BR112019017273B1 - Método para controlar um sistema de irradiação e dispositivo para a fabricação camada por camada - Google Patents

Método para controlar um sistema de irradiação e dispositivo para a fabricação camada por camada Download PDF

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Abstract

A invenção refere-se a um método para controlar um sistema de irradiação (20), o sistema de irradiação (20) sendo usado em um dispositivo (10) para a fabricação aditiva de peças de trabalho tridimensionais e compreendendo pelo menos três unidades de irradiação (22a-d, 50), o método compreendendo as seguintes etapas: a) definir uma região de irradiação (30a-d) para cada uma das unidades de irradiação (22a-d, 50), as regiões de irradiação (30a-d) compreendendo cada uma porção de um plano de irradiação (28) que se estende paralelo a um transportador (16) do dispositivo (10), e as regiões de irradiação (30a-d) sendo definidas de tal modo que se sobrepõem em uma região de sobreposição comum (34); b) irradiar uma camada de pó de matéria-prima no transportador (16) para produzir uma camada de peça de trabalho; c) dispor uma camada de pó de matéria-prima adicional na camada de pó de matéria-prima já jateada para produzir uma camada de peça de trabalho adicional. d) A invenção também se refere a um dispositivo para realizar este método.

Description

[001] A invenção refere-se a um dispositivo e um método para controlar um sistema de irradiação, em que o sistema de irradiação é usado para a fabricação aditiva de peças de trabalho tridimensionais. O sistema de irradiação compreende pelo menos três unidades de irradiação com regiões de irradiação mutuamente sobrepostas.
[002] Em métodos aditivos para a fabricação de peças de trabalho tridimensionais, e em particular em métodos de construção de camada aditiva, é conhecido solidificar um composto de moldagem inicialmente sem formato ou de formato neutro (por exemplo um pó de matéria-prima) por irradiação de localização específica e trazê-lo em um formato desejado. A irradiação pode ocorrer por meio de radiação eletromagnética, por exemplo, na forma de radiação a laser. Em um estado inicial, o composto de moldagem pode inicialmente estar na forma de grânulos, pó ou um composto líquido de moldagem e pode ser seletivamente ou, em outras palavras, solidificado na localização específica como um resultado da irradiação. O composto de moldagem pode compreender, por exemplo, cerâmicas, materiais metálicos ou plásticos e também misturas de materiais dos mesmos. Uma variante dos métodos de construção de camada aditiva refere-se à chamada fusão em leito de pó, em que em particular materiais em pó de matérias-primas metálicas e/ou cerâmicas são solidificados para formar peças de trabalho tridimensionais.
[003] De modo a produzir camadas de peças de trabalho individuais, é conhecido adicionalmente aplicar material em pó de matéria-prima na forma de uma camada de pó de matéria-prima a um transportador e irradiá-lo seletivamente e de acordo com a geometria da camada da peça de trabalho a ser produzida atualmente. A radiação a laser penetra no material em pó de matéria-prima e solidifica-o, por exemplo, como um resultado do aquecimento, que causa fusão ou sinterização. Uma vez uma camada de peça de trabalho solidificada, uma nova camada de material em pó de matéria-prima não processada é aplicada à camada de peça de trabalho que já foi produzida. Disposições conhecidas de revestidores podem ser usadas para este propósito. A irradiação é então novamente realizada na camada de pó de matéria-prima que é agora mais alta e ainda não foi processada. Consequentemente, a peça de trabalho é gradualmente construída camada por camada, definindo cada camada uma área de seção transversal e/ou um contorno da peça de trabalho. É adicionalmente conhecido, neste contexto, o uso de dados da peça de trabalho CAD ou comparáveis, a fim de fabricar as peças de trabalho de forma substancialmente automática.
[004] Soluções são também conhecidas em que a irradiação do material em pó de matéria-prima é realizada por um sistema de irradiação que compreende uma pluralidade de unidades de irradiação. Estes são capazes de irradiar uma única camada de pó de matéria-prima em conjunto e, assim, agir em paralelo ou deslocado em relação ao outro em termos de tempo.
[005] Será apreciado que todos os aspectos discutidos acima podem ser providos do mesmo modo dentro do contexto da presente invenção.
[006] Um exemplo de uma solução em que uma pluralidade de unidades de irradiação juntas irradia uma única camada de pó de matéria-prima pode ser encontrada em EP 2 875 897 A1. São aí descritas duas unidades de irradiação cujas regiões de irradiação se sobrepõem em uma região de sobreposição comum. Uma camada de peça de trabalho a ser produzida é primeiramente avaliada para determinar quais porções da camada de peça de trabalho a serem produzidas estendem-se para as regiões de irradiação das unidades de irradiação individuais e qual porção se estende para dentro da região de sobreposição comum. Estas porções a serem produzidas são então atribuídas às respectivas unidades de irradiação, em que a porção na região de sobreposição comum que é para ser produzida pode ser adicionalmente subdividida.
[007] O uso de diferentes unidades de irradiação para a irradiação conjunta de uma camada de pó de matéria-prima, que é sinônimo da produção conjunta de uma camada de peça de trabalho por diferentes unidades de irradiação, pode levar a um encurtamento do tempo de fabricação em comparação com o uso de apenas uma unidade de irradiação.
[008] Os inventores reconheceram, no entanto, que a irradiação por meio de diferentes unidades de irradiação pode levar à heterogeneidade da peça de trabalho fabricada. Isso pode estar relacionado especialmente à estrutura da peça de trabalho e resultar em defeitos de qualidade substanciais da peça de trabalho fabricada.
[009] Por conseguinte, o objetivo da presente invenção é prover um dispositivo e um método para a fabricação aditiva de peças de trabalho tridimensionais que permitem um tempo de fabricação comparativamente curto com uma elevada qualidade da peça de trabalho.
[0010] Para esse fim é provido um método para controlar um sistema de irradiação, em que o sistema de irradiação é utilizado em um dispositivo para a fabricação aditiva de peças de trabalho tridimensionais e compreende pelo menos três unidades de irradiação. O dispositivo pode ser configurado para fabricar a peça de trabalho tridimensional da maneira de sinterização a laser seletiva. As unidades de irradiação podem ser configuradas para emitir um feixe de processamento eletromagnético, por exemplo, na forma de um feixe de laser. Para esse fim, elas podem compreender fontes de processamento ópticas e/ou de radiação adequadas, ou podem ser capazes de serem conectadas a tais unidades. De acordo com uma modalidade, pelo menos duas das unidades de irradiação estão conectadas a uma fonte de radiação comum. O feixe de processamento gerado pela fonte de radiação pode assim ser dividido e/ou defletido por meios adequados para ser guiado para as unidades de irradiação individuais. É trazido em consideração como meios adequados para este propósito os divisores e/ou espelhos de feixe.
[0011] A óptica de processamento pode guiar pelo menos um feixe de processamento e/ou interagir com ele da maneira desejada. Para este propósito, eles podem compreender lentes objetivas, em particular uma lente f-theta.
[0012] As unidades de irradiação podem adicionalmente compreender dispositivos de deflexão para direcionar os feixes de processamento emitidos para regiões predeterminadas dentro de um plano de irradiação e, assim, para regiões predeterminadas de uma camada de pó de matéria-prima que está para ser irradiada. Os dispositivos de deflexão podem compreender as chamadas unidades de scanner, que são de preferência ajustáveis em torno de pelo menos dois eixos. Além disso ou alternativamente, as unidades de irradiação, ou pelo menos as suas regiões que emitem feixes, podem ser móveis no espaço. Isto pode incluir, em particular, um movimento em relação a um plano de irradiação, de modo que as unidades de irradiação possam estar localizadas em oposição a diferentes regiões do plano de irradiação.
[0013] O método compreende a etapa a) de definir uma região de irradiação para cada uma das unidades de irradiação, em que as regiões de irradiação compreendem cada uma, uma porção de um plano de irradiação que se estende paralelo a um transportador do dispositivo e em que as regiões de irradiação são assim definidas em que elas sobrepõem em uma região de sobreposição comum.
[0014] O plano de irradiação pode ser um plano planar bidimensional. O plano de irradiação pode em cada caso compreender uma camada de pó de matéria-prima que está atualmente a ser irradiada. Por conseguinte, a sua posição em relação ao transportador pode mudar dependendo da camada de pó da matéria-prima a ser irradiada. Em particular, uma distância do transportador pode aumentar conforme o tempo de fabricação e o número de camadas do avanço da peça de trabalho. O plano de irradiação pode adicionalmente estar disposto oposto ao transportador e, de preferência, ser congruente com uma área de construção definida pelo transportador. A área de construção pode ser uma área dentro da qual uma peça de trabalho pode ser fabricada. Mais precisamente, a área de construção pode definir uma área de seção transversal máxima da peça de trabalho que pode ser fabricada.
[0015] As regiões de irradiação podem compreender uma porção de área do plano de irradiação, em que essas porções de área também podem sobrepor-se. Por outras palavras, é provido que todas as regiões de irradiação se sobreponham, pelo menos, na região de sobreposição comum, ou, por outras palavras, que todas as regiões de irradiação coincidam na região de sobreposição. A região de sobreposição pode assim definir uma porção de área do plano de irradiação no qual todas as regiões de irradiação se estendem. Além disso, regiões de sobreposição adicionais também podem existir, nas quais apenas duas das regiões de irradiação se sobrepõem (no que segue também: região de sobreposição secundária).
[0016] A definição das regiões de irradiação pode ocorrer especificando o espectro de deflexão das unidades de deflexão das unidades de irradiação e/ou especificando um possível espectro de movimento das unidades de irradiação. Isso pode ocorrer definindo faixas de valores adequados em uma unidade de controle do dispositivo.
[0017] Fora da região de sobreposição, pode assim ser provido que a irradiação da camada de pó de matéria-prima dentro de uma região de irradiação particular ocorre só por meio da unidade de irradiação associada. De acordo com uma variante, é provido que uma primeira região de irradiação está associada a uma primeira unidade de irradiação, uma segunda região de irradiação está associada a uma segunda unidade de irradiação e uma terceira região de irradiação está associada a uma terceira unidade de irradiação. Qualquer região de irradiação adicional pode estar associada a quaisquer unidades de irradiação adicionais. A primeira à terceira regiões de irradiação se sobrepõem na região de sobreposição. Fora da região de sobreposição, contudo, é provida nesta variante que a porção restante da primeira região de irradiação só pode ser irradiada pela primeira unidade de irradiação, a porção restante da segunda região de irradiação pode ser irradiada apenas pela segunda unidade de irradiação, a porção restante da terceira região de irradiação pode ser irradiada apenas pela terceira unidade de irradiação, e a porção restante de quaisquer regiões de irradiação adicionais pode ser irradiada apenas pelas unidades de irradiação adicionais associadas.
[0018] O método provê adicionalmente a etapa b) de irradiação de uma camada de pó de matéria-prima disposta no transportador de modo a produzir uma camada de peça de trabalho. A irradiação pode ocorrer através das unidades de irradiação do sistema de irradiação, em que, dependendo da definição das regiões de irradiação, elas podem irradiar diferentes mas, por exemplo, na região de sobreposição também porções comuns da camada de pó de matéria-prima.
[0019] O transportador pode ser provido em uma câmara de processo do dispositivo. Pode ser um transportador geralmente fixo ou um transportador deslocável que é deslocável em particular na direção vertical. De acordo com uma variante, o transportador é baixado na direção vertical à medida que o número de camadas de peça de trabalho produzidas aumenta e, de preferência, na dependência desse número. A câmara de processo pode ser capaz de ser selada em relação à atmosfera circundante de modo a estabelecer uma atmosfera controlada, em particular uma atmosfera inerte, na mesma. A camada de pó de matéria-prima pode compreender todos os materiais de pó de matéria- prima acima mencionados e em particular um pó de uma liga metálica. O pó pode ter qualquer tamanho de partícula adequado ou distribuição de tamanho de partícula. Um tamanho de partícula do pó de < 100 μm é o preferido.
[0020] A aplicação da camada de pó de matéria-prima ao transportador e/ou a uma camada de pó de matéria-prima disposta sobre ela e já irradiada pode ocorrer através de unidades de revestidor ou dispositivo de aplicação de pó conhecidos. Um exemplo disso pode ser encontrado em EP 2 818 305 A1.
[0021] No contexto da presente invenção, o termo "camada de peça de trabalho" pode referir-se geralmente a uma camada de peça de trabalho a ser produzida a partir de uma única camada de pó de matéria-prima, isto é, em particular em uma seção transversal a ser produzida da peça de trabalho. A camada de peça de trabalho pode adicionalmente compreender um contorno, por exemplo, na forma de um contorno exterior ou de um esboço da seção transversal a ser produzida. Além disso, ou alternativamente, a camada da peça de trabalho pode compreender uma área pelo menos parcialmente preenchida, por exemplo, para produzir uma área de seção transversal preenchida ou sólida da peça de trabalho. Para este propósito, pode ser utilizado um padrão de varredura ou de irradiação predeterminado, no qual uma pluralidade de vetores de varredura está na maneira conhecida definida dentro do plano de irradiação de modo a permitir uma solidificação substancialmente extensa.
[0022] Para a irradiação, pode ser realizada uma análise prévia para determinar quais as porções da camada de peça de trabalho a serem produzidas que se estendem para as regiões de irradiação individuais e para a região de sobreposição comum. Aquelas porções fora da região de sobreposição podem ser irradiadas pelas unidades de irradiação que estão associadas às regiões de irradiação em questão. Dentro da região de sobreposição, no entanto, a pluralidade das unidades de irradiação está disponível para irradiação. Em geral, a camada de peça de trabalho a ser produzida pode assim ser composta das porções irradiadas por cada uma das unidades de irradiação. Detalhes adicionais deste procedimento, que se relacionam em particular com a divisão de um contorno de peça de trabalho a ser produzida e/ou de um padrão de varredura ou de irradiação entre diferentes unidades de irradiação, encontram-se no documento EP 2 875 897 A1 mencionado no início.
[0023] O método provê adicionalmente a etapa c) de dispor uma camada de pó de matéria-prima adicional na camada de pó de matéria-prima já irradiada de modo a produzir uma camada de peça de trabalho adicional. Isto possibilita a fabricação cíclica camada-a-camada descrita da peça de trabalho, em cujas novas camadas de pó de matéria-prima são aplicadas continuamente a camadas de pó de matéria-prima já irradiadas, irradiadas e solidificadas especificamente na localização.
[0024] O método de acordo com a invenção é caracterizado primeiramente pelo fato de pelo menos três unidades de irradiação serem providas. Na região de sobreposição comum, uma pluralidade de unidades de irradiação está assim disponível, a partir da qual uma seleção flexível pode ser feita.
[0025] De acordo com a invenção, pode ser adicionalmente provido que as proporções das regiões de irradiação no plano de irradiação estejam entre 0% e até e incluindo 100%; e/ou que a proporção da região de sobreposição no plano de irradiação esteja entre 0% e até e incluindo 100%. Por outras palavras, também é possível prover uma cobertura de campo total, em que as regiões de irradiação cobrem cada uma cerca de 100% do plano de irradiação. Consequentemente, cada região do plano de irradiação pode ser irradiada por cada uma das unidades de irradiação. Além disso, a região de sobreposição neste caso também ocupa uma proporção de cerca de 100% do plano de irradiação. Alternativamente, é, no entanto, igualmente concebível que a região de sobreposição e/ou que as regiões de irradiação ocupem não mais do que cerca de 50% ou não mais do que cerca de 20% do plano de irradiação.
[0026] De acordo com um desenvolvimento adicional, as unidades de irradiação e/ou os centros das respectivas regiões de irradiação abrangem um polígono. Por outras palavras, pode ser provido que as unidades de irradiação e/ou os centros das respectivas regiões de irradiação não se encontrem em uma linha comum. Por exemplo, as pelo menos três unidades de irradiação podem abranger um triângulo e, onde é provida uma quarta unidade de irradiação, um quadrilátero. Do mesmo modo, pode ser provido que o sistema de irradiação compreenda uma pluralidade de grupos, em que cada um compreende um número específico de unidades de irradiação que definem um polígono correspondente. Estes grupos podem ser assim dispostos relativamente um ao outro, de modo que um padrão predeterminado de unidades de irradiação seja obtido como um todo. Adicionalmente ou alternativamente, as unidades de irradiação podem ser dispostas em linhas, em que as linhas imediatamente adjacentes são deslocadas umas em relação às outras em pelo menos duas direções (por exemplo ao longo dos eixos X e Y que correm ortogonalmente entre si do plano de irradiação).
[0027] Os centros das regiões de irradiação podem ser entendidos como significando um centro geométrico ou, em outras palavras, um ponto médio geométrico. O formato das regiões de irradiação pode geralmente ser arbitrário e ter, por exemplo, um formato quadrilateral, pentagonal, hexagonal, heptagonal ou octogonal. O centro pode ser formado pela interseção das diagonais entre os pontos de canto opostos desse formato. Um formato circular das regiões de irradiação também é concebível. De acordo com uma variante, todas as regiões de irradiação têm o mesmo formato, por exemplo, um formato quadrilateral ou hexagonal e/ou têm o mesmo tamanho.
[0028] No caso de uma pluralidade de grupos de unidades de irradiação também, pode ser provido que as regiões de irradiação de, em cada caso, pelo menos três unidades de irradiação coincidam em uma região de sobreposição comum. Além disso, também podem existir regiões de sobreposição nas quais as regiões de irradiação de apenas duas unidades de irradiação coincidem. Pode adicionalmente ser provido que a região de irradiação de uma unidade de irradiação individual tenha uma pluralidade de regiões de sobreposição com unidades de irradiação adjacentes e, em particular, uma pluralidade de regiões de sobreposição com duas unidades de irradiação adicionais. Principalmente, pelo menos metade ou todas as regiões de sobreposição podem ser formadas por não mais do que três regiões de irradiação diferentes, por exemplo, a fim de evitar transições imprecisas dentro da estrutura da peça de trabalho fabricada nessa região.
[0029] De preferência, o método provê adicionalmente uma etapa de seleção de pelo menos uma unidade de irradiação a ser utilizada para irradiar a região de sobreposição. Em princípio, todas as pelo menos três unidades de irradiação estão disponíveis na região de sobreposição para desempenhar uma irradiação da porção da camada de pó de matéria-prima nessa região. De acordo com o presente desenvolvimento adicional, pelo menos uma, pelo menos duas ou geralmente até n-1 unidades de irradiação podem ser selecionadas da totalidade das unidades de irradiação, onde n indica o número total de unidades de irradiação. Em princípio, é, no entanto, também concebível que, pelo menos para a irradiação de camadas de pó de matérias-primas selecionadas, todas as unidades de irradiação sejam selecionadas para irradiar a região de sobreposição.
[0030] Um desenvolvimento adicional provê que a etapa de seleção seja realizada de novo antes da camada de peça de trabalho adicional ser irradiada, isto é, por exemplo, antes da camada de peça de trabalho adicional ser irradiada de acordo com a etapa c) do método.
[0031] Por conseguinte, pode ser provido que a etapa de selecionar as unidades de irradiação a serem utilizadas para a região de sobreposição seja repetida camada por camada. A seleção das unidades de irradiação pode geralmente ser feita de acordo com o contorno, o padrão de irradiação ou outras características da camada de peça de trabalho atualmente a ser produzida e pode assim também ser individualmente adaptada camada por camada. Adicionalmente ou alternativamente, a seleção pode ser feita de acordo com um dos critérios discutidos abaixo, em que todos os critérios de seleção podem ser ponderados uns em relação aos outros, priorizados e/ou construídos hierarquicamente uns sobre os outros, de modo a selecionar de um modo preferido unidades de irradiação a serem utilizadas na região de sobreposição.
[0032] O método pode adicionalmente prover que a seleção das unidades de irradiação a serem utilizadas para a região de sobreposição difira entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas. Por outras palavras, esta variante provê que os grupos de unidades de irradiação definidos pela seleção difiram uns dos outros entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas, em que estes grupos podem também compreender apenas uma unidade de irradiação. Por outras palavras, com base em camadas de pó de matéria-prima sucessivas, as unidades de irradiação selecionadas e assim utilizáveis podem ser mudadas camada por camada.
[0033] Por exemplo, uma primeira e uma segunda unidades de irradiação podem ser selecionadas para a irradiação de uma primeira camada de pó de matéria-prima na região de sobreposição. Para a irradiação de uma segunda camada de pó de matéria-prima seguinte na região de sobreposição pode então ser selecionada, por outro lado, apenas a primeira, apenas a segunda ou apenas a terceira unidade de irradiação, bem como, alternativamente, a segunda e a terceira unidades de irradiação ou a primeira e a terceira unidades de irradiação. A primeira e a segunda unidades de irradiação, por outro lado, não podem ser usadas novamente para irradiar a região de sobreposição desta camada de pó de matéria-prima adicional.
[0034] Ao selecionar diferentes grupos utilizáveis de unidades de irradiação para camadas de pó de matéria-prima sucessivas (isto é, fazendo seleções diferentes), a região de sobreposição é irradiada camada por camada por diferentes unidades de irradiação. Por outras palavras, as unidades de irradiação utilizáveis podem ser mudadas antes que cada camada de pó de matéria-prima seja irradiada, de modo que as influências individuais de unidades de irradiação individuais na estrutura da peça de trabalho tornam-se menos perceptíveis pelo menos na região de sobreposição. A homogeneidade da estrutura da peça de trabalho e a qualidade da peça de trabalho podem, portanto, ser melhoradas.
[0035] Será notado que isto também pode ser aplicado a uma pluralidade de, por exemplo, 100 camadas de pó de matéria-prima, em que antes de cada irradiação de uma dessas camadas de pó de matéria-prima, uma nova seleção e assim uma nova mudança das unidades de irradiação que pode ser usada na região de sobreposição pode ocorrer. Será adicionalmente apreciado que também pode ser provido, de acordo com a invenção, que tal mudança das unidades de irradiação selecionadas não seja realizada entre cada uma das camadas de pó de matéria-prima a serem irradiadas. Em vez disso, esta seleção pode, por exemplo, também ser mantida constante ao longo de um número predeterminado de camadas de pó de matéria-prima sucessivas.
[0036] Em geral, pode ser provido que o método seja aplicado a pelo menos duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas a serem irradiadas. O número de camadas de pó de matéria-prima sucessivas a serem irradiadas pode, de igual modo, compreender pelo menos 10, pelo menos 50, pelo menos 200 ou pelo menos 500. Do mesmo modo, pode ser provido que, em relação a uma operação de fabricação de uma única peça de trabalho, uma pluralidade de grupos de camadas de pó de matéria-prima sucessivas a serem irradiadas é definida, dentro das quais o presente método é aplicado, no entanto, não entre esses grupos. Primeiramente, o presente método pode ser aplicado a pelo menos 20%, pelo menos 50%, pelo menos 80% ou cerca de 100% das camadas de pó de matéria-prima que estão para ser irradiadas dentro do contexto de uma operação de fabricação de uma peça de trabalho individual.
[0037] Um outro desenvolvimento provê que uma pluralidade de unidades de irradiação é selecionada para a irradiação da região de sobreposição, de modo a irradiar a região de sobreposição em paralelo ou em sucessão. Ao paralelizar a irradiação da região de sobreposição, o tempo de produção da camada de peça de trabalho correspondente pode ser reduzido.
[0038] De acordo com uma modalidade adicional, a etapa seguinte é realizada para selecionar as unidades de irradiação para a região de sobreposição: - selecionar unidades de irradiação para a irradiação da região de sobreposição nas regiões de irradiação das quais a camada de peça de trabalho a ser produzida também se estende para fora da região de sobreposição.
[0039] Em particular, apenas essas unidades de irradiação podem ser selecionadas para a irradiação da região de sobreposição. Por outras palavras, pode ser provido que, para a irradiação da região de sobreposição, não seja selecionada nenhuma unidade de irradiação que não seja utilizada adicionalmente fora da região de sobreposição para produzir a camada de peça de trabalho atual. Para esse fim, pode primeiro ser determinado em uma etapa anterior, na qual as regiões de processamento de uma camada de peça de trabalho a ser produzida atualmente também se estendem para fora da região de sobreposição. Uma melhor transição pode assim ser conseguida na estrutura da peça de trabalho entre a região de sobreposição e as porções adjacentes da camada de peça de trabalho, uma vez que o menor número possível de unidades de irradiação é utilizado para esse fim. Nesta conexão, pode adicionalmente ser provido que predominantemente ou apenas aquelas unidades de irradiação que produzem porções da camada da peça de trabalho que estão diretamente adjacentes à região de sobreposição sejam selecionadas. Por outras palavras, pode ser provido que seja realizada uma avaliação para determinar as regiões de irradiação nas quais a camada de peça de trabalho a ser produzida se estende diretamente a partir da região de sobreposição. É então possível selecionar predominantemente ou apenas aquelas unidades de irradiação que estão associadas a essas regiões de irradiação. Consequentemente, pode também ser provido, para a irradiação da região de sobreposição, não selecionar quaisquer unidades de irradiação que produzam porções da camada da peça de trabalho a ser produzida em qualquer ponto fora da região de sobreposição. Em vez disso, as unidades de irradiação que operam na vizinhança imediata ou na transição para a região de sobreposição podem ser selecionadas.
[0040] Se a variante discutida acima, de acordo com a qual a seleção de unidades de irradiação para irradiação da região de sobreposição, quando possível deve ser mudada camada a camada, for provida ao mesmo tempo, também pode ser feita uma priorização entre esses critérios de seleção. Por exemplo, pode ser provido que uma seleção de unidades de irradiação possíveis seja feita primeiro levando em consideração as porções da camada de peça de trabalho a serem produzidas fora da região de sobreposição, sendo então verificado se essas unidades de irradiação permitem que as unidades de irradiação possam ser usadas na região de sobreposição para ser mudada camada por camada. Se não for esse o caso, a operação pode, de acordo com a priorização, continuar com as unidades de irradiação selecionadas primeiro, ou que a seleção é descartada e as unidades de irradiação são selecionadas unicamente para alcançar a camada desejada por mudança de camada das unidades de irradiação usadas.
[0041] Alternativamente, pode também ser provido selecionar unidades de irradiação para a irradiação da região de sobreposição em cujas regiões de irradiação a camada de peça de trabalho a ser produzida não se estende para fora da região de sobreposição. Isto permite um nível de utilização melhorado das unidades de irradiação e/ou uma economia de tempo na produção de uma camada de peça de trabalho individual, uma vez que a região de sobreposição pode ser irradiada por unidades de irradiação que de outro modo não são necessárias. Fora da região de irradiação, por outro lado, as unidades de irradiação que são em qualquer caso necessárias para a produção de uma camada de peça de trabalho atual podem ser utilizadas, uma vez que a camada de peça de trabalho a ser produzida também se estende para fora da região de sobreposição nas suas regiões de irradiação. Figurativamente falando, as unidades de irradiação que já desempenharam irradiação fora da região de sobreposição podem, assim, ser aliviadas, uma vez que outras unidades de irradiação, que de outro modo não seriam necessárias, são usadas dentro da região de sobreposição. As porções da camada de peça de trabalho a ser produzida como um todo podem assim ser distribuídas mais uniformemente entre as unidades de irradiação. Em particular, o tempo de fabricação de uma camada individual de peça de trabalho pode assim ser reduzido, uma vez que um maior grau de paralelização na irradiação da camada de pó de matéria-prima pode ser alcançado.
[0042] De acordo com um desenvolvimento adicional, é provido que a definição das regiões de irradiação seja realizada de tal maneira que a disposição da região de sobreposição dentro do plano de irradiação mude entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas. Por exemplo, a região de sobreposição pode ser disposta em uma primeira posição dentro do plano de irradiação para irradiar uma primeira camada de pó de matéria-prima, e para irradiar uma segunda camada de pó de matéria-prima ela pode ser disposta em uma segunda posição, que é diferente da primeira posição.
[0043] Por outras palavras, pode ser provido que a região de sobreposição não permaneça em uma posição ou disposição constante dentro do plano de irradiação. Em vez disso, pode ser posicionado de novo para a irradiação de uma sequência ou mesmo geralmente antes de cada nova camada de pó de matéria-prima a ser irradiada. Assim, pode ser conseguido que a região de sobreposição, em relação à peça de trabalho fabricada, não mantenha uma posição local constante, mas possa mudar a sua posição, pelo menos, entre camadas de peça de trabalho selecionadas ou em todas as camadas de peça de trabalho. Quaisquer heterogeneidades associadas à irradiação da região de sobreposição, tais como, por exemplo, transições imprecisas na estrutura da peça de trabalho entre a região de sobreposição e as regiões de irradiação adjacentes, podem assim ser reduzidas e/ou distribuídas mais uniformemente sobre a peça de trabalho como um todo.
[0044] As regiões de irradiação podem, neste contexto, ser redefinidas antes ou em paralelo com a irradiação de uma nova camada de pó de matéria- prima, pelo que também um novo posicionamento da região de sobreposição pode ser conseguido. Isto pode ocorrer, por exemplo, calculando adequadamente uma nova posição e extensão das regiões de irradiação e/ou lendo posições adequadas armazenadas anteriormente a partir de uma memória.
[0045] Primeiramente, a região de sobreposição pode, assim, preferivelmente, ser deslocada, para cada camada, dentro do plano de irradiação em pelo menos duas direções que estão em um ângulo entre si, por exemplo, ao longo de eixos mutuamente ortogonais. Estes podem ser os eixos X e Y convencionais do plano de irradiação ou da área de construção do transportador. O deslocamento pode ocorrer aleatoriamente ou de acordo com um padrão predeterminado. Por exemplo, a região de sobreposição, considerada sobre uma pluralidade de camadas de pó de matéria-prima sucessivas, pode ser deslocada na maneira de uma espiral dentro do plano de irradiação.
[0046] O método pode adicionalmente incluir as seguintes etapas: - subdividir a região de sobreposição em uma pluralidade de regiões de particionamento que estão associadas a pelo menos uma das unidades de irradiação; e - mudar os limites de região de particionamento, de modo que as regiões de particionamento diferem uma da outra entre duas camadas de pó de matéria- prima sucessivas.
[0047] Este desenvolvimento adicional pode ajudar a evitar heterogeneidades fixas ou localmente constantes na estrutura da peça de trabalho, variando as condições de irradiação dentro da região de sobreposição. Adicionalmente ou alternativamente, a própria região de sobreposição pode, no entanto, ser posicionada de modo variável no plano de irradiação da maneira descrita acima e/ou a seleção das unidades de irradiação utilizáveis pode ser variada propositadamente.
[0048] As regiões de particionamento, de forma semelhante às regiões de irradiação, à região de sobreposição e ao plano de irradiação, podem definir regiões virtuais dentro das quais as unidades de irradiação podem ser usadas. Quando são utilizadas três unidades de irradiação, por exemplo, uma região de sobreposição de formato triangular pode por sua vez ser subdividida em triângulos individuais que formam regiões de particionamento correspondentes e estão cada uma associada a uma das unidades de irradiação. Do mesmo modo, quando são utilizadas quatro unidades de irradiação, uma região de sobreposição quadrilateral pode ser definida, a qual, por sua vez, pode ser subdividida em quadriláteros individuais por regiões de particionamento correspondentes. A posição, tamanho, número e/ou formato das regiões de particionamento podem, assim, ser propositadamente variadas entre camadas de matéria-prima sucessivas mudando os limites de região de particionamento.
[0049] Consequentemente, uma porção da região de sobreposição que está associada a cada uma das unidades de irradiação pode variar entre as camadas de pó de matéria-prima sucessivas. Como resultado, as unidades de irradiação podem executar diferentes operações de irradiação na região de sobreposição, mesmo se a camada da peça de trabalho a ser produzida permanecer a mesma, uma vez que diferentes regiões de particionamento estão associadas a elas camada por camada.
[0050] Em geral, os limites de região de particionamento podem definir regiões predeterminadas nas quais uma transferência entre as unidades de irradiação ocorre imediatamente. Por outras palavras, a irradiação pode ser realizada por uma primeira unidade de irradiação de acordo com um vetor de irradiação predeterminado ou ao longo de um contorno da peça de trabalho que é para ser produzido unidade um limite de região de particionamento é atingido. Quando esse limite é atravessado, a irradiação é continuada por uma segunda unidade de irradiação. No entanto, é igualmente concebível que as regiões de particionamento não definam uma região estreita na qual tal transferência ocorre imediatamente. Em vez disso, pode ser provido, por exemplo, que uma unidade de irradiação continue uma irradiação ao longo de um vetor de irradiação predeterminado, mesmo para além do limite de região de particionamento, isto é, não cesse imediatamente a irradiação ao atingir a região de particionamento. No entanto, pode assim ser provido que a unidade de irradiação não comece a irradiação ao longo de vetores adicionais que, do ponto de vista da unidade de irradiação, apenas iniciem após o limite de região de particionamento. Por outras palavras, o limite de região de particionamento pode definir uma região para além da qual as novas operações de irradiação não podem ser iniciadas pelas unidades de irradiação. Isto é relevante, em particular, quando a irradiação for para ser desempenhada ao longo de uma pluralidade de vetores de irradiação paralela com comprimentos predeterminados, a fim de produzir camadas de peças de trabalho preenchidas.
[0051] Detalhes adicionais deste procedimento e a interação dos limites de região de particionamento com a estratégia de irradiação escolhida encontram-se no documento EP 2875897. No contexto da presente invenção, é feita referência explícita à discussão das figuras 4 e 5 da EP 2875897.
[0052] Nesta conexão, pode adicionalmente ser provido que a mudança dos limites de região de particionamento compreende um deslocamento de um ponto de interseção dos limites de região de particionamento. Se, por exemplo, quatro unidades de irradiação forem usadas, cada uma delas associada a uma região de particionamento quadrilateral da região de sobreposição, os limites de região de particionamento podem intersectar em um ponto comum que, quando as regiões de particionamento são do mesmo tamanho, corresponde a um ponto médio geométrico da região de sobreposição. O deslocamento de tal ponto de interseção pode geralmente ocorrer dentro do plano de irradiação e, de preferência, em pelo menos uma das duas direções que se estendem em um ângulo entre si. Analogamente ao deslocamento da região de sobreposição como um todo, as direções podem ser eixos mutuamente ortogonais, por exemplo, os eixos X e Y do plano de irradiação ou da área de construção do transportador. Será apreciado que, quando o ponto de interseção for deslocado, os limites de região de particionamento podem ser automaticamente ajustados e as proporções de tamanho das regiões de particionamento mudam correspondentemente automaticamente.
[0053] O deslocamento do ponto de interseção pode ocorrer aleatoriamente ou de acordo com um padrão predeterminado, em que um deslocamento em formato de espiral sobre camadas de pó de matéria-prima sucessivas pode ser novamente mencionado como sendo um exemplo adequado.
[0054] Um desenvolvimento adicional provê que o sistema de irradiação compreende pelo menos um grupo de pelo menos três unidades de irradiação, e o método compreende adicionalmente as seguintes etapas: - dispor as unidades de irradiação de tal maneira que as unidades de irradiação juntas abranjam um polígono; e - definir as regiões de irradiação para cada unidade de irradiação de tal maneira que a região de sobreposição comum esteja disposta, pelo menos em parte, dentro do polígono.
[0055] Como discutido acima, no caso de um grupo de, por exemplo, três unidades de irradiação, um triângulo comum pode ser abrangido. A região de sobreposição pode ser posicionada pelo menos em parte no mesmo (por exemplo, no meio). Cada unidade de irradiação pode assim ter uma região de irradiação retangular ou quadrada. Como um exemplo adicional, pode ser mencionado um grupo de três unidades de irradiação, cada uma com uma região de irradiação hexagonal. Em geral, cada unidade de irradiação de um tal grupo pode ter uma região de irradiação que também se sobrepõe a pelo menos uma região de irradiação de uma unidade de irradiação adicional de um grupo adjacente.
[0056] A invenção refere-se adicionalmente a um dispositivo para a fabricação camada por camada de peças de trabalho tridimensionais, compreendendo: - um sistema de irradiação com pelo menos três unidades de irradiação; - um transportador, que está adaptado para receber uma camada de pó de matéria-prima que pode ser irradiada pelo sistema de irradiação para produzir uma camada de peça de trabalho; - uma unidade de controle, que é adaptada para definir uma região de irradiação para cada uma das unidades de irradiação, em que as regiões de irradiação compreendem cada uma porção de um plano de irradiação que se estende paralelo ao transportador e em que a unidade de controle é adicionalmente adaptada para definir as regiões de irradiação de tal maneira que elas se sobreponham em uma região de sobreposição comum; em que a unidade de controle está adicionalmente adaptada para controlar o dispositivo de tal maneira que as camadas de pó de matéria-prima dispostas em sucessão no transportador podem ser irradiadas pelo sistema de irradiação para produzir camadas de peça de trabalho sucessivas.
[0057] O dispositivo pode geralmente compreender quaisquer outras características e componentes para poder realizar todas as etapas acima mencionadas e para alcançar todos os efeitos acima mencionados. Em particular, a unidade de controle pode ser configurada para executar todas as variantes no que diz respeito à seleção das unidades de irradiação a serem utilizadas na região de sobreposição, à variação da posição da região de sobreposição no plano de irradiação e à definição e/ou mudança de quaisquer regiões de particionamento.
[0058] De acordo com uma variante adicional, o dispositivo compreende pelo menos quatro unidades de irradiação e as regiões de irradiação são assim definidas, de modo que todas as regiões de irradiação das unidades de irradiação se sobrepõem em uma região de sobreposição comum. Isto encontra-se de preferência pelo menos em parte dentro de um quadrilátero abrangido pela unidade de irradiação.
[0059] A invenção será explicada abaixo com referência às figuras anexas, nas quais: Figura 1: é uma vista de um dispositivo de acordo com a invenção que realiza um método de acordo com a invenção; Figura 2: é uma representação das regiões de irradiação do dispositivo da figura 1; Figura 3: é uma representação de possíveis regiões de particionamento do dispositivo da figura 1; e Figuras 4 e 5: mostram possíveis disposições das unidades de irradiação em um dispositivo da figura 1.
[0060] A figura 1 mostra um dispositivo 10 que está configurado para realizar um método de acordo com a invenção para a fabricação aditiva de peças de trabalho tridimensionais a partir de um leito de pó metálico. Mais precisamente, o método refere-se a um processo de fabricação na forma da chamada fusão a laser seletiva (SLM). O dispositivo 10 compreende uma câmara de processo 12. A câmara de processo 12 pode ser selada em relação à atmosfera circundante, de modo que uma atmosfera de gás inerte possa ser estabelecida nela. Um dispositivo de aplicação de pó 14, que está disposto na câmara de processo 12, aplica camadas de pó de matéria-prima a um transportador 16. Como é mostrado na figura 1 por uma seta A, o transportador 16 está adaptado para ser deslocável em uma direção vertical. O transportador pode assim ser baixado na direção vertical à medida que a altura de construção da peça de trabalho aumenta à medida que é construída camada por camada a partir das camadas de pó de matéria-prima solidificada seletivamente.
[0061] O dispositivo 10 compreende adicionalmente um sistema de irradiação 20 para direcionar seletivamente e especificamente na uma pluralidade de feixes de laser 24a, b sobre as camadas de pó de matéria-prima no transportador 16. Mais precisamente, o material de pó de matéria-prima pode ser exposto à radiação por meio do sistema de irradiação 20 de acordo com uma geometria de uma camada de peça de trabalho a ser produzida, e assim localmente fundida e solidificada.
[0062] O sistema de irradiação compreende quatro unidades de irradiação 22a-d, das quais apenas as duas unidades frontais de irradiação 22a- b são visíveis na figura 1. As unidades adicionais de irradiação 22c-d, por outro lado, são deslocadas para o plano do desenho e assim dispostas atrás das unidades de irradiação 22a-b visíveis na figura 1.
[0063] Cada uma das unidades de irradiação 22a-d é acoplada a uma fonte de feixe de laser comum. O feixe de laser emitido pela fonte de feixe de laser pode ser dividido e/ou defletido por meios adequados, tais como, por exemplo, divisores e/ou espelhos de feixes, para guiar o feixe de laser para as unidades de irradiação individuais 22a-d. Alternativamente, seria concebível alocar cada uma das unidades de irradiação 22a-d sua própria fonte de feixe de laser. Uma fonte de feixe de laser adequada pode ser provida, por exemplo, na forma de um laser de fibra de itérbio bombeado por diodo tendo um comprimento de onda de aproximadamente 1070 a 1080 nm.
[0064] Cada uma das unidades de irradiação 22a-d compreende adicionalmente uma óptica de feixe de processamento, a fim de interagir com o feixe de laser provido. Cada óptica de feixe de processamento compreende um dispositivo de deflexão na forma de uma unidade de scanner, que é capaz de posicionar de forma flexível o ponto de foco do feixe de laser 24a, b emitido na direção do transportador 16 dentro de um plano de irradiação 28 estendendo- se paralelo ao transportador 16.
[0065] O plano de irradiação 28 representa um plano virtual que contém uma camada de pó de matéria-prima que está disposta na parte superior do transportador 16 e está atualmente a ser irradiada para produzir uma camada de peça de trabalho. A posição do plano de irradiação 28 muda assim em relação ao transportador 16 à medida que o número de camadas de pó de matéria-prima aplicada e de irradiação aumenta. Abaixando o transportador 16, no entanto, também pode ser provido que a posição do plano de irradiação 28 em relação às unidades de irradiação 22a-d não se altere, uma vez que está sempre disposta constantemente dentro da câmara de processo 12.
[0066] A irradiação das camadas de pó de matéria-prima pelo sistema de irradiação 20 é controlada por uma unidade de controle 26. A unidade de controle está adicionalmente configurada para definir para cada uma das unidades de irradiação 22a-d igualmente a região de irradiação virtual 18a-d que se estende no plano de irradiação 28 e compreendem uma porção predeterminada do mesmo. Na representação da figura 1, novamente apenas as regiões de irradiação 18a-b das unidades de irradiação 22a-b visíveis na mesma são mostradas.
[0067] A figura 2 mostra uma vista plana do transportador 16 e do plano de irradiação 28 do ponto de vista do sistema de irradiação 20. Será visto que o plano de irradiação 28 tem um formato quadrado e consequentemente compreende quatro quadrantes I-IV de tamanho igual. Uma das unidades de irradiação 22a-d está disposta aproximadamente no centro de cada um desses quadrantes I-IV. A unidade de controle 26 define uma região de irradiação 30a- d para cada uma das unidades de irradiação 22a-d. No caso mostrado, as regiões de irradiação 30a-d para cada uma das unidades de irradiação 22a-d são escolhidas para serem de tamanho igual e retangulares. Além disso, são assim definidos que as unidades de irradiação 22a-d estão dispostas ligeiramente excentricamente dentro das regiões de irradiação 30a-d.
[0068] O contorno ou, por outras palavras, o limite de região da região de irradiação 30a é escolhido na figura 2 por uma linha tracejada. O mesmo é verdade para o contorno da região de irradiação 30d, que é representada por uma linha traço-ponto. Os esboços das regiões de irradiação adicionais 30b, c são, em princípio, escolhidos para serem de tipo semelhante. Consequentemente, será visto que as regiões de irradiação 30a-d se sobrepõem várias vezes, em que como um todo uma zona de sobreposição em formato transversal 32 é definida dentro do plano de irradiação 28.
[0069] No seu centro, a zona de sobreposição 32 tem uma região de sobreposição comum 34, na qual todas as regiões de irradiação 30a-d coincidem e se sobrepõem. Partindo desta região de sobreposição 34, que no presente caso é quadrada, regiões de sobreposição secundárias adicionais 36, em que em cada caso apenas duas das regiões de irradiação 30a-d se sobrepõem, estendem-se em formato transversal.
[0070] Em resumo, será visto assim que as unidades de irradiação 22a- d estão dispostas de tal modo que juntas abrangem um polígono na forma de um retângulo e que as suas regiões de irradiação 30a-d são adicionalmente definidas de tal modo que a região de sobreposição comum 34 é disposta centralmente dentro do retângulo.
[0071] Na figura 2, um esboço de uma camada de peça de trabalho 38 a ser produzida é também mostrado. De maneira conhecida, é provido que o seu contorno exterior seja produzido por irradiação e solidificação de localização específica da camada de pó de matéria-prima atualmente mais alta. Além disso ou alternativamente, pode ser provido que a área de seção transversal da peça de trabalho enquadrada pelo esboço seja formada substancialmente completamente solidificada e preenchida e, em outras palavras, sólida. Isto pode ocorrer por meio de padrões de irradiação conhecidos compreendendo, por exemplo, uma pluralidade de vetores de varredura correndo paralelamente um ao outro.
[0072] Primeiramente, será visto a partir da figura 2 que a camada de peça de trabalho 38 a ser produzida tem porções diferentes com as quais se estende nas regiões individuais de irradiação 30a-d, mas também na região de sobreposição 34 e nas regiões secundárias de sobreposição 36. Para produzir a camada de peça de trabalho, as unidades de irradiação 20a-d devem, assim, ser controladas de uma maneira coordenada pela unidade de controle 26 de modo que cada uma delas seja capaz de produzir uma porção da camada de peça de trabalho 38 que lhes é atribuída.
[0073] Nos casos em que uma porção relevante da camada de peça de trabalho 38 a ser produzida se estende apenas em uma das regiões de irradiação 30a-d e fora da zona de sobreposição 32, essa porção pode ser solidificada diretamente pela unidade de irradiação associada 22a-d. Para as porções da camada de peça de trabalho 28 que se estendem dentro da zona de sobreposição 32, por outro lado, a unidade de controle 26, que realiza o método de acordo com a invenção, provê que as unidades de irradiação 20a-d atualmente usadas para a irradiação são propositadamente selecionadas.
[0074] Na figura 2 são mostradas, por exemplo, uma pluralidade de setas de cabeça dupla 1 a 4, as quais se estendem entre duas das regiões de irradiação 30a-d e passam através de uma das regiões de sobreposição secundárias 36. Se, para a produção de uma camada de peça de trabalho desejada, um feixe de laser 24a-b deve ser guiado ao longo de uma dessas setas de cabeça dupla 1 a 4, a unidade de controle 26 decide qual das unidades de irradiação 22a-d dentro da região de sobreposição secundária comum 36 deve realizar a irradiação da camada de pó de matéria-prima. Adicionalmente ou alternativamente, no entanto, também pode ser provido que ambas as unidades de irradiação 22a-d que estão associadas a uma região de sobreposição secundária comum 36 sejam selecionadas para esta irradiação.
[0075] No caso da seta de cabeça dupla 1, isto significa que, no caso de um movimento de irradiação de baixo para cima na figura 2, a irradiação é primeiro desempenhada pela unidade de irradiação 22b, até a região de sobreposição secundária 36 entre as regiões de irradiação 30b e 30d ser atingida. A partir desse ponto, a unidade de controle 26 pode, por exemplo, especificar que a unidade de irradiação 22b continua a irradiação até atingir o limite superior da região de sobreposição secundária 36 na figura 2. A irradiação adicional ao longo da seta de cabeça dupla 1 deve depois ser tomada pela unidade de irradiação 22d.
[0076] No entanto, duas setas de cabeça dupla 5-6 adicionais também são mostradas na figura 2, setas essas que se estendem diagonalmente dentro do plano de irradiação 28 e em particular através da região de sobreposição comum 34. Uma vez que todas as regiões de irradiação 30a-d se sobrepõem dentro dessa região de sobreposição 34, a unidade de controle pode escolher nessa região entre todas as unidades de irradiação 22a-d, a fim de irradiar a porção da camada de pó de matéria-prima alojada na mesma.
[0077] Em relação à seta de cabeça dupla 5, e quando considerada do fundo esquerdo para a direita de topo na figura 2, isto significa que a irradiação ocorre primeiro por meio da unidade de irradiação 22a, até que a região de sobreposição comum 34 seja alcançada. Ali, a unidade de controle 26 pode então especificar qual das unidades de irradiação 22a-d deve ser selecionada para a irradiação da camada de pó de matéria-prima naquela região, ou se mesmo uma pluralidade ou todas as unidades de irradiação 22a-d devem funcionar juntas para esse fim. Depois de atravessar a região de sobreposição comum 34, a irradiação ao longo da seta 5 é novamente continuada com a unidade de irradiação superior direita 22d na figura 2.
[0078] Ao selecionar as unidades de irradiação 22a-d para irradiar a região de sobreposição 34, a unidade de controle 26 pode considerar apenas as unidades de irradiação 22a-d que são também utilizadas fora da região de sobreposição para realizar a irradiação desejada. As unidades de irradiação adicionais 22b, c, que não são utilizadas para irradiação fora da região de sobreposição comum 34, por outro lado, podem deliberadamente não ser selecionadas de modo a minimizar o risco de transições imprecisas dentro da estrutura da peça de trabalho devido à mudança frequente das unidades de irradiação 22a-d.
[0079] É um objetivo da modalidade exemplificativa mostrada fazer uso das múltiplas sobreposições das regiões de irradiação 30a-d e das possibilidades de seleção descritas entre as unidades de irradiação 22a-d a serem utilizadas, de tal maneira que a estrutura da peça de trabalho fabricada seja a mais homogênea possível. Os inventores reconheceram que uma melhoria na homogeneidade pode ser conseguida, por exemplo, se as condições de irradiação forem escolhidas para serem tão variáveis quanto possível, de modo a não produzir as mesmas imprecisões na mesma posição em cada camada de peça de trabalho.
[0080] De acordo com a presente modalidade exemplar, isto pode ser conseguido no sentido de que, para cada camada de pó de matéria prima individual a ser irradiada, é selecionada qual das unidades de irradiação 22a-d são realmente utilizadas na região de sobreposição comum 34 e/ou regiões de sobreposição secundária 36. Além disso, é assegurado que esta seleção difere em camadas de pó de matéria-prima sucessivas. Devido à seleção em constante mudança das unidades de irradiação 22a-d, as condições de irradiação dentro da zona de sobreposição 32 podem assim ser mudadas camada por camada.
[0081] Também pode ser provido de acordo com a presente modalidade exemplar que, redefinindo pelo menos algumas das regiões de irradiação 30a-d camada por camada, uma posição da região de sobreposição comum 34 dentro do plano de irradiação 28 é mudada camada por camada. A região de sobreposição 34 e, em particular, um ponto central geométrico da mesma, é deslocado no interior do plano de irradiação 28. A região de sobreposição 34 é portanto deslocada ao longo de pelo menos um dos eixos X-Y do plano de irradiação 28 que corre ortogonalmente entre si, antes da irradiação de uma nova camada de pó de matéria-prima, aleatoriamente ou de acordo com um padrão predeterminado.
[0082] Considera-se como um padrão predeterminado uma espiral, em que a região de sobreposição 34 mostrada na figura 2 está disposta no centro de tal espiral. É igualmente concebível deslocar a região de sobreposição na maneira do movimento do chamado cavaleiro. Padrões adequados adicionais podem ser um chamado "tabuleiro de xadrez aleatório", que também inclui um componente de movimento aleatório, ou um movimento de acordo com um "espaçamento máximo".
[0083] A figura 3 mostra uma variante adicional para irradiar a camada de pó de matéria-prima, cuja variante pode ser realizada com a presente modalidade. Será visto de novo o plano de irradiação 28 e a zona de sobreposição em formato transversal 32 disposta no mesmo. Com a exceção da subdivisão da zona de sobreposição descrita abaixo, este exemplo é análogo ao da figura 2. Portanto, por razões de clareza, nem todos os números de referência foram inseridos na figura 3.
[0084] A figura 3 mostra várias possibilidades de como a zona de sobreposição 32 pode ser subdividida de maneiras diferentes variando os limites de região de particionamento entre camadas de pó de matéria-prima sucessivas a serem irradiadas. Uma posição atual dos limites de região de particionamento é mostrada na figura 3 por linhas sólidas e tracejadas.
[0085] A figura 3 mostra por linhas pontilhadas variantes adicionais da escolha dos limites de região de particionamento. No geral, será visto que a zona de sobreposição 32 pode ser subdividida em diferentes zonas de particionamento de acordo com a escolha dos limites de região de particionamento, cujas zonas de particionamento podem ser compostas, por exemplo, das porções PS1x-PS4x, PS1y-PS4y mostradas na figura 3. Estas regiões de particionamento podem ser associadas, cada uma, a uma das unidades de irradiação 22a-d.
[0086] A escolha de limites de regiões de particionamento adequados e regiões de particionamento associadas da zona de sobreposição 32 pode ocorrer em particular com relação à região de sobreposição comum 34. Será visto que os limites de região de particionamento intersectam em um ponto comum P. A região de sobreposição comum 34 por conseguinte, é dividida igualmente em quatro porções de tamanhos diferentes, cada uma das quais forma uma região de particionamento T1-4 da zona de sobreposição comum 34. Cada uma dessas regiões de particionamento T1-4 está associada a uma das unidades de irradiação 22a-d, em que a unidade de irradiação superior esquerda 22c na figura 3 está associada à maior região de particionamento T1 e a unidade de irradiação inferior direita 22b está associada à região de particionamento menor T3.
[0087] Como discutido acima, uma transferência entre as unidades de irradiação 22a-d pode ocorrer imediatamente nos limites de região de particionamento para produzir uma camada de peça de trabalho comum (isto é, a irradiação é imediatamente continuada por uma unidade de irradiação 22a-d que está associada a uma região de particionamento adjacente). Adicionalmente ou alternativamente, os limites de região de particionamento também podem apenas definir uma região geral que também pode ser temporariamente cruzada, por exemplo, no caso de irradiação ao longo de um vetor predeterminado pelas unidades de irradiação 22a-d. A irradiação ao longo de um novo vetor de irradiação que, do ponto de vista da unidade de irradiação 22a-d em questão, apenas começa após o limite de região de particionamento não pode ser tornada possível, no entanto.
[0088] De modo a variar as condições de irradiação entre camadas de pó de matéria-prima sucessivas, a modalidade mostrada provê a possibilidade de variar a posição do ponto de interseção P dos limites de região de particionamento dentro da região de sobreposição comum 34. Concretamente, o ponto de interseção P pode ser deslocado ao longo de pelo menos um dos eixos X-Y. Analogamente ao deslocamento, discutido acima, da região de sobreposição comum 34 como um todo, o ponto de interseção P pode ser deslocado aleatoriamente ou de acordo com um padrão predeterminado. Como consequência do deslocamento do ponto de interseção P, os tamanhos das regiões de particionamento T1-4 também mudam.
[0089] Consequentemente, a mesma porção da região de sobreposição comum 34 pode ser irradiada por diferentes unidades de irradiação 22a-d dependendo de uma posição do ponto de interseção P e considerada sobre uma pluralidade de camadas de pó de matéria-prima sucessivas, nomeadamente dependendo da região de particionamento T1- T4 em que a porção relevante está contida atualmente.
[0090] Por uma questão de completude, a possibilidade de subdividir a região de sobreposição secundária superior 36 mostrada na figura 3 será discutida abaixo. Neste caso, serão vistas quatro subdivisões possíveis pela escolha das regiões de particionamento secundário correspondentes N1, N2, cada uma das quais é composta das porções PS1x-PS4x. Devido aos limites de região de particionamento atualmente escolhidos, uma porção comparativamente pequena PS4x está associada à unidade de irradiação superior direita 22d na figura 3. Uma porção significativamente maior desta região de sobreposição secundária 36, compreendendo as porções adicionais PS1x-PS3x, por outro lado está associado à unidade de irradiação superior esquerda 22c.
[0091] Como explicado, os limites de região de particionamento podem ser mudados entre camadas de pó de matéria-prima sucessivas por meio da unidade de controle 26. Isto pode ocorrer em particular em que as regiões de particionamento secundário N1, N2 definidas pelas porções PS1x-PS4x diferem uma da outra, entre as camadas de pó de matéria-prima sucessivas. Se, por exemplo, na variante de acordo com a figura 3 a irradiação da camada de pó de matéria-prima atual estiver completa, a unidade de controle 26 pode deslocar os limites de região de particionamento representados por linhas quebradas de modo que a região de sobreposição secundária superior 36 seja dividida ao meio. Consequentemente, uma região de particionamento secundário N1 compreendendo as porções PS3x-PS4x seria associada à unidade de irradiação 22d, e uma unidade de particionamento secundário N2 compreendendo as porções PS1x PS2x estaria associada à unidade de irradiação 22c.
[0092] Será apreciado que isto também pode ser realizado para todas as regiões secundárias de sobreposição adicionais 36. Na modalidade exemplar mostrada, no entanto, todas as subdivisões das regiões de sobreposição secundárias 36 e da região de sobreposição comum 34 são variadas ao mesmo tempo, nomeadamente pelo deslocamento acima descrito do ponto de interseção P dentro da região de sobreposição comum 34.
[0093] Em resumo, são assim providas várias possibilidades que utilizam a presença de pelo menos três unidades de irradiação 22a-d e de uma região de sobreposição 34 formada deste modo de modo a melhorar a homogeneidade de uma estrutura de peça de trabalho fabricada. Estas possibilidades dizem respeito ao deslocamento da região de sobreposição 34 e à seleção variável das unidades de irradiação 22a-d de acordo com a figura 2 e à subdivisão variável da zona de sobreposição 32 por regiões de particionamento individuais T1-T4 de acordo com a figura 3. O dispositivo 10 pode em princípio, ser configurado para desempenhar todas essas possibilidades. Qual destas possibilidades for aplicada ao indivíduo ou também uma pluralidade de camadas de pó de matéria-prima sucessivas pode ser determinada antecipadamente para toda a peça de trabalho que é para ser fabricada ou também individualmente para cada camada de peça de trabalho a ser produzida.
[0094] As figuras 4 e 5 mostram possibilidades adicionais para a disposição de uma pluralidade de unidades de irradiação, que são mostradas na forma de cruzes e são sempre providas com o mesmo número de referência 50. Por razões de clareza, no entanto, nem todas as unidades de irradiação foram providas com esse numeral de referência. As vistas das figuras 4 e 5, analogamente às figuras 2 e 3, mostram igualmente uma vista plana de um plano de irradiação 28. As disposições das unidades de irradiação 50 mostradas nas figuras 4 e 5 podem, em princípio, ser usados no dispositivo 10 discutido acima. Portanto, a seguir, os mesmos números de referência serão usados para características do mesmo tipo ou com o mesmo efeito.
[0095] Na figura 4 será visto que um total de nove unidades de irradiação 50 são providas, as quais estão deslocadas umas em relação às outras dentro do plano de irradiação 28 ao longo dos eixos Y-X. Concretamente, três unidades de irradiação 50 dispostas uma atrás da outra na direção Y são mostradas, em que um total de três destas linhas são providas e espaçadas umas das outras ao longo do eixo X. Uma linha do meio é deslocada para baixo em relação às linhas externas quando visualizadas na direção Y. Em geral, isto tem como resultado que um grupo de três unidades de irradiação 50 seja formado em cada caso, as regiões de irradiação quadradas 52 de cujas unidades se sobrepõem em uma região de sobreposição comum 34. Por razões de clareza, nem todas as regiões de irradiação e sobreposição 34, 52 nas figuras 4 e 5 são providas com um numeral de referência correspondente.
[0096] A abrangência de um triângulo é mostrada mais precisamente na figura 4 para dois grupos selecionados. Será visto que as unidades de irradiação 50 estão dispostas em cada caso no meio das suas regiões de sobreposição quadradas 52. As unidades de irradiação 50 dentro de um grupo abrangem um triângulo virtual esquematicamente indicado, no qual a região de sobreposição comum 34 está quase completamente disposta. Mais uma vez, será também observada uma pluralidade de regiões de sobreposição secundárias 36, nas quais apenas as regiões de irradiação 52 de duas unidades de irradiação 50 se sobrepõem. Será adicionalmente visto que cada unidade de irradiação 50 interage com outras unidades de irradiação 50 fora de um grupo individual que abrange um triângulo e também se sobrepõe às regiões de irradiação 52 das mesmas. Por outras palavras, uma unidade de irradiação 50 pode estar associada a uma pluralidade de grupos de unidades de irradiação 50 com as quais forma uma região de sobreposição comum 34. Isto diz respeito, por exemplo, à unidade de irradiação 50 marcada pela seta Z na figura 4, que deve ser associado a ambos os grupos em formato de triângulo mostrados na Figura 4.
[0097] Consequentemente, as unidades de irradiação 50 na figura 4 estão dispostas de tal modo umas às outras que as suas regiões de irradiação 52 formam pelo menos duas regiões de sobreposição comuns 34 com em cada caso duas unidades de irradiação adicionais 50.
[0098] Será apreciado que, no caso da figura 4 também, todas as possibilidades acima mencionadas para variar as condições de irradiação podem ser aplicadas, por exemplo, na forma de uma seleção variável de unidades de irradiação 50 a serem utilizadas nas regiões de sobreposição 34 ou um deslocamento variável das posições das regiões de sobreposição 34 dentro do plano de irradiação 28.
[0099] O mesmo também se aplica à variante de acordo com a figura 5, na qual um total de catorze unidades de irradiação 50 estão dispostas em filas mutuamente deslocadas. As unidades de irradiação 50 têm, cada uma, uma região de irradiação em formato hexagonal ou, por outras palavras, em formato de favo de mel 52. Por razões de clareza, mais uma vez nem todas as características descritas são providas de um numeral de referência correspondente.
[00100] As unidades de irradiação 50 estão novamente dispostas de tal modo que grupos de três unidades de irradiação 50 são formados, que juntos abrangem um triângulo que aloja uma região de sobreposição comum 34. Será adicionalmente novamente visto que cada unidade de irradiação 50 interage com uma pluralidade de unidades de irradiação adjacentes 50 e assim também define uma pluralidade de regiões de sobreposição comuns 34 e/ou regiões de sobreposição secundárias 36. Tanto na figura 4 como na figura 5, no entanto, nenhuma região de sobreposição 34 é formada por mais de três regiões de irradiação 52 diferentes, o que antes permite transições precisas na estrutura da peça de trabalho com possibilidades de irradiação variáveis.

Claims (13)

1. Método para controlar um sistema de irradiação (20), caracterizado pelo fato de que o sistema de irradiação (20) é usado em um dispositivo (10) para a fabricação aditiva de peças de trabalho tridimensionais e compreende pelo menos três unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50), em que o método compreende as seguintes etapas: - definir uma região de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) para cada uma das unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50), em que as regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) compreendem cada uma porção de um plano de irradiação (28) que se estende paralelamente a um transportador (16) do dispositivo (10), e em que as regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) são assim definidas que se sobrepõem em uma região de sobreposição comum (34); - subdividir a região de sobreposição (34) em uma pluralidade de regiões de particionamento (T1, T2, T3, T4), cada uma das quais está associada a pelo menos uma das unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50); - mudar os limites de região de particionamento de modo que as regiões de particionamento (T1, T2, T3, T4) diferem uma da outra entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas na região de sobreposição comum (34) das camadas de peça de trabalho a serem produzidas; - irradiar uma camada de pó de matéria-prima disposta no transportador (16) para produzir uma camada de peça de trabalho; e - dispor uma camada de pó de matéria-prima adicional sobre a camada de pó de matéria-prima já irradiada para produzir uma camada de peça de trabalho adicional.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as proporções das regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) no plano de irradiação (28) estão cada uma entre 0% e até e incluindo 100%; e/ou em que a proporção da região de sobreposição (34) no plano de irradiação (28) está entre 0% e até e incluindo 100%.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) e/ou os centros das regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) abrangem um polígono.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de: - selecionar pelo menos uma unidade de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) a ser utilizada para a irradiação da região de sobreposição (34).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de seleção é realizada novamente antes da camada de peça de trabalho adicional ser irradiada.
6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a seleção das unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) a serem utilizadas para a região de sobreposição (34) difere entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) é selecionada para a irradiação da região de sobreposição (34), a fim de irradiar a região de sobreposição (34) em paralelo ou em sucessão.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que para selecionar as unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) para a região de sobreposição (34), a seguinte etapa é realizada: - selecionar unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) para a irradiação da região de sobreposição (34) nas regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) das quais a camada de peça de trabalho a ser produzida se estende também para fora da região de sobreposição (34); ou - selecionar unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) para a irradiação da região de sobreposição (34) nas regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) das quais a camada de peça de trabalho a ser produzida não se estende para fora da região de sobreposição (34).
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a definição das regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) é realizada de tal maneira que a disposição da região de sobreposição (34) dentro do plano de irradiação (28) muda entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a mudança dos limites de região de particionamento ocorre deslocando um ponto de interseção (P) dos limites de região de particionamento.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o deslocamento do ponto de interseção (P) ocorre aleatoriamente ou de acordo com um padrão predeterminado.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de irradiação (20) compreende pelo menos um grupo de pelo menos três unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50), compreendendo as etapas de: - dispor as unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) de tal maneira que as unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) em conjunto abrangem um polígono; e - definir as regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) para cada unidade de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50) de tal modo que a sua região de sobreposição comum (34) esteja disposta, pelo menos em parte, dentro do polígono.
13. Dispositivo (10) para a fabricação camada por camada de peças de trabalho tridimensionais, caracterizado pelo fato de que compreende: - um sistema de irradiação (20) tendo pelo menos três unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50); - um transportador (16) que está adaptado para receber uma camada de pó de matéria-prima que é irradiável pelo sistema de irradiação (20) para produzir uma camada de peça de trabalho; - uma unidade de controle (26) que está adaptada para definir uma região de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) para cada uma das unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50), em que as regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) compreendem cada uma porção de um plano de irradiação (28) que se estende paralelamente ao portador (16), e em que a unidade de controle (26) é adaptada adicionalmente para definir as regiões de irradiação (30a, 30b, 30c, 30d) de tal maneira que elas se sobrepõem em uma região de sobreposição comum (34); em que a unidade de controle (26) é adicionalmente adaptada para controlar o dispositivo (10) de tal maneira que a região de sobreposição (34) esteja subdividida em uma pluralidade de regiões de particionamento (T1, T2, T3, T4), cada uma das quais está associada com pelo menos uma das unidades de irradiação (22a, 22b, 22c, 22d, 50), e os limites de região de particionamento são mudados de modo que as regiões de particionamento (T1, T2, T3, T4) se diferem uma da outra entre duas camadas de pó de matéria-prima sucessivas na região de sobreposição comum (34) independente das camadas de peças de trabalho a serem produzidas; e em que a unidade de controle (26) está adicionalmente adaptada para controlar o dispositivo (10) de tal maneira que as camadas de pó de matéria- prima dispostas em sucessão no transportador (16) são irradiáveis para produzir camadas de peça de trabalho sucessivas.
BR112019017273-4A 2017-02-22 2018-01-15 Método para controlar um sistema de irradiação e dispositivo para a fabricação camada por camada BR112019017273B1 (pt)

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6793806B1 (ja) * 2019-12-04 2020-12-02 株式会社ソディック 積層造形装置
DE102020201450A1 (de) * 2020-02-06 2021-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen einer Stützstruktur in der additiven Herstellung, Computerprogrammprodukt und Steuerung
US11858217B2 (en) * 2020-09-17 2024-01-02 Concept Laser Gmbh Methods of determining an interlace path for an additive manufacturing machine
CN112743834B (zh) * 2020-12-16 2022-04-22 华南理工大学 一种多激光协同负载激光选区熔化增材制造方法
CN115138870B (zh) * 2021-03-31 2023-09-15 广东汉邦激光科技有限公司 多振镜拼接打印系统及多振镜拼接打印方法
JP2022166893A (ja) * 2021-04-22 2022-11-04 株式会社日本製鋼所 粉末床レーザ加工装置、粉末積層造形装置、加工方法およびプログラム
CN114734058B (zh) * 2022-03-31 2024-02-09 西安航天发动机有限公司 一种多激光拼接扫描路径规划方法及多激光拼接扫描方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609813A (en) 1988-04-18 1997-03-11 3D Systems, Inc. Method of making a three-dimensional object by stereolithography
US5393482A (en) * 1993-10-20 1995-02-28 United Technologies Corporation Method for performing multiple beam laser sintering employing focussed and defocussed laser beams
DE10053742C5 (de) 2000-10-30 2006-06-08 Concept Laser Gmbh Vorrichtung zum Sintern, Abtragen und/oder Beschriften mittels elektromagnetischer gebündelter Strahlung sowie Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
DE50110728D1 (de) 2001-10-30 2006-09-21 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Verfahren zur herstellung von dreidimensionalen sinter-werkstücken
DE102005014483B4 (de) 2005-03-30 2019-06-27 Realizer Gmbh Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem Werkstoff
JP4916392B2 (ja) 2007-06-26 2012-04-11 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置
WO2009054445A1 (ja) 2007-10-26 2009-04-30 Panasonic Electric Works Co., Ltd. 金属粉末焼結部品の製造装置及び製造方法
US20130112672A1 (en) 2011-11-08 2013-05-09 John J. Keremes Laser configuration for additive manufacturing
RU2539135C2 (ru) * 2012-02-27 2015-01-10 Юрий Александрович Чивель Способ получения объемных изделий из порошков и устройство для его осуществления
FR2993805B1 (fr) 2012-07-27 2014-09-12 Phenix Systems Dispositif de fabrication d'objets tridimensionnels par couches superposees et procede de fabrication associe
US9415443B2 (en) * 2013-05-23 2016-08-16 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing
EP3007879B1 (en) * 2013-06-10 2019-02-13 Renishaw Plc. Selective laser solidification apparatus and method
GB201310398D0 (en) 2013-06-11 2013-07-24 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
EP2818305B1 (en) 2013-06-25 2016-03-23 SLM Solutions GmbH Powder application apparatus and method of operating a powder application apparatus
EP2862651B1 (en) * 2013-10-15 2019-07-17 SLM Solutions Group AG Method and apparatus for producing a large three-dimensional work piece
EP2875897B1 (en) 2013-11-21 2016-01-20 SLM Solutions Group AG Method of and device for controlling an irradiation system for producing a three-dimensional workpiece
EP2878409B2 (en) * 2013-11-27 2022-12-21 SLM Solutions Group AG Method of and device for controlling an irradiation system
JP2015199195A (ja) 2014-04-04 2015-11-12 株式会社松浦機械製作所 三次元造形装置
KR20150115596A (ko) * 2014-04-04 2015-10-14 가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼 3차원 조형 장치 및 3차원 형상 조형물의 제조 방법
WO2016110440A1 (de) 2015-01-07 2016-07-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und generatives schichtbauverfahren zur herstellung eines dreidimensionalen objekts mit mehrzahligen strahlen
EP3120967B1 (en) * 2015-07-20 2019-06-12 SLM Solutions Group AG Method and device for controlling an irradiation system in dependence on a work piece geometry
US10583529B2 (en) * 2015-12-17 2020-03-10 Eos Of North America, Inc. Additive manufacturing method using a plurality of synchronized laser beams

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