具有高精度3d打印功能的坐标测量机的制作方法_3

文档序号:8410283阅读:来源:国知局
ο
[0069]坐标测量机10此外还具有控制和处理单元(=控制单元;未示出),控制和处理单元具有处理器。借助于控制和处理单元,尤其使坐标测量机10的驱动器被启动并且测量数据被存储和处理。控制和处理单元优选被实施为能够以全自动方式测量物体表面。
[0070]为了使用户直接进行干预或控制,控制和处理单元还可以连接到用户控制台,尤其是以无线的方式,例如通过无线电或WLAN(无线局域网)连接到用户控制台。
[0071]根据本发明,仪器支架19被实施为用于接收打印头20。在根据示出的本发明的实施方式中,这样的这种打印头20设置在仪器支架19上。借助于该打印头20,物体25可被“打印”,即物体25可以(尤其是逐层地)被构建或被建造。
[0072]为此,打印头20被移动到特定的打印位置(借助于导轨和驱动器)并且可以例如在此位置施放用于生成物体25的材料。在仪器支架沿着预定打印路径移动的过程中尤其连续地施放材料。用于仪器支架19或打印头20定位的打印位置或打印路径例如根据待制造的物体25的数字模型来确定,并且由控制和处理单元来控制其方式。材料的施放也可以由该单元来控制。尤其是材料施放(例如通过喷射)的流量和喷射压力以及仪器支架19的移动速度都在过程中被控制。
[0073]物体25例如直接被打印在坐标测量机10的工作台(即基座)上,其中工作台具有特别适用于该材料的(防粘贴)涂层。替代地,承载层或承载物(坯料体被放置或能够放置在基座上,并且物体25被构建在该承载部上。
[0074]其中能够例如如此逐层构建物体25,S卩,施放第一(基部)层,该第一层的厚度与打印头20的材料供应量以及打印头20的相对运动速度(相当于物体25)有关,然后在特定的时间延迟后在该第一层上施放下一层。在这种情况下,可以以这样的方式选择时间延迟,即,第一层已经稍微“干燥”,尤其是开始稍微硬化或交联,但是还未实现在第一层和下一层之间产生连接(例如通过化学反应或物理作用),并且因此可以制造耐久坚固和一体化的物体25。
[0075]为了实现前述的物体25的打印(=构建),坐标测量机10具有相应的打印模式(=物体构建模式),在执行打印模式的过程中,打印头20固定到仪器支架19上。打印头20可以模块化地固定到仪器支架19上或者从仪器支架上移除。因此,打印头20例如可更换为测量传感器,并且可以以相应的测量模式测量物体25。为了在仪器支架19上更换工具,可以设置具有用于不同工具的多个容纳部的更换台。
[0076]因此根据本发明,任意的三维几何形状(=工件,物体),尤其是具有底切的形状,都可以利用坐标测量机10来制造。
[0077]图2示出了根据本发明的坐标测量机10的另一个实施方式。与图1类似,这种情形涉及龙门式机床具有基座12,龙门式支柱,桥接部15和Z柱体18。此外,还设置有引导和驱动单元,用于提供仪器支架19相对于基座12在三个方向(X、Y和Z方向)上的移动。
[0078]其中,仪器支架19实施为可枢转的,其中两个打印单元21a和21b设置在该仪器支架上以用于施放材料。作为替代,该两个打印单元21a和21b可被组合成同一打印头(这里未示出),使得打印头设置在仪器支架19上,并且打印单元21a和21b尤其以可枢转的方式设置在该打印头上。
[0079]两个打印单元21a和21b为粗略施放打印单元21a和精细施放打印单元21b,其中物体25的基础结构可借助于粗略施放打印单元21a构建或打印,即该物体可借助于该粗略施放打印单元21a以粗略方式来制造(预加工)。例如在制造了基础结构之后,待制造的物体25仍然要最后细化,以满足期望的精度要求。为此,利用精细施放打印单元21b执行相应的精细施放步骤,其中尤其是物体25的表面和/或细小的结构,即已经存在的物体25的基础结构的表面和/或细小的结构,可以进行调整并以更高的精度进行确定。
[0080]粗略施放打印单元21a为此尤其具有如此的设计,即,相比于精细施放打印单元21b,一方面,材料供应量(每单位时间可以排出的材料)更多,但是因此导致在根据位置进行材料施放时精度较低。
[0081]在此情况下,打印单元具有例如不同的喷嘴横截面(=打印单元上材料的出口孔)和/或被施以不同压力,即材料以不同的压力被导出和排出各打印单元。
[0082]根据过程步骤(粗略施放或精细施放),用于该步骤的各打印单元21a或21b被对准成,使得材料以相对于基座12的预定的角度被施放。根据物体25的构建步骤,每个打印喷嘴尤其以相对于物体25已经产生的表面的限定的角度(尤其是垂直地)来对准。
[0083]通过两个打印单元21a和21b而获得的不同的精细施放等级,一方面,可以快速构建物体25的基础结构,并且此外,也可以通过精细施放形成具有相对低粗糙度的表面。因此,还能够使制造物体的形状精度得以显著提高,这是因为能够减少或避免尤其是热收缩作用(通过施放后的材料冷却所引起的)。
[0084]根据特定实施方式(这里未示出),精细施放打印单元21b的材料出口可以被构造为球形,以便实现均匀且尽可能全面的材料分布。
[0085]此外,设置材料容器30或材料储存器30,制造物体25的材料已被保存或存储在其中。该供料单元30通过材料引导装置31 (例如绝热和/或控温软管)连接到坐标测量机10。坐标测量机10具有用于输送材料的管道32,该管道连接到仪器支架19,从而将材料从供料单元30经由仪器支架19输送到打印头或各打印单元21a和21b。管道32能够被引导穿过滑块16 (如这里所示的),使得在Z柱体18移动的过程中,管道32也相应地在Z方向被一同带动。
[0086]为此这样设计打印头或打印单元21a和21b,使得在设置打印头或打印单元21a和21b的情况下,在仪器支架和打印单元之间存在用于材料输送的连接。例如,为此可以提供模块化可拆卸的插入式系统。
[0087]通过提供在结构上与CMM 10分离(基本上只通过材料引导装置31建立连接)的材料容器30,将有利地减少或完全避免因待施放的(在材料容器30中的)原材料的加温而可能被引入到CMM 10的装置结构上的热量。因此,能够相应地减少或完全避免热相关的定位误差。
[0088]根据替代的实施方式,管道32直接连接到打印头或各打印单元21a和21b,并且因此能够直接提供材料,即,不需要通过仪器支架19的输送来实现。
[0089]此外,软管通道31以这样的方式悬挂,并且相对于基座12被主动或被动地带动(尤其类似于Z柱体18的移动),使得CMM 10因此承受尽可能小的重量,并且因此由于材料供应所导致的、与仪器支架19精确定位相关的误差影响能保持为尽可能小,尤其是能够被避免。
[0090]具有两个打印单元21a和21b的打印头尤其是具有转换机构,借助于该转换机构,可控制和转换材料流动的路径,即,朝向粗略施放打印头21a或朝向精细施放打印头21b的材料流动路径。另外,仪器支架(打印单元21a和21b直接设置在该仪器支架上)可具有相应的材料流控制单元。
[0091]供料单元30和/或坐标测量机10针对材料输送而尤其具有电子可控输送装置,
尤其是泵。
[0092]例如,经冷却后可固化的液态塑料(例如聚合物或聚合物混合物)或液态金属被用作构建物体25的材料。液化的程度,即材料的粘度能够例如通过限定的材料加温来设定。这尤其根据所形成的物体25要实现的属性或形状来设定。
[0093]本发明并不限定于上述利用坐标测量机借助于材料施放的物体生成构建,而是还涉及借助于替代方法的用于物体构建的坐标测量机,诸如,例如有选择地进行激光烧结或例如借助于UV (紫外光)辐射实现局部材料硬化。
[0094]CMM 10的仪器支架19例如配备有激光发射器,用于进行激光烧结,例如,这样激光束可以与点精确对准并且沿着路径引导。此外,附加地设置一种单元,用于以薄的粉末层来提供材料,例如利用刮刀。因此,薄的粉末层尤其在整个表面区域中产生,并且随后借助于激光局部固化,即,颗粒局部烧结或熔焊。通过重复地以彼此叠置构建方式进行(例如,通过最后固化的结构的下沉)这些步骤,可以由此制造出工件。例如,聚酰胺,塑料涂层的型砂,或者金属或陶瓷粉末都可以用作粉末状原材料。
[0095]激光发射器的辐射源可以例如设置在外部,即不设置在CMM 10上,其中激光辐射借助于光纤被引导到仪器支架19上的激光发射器上。
[0096]针对局部材料固化,例如在仪器支架19上相应地设置UV (紫外光)辐射源,UV辐射源的辐射可以位置精确地对准并且可以聚焦。此外,制造材料例如作为液体存在于容器中,使得例如UV辐射可以与液体相互作用。类似地,与激光烧结过程中的逐层构建相类似,其中材料的逐层固化也可以借助于局部入射的UV辐射的辐射来完成,并且因此物体能够通过由液体组成的固化材料的逐层浸入和UV固化制造出来。
[0097]图3示出了根据本发明的坐标测量机10的另一个实施方式。与图1和2类似,这里的坐标测量及也是具有基座12,龙门式支柱,桥接部15和套杆18 ( = Z柱体)的龙门式测量机。此外,还设置有引导和驱动单元,用于提供仪器支架19相对于基座12在三个方向(X、Y和Z方向)上的移动。
[0098]此外,提供供料单元30,该工料单元设置有通向CMM 10的供料通道31。供料通道31连接到套杆18,使得打印材料能够在套杆18内部被引向仪器支架19。替代地(但是这里未示出),可以在合适的位置将供料通道31连接到龙门架结构14,其中龙门架结构14、滑块16以及套杆18都具有用于材料的引导系统,并且这些引导系统以这样的方式交互,使得材料可以在这些结构的内部被引导到仪器支架,尤其是在这些结构的任意相互位置情况下。
[0099]仪器支架19以这样的方式来实施,使得材料还可以借助于用于该目的的材料输送装置被引导到打印头20,并且可以经由用于物体构建的打印单元21进行施放。
[0100]打印头20还额外地具有触感传感器22。利用该传感器22,物体25或物体25上的单个测量点通过接触以及接触过程中对测量探头22的位置确定来进行测量。
[0101]可以例如执行这种对物体25的测量,以便检测物体25的尺寸并且将该尺寸与物体25的目标数据进行比较。该目标数据可以例如通过物体25的数学模型来提供。因此,在物体25的生
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1