CN108883499A - 用于制造三维构件的层或者说层的子区域的方法；相应的计算机程序载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过使用至少一个高能射束，尤其是在使用至少一个激光射束(3)照射至少一个粉末层(25)来制造三维构件的层的至少一个子区域(Ta)的方法，该方法具有后面的步骤：以所述至少一个高能射束在加工区中照射粉末层(25)，其中，所述至少一个高能射束以沿第一方向(R1)的连续振荡运动运动经过粉末层(25)，以产生线形照射区域(30)，在该线形照射区域中粉末层(25)熔化，并且，线形照射区域(30)沿与第一方向不同的第二方向(R2)运动经过粉末层(25)，以制造三维零部件的所述层的所述子区域(Ta)。

Description

用于制造三维构件的层或者说层的子区域的方法；相应的计 算机程序载体
技术领域
本发明涉及一种用于机床的照射装置，该照射装置用于通过借助高能射束、尤其借助激光射束照射粉末层来制造三维构件。本发明也涉及一种具有这种照射装置的机床，以及一种用于通过借助高能射束、尤其借助激光射束照射粉末层来制造三维构件的层或者说层的至少一个子区域的方法。
背景技术
三维构件可通过所谓的增材制造方法(也称为Additive-Manufacturing-Verfahren)制造。在这种方法中，三维构件层式或者说层体式生成。在所谓的选择性激光熔化(英语是“selective laser melting”，也称为：SLM)和在所谓的选择性激光烧结(英语是“selective laser sintering”，也称为：SLS)的情况下，为了该目的将粉末材料局部地通过高能射束、尤其激光射束熔化，以产生三维构件的层体。
EP 2 596 901 A1描述了称为外壳-芯策略的做法，其中，待生成的构件虚拟地划分成外壳区域和芯区域。在生成构件时，首先以一高能射束照射外壳区域，该高能射束具有较窄和/或高斯形的射束轮廓，而接着以一高能射束照射芯区域，该高能射束具有较宽的和/或均匀的射束轮廓，使得芯区域可比外壳区域更快地熔化。为了实现外壳-芯策略，需要至少两个不同的射束轮廓。
在EP 2 596 901 A1中已知一种用于制造三维工件的设施所用的光学照射设备，该光学照射设备构造用于产生第一射束轮廓和与第一射束轮廓不同的第二射束轮廓，以在制造三维构件时实现外壳-芯策略。光学照射设备具有转换设备，该转换设备将入射的光射束在第一光导状态中在不改变射束轮廓的情况下传导到输出接头，并且，该转换设备将入射的光射束在第二光导状态中借助多模光导纤维传导到输出接头，以产生与第一射束轮廓不同的第二射束轮廓。其中，第一射束轮廓典型涉及高斯形射束轮廓。
由DE 199 53 000 A1已知一种用于层式构造主体的设备，在该设备中使用多个射束以快速制造主体。主体的快速制造类似于在EP 2 596 901 A1中那样以下述方式实现：在烧结或焊接粉末形物料时，使用第一辐射源用于产生轮廓且使用第二辐射源用于快速实现待产生的主体的内室。第一辐射源应为了产生轮廓而具有小的焦点。第二辐射源应将产生的轮廓之间的多个层焊接或烧结。为了该目的，第二辐射源可具有一维扫描器用于产生线形焦点，该一维扫描器借助XY定位单元运动经过待制造的主体。在另一实施例中，辐射源构造用于产生面式的照射，其中，在第二辐射源和主体之间布置有掩膜，该掩膜在其轮廓方面可改变，以适配照射面的形状。
DE 10 2013 003 063 T5已知一种用于制造三维成形对象的方法，其中，通过以光射束照射粉末层的预先确定的区段产生经强化的层。在示例中，开始路线是沿着轮廓的路线，而后续路线位于轮廓内，其中，后续路线中的每个路线邻接于在该路线之前的路线，以将粉末层内的材料熔合。
轮廓内的相互邻接或者说稍微在侧向交搭的路线在DE 10 2013 003 063 T5中典型地沿相反的方向以光射束照射。在此出现以下问题，被照射的在一路线结束处的粉末材料比在邻接的后一路线开始处的粉末材料更热，该后一路线沿相反的方向延伸。
另外的问题根据US 4863538是如下实际情况，在用于选择性激光烧结的方法中——在该方法中使用所谓的光栅扫描来制造构件——不平行于光栅的两个轴线的曲线或线仅通过照射面的边缘近似并从而并不相应于额定边缘。当激光射束并不在附加的步骤中以所谓的矢量模式走完待产生的构件的层的边缘或者说照射面的边缘时，在制造构件时的分辨率可能由此减小。
在WO 2012/102655 A1中提出，将特定能量输入沿着用于熔化粉末层的照射路线优化，其方式例如是，将射束速度、射束功率或射束直径沿着照射路线改变。为了优化，尤其沿着照射路线计算粉末层中的温度，即沿着照射路线进行热量输入或散热的费事的调制。
在EP 1 568 472 A1中描述了一种用于制造产品的方法，该产品借助高能射束逐层地由材料构造。射束在此分别照射材料层的预先确定的位置m次(m>1)，其中，对于这些位置中的每个位置都存在：该位置在第一次照射时首先被加热到低于材料的熔化温度的一温度并且在第m次照射时被加热到高于熔化温度的温度并且在此这样将整个层厚度熔化，使得在该位置处的材料与下面的层连接。但在EP 1 568 472 A1中描述的方法中存在以下问题，在粉末层的材料中产生不均匀的温度分布。
发明内容
本发明的任务是提供一种照射装置，一种具有这种照射装置的机床以及对应的方法，通过它们可特别高效地制造三维构件。
该任务在第一方面通过开头提到的类型的照射装置解决，该照射装置包括：射束成形装置，用于成形高能射束的射束轮廓，该射束轮廓沿着垂直于高能射束的射束轴线的第一方向具有长度而沿着垂直于高能射束的射束轴线的第二方向具有小于所述长度的宽度；以及扫描器装置，用于将高能射束取向到扫描器装置的加工区中的(可调设的)位置上，用于借助高能射束照射粉末层，其中，照射装置构造用于根据高能射束在加工区中的位置(尤其连续)改变高能射束的射束轮廓的长度和/或宽度。
根据本发明提出，为了制造三维构件使用照射装置，该照明装置的射束成形装置使得能将高能射束的射束轮廓的沿至少第一方向(即在长度方面)以及必要时附加地沿第二方向的尺寸改变。射束轮廓的第一方向(长度)和射束轮廓的第二方向(宽度)相互垂直以及垂直于高能射束的射束轴线或者说传播方向延伸。
射束成形装置可构造用于仅改变射束轮廓的长度。射束成形装置也可构造成除了长度之外也改变射束轮廓的宽度。如果射束成形装置构造成既改变射束轮廓的长度也改变宽度，则这两个尺寸(长度或者说宽度)典型地可(基本上)相互独立(尤其连续)改变。射束成形装置可构造用于产生线形的射束轮廓，即长度显著大于宽度的射束轮廓。在这种线形射束轮廓的情况下，长度L例如可以是大于宽度B的20倍，10倍或5倍(L>20×B，L>10×B或者说L>5×B)。
扫描器装置典型地在高能射束的射束路线中布置在射束成形装置之后并且用于将高能射束取向到扫描器装置的加工区中的(可调设的)位置上。在后面，加工区理解为二维区域(也称为：扫描区域)，高能射束借助聚焦装置聚焦到该二维区域中。高能射束可借助扫描器装置取向到加工区内的任意的每个位置上。用于将高能射束聚焦到加工区中的聚焦装置可布置在扫描器装置之前或之后。加工区可尤其在一平面中延伸，在该平面中布置所述粉末层，该粉末层应借助高能射束照射。在理想情况下，加工区形成平坦的面，待照射的粉末层布置在该平坦的面中。必要时，加工区可尤其在其侧向边缘处稍微与平的几何形状有区别。
在传统照射装置中，加工区或-在使用外壳-芯方法时-加工区的一个或多个子区域借助扫描器装置蜿蜒形地沿着多个线走过，在所述线的端部在扫描过程中分别进行方向转向。方向转向产生在扫描器装置中设置的例如呈扫描镜形式的构件的减速和重新加速，这导致扫描过程中的时间损失并构成在制造三维构件时的构造速率的限制因素。
通过以下可能性——将高能射束的射束轮廓根据高能射束在加工区上的位置改变，使得可将高能射束在加工区上的聚焦几何形状适配于待制造的三维构件的几何形状，而为了该目的无需两个或更多个光学成像系统或者说激光器。例如可将射束轮廓在加工区上垂直于当前扫描方向的长度适配于加工区的待照射的面式子区域的大小、例如宽度。在该情况中，必要时以下就已足够：高能射束沿着由扫描器装置预给定的轨迹曲线走过加工区的待照射的子区域仅唯一一次。尤其可将对应粉末层的待照射面分别通过编程系统根据待制造的构件的几何形状划分成多个条形的子区域，这些子区域的条形宽度典型地不大于高能射束的射束轮廓在加工区中的最大长度。可借助具有射束轮廓的适配长度(和必要时适配宽度)的高能射束沿着典型地不蜿蜒的轨迹曲线走过对应的条形子区域唯一一次，使得可取消加工区的待照射的面式子区域的蜿蜒形扫描。扫描器装置因而仅还用于预给定轨迹曲线，在其几何形状或者说在其尺寸方面可变的高能射束沿着该轨迹曲线运动经过加工区，其中，轨迹曲线典型地相应于高能射束的在其几何形状方面可变的射束轮廓的中心的路线。因为在蜿蜒形的线的边缘处不再需要快速方向转向，所以可为了照射构件或者说粉末层使用成本有利的扫描器装置，该扫描器装置与在用于制造三维构件的传统照射装置的情况下相比不那么动态地工作。
在一实施方式中，射束成形装置具有至少一个可调设的第一射束望远镜用于改变射束轮廓的长度。通过改变射束轮廓的长度可例如将加工区中的激光射束焦点的沿横向于(当前)扫描方向——借助扫描器装置使激光射束沿着该扫描方向运动——的方向的尺寸改变和适配于照射区的待照射的子区域的几何形状。射束望远镜可例如具有两个或更多个柱面透镜。
在另一实施方式中，射束成形装置具有至少一个可调设的第二射束望远镜用于改变射束轮廓的宽度(尤其独立于射束轮廓的长度的调设)。为了该目的，第二射束望远镜同样可具有两个或更多个柱面透镜，这些柱面透镜的柱轴线典型地垂直于第一射束望远镜的柱面透镜的柱轴线取向。当高能射束的纵向横向于沿着轨迹曲线或者说扫描曲线的当前扫描方向取向时，射束轮廓的宽度的(必要时附加的)改变例如可有利于产生粉末层的对应照射子区域的预热和/或补充加热。
在一扩展方案中，至少一个第一射束望远镜和/或至少一个第二射束望远镜具有可沿高能射束的射束轴线移动的透镜，优选柱面透镜。一般地，各一个射束望远镜典型地具有至少一个、一般至少两个柱面透镜，以可将射束轮廓沿一方向(并独立于垂直于第一方向的第二方向)调设。柱面透镜中的至少一个柱面透镜可构造成可沿高能射束的射束方向移动，以改变射束轮廓的长度或宽度。(柱面)透镜的移动可借助射束成形装置的致动器根据射束轮廓的待调设的长度或宽度进行。取代柱面透镜必要时可在一个或多个射束望远镜中使用具有相同的或类似的光学效应的其他光学零部件，例如起反射作用的光学元件。
在另一实施方式中，射束成形装置构造用于成形高能射束的射束轮廓，该射束轮廓的长度与其宽度相一致。射束成形装置在该情况中不仅构造成用于产生不对称的射束轮廓(长度>宽度)，而且其也可用于产生对称的射束轮廓，该对称的射束轮廓沿第一和第二方向具有(基本上)一致的尺寸，其中，沿两个方向的尺寸在该情况中典型很小，使得产生(近似)点形的射束轮廓。借助具有这种近似点形的射束轮廓的高能射束可例如描摹待制造的三维构件的轮廓或者说轮廓线。替代地可能的是，为了描摹轮廓线，将射束成形装置、尤其是一个或者说多个射束望远镜从高能射束的光路移除。通过该方式，典型对称的射束轮廓——该射束轮廓由激光源产生并且在合适的设计时必要时也存在于光导纤维的出口面处——在穿过照射装置时保持不变。如果射束成形装置从高能射束的光路移除，必要时需要在射束成形装置的部位上将附加的聚焦光具布置在光路中。
在一实施方式中，射束成形装置构造用于将射束轮廓的第一方向和第二方向在垂直于高能射束的射束轴线的平面中的取向根据高能射束在加工区中的位置改变，尤其是将第一和第二方向在垂直于高能射束的射束轴线的平面中旋转。通过(不对称)射束轮廓在垂直于高能射束的射束轴线的平面中的旋转，可改变(聚焦的)射束轮廓在加工区中的取向，加工区通过扫描器装置限定。尤其可将激光射束在加工区中的(不对称的)射束轮廓旋转，以在需要时使得易于描摹待产生的构件的确定的轮廓。如果希望的话，也可将射束轮廓的第一和第二方向根据在加工区上的当前扫描方向例如这样旋转，使得射束轮廓的纵向始终垂直于高能射束沿着加工区的轨迹曲线延伸。射束轮廓的旋转例如在如下情况是有利的：应借助高能射束照射加工区的以下子区域，这些子区域在加工区中具有不同的定向，使得这些子区域典型地沿着同样具有不同定向的轨迹曲线被走过。显而易见，必要时也可同步于射束轮廓的旋转地改变射束轮廓的长度和/或宽度，以实现加工区或者说加工区的对应子区域的希望的面式照射。
在一扩展方案中，所述至少一个第一射束望远镜和/或所述至少一个第二射束望远镜可绕高能射束的射束轴线旋转地受支承，并且，照射装置具有至少一个驱动器，用于将所述至少一个第一和/或第二射束望远镜绕射束轴线旋转。通过绕高能射束的射束轴线旋转对应的射束望远镜，可以以特别简单的方式改变(不对称的)射束轮廓的取向。
在另外的实施方式，照射装置附加地包括在高能射束的射束路线中布置在所述至少一个第一和/或第二射束望远镜之前的准直装置，用于准直高能射束。准直装置可具有尤其旋转对称的透镜，例如双凸透镜或平凸透镜，以将典型发散射出的高能射束准直。高能射束可例如发散地从光纤的光纤端部射出，例如呈激光射束形式的高能射束在所述光纤中被引导。光纤可具有圆的或者说柱形的横截面，使得从光纤射出具有圆射束横截面的高能射束，但也可能的是，纤维具有例如矩形的横截面，使得从光纤射出具有矩形射束轮廓的高能射束。借助一个或者说多个射束望远镜，可改变高能射束的射束轮廓的长度和宽度，例如可由准直装置之后的圆射束横截面产生椭圆的射束横截面，或可改变矩形射束轮廓的长宽比(长度：宽度)。
在另外的实施方式中，射束成形装置为了射束轮廓的附加成形、尤其是划分而具有至少一个另外的光学元件。用于附加成形射束轮廓的所述另外的光学元件可例如涉及衍射光学元件。所述衍射光学元件可例如构造为呈衍射光栅的形式，但也可能的是，所述衍射光学元件例如构造为计算机生成的全息图等的类型。衍射光学元件使得能由射出到该衍射光学元件上的高能射束的射束轮廓产生具有原则上近似任意几何形状的射束轮廓。衍射光学元件例如可用于将具有矩形几何形状的射束轮廓转换成具有椭圆几何形状的射束轮廓或反之。
所述另外的光学元件可以涉及射束成形装置的附加光学元件。在该情况中，所述另外的光学元件必要时可引入到高能射束的光路中或从光路中移除，视所述另外的光学元件的光学效应在制造对应三维构件或者说三维构件的一个或多个层或层的子区域时是否是希望的而定。也可能的是，本来就布置在射束成形装置中的光学元件，例如透镜，作为另外的、例如衍射光学元件起作用，例如更上面描述的准直透镜或第一和/或第二射束望远镜的光学元件、尤其透镜。
替代地附加于使用衍射光学元件可能的是，一个或多个另外的光学元件用于附加的射束成形，所述另外的光学元件仅光学地影响射束轮廓的各轮廓区域，例如以将这些轮廓区域相对于剩余的射束轮廓分开独立，尤其横向错开。例如可借助仅覆盖光路的一个部分的一个或多个楔形光学元件将射束轮廓的一个或多个轮廓区域从射束轮廓的其他轮廓区域在空间上分开独立，使得射束轮廓划分成多个轮廓区域。通过该方式可产生高能射束的射束轮廓，该射束轮廓例如沿着第二方向，即在其宽度上，分成两个或更多个部分，例如三个部分，即一射束轮廓，该射束轮廓例如沿第二方向具有第一轮廓区域、第二轮廓区域和第三轮廓区域，它们通过其间的轮廓区域分隔开，在所述其间的轮廓区域中射束轮廓仅具有很小的功率。射束轮廓尤其是沿第二方向的这种细分可例如用于产生待制造的构件或者说粉末层的预热或者说补充加热。在该情况中，必要时，高能射束的总功率的高份额、例如大于70％可分担到中间的第二轮廓区域上。只要光路的一个或多个另外的光学元件覆盖的子区域的面积是可调设的，则高能射束的分担到第一、第二以及第三轮廓区域的功率也分别可调设，以在预热或者说补充加热时获得希望的能量输入。
在另外的实施方式中，照射装置附加地包括物镜，例如F/Theta物镜，用于在取向到扫描器装置的加工区中的(对应)位置上时将高能射束聚焦。这种物镜典型地布置在扫描器装置的一般两个可运动的扫描镜之后，这些扫描镜用于将高能射束取向到加工区中的任意的位置上。物镜使得能将高能射束在(近似)平坦的加工区中聚焦，在加工区上典型地布置有各待照射的粉末层。替代或附加于高能射束在扫描器装置之后例如借助物镜聚焦，也可能的是，将高能射束借助布置在扫描器装置之前的聚焦装置，例如借助一个或多个透镜聚焦。在该情况中，扫描器装置在经准直的高能射束的部位处将收敛的高能射束取向到加工区上的对应位置处。
在另外的实施方式中，照射装置具有射束源，尤其激光源，用于产生高能射束。所述射束源可例如构造为CO2-激光器，Nd：YAG激光器，光纤激光器或高功率二级管激光器，这些激光器在理想情况下产生功率大于50瓦，必要时若干千瓦的激光射束。光导纤维可例如用于将激光射束从射束源引导至射束成形装置。取代激光源也可使用其他射束源用于产生功率典型地为至少50瓦的电磁辐射或者说高能射束。由射束源输出的当前功率可同样根据高能射束在加工区中的位置并从而根据射束轮廓的当前长度和/或宽度改变或者说适配，例如借助更下面描述的控制装置。在此可将取决于当前激光功率和射束轮廓的当前长度和宽度的面积功率与进给速度耦合，以将体积熔化功率保持恒定或者说稳定并且通过该方式确保可靠的熔化过程或者说可靠的焊接过程。
在另外的实施方式中，照射装置具有控制装置，该控制装置构造或者说编程用于根据高能射束在加工区中的位置操控射束成形装置，以控制射束轮廓的长度和/或宽度和优选射束轮廓的第一方向和第二方向(相对于加工区)的取向。借助控制装置可根据高能射束在加工区中的位置动态地调设或者说控制高能射束的射束轮廓。控制装置为了该目的可使用关于待产生的三维构件的在对应的待照射的粉末层处的(二维)几何形状的数据，该数据存放在存储装置中或者说通过编程系统预给定。控制装置可尤其将加工区细分成多个子区域，它们先后被高能射束照射。
如果高能射束、更确切地说其中心例如沿着待照射的粉末层的子区域运动，其中，射束轮廓的第二方向(即宽度)沿子区域的纵向延伸，则可将射束轮廓的长度这样适配于加工区的对应位置，使得长度相应于子区域在对应位置处的宽度。通过该方式可完全照射这种子区域，尽管高能射束仅仅沿纵向引导经过该子区域唯一一次。尤其当在对应子区域中存在不应照射的面区域时，可有利的是，改变高能射束的宽度和/或取向。
在扩展方案中，控制装置构造用于操控射束成形装置，用于以长度大于宽度的射束轮廓照射加工区的为了制造三维构件的层而待借助高能射束照射的至少一个第一子区域，和以长度和宽度(几乎)一致的射束轮廓照射加工区的为了制造三维构件的相同层而待借助高能射束照射的至少一个第二子区域。如已在更上面描述的那样，控制装置构造用于根据待制造的三维构件的几何形状辨识加工区(和从而相应的粉末层)的待照射的子区域，这些子区域先后照射。第一子区域可以涉及位于待制造的构件的轮廓之间的面区域，而第二子区域典型地涉及待制造的构件的轮廓区域或者说轮廓线。可尤其照射第二子区域，而在此不改变高能射束的射束轮廓。合适调设的射束成形装置优选用于产生长度和宽度一致的射束轮廓。但替代地也可能的是，将射束成形装置从光路移除，以将例如由激光源产生的对称的射束轮廓直接传递到加工区上。第一和第二子区域的照射的顺序原则上是任意的，即第一子区域中的一个或多个第一子区域的照射可在第二子区域中的一个或多个第二子区域的照射之前或之后进行。通过该方式可实现更上面描述的外壳-芯策略用于制造三维构件。
尤其已证明有利的是，将同一粉末层的第一和第二子区域以更上面描述的方式照射，即也单独熔化每个粉末层的面式的第一子区域，使得热量可散发或者说分散，直至下一粉末层涂覆和熔化，因为由此提高三维构件的品质。与之相对地，必要时可在DE 199 53000 A1中描述的方法——在该方法中，将面式的子区域(或者说芯)的多个粉末层共同熔化——的情况下以极多的热能形成大熔化体积，由此待制造的构件可能走形。此外，所用的粉末材料一般包含空气，使得粉末床在多个层同时熔化时立刻塌落并且在载体上的熔化物的高度可能显著低于已制造的外壳轮廓的高度。为了补偿这一点，必要时需要的是，在芯中执行附加的粉末施加和熔化过程，该过程会使由于熔化多个粉末层而获得的时间优点可能至少部分地又消失。但显而易见，尽管有在这里提到的问题，但必要时可将在芯区域中(或者说在相叠的第一子区域的区域中)相叠的多个粉末层共同照射。
本发明的另一方面涉及用于通过借助高能射束、尤其借助激光射束照射粉末层制造三维构件的机床，包括：如更上面所述的照射装置；以及加工室，加工室具有用于施加粉末层的载体。照射装置与加工室典型地通过保护玻璃或类似的分隔开，高能射束穿过保护玻璃进入到加工室中。照射装置在此典型关于加工室这样布置，使得扫描器装置的加工区——高能射束聚焦在该加工区中——与应借助高能射束照射的粉末层的位置相一致。显而易见，机床还具有另外的结构元件，这些结构元件使得能施加各粉末层。在加工室中必要时可存在相对于周围环境减小的压力或者说真空，但加工室也可被充注以不与粉末反应的惰性气体。
本发明也涉及一种用于通过借助高能射束、尤其借助激光射束照射粉末层制造层三维构件的方法，包括：
(将粉末层施加到载体上)，以及借助高能射束在加工区中照射粉末层用于制造三维构件的层，其中，高能射束的射束轮廓沿着垂直于高能射束的射束轴线的第一方向具有长度并且沿着垂直于高能射束的射束轴线的第二方向具有宽度，该宽度必要时小于长度，和其中，将高能射束的射束轮廓的长度和/或宽度和优选高能射束的射束轮廓的第一方向和第二方向的(在垂直于射束轴线的平面中的)取向根据高能射束在加工区中的位置改变。显而易见，粉末层不必直接施加到载体上，而是(除了第一粉末层之外)施加到三维构件的已制成的部分上。在此描述的用于制造粉末层的方法典型地多次相继实施，直至三维构件完全完成。
通过在此描述的方法可特别有效地照射粉末层，由此可提高在制造三维构件时的构造速率。尤其可将高能射束的射束轮廓始终这样取向，使得射束轮廓的第一方向垂直于当前运动方向或者说垂直于高能射束在加工区中的轨迹曲线的当前方向延伸。在该情况中，可通过射束轮廓沿与轨迹曲线的当前方向相一致的第二方向的宽度的变化以特别简单方式进行被照射粉的末层的预热或者说补充加热。在该情况中，可特别高效地通过高能射束供应为制造过程所需的热量，使得必要时可取消从下方(通过载体)将热量供应给粉末层。必要时可将高能射束的射束轮廓沿第二方向例如分成三部分，即射束轮廓的宽度具有第一、第二和第三轮廓区域，在它们之间存在两个轮廓区域，射束轮廓在这两个轮廓区域中不具有或者说仅具有非常微小的功率。通过该方式，必要时可将比在使用传统方法的情况下少的能量引入到构件或者说粉末层中，由此典型地可将在构件中可能出现的走形在其冷却的情况下减小。原则上可通过线形照射一下子将比在点形照射的情况更多的能量引入到粉末床或者说粉末层中，由此加速制造过程。在点形照射粉末层时，每单位时间最大引入的能量被扫描器装置的速度限制，因为在粉末层的一个部位处的过多的热输入可能导致构件的走形或必要时导致粉末材料的蒸发。
在一变型中，将粉末层在至少一个第一子区域以第一射束轮廓照射，该第一射束轮廓的长度大于其宽度，并且将粉末层在至少一个第二子区域中被第二射束轮廓照射，该第二射束轮廓的长度和宽度一致。显而易见，第一射束轮廓的长度和必要时宽度在照射第一子区域期间可改变，并且，射束轮廓的取向可在照射期间改变，尤其旋转。在以具有第二射束轮廓的高能射束照射第二子区域期间，第二射束轮廓一般不改变，以可描摹待制造的三维构件的轮廓或者说轮廓线。
本发明涉及也一种用于通过借助至少一个高能射束、尤其借助至少一个激光射束照射至少一个粉末层来制造三维构件的层的至少一个子区域的方法，包括：借助所述至少一个高能射束在(扫描器装置的)加工区中照射粉末层，其中，所述至少一个高能射束以连续振荡运动典型多次沿第一方向运动经过粉末层，以产生线形照射区域，在该照射区域上所述至少一个粉末层被熔化，和其中，为了产生三维构件的层的子区域，线形照射区域(同时)沿与第一方向不同的第二方向运动经过粉末层。
在本发明的该方面中提出，一般具有基本上圆的或者说点形的射束轮廓的至少一个高能射束在典型高频的振荡运动(“摆动地”)中多次，即以沿第一方向的振荡运动的至少两个、典型三个或更多个完整振荡或者说振动周期运动经过粉末层，以通过该方式产生线形照射区域或者说近似静止的线，沿着该线将粉末层的材料熔化。
沿所述两个方向的运动优选这样相互协调，使得在线形照射区域内的每个部位(必要时除了照射区域的侧边缘处的部位之外)被激光射束，更确切地说被其射束轮廓，扫过多次，即至少两次，优选至少三次。粉末层的在振荡运动的直接彼此相继的振荡中被高能射束扫过的两个区域一般以约50％或更多相互交搭。沿第一方向的(连续的)振荡运动与沿第二方向(进给方向)的运动叠加，使得形成“线焦点”，该线焦点运动经过粉末层，以便通过该方式制造三维构件的层的至少一个子区域或必要时三维构件的整个层。
高能射束沿第一方向的振荡运动以及线形照射区域经过粉末层的运动优选通过二维扫描器或者说一扫描器装置进行，该扫描器装置典型地具有两个扫描镜，以产生加工区中的高能射束。扫描镜在此尤其使得能实现高能射束的高动态的振荡运动。三维构件在此优选通过选择性激光熔化或通过选择性激光烧结层式地制造。
优选借助所述至少一个高能射束，优选借助至少一个激光射束在机床的加工室中照射至少一个粉末层，该机床构造用于通过照射粉末层制造三维构件。加工室具有用于施加粉末层的载体。机床可尤其如更上面描述地构造。
相对于在说明书引言中描述的方法——其中，沿相反方向走完相邻路线，其中，不同强度地将热量输入到粉末材料中——，可通过快速或者说高频振荡的运动将热量显著更均匀地沿着线或者说沿着线形照射区域引入到粉末材料中，因为相同部位被至少一个高能射束驶过多次、一般很多次。换言之，散热是与高能射束的(高)扫描速度相比是小的。
多次驶过相同部位或者说两个或更多个直接彼此相继的振荡运动的交搭导致：振荡运动或者说线性照射区域的末端——所述末端优选形成层的待照射的面或者说待制造的子区域的边缘区段——导致，待照射的面的边缘区段可通过比在US 4863538中小得多的格栅形成，使得层的被二维照射的面或者说子区域的实际边缘良好地相应于额定边缘。由此以激光射束在附加步骤中在矢量模式中走过轮廓的边缘的必要性会消失。该优点已在相应于常用的格栅的扫描速度或者说扫描频率的扫描速度或者说扫描频率的情况下存在。有利地，可提高振荡运动的扫描速度或者说扫描频率，例如提高到0.5kHz或更多，例如5kHz。扫描器装置的两个扫描镜一般可同样分别实施具有至少0.5kHz、例如1kHz或更高的频率的振荡运动。
在变型中，为了产生线形照射区域，至少两个高能射束以沿第一方向的振荡运动运动经过粉末层。两个或更多个高能射束的使用能提高熔化过程的效率，因为可提高熔池的大小和/或将更多的激光功率引入到交互效应区或者说线形照射区域中。
两个或更多个高能射束可用于以振荡运动将线形照射区域在其整个长度中扫过。必要时，各一高能射束可以仅以振荡运动扫过线形照射区域的一区段。换言之，单个高能射束的振荡运动的(双倍)幅值可相应于线形照射区域的整个长度或必要时仅仅总计为线形照射区域的长度的一部分。
在粉末层的确定的子区域中，可为了产生三维构件的层将线形照射区域的长度必要时减小成点形的照射(例如具有的射束直径小于1毫米，例如0.1毫米)，例如当应产生三维构件的轮廓线时。因为粉末层的待照射的面的几何形状取决于待制造的三维构件的类型或者说几何形状，所以可在使用相互独立地在加工区中运动的两个或更多个高能射束时分别照射粉末层的各不同的子区域，或高能射束中的两个或更多个高能射束可通过上述方式共同形成一个高动态的、典型地可旋转的、近似静止的线形照射区域。因而尤其在使用多个高能射束时，所述方法使得能实现在细节精度和三维构件的构造速率方面的高灵活性。
射到加工区上的高能射束可例如借助一个或多个衍射光学元件由单个高能射束产生。也可使用扫描器装置，该扫描器装置具有两个或更多个二维扫描器，以将各高能射束取向到粉末层上，该高能射束可独立于一个或者说多个其他高能射束沿着粉末层运动。高能射束可由多个射束源产生，但也可能的是，使用唯一一个射束源，该射束源的功率分到多个高能射束上。
为了借助多个高能射束产生线形照射区域，可使用不同的策略，以按希望影响熔化稳定性或者说熔化均匀性。通过在产生线形照射区域方面选择合适的策略，也可提高三维构件的效率或者说构造速率。例如可视选择的策略而定将线形照射区域的被对应的高能射束振荡运动扫过的区段彼此邻接或完全或部分地交搭。也可将不同的高能射束的振荡运动的幅值并从而将对应区段的长度选择得相同或不同。两个或更多个高能射束的振荡运动可具有固定的相位关系，例如两个高能射束可沿第一方向反向或同向实施振荡运动。由此例如可产生不同的高能射束的振荡运动的不同的旋转方向。
在另外的变型中，将第一方向和/或第二方向在线形照射区域运动经过粉末层时改变。尤其可将第一方向和第二方向之间的角度在运动经过粉末层时改变，线形照射区域沿第一方向延伸，第二方向是进给方向。两个方向在照射期间的这种改变可以以特别简单方式借助扫描器装置实现，该扫描器装置具有至少一个二维扫描器，所述扫描器具有两个可高动态地旋转或者说翻转的扫描镜。通过扫描镜的绕两个旋转轴线的以合适的方式同步化的旋转，可在实际中自由选择线形照射区域在加工区上的方向和进给方向。
在另外的变型中，将线形照射区域沿着第一方向的长度在线形照射区域运动经过粉末层时改变。附加或替代于改变第一和第二方向在加工区中的取向，在使用具有至少一个二维扫描器的扫描器装置时，也可在实际中将线形照射区域的长度在较大的值范围上任意改变，其中，线形照射区域的最大长度通过扫描镜的最大偏转限制并且可以是若干毫米，例如约5毫米，但一般不超过约1厘米的最大长度。
在变型中，将高能射束在沿第一方向的振荡运动方面的(平均)速度选择为高能射束在线形照射区域沿第二方向运动方面的速度的至少10倍。如在更上面已描述的那样，振荡运动的(必要时变化的)频率一般大于为约0.5kHz，这导致关于振动周期求平均的速度典型地大于约0.05m/s。进给运动的速度典型地为振荡运动的速度的约10％或更小，必要时小于5％或小于0.5％。
沿第二方向的进给速度典型地取决于线形照射区域的长度：如果线形照射区域的长度增大，则进给速度优选减小，和反之。这具有后面的原因：在沿第一方向的速度保持不变时，与具有短长度的线形照射区域相比，需要较长的时间周期来驶过具有大长度的线形照射区域。进给速度的适配因而有利于：当高能射束的功率应保持恒定，例如保持到最大功率时，产生到粉末层中的尽可能恒定的能量输入。显而易见，进给速度尤其也取决于高能射束在粉末层上的必要时在其大小上可调设的直径；其中，高能射束的较大直径一般使得能实现较大的进给速度，和反过来。
如果第一方向和/或第二方向在线形照射区域运动经过粉末层时改变，尤其在转弯时，则一般需要将激光功率根据沿着线形照射区域的位置这样适配，使得高能射束的到粉末层中的面式能量输入在每个地点上基本上大小相等。为了该目的，需要的是，将过程参数，尤其是激光功率和扫描速度(复数)，合适地适配，这会导致极大的控制技术上的耗费。
为了避免这种耗费，可有利的是，将待制造的三维构件的层分成多个条形的子区域，这些子区域的宽度-只要它们并不邻接到待制造的层的边缘轮廓上-典型地相应于线形照射区域的最大可调设的长度。条形的子区域可先后借助高能射束照射，以产生三维构件的层。取代条形的子区域，也可将待制造的层分成矩形的或方形的子区域，例如呈棋盘区的类型。(方形的)子区域可在该情况中同样先后(即逐个棋盘区)以高能射束照射，以产生三维构件的层。(方形)子区域的宽度在此通常相应地小于线形照射区域的长度的10倍或者说小于振荡运动沿第一方向的(两倍)幅值的10倍。即使在以一线形照射区域——该线形照射区域的方向在制造层的子区域时不改变——照射粉末层时，每单位面积的平均能量(能量密度)在振荡运动时一般也会不均匀地分布在线形照射区域的长度上，但这对于过程的执行是有利的。
在该方法的变型中，将高能射束在沿第一方向的连续振荡运动方面以恒定的速度运动经过粉末层，即沿第一方向的扫描器运动以恒定的速度进行。在该情况中，所述运动沿优选垂直于第一方向延伸的第二方向的速度也优选是恒定的。通过该方式在总体上得到高能射束在粉末层上的之字形的轨迹运动。因为振荡运动沿第一方向的每个位置(除了转向点之外)以相同的速度扫过两次，所以可在沿着第一方向的每个位置处在振荡运动时始终引入相同的能量密度。
在另外的变型中，将高能射束在连续振荡运动的两个转向点处的功率相对于高能射束在连续振荡运动的两个转向点之间的功率减小。在真正的机床中，在对应转向点处的加速度是连续的，使得高能射束在振荡运动的转向点处停留得比期望更长并由此在振荡运动的边缘处出现粉末层的不希望的更高的变热。该问题可这样解决：由于在转向点处更长的停留时长造成的能量输入通过高能射束在转向点处的能量或者说功率的降低来至少部分地补偿。转向点处的功率可在此下降到转向点之间的功率的小于40％，小于30％或小于20％。
即使在理想的之字形的轨迹运动时，即在恒定的扫描速度并从而能量沿第一方向在中间均匀分布的情况下，必要时可能出现沿第二方向(即沿进给方向)不均匀的能量输入：如果高能射束例如具有与每振荡运动的进给或者说进给速度相比窄的高斯形射束轮廓，则必要时在沿第二方向在相邻转向点之间的区域输入比在转向点处少的能量，而在振荡运动的转向点的中间的能量输入显著更均匀。这必要时导致，在转向点处粉末材料进一步加热到超过需要的熔化温度，这导致不镇定的过程。
该问题可通过上述方式解决，即通过振荡运动的沿第一方向的与沿第二方向(进给方向)的速度相比高的速度，即其方式是，高能射束沿两个方向的运动，更确切地说高能射束沿两个方向的速度，这样相互协调，使得在线形照射区域内的每个部位被高能射束扫过至少两次，优选至少三次。但该做法通过扫描器运动的最大可到达的速度限制，使得为了产生每单位面积尽可能均匀的能量输入必要时必须将三维工件的构造速率减小。
在变型中，将沿第一方向的连续的振荡运动与沿与第一方向不同的、尤其垂直于第一方向的第二方向的连续的另一振荡运动叠加。所述连续的另一振荡运动导致，高能射束在照射粉末层时走过例如呈螺旋轨迹形式的轨迹曲线。所述另一振荡运动的幅值一般显著小于所述振荡运动的幅值，该幅值-在使用唯一一个高能射束时-相应于线形照射区域的长度。所述另一振荡运动的幅值和所述振荡运动的幅值之间的比例例如可在约1：3至1：10之间。除了沿第二方向的振荡运动之外，进行沿第二方向的进给，以使线形照射区域沿第二方向运动经过粉末层。沿第二方向的速度因而具有非振荡的、例如在时间上恒定的份额以及振荡的份额。
在该变型的扩展方案中，以第一振荡频率进行沿第一方向的振荡运动，并且，以第二振荡频率进行沿第二方向的所述另一振荡运动，该第二振荡频率是第一振荡频率的整数倍，其中，第二振荡频率优选与第一振荡频率相一致。在该情况中，将高能射束典型地以螺旋运动的形式引导经过粉末层。只要两个振荡频率一致，则两个振荡运动具有恒定的相位关系或者说恒定的相移。但显而易见，两个振荡运动之间的恒定的相位关系并不强制需要。
在另外的扩展方案中，沿第一方向的所述振荡运动和沿第二方向的所述另一振荡运动之间的相移是π/2(即90°)。如果附加的振荡运动相对于所述振荡运动具有90°相移，则在扫描器装置的沿第一方向的轴线的静止状态中(即在最小速度的情况下)附加的振荡运动刚好具有其最大速度，使得典型地实现到粉末层中的沿第二方向基本上均匀的能量输入，而不必为了该目的改变高能射束的功率。但高能射束至少在转向点区域中的功率的这种减小对于能量输入沿第一方向的附加均匀化在该情况中也是有利的。
本发明的另一方面涉及计算机程序载体，其具有代码单元，该代码单元适配用于当程序在数据处理设备上运行时执行用于制造层或者说层的至少一个子区域的方法的所有步骤。数据处理设备可例如涉及照射装置或者说机床的控制装置。
本发明的另外的优点可由说明书和附图得到。之前提到的和之后还会举出的特征同样可自身单独使用或在多个特征的情况下以任意组合使用。示出的和描述的实施方式不应理解为穷举，而是具有用于解释本发明的示例性特征。
附图说明
附图示出：
图1具有射束成形装置的照射装置的示意图，该射束成形装置具有可调设的第一射束望远镜，用于改变激光射束的射束轮廓的长度，
图2类似图1的照射装置的图示，该照射装置附加地具有可调设的第二射束望远镜，用于改变射束轮廓的宽度，
图3类似图2的照射装置的图示，其中，第一和第二射束望远镜可绕激光射束的射束轴线旋转地受支承，以及
图4用于制造三维构件的机床的图示，该机床具有相应于图1至图3的照射装置，
图5类似图4的机床的图示，该机床具有照射装置，该照射装置具有扫描器装置，但没有射束成形装置，
图6a，b粉末层与线形照射区域的图示，该线形照射区域通过一个激光射束或三个激光射束的振荡运动产生并沿着进给方向运动，
图7a-c两个激光射束的三个图示，这两个激光射束分别实施振荡运动并且共同形成线形照射区域，
图8a，b两个激光射束的两个图示，这两个激光射束实施反向的或者说同向的振荡运动，
图9两个激光射束的图示，这两个激光射束实施具有相反的旋转方向的振荡运动，
图10激光射束的图示，该激光射束在之字形的轨迹曲线运动经过粉末层，以及
图11a，b激光射束的运动的两个图示，该激光射束以螺旋形轨迹曲线运动经过粉末层。
具体实施方式
图1示出照射装置1的示例性构造，该照射装置具有用于产生激光射束3的射束源2，该射束源呈激光源形式，例如呈Nd：YAG激光器或光纤激光器的形式。照射装置1具有准直装置4用于准直激光射束3，该准直装置包括光导纤维5，用于引导从射束源2发出的激光射束3。在光导纤维5的背离射束源2的端部处，激光射束3发散地射出。在图1中示出的示例中，激光射束3的射束轴线Z相应于XYZ坐标系的Z轴。
激光射束3在光导纤维5的射出侧端部的端侧处的射束轮廓尤其通过光导纤维5的横截面几何形状确定。在图1下方针对具有圆形横截面的光导纤维5示出激光射束3在光路的不同的部位处的射束轮廓6，该光路是在图1上方示出的照射装置1的光路。在图1更下方，为了比较，示出在使用具有矩形横截面的光导纤维5时激光射束3的射束轮廓6'。激光射束3的射束轮廓6，6'分别在垂直于激光射束3的射束轴线Z的平面XY中示出。显而易见，激光射束3也可具有其他射束轮廓，例如多模射束轮廓或顶帽射束轮廓。
从光导纤维5发散射出的激光射束3首先穿过光学元件7，该光学元件例如可构造为保护玻璃，该保护玻璃安装在照射装置1的在图1中未示出的壳体上，并且接着射到用于准直激光射束3的准直透镜8上，该准直透镜在示出示例中是平凸透镜。显而易见，也可使用一个或多个其他典型的球面透镜，例如双凸透镜，用于准直激光射束3。激光射束3在准直透镜8之后的射束轮廓6，6'相应于激光射束3在光导纤维5的出口处的(经放大的)射束轮廓6，6'。
在图1中示出的示例中，照射装置1具有第一射束望远镜9，其包括第一柱面透镜10a和第二柱面透镜10b，它们在经准直的激光射束3的射束路线中彼此相继布置。第一射束望远镜9的这两个柱面透镜10a，10b具有柱对称，该柱对称具有沿Y方向延伸的对称轴线，使得两个柱面透镜10a，10b将激光射束3的射束轮廓6，6'沿X方向影响，但沿Y方向不影响。第一柱面透镜10a平凸地构造并且由经准直射出的激光射束3产生沿X方向收敛的激光射束3。第一柱面透镜10a具有焦距f1，该焦距f1这样选择，使得第一柱面透镜10a将激光射束3聚焦到在图1右边示出的平面中，在该平面处形成加工区11。收敛的激光射束3接着射到第一射束望远镜9的平凹式第二柱面透镜10b上，该第二柱面透镜具有焦距f2并且将沿X方向收敛的激光射束3稍微沿X方向扩宽。
第二柱面透镜10b可借助驱动器沿激光射束3的射束轴线Z的方向移动，该方向在图1中通过双向箭头简示。通过第二柱面透镜10b沿射束轴线Z方向的移动，可改变激光射束3的射束轮廓6，6'沿第一方向(X方向)的长度L，就像在图1中同样通过双向箭头简示的那样。通过在移动第二柱面透镜10b方面较小的移动位移保证：激光射束3始终聚焦在加工区11上。在图1中示出的示例中，射束轮廓6，6'沿着第一方向(X方向)的(可变的)长度L大于射束轮廓6，6'沿着第二方向(Y方向)的(恒定的)宽度B，但显而易见，通过移动第二柱面透镜10b必要时也可产生射束轮廓6，6'，其中，长度L和宽度B一致或射束轮廓的长度L小于宽度B，使得在该射束轮廓的情况下第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)角色互换。
在图1中示出的照射装置1中，在第一射束望远镜9之后的射束路线中布置有另一柱面透镜13a，该另一柱面透镜相对于第一射束望远镜9的两个柱面透镜10a，10b在垂直于激光射束3的射束轴线Z的平面XY中以90°扭转地布置。所述另一柱面透镜13a的柱轴线因而沿X方向延伸，由此所述另一柱面透镜13a将激光射束3的射束轮廓沿Y方向改变，但沿X方向不改变。所述另一柱面透镜13a具有焦距f3，该焦距这样选择，使得在第一射束望远镜9之后沿Y方向始终还准直的激光射束3也沿X方向聚焦在加工区11上。布置在所述另一柱面透镜13a和加工区11之间的扫描器装置15用于将激光射束3取向到加工区11中的可调设的位置上，就像在后面会详细描述的那样。
在图1中示出的照射装置1将在光导纤维5的射出侧端部的端侧处的XY平面中的射束轮廓6，6'成像到以下XY平面中，在该XY平面中形成加工区11。第一射束望远镜9与所述另一柱面透镜13a共同形成射束成形装置14，该射束成形装置使得能通过移动第一射束望远镜9的第二柱面透镜10b改变或者说调设激光射束3的射束轮廓6，6'的长度L。必要时在图1中示出的照射装置1中可取消第一柱面透镜10a，即激光射束3经准直地射到(第二)柱面透镜10b上。在该情况中，准直透镜8与(第二)柱面透镜10b共同形成第一射束望远镜9。激光射束3的射束轮廓6，6'的宽度B不能借助在图1中示出的照射装置1改变。
图2示出照射装置1，该照射装置与在图1中示出的照射装置1的不同在于，射束成形装置14具有第二另一柱面透镜13b，其与(第一)另一柱面透镜13a形成第二射束望远镜12。第二另一柱面透镜13b如第一另一柱面透镜13a那样具有沿X方向延伸的柱轴线，使得该第二另一柱面透镜将激光射束3仅沿Y方向影响，但沿X方向不影响。所述第二另一柱面透镜13b可沿着激光射束3的射束轴线Z借助通过双向箭头简示的驱动装置移动。第二射束望远镜12的第一另一柱面透镜13a可如第一射束望远镜9的第一柱面透镜10a那样例如是平凸透镜。第二射束望远镜12的第二另一柱面透镜13b可如在第一射束望远镜9的第二柱面透镜10b那样例如是平凹透镜。通过移动第二射束望远镜12的第二另一柱面透镜13b可将激光射束3的射束轮廓6，6'的宽度B沿着第二方向(Y方向)调设。
除了第二射束望远镜12的第二另一柱面透镜13b之外，必要时也可将第二射束望远镜12的第一另一柱面透镜13a沿激光射束3的射束方向Z运动。必要时在射束成形装置14中可仅仅设置第一另一柱面透镜13a，其与准直透镜8一起形成第二射束望远镜12。其中，在图2所示的实施例中，射束轮廓6，6'的长度L以及宽度B都可以改变或者说调设。尤其可通过改变长度L以及宽度B来这样调设激光射束3的射束轮廓6，6'，其中，长度L与宽度B相一致。但射束轮廓在垂直于射束轴线Z的XY平面中的定向的改变不能通过图2所示的照射装置1实现。
在图3所示的照射装置1的情况下，可实现激光射束3的射束轮廓6，6'的定向的呈第一方向X和第二方向Y垂直于激光射束3的射束轴线Z的旋转的形式的这种改变。在图3中，在右下方示出激光射束3在旋转之后分别得到的射束轮廓6，6'，所述射束轮廓具有新的第一方向X'和新的第二方向Y'，它们相对于在射束成形装置14之前的第一方向X和第二方向Y在XY平面中成角度地延伸，即旋转。
为了引起激光射束3的射束轮廓6，6'绕射束轴线Z旋转，可将在图3中示出的整个射束成形装置14绕激光射束3的射束方向Z旋转。为了该目的，第一射束望远镜9和第二射束望远镜12可旋转地受支承，其中，可旋转的支承在示出的示例中以下述方式实现：第一和第二射束望远镜9，12布置在公共的保持件17上，该保持件可绕射束轴线Z旋转地受支承。照射装置1具有旋转驱动器18，该旋转驱动器构造用于使保持件17并从而使两个射束望远镜9，12绕射束轴线Z旋转。
用于柱面透镜10b，13a，13b或者说用于旋转驱动器18的驱动装置的操控由控制装置16执行，该控制装置也操控扫描器装置15，以将激光射束3在可调设的或者说希望的位置XP，YP(参见图4)处取向到加工区11上，如在后面会详细描述的那样。控制装置16尤其用于将用于柱面透镜10b，13a，13b以及旋转驱动器18的对应驱动装置根据激光射束3在加工区11中的位置XP，YP改变或者说调设，并从而将射束轮廓6，6'的长度L和/或宽度B以及必要时将射束轮廓6，6'的垂直于激光射束3的射束方向Z的取向改变或者说调设。显而易见，该调设也与待制造的三维构件的几何形状或者待照射的区域分成子区域的(虚拟)划分方式有关，如在后面会详细描述的那样。也显而易见的是，射束轮廓6，6'的取向的改变也可在一照射装置1的情况下进行，该照射装置仅能改变射束轮廓6，6'的长度L，但不能改变射束轮廓6，6'的宽度B，如在图1中示出的照射装置1就是这种情况。
图1至图3中示出的照射装置1可用在用于制造三维构件21的机床20中，该机床示例性地在图4中示出。在示出的示例中，照射装置1的扫描器装置15具有第一和第二扫描镜22a，22b，它们可借助所属的旋转驱动器23a，23b绕两个旋转轴线旋转，这两个旋转轴线例如可与XYZ坐标系的X方向及Y方向一致。在到扫描器装置15的光路中跟着的是物镜24，该物镜附加地执行激光射束3的聚焦，以将被扫描器装置15转向的激光射束3聚焦在加工区11(参见图1至图3)中。物镜24在此不执行均匀化，以不改变射束轮廓6，6'。加工区11相应于一XY平面，施加到载体26、更确切地说载体板上的粉末床的图4所示的最上面的粉末层25布置在该XY平面中。载体26布置在加工室27中，该加工室具有用于穿过激光射束3的视窗28。
物镜24尤其也用于独立于激光射束3在加工区11——该加工区在照射装置1合适定位时与具有以预给定的高度H超过载体26布置的粉末层25的XY平面相一致——上的位置XP，YP将从物镜24射出的激光射束3的射束轴线Z基本上垂直于XY平面或者说垂直于粉末层25取向。显而易见，粉末层25与图4示出的不同不仅仅局限于三维构件21的已经完成的部分的上侧，而更确切地说形成粉末床的最上面的层，该粉末床超过载体26的整个上侧延伸直至高度H。
粉末层25，更确切地说粉末层25的在图4中示出的区域——为了制造三维构件21的附加层应照射该区域，该区域从而与待制造的构件21的几何形状相一致——在图4示出的示例中虚拟地被机床20，例如被照射装置1的控制装置16划分成四个面式的第一子区域T1a，T1b，T1c，T1d以及一个第二子区域T2，该第二子区域基本上包含构件21在相应的高度H处的内和外轮廓线以及将第一子区域T1a...T1d相互分开独立的其他内部轮廓线。
第一子区域T1a...T1d基本上条形或者说矩形地构造，其中，激光射束3的射束轮廓6，6'在加工区11或者说粉末层25上的对应子区域T1a...T1d中的长度L不大于借助射束成形装置14最大可调设的长度L。加工区11或者说粉末层25的第一子区域T1a以一射束轮廓6，6'照射，该射束轮廓的长度L(沿X方向)显著大于其宽度B，即以线形的射束轮廓6，6'照射。激光射束3的射束轮廓6，6'的中心的位置XP，YP在此沿着轨迹曲线B运动，该轨迹曲线在第一子区域T1a的中间沿Y方向延伸。激光射束3的射束轮廓6，6'的长度L垂直于轨迹曲线B的方向(即沿X方向)延伸并且长度L根据激光射束在加工区11上的位置XP，YP这样动态地适配，使得长度L与第一子区域T1a沿X方向的对应延伸尺度(或者说宽度)相一致。通过该方式将第一子区域T1a完全照射，而无需为了该目的进行激光射束3的方向转向。激光射束3的线形射束轮廓6，6'在第一子区域T1a中示例性地在多个位置处以虚线示出。
相应地将第二子区域T1b也借助激光射束3照射，其中，在示出的示例中，在面式的第一子区域T1a的照射和面式的第二子区域T1b的照射之间将射束轮廓6，6'在XY平面中的取向旋转，且更确切地说旋转90°。通过该方式可将加工区11或者说粉末层25的面式的第二子区域T1b类似于面式的第一子区域T1a地照射，即可改变(旋转)射束轮廓6，6'的长度，而激光射束3、更确切地说射束轮廓6，6'的中心沿着一直线运动，该直线在面式的第二子区域T1b的中间沿X方向延伸。
相应地，也可通过射束轮廓6，6'的合适旋转照射面式的第三和第四子区域T1c，T1d。替代或附加于射束轮廓6，6'的旋转，可将面式的子区域T1a…T1d以更上方描述的方式照射，而不为了该目的进行射束轮廓6，6'的旋转。必要时，在该情况中，可将面式的子区域T1a...T1d的几何形状合适地适配。示例性地，可在使用在图1中示出的照射装置1——其仅可改变射束轮廓6，6'沿X方向的长度L——时，将粉末层25的待照射的区域划分成多个以纵长侧沿Y方向延伸的面式的子区域T1a…，这些子区域的沿X方向的宽度分别不大于射束轮廓6，6'沿X方向的最大可调设的长度L。必要时可在照射各面式的子区域T1a，T1d期间不仅调设或者说改变射束轮廓6，6'的长度L和/或宽度B，而且也调设或者说改变射束轮廓6，6'垂直于射束轴线Z的取向。
在照射面式的第一子区域T1a…T1d之后照射第二子区域T2，为此在示出的示例中将激光射束3的射束轮廓6，6'借助射束成形装置14这样调设，使得射束轮廓6，6'的长度L和宽度B一致。长度L(和相应的宽度B)还借助射束成形装置14调设到小于约1.0毫米，优选小于100微米，尤其调设到数10微米。通过该方式可将粉末层25的包含轮廓线的第二子区域T2借助基本上点形的激光射束3照射。显而易见，第二子区域T2的照射替代地也可在照射面式的第一子区域T1a…T1d之前进行。必要时可为了照射第二子区域T2替代地将射束成形装置14从激光射束3的光路移除并且例如替换成聚焦透镜，以获得的长度L和宽度B一致射束轮廓6。以上述方式相应于外壳-芯方法完全照射的粉末层25形成三维构件21的(另外的)层。
借助未示出的施加装置、例如在使用刮板的情况下可从机床20的储备容器提取呈粉末形式的物料、例如金属粉末，以将另外的粉末层25施加到具有已完成直至高度H的三维构件21的粉末床上。该过程可一直继续，至直至三维构件21完全完成为止。根据激光射束3的射束轮廓6，6'在加工区11中的当前面积，必要时也可在照射时适配激光射束3的功率。在此，控制装置16可将当前面积功率——当前面积功率取决于当前激光功率和射束轮廓6，6'的当前长度和宽度——与进给速度这样耦合，使得将体积熔化功率保持恒定或者说稳定并且通过该方式可确保可靠的熔化过程或者说可靠的焊接过程。
除了改变激光射束3的射束轮廓6，6'的长度L和/或宽度B之外，可这样改变射束轮廓6，6'，其方式是，将射束轮廓6，6'借助另一光学元件19改变，该另一光学元件19可选择性地在激光射束3的光路中在准直透镜8之后(或必要时在其他部位处)装入或由其移除，如在图2和图3中示出的那样。显而易见，射束轮廓6，6'的这种附加的改变也可在图1中示出的照射装置1中进行。
在示出的示例中，另一光学元件19构造用于将激光射束3的射束轮廓6，6'沿着第二方向Y、即沿着其宽度B划分成第一轮廓区域6a，6a'、第二轮廓区域6b，6b'和第三轮廓区域6c，6c'，它们分别通过其间的轮廓区域分隔开，在所述其间的轮廓区域中，射束轮廓6，6'仅具有很小的功率，如在图2中示出的那样。对于射束轮廓6，6'的细分，另一光学元件19在示出的示例中构造为楔形板并且具有两个楔形区段19a，19c，这两个楔形区段具有平坦的、相对于射束轴线Z成角度地布置的面，所述面布置在侧向相邻于中央的、完全平坦的板区域19b中。射束轮廓6，6'的射到楔形区段19a，19c上的部分沿Y方向分别向外、即从射束轴线Z离开地转向并且形成第一和第三轮廓区域6a，6a'或者说6c，6c'。射束轮廓6，6'的穿过平坦的板区域19b的部分形成射束轮廓6，6'的中间的第二轮廓区域6b，6b'。
射束轮廓6，6'沿第二方向(Y方向)的这种细分可用于产生待制造的构件21或者说粉末层25的预热或者说补充加热。激光射束3的功率的分摊到第一，第二或者说第三轮廓区域6a，6a'；6b，6b'；6c，6c'上的份额在示出的示例中通过另一光学元件19的呈楔形板形式的几何形状预给定。份额必要时可在小边界中以下述方式改变：改变楔形板19沿Y方向的位置。替代于楔形板19，可为了射束轮廓的细分例如在射束成形装置14中设置两个楔形光学元件，它们类似于楔形板19的楔形区段19a，19c地构造并且可相互独立地沿Y方向移动。通过楔形光学元件独立移动到激光射束3的光路中或从该光路移出，可在预热或者说在补充加热时适宜地调设激光射束3的功率的份额并从而适宜地调设希望的能量输入。例如，激光射束3的整个功率的高份额、例如大于70％可分摊到中间的第二轮廓区域6b，6b'上，而激光射束3的整个功率的小份额分别分摊到第一和第二轮廓区域上。
可视射束轮廓6，6'借助另一光学元件19的附加成形或者说划分是否是希望的而定，将另一光学元件19借助图2和图3中通过双向箭头简示的驱动器引入到激光射束3的光路中或从该光路中移出。另一光学元件19的引入和引出必要时可根据激光射束3在加工区11上的位置XP，YP进行。可例如在具有引入到在光路中的另一光学元件19的情况下照射面式的第一子区域T1a，T1d，而可在没有引入到激光射束3的光路中的另一光学元件19的情况下照射第二子区域T2。
显而易见，在图3示出的照射装置1中，必要时，另一光学元件19的旋转可与可绕射束轴线Z旋转的保持件17一起进行，或者说，另一光学元件19可定位在可绕射束轴线Z旋转的保持件17上。替代地附加地，当在光路中布置在准直透镜8之前的光学元件7例如构造为衍射光学元件时，可为了射束轮廓6，6'的附加成形、尤其划分，使用在图1至图3中示出的该光学元件7。在该情况中，可视射束轮廓6，6'的附加成形是希望与否而定，将衍射光学元件7如更上面描述的那样借助驱动器引入到光路中或者说从光路移出。
在图1至图4中描述的照射装置1中，可以以更上面描述的方式以比为了该目的在传统中所用的机床的情况下更高的构造速率制造三维构件21。此外，扫描器装置15可基于不需要的方向转向不那么动态地构造，因而比在传统机床的情况下更成本有利地构造。必要时在此可取消使用物镜、例如在图4中示出的物镜24，即聚焦仅仅在扫描器装置15之前进行。
图5示出机床20，该机床同样使得能以较高的构造速率制造三维构件21。图5的机床20与在图4中示出的机床20基本上区别在于：照射装置1不具有射束成形装置。由射束源2产生的激光射束3因而在不改变射束轮廓并从而以典型圆形或者说圆的射束横截面或者说“斑”借助扫描器装置15射入到加工区11、更确切地说最上面的粉末层25上。
图6a示出最上面的粉末层25的局部与图5的待生成的三维构件21的层的子区域Ta以及激光射束3、更确切地说该激光射束的点形的射束轮廓。如在图6a中通过以虚线双向箭头简示的那样，激光射束3以沿第一方向R1(X方向)的振荡运动连续和多次运动经过粉末层25，其中，产生线形照射区域30，粉末层25在该照射区域中熔化。在图6a中首先在子区域Ta的上端部处产生的线形照射区域30在与第一方向不同的第二方向R2上沿着在图6a中简示的轨迹曲线31运动经过粉末层25，直至具有希望的几何形状的子区域Ta完全熔化并从而完全制成三维构件21的层的第一子区域Ta。
如在图6a中可看到的那样，在线形照射区域30运动经过粉末层25时，第一方向R1和第二方向R2连续改变，使得子区域Ta的在图6a中的上端部处的第一方向R1与(地点固定)加工区11的X方向相一致，而在子区域Ta的右端部处的第一方向R1与加工区11的Y方向相一致，即两个方向R1，R2以90°旋转。
第二方向R2、即进给方向在粉末层25的上端部处相应于加工区11的(负)Y方向，而在线形照射区域30运动时同样连续旋转90°，使得在子区域Ta的右端部处的第二方向R2与照射区11的X方向相一致。如在图6a中同样简示的那样，在线形照射区域30运动经过粉末层25时，两个方向R1，R2并不强制相互垂直取向，而是角度——两个方向R1，R2相对彼此成该角度在加工区11中取向——在运动经过粉末层25时可变化。在此，优选，激光射束3的功率在振荡运动期间这样调节，使得待照射的面或者说子区域Ta经受面恒定的能量输入。在上面的示例中，其中，线形照射区域30沿着“左转弯”运动，在沿着轨迹曲线31运动时功率沿正X和Y方向下降而沿负X和Y方向提高。
如在图6a中同样可看到的那样，在线形照射区域30运动经过粉末层25时，其沿着根据在照射区11上的地点而变化的第一方向R1的长度L也改变，并且更确切地说根据三维构件21的层的待制造的子区域Ta的几何形状改变。线形照射区域30的产生以及其经过粉末层25的运动在示出的示例中借助(二维)扫描器装置15的两个扫描镜23a，23b实现。为了该目的，将两个扫描镜22a，22b的旋转驱动器23a，23b借助控制装置16合适地操控，以将激光射束3在扫描器装置15的加工区11中合适地定位。可为了产生具有高频率的振荡运动操控旋转驱动器23a，23b，以实现例如大于约1kHz的振荡频率。
借助旋转驱动器23a，23b，可使激光射束3尤其这样在加工区11中运动，使得线形照射区域30在实际中可任意地取向或者说旋转，并且也使得振荡运动的(两倍)幅值、即线形照射区域30的长度L可在较大的值范围上变化，显然，该值范围通过扫描器装置15的加工区11的大小限界。控制装置16为了操控旋转驱动器23a，23b动用关于待产生的三维构件21在对应的待照射的粉末层25处的(二维)几何形状的数据，该数据存放在存储装置中或该数据被编程系统预给定。
如在图6a，b中同样可看到的那样，待制造的子区域Ta的两个边缘32a，b——这两个边缘在线形照射区域30的两个端部沿着在图6a，b中示出的轨迹曲线31运动时形成——具有高的光滑度，即所述边缘以高的分辨率相应于待制造的子区域Ta的边缘的额定轮廓。高的分辨率通过在沿着轨迹曲线31运动时改变线形照射区域30的取向以及通过改变其长度L实现。子区域Ta的一个或必要时两个边缘32a，b可与待制造的构件21的轮廓一致。尤其在大构件21的情况下，子区域Ta的一个或两个边缘32a，b必要时不必与构件21的轮廓相一致，因为构件21的另外的待制造的子区域可能在侧向相邻地衔接到对应的边缘32a，b上。
图6b如图6a那样示出三维构件21的所述层的子区域Ta的制造，但在图6b中示出的图示中，与图6a相反，并不使用一个，而是使用三个激光射束3a-c来产生线形照射区域30。三个激光射束3a-c中的每个在此实施一振荡运动，该振荡运动形成线形照射区域30的第一，第二和第三区段30a-c。形成线形照射区域30的三个区段30a-c在此直接相互邻接并且具有相同的长度L1(相应于振荡运动的两倍幅值)。通过使用两个或更多个激光射束3a-c可将引入到粉末层25中的功率提高并将用于制造三维构件21的构造速率提高。
三个激光射束3a-c在示出的示例中可相互独立地运动经过粉末层25。为了能实现这一点，扫描器装置15可具有三对扫描镜22a，22b，它们分别用作二维扫描器，以将对应的激光射束3a-c运动经过粉末层25。显而易见，也可使两个或大于三个激光射束3a-c通过该方式相互独立地运动经过粉末层25或者说加工区11。必要时也可使用必要时可切换的衍射光学元件来将两个或更多个激光射束3a-c相互独立地运动经过粉末层25。
如果两个或更多个激光射束3a-c可相互独立地运动经过粉末层25，则这些激光射束可如在图6b中示出的那样一方面用于共同产生线形照射区域30。根据待制造的构件21的几何形状或者说待制造的构件21的层的对应的待制造的子区域Ta的几何形状而定——相应于粉末层25的待照射的子区域T1a，T1d或T2(参见图5)，两个或更多个激光射束3a-c另一方面也可用于相互独立地照射粉末层25的不同的子区域T1a…T1d或者说T2(参见图5)，其中，例如，在产生待制造的构件21的轮廓线时，对应的激光射束3a-c不实施振荡运动。多个激光射束3a-c的使用因而显著提高在制造不同的三维构件21时的灵活性。
在图6b中示出的线形照射区域30可借助两个或更多个激光射束3a，3b以不同的方式产生，以在熔池镇定的意义上影响熔化物稳定性或者说影响熔化物均匀性，以及必要时提高构造速率，其方式是，将线形照射区域30或者说熔池的长度L增大。图7a示出在使用两个激光射束3a，3b的情况下线形照射区域30的产生，这两个激光射束类似于图6b产生具有一致的长度L1的各区段30a，30b，其方式是，这两个激光射束分别实施振荡运动。图7b示出以下情况，其中，两个区段30a，30b部分地，并且更确切地说在共计为长度L1的约10％的区域中交搭。图7c示出以下情况，其中，两个区段30a，30b具有不同的长度L1，L2，以共同形成线形照射区域30。显而易见，两个区段30a，30b必要时可完全(100％)交搭，其中，原则上任何交搭值(即0％至100％之间)都是可能的。
图8a，b示出图7a的线形照射区域的情况，其中，两个区段30a，b并不交搭并且具有一致的长度L1。在图8a，b中，两个区段30a，b具有恒定的相位关系，即各激光射束3a，3b的振荡运动以相同的振荡频率进行。图8a示出以下情况，其中，两个激光射束3a，3b反向运动，图8b示出以下情况，其中，两个激光射束3a，3b同向运动。显而易见，两个激光射束3a，3b的振荡运动之间的其他相位关系也是可能的。
图9仅仅示出在图8a的相反运动的情况下两个激光射束3a，3b的振荡运动的不同的旋转方向。显而易见，在图9中选择的图示中，激光射束3a，3b如在图8a，b中示出的那样沿着公共的线振荡，并且，仅仅为了直观示出振荡运动的旋转方向而在图9中示出蜿蜒形的运动。同样显而易见，不强制必须存在两个激光射束3a，3b的振荡运动之间的固定相位关系，而是两个激光射束3a，3b的振荡频率必要时可选择得不同。
所述至少一个激光射束3，3a-c的振荡运动的频率并从而在一个周期时长上求平均的沿第一方向R1(参见图6b)的速度vi——使用该速度来产生线形照射区域30——显著大于进给速度v2，即沿第二方向R2的速度。典型地，振荡运动的速度v1是进给速度v2的至少10倍，优选至少二十倍。
图10示出三维构件的层的条形的子区域Ta，该子区域借助图5的机床20的激光射束3完全熔化。沿Y方向延伸的条形子区域Ta沿X方向具有宽度，该宽度相应于线形照射区域30的长度L，该线形照射区域由激光射束3在沿X方向振荡运动时产生。激光射束3沿第一方向R1——第一方向在示出的示例中相应于X方向——在振荡运动中运动经过(图10中未示出的)粉末层，其中，振荡运动沿第一方向R1的速度v1恒定，即沿第一方向R1的速度v1独立于激光射束3沿X方向的位置。沿第二方向R2(进给方向)——该第二方向在示出的示例中相应于Y方向——使激光射束3同样以恒定的速度v2运动，但在此不实施振荡运动，使得在整体上产生在图10中示出的之字形的轨迹曲线31。
因为除了振荡运动的转向点33a，b之外沿X方向的每个位置被激光射束3以相同的速度v1(更确切地说以相同数值的速度v1)扫过两次(或更多次)，所以得到沿第一方向R1基本上均匀的能量输入，即能量输入与激光射束3沿第一方向R1的位置基本上无关。
因为在之字形的轨迹曲线31的两个转向点33a，b处出现暂时的加速，所以激光射束3在转向点33a，b处比期望的留得更长，由此在待制造的子区域Ta的边缘处形成粉末金属的不希望的提高的加热。为了解决该问题，被证明为有利的是，将激光射束3在连续振荡运动的两个转向点33a，b处的功率Pu相对于激光射束3在连续振荡运动的两个转向点33a，b之间的功率Pz减小，即存在：Pu<Pz。在转向点33a，b处的功率Pu可在此例如减小到小于转向点33a，b之间的功率Pz的40％，小于30％或小于20％。激光射束3在转向点33a，b之间射入的功率Pz可尤其涉及可由图5的机床20的射束源2产生的最大功率。
在图10中示出的之字形的轨迹曲线31的情况下实现沿X方向基本上均匀的能量输入，在该情况下也可能出现沿Y方向不均匀的能量输入，并且更确切地说对于以下情况：激光射束3具有与每振荡运动的进给相比较窄的、朝边缘快速下降的射束轮廓，例如呈高斯形射束轮廓形式的射束轮廓。在该情况中，尤其在图10作为以虚线三角形34示出的区域——所述区域在线形照射区域30的边缘在相邻转向点33a或者说33b之间沿Y方向形成——处可能形成减小的能量输入，而在子区域Ta的中间的能量输入显著更均匀。这导致：在转向点33a，b处，粉末材料进一步被加热到超过所需的熔化温度，这导致非镇定的制造过程。该问题可通过沿X方向的振荡运动的较高的振荡频率，该频率这样与进给速度协调，使得在线形照射区域30内的每个部位被激光射束3扫过至少两次，优选至少三次。但沿X方向的振荡运动的最大振荡频率被扫描镜22a，b的最大振荡频率限界。
图11a，b示出解决沿Y方向不均匀的能量输入的问题的可能性，其方式是，沿第一方向R1(X方向)的连续振荡运动与沿第二方向R2(Y方向)的另一连续振荡运动叠加。两个振荡运动的叠加可借助两个扫描镜22a，b以特别简单方式实现。显而易见，除了沿第二方向R2(Y方向)的振荡运动之外以沿Y方向的恒定速度v2c进给，即沿第二方向R2的速度v2具有恒定份额v2c和振荡份额v2o(v2＝v2c+v2o)。需要恒定份额v2c来使线形照射区域30沿Y方向运动经过粉末层。在图11a，b中示出的示例中，沿X方向的振荡运动的振荡频率f1相应于沿Y方向的振荡运动的振荡频率f2，这与沿Y方向的速度v2的恒定的份额v2c结合导致在图11a，b中示出的螺旋形的轨迹曲线31。沿X方向的振荡运动的幅值A1在此相应于线形照射区域30的长度L的一半(L＝2A1)。
在图11a，b中示出的轨迹曲线31的区别之处在于沿Y方向的振荡运动的不同的幅值A2以及螺旋形的轨迹曲线31的相互不同的螺距，该螺距又取决于沿Y方向的速度v2的恒定的份额v2c。基于相同的振荡频率f1，f2，两个振荡运动具有恒定的相移该相移在示出的示例中例如为90°或者说为π/2。在这种相移的情况下，在沿X方向的振荡运动的在转向点33a，b处达到的最小速度v1时，沿Y方向的另一振荡运动的速度v2的振荡份额v2o最大。通过该方式可实现特别均匀地将能量沿Y方向输入到粉末材料中。
显而易见，在图10的图示中，沿Y方向相邻的转向点33b之间的间距和在图11a，b的图示中沿Y方向的振荡运动的幅值A2夸张示出，以看得清楚。一般对于沿X方向的振荡运动的幅值A1和沿Y方向的振荡运动的幅值A2存在以下关系：A2/A1>1：3和A2/A1<1：10。
激光射束3，3a-c的用于产生三维构件21或者说用于产生构件21的对应的层或者说对应的层的子区域Ta的运动由控制装置16控制。控制装置16可如在图5示出的那样布置在照射装置1内，但也可能的是，其布置在照射装置1外并通过无线连接或有线连接与扫描器装置15以及与照射装置1或者说机床20的另外的零部件通信。

Claims (15)

1.一种用于通过借助至少一个高能射束、尤其是借助至少一个激光射束(3，3a-c)照射至少一个粉末层(25)来制造三维构件(21)的层的至少一个子区域(Ta)的方法，包括：
借助所述至少一个高能射束在加工区(11)中照射所述粉末层(25)，其中，所述至少一个高能射束在沿第一方向(R1)的连续振荡运动中运动经过所述粉末层(25)，以产生线形照射区域(30)，在该线形照射区域中所述粉末层(25)被熔化，和其中，为了产生所述三维构件(21)的所述层的所述子区域(Ta)，使所述线形照射区域(30)沿与第一方向不同的第二方向(R2)运动经过所述粉末层(25)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高能射束借助扫描器装置(15)的两个扫描镜(22a，22b)在所述加工区(11)中运动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述三维构件(21)层式地通过选择性激光熔化或通过选择性激光烧结制造。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述至少一个粉末层(25)借助所述至少一个高能射束，优选借助所述至少一个激光射束(3)，在机床(20)的加工室(27)中被照射，所述机床构造用于通过照射粉末层(25)来制造三维构件(21)，其中，所述加工室(27)具有用于施加所述粉末层(25)的载体(26)。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，为了产生所述线形照射区域(30)，使至少两个高能射束以沿第一方向(R1)的振荡运动运动经过所述粉末层(25)。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，将第一方向(R1)和/或第二方向(R2)在所述线形照射区域(30)运动经过粉末层(25)时改变。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，将所述线形照射区域(30)沿第一方向(R1)的长度(L)在所述线形照射区域(30)运动经过所述粉末层(25)时改变。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述高能射束在沿第一方向(R1)的振荡运动方面的速度(v1)是所述高能射束的在所述线形照射区域(30)沿第二方向(R2)运动方面的速度(v2)的至少10倍。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述高能射束的沿以上两个方向(R1，R2)的运动相互协调，使得在所述线形照射区域(30)内的每个部位被所述高能射束扫过至少两次，优选至少三次。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述高能射束在沿第一方向(R1)的连续振荡运动方面以恒定的速度(v1)运动经过所述粉末层(25)。
11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述高能射束(3)在所述连续振荡运动的两个转向点(33a，b)处的功率(Pu)相对于所述高能射束(3)在所述连续振荡运动的所述两个转向点(33a，b)之间的功率(Pz)减小。
12.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，将沿第一方向(R1)的连续振荡运动与沿与第一方向不同的第二方向(R2)的另外的连续振荡运动叠加。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，沿第一方向(R1)的振荡运动以第一振荡频率(f1)进行，和其中，沿第二方向(R2)的另外的振荡运动以第二振荡频率(f2)进行，该第二振荡频率是第一振荡频率(f1)的整数倍，其中，第二振荡频率(f2)优选与第一振荡频率(f1)相一致。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，沿第一方向(R1)的所述振荡运动和沿第二方向(R2)的另外的振荡运动之间的相移为π/2。
15.一种计算机程序载体，其具有代码单元，该代码单元适配成用于当程序在数据处理设备上运行时执行根据前述权利要求之一所述的方法的所有步骤。
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