CN110103468A - 用于添加式地制造三维物体的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能借助包括至少两个照射元件的照射装置固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备，所述照射元件作为照射阵列特别是布置在至少一个共同的照射元件载架上，其中每个照射元件适配于出射沿着或可沿着所述建造平面中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径被引导的能量束，其中所述照射阵列能相对于所述建造平面移动，其中设置了控制单元，所述控制单元适配于控制输入到至少两个能量束的至少两个能量束路径中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件出射的至少两个能量束的光斑大小的比率。

Description

用于添加式地制造三维物体的设备
技术领域
本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能借助照射装置固化的建造材料构成的层来添加式地制造(增材制造)三维物体的设备，所述照射装置包括作为照射阵列布置——特别是布置在至少一个共同的照射元件载架上——的至少两个照射元件，其中每个照射元件适配于出射沿着或可沿着建造平面中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径被引导，其中照射阵列可相对于建造平面移动。
背景技术
在现有技术中，已知包括被布置为照射阵列的至少两个照射元件的照射装置的设备。作为照射阵列的布置限定了被分配给照射阵列的至少两个照射元件之间的空间关系。例如，所述至少两个照射元件可被分配给(并且附接于)共同的照射元件载架，其中各照射元件不可关于共同的照射元件载架相对于彼此移动。相反，照射阵列可作为一个整体与被包括于照射阵列中的所有照射元件一起移动。
此外，从现有技术已知照射装置被布置成可相对于建造平面移动，在该建造平面中建造材料借助由照射元件出射的至少一个能量束直接照射。根据一种方法，照射装置、特别是照射阵列例如通过对应的驱动机构移动。也可以的是，承载建造平面的模块可以相对于静止的照射装置移动。当然，两种方法的组合也是可以的，其中照射装置和承载建造平面的模块相对于彼此移动。
由于与照射阵列的各个照射元件的布置相关的规定空间关系，由不同照射元件照射的建造材料可能无法接收由每个能量束路径长度的相同能量，由各个照射元件出射的相应能量束沿着所述能量束路径被引导。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于添加式制造三维物体的设备，其中改进了输入到建造材料中的能量。
该目的通过根据权利要求1所述的设备创造性地实现。本发明的有利实施例记载于从属权利要求。
本文所描述的设备为一种用于通过依次逐层地选择性固化由能借助照射装置固化的粉末状的建造材料(“建造材料”)构成的层来添加式地制造三维物体——例如，技术结构件——的设备，所述照射装置包括被布置为照射阵列的至少两个照射元件，例如，所述两个照射元件各自出射能量束，特别是激光束或电子束。相应的建造材料可以为金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以为激光束或电子束。相应的设备可以为例如选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。
设备可包括在其运行期间使用的多个功能单元。示例性的功能单元为：过程室；照射装置，其适配于使用至少一个激光束选择性地照射设置在过程室中的建造材料层；和如上所述的流产生装置，其适配于产生具有给定的流动特性——例如，给定的流动轮廓、流速等——的至少部分地流经过程室的气态流体流。气态流体流在流经过程室的同时可以携带未固化的建造材料，尤其是在设备运行期间产生的烟雾或烟雾残留物。所述气态流体流典型为惰性的，也就是典型为惰性气体，例如氩气、氮气、二氧化碳等。
照射阵列的照射元件可适配于产生(多个)能量束或(多个)能量束可由至少一个单独的束产生单元产生，其中照射元件适配于单独出射能量束。换而言之，每个照射元件都适配于出射在该照射元件自身中产生或在单独的束产生单元中产生的能量束，其中能量束以能量束可以由照射元件出射并因此被引向建造平面的方式被引导到照射元件。
照射装置的照射阵列和建造平面可相对于彼此移动。由于照射阵列的移动以及因此各个照射元件相对于建造平面的移动，相应的能量束可以沿着建造平面中的能量束路径被引导。布置在建造平面中的建造材料经由对应的能量束沿着能量束路径被直接照射。由于各个照射元件作为阵列布置，整个阵列能以从各个照射元件出射的能量束可以同时沿着相应的能量束路径被引导的方式相对于建造平面移动。
一般而言，能布置在照射阵列中并且适配于产生或出射能量束并且将该能量束引向建造平面的每个单元或每个元件可被理解为本申请的范围内的照射元件。例如，照射元件可被建造为激光二极管或照射阵列可由被布置为光纤阵列的多条(至少两条)光纤建成，其中能量束可以耦合到光纤中。可经由至少一个束产生单元产生对应的能量束，例如激光。
本发明基于以下思想：提供控制单元，其适配于控制输入到至少两个能量束的至少两个能量束路径中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件出射的至少两个能量束的光斑大小的比率。根据本发明，借助由照射阵列的至少两个照射元件出射的各个能量束实现的能量输入可以经由控制单元来实现。特别地，针对能量输入的比率和/或至少两个能量束的光斑大小的比率，可以控制每个照射元件出射到建造平面的由能量束——所述能量束沿着能量束路径被引导——的光斑覆盖的相应区域中的能量。例如，可以关于单位能量束路径长度(每一能量束路径长度)的能量输入或在至少一个能量束路径或路径部段或熔化轨迹或区域中消耗的能量来控制能量。术语“熔化轨迹”可以指建造平面中通过使能量束沿着能量束路径被引导而熔化的建造材料的轨迹。
单位能量束路径长度的能量输入独立于对应的能量束沿着其被引导的能量束路径的总长度而限定能量输入。相反，控制单元可适配于控制关于标准长度或单位长度经由对应的能量束消耗的能量输入。换而言之，控制单元适配于控制借助由照射阵列的照射元件出射的能量束在能量束路径的一部段中消耗的能量。
这允许例如根据期望的照射图案/模式来调整每个照射元件适配于在布置于建造平面中的建造材料中消耗(deplete)的能量。例如，可以以如下方式控制各个能量束的能量输入和/或光斑大小：使用不同能量束照射建造平面的经由不同照射元件照射的不同区域。例如，可以使用与物体的外壳区域不同的能量束照射物体的核心区域。
根据本发明的第一实施例，控制单元可以适配于基于与至少一个能量束路径的至少部分地弯曲的区段有关的至少一个参数来控制能量输入和/或光斑大小。如下文将描述的，在束路径的弯曲区段中，由于照射阵列中的各个照射元件的规定空间关系会出现路径差，因此会出现能量分布或单位能量束路径长度的能量的不均等性。因此，可根据描述能量路径的至少一个弯曲区段的参数而借助控制单元来控制能量输入和/或光斑大小，以调节或控制至少两个能量输入和/或光斑大小的规定比率，例如，以确保在对应的建造材料体积中消耗相同能量。这允许建造材料的被照射区域中的能量的均匀分布。
根据设备的另一实施方案，控制单元可适配于根据与能量束路径长度差相关的至少一个参数来控制特别是单位能量束路径长度的能量输入和/或至少两个能量束的光斑大小。如前所述，照射元件被布置为照射阵列，其中各个照射元件相对于彼此的位置由于阵列布置而固定。因此，根据照射阵列的运动，由不同照射元件出射的能量束沿着不同能量束路径被引导。
特别地，不同能量束路径可至少部分地包括不同路径长度，使得由两个不同照射元件出射的两个能量束可同时沿着具有两种不同路径长度的两个不同能量束路径被引导。结果，两个能量束的单位能量束路径的能量输入不同，这是因为两个能量束路径之间的暴露时间不同。
例如，如果照射阵列沿着其被引导的路径包括至少一个弯曲的路径部分，则由至少两个不同的照射元件出射的能量束可以沿着具有不同路径长度的弯曲路径部分被引导。由于两个照射元件的空间固定布置，沿着具有较短路径长度的能量束路径被引导的能量束将消耗比沿着具有较长路径长度的能量束路径被引导的另一能量束更多的单位能量束路径长度的能量，这是因为两个能量束的总暴露时间相同，但由第一能量束消耗的能量在较小路径上并且因此在较小体积的建造材料中被消耗，因为能量束路径较短。通过控制单位能量束路径长度的能量输入和/或由所述至少两个照射元件出射的能量束的光斑大小，可以补偿能量束路径长度差，以允许独立于利用其照射建造材料的相应区域的照射元件或该照射元件在照射阵列中的位置而实现建造材料中的均匀能量消耗。
此外，可以的是，控制单元可以适配于调整单位能量束路径长度的能量输入的规定比率，和/或由至少两个照射元件出射的能量束的光斑大小的比率。特别地，控制单元可适配于匹配由至少两个照射元件出射的至少两个能量束的能量输入。这样一来，能以如下方式调整能量输入和/或光斑大小的规定比率：两个不同能量束消耗不同或相同的单位能量束路径长度(或单位面积或熔化轨迹)的能量，特别是单位能量束路径长度的能量。可根据必须在建造平面中被照射的照射图案来调整经由两个照射元件执行的能量消耗的差异。此外，可以设定另一调整标准，其中可以根据调整标准来调整经由至少两个照射元件消耗的能量的调整。调整标准例如可以涉及沿着不同的能量束路径的能量输入中的规定差异。
例如，所谓的“核心和外壳”照射需要在添加式制造过程中建造的物体的不同区域中的不同能量输入。例如，在建造平面的第一区域中必须消耗与第二区域中不同量的能量。通过规定经由所述至少两个照射元件实现的能量输入的比率，可以使建造平面的不同区域由包括不同束能量的能量束照射。
特别地，还可以匹配由所述至少两个照射元件出射的至少两个能量束的能量输入。这允许在建造平面的被照射区域中实现均匀的能量输入，其中可以确保沿着至少两个能量束路径——所述至少两个能量束沿着所述至少两个能量束路径被引导——消耗的能量相同。因此，例如，沿着较长能量束路径被引导的能量束的能量(如果所述至少两个能量束路径的路径长度之间存差异)与沿着较短能量束路径被引导的另一能量束相比必须被提升(光斑大小必须被降低)，或沿着较短能量束路径被引导的能量束的能量降低(光斑大小必须被增加)。因此，可以匹配关于能量束路径长度消耗的能量，以确保建造材料沿着两个能量束路径以相同能量被照射。
所述至少一个参数可以是或可以包括
-所述至少一个能量束沿着对应的能量束路径的移动速度，和/或
-同一照射阵列的至少两个能量束沿着对应的能量束路径的移动速度差，和/或
-至少一个能量源的能量束路径的长度，和/或
-同一照射阵列的不同能量束源的至少两个能量束路径的长度差，和/或
-所述至少一个能量束路径的至少一部分的曲率，和/或
-所述至少一个能量束路径的至少一部分的半径，
-至少一个能量束源的写入时间，和/或
-至少两个能量束源的写入时间差。
换而言之，所述至少一个参数基于由两个照射元件出射的两个能量束沿着其被引导的两个能量束路径的路径差。所产生的路径差可以采取各种方式确定，例如针对至少一个能量束沿着对应的能量束路径的移动速度。
根据照射阵列的几何形状，特别是各个照射元件的布置或各个照射元件之间的空间关系，可以限定一个或多个“中间”照射元件。中间照射元件出射沿着“中间”(中央)束路径被引导的能量束。取决于照射阵列的其它照射元件相对于“中间”照射元件的位置，所出射的能量束沿着比由“中间”照射元件出射的能量束沿着其被引导的“中间”能量束路径更长或更短的能量束路径被引导。
为了控制相应能量束的能量和/或光斑大小，可考虑各个能量束的移动速度，其中可以通过相应地调整能量输入来补偿移动较快的能量束和移动较慢的能量束。此外，可以将同一照射阵列的至少两个能量束沿着它们的能量束路径的移动速度差用作参数。因此，如果所述至少两个能量束沿着不同能量束路径、特别是具有不同路径长度的能量束路径被引导，则将出现移动速度差，这是因为能量束同时沿着它们的路径被引导。因此，移动速度以及移动速度差可以用来控制能量束的能量。
可以以与移动速度或移动速度差相关的能量束路径的长度以及同一照射阵列的两个能量束沿着其被引导的至少两个能量束路径的长度差作为控制由不同照射元件出射的能量束的能量和/或光斑大小的基础。
可进一步限定也与移动速度、移动速度差或路径长度或路径长度差相关的写入时间。对由同一照射阵列的两个不同照射元件出射的至少两个能量束的能量和/或光斑大小的控制可基于至少一个能量束的写入时间或至少两个能量束的写入时间差。写入时间是移动速度和能量束沿着其被引导的束路径的关联的结果。换而言之，写入时间是照射规定的路径长度所需或可用的时间。写入时间限定建造材料沿着多长的能量束路径被照射或相应的能量束在能量束路径的多长部段上聚焦。
由于由两个不同照射元件出射的两个能量束的两个能量束路径的长度差特别是出现在能量束路径的弯曲区段或部分中，所以可以确定所述至少一个能量束路径的至少一部分的曲率和/或半径以控制至少一个能量束的能量和/或光斑大小。如前所述，如果两个能量束沿着两个弯曲的能量束路径被引导，例如，如果借助由多个照射元件出射的多个能量束在建造平面中照射环或圆盘，则各个能量束沿着特别是不同半径上的不同能量束路径被引导。因此，沿着较小半径上的能量束路径被引导的能量束要比沿着弯曲(“圆”)形的较大(“外”)半径上的能量束路径被引导的能量束移动得更慢。因此，可以根据相应能量束路径的曲率和/或半径来控制能量束的能量。
为了控制由照射阵列的照射元件出射的至少一个能量束的能量和/或光斑大小，不同方法也是可行的，特别是控制单元可以适配于通过调整该照射阵列的至少一个照射元件的至少一个照射参数来控制能量输入。通过控制所述至少一个照射元件的至少一个照射参数，可以直接影响或控制在建造材料中消耗的能量，所述建造材料特别是沿着能量束沿其被引导的能量束路径布置的建造材料。照射参数描述照射过程，其中照射参数一般可以包括可以使用其影响照射过程的任何参数。通过调整照射参数，可以调整由相应的能量束消耗的能量。
优选地，控制单元可以适配于根据照射阵列的至少一个运动参数、特别是根据照射阵列的运动来调整所述至少一个照射参数。如前所述，如果至少两个能量束沿着具有不同能量束路径长度的能量束路径被引导，则需要调整或控制至少一个能量束的能量以提供照射材料的均匀照射。这样的路径差异特别是以照射阵列的不同运动图案——例如以照射阵列围绕枢轴线的运动——出现。
设备的控制单元还可以适配于针对照射阵列的至少两个照射元件分别/单独地、特别是针对照射阵列的每个照射元件调整至少一个照射参数。如前所述，可以布置一个照射元件或限定一个照射元件为“中间的”。“中间的”照射元件例如可居中地布置在共同的照射元件载架上，优选地布置在该共同的照射元件载架的中心轴线上或与其平行。
取决于必须通过照射阵列的照射实现的照射图案，有必要分别控制经由各个能量束消耗的能量和/或光斑大小。这可以通过控制单元适配于针对不同照射元件分别调整照射参数来实现。与期望的照射图案、特别是被分配为使用各个照射元件照射的各个区域对应，控制单元可以相应地调整照射元件的照射参数。
所述至少一个照射参数可以是或可以包括
-至少一个能量源的能量，和/或
-至少一个能量源的光斑几何形状，和/或
-暴露时间。
因此，照射参数可以直接影响建造材料中所消耗的能量。特别地，可以调整能量束的能量。当然，也可以调整与能量束的能量相关的参数，例如能量束的强度或功率。
此外，可以直接控制所述至少一个能量束的光斑几何形状，其中将建造平面上使用被引导到该建造平面上的能量束照射的图案称为能量束的“光斑”。术语“光斑几何形状”可以指多个参数或可以受多个参数影响，其中，例如，建造平面中的能量束的光斑的大小和/或建造平面中的光斑的形状可以包含于光斑几何形状中或对其有影响。例如，光斑大小可以指定建造平面上使用静止能量束照射的面积。光斑的形状可以指定使用静止能量束照射的几何形状，例如圆形。另外，也可考虑能量束轮廓，例如束光斑中的能量分布，例如光斑中所谓的“顶帽(top hat)”或“高斯”能量分布。
此外，能量束的写入时间可以影响照射参数或可以被用作照射参数。如前面已经描述的写入时间是照射建造平面的对应的路径长度或对应的面积所需的时间。换而言之，写入时间是指能量束停留在同一光斑上或能量束路径的同一部段上的时间。
该设备可以进一步改进之处在于，照射阵列可相对于建造平面平移。该平移运动可通过使该阵列相对于建造平面平移来执行，其中照射阵列移动且建造平面静止，或者该平移可以通过使建造平面相对于静止的照射阵列平移来实现。当然，可以使照射阵列和照射平面两者相对于彼此移动并通过照射阵列移动和建造平面移动的重叠来实现平移。通过使照射阵列相对于建造平面移动，可以经由照射阵列照射建造平面的每个部分。
照射装置还可以适配于根据至少一个能量束路径来控制照射阵列的移动，其中照射阵列可围绕枢轴线、特别是基本上垂直于设备的建造平面的枢轴线枢转。当然，照射阵列相对于建造平面的平移和照射阵列例如围绕照射阵列的枢轴线的运动可以任意地组合。照射阵列的枢转运动允许沿着平行布置的弯曲束路径——例如，至少部分为圆形的束路径——引导经由照射阵列的照射元件出射的不同能量束。根据必须在建造平面上“写入”的能量束路径，照射装置可以使照射阵列枢转，以控制各个照射元件的相对位置并因此控制建造平面上的能量束的位置。
设备的照射阵列可以进一步相对于沿着能量束路径的移动方向倾斜。因此，照射阵列可以相对于移动方向以任意角度取向，其中倾斜度例如可以关于各个能量束的能量束路径进行选择。
此外，可以设置承载布置在设备的建造平面中的建造材料的承载装置，其中该承载装置可以适配于使建造平面相对于照射阵列的至少一个照射元件移动，特别是可枢转地运动。因此，承载装置可以使建造平面相对于至少一个照射元件移动，其中建造平面关于至少一个枢轴线的可枢转运动是可行的。例如，承载装置可以使建造平面关于承载建造材料的承载元件的中心轴线旋转。
另外，可以设置适配于将建造材料施加到建造平面上的施加单元，其中承载装置适配于以高度可调整的方式移动建造平面，特别是使建造平面相对于施加单元枢转，和/或其中施加单元适配于相对于建造平面以高度可调整的方式移动。施加单元设置用于将建造材料施加到建造平面上。因此，可以实现建造材料的逐层的选择性照射和固化，其中布置在建造平面中的建造材料借助由所述至少一个照射阵列的照射元件出射的能量束照射并由此固化。在照射过程步骤完成之后，可以将一层新建造材料施加到前一建造平面上。优选地，可以预先降下建造平面，以允许经由施加单元施加新的建造材料。
特别地，施加单元可以以建造材料可以被连续施加到建造平面上的方式相对于建造平面以高度可调整的方式移动。也可以使建造平面以建造平面相对于施加单元枢转的方式可枢转地布置。在两种方法中，可以将建造材料连续施加到随后可以被照射的建造平面上。例如，建造平面中的建造材料在建造平面的一个区域中被照射，其中建造平面和照射装置彼此旋转或枢转。施加装置在未使用照射装置照射的区域中施加新的建造材料。因此，可形成连续的制造过程，而不需要在施加新的建造材料时暂停对建造材料的照射。
此外，本发明涉及一种用于添加式地制造三维物体的设备、特别是如前所述的本发明的设备的照射装置，该照射装置包括作为照射阵列特别是布置在至少一个共同的照射元件载架上的至少两个照射元件，其中每个照射元件适配于出射沿着或可沿着建造平面中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径引导的能量束，其中照射阵列可相对于建造平面移动，其中设置了控制单元，该控制单元适配于控制输入到至少两个能量束的至少两个能量束路径中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件出射的至少两个能量束的光斑大小的比率。控制单元可以被视为是照射装置的一部分或设备的一部分，其中控制单元可与或与照射装置连接。在两种方法中，在设备的安装状态下控制单元与照射装置连接。
另外，本发明涉及一种用于操作至少一个用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能借助能量源固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备、特别是如前所述的本发明的设备的方法，其中该设备包括具有照射阵列的照射装置，所述照射阵列具有作为照射阵列特别是布置在至少一个共同的照射元件载架上的至少两个照射元件，其中每个照射元件适配于出射沿着或可沿着建造平面中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径引导的能量束，其中照射阵列可相对于建造平面移动，其中控制输入到至少两个能量束的至少两个能量束路径中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件出射的至少两个能量束的光斑大小的比率。
因此，可以确定输入到建造平面中的能量并且随后可以执行对至少一个照射元件的能量输入的调整。通过调整或控制能量输入，可以针对对应的束路径设定建造材料中所消耗的能量的量。在建造平面的区域中，特别是束路径的弯曲区段中，可以避免被消耗的能量的不均等分布。例如，可以经由控制单元特别是关于能量束的弯曲区段来分析至少一个能量束路径的至少一个区段。可以经由例如与至少两个能量束路径之间的长度差相关的分析来推导至少一个参数。随后，可以相应地调整经由对应的照射元件实现的能量输入，以实现特别是单位能量束路径长度或单位能量束路径的能量输入的规定比率。优选地，对至少两个能量束的能量输入以单位能量束路径长度消耗的能量相等的方式匹配。
当然，关于本发明的设备所述的所有细节、特征和优点可全部转移至本发明的照射装置和本发明的方法。当然，本发明的方法可以在本发明的设备上执行。
附图说明
参考附图描述本发明的示例性实施例。附图为示意图，其中
图1示出具有本发明的照射装置的根据第一实施例的本发明的设备的细节；
图2以俯视图示出图1的设备；以及
图3以俯视图示出根据第二实施例的本发明的设备的细节。
具体实施方式
图1示出根据第一示例性实施例的设备1，其中设备1是用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能借助照射装置3固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体2的设备1。照射装置3包括作为照射阵列9布置的五个照射元件4-8。作为照射阵列9布置的照射元件4-8由共同的照射元件载架10——例如，各个照射元件4-8安装在其中的框架——承载。
各照射元件4-8适配于朝向建造平面16出射能量束11-15。未固化的建造材料布置在建造平面16中，其中建造材料在使用能量束11-15中的一个能量束照射时固化。因此，物体2是通过经由能量束11-15选择性和依次逐层地照射由建造材料构成的层而制造的。
照射阵列9可以相对于建造平面16移动，其中经由照射元件4-8出射的能量束11-15可以沿着相应的束路径17-21被引导。由图2可以最佳地获得束路径17-21，其中束路径17-21全都处于建造平面16中，并且指的是各个能量束11-15沿着其被引导以照射布置在建造平面16中的建造材料的路径。
根据本实施例，如图1、2所示，照射元件4-8例如被建造为激光二极管，其中也可以具有其它照射元件，例如激光器或光纤。此外，能量束11-15可以由单独的束产生单元(未示出)产生，其中各个照射元件4-8可以仅设置成将能量束11-15引导到建造平面16上。当然，可以将单个能量束分割为单独的能量束11-15。因此，照射阵列9可以被建造为光纤阵列。
如从图1可以进一步推断的，照射装置3包括适配于控制能量束11-15的多个照射参数的控制单元22。优选地，控制单元22适配于控制每个能量束11-15的能量和光斑几何形状，特别是光斑大小。控制单元22还适配于例如经由驱动装置(未示出)来控制照射阵列9的运动。照射阵列9的运动可以包括如箭头23所示的枢转运动以及如箭头24所示的例如沿x和y方向的侧向运动。当然，作为照射阵列9的运动的替代或附加方案，建造平面16可以相对于照射阵列9移动。
由于照射阵列9和建造平面16的相对移动，能量束11-15可以沿着能量束路径17-21被引导。如图2所示，由于能量束路径17-21的弯曲部分，能量束路径17-21包括不同路径长度。取决于各个能量束路径17-21的半径或曲率，能量束路径17-21的长度可以不同。在弯曲区段中，沿着布置在较大半径上的能量束路径17-21被引导的能量束11-15比在布置于较小半径上的能量束路径17-21上行进的那些能量束11-15行进的路径更长。因此，能量束路径17-21的弯曲区段中出现路径长度差。
此外，能量束13沿着其被引导的能量束路径19可被称为“中间的”束路径19，因为能量束13在照射阵列9可围绕其枢转的中心轴线25中出射。因此，取决于能量束路径17-21的曲率，能量束路径17、18和20、21与能量束路径19相比具有正的或负的路径差。换而言之，取决于曲率，能量束路径17、18比能量束路径19更长，而能量束路径20、21比能量束路径19更短，或反之亦然。
例如，在位置26处，能量束路径19的长度利用线27标记。如从图2可以推断的，束路径17、18的长度比“中间的”能量束路径19的长度更长，而束路径20、21的长度比能量束路径19的长度更短，如使用线28所示。类似地，在位置29处，能量束路径19的长度由线30示出并且偏离“中间的”能量束路径19的能量束路径17、18和20、21的长度由线31示出。
因此，能量束11-15同时沿着不同长度的不同能量束路径17-21移动。这引起沿着能量束路径17-21布置的建造材料的不同暴露时间。为了补偿建造平面16中的建造材料的不同暴露时间和不同固化性能，控制单元22适配于分别控制能量束11-15的照射参数以调节与匹配经由照射元件4-8出射的能量束11-15的单位能量束路径长度的能量输入。
也可以特别是根据必须在建造平面16中照射的物体2的几何形状来规定由照射元件4-8出射的能量束11-15的单位能量束路径长度的能量输入的比率。因此，可以经由每个能量束11-15消耗不同量的能量。此外，可以设定另一调整标准，其中可以根据该调整标准来调整经由至少两个照射元件消耗的能量的调整。
特别地，能以在不同区域中消耗不同量的能量的方式限定建造平面16的不同区域。例如，可以在布置于建造平面16中的建造材料中照射“核心和外壳”照射图案，其中在“核心和内侧区域”中消耗与“外壳或外侧区域”中不同量的能量。例如，能量束13、14和15可以关于能量束路径长度消耗比能量束11和12更多的能量。
图3示出根据本发明的第二实施例的设备32。设备32包括如已经在图1、2中示出的照射装置3。因此，对相同部件使用相同的附图标记。如从图3可以推断的，照射装置3、特别是照射阵列9相对于建造平面16移动(如由箭头23、24所示)，以沿着对应的能量束路径17-21引导能量束11-15。另外，建造平面16可如箭头34所示移动，特别是可关于枢轴线33枢转。
设备32还包括适配于将“新的”建造材料施加到建造平面16上的建造材料施加单元35。因此，借助照射装置3以能量束11-15沿着对应的能量束路径17-21被引导的方式照射建造平面16中的建造材料。通过使建造平面16围绕枢轴线33旋转，新的建造材料被施加在已借助照射装置3照射的区域中。当然，也可以使施加单元35和照射装置3围绕枢轴线33旋转，其中建造平面16可以是静止的。
因此，可以实施连续的制造过程，其中该制造过程不必为了施加一层新的建造材料而暂停。建造平面16以高度可调整的方式被支承。因此，建造平面16可以连续降下，以允许在建造平面16上施加新的建造材料。特别地，可以通过连续照射建造平面16中的建造材料并施加新的建造材料来建造螺旋形物体。当然，也可以将施加单元35和照射装置3布置成可调整高度，其中建造平面16可以是静止的。因此，施加单元35和照射装置3可以被连续地提升，以允许在建造平面16上施加新的建造材料。
关于图1-3所示的实施例描述的所有特征、细节和优点可以任意地组合。当然，设备1、32适配于执行本发明的方法。

Claims (15)

1.一种用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能借助照射装置(3)固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体(2)的设备(1，32)，所述照射装置包括至少两个照射元件(4-8)，所述照射元件(4-8)作为照射阵列(9)特别是布置在至少一个共同的照射元件载架(10)上，其中每个照射元件(4-8)适配于出射能沿着或沿着建造平面(16)中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径(17-21)被引导的能量束(11-15)，其中所述照射阵列(9)能相对于所述建造平面(16)移动，其特征在于，所述设备包括控制单元(22)，所述控制单元适配于控制输入到至少两个能量束(11-15)的至少两个能量束路径(17-21)中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件(4-8)出射的至少两个能量束(11-15)的光斑大小的比率。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制单元(22)适配于基于与至少一个能量束路径(17-21)的至少部分地弯曲的区段相关的至少一个参数来控制能量输入和/或光斑大小。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制单元(22)适配于根据与能量束路径长度差相关的至少一个参数来控制至少两个能量输入的比率和/或所述至少两个能量束(11-15)的光斑大小的比率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制单元(22)适配于调整由至少两个照射元件(4-8)出射的能量束(11-15)的——特别是单位能量束路径长度的——能量输入的规定比率和/或光斑大小的规定比率，特别是匹配由至少两个照射元件(4-8)出射的至少两个能量束(11-15)的能量输入。
5.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述至少一个参数是或包括：
-至少一个能量束(11-15)沿着对应的能量束路径(17-21)的移动速度，和/或
-同一照射阵列(9)的至少两个能量束(11-15)沿着对应的能量束路径(17-21)的移动速度差，和/或
-至少一个照射元件(4-8)的能量束路径(17-21)的长度，和/或
-同一照射阵列(9)的不同照射元件(4-8)的至少两个能量束路径的长度差，和/或
-所述至少一个能量束路径(17-21)的至少一部分的曲率，和/或
-所述至少一个能量束路径(17-21)的至少一部分的半径，和/或
-至少一个能量束(11-15)的写入时间，和/或
-至少两个能量束(11-15)的写入时间差。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制单元(22)适配于经由对所述照射阵列(9)的至少一个照射元件(4-8)的至少一个照射参数的调整来控制能量输入。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述控制单元(22)适配于根据所述照射阵列(9)的至少一个运动参数、特别是枢转运动来调整所述至少一个照射参数。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述控制单元(22)适配于分别针对所述照射阵列(9)的至少两个照射元件(4-8)、特别是分别针对所述照射阵列(9)的每个照射元件(4-8)调整至少一个照射参数。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个照射参数是或包括
-至少一个能量束(11-15)的能量，和/或
-至少一个能量束(11-15)的光斑几何形状，和/或
-写入时间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述照射阵列(9)能相对于所述建造平面(16)平移。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述照射装置(3)适配于根据至少一个能量束路径(17-21)来控制所述照射阵列(9)的枢转运动，其中所述照射阵列(9)能围绕枢轴线、特别是基本上垂直于所述设备(1，32)的建造平面(16)的枢轴线(25)枢转。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述照射阵列(9)能相对于沿着所述能量束路径(17-21)的移动方向倾斜。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括承载布置在所述设备(1，32)的建造平面(16)中的建造材料的承载装置，其中所述承载装置适配于使所述建造平面(16)相对于所述照射阵列(9)的至少一个照射元件(4-8)移动，特别是可枢转地和/或以高度可调整的方式移动。
14.一种用于添加式地制造三维物体的设备(1，32)、特别是根据前述权利要求中任一项所述的设备(1，32)的照射装置(3)，所述照射装置(3)包括至少两个照射元件(4-8)，所述照射元件(4-8)作为照射阵列(9)特别是布置在至少一个共同的照射元件载架(10)上，其中每个照射元件(4-8)适配于出射能沿着或沿着所述建造平面(16)中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径(17-21)被引导的能量束(11-15)，其中所述照射阵列(9)能相对于所述建造平面(16)运动，其特征在于包括控制单元(22)，所述控制单元适配于控制输入到至少两个能量束(11-15)的至少两个能量束路径(17-21)中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件(4-8)出射的至少两个能量束(11-15)的光斑大小的比率。
15.一种用于操作至少一个用于通过依次逐层地选择性地照射和固化由能借助能量源固化的建造材料构成的层来添加式地制造三维物体的设备(1，32)、特别是根据权利要求1至13中任一项所述的设备(1，32)的方法，其中所述设备(1，32)包括具有照射阵列(9)的照射装置(3)，所述照射阵列具有作为照射阵列(9)特别是布置在至少一个共同的照射元件载架(10)上的至少两个照射元件(4-8)，其中每个照射元件(4-8)适配于出射能沿着或沿着所述建造平面(16)中的特别是至少部分地弯曲的能量束路径(17-21)引导的能量束(11-15)，其中所述照射阵列(9)能相对于所述建造平面(16)运动，其特征在于，控制输入到至少两个能量束(11-15)的至少两个能量束路径(17-21)中的至少两个能量输入的比率和/或由至少两个照射元件(4-8)出射的至少两个能量束(11-15)的光斑大小的比率。
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