento de visualización y un dispositivo de visualización correspondiente (software) en relación con un procedimiento de fabricación generativo y se aplica para representar de manera más manejable valores registrados en el proceso de construcción en la masa fundida para dar explicación directamente después del acabado, y/o aún durante el proceso de construcción, a una persona encargada del manejo de una instalación de fusión por láser de este tipo, sobre si las capas de elemento de construcción solidificadas cumplen con los requisitos exigidos en el elemento de construcción en cuanto a fusión, curso de temperatura, resistencia de la pieza de trabajo etc... Si un elemento de construcción fabricado de modo generativo demuestra no ser lo suficientemente resistente, y en algún momento después es motivo de reclamación por parte de un usuario entonces puede recurrirse, por ejemplo, a informaciones de visualización en la historia de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para fabricar un elemento de construcción tridimensional (1) mediante un procedimiento de fusión por láser, en el que el elemento de construcción (1) se produce mediante la solidificación consecutiva de capas individuales de material de construcción (4) que puede solidificarse mediante la acción de una radiación, al fundirse el material de construcción (4), registrándose con un dispositivo sensor (6, 11, 12, 18) la zona de fusión (5) generada mediante una entrada de energía en forma de puntos y/o en forma de líneas y deduciéndose de esto valores de sensor para la evaluación de una calidad de elemento de construcción, caracterizado por que los valores de sensor registrados para la evaluación de la calidad de elemento de construcción se almacenan junto con los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción (1) y se representan por medio de un dispositivo de visualización (29) en representación bldlmensional y/o multidimensional con respecto a su lugar de registro en el elemento de construcción.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en el caso de una representación en 2D se representan valores de sensor de un plano de elemento de construcción que corresponden a una capa (2) que se solidifica antes de un nuevo recubrimiento con material de construcción (4) mediante la acción de la radiación.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en el caso de una representación en 2D se representan valores de sensor de un plano de corte de elemento de construcción que puede seleccionarse libremente y que discurre en ángulo con respecto a una capa solidificada sucesivamente mediante la acción de radiación.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que en el caso de una representación bldlmensional y/o multidimensional se representan y/o se resaltan de modo visual exclusivamente valores de sensor que representan las zonas de elemento de construcción que, con respecto a al menos un grado de solidificación o un valor de temperatura o un valor de densidad teóricos que pueden fijarse, muestran un grado de solidificación, un valor de temperatura o un valor de densidad divergentes, especialmente reducidos, o desviaciones con respecto a una entrada de energía teórica o dimensiones de masa fundida teóricas.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para la representación de los valores de sensor, un valor de sensor que representa un valor optimizado con respecto al material de construcción se representa en un primer color, una primera escala de grises, un primer grado de transparencia y/o una primera estructura de superficie, y valores que divergen hacia abajo o arriba con respecto a este valor optimizado se representan de diferente manera en cuanto a color, en cuanto a un valor de grises, en cuanto a un grado de transparencia y/o en cuanto a una estructura de superficie.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción (1) son al menos parcialmente los valores de coordenadas de construcción empleados para la fabricación del elemento de construcción.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción (1) se obtienen de nuevo al menos parcialmente al registrar los valores de sensor.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la obtención de los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción (1) se realiza mediante un registro de superficie de todo el plano de construcción o de una sección del plano de construcción que comprende la zona de elemento de construcción.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se realiza una asignación de coordenadas de los valores de sensor a través de datos de exposición o de escáner.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el registro de al menos una parte de los valores de sensor con respecto al momento de la entrada de energía se realiza retrasado en el tiempo y los valores representados mediante visualización muestran un curso temporal del comportamiento térmico de la zona de fusión (procedimiento de muestreo).

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que con respecto a la entrada de energía en el mismo lugar del plano de elemento de construcción se determina una pluralidad de valores de sensor con diferente distancia temporal de entrada de energía.

12. Dispositivo para la realización del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, concretamente un procedimiento de fusión por láser, en el que un elemento de construcción (1) se fabrica mediante solidificación consecutiva de capas (2) individuales de material de construcción (4) que puede solidificarse mediante la acción de una radiación (3), especialmente radiación por láser, mediante la fusión del material de construcción (4), en el que la zona de fusión (5) generada mediante una entrada de energía en forma de puntos y/o en forma de

líneas puede registrarse mediante un dispositivo de sensor (6, 11, 12, 18) en cuanto a su dimensión, forma y/o temperatura y de esto pueden deducirse valores de sensor para la evaluación de una calidad de elemento de construcción, caracterizado por

- un dispositivo de memoria en el que los valores de sensor registrados para la evaluación de la calidad de elemento de construcción pueden almacenarse junto con los valores de coordenadas que localizan los valores de sensor en el elemento de construcción (1) y

- un dispositivo de visualización (29) que está conectado a la memoria y a través del cual los valores de sensor almacenados pueden representarse en una representación a color bidimensional o multidimensional con respecto a su lugar de registro en el elemento de construcción (1).

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que los valores de sensor visualizados muestran al solidificar el grado de la fusión del material de construcción (4).

14. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado por que los valores de sensor visualizados muestran al solidificar la temperatura o un curso de la temperatura en la masa fundida del material de construcción (4).

15. Uso de un dispositivo de visualización para la representación bidimensional o multidimensional de zonas de elemento de construcción de elementos de construcción (1) fabricados generativamente mediante la acción de la radiación sobre material de construcción (4) en polvo, especialmente zonas internas de elemento de construcción en cuanto a su calidad de elemento de construcción, que se determina a partir de valores de sensor que caracterizan una masa fundida del material de construcción en la entrada de energía, o poco después de la entrada de energía en la solidificación inducida por radiación del material de polvo, asignándose a los valores de sensor coordenadas de elemento de construcción que se ponen como base en el proceso de construcción generativo, o se determinan durante el proceso de construcción generativo con respecto a la capa de elemento de construcción, y representándose desviaciones de la calidad de elemento de construcción con respecto a un valor teórico predeterminadle a través de las diferencias de color, escalas de grises, grado de transparencia y/o diferencias de estructura de superficie.