DE102017212565A1 - Method for producing a coherent surface area, irradiation device and processing machine - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Erzeugen eines zusammenhängenden Flächenbereichs (2) eines dreidimensionalen Bauteils durch Bestrahlen einer Pulverschicht (3), umfassend: Aufteilen eines primären Bearbeitungsstrahls (4) auf mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen (4a,b), Führen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen (4a,b) zu einer gemeinsamen Scannereinrichtung (5) zum Ausrichten der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen (4a,b) auf unterschiedliche Positionen (P1, P2) in einer Bearbeitungsebene (E) der Scannereinrichtung (5) mit dem zusammenhängenden Flächenbereich (2), wobei das Erzeugen des zusammenhängenden Flächenbereichs (2) umfasst: Simultanes Verändern der Positionen (P1, P2) der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen (4a,b) in einem Teilbereich oder in mindestens zwei unterschiedlichen Teilbereichen (T3, T4) des zusammenhängenden Flächenbereichs (2), bis die Pulverschicht (3) in dem Teilbereich oder in den mindestens zwei Teilbereichen (T3, T4) vollständig aufgeschmolzen ist, sowie simultanes Verändern der Positionen (P1, P2) der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen (4a,b) oder von mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen in einem weiteren Teilbereich oder in mindestens zwei unterschiedlichen weiteren Teilbereichen (T5, T6) des zusammenhängenden Flächenbereichs (2), bis die Pulverschicht (3) in dem weiteren Teilbereich oder in den mindestens zwei weiteren Teilbereichen (T5, T6) vollständig aufgeschmolzen ist. A method for producing a contiguous surface area (2) of a three-dimensional component by irradiation of a powder layer (3), comprising: splitting a primary processing beam (4) onto at least two processing beams (4a, b), guiding the at least two processing beams (4a, b) to a common scanner device (5) for aligning the at least two processing beams (4a, b) on different positions (P1, P2) in a processing plane (E) of the scanner device (5) with the contiguous surface area (2), wherein generating the contiguous Surface region (2) comprises: simultaneously changing the positions (P1, P2) of the at least two processing beams (4a, b) in a subregion or in at least two different subregions (T3, T4) of the contiguous surface region (2) until the powder layer (3 ) is completely melted in the partial area or in the at least two partial areas (T3, T4), as well as simultaneously changing the positions (P1, P2) of the at least two machining beams (4a, b) or of at least two further machining beams in a further subarea or in at least two different further subregions (T5, T6) of the contiguous surface area (2) until the powder layer (3) is completely melted in the further subarea or in the at least two further subregions (T5, T6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines zusammenhängenden Flächenbereichs eines dreidimensionalen Bauteils durch Bestrahlen einer Pulverschicht mit mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen, insbesondere mittels mindestens zwei Laserstrahlen. Die Erfindung betrifft auch eine Bestrahlungseinrichtung für eine Bearbeitungsmaschine zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen durch Bestrahlen von Pulverschichten, umfassend: eine Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung eines primären Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, auf mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen, insbesondere auf mindestens zwei Laserstrahlen, sowie eine Scannereinrichtung zum Ausrichten der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in einer Bearbeitungsebene der Scannereinrichtung, sowie eine Bearbeitungsmaschine mit einer solchen Bestrahlungseinrichtung.The present invention relates to a method for producing a contiguous area of a three-dimensional component by irradiating a powder layer with at least two processing beams, in particular by means of at least two laser beams. The invention also relates to an irradiation device for a processing machine for producing three-dimensional components by irradiation of powder layers, comprising: a beam splitting device for splitting a primary processing beam, in particular a laser beam, at least two processing beams, in particular at least two laser beams, and a scanner device for aligning the at least two processing beams to different positions in a processing plane of the scanner device, and a processing machine with such an irradiation device.
Dreidimensionale Bauteile können durch so genannte generative Fertigungsverfahren (auch als Additive-Manufacturing-Verfahren bezeichnet) hergestellt werden. Bei derartigen Verfahren wird das dreidimensionale Bauteil schichtweise bzw. lagenweise generiert. Beim so genannten selektiven Laserschmelzen bzw. Lasersintem (auch als Laser Metal Fusion, LMF, bezeichnet) wird zu diesem Zweck ein Pulverwerkstoff lokal durch einen hochenergetischen Bearbeitungsstrahl, insbesondere einen Laserstrahl, aufgeschmolzen, um eine Schicht des dreidimensionalen Bauteils zu erzeugen. Der hochenergetische Bearbeitungsstrahl, beispielsweise in Form des Laserstrahls, kann eine Leistung in der Größenordnung von mehreren hundert Watt aufweisen.Three-dimensional components can be produced by so-called additive manufacturing processes (also referred to as additive manufacturing processes). In such methods, the three-dimensional component is generated in layers or in layers. In so-called selective laser melting or laser sintering (also referred to as laser metal fusion, LMF), a powder material is locally melted by a high-energy machining beam, in particular a laser beam, in order to produce a layer of the three-dimensional component. The high-energy processing beam, for example in the form of the laser beam, can have a power of the order of several hundred watts.
Zur Erhöhung der Effizienz bzw. der Aufbaurate bei der Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen ist es bekannt, zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen, insbesondere zwei oder mehr Laserstrahlen, zu verwenden, die von einer entsprechenden Anzahl von Strahlquellen erzeugt werden und die über getrennte Scannereinrichtungen auf einen (gemeinsamen) Bearbeitungsbereich ausgerichtet werden. Bauraumbedingt lässt sich in einer Bearbeitungsmaschine bzw. in einer Bestrahlungseinrichtung nur eine begrenzte Anzahl von Stahlablenkeinrichtungen beispielsweise in Form von Scanner-Optiken unterbringen. Um dennoch eine möglichst effiziente (schnelle) Belichtung zu erreichen, kann ein (primärer) Bearbeitungsstrahl mittels einer Strahlteilereinrichtung in zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen aufgeteilt werden.To increase the efficiency or the build-up rate in the production of three-dimensional components, it is known to use two or more processing beams, in particular two or more laser beams, which are generated by a corresponding number of beam sources and via separate scanner devices on a (common ) Editing area are aligned. Due to space constraints, only a limited number of steel deflection devices, for example in the form of scanner optics, can be accommodated in a processing machine or in an irradiation device. Nevertheless, in order to achieve the most efficient (fast) exposure possible, a (primary) processing beam can be split into two or more processing beams by means of a beam splitting device.
In der
Zur effizienten Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils ist es aus der
Die
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Bestrahlungseinrichtung und eine Bearbeitungsmaschine mit einer solchen Bestrahlungseinrichtung anzugeben, mit denen eine effiziente Herstellung von zusammenhängenden Flächenbereichen eines dreidimensionalen Bauteils möglich ist.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above and an irradiation device and a processing machine with such an irradiation device, with which an efficient production of contiguous surface areas of a three-dimensional component is possible.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, umfassend: Aufteilen eines primären Bearbeitungsstrahls auf die mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen, Führen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen zu einer gemeinsamen Scannereinrichtung zum Ausrichten der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in einer Bearbeitungsebene der Scannereinrichtung, in welcher der zusammenhängende Flächenbereich sich befindet, wobei das Erzeugen des zusammenhängenden Flächenbereichs, der für die Bestrahlung in eine Mehrzahl von bevorzugt rhomboiden (d.h. parallelogrammförmigen), insbesondere rautenförmigen, rechteckigen oder quadratischen Teilbereichen aufgeteilt ist, umfasst: Simultanes Verändern der Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen in einem Teilbereich oder in mindestens zwei unterschiedlichen Teilbereichen des zusammenhängenden Flächenbereichs, bis die Pulverschicht in dem Teilbereich oder in den mindestens zwei Teilbereichen vollständig aufgeschmolzen ist, sowie simultanes Verändern der Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen oder von mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen in einem weiteren Teilbereich oder in mindestens zwei unterschiedlichen weiteren Teilbereichen des zusammenhängenden Flächenbereichs, bis die Pulverschicht in dem weiteren Teilbereich oder in den mindestens zwei weiteren Teilbereichen vollständig aufgeschmolzen ist.This object is achieved according to a first aspect by a method of the aforementioned type, comprising: splitting a primary processing beam on the at least two processing beams, guiding the at least two processing beams to a common scanner device for aligning the at least two Processing beams to different positions in a processing plane of the scanner device, in which the contiguous area is located, wherein the generation of the continuous surface area, which is divided for the irradiation in a plurality of preferably rhomboid (ie parallelogram), in particular diamond-shaped, rectangular or square sections, comprising: simultaneously changing the positions of the at least two processing jets in a subarea or in at least two different subregions of the contiguous surface area until the powder layer in the subarea or in the at least two subareas is completely melted, and simultaneously changing the positions of the at least two processing jets or at least two further processing beams in a further partial area or in at least two different further partial areas of the connected façade Henbereichs until the powder layer is completely melted in the other part or in the at least two other sub-areas.
Das Verfahren ermöglicht eine Geschwindigkeitssteigerung bei der Belichtung von vergleichsweise großen zusammenhängenden Flächen, indem die Leistung des primären Bearbeitungsstrahls auf die zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen aufgeteilt wird. Im Gegensatz zu dem in der
Die zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen verlaufen annähernd parallel zueinander (typischerweise unter einem kleinen Winkel) und werden über dieselbe Strahlteilereinrichtung, d.h. über denselben bzw. dieselben (Scanner-)Spiegel, auf die Bearbeitungsebene ausgerichtet. Die (fokussierten) Bearbeitungsstrahlen treffen in der Bearbeitungsebene an unterschiedlichen (Fokus-)Positionen auf, wobei der Abstand zwischen den (Fokus-)Positionen typischerweise vergleichsweise gering ist und beispielsweise bei weniger als ca. 1,0 mm liegen kann. Auch der Differenzwinkel zwischen den beiden an der Scannereinrichtung umgelenkten Bearbeitungsstrahlen ist typischerweise vergleichsweise gering und liegt in der Regel bei weniger als ca. 1°.The two or more processing beams are approximately parallel to each other (typically at a small angle) and are transmitted through the same beam splitter, i. via the same or the same (scanner) mirror, aligned to the working plane. The (focused) processing beams strike different (focus) positions in the working plane, the distance between the (focus) positions typically being comparatively small, for example less than about 1.0 mm. The difference angle between the two processing beams deflected at the scanner device is typically comparatively low and is generally less than approximately 1 °.
Bei dem Verfahren wird ein zusammenhängender Flächenbereich des dreidimensionalen Bauteils erzeugt bzw. belichtet, indem dieser (beispielsweise in einem vorausgehenden Verfahrensschritt) in eine Mehrzahl von Teilbereichen aufgeteilt wird. Die Mehrzahl von Teilbereichen bildet typischerweise eine regelmäßige, rasterförmige Anordnung, beispielsweise in der Art eines Schachbretts, welche den zusammenhängenden Flächenbereich überdeckt. Die Teilbereiche überlappen sich idealer Weise nicht und grenzen idealer Weise unmittelbar aneinander an. Da die Winkel, unter dem die Bearbeitungsstrahlen auf die Pulverschicht treffen, in Abhängigkeit von der Position in dem Bearbeitungsbereich variieren, kann es ggf. zu einer (ungewollten) teilweisen Überlappung benachbarter Teilbereiche in einer Größenordnung in der Regel maximal ca. 10 % der jeweiligen Kantenlänge (Länge bzw. Breite) der Teilbereiche kommen.In the method, a contiguous surface area of the three-dimensional component is produced or exposed by dividing it into a plurality of partial areas (for example in a preceding method step). The plurality of subregions typically forms a regular, grid-shaped arrangement, for example in the manner of a chess board, which covers the contiguous surface area. The subregions ideally do not overlap and ideally adjoin one another directly. Since the angles at which the machining jets hit the powder layer vary depending on the position in the machining area, it may possibly lead to an (unwanted) partial overlapping of adjacent subareas of an order of magnitude, generally about 10% of the respective edge length (Length or width) of the sections come.
Die Positionen der beiden Bearbeitungsstrahlen können in unterschiedlichen Teilbereichen liegen, so dass durch die simultane Veränderung der Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen zwei oder mehr Teilbereiche gleichzeitig belichtet werden. Die Positionen der zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen können aber auch in ein- und demselben Teilbereich liegen, der aufgrund der Verwendung von zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen schneller aufgeschmolzen werden kann als bei der Verwendung eines einzelnen Bearbeitungsstrahls. Der bzw. die weiteren Teilbereiche, die nachfolgend oder - mit Hilfe von weiteren Bearbeitungsstrahlen - simultan belichtet werden, grenzen typischerweise nicht unmittelbar an den oder die in dem vorausgehenden Schritt belichteten Teilbereiche an, da dies für den Wärmehaushalt des geschmolzenen Pulvermaterials nicht ideal ist. Daher kann zwischen den Schritten des Aufschmelzens des oder der Teilbereiche und des nachfolgenden Aufschmelzens des oder der weiteren Teilbereiche eine Veränderung der Ausrichtung der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene mittels der Scannereinrichtung vorgenommen werden, bei welcher die Bearbeitungsstrahlen nicht aktiviert sind. Nach der Veränderung der Ausrichtung werden die Bearbeitungsstrahlen erneut eingeschaltet, um den bzw. die weiteren Teilbereiche zu belichten.The positions of the two processing beams may be in different subareas, so that two or more subareas are exposed simultaneously by the simultaneous change of the positions of the at least two processing beams. However, the positions of the two or more processing beams may also be in one and the same subarea, which can be melted faster due to the use of two or more processing jets than when using a single processing beam. The other sub-area (s) which are subsequently exposed or simultaneously illuminated by means of further processing beams typically does not immediately adjoin the sub-area (s) exposed in the preceding step, as this is not ideal for the heat balance of the molten powder material. Therefore, between the steps of melting of the partial regions and the subsequent melting of the further partial regions or regions, a change in the alignment of the processing beams in the processing plane by means of the scanner device can be made, in which the processing beams are not activated. After the alignment has been changed, the processing beams are switched on again in order to expose the further partial area (s).
Bei einer Variante ist der zusammenhängende Flächenbereich von einer Randkontur einer Schicht des dreidimensionalen Bauteils umgeben, wobei die Randkontur und/oder ein zwischen der Randkontur und dem zusammenhängenden Flächenbereich gebildeter Randbereich mit dem primären Bearbeitungsstrahl, insbesondere mit dem primären Laserstrahl, oder mit einem weiteren Bearbeitungsstrahl, insbesondere mit einem weiteren Laserstrahl, bestrahlt wird. In der Regel stimmt die Randkontur der Schicht des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils nicht mit der Randkontur des zusammenhängenden Flächenbereichs überein, so dass zwischen der Randkontur und dem zusammenhängenden Flächenbereich ein Randbereich verbleibt. Der Randbereich weist typischerweise eine Geometrie bzw. eine Fläche auf, in die kein Teilbereich des zusammenhängenden Flächenbereichs mehr hineinpasst. Der Randbereich wird daher typischerweise mit einem einzigen Bearbeitungsstrahl bestrahlt bzw. aufgeschmolzen. Zu diesem Zweck kann der primäre Bearbeitungsstrahl verwendet werden, der in diesem Fall nicht in mehrere Bearbeitungsstrahlen aufgeteilt wird, oder es kann ein weiterer Bearbeitungsstrahl verwendet werden, der von einer weiteren Strahlquelle erzeugt wird und/oder der über eine weitere Scannereinrichtung auf die Bearbeitungsebene ausgerichtet wird. Wird der primäre Bearbeitungsstrahl verwendet, ist es günstig, wenn eine möglichst dynamische, schnelle Umschaltung zwischen den mehreren Bearbeitungsstrahlen und dem primären Bearbeitungsstrahl erfolgen kann. Zu diesem Zweck kann eine Strahlteilereinrichtung vorgesehen werden, die schnell in den Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls hinein und wieder aus diesem heraus bewegt werden kann. Die Verwendung eines einzigen, nicht aufgeteilten Bearbeitungsstrahls ist ebenfalls günstig, um die Randkontur der Schicht des zweidimensionalen Bauteils zu belichten.In one variant, the contiguous surface area is surrounded by an edge contour of a layer of the three-dimensional component, the edge contour and / or an edge region formed between the edge contour and the contiguous surface area being combined with the primary processing beam, in particular with the primary laser beam, or with another processing beam, especially with a further laser beam is irradiated. As a rule, the edge contour of the layer of the three-dimensional component to be produced does not coincide with the edge contour of the contiguous surface region, so that an edge region remains between the edge contour and the contiguous surface region. The edge region typically has a geometry or an area into which no partial region of the continuous surface area fits more. The border area therefore becomes typical irradiated or melted with a single processing beam. For this purpose, the primary processing beam can be used, which in this case is not split into a plurality of processing beams, or another processing beam can be used which is generated by a further beam source and / or which is aligned with the processing plane via another scanner device , If the primary processing beam is used, it is favorable if a dynamic as possible, fast switching between the multiple processing beams and the primary processing beam can be done. For this purpose, a beam splitter device can be provided which can be moved quickly into and out of the beam path of the primary processing beam. The use of a single, non-split machining beam is also beneficial in exposing the edge contour of the layer of the two-dimensional component.
Bei einer weiteren Variante sind die unterschiedlichen Positionen der Bearbeitungsstrahlen in dem Teilbereich oder in den mindestens zwei Teilbereichen in der Bearbeitungsebene in einer ersten Richtung zueinander versetzt und das simultane Verändern der Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen in dem Teilbereich oder in den mindestens zwei Teilbereichen umfasst ein simultanes Bewegen der Bearbeitungsstrahlen in einer zweiten, bevorzugt zur ersten senkrechten Richtung in der Bearbeitungsebene. Die Außenkonturen der Teilbereiche verlaufen in diesem Fall typischerweise parallel zur ersten bzw. zur zweiten Richtung. Die Bearbeitungsstrahlen werden in diesem Fall typischerweise mit einer scannenden Bewegung in einer typischerweise geraden Linie entlang der Erstreckung bzw. der Breite des jeweiligen Teilbereichs in der zweiten Richtung bewegt. Am Rand des jeweiligen Teilbereichs erfolgt eine Bewegungsumkehr mit einem (geringfügigen) lateralen Versatz in der ersten Richtung, bevor die Bearbeitungsstrahlen in der ersten Richtung gegenläufig über die gesamte Breite des jeweiligen Teilbereichs bewegt werden. Für den Fall, dass mehrere Bearbeitungsstrahlen in ein- und demselben Teilbereich positioniert sind, kann es gegebenenfalls - d.h. bei geeigneter Dimensionierung des Teilbereichs - ausreichen, wenn die Bearbeitungsstrahlen nur ein einziges Mal in der zweiten Richtung über den Teilbereich bewegt werden, um diesen vollständig aufzuschmelzen.In a further variant, the different positions of the processing beams in the subarea or in the at least two subareas in the processing plane are offset from one another in a first direction and the simultaneous changing of the positions of the at least two processing beams in the subarea or in the at least two subareas comprises a simultaneous one Moving the processing beams in a second, preferably to the first vertical direction in the working plane. The outer contours of the partial regions in this case typically run parallel to the first or the second direction. The processing beams in this case are typically moved with a scanning motion in a typically straight line along the extent of the respective portion in the second direction. At the edge of the respective partial region, a reversal of motion takes place with a (small) lateral offset in the first direction, before the processing rays in the first direction are moved in opposite directions over the entire width of the respective partial region. In the event that several processing jets are positioned in the same sub-area, it may optionally -. with a suitable dimensioning of the partial area - sufficient if the processing beams are moved only once in the second direction over the partial area in order to completely melt it.
Bei einer weiteren Variante wird ein Gasstrom über die Pulverschicht geführt, dessen Strömungsrichtung bevorzugt zumindest teilweise der Bewegungsrichtung der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene entgegen gerichtet ist und/oder bevorzugt erfolgt die Reihenfolge der Bestrahlung der Teilbereiche in Abhängigkeit vom Abstand der jeweiligen Teilbereiche in Strömungsrichtung von einer Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung des Gasstroms. Bei dem Gasstrom kann es sich beispielsweise um einen Schutzgasstrom handeln, um optische Bauteile der Bestrahlungseinrichtung, beispielsweise ein Fenster, vor Verunreinigungen, beispielsweise vor Rußpartikeln, zu schützen, die sich bei der Bestrahlung des Pulvermaterials bilden. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Bewegung, genauer gesagt die Bewegungsrichtung, der Bearbeitungsstrahlen bei der Belichtung nicht mit der Strömungsrichtung des Schutzgasstroms übereinstimmt, da durch den Schutzgasstrom Rußpartikel abgetragen werden, die in diesem Fall direkt vor dem bzw. vor den Bearbeitungsstrahlen auf der bestrahlten Pulverschicht abgelegt und aufgeschweißt würden.In a further variant, a gas stream is passed over the powder layer, the flow direction is preferably at least partially directed against the direction of movement of the processing beams in the working plane and / or preferably the order of irradiation of the sub-regions depending on the distance of the respective sub-areas in the flow direction of a supply device to provide the gas stream. The gas stream may, for example, be a protective gas stream in order to protect optical components of the irradiation device, for example a window, from contamination, for example from soot particles, which form during the irradiation of the powder material. It has proved to be advantageous if the movement, more precisely the direction of movement, of the processing beams during the exposure does not coincide with the flow direction of the protective gas flow, since soot particles are removed by the protective gas flow, in this case directly before or before the processing beams the irradiated powder layer would be stored and welded.
Um dieser Problematik zu begegnen, können die Teilbereiche in einer Reihenfolge bestrahlt werden, bei welcher der bzw. die in Strömungsrichtung des Gasstroms am weitesten von der Bereitstellungseinrichtung entfernt liegenden Teibereich(e) zuerst bestrahlt werden. Bevorzugt wird hierbei berücksichtigt, dass zwei direkt nebeneinander liegende Teilbereiche in der Regel nicht direkt nacheinander bestrahlt werden. Insbesondere nehmen die Bewegungsrichtungen der Bearbeitungsstrahlen in allen bestrahlten Teilbereichen in der Bearbeitungsebene den jeweils gleichen Winkel zur Strömungsrichtung des Gasstroms ein.To counteract this problem, the subregions may be irradiated in an order in which the or the part region (s) furthest away from the provision device in the flow direction of the gas stream are first irradiated. In this case, it is preferably taken into account that two partial regions lying directly next to one another are generally not irradiated directly in succession. In particular, the directions of movement of the processing beams in each irradiated subarea in the processing plane occupy the respective same angle with respect to the flow direction of the gas flow.
Für den Fall, dass die zweite Richtung, entlang derer die Belichtung erfolgt, parallel oder annähernd parallel zum Schutzgasstrom verläuft, kann die Bewegung der Bearbeitungsstrahlen entlang der zweiten Richtung, z.B. der Y-Richtung, nur mit einer Orientierung (positiver oder negativer Y-Richtung) erfolgen. Beispielsweise können für den Fall, dass die Strömungsrichtung des Schutzgasstroms in negativer Y-Richtung verläuft, die Bearbeitungsstrahlen nur in positiver Y-Richtung bewegt werden, wie dies beispielsweise in der
Bei einer weiteren Variante weisen die Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen in der ersten Richtung einen Abstand voneinander auf, der im Wesentlichen einem (typischerweise von Eins verschiedenen) ganzzahligen Vielfachen der Erstreckung eines jeweiligen Teilbereichs in der ersten Richtung entspricht. Wie weiter oben beschrieben wurde, hat es sich als günstig erwiesen, wenn bei der Belichtung eines zusammenhängenden Flächenbereichs die erforderliche Laserleistung in Form von in sich geschlossenen rhomboiden, beispielsweise rautenförmigen, quadratischen oder rechteckigen Teilbereichen eingebracht wird. Die parallele Belichtung von zwei unmittelbar benachbarten Teilbereichen hat sich hinsichtlich des Wärmehaushalts der Schmelze zwar als eher ungünstig herausgestellt, ist aber in bestimmten Fällen ebenfalls möglich bzw. sinnvoll. Für die parallele Bestrahlung von zwei Teilbereichen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen den mit den zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen simultan bestrahlten Teilbereichen eine Lücke von mindestens einem Teilbereich gebildet ist. Vor der Bestrahlung der weiteren Teilbereiche, welche die Lücken zwischen den bestrahlten Teilbereichen bilden, werden in der Regel weitere Teilbereiche des zusammenhängenden Flächenbereichs bestrahlt, die auch in der zweiten Richtung zu den bereits bestrahlten Teilbereichen versetzt sind. Idealerweise entspricht der Abstand der Positionen der Bearbeitungsstrahlen voneinander exakt einem (von Eins verschiedenen) ganzzahligen Vielfachen, insbesondere einem geradzahligen ganzzahligen Vielfachen, beispielsweise genau zwei Mal oder genau vier Mal, ggf. aber auch einem nicht geradzahligen Vielfachen, beispielsweise drei Mal, fünf Mal ... der Erstreckung eines jeweiligen Teilbereichs. Wie weiter oben beschrieben wurde, kommt es abhängig von der Position der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene in der ersten Richtung ggf. zu einer unerwünschten teilweisen Überlappung der Teilbereiche. Unter einem Abstand, der im Wesentlichen einem ganzzahligen Vielfachen der Erstreckung eines jeweiligen Teilbereichs in der ersten Richtung entspricht, wird im Sinne dieser Anmeldung ein Abstand verstanden, der um +/- 10 % von der Erstreckung (Kantenlänge) eines jeweiligen Teilbereichs in der ersten Richtung abweicht.In a further variant, the positions of the at least two processing beams in the first direction are at a distance from one another, which substantially corresponds to an integral multiple of the extension of a respective subarea in the first direction (typically different from one). As has been described above, it has proved to be advantageous if, during the exposure of a contiguous surface area, the required laser power is introduced in the form of closed rhomboid, for example diamond-shaped, square or rectangular sections. Although the parallel exposure of two immediately adjacent subareas has turned out to be rather unfavorable with regard to the heat balance of the melt, it is known from US Pat certain cases also possible or useful. For the parallel irradiation of two partial regions, it has proved to be advantageous if a gap of at least one partial region is formed between the partial regions irradiated simultaneously with the two or more treatment beams. Before the irradiation of the further partial regions which form the gaps between the irradiated partial regions, further partial regions of the continuous surface region are generally irradiated, which are also offset in the second direction to the already irradiated partial regions. Ideally, the distance of the positions of the processing beams from one another corresponds exactly to an integer multiple, in particular an even integer multiple, for example exactly twice or exactly four times, but possibly also a non-even multiple, for example three times, five times. .. the extension of a respective subarea. As has been described above, depending on the position of the processing beams in the working plane in the first direction, undesired partial overlapping of the portions may occur. For the purposes of this application, a distance which substantially corresponds to an integer multiple of the extent of a respective subarea in the first direction is understood to be a distance which is +/- 10% of the extension (edge length) of a respective subarea in the first direction differs.
Die Geometrie bzw. die Fläche der jeweiligen Teilbereiche, welche den zusammenhängenden Flächenbereich bilden, ist in der Regel gleich groß. Es ist aber auch möglich, dass der zusammenhängende Flächenbereich mehrere Arten von beispielsweise rechteckigen Teilbereichen aufweist, die sich in ihrem Flächeninhalt unterscheiden, beispielsweise in ihrer Breite und/oder in ihrer Länge. Die Längen und/oder die Breiten der jeweiligen Teilbereiche können in diesem Fall jeweils ein ganzzahliges Verhältnis zueinander aufweisen, so dass zwei oder mehr der Teilbereiche sich zu einem größeren Teilbereich ergänzen. Die Verwendung von kleineren Teilbereichen kann insbesondere am Rand des zusammenhängenden Flächenbereichs vorteilhaft sein, um diesen möglichst gut an die umgebende Randkontur anzupassen.The geometry or the area of the respective subregions, which form the contiguous surface area, is generally the same size. But it is also possible that the contiguous surface area has several types of, for example, rectangular portions which differ in their surface area, for example in their width and / or in their length. In this case, the lengths and / or the widths of the respective partial regions can each have an integral relationship with one another, such that two or more of the partial regions complement each other to form a larger partial region. The use of smaller subareas may be advantageous, in particular, at the edge of the contiguous surface area in order to adapt it as well as possible to the surrounding edge contour.
Bei einer weiteren Variante wird ein Differenzwinkel zwischen den mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen in der ersten Richtung beim Ausrichten der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in der Bearbeitungsebene, deren Abstand in der Bearbeitungsebene abhängig von einem Umlenkwinkel der Scannereinrichtung ortsabhängig variiert, derart gewählt, dass entweder benachbarte Teilbereiche in der Mitte des Bearbeitungsbereichs in der ersten Richtung aneinander angrenzen oder benachbarte Teilbereiche am Rand des Bearbeitungsbereichs in der ersten Richtung aneinander angrenzen. Um die beiden Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in der Bearbeitungsebene auszurichten, ist es erforderlich, dass diese unter einem (geringfügig) unterschiedlichen Winkel aus der Scannereinrichtung austreten, der in einer Umlenkebene gemessen wird, die entlang der ersten Richtung verläuft.In a further variant, a difference angle between the at least two processing beams in the first direction when aligning the at least two processing beams to different positions in the working plane whose distance in the working plane varies depending on a deflection angle of the scanner device depending on location selected such that either adjacent portions adjacent to each other in the middle of the processing area in the first direction or adjoin adjacent portions at the edge of the processing area in the first direction to each other. In order to align the two processing beams to different positions in the working plane, it is necessary that they emerge at a (slightly) different angle from the scanner device, which is measured in a deflection plane that runs along the first direction.
In der Mitte des Bearbeitungsbereichs ist einer der Bearbeitungsstrahlen senkrecht zur Bearbeitungsebene ausgerichtet, was einem Umlenkwinkel von 0° entspricht. Am Rand des Bearbeitungsbereichs ist einer der Bearbeitungsstrahlen unter einem Ablenkwinkel von beispielsweise ca. 20° ausgerichtet, welcher dem maximal möglichen Umlenkwinkel durch die Scannereinrichtung entspricht. Bei der Umlenkung von beispielsweise zwei Bearbeitungsstrahlen kommt es zu einer Veränderung des Abstandes zwischen den (Fokus-)Positionen der beiden Bearbeitungsstrahlen abhängig vom Umlenkwinkel und somit von den Positionen der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene in der ersten Richtung. Der Abstand bzw. das Versatzmaß zwischen den (Fokus-)Positionen und somit zwischen den beiden simultan bestrahlten Teilbereichen wird umso größer, je weiter die Bearbeitungsstrahlen in der Umlenkebene in Richtung des Randes des Bearbeitungsbereichs verschwenkt werden. Bei einem festen Differenzwinkel zwischen den beiden Bearbeitungsstrahlen kann das Versatzmaß bzw. der Abstand zwischen den beiden Bearbeitungsstrahlen am Rand des Bearbeitungsbereichs derart eingestellt werden, dass sich zwei benachbarte Teilbereiche nach der Belichtung berühren bzw. unmittelbar aneinander angrenzen. Beim Verschwenken nach innen steigt der Überlappfaktor zwischen benachbarten belichteten Teilbereichen kontinuierlich an, d.h. zwei benachbarte Teilbereiche und auch die Einzelbahnen überlappen sich in der Mitte des Bearbeitungsbereichs stärker als am Rand des Bearbeitungsbereichs. Im Bestrahlungsprozess bedeutet dies eine Reduzierung der Effektivität zur Mitte des Bearbeitungsbereichs hin, da der unter einem größeren Umlenkwinkel umgelenkte, nachlaufende Bearbeitungsstrahl ein Teil eines bereits belichteten Teilbereichs ein zweites Mal belichtet, d.h. dass die beiden Teilbereiche sich in der Mitte des Bearbeitungsbereichs teilweise (in der Regel um nicht mehr als ca. 10 % der jeweiligen Erstreckung der Teilbereiche) überlappen. Wie weiter oben dargestellt wurde, werden typischerweise zwei benachbarte Teilbereiche nicht simultan bestrahlt, vielmehr besteht zwischen den bestrahlten Teilbereichen eine Lücke von mindestens einem Teilbereich. Der Differenzwinkel wird daher typischerweise so gewählt, dass zwischen den beiden simultan bestrahlten Teilbereichen eine entsprechende Lücke verbleibt, die in der Mitte des Bearbeitungsbereichs genau der Breite eines (oder ggf. mehrerer) Teilbereiche entspricht.In the middle of the machining area, one of the machining jets is aligned perpendicular to the working plane, which corresponds to a deflection angle of 0 °. At the edge of the processing area, one of the processing beams is aligned at a deflection angle of, for example, approximately 20 °, which corresponds to the maximum possible deflection angle through the scanner device. During the deflection of, for example, two processing beams, there is a change in the distance between the (focus) positions of the two processing beams as a function of the deflection angle and thus of the positions of the processing beams in the processing plane in the first direction. The distance or the offset between the (focus) positions and thus between the two simultaneously irradiated portions is greater, the further the processing beams are pivoted in the deflection plane in the direction of the edge of the processing area. At a fixed differential angle between the two machining beams, the offset dimension or the distance between the two machining beams can be set at the edge of the machining area such that two adjacent subregions contact each other after the exposure or adjoin one another directly. Upon pivoting inward, the overlap factor between adjacent exposed portions increases continuously, i. two adjacent subregions and also the single webs overlap more in the middle of the processing area than at the edge of the processing area. In the irradiation process, this means a reduction of the effectiveness toward the center of the processing area, since the trailing processing beam deflected at a larger deflection angle exposes a part of an already exposed portion a second time, i. that the two subareas partially overlap in the middle of the processing area (usually by no more than about 10% of the respective extent of the subareas). As has been shown above, typically two adjacent partial regions are not irradiated simultaneously, but instead there is a gap of at least one partial region between the irradiated partial regions. The difference angle is therefore typically selected such that a corresponding gap remains between the two simultaneously irradiated partial regions, which corresponds exactly to the width of one (or possibly several) partial regions in the middle of the processing region.
Alternativ kann der Differenzwinkel derart eingestellt werden, dass sich in der Nulllage, d.h. in der Mitte des Bearbeitungsbereichs, kein lateraler Versatz zwischen in der ersten Richtung benachbarten Teilbereichen ergibt, d.h. dass diese in der Mitte des Bearbeitungsbereichs unmittelbar aneinander angrenzen. Dieser laterale Versatz bzw. Abstand nimmt beim Verschwenken der beiden Bearbeitungsstrahlen mit zunehmendem Umlenkwinkel zu und kann so gewählt werden, dass zwei benachbarte Teilbereiche am Rand des Bearbeitungsbereichs geringfügig voneinander beabstandet sind. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass durch eine geeignete Online-Kalibrierung die tatsächlichen (Fokus-)Positionen der Bearbeitungsstrahlen im gesamten Bearbeitungsbereich vermessen werden können und somit bekannt sind. Das variable Versatzmaß bzw. der Abstand zwischen jeweils zwei der belichteten Teilbereiche in der ersten Richtung am Rand bzw. in der Nähe des Randes des Bearbeitungsbereichs ist somit ebenfalls bekannt und kann parallel zur Erzeugung der Teilbereiche mit einem weiteren Bearbeitungsstrahl oder im Nachgang mit einem einzelnen Bearbeitungsstrahl, beispielsweise mit dem primären Bearbeitungsstrahl, belichtet bzw. ausgeglichen werden, um den zusammenhängenden Flächenbereich zu bilden. Alternatively, the differential angle can be adjusted such that in the zero position, ie in the middle of the machining area, there is no lateral offset between adjacent partial areas in the first direction, ie they directly adjoin one another in the middle of the machining area. This lateral offset or distance increases during pivoting of the two processing beams with increasing deflection angle and can be selected so that two adjacent portions are marginally spaced apart at the edge of the processing area. In this case, it can be utilized that the actual (focus) positions of the processing beams in the entire processing area can be measured by a suitable online calibration and are thus known. The variable offset dimension or the distance between in each case two of the exposed partial regions in the first direction at the edge or in the vicinity of the edge of the processing region is therefore likewise known and can be parallel to the production of the partial regions with a further processing beam or subsequently with a single processing beam For example, with the primary processing beam, be exposed to form the contiguous area.
Gegebenenfalls kann der Differenzwinkel bzw. es können die Differenzwinkel zwischen den mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen, die zur Belichtung von unterschiedlichen Teilbereichen dienen, abhängig von den Umlenkwinkeln bzw. von der Lage der (Fokus-)Positionen in der ersten Richtung in dem Bearbeitungsbereich variiert werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine (schnelle) Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung des primären Bearbeitungsstrahls in die mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen verwendet werden, welche eine Einstellung des Differenzwinkels ermöglicht. Zu diesem Zweck kann die Strahlteilereinrichtung beispielsweise unterschiedlich ausgebildete Strahlteiler-Elemente aufweisen, die wahlweise in den Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls eingebracht werden können, beispielsweise Keilplatten mit unterschiedlichen Keilwinkeln (s.u.).Optionally, the differential angle or the difference angles between the at least two processing beams which serve for the exposure of different partial areas can be varied depending on the deflection angles or on the position of the (focus) positions in the first direction in the processing area. For this purpose, for example, a (fast) beam splitting device can be used for splitting the primary machining beam into the at least two machining beams, which makes it possible to adjust the differential angle. For this purpose, the beam splitter device may, for example, have differently designed beam splitter elements, which may optionally be introduced into the beam path of the primary machining beam, for example wedge plates with different wedge angles (see above).
Alternativ zur Variation des Differenzwinkels kann ein bevorzugt telezentrisches F-Theta-Objektiv zur Fokussierung der Bearbeitungsstrahlen (sowie ggf. von weiteren Bearbeitungsstrahlen) in der Bearbeitungsebene verwendet werden. Bei der Verwendung eines telezentrischen Objektivs sind die Bearbeitungsstrahlen stets senkrecht zur Bearbeitungsebene ausgerichtet, so dass nahezu keine ortsabhängige Variation des Abstandes der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene auftritt.As an alternative to varying the difference angle, a preferably telecentric F-theta objective can be used to focus the processing beams (as well as possibly further processing beams) in the processing plane. When using a telecentric lens, the processing beams are always aligned perpendicular to the processing plane, so that almost no location-dependent variation of the distance of the processing beams occurs in the processing plane.
Bei einer weiteren Variante sind die Positionen der Bearbeitungsstrahlen oder der weiteren Bearbeitungsstrahlen in dem weiteren Teilbereich oder in den mindestens zwei weiteren Teilbereichen in einer zweiten Richtung zueinander versetzt und das simultane Verändern der Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen oder der mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen in dem weiteren Teilbereich oder in den mindestens zwei weiteren Teilbereichen umfasst ein simultanes Bewegen der Bearbeitungsstrahlen oder der weiteren Bearbeitungsstrahlen in einer ersten, bevorzugt zur zweiten senkrechten Richtung. Es kann günstig sein, wenn manche (erste) Teilbereiche entlang der ersten Richtung abgescannt werden, während weitere (zweite) Teilbereiche ggf. simultan entlang einer zweiten, zur ersten senkrechten Richtung abgescannt werden.In a further variant, the positions of the processing beams or of the further processing beams in the further subarea or in the at least two further subareas are offset from one another in a second direction and the positions of the at least two processing beams or the at least two further processing beams in the further subarea are changed simultaneously or in the at least two further subregions comprises a simultaneous movement of the processing beams or the further processing beams in a first, preferably to the second vertical direction. It may be favorable if some (first) partial areas are scanned along the first direction, while further (second) partial areas are possibly scanned simultaneously along a second, perpendicular to the first direction.
Bei einem zusammenhängenden Flächenbereich, der in der Art eines Schachbretts in rhomboide, beispielsweise rautenförmige, quadratische oder rechteckige Teilbereiche eingeteilt ist, können beispielsweise die „weißen“ Teilbereiche in der ersten Richtung abgescannt werden, während die „schwarzen“ Teilbereiche in der zweiten Richtung abgescannt werden, oder umgekehrt. Zu diesem Zweck kann ein- und derselbe primäre Bearbeitungsstrahl mit Hilfe von zwei unterschiedlichen Strahlteilereinrichtungen, die wahlweise in den Strahlengang eingebracht werden können, zunächst in der ersten Richtung und nachfolgend in der zweiten Richtung aufgeteilt werden. Gegebenenfalls kann zu diesem Zweck ein- und dieselbe Strahlteilereinrichtung verwendet werden, die um eine Drehachse, die entlang der Strahlrichtung des primären Bearbeitungsstrahls verläuft, um 90° gedreht wird. Für die Aufteilung des primären Bearbeitungsstrahls bzw. des weiteren primären Bearbeitungsstrahls auf mehrere Teilstrahlen kann beispielsweise eine Strahlteilereinrichtung in Form eines diffraktiven optischen Elements verwendet werden.For example, in a contiguous area which is divided into rhomboidal, such as diamond-shaped, square, or rectangular areas in the manner of a chessboard, the "white" areas may be scanned in the first direction while the "black" areas are scanned in the second direction , or the other way around. For this purpose, one and the same primary machining beam can be divided first in the first direction and subsequently in the second direction with the aid of two different beam splitting devices, which can optionally be introduced into the beam path. Optionally, one and the same beam splitter device can be used for this purpose, which is rotated by 90 ° about an axis of rotation which runs along the beam direction of the primary machining beam. For example, a beam splitter device in the form of a diffractive optical element can be used for the division of the primary processing beam or of the further primary processing beam into a plurality of partial beams.
Bei einer Weiterbildung umfasst das Verfahren zusätzlich: Aufteilen eines weiteren primären Bearbeitungsstrahls auf die mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen, sowie Führen der mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen zu einer weiteren gemeinsamen Scannereinrichtung zum Ausrichten der mindesten zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in der Bearbeitungsebene. Für die Bestrahlung der weiteren Teilbereiche kann ein weiterer primärer Bearbeitungsstrahl verwendet werden, der auf zwei oder mehr, beispielsweise auf fünf oder mehr, weitere Bearbeitungsstrahlen aufgeteilt wird. Wie weiter oben dargestellt wurde, können die weiteren Bearbeitungsstrahlen zur Bestrahlung der „schwarzen“ Teilbereiche verwendet werden, die in der zweiten Richtung abgescannt werden, während die Bearbeitungsstrahlen, in welche der primäre Bearbeitungsstrahl aufgeteilt wird, zur Bestrahlung der „weißen“ Teilbereiche verwendet werden können, oder umgekehrt. Insbesondere hat es sich in diesem Fall als günstig erwiesen, wenn die zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen dazu verwendet werden, simultan ein- und denselben Teilbereich zu bestrahlen, beispielsweise indem zwei oder mehr parallele Bearbeitungsstrahlen über die ganze Breite des jeweiligen Teilbereichs bewegt werden, bevor eine Richtungsumkehr stattfindet und die zwei oder mehr Bearbeitungsstrahlen gegenläufig bewegt werden.In a development, the method additionally comprises: splitting a further primary machining beam onto the at least two further machining beams, and guiding the at least two further machining beams to a further common scanner device for aligning the at least two further machining beams to different positions in the machining plane. For the irradiation of the further partial areas, a further primary processing beam can be used, which is divided into two or more, for example five or more, further processing beams. As described above, the further processing beams may be used to irradiate the "black" portions scanned in the second direction while the processing beams into which the primary processing beam is split may be used to irradiate the "white" portions , or the other way around. In particular, in this case, it has proven to be advantageous if the two or more machining jets are used simultaneously to irradiate one and the same subarea, for example by moving two or more parallel machining jets over the entire width of the respective subarea before a reversal of direction takes place and the two or more processing beams are moved in opposite directions.
Auch bei dieser Variante kann ein (nicht aufgeteilter) Bearbeitungsstrahl dazu verwendet werden, diejenigen Bereiche einer Schicht des dreidimensionalen Bauteils zu bearbeiten, die für die Bestrahlung durch die aufgeteilten Bearbeitungsstrahlen ungeeignet sind. Beispielsweise kann es sich hierbei um die (Rand-)Kontur(en) der Schicht des dreidimensionalen Bauteils oder um den Randbereich zwischen dem zusammenhängenden Flächenbereich und der Randkontur handeln bzw. grundsätzlich um alle Bereiche, die zu schmal oder zu unförmig für die Bestrahlung mit zwei oder mehr parallel über die Bearbeitungsebene bewegten Bearbeitungsstrahlen sind.In this variant too, a (non-split) machining beam can be used to process those areas of a layer of the three-dimensional component which are unsuitable for the irradiation by the divided machining beams. This can be, for example, the (edge) contour (s) of the layer of the three-dimensional component or the edge region between the contiguous surface region and the edge contour or basically all regions that are too narrow or too bulky for the irradiation with two or more processing beams moved in parallel across the working plane.
Bei einer weiteren Variante wird eine Fokuslagen-Korrektur zur Korrektur der Fokus-Positionen der Bearbeitungsstrahlen im Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls vorgenommen. Die Fokus-Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen entlang ihrer jeweiligen Strahlrichtung sollten idealerweise in der Bearbeitungsebene liegen. Aufgrund der Umlenkung mit Hilfe der Scannerspiegel (ohne Verwendung eines F-Theta-Objektivs) liegen die Fokus-Positionen der Bearbeitungsstrahlen bei der Verschwenkung des bzw. der Scannerspiegel auf einer Kugeloberfläche, d.h. nicht exakt in der Bearbeitungsebene. Um die Variation der Fokus-Position (senkrecht zur Bearbeitungsebene) über den Bearbeitungsbereich zu kompensieren, kann eine Fokuslagen-Korrektur vorgenommen werden, welche die sphärische Abweichung des Scannerfeldes beispielsweise durch schnelle Ausgleichs-Bewegungen einer im Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls angeordneten Linse korrigiert, die in Strahlrichtung des primären Bearbeitungsstrahls verschoben wird, was eine schnelle Fokuslagenverschiebung zur Folge hat. Die bewegbare bzw. verschiebbare Linse kann beispielsweise in eine Fokuslagen-Korrektureinrichtung bzw. -Optik angeordnet sein. Aufgrund des vergleichsweise geringen Differenzwinkels zwischen den Bearbeitungsstrahlen ist es ausreichend, die Fokuslagen-Korrektur für den primären Bearbeitungsstrahl vorzunehmen, d.h. es kann auf eine individuelle Fokuslagen-Korrektur jedes einzelnen der Bearbeitungsstrahlen verzichtet werden.In another variant, a focus position correction for correcting the focus positions of the processing beams in the beam path of the primary processing beam is made. The focus positions of the at least two processing beams along their respective beam direction should ideally be in the working plane. Due to the deflection by means of the scanner mirrors (without the use of an F-theta objective), the focus positions of the processing beams upon pivoting of the scanner mirror (s) lie on a spherical surface, i. not exactly in the working plane. In order to compensate for the variation of the focus position (perpendicular to the working plane) over the machining area, a focus position correction can be made which corrects the spherical aberration of the scanner field, for example by rapid compensating movements of a lens arranged in the beam path of the primary machining beam Beam direction of the primary processing beam is shifted, which has a rapid focus position shift result. The movable or displaceable lens can be arranged, for example, in a focus position correction device or optics. Due to the comparatively small difference angle between the processing beams, it is sufficient to make the focus position correction for the primary processing beam, i. It is possible to dispense with an individual focus position correction of each individual of the processing beams.
Steuerungstechnisch kann für die Fokuslagen-Korrektur bzw. allgemein der Schwerpunkt bzw. der Mittelwert aus den Positionen der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene für die Bahnsteuerung verwendet werden, d.h. der Mittelwert wird als Bewegungsbahn des (primären) Bearbeitungsstrahls verwendet. Die Steuerung kann in diesem Fall (im Wesentlichen) auf eine solche Weise erfolgen, als ob nur der primäre Bearbeitungsstrahl für die Bestrahlung verwendet würde. Insbesondere kann die Schwerpunktbahn als Vorgabe für die Bestimmung der Fokuslagen-Korrektur verwendet werden.Control technology can be used for the focus position correction or, in general, the center of gravity of the positions of the machining beams in the working plane for the path control, i. the mean value is used as the movement path of the (primary) machining beam. The control in this case may be (essentially) done in such a way as if only the primary processing beam were used for the irradiation. In particular, the centroid trajectory can be used as a default for determining the focus position correction.
Die Erfindung betrifft auch eine Bestrahlungseinrichtung der eingangs genannten Art, die eine Steuerungseinrichtung, aufweist, die ausgebildet bzw. programmiert ist, die Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen in einem Teilbereich oder in mindestens zwei Teilbereichen eines zusammenhängenden Flächenbereichs, der für die Bestrahlung in eine Mehrzahl von bevorzugt rhomboiden, insbesondere rautenförmigen, rechteckigen oder quadratischen Teilbereichen aufgeteilt ist, simultan zu verändern, bis die Pulverschicht in dem Teilbereich oder in den mindestens zwei Teilbereichen vollständig aufgeschmolzen ist, und die ausgebildet ist, die Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen oder von mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen in einem weiteren Teilbereich oder in mindestens zwei unterschiedlichen weiteren Teilbereichen des zusammenhängenden Flächenbereichs simultan zu verändern, bis die Pulverschicht in dem weiteren Teilbereich oder in den mindestens zwei weiteren Teilbereichen vollständig aufgeschmolzen ist.The invention also relates to an irradiation device of the type mentioned above, which has a control device which is formed or programmed, the positions of the at least two processing beams in a subarea or in at least two subregions of a contiguous surface area, for the irradiation in a plurality of preferably rhomboid, in particular diamond-shaped, rectangular or square sections is divided, simultaneously to change until the powder layer is completely melted in the subregion or in the at least two sub-areas, and which is formed, the positions of the at least two processing beams or at least two further processing beams in a further subsection or in at least two different further subregions of the contiguous surface area to be changed simultaneously until the powder layer in the further subarea or in the at least two white is completely melted down in certain areas.
Die Steuerungseinrichtung ist somit ausgebildet bzw. programmiert, das weiter oben beschriebene Verfahren zur Erzeugung des zusammenhängenden Flächenbereichs auszuführen. Entsprechend kann die Steuerungseinrichtung auch ausgebildet bzw. programmiert sein, die weiter oben beschriebenen Varianten des Verfahrens auszuführen. Die Steuerungseinrichtung wirkt für die simultane Veränderung der Positionen der (weiteren) Bearbeitungsstrahlen auf die Scannereinrichtung, genauer gesagt auf den bzw. auf die beiden Scanner-Spiegel der Scannereinrichtung ein.The control device is thus designed or programmed to carry out the method described above for generating the contiguous surface area. Accordingly, the control device may also be designed or programmed to execute the variants of the method described above. The control device acts on the scanner device for the simultaneous change of the positions of the (further) processing beams, more precisely on the or on the two scanner mirrors of the scanner device.
Bei einer Ausführungsform weist die Bestrahlungseinrichtung eine weitere Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung eines weiteren primären Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines weiteren Laserstrahls, auf mindestens zwei weitere Bearbeitungsstrahlen, insbesondere auf mindestens zwei weiteren Laserstrahlen, sowie eine weitere Scannereinrichtung zum Ausrichten der mindestens zwei weiteren Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in der Bearbeitungsebene auf.In one embodiment, the irradiation device has a further beam splitting device for splitting a further primary processing beam, in particular a further laser beam, at least two further processing beams, in particular at least two further laser beams, and a further scanner device for aligning the at least two further processing beams to different positions in the Machining level.
Die Bestrahlungseinrichtung kann beispielsweise zwei identisch aufgebaute Scannereinrichtungen aufweisen, die so angeordnet sind, dass deren Scanbereiche bzw. deren Bearbeitungsfelder sich in der Bearbeitungsebene überlappen. Mittels der weiteren Bearbeitungsstrahlen können beispielsweise auf die weiter oben beschriebene Weise die „schwarzen“ oder die „weißen“ Teilbereiche eines schachbrettartigen zusammenhängenden Flächenbereichs bestrahlt werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, muss ein solcher schachbrettartiger Flächenbereich nicht zwingend quadratische Teilbereiche aufweisen, sondern kann beispielsweise rhomboide, insbesondere rautenförmige, rechteckige oder quadratische Teilbereiche aufweisen. Insbesondere kann die weitere Strahlteilereinrichtung ausgebildet sein, den weiteren primären Bearbeitungsstrahl in der zweiten Richtung aufzuteilen, so dass die weiteren Bearbeitungsstrahlen auf in der zweiten Richtung unterschiedliche Positionen in der Bearbeitungsebene ausgerichtet werden, während die Strahlteilereinrichtung ausgebildet ist, den primären Bearbeitungsstrahl in einer ersten Richtung aufzuteilen, so dass die Bearbeitungsstrahlen auf unterschiedliche Positionen in der ersten, bevorzugt zur zweiten senkrechten Richtung ausgerichtet werden.By way of example, the irradiation device can have two identically constructed scanner devices, which are arranged such that their scan regions or their processing fields are in overlap the working plane. By means of the further processing beams, for example, in the manner described above, the "black" or the "white" portions of a checkerboard-like contiguous area can be irradiated. As has been described above, such a checkerboard-like surface area does not necessarily have to have quadratic subareas, but rather may have, for example, rhomboid, in particular diamond-shaped, rectangular or square subareas. In particular, the further beam splitting device may be configured to divide the further primary machining beam in the second direction so that the further machining beams are aligned to different positions in the machining plane in the second direction while the beam splitting device is configured to divide the primary machining beam in a first direction , so that the processing beams are aligned at different positions in the first, preferably to the second vertical direction.
Bei einer Ausführungsform ist die Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung des primären Bearbeitungsstrahls auf die mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen durch Aufteilen eines Strahlquerschnitts des primären Bearbeitungsstrahls ausgebildet. In diesem Fall erfolgt die Strahlteilung somit nicht durch einen Polarisations-Strahlteiler, bei dem in der Regel der gesamte Strahlquerschnitt in zwei zueinander senkrechte Polarisationsanteile aufgeteilt wird. Die Aufteilung des primären Bearbeitungsstrahls auf die mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen hat sich insbesondere im kollimierten Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls als vorteilhaft erwiesen, so dass die Strahlteilereinrichtung bevorzugt im kollimierten Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls angeordnet ist. Für die Aufteilung des Strahlquerschnitts ist es günstig, wenn die durch das Aufteilen erzeugten Bearbeitungsstrahlen jeweils unter einem Winkel zueinander ausgerichtet werden, der bei der Umlenkung der Bearbeitungsstrahlen an der Scannereinrichtung typischerweise erhalten bleibt. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, die Bearbeitungsstrahlen bei der Aufteilung an der Strahlteilereinrichtung lateral zueinander zu versetzen.In one embodiment, the beam splitter device for splitting the primary processing beam onto the at least two processing beams is formed by splitting a beam cross section of the primary processing beam. In this case, the beam splitting is thus not carried out by a polarization beam splitter, in which the entire beam cross section is usually divided into two mutually perpendicular polarization components. The division of the primary machining beam onto the at least two machining beams has proven to be advantageous, in particular in the collimated beam path of the primary machining beam, so that the beam splitter device is preferably arranged in the collimated beam path of the primary machining beam. For the division of the beam cross-section, it is advantageous if the processing beams generated by the splitting are each aligned at an angle to each other, which typically remains in the deflection of the processing beams on the scanner device. As an alternative or in addition, it is also possible to displace the processing beams laterally relative to each other during the division at the beam splitter device.
Bei einer Weiterbildung ist die Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung des primären Bearbeitungsstrahls durch Umlenkung mindestens eines Teilbereichs des Strahlquerschnitts des primären Bearbeitungsstrahls (bevorzugt unter einem Differenzkwinkel zur Strahlrichtung des primären Bearbeitungsstrahls) ausgebildet. Die Strahlteilereinrichtung kann in diesem Fall beispielsweise dazu dienen, die Hälfte des Strahlquerschnitts - und damit die Hälfte der Leistung - des Bearbeitungsstrahls umzulenken, indem die Strahlteilereinrichtung nur eine Hälfte des Strahlprofils überdeckt.In a development, the beam splitter device is designed to divide the primary processing beam by deflecting at least a portion of the beam cross section of the primary processing beam (preferably at a differential angle to the beam direction of the primary processing beam). In this case, for example, the beam splitter device can serve to divert half of the beam cross-section-and thus half the power-of the processing beam by the beam splitter device covering only one half of the beam profile.
Bei einer Weiterbildung ist die Strahlteilereinrichtung als für den primären Bearbeitungsstrahl transparente Keilplatte ausgebildet. Die Keilplatte kann zur Umlenkung eines Teilbereichs des Strahlquerschnitts unter einem Differenzkwinkel dienen, der in der Regel bis zur Bearbeitungsebene beibehalten wird. Durch den Keilwinkel der Keilplatte wird bei gegebener Brechzahl des transparenten Materials der Keilplatte, z.B. Quarzglas, der Differenzwinkel festgelegt. Der Keilwinkel kann insbesondere so festgelegt werden, dass der Abstand der Positionen der mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene einem ganzzahligen Vielfachen der Kantenlänge eines bestrahlten Teilbereichs entspricht. Bevorzugt wird der Keilwinkel so festgelegt, dass der Abstand zwischen den Positionen dem Doppelten oder dem Dreifachen der Kantenlänge eines jeweiligen Teilbereichs in der ersten Richtung entspricht, so dass bei der Bestrahlung eine Lücke von einem oder von zwei Teilbereichen zwischen den simultan bestrahlten Teilbereichen verbleibt. Die Keilplatte wird idealerweise im kollimierten Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls nach einer ggf. erfolgenden Aufweitung und vor der Fokussierung angeordnet, d.h. die Fokussierung erfolgt nicht am primären Bearbeitungsstrahl, sondern an den mindestens zwei Bearbeitungsstrahlen nach der Aufteilung.In a further development, the beam splitter device is designed as a wedge plate transparent to the primary processing beam. The wedge plate can serve for deflecting a portion of the beam cross section at a Differenzkwinkel, which is usually maintained up to the working plane. Due to the wedge angle of the wedge plate, for a given refractive index of the transparent material of the wedge plate, e.g. Quartz glass, the difference angle set. In particular, the wedge angle can be determined such that the distance of the positions of the at least two machining beams in the machining plane corresponds to an integral multiple of the edge length of an irradiated partial area. The wedge angle is preferably set such that the distance between the positions corresponds to twice or three times the edge length of a respective partial area in the first direction, so that a gap of one or two partial areas remains between the simultaneously irradiated partial areas during the irradiation. The wedge plate is ideally placed in the collimated beam path of the primary processing beam after any expansion and before focusing, i. the focusing does not take place on the primary processing beam, but on the at least two processing beams after the division.
Bei einer weiteren, alternativen Weiterbildung ist die Strahlteilereinrichtung als diffraktives optisches Element ausgebildet, beispielsweise als Beugungsgitter oder dergleichen. Das diffraktive optische Element kann insbesondere dazu dienen, den primären Bearbeitungsstrahl in mehrere Bearbeitungsstrahlen aufzuteilen, die idealer Weise identische Eigenschaften aufweisen und sich lediglich in den jeweiligen Winkeln unterscheiden, unter denen diese auf die Scannereinrichtung auftreffen. Aus einem primären Laserstrahl, der z.B. 500 W Leistung und einen Fokus-Durchmesser in der Bearbeitungsebene von ca. 100 µm aufweist, kann das diffraktive optische Element beispielsweise fünf Laserstrahlen erzeugen, die eine Leistung von jeweils 100 W und einen Durchmesser von ebenfalls 100 µm aufweisen. Werden die fünf Bearbeitungsstrahlen nebeneinander und parallel innerhalb eines bestrahlten Teilbereichs bewegt, wird ein Streifen bzw. eine Fläche mit einer Breite von ca. 500 µm aufgeschmolzen. Auf diese Weise lässt sich in gleicher Zeit fünf Mal so viel Material aufschmelzen als mit dem primären Bearbeitungsstrahl, der lediglich einen Durchmesser von 100 µm aufweist.In a further alternative development, the beam splitter device is designed as a diffractive optical element, for example as a diffraction grating or the like. In particular, the diffractive optical element can be used to divide the primary processing beam into a plurality of processing beams, which ideally have identical properties and only differ in the respective angles at which they impinge on the scanner device. From a primary laser beam, e.g. 500 W power and a focus diameter in the working plane of about 100 microns, the diffractive optical element, for example, five laser beams produce, each having a power of 100 W and a diameter of 100 microns. If the five processing beams are moved side by side and parallel within an irradiated partial area, a strip or an area with a width of approximately 500 μm is melted. In this way, in the same time five times as much material can be melted as with the primary processing beam, which has only a diameter of 100 microns.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bestrahlungseinrichtung eine Bewegungseinrichtung zur zumindest teilweisen Bewegung der Strahlteilereinrichtung in den Strahlquerschnitt des primären Bearbeitungsstrahls hinein und aus dem Strahlquerschnitt des primären Bearbeitungsstrahls heraus. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Keilplatte so in den Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls eingebracht werden, dass diese nur den halben Strahlquerschnitt überdeckt. Für das schnelle Bewegen der Keilplatte in den Strahlengang hinein und aus diesem heraus kann die Bewegungseinrichtung insbesondere eine Dreh- bzw. eine Schwenkbewegung der Keilplatte um eine Drehachse ausführen. Die Bewegungseinrichtung kann zu diesem Zweck beispielsweise als schnelle so genannte Keilweiche ausgebildet sein, wie sie zur Einkopplung in eine 2 in 1-Faser verwendet wird. Die Bewegungseinrichtung kann ausgebildet sein, ein jeweiliges diffraktives optisches Element mit einer linearen Bewegung und/oder mit einer Drehbewegung in den Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls hinein und aus diesem heraus zu bewegen. Für die Steuerung der Bewegungseinrichtung kann ebenfalls die weiter oben beschriebene Steuerungseinrichtung verwendet werden.In a further embodiment, the irradiation device comprises a movement device for at least partial movement of the beam splitter device into the beam cross section of the primary processing beam and out of the beam cross section of the primary processing beam. As described above, the Wedge plate are introduced into the beam path of the primary processing beam so that it covers only half the beam cross-section. For the rapid movement of the wedge plate into and out of the beam path, the movement device can in particular perform a rotational or a pivoting movement of the wedge plate about an axis of rotation. The movement device can be designed for this purpose, for example, as a fast so-called wedge switch, as it is used for coupling into a 2 in 1 fiber. The movement device can be designed to move a respective diffractive optical element into and out of the beam path of the primary processing beam with a linear movement and / or with a rotational movement. For the control of the movement device, the control device described above can also be used.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Bestrahlungseinrichtung eine Fokuslagen-Korrektureinrichtung zur Korrektur der Fokus-Positionen der Bearbeitungsstrahlen auf, die im Strahlengang des primären Bearbeitungsstrahls angeordnet ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann aufgrund des bzw. der vergleichsweise geringen Differenzwinkel der Bearbeitungsstrahlen die von der Position in der Bearbeitungsebene abhängige Fokuslagen-Korrektur im primären Bearbeitungsstrahl durchgeführt werden. Als Fokuslagen-Korrektureinrichtung kann beispielsweise eine so genannte varioSCAN-Fokussiereinrichtung dienen, wie sie von der Fa. Scanlab GmbH angeboten wird.In a further embodiment, the irradiation device has a focus position correction device for correcting the focus positions of the processing beams, which is arranged in the beam path of the primary processing beam. As described above, due to the comparatively small difference angle of the machining beams, the focus position correction in the primary machining beam depending on the position in the machining plane can be performed. As a focus position correction device, for example, serve a so-called varioSCAN focusing device, as offered by the company. Scanlab GmbH.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Bestrahlungseinrichtung ein bevorzugt telezentrisches F-Theta-Objektiv zur Fokussierung der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene auf. Bei einem F-Theta-Objektiv handelt es sich um eine spezielle Art von Objektiv, das für Scanner-Anwendungen verwendet wird. Ein F-Theta-Objektiv erzeugt im Gegensatz zu einem abbildenden (Kamera-)Objektiv eine gewollte linienförmige Verzeichnung, um die F-Theta-Bedingung f * θ = X zu erfüllen, wobei X den Abstand von der Mitte des Bearbeitungsfeldes in der Bearbeitungsebene, f die Brennweite des F-Theta-Objektivs und θ den Winkel bezeichnen, unter dem der jeweilige Bearbeitungsstrahl in der Eintrittspupillenebene des F-Theta-Objektivs zur optischen Achse des F-Theta-Objektivs ausgerichtet ist. In a further embodiment, the irradiation device has a preferably telecentric F-theta objective for focusing the processing beams in the processing plane. An F-theta lens is a special type of lens used in scanner applications. An F-theta lens, unlike an imaging (camera) lens, produces a desired line distortion to satisfy the F-theta condition f * θ = X, where X is the distance from the center of the machining field in the working plane. f is the focal length of the F-theta objective and θ is the angle at which the respective processing beam in the entrance pupil plane of the F-theta objective is aligned with the optical axis of the F-theta objective.
Durch das F-Theta-Objektiv kann die ortsabhängige Variation des Abstands der Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene, die vom Umlenkwinkel der Scannereinrichtung abhängig ist, reduziert werden. Bei der Verwendung eines telezentrischen F-Theta-Objektivs bzw. allgemein eines telezentrischen Objektivs treffen die Bearbeitungsstrahlen (im Wesentlichen) unabhängig vom Umlenkwinkel und somit unabhängig vom Ort im Bearbeitungsfeld stets senkrecht auf das Bearbeitungsfeld, so dass praktisch keine ortsabhängige Variation des Abstandes zwischen den Bearbeitungsstrahlen in der Bearbeitungsebene mehr auftritt.By means of the F-theta objective, the location-dependent variation of the distance of the processing beams in the working plane, which depends on the deflection angle of the scanner device, can be reduced. When using a telecentric F-theta objective or generally a telecentric lens, the processing beams (substantially) regardless of the deflection and thus regardless of the location in the edit field always perpendicular to the edit field, so that virtually no location-dependent variation of the distance between the processing beams more occurs in the editing level.
Es versteht sich, dass die weiter oben beschriebene Bestrahlungseinrichtung bzw. eine Bearbeitungsmaschine, welche die Bestrahlungseinrichtung umfasst, mindestens eine Strahlquelle, insbesondere mindestens eine Laserquelle, zur Erzeugung des mindestens einen primären Bearbeitungsstrahls bzw. des primären Laserstrahls aufweisen kann. Insbesondere können Laserquellen verwendet werden, die eine Leistung im Bereich von mehr als 100 W aufweisen.It is understood that the irradiation device described above or a processing machine comprising the irradiation device can have at least one beam source, in particular at least one laser source, for generating the at least one primary machining beam or the primary laser beam. In particular, laser sources having a power in the range of more than 100 W can be used.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Bearbeitungsmaschine zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch Bestrahlen von Pulverschichten, umfassend: eine Bestrahlungseinrichtung, wie sie weiter oben beschrieben ist, sowie eine Bearbeitungskammer mit einer Bearbeitungsebene, in der die zu bestrahlende Pulverschicht anordenbar ist. Die Bearbeitungsmaschine kann beispielsweise wie in der
Bei einer Ausführungsform weist die Bearbeitungsmaschine eine Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Gasstroms auf, der in einem zur Bereitstellung eines Pulverbetts vorgesehenen Bauplattformbereich über die Bearbeitungsebene strömt, und dessen Strömungsrichtung bevorzugt zumindest teilweise der Bewegungsrichtung der Bearbeitungsstrahlen entgegen gerichtet ist und/oder bei der der Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die Reihenfolge der Bestrahlung der Teilbereiche in Abhängigkeit vom Abstand der jeweiligen Teilbereiche in Strömungsrichtung von einer Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung des Gasstroms festzulegen. Der Gasstrom kann wie in der oben zitierten
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Es zeigen:
-
1a eine schematische Darstellung einer Bestrahlungseinrichtung mit einer Strahlteilereinrichtung zur Aufteilung eines primären Bearbeitungsstrahls in zwei Bearbeitungsstrahlen, die auf unterschiedliche Positionen in einer Bearbeitungsebene ausgerichtet werden, -
1b ein Detail der Strahlteilereinrichtung in Form einer Keilplatte zur Umlenkung der Hälfte des Strahlquerschnitts des primären Bearbeitungsstrahls, -
2 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsmaschine zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen durch Bestrahlen von Pulverschichten mit der Bestrahlungseinrichtung gemäß1a , -
3a,b schematische Darstellungen von Teilbereichen eines zusammenhängenden Flächenbereichs in der Mitte und am Rand eines Bearbeitungsbereichs einer Scannereinrichtung, -
4 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsmaschine mit einer Bestrahlungseinrichtung mit drei Strahlquellen, -
5a,b schematische Darstellungen der Bestrahlung eines kreisförmigen Flächenbereichs einer Schicht eines dreidimensionalen Bauteils mitder Bearbeitungsmaschine von 4 , sowie -
6 eine schematische Darstellung der Bestrahlung eines zusammenhängenden Flächenbereichs mit einer Mehrzahl von rhomboiden Teilbereichen.
-
1a 1 a schematic representation of an irradiation device with a beam splitter device for splitting a primary processing beam into two processing beams which are aligned at different positions in a processing plane, -
1b a detail of the beam splitting device in the form of a wedge plate for deflecting half of the beam cross section of the primary processing beam, -
2 a schematic representation of a processing machine for producing three-dimensional components by irradiating powder layers with the irradiation device according to1a . -
3a, b schematic representations of partial areas of a contiguous surface area in the middle and at the edge of a processing area of a scanner device, -
4 a schematic representation of a processing machine with an irradiation device with three beam sources, -
5a, b schematic representations of the irradiation of a circular surface area of a layer of a three-dimensional component with the processing machine of4 , such as -
6 a schematic representation of the irradiation of a contiguous surface area with a plurality of rhomboid portions.
Die Keilplatte
Die Bewegungseinrichtung
Wie in
Der in
Der im gezeigten Beispiel rechteckige zusammenhängende Flächenbereich
Wie in
Für die Bestrahlung der beiden Teilbereiche
Nach dem Bestrahlen des dritten und vierten Teilbereichs
Gegebenenfalls können diejenigen Teilbereiche, welche in dem zusammenhängenden Flächenbereich
In einem nachfolgenden oder vorausgehenden Schritt können der Randbereich
Die Orientierung der X-Richtung und der Y-Richtung in der Bearbeitungsebene
Die Bearbeitungsmaschine
Für das Erzeugen einer neuen Schicht des dreidimensionalen Bauteils
Ein Bearbeitungsbereich B für die Durchführung der Bestrahlung der Pulverschicht
Wie in
Der Differenzwinkel δ zwischen den beiden Bearbeitungsstrahlen
Bei dem in
Wie bei dem in
Bei der in
Für die vollständige Bestrahlung einer von einer kreisförmigen Randkontur
Bei der in
Wie in
Durch die Aufteilung der beiden primären Bearbeitungsstrahlen
Für die Durchführung des im Zusammenhang mit
Es versteht sich, dass die Bestrahlung der jeweiligen Teilbereiche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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