本发明涉及使用粉末床熔化法制造三维成形物体的方法、以及用于所述方法的增材制造设备。
背景技术：
近年来，积极地开发了所谓的3d打印机，并且已经尝试了各种方法。例如，已知诸如熔化沉积造型法、使用光固化树脂的立体平版印刷术和粉末床熔化法的各种方法。
粉末床熔化法是通过重复地执行以下步骤来形成三维成形物体的方法，所述步骤为：将诸如金属的原料粉末铺设成层状的步骤、和照射诸如激光束的能量束以便选择性地熔化并固化一部分粉末层的熔化固化步骤、或照射能量束以便选择性地烧结一部分粉末层的烧结固化步骤。近年来，已经开始利用使用金属粉末作为原料的粉末床熔化法作为用于制造需要高机械强度和/或良好导热性的产品的方法。
例如，pct国际公布no.wo/160811提出了一种通过使用刮板刀层叠诸如金属的原料粉末然后照射激光束来制造三维成形物体的制造方法。
顺便提及，在一些情况下，当通过向粉末层照射能量束来选择性地熔化一部分粉末层时，由于一部分熔化材料散布并附着在正常地形成的固化层的表面上、或者由于熔化物质未熔合到已经固化的下层中，因此形成了突出部分，该突出部分是具有突出形状的无意固化部分。这种无意突出部分有时从最外层突出几十微米到300微米的尺寸。
近年来，为了提高三维成形物体的形状精度和密度，每个粉末层的厚度均设定为约几十微米。然而，在产生上述突出部分的情况下，突出部分的高度有时可能大到超出下次要形成的粉末层的上表面。在这种情况下，用于平整粉末层表面的平整机构在形成下一粉末层时与突出部分发生机械干涉。在这种情况下，平整机构被突出部分卡住，并且形成粉末层的步骤停止，平整机构的刮刀因接触而损坏，或者三维成形物体的形状精度降低。此外，有时摩擦负载增大并且平整机构停止，或者在撞击强烈时三维成形物体破裂。
日本专利公开no.-277881公开了通过平整机构的驱动马达上的负载变化来检测是否存在突出部分的方法、和光学地检测是否存在突出部的方法。此外，在检测到突出部分的情况下，在去除突出部分之后形成粉末层。
然而，日本专利公开no.-277881中公开的用于检测突出部分的方法不一定是保险的方法。
首先，由于通过驱动马达上的负载变化来检测突出部分的方法是在平整机构与突出部分接触时使用的方法，因此在使用这种方法的情况下平整机构的刮刀会因接触而损坏。在粉末层由具有划痕的刮刀形成时，粉末层具有与划痕相对应的突出部，该突出部导致粉末层的熔化不足，因此三维成形物体的形状精度降低。
另外，突出部分不具有规则形状并且可能具有各种形状。然而，根据日本专利公开no.-277881中公开的使用图像拍摄装置的光学检测方法，根据突出部分的形状在一些情况下不能获得足够的检测灵敏度。
因此，期望一种利用其能够可靠地检测突出部分而不损坏平整机构的检测技术。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，增材制造设备包括：粉末层形成部分，其构造成在预定区域中形成粉末层；能量束源，其构造成将能量束照射到由粉末层形成部分形成的粉末层上以熔化或烧结粉末层，从而形成固化层；和接触检测传感器，其包括板状探头。通过使用接触检测传感器来检测固化层的表面上存在还是不存在突出部分。
根据本发明的第二方面，用于制造三维成形物体的方法包括：粉末层形成步骤，通过使用粉末层形成部分在预定区域中形成并平整具有预定厚度的粉末层；固化步骤，通过将能量束照射到在粉末层形成步骤中被平整的粉末层上而形成固化层；以及检测步骤，通过使用包括板状探头的接触检测传感器检测在固化层上是否存在这样的突出部分，所述突出部分的高度在粉末层形成部分在固化层上形成具有预定厚度的粉末层的情况下与粉末层形成部分发生干涉。
参考附图，根据对示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得显而易见。
附图说明
图1是第一示例性实施例的增材制造设备的正视图，其中透视了增材制造设备的内部。
图2a是第一示例的包括板状探头的突出部分检测器的透视图。
图2b是用于描述板簧的梳齿布置的图。
图2c是第一示例的突出部分检测器的侧视图。
图3a是第二示例的包括板状探头的突出部分检测器的透视图。
图3b是用于描述板簧对的布置的图。
图3c是第二示例的突出部分检测器的侧视图。
图4a至4j各自是示意性地示出了在固化一部分粉末层之后并且在层压下一粉末层之前的每个步骤的图。
图5是第一示例性实施例的增材制造设备的平面图。
图6a至6h各自是示意性地示出了从突出部分检测器和突出部分之间的相对位置的差异得出的干涉状态的差异的图。
图7是第三示例性实施例的增材制造设备的正视图，其中透视了增材制造设备的内部。
图8是第三示例性实施例的增材制造设备的平面图。
图9是第四示例性实施例的增材制造设备的正视图，其中透视了增材制造设备的内部。
图10是第五示例性实施例的增材制造设备的正视图，其中透视了增材制造设备的内部。
图11a至11h各自是用于示意性地描述第二示例性实施例的图。
图12是用于描述取决于激光束的焦点的功率密度差异的图。
具体实施方式
第一示例性实施例
下面将参考附图描述用作本发明的第一示例性实施例的增材制造设备和用于制造三维成形物体的方法。
图1是第一示例性实施例的增材制造设备的示意性前视图，其中透视了增材制造设备的内部。
图1示出了电扫描仪1、f-θ透镜2、腔室3、供应台4、驱动机构5、粉末材料6、成形台7、驱动机构8、收集机构9、平整机构10、定位机构11、突出部分检测器12、和成形物体13。电扫描仪1利用从未示出的激光束源通过例如光纤输入的激光束进行扫描。f-θ透镜2使从电扫描仪1输出的激光束聚焦在成形台7上方的预定高度处。腔室3设置成用于在使三维成形物体成形的空间中保持富含惰性气体的环境。供应台4设置成用于供应粉末材料6。驱动机构5驱动供应台4。粉末材料6放置在供应台4上。成形台7用作支撑成形物体的基座。通过重复执行以下处理在成形台7上使成形物体成形，所述处理为：在成形台7上将粉末材料铺设到预定厚度、通过将激光束照射到预定位置处来熔化并固化粉末材料、然后使成形台7的位置降低与所述预定厚度相对应的量、再次铺设粉末材料、并且通过照射激光束引起熔化和固化。驱动机构8驱动成形台7。收集机构9收集从供应台4传送到成形台7的残余粉末材料。平整机构10是用于使粉末材料层的表面平整的辊。用作粉末层形成部分的平整机构10具有将供应台4上的粉末材料6传送到成形台7的作用以及使成形台7上的粉末层的表面平整的作用。定位机构11控制突出部分检测器12的高度，并且与辊一起安装在未示出的滑架上。在滑架移动时，辊和定位机构11一体地移动。突出部分检测器12安装在定位机构11上。成形物体13通过利用激光照射来熔化并固化粉末材料而形成。在形成粉末层时滑架的移动方向上，突出部分检测器12布置在用作粉末层形成部分的平整机构10的下游。
作为突出部分检测器12，机械地使板状探头与突出部分接触以检测突出部分的方法在实际上是可靠的，并且特别地优选使用包括弹性构件(诸如板簧)的接触检测传感器。
作为板状探头的第一示例，将参照图2a至2c描述包括板簧组的突出部分检测器12，在所述板簧组中矩形板簧布置成梳齿形状。图2a是突出部分检测器12的示出了其构造的外部透视图，图2b是突出部分检测器12的用于描述两个板簧组之间在y方向上的位置关系的分解图，图2c是突出部分检测器12的用于描述其构造的侧视图。在本示例性实施例中，梳齿形状的板簧组不仅用于具体确定突出部分的存在/不存在，而且还用于具体确定突出部分的位置。
板簧组14a和14b各自是其中矩形板簧连接成梳齿形状的板簧组，并且设置成在y方向上以不同的相位互相重叠，使得每个梳齿形状的齿之间的间隙与另一板簧组的齿重叠，如图2b所示。
优选的是，构成梳齿形状的每个齿的板簧由具有优良弹簧特性的材料(例如磷青铜)形成，并且例如具有y方向上的宽度为5mm且宽高比为1：4至1：8的矩形形状。这里使用的宽高比是y方向上的长度：z方向上的长度的比。尽管通过将y方向上的宽度设置得较小可以增大对突出部分在y方向上的位置的检测的分辨率，但是在y方向上的宽度太小的情况下处理和操纵板簧变得困难。另外，在宽高比设定得较大的情况下，虽然在接触突出部分时齿变得更容易变形并且因此可以增大检测灵敏度，但是在宽高比太大的情况下处理和操纵板簧变得困难。因此，优选使用上述形状。
梳齿形状的齿沿y方向以例如300mm的长度布置，使得突出部分检测器12可以覆盖由平整机构10在预定区域中形成的整个粉末层。
线传感器16经由固定构件15固定到与板簧带14相对的位置。线传感器16是光学传感器，其包括具有线性形状的光源和以线性形状布置的光接收元件组。在板簧不变形的情况下，来自光源的大部分光被板簧反射并入射到光接收元件上。然而，在板簧与突出部分接触并变形的情况下，反射方向改变，因此在与板簧相对的位置处光接收元件接收的光量极大地改变。结果，可以检测到板簧与突出部分之间的接触。通过分析对于光接收元件中的哪个光接收元件接收的光量已经改变，可以检测突出部分在板簧组的宽度方向上的位置。
接下来，将参考图3a至3c描述包括多个板簧对的突出部分检测器12，板簧对用作板状探头的第二示例。
图3a是突出部分检测器12的示出了其构造的外部透视图，图3b是突出部分检测器12的用于描述板簧对在y方向上的位置关系的剖视图，以及图3c是突出部分检测器12的示出了其构造的剖视图。
板簧对17各个通过以重叠的方式彼此相对地布置具有相同形状的一对板簧17a和板簧17b而形成，其中板簧17a和板簧17b之间具有预定间隔；并且板簧对18各个通过以重叠的方式彼此相对地布置具有相同形状的一对板簧18a和板簧18b而形成，其中板簧18a和板簧18b之间具有预定间隔。
如图3a和3b所示，多个板簧对17沿预定方向(在本示例中为y方向)以等于板簧宽度的间隔布置。类似地，多个板簧对18沿y方向以等于板簧宽度的间隔布置。在x方向上观察时板簧对17和板簧对18布置在另一组板簧对之间，使得在x方向上观察时板簧对17和板簧对18互相不重叠。
固定板簧17a、17b、18a和18b的固定构件19由非导电材料形成。每个板簧连接到未示出的布线，而布线连接到检测每个板簧对的板簧之间的电传导的传导传感器。
板簧对沿着y方向以例如300mm的长度布置，使得突出部分检测器12可以覆盖由平整机构10在预定区域中形成的整个粉末层。
在板簧不变形的情况下，板簧17a和板簧17b彼此不机械地接触，因此是电绝缘的。这同样适用于板簧18a和18b。然而，当在移动突出部分检测器12时板簧与突出部分接触并变形时，该板簧与板簧对中的另一板簧接触，因此该板簧对被电连接。因此，可以通过传导传感器检测与突出部分的接触。通过分析在所述多个板簧对中的哪个板簧对处发生电传导，可以检测突出部分在y方向上的位置。
这里，将详细描述板簧的下端的高度的设定和对接触的检测。如果板簧的下端与突出部分的远端处于相同的高度处，则尽管由于滑架在x方向上的移动板簧会与突出部分接触，但是板簧和突出部分彼此分开而不发生干涉，因此板簧不变形。相反，在突出部分的高度高于板簧的下端的情况下，板簧因滑架在x方向上的移动而根据干涉部分的长度变形。
由于板簧对17和18各自具有相同的移动机构，因此将参考图6a至6h对板簧对18进行描述。每幅图均示出了通过激光照射而以正常形状固化的成形物体13、和已经与成形物体13一起形成的异常突出部分200。板簧18a和18b由固定构件19保持。作为示例，将描述这样的情况，其中：板簧18a和18b固定到固定构件19上，使得每个板簧从固定构件19到板簧的远端的长度为20mm、并且板簧18a和18b之间的距离为0.5mm。包括这些板簧的突出部分检测器安装在未示出的滑架上，并且在图中沿x方向移动。
首先，将参照图6a至6d描述板簧的下端与突出部分的远端处于相同高度处的情况。图6a示出了滑架在x方向上移动的中间状态，其中板簧18a接近在成形物体13上产生的突出部分200。虚线表示板簧18a和18b的下端和突出部分200的远端的高度，板簧18a和18b的下端和突出部分200的远端彼此重合。图6b示出了之后滑架稍微移动并且板簧18a已经移动到突出部分200正上方的位置处的状态。在图6b的状态下，尽管板簧18a和突出部分200接触，但是这两者在该位置关系中相互不干涉，因此板簧18a不变形。在滑架进一步沿x方向移动时，板簧18a在保持笔直形状的同时远离突出部分200移动(如图6c和6d所示)，结果不会发生板簧18a与18b之间的传导。
接下来，将参照图6e至6h描述突出部分和板簧彼此干涉10μm的高度的情况。图6e示出了滑架在x方向上移动的中间状态，其中板簧18a接近在成形物体13上产生的突出部分200。两条虚线分别表示板簧18a和18b的下端和突出部分200的远端的高度，并且它们之间的距离为10μm。图6f示出了之后滑架从图6e的状态沿x方向移动并且板簧18a已经移动到突出部分200正上方的位置处的状态。板簧18a与突出部分200发生干涉并且翘曲。当滑架在x方向上进一步移动时，板簧18a与18b接触，如图6g所示。当滑架在x方向上进一步移动时，板簧18a的下端和突出部分200之间的干涉被释放，板簧18a回复到原始的笔直状态，并且板簧18a和18b之间的接触消除。尽管如图6h所示此后板簧18b与突出部分200发生干涉，但是板簧18a和18b彼此不接触。
在其中板簧18a在z方向上的长度为20mm并且与突出部分干涉的部分在z方向上的长度为10μm的本示例性实施例中，板簧18a与突出部分干涉并被突出部分变形，直到滑架从板簧18a与突出部分接触的位置沿x方向移动的量如通过三角法计算的为约0.63mm。此外，由于板簧18a和18b之间的距离设定为0.5mm，因此板簧18a和18b彼此接触，因而可以检测到接触。
通常，成形台7和作为辊的平整机构10被制造成在z方向上具有非常高的刚度，使得粉末材料可以被平滑地铺设并且具有均匀的厚度，但因此可能只是很小的干涉就会损坏辊。即，在辊的高度和板簧的远端的高度被设定为相同值的情况下，在铺设粉末材料时辊可能被未被突出部分检测器检测到的突出部分(其为远端具有与板簧的下端相同的高度的突出部分)损坏。为了检测这样的突出部分，突出部分检测器的板簧的远端需要设定为低于辊的下端。
接下来，在由图1所示的本示例性实施例的增材制造设备执行的一系列成形操作中，将描述粉末层形成操作。图4a至4j各自是示意性地示出了在将激光束照射到成形台7上的一部分粉末层上以熔化或烧结一部分粉末层之后且在层压下一粉末层之前的每个步骤的图。未示出的成形板可以放置在成形台7上，并且粉末层可以形成在成形板上。在本说明书中，熔化然后固化或烧结的粉末层部分将被称为固化层。另外，虽然在本示例性实施例中作为示例将描述粉末层熔化并固化的情况，但是这同样适用于烧结层。
首先，图4a示出了在通过用激光束照射而熔化并固化成形台7上的部分粉末层之后的状态。通过在这种状态下依次形成下一粉末层并照射激光束而形成固化物体来制造成形物体。图4a示出了在通过照射激光束而熔化并固化粉末材料时在成形物体13的一部分上形成突出部分的状态。
图4b示出了这样的状态，其中：成形台7的高度降低与用于准备形成下一粉末层的一层的厚度t(其单位可以任意地选定)相对应的量，然后滑架朝向成形台7移动并且通过定位机构11将突出部分检测器12的板簧的下端的高度调节到成形台7上方的测量高度。突出部分检测器12的测量高度被调节到这样的高度，使得例如突出部分检测器12的板簧对18的最下端比平整机构10的辊的最下端低10μm。通过将高度调节到该值，能够可靠地检测其高度会与辊发生干涉的无意突出部分。在使用图3所示的突出部分检测器12的情况下，通过板簧对18之间的电传导的存在/不存在来检测无意突出部分的存在/不存在。板簧18a和18b例如是各自均具有宽度为5mm且有效长度为20mm的形状的一对弹簧，因此在这种情况下，对突出部分在y方向上的位置的检测的分辨率为5mm。
接下来，如图4c所示，在沿x方向移动包括板状探头的突出部分检测器12的同时确定突出部分的存在/不存在。在使用第一示例的板状探头的情况下，如果存在突出部分，则具有梳齿形状的板簧带由于与突出部分接触而变形，通过线传感器检测变形，从而确定存在突出部分。关于突出部分的位置，其x坐标通过滑架已经移动了多大距离、即通过板状探头的扫描位置来具体确定，而其y坐标根据对于用作齿的板簧中的哪个板簧已经检测到变形来具体确定。
在检测到突出部分的情况下，为了掌握突出部分的高度，可以通过在这种状态下再次将成形台7的高度降低一定量t并且由突出部分检测器12在x方向上进行扫描来具体确定突出部分的存在/不存在和位置。如果在先前已经检测到突出部分的位置处未检测到突出部分，则相对于在前次激光照射时粉末层的表面，可以获知突出部分的高度大于等于t且小于2×t。另外，在先前已经检测到突出部分的位置处检测到突出部分的情况下，重复进行进一步将成形台7的高度降低一定量t并且通过突出部分检测器12执行扫描的操作，直到不再检测到由于与突出部分接触而引起的板簧对18的变形为止。突出部分的高度被推知为直到不再检测到板簧对18的变形为止成形台7在z方向上的移动量的累积值与通过从所述累积值减去所述一定量t获得的值之间的值。
尽管在每次检测突出部分时成形台的移动量被设定为等于一层粉末层的厚度t，但是该值可以适当地增大或减小。
另外，尽管用作平整机构的辊和突出部分检测器安装在同一滑架上并在同一滑架上移动，但是它们可以各自安装在不同的滑架上。在这种情况下，在检测突出部分时不必移动辊，因此具有消除突出部分和辊碰撞的风险的优点。然而，在将辊和突出部分检测器安装在不同的滑架上的情况下，在整个操作范围内以微米量级控制辊和突出部分检测器在z方向上的位置需要非常高的引导成本等，并且存在该位置由于各部件的刚度等而随时间变化的风险。因此，将平整机构10和突出部分检测器12安装在同一滑架上更有利，因为更易于控制辊和突出部分检测器的相对位置，并且设备的结构更简单。
在检测到突出部分的情况下，如图4d所示，使平整机构10和突出部分检测器12暂时缩回，并且去除已经具体确定了其位置的突出部分。替代地，通过铺设粉末材料以使得粉末层的表面高于突出部分的高度来进行成形。尽管优选的是通过照射激光束来执行突出部分的去除，但是可以通过安装在设备上的切割工具来执行突出部分的去除。
图4e示出了通过使用激光束熔化突出部分因此去除其高度会与平整机构10的辊发生干涉的部分的状态。
在照射激光束之后，如图4f所示，重置突出部分检测器12并执行滑架的扫描移动，以检查是否存在其它突出部分。在检测到其它突出部分的情况下，执行图4c至4f的操作，并且去除该突出部分的其高度会与辊干涉的部分。
然后，在对成形台的相对侧的坐标执行扫描而未检测到突出部分的情况下，确定不存在其高度会与辊发生干涉的突出部分，并且处理进行到粉末层形成步骤。
在确认不存在突出部分的情况下，如图4h所示，平整机构10通过滑架移回到超过供应台4的位置，供应台4被提升一定量，因而向上推动粉末材料。
然后，如图4i所示，使平整机构10朝向成形台7移动，因而使粉末材料移动到成形台7。此外，平整机构10的辊在成形台的上方通过，因此已经传送的粉末材料积聚在成形台7上。
通过辊使粉末材料变平，因此传送到成形台7的粉末材料的上表面被平整(如图4j所示)，并且因而形成了具有平坦上表面的粉末层。
通过上述一系列操作，执行了对突出部分的检测和去除以及粉末层的形成。由于在本示例性实施例中使用图2a至2c或3a至3c中所示的突出部分检测器12，因此可以检测成形台上的突出部分的位置，并且因而可以有效地执行去除操作。
将参考图5详细地描述如何获得成形台7上的突出部分的位置。
图5是从上方观察时本示例性实施例的增材制造设备的平面图。示出了平整机构10、突出部分检测器12、执行平整机构10和突出部分检测器12的扫描运动的滑架20、供应台4、和成形台7。此外，图5示出了使平整机构10的辊旋转的马达21、调节突出部检测器12的高度的定位机构11的驱动部分22、限制滑架20在y方向和z方向上移动的引导件23、具有在x方向上控制滑架的位置控制功能的驱动部分24、以及形成在成形台7之上的突出部分25。
在突出部分检测器12中，具有预定宽度的板状探头、即板簧沿y方向布置，如参考图2a至2c或3a至3c描述的。布置所需数量的板簧，使得可以检查成形台7在y方向上的整个宽度。在y方向上检测异常物体的分辨率由每个板簧在y方向上的宽度确定。
在沿着x方向驱动滑架并且突出部分检测器12到达成形台7的一端时，突出部分检测器12的板簧的下端的高度被调节。即，将下端的高度调节到这样的高度，使得下端不与通过平整机构10形成的粉末层以及通过熔化并固化粉末层而形成的正常形状的三维成形物体接触，但与相对于粉末层和三维成形物体突出的突出部分接触。
然后，通过驱动滑架20而由突出部分检测器12扫描成形台。在检测到突出部分25的情况下，可以根据在检测时滑架20的位置而获得突出部分在x方向上的位置，并且根据由板簧中的哪个板簧检测到突出部分25而获得突出部分在y方向上的位置。
在确认突出部分存在于与突出部分检测器12的位置检测分辨率相对应的区域27(图5中所示)中的情况下，可以通过在该区域中使用激光束或移动切割工具来有效地去除突出部分。注意，虽然在通过切割工具去除突出部分的情况下需要设定z方向上的高度，但是切割工具的高度可以设定为等于在通过突出部分检测器12执行检测操作时板簧的最低点的高度。注意，在突出部分检测器12检测到突出部分的情况下，可以通过仅关注x方向上的位置并且在获得的x坐标处(即在图5所示的线26上)使激光束或切割工具沿y方向移动与成形台7的宽度相对应的量来执行去除操作。
接下来，将更详细地描述使用激光束去除突出部分。
例如，假设并将描述通过使用中值粒径为20μm的sus316执行成形并且在坐标(x1、y1)处检测到高度为30μm以上且小于60μm的突出部分的情况。
用激光束扫描并照射包括突出部分的区域。在y方向上，该区域被设定为约等于三倍分辨率的范围，例如，在分辨率为5mm的情况下，该区域被设定为15mm或更小(包含两个相邻板簧)的范围。在x方向上，根据检测精度，该区域被设定在例如3mm至15mm的范围内。
此外，在比用于使成形物体成形的激光功率更高的能量密度的条件下进行照射。例如，照射以60w的激光功率进行，这是粉末层的厚度为60μm的情况的成形条件。在x方向上以例如250mm/s的激光扫描速度进行照射，并且在y方向上以例如50μm的间距进行照射。
接下来，通过突出部分检测器执行扫描以检查突出部分是否被去除。
这里，为了去除突出部分而在高能量密度的条件下进行激光照射的原因是为了确保突出部分熔化，这是因为突出部分是通过曾经熔化并固化粉末材料而形成的，因此突出部分具有比粉末层更高的导热率并且突出部分的温度不易升高。另外，熔化区域被设定为大于包括突出部分的区域的原因是通过使已经熔化并固化在突出部分周围的表面也熔化而使得突出部分熔合到固化层中。在仅仅使突出部分熔化的情况下，熔化的突出部分由于表面张力而形成球形并且通常以这种形状固化而保留在表面上。
在上述激光照射之后仍然检测到突出部分的情况下，在相同区域或在x方向上适当扩展的区域中以用于更厚粉末层的成形条件、即以能量密度更高的条件执行激光照射，直到突出部分被去除为止。
当检测到突出部分时，也可以通过在不久前刚通过激光照射而熔化并固化的整个区域中执行激光照射来去除突出部分。然而，从成本和功能这两个角度来看，在检测到的突出部分的位置处及其周围局部地执行激光扫描照射更有利，因为这仅需更短的照射时间并且更小的部分被加热并且因此可以抑制发生扭曲。
另外，优选的是，通过减小板簧的宽度来增大y方向上的分辨率，以减小用于去除突出部分的照射区域。另外，优选的是，通过降低用于搜索突出部分的扫描速度来增大x方向上的分辨率。
通过切割进行的去除可以应用于突出部的机械去除。注意，虽然通过激光进行的去除可以通过能量束(例如激光束，其是增材制造设备的必备要素)来进行，但机械去除需要额外的装置。另外，尽管通过能量束进行的去除导致由于热历史引起的扭曲，但是通过能量束进行的去除特别适合于具有低延展性的材料(诸如陶瓷)，因为不会发生处理时的机械碰撞等。
同时，通过机械去除，能够可靠地去除工具轨迹上的突出部，因此不像通过能量束进行的去除，可以在无需进行检查是否已经去除突出部的步骤的情况下形成下一层，因而机械去除在可靠性方面是有利的。
尽管上面已经描述了通过激光照射去除在成形期间产生的无意突出部或突出部分的方法，但是突出部分检测器也有利于例如切割的机械去除，因为可以检测突出部的位置并且工具可以快速接近并去除突出部。
如上所述，提供了包括板状探头的突出部分检测器，因此在形成粉末层之前检查突出部分的存在/不存在。通过使用板状探头，能够以高可靠性检测突出部分，并且还可以获得突出部分的位置信息。在检测到突出部分的情况下，通过在去除突出部分之后形成粉末层，可以避免平整机构和突出部分之间的接触，可以防止停止平整和对平整机构造成损坏，可以稳定增材制造操作，因此可以改善成形物体的形状精度。
第二示例性实施例
尽管在第一示例性实施例中已经描述了在检测到突出部分的情况下去除突出部分的方法，但是在第二示例性实施例中将描述在检测到突出部分的情况下通过铺设粉末材料以使得接下来要铺设的粉末层的表面等于或高于突出部的高度来进行成形的方法。另外，尽管在本示例性实施例中作为示例将描述熔化并固化粉末材料的情况，但是这同样适用于烧结粉末材料的情况。
在检测到其高度等于或大于一层粉末层的厚度的突出部的情况下，可以通过铺设粉末材料以使得粉末层的表面处于与突出部相同或更高的高度来进行成形，从而在平整机构不撞击突出部的情况下进行成形。将参考图11a至11h描述用于此的方法。
图11a至11h各自是示意性地示出了在熔化并固化一部分粉末层之后的每个步骤的图，并且与第一示例性实施例共同的元件由相同的附图标记指代。
首先，预先获得与可以进行良好成形的粉末层的厚度相对应的激光照射条件。制造成形物体的要求是：在熔化粉末层时，待熔化的粉末层下方的已固化部分也熔化到一定的程度，使得已固化部分与新熔化层熔合并固化在一起。
由于输入到照射位置的能量与激光功率成正比而与扫描速度成反比，因此输入到照射位置的能量与由激光功率[w]/扫描速度[mm/sec]限定的能量密度成正比。因此，通过适当地设定激光束的功率和扫描速度，可以控制粉末层及其下方的已固化部分的熔化和固化。
此外，在激光照射中，功率密度、即每单位面积的照射功率根据在照射位置处的光束直径内的位置而变化。具体地，在照射光束的中心处功率最强，其遵循高斯分布并且在通过f-θ透镜之后被保持。在功率密度增大时，被照射部分的温度根据功率密度而增大。然而，如果功率密度太高，则被照射部分根据扫描速度并根据传热散热的限制而被加热，因而材料的蒸发和粉末的散布增加，并且不能进行良好的成形。因此，如果可以在不改变功率本身的情况下降低照射光束的峰值功率密度，则可以在不增加材料的蒸发或粉末的散布的情况下控制距表面的更大深度处或更大区域中的熔化和固化。
这种方法的一个示例是散焦。散焦是指沿着z方向通过f-θ透镜使粉末层从照射光束直径最小的焦点位置移位。将参考图12描述散焦的概要。纵轴表示功率密度，横轴表示空间位置，并且光束直径的中心与纵轴的位置匹配。实线曲线二维地表示在光束直径最小的焦点位置处的功率密度的空间分布，而虚线曲线二维地表示在执行散焦时的空间分布。在执行散焦时，由横轴表示的、其中获得功率密度的空间区域扩展并且峰值功率密度减小。
在这种状态下，总功率相同，并且所施加的热量相同。因此，在材料的蒸发或粉末的散布是由过大的峰值功率引起的情况下，在一些情况下通过进行散焦可以改善成形。通过散焦来降低相同激光功率的峰值功率密度或者还通过增大激光功率，可以扩展照射时的熔化区域。因此，在粉末层的厚度较大时散焦会是有利的。然而，由于散焦增大照射光束直径，因此在使用散焦时存在成形的精细度降低的缺点。
预先考虑这些通过实验等获得了允许良好成形的激光照射条件。通常，在厚度较大时，待熔化的粉末量较大，因此每单位面积和每单位时间要输入的能量增大。由于粉末层正下方的已固化部分也需要熔化以进行成形，因此成形所需的输入能量与粉末层的厚度不成正比。
接下来，将描述通过本示例性实施例的增材制造设备执行的一系列成形操作中的粉末层形成操作。图11a至11h各自是示意性地示出了在通过将激光束照射到成形台7上的一部分粉末层上而使该部分粉末层熔化并固化之后并且在层压下一粉末层之前的每个步骤的图。成形板109可以放置在成形台7上，并且粉末层可以形成在成形板109上。在本示例性实施例中，将描述在成形板109上形成粉末层的情况。
首先，图11a示出了在激光束照射到成形板109上的一部分粉末层上并且该部分粉末层熔化并固化之后的状态。通过从这种状态连续形成下一粉末层并照射激光束而进一步层叠固化层来制造成形物体。图11a示出了在通过激光照射而熔化并固化粉末材料时突出部分25与成形物体13一起形成的状态。
图11b示出了这样的状态，其中：成形台7的高度降低与用于准备形成下一粉末层的一层的厚度t(其单位可以任意地选定)相对应的量，然后滑架朝向成形台7移动并且通过定位机构11将突出部分检测器12的板簧的下端的高度调节到成形台7上方的测量高度。突出部分检测器12的测量高度被调节到这样的高度，使得例如突出部分检测器12的板簧对18的最下端比平整机构10的辊的最下端低10μm。通过将高度调节到该值，能够可靠地检测其高度会与辊发生干涉的无意突出部分。在使用图3所示的突出部分检测器12的情况下，通过板簧对18之间的电传导的存在/不存在来检测无意突出部分的存在/不存在。板簧18a和18b例如是各个均具有宽度为5mm且有效长度为20mm的形状的一对弹簧，因此在这种情况下对突出部分在y方向上的位置的检测的分辨率为5mm。
接下来，如图11c所示，在沿x方向移动包括板状探头的突出部分检测器12的同时确定突出部分的存在/不存在。在使用第一示例的板状探头的情况下，如果存在突出部分，则具有梳齿形状的板簧带因与突出部分接触而变形，通过线传感器检测变形，并且因而确定存在突出部分。关于突出部分的位置，其x坐标通过滑架已经移动了多大距离、即通过板状探头的扫描位置来具体确定，并且其y坐标根据关于用作齿的板簧中的哪个板簧已经检测到变形来具体确定。
在检测到突出部分的情况下，为了掌握突出部分的高度，可以通过在这种状态下再次使成形台7的高度降低一定量t并且使突出部分检测器12在x方向上执行扫描来具体确定突出部分的存在/不存在和位置。如果在先前已经检测到突出部分的位置处未检测到突出部分，则相对于在前次激光照射时粉末层的表面，可以获知突出部分的高度为大于等于t且小于2×t。另外，在先前已经检测到突出部分的位置处检测到突出部分的情况下，重复进行将成形台7的高度进一步降低一定量t并且通过突出部分检测器12进行扫描的操作，直到不再检测到由于与突出部分接触而引起的板簧对18的变形为止。突出部分的高度被推知为直到不再检测到板簧对18的变形为止成形台7在z方向上的移动量的累积值与通过从该累积值减去所述一定量t获得的值之间的值。
尽管在每次检测突出部分时成形台的移动量被设定为等于一层粉末层的厚度，但是该值可以适当地增大或减小。
另外，尽管用作平整机构的辊和突出部检测器安装在同一滑架上并在同一滑架上移动，但是它们可以各自安装在不同的滑架上。在这种情况下，在检测突出部分时不必移动辊，因此具有消除突出部分和辊碰撞的风险的优点。然而，在将辊和突出部检测器安装在不同的滑架上的情况下，在整个操作范围内以微米量级控制辊和突出部分检测器在z方向上的位置需要非常高的引导成本等，并且存在该位置由于部件的刚度等而随时间变化的风险。因此，将平整机构10和突出部分检测器12安装在同一滑架上更有利，因为更易于控制辊和突出部分检测器的相对位置，并且设备的结构更简单。
图11e示出了不再检测到突出部分的状态。接下来，如图11f所示，将突出部分检测器12提升到不中断铺设粉末材料的位置，用作平整机构10的辊通过滑架移回到超过供应台4的位置，供应台4被提升，因此向上推动粉末材料。
然后，如图11g所示，平整机构10的辊朝向成形台7移动，因此粉末材料移动到成形板109上。此外，平整机构10的辊从成形台7的上方通过，因此已经传送的粉末材料积聚在成形台7和已经成形的成形物体13之上。通过辊使粉末材料变平，因此形成粉末层，使得被传送到成形台7的粉末材料的上表面覆盖整个突出部。此时粉末层的厚度对应于直到不再检测到突出部为止成形台7的移动量(成形台7已经降低了该移动量)，并且例如在成形台7降低两次的情况下是2×t，其与两层的厚度相对应。
然后，通过在预先已经获得的适合于该粉末层厚度的激光照射条件下照射激光束121，可以在平整机构的辊不撞击突出部的情况下继续成形。
示例
作为示例，将详细描述对于不同厚度的粉末层的激光照射条件。
在示例中，在表1中示出了通过以30μm的增量增大粉末层的厚度的实验获得用于使中值粒径为20μm的sus316粉末成形的条件的结果。在粉末层的厚度为150μm以下时可以进行成形，但在厚度为180μm时无法进行成形。注意，发现对于每个厚度可以成形的条件具有一定的范围。该范围用括号示出。此外，发现温度也根据成形物体的形状、成形板的热容和距成形板的距离而变化，这是因为热量的消散方式不同。由于是否可以进行成形也极大地受温度影响，因此优选通过实验预先获得对于每种条件的值。
表1
可以进行良好成形的参数(直径为20μm的sus316粉末)
通过上述一系列步骤适当地形成比突出部更厚的粉末层，可以在产生无意突出部并且在传统设备中由于突出部与粉末铺设机构之间的干涉引起成形缺陷的情况下进行成形。
第三示例性实施例
将参考图7和8描述用作本发明的第三示例性实施例的用于三维成形物体的制造方法和增材制造设备。尽管在第一示例性实施例中平整机构10和突出部分检测器12集成并安装在同一滑架上，但是在第三示例性实施例中平整机构10和突出部分检测器12安装在不同的滑架上使得它们可以各自独立地移动。
图7是第三示例性实施例的增材制造设备的示意性前视图，其中透视了增材制造设备的内部，图8是从上方观察的增材制造设备的平面图。与第一示例性实施例相同的元件用相同的附图标记指代。
针对引导件23设置两个滑架32和33，并且驱动部分34和35分别设置成用于这两个滑架32和33。平整机构10和定位机构36安装在滑架32上，而突出部分检测器12和定位机构11安装在滑架33上。平整机构10和突出部分检测器12可以独立地扫描成形台7。与图1和图5中所示的第一示例性实施例不同，采用这种构造的本示例性实施例具有以下特征。
在第一示例性实施例中，平整机构10和突出部分检测器12安装在一个滑架20上，因此构造为单个滑架。然而，在通过突出部分检测器12检测到第一突出部分之后，在检测到的物体被去除之前不能继续进行扫描。这是因为在继续进行扫描而不去除第一突出部分的情况下，存在平整机构10与第一突出部分接触的风险。因此，在通过执行滑架的扫描移动而由突出部分检测器12检测到突出部分的情况下，在去除检测到的突出部分之后检查下一突出部分的存在/不存在。在多个突出部分形成在成形台上的情况下，通过重复这样的过程而对成形台7的整个区域进行检测和去除，然后再形成粉末层。
与之相反，在本示例性实施例中，突出部分检测器12安装在与平整机构10的滑架不同的滑架上。因此，在执行安装有突出部分检测器12的滑架33的扫描移动并且检测到突出部分时，记录突出部分的坐标，并且可以继续进一步扫描。例如，在如图8所示在成形台7上存在突出部分37和38的情况下，突出部分检测器12扫描成形台7并首先检测到突出部分37。在获得突出部分37的坐标之后，在不去除突出部分37、即不缩回突出部分检测器12的情况下继续进行突出部分检测器12的扫描。然后，检测到突出部分38，并且以类似的方式获得突出部分38的位置。在也不去除突出部分38的情况下继续进行扫描，并且在确认到达成形台7的末端之后完成扫描。如上所述，可以由突出部分检测器12连续扫描成形台的整个区域，并且可以记录形成在成形台7上的所有突出部分的所有坐标。因此，即使在产生多个突出部分的情况下，检测操作也在比第一示例性实施例更短的时间内完成。然后可以去除检测到的突出部分。
如上所述，同样在本示例性实施例中，提供了包括板状探头的突出部分检测器，因此在形成粉末层之前检查突出部分的存在/不存在。通过使用板状探头，能够以高可靠性检测突出部分，并且还可以获得突出部分的位置信息。在检测到突出部分的情况下，通过在去除突出部分之后形成粉末层，可以避免平整机构与突出部分之间的接触，可以防止停止平整和对平整机构造成损坏，可以稳定增材制造操作，因此可以改善成形物体的形状精度。
第四示例性实施例
将参考图9描述用作本发明的第四示例性实施例的用于三维成形物体的制造方法和增材制造设备。图9是第四示例性实施例的增材制造设备的示意性前视图，其中透视了增材制造设备的内部。与第一示例性实施例相同的元件用相同的附图标记指代。
在第四示例性实施例的增材制造设备中，与第一示例性实施例类似，平整机构10、突出部分检测器和定位机构11安装在一个滑架上。在第一示例性实施例的增材制造设备中，供应台4仅设置在图1中的成形台7的左侧，因此粉末材料仅可从左侧传送到成形台7。因此，在形成粉末层之后，需要将滑架移回到左侧。
与之相反，在第四示例性实施例的增材制造设备中，如图9所示，供应台4a、用于供应台4a的驱动机构5a、供应台4b和用于供应台4b的驱动机构5b设置在成形台7的相应两侧。结果，无论从成形台7的左侧和右侧中的哪一侧执行平整机构10的扫描，都可以形成粉末层。
因此，突出部分检测器12a设置在定位机构11的位于平整机构10左侧的部分上，而突出部分检测器12b设置在定位机构11的位于平整机构10右侧的部分上，使得在扫描方向向左以及扫描方向向右这两种情况下都可以检测突出部分。并不总是必须由突出部分检测器从一侧进行对成形台的扫描，因此每当形成一个固化层时可以使扫描方向反向。
在滑架位于成形台7的左侧的情况下，成形台7下降，滑架移动到成形台7，并且通过位于成形台7的一端处的定位机构11调节突出部检测器12b的高度。然后，通过突出部分检测器12b执行扫描，并且在检测到突出部分时使滑架缩回并去除突出部分。然后，在成形台7的一端处再次调节突出部分检测器12b的高度，并且执行扫描以检测突出部分。
在完成对成形台7的整个区域的扫描之后，滑架移回到左侧，供应台4a被提升，供应台4a上的粉末材料通过平整机构10传送到成形台7上以形成粉末层，并且滑架移动到右侧的收集机构9b。在这种状态下照射激光束，使成形台7上方的粉末层选择性地熔化并固化。
在完成激光束的照射步骤之后，为了形成下一粉末层，成形台7下降，位于右侧的滑架朝向成形台7移动，并且通过位于成形台7的一端处的定位机构11调节突出部分检测器12a的高度。这次，由突出部分检测器12a朝向左侧进行扫描，因而执行对突出部分的检测和去除。在突出部分检测器12a到达成形台7的末端时，滑架移回到右端，供应台4b被提升，粉末材料被平整机构10传送到成形台7上，因而形成新的粉末层，并且滑架移动到左侧的收集机构9a。在这种状态下选择性地照射激光束，因而形成固化层。
根据本示例性实施例的构造，在通过平整机构10形成粉末层之后滑架不必移回，因此可以缩短形成粉末层的时间。
如上所述，同样在本示例性实施例中，提供了包括板状探头的突出部分检测器，因此在形成粉末层之前检查突出部分的存在/不存在。通过使用板状探头，能够以高可靠性检测突出部分，并且还可以获得突出部分的位置信息。在检测到突出部分的情况下，通过在去除突出部分之后形成粉末层，可以避免平整机构与突出部分之间的接触，可以防止停止平整和对平整机构造成损坏，可以稳定增材制造操作，因此可以改善成形物体的形状精度。
第五示例性实施例
将参考图10描述用作本发明的第五示例性实施例的用于三维成形物体的制造方法和增材制造设备。图10是第五示例性实施例的增材制造设备的示意性前视图，其中透视了增材制造设备的内部。与第一示例性实施例相同的元件用相同的附图标记表示。
第五示例性实施例的增材制造设备具有同时获得以下两种特征的构造，所述两种特征为：作为第三示例性实施例的特征的可以在不同的滑架上独立地执行平整机构10和突出部检测器的扫描移动、以及作为第四示例性实施例的特征的可以向左和向右执行扫描。结果，与第三示例性实施例的构造相比，可以缩短形成粉末层所需的时间。
因此，如图10所示，安装在一个滑架上的定位机构11a和突出部分检测器12a布置在平整机构10的左侧，而安装在另一滑架上的定位机构11b和突出部分检测器12b布置在平整机构10的右侧。
在平整机构10位于成形台7的左侧的情况下，设置在右侧的突出部检测器12b和定位机构11b通过滑架移动到成形台7。通过定位机构11b调节突出部分检测器12b的高度，并且朝向左侧对成形台7执行扫描。在检测到突出部分的情况下，继续进行扫描直到完成对成形台7的左端的扫描为止，同时记录成形台7上的检测到的坐标。然后，突出部分检测器12b和定位机构11b通过滑架移回到右侧，并且通过在检测到的坐标附近使用激光束或切割工具来执行去除操作。然后，通过使用突出部分检测器12b、定位机构11b和滑架来检查成形台7上方的突出部分是否被去除。
在确认突出部分被去除之后，供应台4a被提升，通过滑架执行平整机构10的扫描运动，使得供应台4a上的粉末材料被传送到成形台7上，因而在成形台7上形成粉末层。此时，在供应台4b降低的情况下，在成形台7上形成粉末层之后残余的多余粉末材料可以被收集在供应台4b侧，因此可以有效地使用粉末材料。
已经在成形台7上形成粉末层的平整机构10不移回到左侧位置，而是仍然保持在右侧的收集机构9b上方。通过将激光束照射到形成在成形台7上的粉末层来制造固化层。为了形成下一粉末层，成形台7降低，然后移动突出部分检测器12a和定位机构11a以便从左侧向右侧扫描成形台7，因而检测突出部分。在检测到突出部分的情况下，在去除操作之后执行去除确认操作。在通过突出部分检测器12a和定位机构11a确认不存在突出部分之后，通过平整机构10将供应台4b上的粉末材料传送到成形台7上，因而在成形台7上形成新的粉末层。此时，在供应台4a降低的情况下，可以通过供应台4a收集残余的粉末材料，因此可以有效地使用粉末材料。
如上所述，通过采用如图10中所示的这种结构，在形成粉末层时不需要进行平整机构10的返回操作，因此缩短了形成粉末层所需的时间。
另外，根据本示例性实施例，提供了包括板状探头的突出部分检测器，因此在形成粉末层之前检查突出部分的存在/不存在。通过使用板状探头，能够以高可靠性检测突出部分，并且还可以获得突出部分的位置信息。在检测到突出部分的情况下，通过在去除突出部分之后形成粉末层，可以避免平整机构和突出部分之间的接触，可以防止停止平整和对平整机构造成损坏，可以稳定增材制造操作，因而可以改善成形物体的形状精度。
其他实施例
本发明的实施例不限于上述第一至第五示例性实施例，并且通过适当地改变和组合各示例性实施例的要素，可以在本发明的技术构思内进行各种修改。
例如，平整机构10不限于辊，并且使用能够使粉末层平整的其他器件(例如刮板或刮刀)也没有问题。
用于加热粉末层的能量束源并不总是必须为激光束源，而是可以为任何光源，只要足够的加热能量可以照射到粉末层的所需位置即可。
本发明的实施例还可以通过系统或装置的计算机来实现，该计算机读出并执行记录在存储介质(该存储介质还可以被更完整地称为“非暂时性的计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以实施一个或多个上述实施例的功能、和/或该计算机包括用于实施一个或多个上述实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(asic))，并且本发明的实施例还可以借助该系统或装置的计算机通过例如从存储介质读出并执行计算机可执行指令以实施一个或多个上述实施例的功能和/或通过控制所述一个或多个电路以实施一个或多个上述实施例的功能而实施的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu))并且可以包括独立计算机或独立处理器的网络，以读出并执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质提供至计算机。存储介质可以包括例如一个或多个硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、分布式计算系统的存储器、光盘(例如光碟(cd)、数字化通用碟(dvd)、或蓝光盘(bd)tm)、闪存设备、存储卡等等。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu)读出并执行程序的方法。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。
技术特征：
1.一种增材制造设备，包括：
粉末层形成部分，其构造成在预定区域中形成粉末层；
能量束源，其构造成将能量束照射到由粉末层形成部分形成的粉末层上，以熔化或烧结粉末层，从而形成固化层；和
接触检测传感器，其包括板状探头，
其中，通过使用接触检测传感器检测在固化层的表面上存在还是不存在突出部分。
2.根据权利要求1所述的增材制造设备，
其中，板状探头包括其中多个板簧沿预定方向布置并连接以形成梳齿形状的板簧带，和
其中，接触检测传感器包括构造成检测所述多个板簧的变形的光学传感器。
3.根据权利要求2所述的增材制造设备，其中，基于所述多个板簧中的哪个板簧变形来检测突出部分在所述预定方向上的位置。
4.根据权利要求1所述的增材制造设备，其中，板状探头包括多个板簧对，每个板簧对包括彼此相对地设置并且其间具有预定间隔的两个板簧，并且接触检测传感器包括构造成检测每个板簧对的所述两个板簧之间的电传导的传导传感器。
5.根据权利要求4所述的增材制造设备，
其中，所述多个板簧对沿预定方向布置，并且
其中，基于哪个板簧对的所述两个板簧已经检测到电传导来检测突出部分在所述预定方向上的位置。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的增材制造设备，
其中，接触检测传感器构造成沿扫描方向扫描板状探头，和
其中，在板状探头与突出部分接触时，基于板状探头的扫描位置检测突出部分在板状探头的扫描方向上的位置。
7.根据权利要求1所述的增材制造设备，其中，在板状探头已经与突出部分接触的情况下，粉末层形成部分在固化层上形成厚度大于突出部分的高度的新粉末层。
8.根据权利要求1所述的增材制造设备，其中，在板状探头已经与突出部分接触的情况下，在去除突出部分之后粉末层形成部分在固化层上形成新的粉末层。
9.根据权利要求1所述的增材制造设备，还包括其上安装粉末层形成部分和接触检测传感器的滑架。
10.根据权利要求9所述的增材制造设备，其中，在粉末层形成部分形成粉末层时滑架移动所沿的滑架移动方向上，接触检测传感器设置在粉末层形成部分下游的位置处。
11.根据权利要求1所述的增材制造设备，还包括：
其上安装接触检测传感器的第一滑架；和
其上安装第二接触检测传感器且构造成独立地移动的第二滑架。
12.一种用于制造三维成形物体的方法，所述方法包括：
粉末层形成步骤：通过使用粉末层形成部分在预定区域中形成并平整具有预定厚度的粉末层；
固化步骤：通过将能量束照射到在粉末层形成步骤中被平整的粉末层上来形成固化层；和
检测步骤：通过使用包括板状探头的接触检测传感器来检测在固化层上是否具有这样的突出部分，所述突出部分的高度在粉末层形成部分在固化层上形成具有预定厚度的粉末层的情况下与粉末层形成部分发生干涉。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中，板状探头包括其中多个板簧沿预定方向布置并连接以形成梳齿形状的板簧带，和
其中，接触检测传感器包括构造成检测所述多个板簧的变形的光学传感器。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，板状探头包括多个板簧对，每个板簧对包括彼此相对地设置并且其间具有预定间隔的两个板簧，并且接触检测传感器包括构造成检测每个板簧对的所述两个板簧之间的电传导的传导传感器。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，在检测步骤中已经检测到突出部分的情况下，通过使用粉末层形成部分在预定区域中形成并平整其厚度大于预定厚度的粉末层。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在检测步骤中已经检测到突出部分的情况下去除突出部分的去除步骤；和
通过使用粉末层形成部分在预定区域中形成并平整具有预定厚度的第二粉末层的第二粉末层形成步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在检测步骤中对整个所述预定区域执行对突出部分的检测，并且在完成检测步骤之后执行去除步骤。
18.根据权利要求12至17中的任一项所述的方法，其中，在检测步骤中通过接触检测传感器从一个方向扫描所述预定区域。
19.根据权利要求12至17中的任一项所述的方法，还包括：
第二粉末层形成步骤：在检测步骤之后，通过使用粉末层形成部分在预定区域中形成并平整具有预定厚度的第二粉末层；
第二固化步骤：通过向第二粉末层照射能量束来形成第二固化层；和
第二检测步骤：通过使用包括板状探头的第二接触检测传感器来检测在第二固化层上是否具有这样的突出部分，所述突出部分的高度在粉末层形成部分在第二固化层上形成具有预定厚度的粉末层的情况下与粉末层形成部分发生干涉，
其中，第二接触检测传感器在第二检测步骤中移动所沿的扫描方向与接触检测传感器在检测步骤中移动所沿的扫描方向相反。
技术总结
本发明涉及增材制造设备和用于制造三维成形物体的方法。增材制造设备包括粉末层形成部分、能量束源、和包括板状探头的接触检测传感器。粉末层形成部分构造成在预定区域中形成粉末层。能量束源构造成将能量束照射到由粉末层形成部分形成的粉末层上，以熔化或烧结粉末层，从而形成固化层。通过使用接触检测传感器检测在固化层的表面上存在还是不存在突出部分。
技术研发人员：木谷耕治;泷泽直树
受保护的技术使用者：佳能株式会社
技术研发日：.08.06
技术公布日：.02.21
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