CN110612192B - 制造三维物体的装置和方法、控制装置和方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操控生成式制造装置(1)的至少一个固化(20)的方法，所述制造装置用于通过生成式的逐层构造方法制造三维物体(2)，在所述逐层构造方法中，通过向构造区(8)上重复施加构造材料(15)、优选是粉末的层并通过在与要制造的物体的横截面相对应的位置处选择性地固化所施加的层来制造至少一个物体，并且在所述逐层构造方法中使气体以明显不同向的多个流动方向在构造区上流动。所述控制方法对于至少一个要固化的层包括以下步骤：接收和/或确定构造区上方的气体流动方向的分布，根据构造区的一个区域上方的流动方向分布给该区域指定一个基准流动方向，操控固化装置以便根据构造区的所述区域上方的基准流动方向使要制造的物体的横截面的至少一部分固化，横截面的相应部分定位在所述区域中。

Description

制造三维物体的装置和方法、控制装置和方法、存储介质

技术领域

本发明涉及一种用于通过逐层施加和选择性固化构造材料、优选是粉末来制造三维物体的装置和方法，本发明还涉及一种用于操控生成式制造装置的至少一个固化装置的控制方法和控制装置，以及本发明还涉及一种存储介质。

背景技术

这种类型的方法例如用在快速原型技术、快速模具技术或增材制造技术中。这种方法的一个例子以名称“选择性激光烧结或激光熔融”已知。这里，重复施加一个薄层的粉末状构造材料并且通过利用激光射束选择性照射与要制造的物体横截面相对应位置而使每个层中的构造材料固化。

在利用激光射束照射时，根据所使用的材料类型，特别是在烧结或熔化金属时，会出现在构造空间中扩散的喷溅物、烟尘和蒸汽。为了将这些喷溅物、烟尘和蒸汽从构造空间中除去，可以引导气流通过构造空间。

DE 10 2013 205 724A1记载了一种用于激光烧结或激光熔融的装置和方法，其中，在利用激光射束扫描所施加的层时，沿主流动方向引导所述气流在所施加的层上经过。为了防止所述杂质进入激光射束的光路中并且由于对激光射束的干扰而影响所制造物体的质量，气流的主流动方向和激光射束的扫描方向彼此协调。这意味着，激光射束的扫描方向根据气流的主流动方向选择成或者气流的主流动方向根据激光射束的扫描方向选择成，使得这两个方向之间的角度满足预先确定的角度关系。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种备选或改进的方法或者备选或改进的装置，用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来生成式地制造三维物体，其中，引导气流在构造材料的所施加的层上经过，特别是当此时气体以彼此不同的流动方向在所述层上流过时。

所述目的通过根据本发明的控制方法、根据本发明的制造方法、根据本发明的计算机程序、根据本发明的控制装置和根据本发明的制造装置来实现。这里，所述方法也可以通过所述装置下面的特征来改进，反之亦然。所述装置和方法的特征也可以相互利用，以实现改进方案。

根据本发明的控制方法用于操控生成式制造装置的至少一个固化装置，所述制造装置用于通过生成式的构造方法制造三维物体，在所述构造方法中，通过向构造区上重复施加构造材料、优选粉末的层并在与要制造的物体的横截面相对应的位置处使所施加的层固化来制造至少一个物体，并且在所述方法中使气体以多个基本上不同向的流动方向在构造区上流过。所述方法对于至少一个要固化的层包括以下步骤：接收和/或确定构造区上方的气体流动方向分布，根据构造区的一个区域上方的流动方向分布给该区域指定一个基准流动方向，操控固化装置以便根据在构造区的所述区域上方的基准流动方向使要制造的物体的横截面的至少一部分固化，横截面的相应部分定位在所述区域中。这种控制方法使得例如可以这样来控制固化过程，使得所述固化不会受到在固化期间形成的杂质、如例如喷溅物、烟尘和/或蒸汽影响。由此，例如可以实现物体或构件较高的制造精度和较为均匀的质量，在一些情况下也能改进所述物体结构和机械上的特性。例如对于彼此分开地在构造区上分布的流动或对于一个总体流动的相互叠加、分散或会聚的分流，这种方法对于构造区上的具有明显彼此不同的流动方向的复杂流体分布带来的特殊的优点。

在确定的路段上不受引导地行进的流动通常在其方向上不是完全可控的。在生成式制造装置的处理腔中，气流可能由于移动的元件、如涂布机，或者由于温度差至少暂时地发生转向。这例如在三维物体的制造期间导致气流出现跳跃或者不稳定的特性。在种情况可以通过一个容差范围加以考虑：名义上具有单一方向的气流(这也包括多个相互平行分布的气流的情况)在实践中有时可以相对于名义上的流动方向具有例如10°的局部偏差，而不会对制造过程产生严重影响。

与此不同，“明显/基本上不同向的”流动方向是指，有意地使分流具有不同的流动方向。这个效果通过适当的结构特征和/或对用于向处理腔中供应气体和/或从处理腔中导出气体的元件的操控来实现。优选分气流的结构上设定的各气流方向之间的角度至少为20°，特别优选地至少为40°。

“接收气体在构造区上方的气体流动方向分布”是指从存储和/或例如通过模拟流动走势来计算流动分布的装置获取。所述装置原则上可以是生成式制造装置和/或用于这种制造装置的控制装置的一部分。所述接收可以作为流动方向的数据的传输以适当的数据格式进行，或者通过适当的接口或经由例如在输入接口上的用户输入来进行。存储或模拟可以以多个精细度进行，就是说，以构造区的二维延伸尺寸上或者在构造区上方的三维空间上以不同的空间分辨率进行。

“确定”这里是指利用测量技术例如通过传感器检测流动分布。测量的精细度这里可以通过所使用的传感器数量并且由此通过传感器彼此间相应的间距或通过传感器在构造区的面积上的分布密度来确定。传感器优选设置在工作平面内或设置在一个以预先确定的高度平行于工作平面在工作平面上方延伸的平面中。

“气体流动方向分布”在这种情况下是指在处理腔所考察的区域中气流的实际流动方向的表示或解读或经筛选的图示。所述分布可以是规则或不规则的，所述分布的密度可以是不同的，例如是局部选择性变化的。所述流动方向可以定义成三维或二维的，例如在确定的认知关注的范围内，仅确定流动方向或流动矢量的水平分量、即在平行于构造区中的平面中的方向就足够了。备选地，也可以通过水平和竖直分量(在构造区水平定向时)来定义流动方向。这里流动方向的分布可以是静态或动态的。根据本发明的方法可以相应地执行一次或多次，并且例如用于校准生成式制造装置的部件。

表述“在构造区上方”是指，当确定流动方向的位置以正交投影投射到构造区的平面上时，所述位置位于构造区之内。通常所述位置相对于构造区具有通过处理腔的内高限定的最大间距。对于气流排挤烟尘并使其从构造区上方的处理腔区域中导出的功能，可以在构造区上方的一个或多个高度上确定流动方向，例如在多个平行于构造区的平面内或按三维的阵列确定流动方向。在气流对所施加的粉末层的作用方面，作为生成式逐层构造方法的一个方式的例子，可能有利的是，在构造区上方的例如为1或5cm的较小高度处确定流动方向。由此，可以更好地消除可能对所施加的层的不利影响。

指定给一个区域的“基准流动方向”可以对应于一个单一的流动方向，例如当流动方向的当前分布较为粗略时或者在相关区域的上方实际上存在统一的流型。流动方向的分布优选以这样的分辨率提供，所述分辨率使得一个基准流动方向可以分别包含所述分布的至少两个流动方向。指定基准流动方向优选这样进行，即，相应地的包含的流动方向以较小的程度彼此不同。例如基准流动方向可以是其所包含的流动方向的平均值，这里，流动方向可以相同或不同地加权。

表述“根据......指定基准流动方向”包括这样的情况，即，将指定给一个区域的基准流动方向置于零值。这种处理的原因例如可能在于，由于所述区域上方明显不同的、可能相反的流动方向，给该区域指派单一的基准流动方向是没有意义的，因为这些流动方向意味着，流动方向范围过宽。通常通过相对于构造区的确定的角度来定义基准流动方向，所述角度可以涉及在平面中或在空间中的定向。

表述方式“根据......操控所述固化装置”包括这样的情况，即，这样操控固化装置，使得所述固化装置不进行固化。在操控中，通常给固化装置设置确定的参数值。如果在构造区的确定区域内不应发生固化，则可以例如将一个所述参数例如置于零值，从而所述区域被排除在固化之外。

优选所述控制方法还包括将构造区的至少一个部段分解成多个分区域的步骤，并且对于构造区的多于一个分区域，分别给所述分区域指定一个基准流动方向。这些分区域优选选择成相互邻接和/或相互有重叠的，和/或根据要制造的物体在相应层中的几何形状实现分解成分区域，和/或根据构造区上方的流动方向分布实现分解成分区域。由此，例如可以例如在流动方向强烈发散时在局部限定的区域上使用根据本发明的控制方法。

在所述控制方法中优选还操控所述固化装置，以便根据相应分区域上方的相应基准流动方向使要制造的物体的横截面的在多于一个分区域上延伸的至少一部分固化。由此例如要制造的物体的固化可以与存在于这些分区域上的不同流动方向相适配。

优选根据流动方向的发散角实现分解成分区域，优选发散角越小，则分区域的面积选择得越大，而发散角越大，则分区域的面积选择得越小。原则上，流动方向在所有空间方向上的发散角都可以用作所述分解的基础。优选使用位于基本上平行于构造区的平面内的流动方向的发散角，就是说，对于所述分解不考虑流动方向可能存在的竖直分量。本发明的这个设计方案特别是对于基本上平行于构造区的流动走势是有利的，如通常在生成式逐层构造装置中实现的那样。

优选所述基准流动方向是一定数量的流动方向的平均流动方向并且这样来实现分解成分区域，即，使得一个分区域上的一个流动方向与该区域上方的基准流动方向的偏差不超过预先确定的角度。由此，例如可以以简单的方式确定部分区域的基准流动方向，根据所述角度的选择或设置可以降低杂质对最终产品或物体的特性的影响。

在一个层内部局部选择性地实现分解成分区域，特别优选其方式是，通过不同的预先确定的角度限制在这些分区域上方的流动方向与这些分区域上方的相应基准流动方向的偏差。由此，例如可以使分解成分区域灵活地与局部存在的流动状态相适配。限制所述偏差的角度可以根据要制造的物体或所述物体的区域的质量准则来确定，例如对物体或物体区域的均匀性要求越高，则所述角度选择得越小。

优选所述预先确定的角度至少为0°、优选至少为1°、特别优选至少为5°和/或最大为60°、优选最大为30°、特别优选最大为20°。由此例如可以实现的是，流动方向与基准流动方向的偏差处于预先规定的范围内。

优选针对具体层地根据要制造的物体的相应要固化的横截面和/或根据构造区要固化的区域的面积与不需要固化的区域的面积的比值和/或根据在相应的层内部要固化的区域的片段化程度来实现分解成分区域。由此例如可以与构件相关地执行形成分区域的分解。

优选根据在位于一个区域或分区域的上方的流动分区内的流动方向分布来实现给所述区域或分区域指定基准流动方向，优选所述流动区间是与构造区隔开预先确定的间距的二维的面分区和/或是与构造区隔开预先确定的间距并具有预先确定的高度的三维空间分区。由此例如可以实现，直接将构造区的一个区域或固化分区分配给相配的流动分区中的二维或三维的流动分布。例如可以用图形显示流动分区和固化分区并且可以将其叠加在一起，以便使得可以看到一个层或物体横截面固化的关键区。

基准流动方向优选仅代表由所接收或确定的分布得出的处于确定的角度范围内的流动方向，和/或仅代表与体积流量高于预订的阈值的相应气体分流相关联的流动方向。由此例如可以防止由于较小的干扰，如例如局部涡流对基准流动方向的影响。这是基于这样的认知，即，具有较小体积流量的涡流只能以较小的程度使烟尘状的过程排放物、如例如浓烟运动，并且由此对于确定构造区的位于相应涡流下方的区域中的固化方向必要时是可以忽略的。

操控步骤优选包括，确定用于操作区的所述区域和/或至少用于操作区的要制造的物体的横截面位于其中的分区域的固化方向，优选固化方向和基准流动方向之间的角度至少为22.5°、优选至少为45°、更优选地至少为60°，更为优选地至少为90°，和/或最大为337.5°、优选最大为315°、更优选地最大为300°、更为优选地最大为270°。由此例如可以将固化方向选择成，使得所述固化方向与在固化期间形成的杂质的扩散反向有足够的差别。

根据本发明的控制方法的固化装置优选是照射装置，并且固化方向是固化射束、特别优选是激光射束的命中位置在构造区上的运动方向。

根据本发明的另一个设计方案，在所述控制方法中优选测量相应的流动方向和/或在计算机中基于以下标准中的至少一个模拟相应的流动方向：

-用于向生成式制造装置的处理腔中供应气体的气体供应装置和/或用于从所述处理腔中导出的气体导出装置的给定的几何结构；

-处理腔的内部空间的给定的几何结构；

-气体供应装置的喷嘴的几何结构在构造区上的投影；

-供应给处理腔的气体的速度和/或密度和/或压力和/或温度，和/或气体在流动通过处理腔期间的速度和/或密度和/或压力和/或温度。

由此例如可以实现特别精确地确定流动方向在构造区上的分布。

所述控制方法优选至少包括以下步骤：

-通过优选测定风速的探测装置探测构造区域上方的气体的流动方向的数量

-将探测到的流动方向与在地点和/或时间上对应的、在计算机中模拟的流动方向进行比较，

-基于探测到的和模拟的流动方向的比较确定修正系数，以及

-在考虑所确定的修正系数的情况下执行对构造区上的气体流动方向的分布的模拟。

由此例如可以实现不断地改进对构造区上的流动方向分布的模拟。

优选确定气流的一个流动方向相对于构造区竖直的分量，并且在给一个区域或分区域指定基准流动方式时和/或在分解成分区域时考虑所述竖直的分量，这里，特别优选的是，当一个区域或分区域上方的流动方向相对于构造区基本上是竖直的，则不给该区域或分区域指定基准流动方向。考虑竖直分量例如可以用修正系数的方式进行，可以将一个流动矢量的水平分量与修正系数相乘和/或可以利用所述修正系数改变该流动矢量相对于流动分布的另一个流动矢量的权重。由此，例如对于命中构造区的气体分流的具有较高倾斜和/或竖直成分的流动分布，可以得到一些优点。在这种情况下，单独地考察流动矢量的水平分量可能造成流动或分流对制造过程的实际影响的失真。因此，在本发明的这个设计方案中实现了固化过程改进的质量。

根据本发明的另一个设计方案，优选对于给处理腔加载气流的预定设置、更为优选地对于气流的预定走势和/或加载气流的预定作用区域，将用于给一个区域或分区域指定基准流动方向的数据和/或用于分解成部分区域的数据存储在数据库中，特别优选的是，将这些数据用于当前给一个区域或分区域指定基准流动方向和/或改动并使用这些数据。由此，例如可以实现固化装置快速地与处理腔的加载气流特性或构造区上的流动方向分布的改变相适配。此外，由于可以在实际制造过程之前的任意时刻获得或存储用于所述指定和/或用于所述分解的数据，在制造过程期间可以节省计算能力。

根据本发明的制造方法用于通过逐层施加和选择性固化构造材料、优选是粉末来生成式制造三维物体。所述制造方法包括以下步骤：向构造区上施加构造材料的一个层；利用固化装置在对应于要制造的物体的横截面的位置处使所施加的构造材料的层选择性固化；以及重复所述施加和固化的步骤，直至制造完成所述三维物体。这里，以明显/基本上不同向的多个流动方向使气体在构造区上流动。为了执行所述制造方法，使用根据本发明的控制方法，优选根据本发明的控制方法仅在选择性固化开始之前执行或在生成式制造所述三维物体期间多次执行和/或根据气体流动方向的设置和/或改变来执行。这种制造方法例如使得在制造三维物体时可以实现根据本发明的控制方法的效果。

根据本发明的计算机程序能够装载到可编程的控制单元中，所述计算机程序包含程序编码结构，用以当在控制单元上执行所述计算机程序时执行根据本发明的控制方法和/或根据本发明的制造方法的所有步骤。这种计算机程序使得例如能够计算机控制地实现根据本发明的控制方法或制造方法的效果。

根据本发明的控制装置用于制造装置，所述制造装置用于通过在构造区中逐层施加和选择性固化构造材料来制造三维物体，所述制造装置包括：

固化装置，用于在与要制造的物体的横截面相对应的位置处选择性地固化施加到构造区上的构造材料的层；

气流装置，用于在构造区上产生具有多个明显不同向的流动方向的气流；

其中，所述控制装置构造成，这样控制所述制造装置，使得所述制造装置执行根据本发明的控制方法。这种控制装置例如使得能够这样来操控用于生成式制造三维物体的方法，使得能实现根据本发明的控制方法或制造方法的效果。

根据本发明的制造装置用于通过逐层施加和选择性固化构造材料来制造三维物体，所述制造装置包括：固化装置，用于在与要制造的物体的横截面相对应的位置处选择性地固化施加到构造区上的构造材料的层；气流装置，用于在构造区上产生具有多个明显不同向的流动方向的气流。这样构成和/或控制所述制造装置，即，重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体制造完成，所述制造装置包括根据本发明的控制装置。利用这种制造装置例如可以实现根据本发明的控制方法或制造方法的效果。

附图说明

本发明的其他特征和优点有参考附图对实施例的说明得出。

图1是根据本发明的第一实施形式的用于生成式制造三维物体的装置的示意性的、部分用剖视图示出的视图。

图2a作为示例示出构造区的不同的俯视图，以便显示气体可以怎样在图1所示装置的构造区上流动的不同的变型方案。

图3用构造区的俯视图示出在径向流动分布中构造区的一种分区的示例。

图4a和4b用构造区的俯视图示出构件相关地对构造区进行分区的两个示例。

图5示出构造区的俯视图，以便显示根据第一实施形式的照射方法。

图6a和6b用构造区的俯视图示出根据本发明的第二实施形式用激光射束扫描要固化的条带的过程的两个示例。

图7示出构造区的俯视图，用于显示根据第二实施形式的照射方法。

具体实施方式

下面参考图1来说明本发明的第一实施形式。在图1中示出的装置是激光烧结或激光熔融装置1。为了构造物体2，所述装置包括具有腔壁4的处理腔3。

在处理腔3中设置向上敞开的具有容器壁6的容器5。通过容器5的上部开口限定一个工作平面7，工作平面7的位于所述开口内部的可以用于构成所述物体2的区域称为构造区8。

在所述容器5中设置能沿竖直方向V运动的支座10，在所述支座上安装基板11，所述基板向下封闭所述容器5并由此构成容器的底部。基板11可以是与支座10分开构成的板件，所述板件固定在支座10上，或者所述基板可以与支座10一体地构成。根据所使用的构造材料和处理工艺，还可以在基板11上安装构造平台12作为构造底座，在所述构造平台上构造所述物体2。但所述物体2也可以在基板11本身上构造，此时所述基板用作构造底座。在图1中，要在容器5中在构造平台12上形成的物体2在工作平面7下方以中间状态示出，这个状态具有多个已固化的层，这些层被保持未固化的构造材料13包围。

激光烧结装置1此外还包含用于能通过电磁辐射固化的粉末状构造材料15的存放容器14和能沿水平方向H运动的涂布机16，用于在构造区8的内部施加构造材料15。涂布机16优选横向于其运动方向在整个要涂布的区域上延伸。

可选地在处理腔3中设置辐射加热装置17，所述辐射加热装置用于加热已施加的构造材料15。作为辐射加热装置17例如可以设置红外辐射器。

激光烧结装置1此外还包含具有激光器21的照射装置20，所述激光器产生激光射束22，所述激光射束通过转向装置23发生转向并通过聚焦装置24经由在处理腔3的上侧安装在腔壁4中的入射窗25聚焦到工作面7上。照射装置20备选地也可以构造成，同时将多个激光射束22通过一个或多个入射窗25导向到工作平面7上，这些激光射束起固化射束的作用。

此外，所述激光烧结装置1包含控制单元29，通过所述控制单元能够以协调的方式控制装置1的各个部件，以便执行构造过程。备选地，控制单元也可以部分或完整地安装在所述装置之外。控制单元可以包含CPU，其运行通过计算机程序(软件)控制。所述计算机程序可以与所述装置分开地存储在存储介质上，从所述存储介质出发可以将所述计算机程序装载到所述装置中，特别是装载到所述控制单元中。

此外，所述激光烧结装置1包含气流装置30，所述气流装置具有气体供应装置31和气体导出装置32，用于在构造区上产生气流。气流装置30的这个实施形式例如可以在构造区8上以基本上单一的流动方向产生经整流的气流，所述气流在图2中示意性地示出。备选或附加地，气流装置30可以在处理腔3的顶盖上具有气体供应装置(未示出)，所述气体供应装置将气流导入处理腔或导向构造区8，所述气流例如可以通过喷嘴形成。这个实施形式例如可以在构造区8上产生如图2d、2e、2f所示的流动走势。

在运行中，为了施加粉末层，首先使支座10降低一个对应于希望的层厚的高度。涂布机6首先移动到存放容器14处并从存放容器中提取足够施加一个层的量的构造材料15。然后，涂布机移动到构造区8上，并在这里将粉末状的构造材料15施加到构造底座上或施加到此前已经存在的粉末层上，并将其涂布成一个粉末层。这种施加至少在要制造的物体2的整个横截面上进行，优选在整个构造区8上进行，就是说在通过容器壁6限定的区域上进行。可选地，通过辐射加热装置17将所述粉末状的构造材料15加热到工作温度。

接着，根据预先确定的图案由激光射束22扫过(扫描)要制造的物体2的横截面，从而在对应于要制造的物体2的横截面的位置处使粉末状的构造材料15固化。这里，在所述位置处通过由辐射引入的能量使粉末颗粒部分或完全熔化，从而在冷却之后这些粉末颗粒相互连接地作为固体存在。在通过激光射束扫描粉末层期间，通过气流装置30引导气流在构造区8上经过。重复这些步骤，直至所述物体2制造完成并可以从处理腔3中取出。

根据进入或离开处理腔3的、用于气体供应或气体导出的入口或出口的结构和/或布置和/或操控可以实现不同的流动分布。如果如图1所示用于气体供应或气体导出的入口或出口以很小的间距设置在构造区的高度之上，则可以在构造区上产生从一侧到另一侧基本上水平的气流。气体入口和气体出口围绕构造区的分布这里影响气流在构造区上的分布。

图2a至2c作为示例示出构造区的俯视图，以显示在扫描期间气体如何基本上水平地在构造区上流动的不同的备选方案。

图2a示意性示出流动分布，如以前面所示的DE 10 2013 205 724A1为基础的流动分布。为了产生这种流动分布，在一个构造区侧面(图中左侧)设置在整个构造区宽度上延伸的气体入口并且相对置的构造区侧面(图中右侧)设置一个同样在整个构造区宽度上延伸的气体出口。在适当地操控时，得到在整个构造区上基本上同向的流动，所述流动具有相互平行延伸的流线，所述流线在图2a中象征性表示基本上相互平行地沿相同方向流动的气体分流。

图2b示意性示出当气体入口从处理腔3的角部(图中左上方)出发点状地供应气体时形成的流动分布。这种扇形流的分气流可以可选地在构造区8的两个与所述角部相对置的侧面(在图中左边和右边)分别通过一个在整个构造区宽度上延伸的气体出口导出。分气流的流线或流动方向相互分开地行进(发散)并相互形成一个角度。流线之间在俯视图中最大的角度称为发散角δ。在当期实施例中，该角度为δ＝90°。

图2c示意性示出当气体入口点状地设置在一个侧面(在图中左上方)的中央供应气体时的流动分布。这个扇形流的分气流可以可选地在三个另外的侧面(图中上、右和下侧)分别通过一个在整个构造区宽度上延伸的气体出口导出。各流线也相互分开，发散角为δ＝180°.

附加或备选与将气体入口设置在构造区的高度上或以一定间距设置在构造区上方，也可以将一个或多个气体入口设置在构造区上方，以便产生基本上垂直地命中构造区的气流。所述气流在命中之后发生转向并且然后在构造区上流向构造区的设有气体出口的侧面。

图2d至2f作为示例示出构造区的多个俯视图，以便显示在扫描期间基本上竖直地命中构造区(例如相对于构造区以80°至90°的角度)的气体可以如何在构造区上流向设置在构造区的侧面上的气体出口。

图2d示意性示出这样的流动分布：如果气体从上方基本上垂直于构造区供应，使得所述气体在基本上圆形的命中面(在图中用虚线示出)上命中构造区并在这里沿径向朝所有侧面向设置在这里的气体出口流动，由此得到这种气流分布。这里，所有流动方向出现在一个平行于构造区的平面内，发散角为δ＝360°。

图2e示意性示出这样的流动分布，如果气体从上方基本上垂直于构造区供应，使得气体在一个长形的、例如椭圆形或卵形的命中面(在图中用虚线示出)中命中构造区并在这里朝两个相对置的侧面朝设置在这里的气体出口导出，则得到这种流动分布。

图2f示意性示出这样的流动分布，如果气体从上方例如通过处理腔顶盖中的气体入口基本上垂直于构造区供应，使得气流在构造区上的命中面具有细长矩形的形状(在图中用虚线示出)，并且在这里向两个相对置的侧面朝设置在这里的气体出口导出，则得到这样的流动分布。

例如由于供气运行、气体导出运行和静止状态之间切换入口或出口，或者由于入口或出口上的喷嘴的运动，这些流动分布可以在方法进程中发生改变。由此一般而言可以实现可变或固定的流动方向，可以主动或被动地影响这些流动方向，例如通过进气或抽气的作用区域的定向和/或通过阻挡或临时地中断流动，例如通过涂布装置和/或气流装置在构造区上移动和/或静止的元件或其他部件实现所述阻挡或中断。

本发明涉及如图2b至2f所示的流动分布。但本发明不仅限于这些流动分布，而是可以应用于所有气体以多个明显不同向的流动方向在构造区上流动的流动分布。

这里，根据本发明的一个设计方案，这样控制制造过程，使得固化方向、在当前情况下就是激光射束在所施加的粉末层上移动的方向对于要制造的物体的横截面的至少一部分(即对于固化分区)根据在相应固化分区(即在一个流动分区中)上方面的一个区域内的流动分布来选择。

为了获知相应存在于处理腔中的流动分布，首先实现接收和/或确定构造区上方、特别是直接与构造区邻接的气体流动方向分布。

接收这里是指，由一个装置进行获取，在所述装置中存储和/或例如通过模拟流动过程计算与气流装置的一个或多个所使用的入口、出口或喷嘴的几何结构、与所使用的压力和/或所使用的气体流量相对应的流动分布。所述存储或模拟可以以多个自由度进行，这意味着以不同的空间分辨率在构造区的二维延伸上进行或在构造区上方的三维空间上进行。

模拟可以优选基于至少一个以下准则进行：

-用于向生成式制造装置的处理腔中供应或导出气体的气体供应和/或气体导出装置的给定几何结构；

-处理腔内腔的给定几何结构；

-气体供应装置的喷嘴的几何结构在构造区上的投影；

-供应给处理腔的气体的速度和/或密度和/或压力和/或温度，和/或在流动通过处理腔时所述气体的速度和/或密度和/或压力和/或温度的变化。

这里，确定是指利用测量技术通过传感器、如风速计、例如热风速计检测流动分布。测量的精细度这里通过所使用的传感器数量并且由此通过其相互间相应的间距或其在构造区的面积上的分布密度来确定。这些传感器优选设置在工作平面中或者设置在一个在预先确定的高度上平行于工作平面在工作平面上方延伸的平面中。这种测量也可以在工作平面上方的多个高度上进行，例如在0.5mm和10mm的高度上进行。

但测量和模拟也可以相互组合，例如通过以下方法过程进行组合：

-通过优选光学的探测装置(例如通过光学检测在构造过程期间烟雾的运动)探测构造区上方一定数量的气体流动方向，

-将探测到的流动方向与在地点和/或时间上相对应的、在计算机中模拟的流动方向相比较；

-基于探测到的和模拟的流动方向的比较确定修正系数，以及

-在考虑所确定的修正系数的情况下执行对构造区上方气体流动方向分布的模拟。

接下来进行的是，给构造区的至少一个区域指定基准流动方向。所述基准流动方向是这样的流动方向，所述流动方向选择成，使得通过这个流动方向近似地代表相应考察的区域上方的流动分布。如下面还要说明的那样，为了操控激光射束在构造区上的运动，需要所述基准流动方向。

优选给一个区域指定基准流动方向根据所接收和/或所确定的在一个流动分区中的流动方向分布来进行，所述流动分区位于所述区域上方。这里，这个流动分区优选是与构造区具有预先确定的间距的二维面分区和/或与构造区具有预先确定的间距并具有预先确定的高度的三维空间分区，到构造区的所述预先确定的间距分别也可以是零。

这里，所述基准流动方向优选通过数据处理装置由所述流动分区中的流动方向的所接收和/或所确定的分布计算得出。这里，基准流动方向例如可以作为所述区域中的各流动方向的算术平均值计算得出和/或仅作为事先接收或确定的流动矢量的水平分量的算术平均值计算得出。特别是当流动方向的分布具有足够精细并且在流动分区或构造区上均匀的表现时，求算术平均值已经证实是有利的。也可以这样来计算所述基准流动方向，使得在所述区域内流动方向与基准流动方向的最大角度偏差在两个方向上是大小相同的，就是说分别等于一半发散角。

优选基准流动方向仅代表由所接收或确定的在确定的角度范围内的分布得到的流动方向，和/或与体积流量值高于预先确定的阈值相应分气流相关联的流动方向。

流动分布的发散角较小时，分配给基准流动方向的区域可以整个构造区上或者例如在构造区的对应于要制造的物体的横截面的区段上延伸。

当流动分布的发散角较大时，将构造区或构造区的对应于要制造的物体的横截面的区段分解成分区域或分区(分区化)，并且给构造区的每个分区域此时分别指定一个适当的基准流动方向。

优选构造区分解成分区域(分区)根据构造区上方的流动方向进行，更为优选地根据流动方向的发散角进行。这里更为优选的是，发散角越小，分区域的面积选择得越大，并且发散角越大，分区域的面积选择得越小。

优选这样实现分解成分区域，即使得分区域上方的发散角不超过预先确定的角度，或者换而言之，一个分区域上方的流动方向与平均流动方向在两个方向上的偏差都不超过一个预先确定的角度。例如可以该区域中的流动方向的算术平均值选择成平均流动方向。备选地，例如也可以选择这样的方向，对于该方向，在分区域的内部，流动方向与平均流动方向的角度偏差在两个方向上是相同大小的。所述预先确定的角度这里至少为0°，优选至少为1°，特别优选至少为5°和/或最高为60°，优选最高为30°，特别优选最高为20°。

各分区域优选选择成彼此邻接和/或相互有重叠的，和/或分解成分区域根据要制造的物体在相应层中的几何形状来进行和/或分解成分区域根据(流动方向分布)在一个层内部局部选择性地进行，更为优选地，其方式是，各分区域上方的流动方向与各分区域上方的相应平均流动方向的偏差通过不同的预先确定的角度限定。

也可以针对具体层根据要制造的物体的相应要固化的横截面的几何形状和/或根据构造区要固化的区域与不需固化的区域的面积的比值和/或根据相应层内部要固化的区域的片段化程度来实现分解成分区域。

对于如在图2f中示出的流动分布，例如可以将构造区分成一个左侧区域和一个右侧区域，在这两个区域中，流动分别基本上是同向的：在左侧区域中向左，而在右侧区域中向右。

图3示出构造区8的俯视图，这里流动分布类似于在图2e中示出的流动分布。作为示例，这个构造区根据构造区上方的流动方向分布分成九个分区域。在中央的用阴影线示出的分区域上方，流动基本上竖直地延伸，例如相对于构造区成80°至90°的角度。这意味着，竖直方向(例如相对于构造区成45°至90°之间的角度)在这个在标有阴影线的区域中形成的流动分区内部的流动分布中超过水平方向(例如相对于构造区成小于45°的角度)。这里，具有占优势的竖直方向的分流与具有占优势的水平方向的分流的数量比可以通过其各自的体积流量确定。就是说，流动方向的分布通过带入对应的体积流量值来加权并由此解释。此外，对于基本上竖直地命中的构造区的射流重要的是，在构造区上方怎样的高度上确定流动方向的所述分布。可能出现这样的情况，在构造区上方10cm的高度处的流动矢量表现出竖直分流占优势，而在构造区上方1cm的高度处表现出水平分流占优势。其原因在于这样现象，即，竖直地命中构造区的气体通常基本上沿水平方向流出并且流出的区域具有较为扁平的高度延伸。流出的方向决定性地确定了在固化粉末时形成的烟尘的运动方向并且因此与基本上竖直分布的气流在其转向之前相比是设置固化装置的更为重要的条件。标注有阴影线的区域在这里讨论的示例中没有分配基准流动方向。在将要制造的物体设置在构造区上(即沿x/y方向)时，可以避免的是，固化分区在构造区的这个区域中重合或由此相交。备选地，可以在这个区域中沿任意方向进行固化。在另外八个分区域中，流动基本上水平地分布，并且在平行于构造区地与构造区隔开间距的平面中确定的流动方向分别处于有限的发散范围内。这里，可以给这八个分区域中的每个指定一个基准流动方向，如下面详细说明的那样。

上面与构件无关地描述了构造区的分解，这种分解也可以根据要制造的物体在构造区上的位置或在x/y平面上的位置执行。

图4示出构造区8的俯视图，在所述构造区中设置多个要制造的物体2的物体的横截面。划分成在图中用虚线示出的分区域是这样进行的，即，给每个物体分配一个分区域，例如一个矩形区域或者一个与条状或棋盘状的照射图案相适配的几何图形，该几何图形包围所述物体。这里，如果涉及具有多个固化射束的制造装置，分区域之间的边界例如也可以根据不同固化或激光射束的工作区域来划分。在图4a中，这里没有考察气流分布，在图4b中引入气流分布。这里，中央的流动方向通过箭头示出，而流动的发散区域通过与所述箭头成角度的线条示出。

也可以在数据库中预先存储多个分区模型，这些分区模型根据处理腔的加载气流的预先确定的设定，例如根据加载气流的方向、速度和/或作用区域来设计和使用。这里每个与加载气流相关的分区模型具有多个精细程度，可以与对构造过程的质量要求相关地选择这些精细程度。如果希望有高构件质量，则可以选择精细的分区，这可能导致制造速度较低，这例如是因为固化射束必须更为频繁地从一个固化分区跳到下一个固化分区。如果希望有高速度，则可以选择较粗的分区，这会导致整个构件横截面的均匀度较低。分区的程度也可以根据在构件上的位置来选择。为此，也可以对通过一种算法进行的分析评估的结果加以考虑，所述算法适当地分析构件几何结构。

构造区的分区也可以与一个确定层中的构件几何结构相关。这样，例如可以单独地根据确定的例如几何上的标准来执行分区或执行从数据库中选择分区模型。

此外，可以实现分区模型的变化，或者具体而言，一个分区在直接前后相继的层中的位置、面积和/或形状的变化。由此例如可以避免或减少彼此邻接的固化分区的边界区域沿z方向的重叠，以便实现更好地确定的构件特性。

优选要照射的横截面包含尽可能少的分区域(固化分区)。为此目的，使得构件的定位与实现流动分区的分解相关。构件在构造区上的定位也可以根据流动梯度来实施，就是说，根据流动的可能局部不同的方向变化来实施。例如在方向变化较大的区域仅设置具有小横截面的构件，并且具有大横截面的构件设置在方向变化较小的区域中，或者方向变化大的区域根本不布置构件。

在确定基准流动方向时，也可以对于加载气流的预先确定的设置、优选对于气流的预先确定的走势和/或加载气流的预先确定的作用区域在数据库中存储用于给一个区域或部分区域指定基准流动方向的数据和/或用于分解成分区域的数据，这里更为优选的是，所述数据用于当前给一个区域或分区域指定基准流动方向，和/或用于将构造区分解成区段，和/或对所述数据进行改变并使用。

如上面已经参考具体在图3中示出的流动分布说明的那样，也可以一般性地相对于构造区确定气流的流动方向的矢量的竖直分量并且在给一个区域或分区域指定基准流动方向时和/或在分解成分区域时对其加以考虑，这里如果一个区域或分区域上方的流动方向相对于构造区基本上是垂直的(例如80°-90°)，优选不给该区域或分区域指定基准流动方向。

对用于固化要制造的物体的横截面的至少一部分(固化分区)的照射装置的操控此时根据该固化分区上方(在流动分区中)的一个区域中的基准流动方向进行。这里，激光射束的扫描方向(即激光射束扫描构造区的方向或者激光射束在构造区上的命中点在构造区上运动的方向)根据基准流动方向选择成，使得这两个方向之间的角度满足预先确定的角度关系。

图5示出带有坐标系的构造区的俯视图。基准流动方向RR这里指向正x方向上。此外，还示出了以不同扫描方向RL通过激光射束进行扫描的不同矢量。这些扫描矢量RL分别与正x轴，就是说与基准流动方向RR在数学的正方向上成可能从0°至360°(0°≤γ≤360°)的角度γ。如果扫描矢量RL和基准流动方向RR在工作平面的俯视图中观察成角度γ，该角度在90°至270°(90°≤γ≤70°)之间，则可以实现非常好的结果。在这种情况下，扫描矢量没有沿基准流动方向指向RR指向的分量。

但即使在角度γ小于90°或大于360°时，在这个角度下扫描矢量RL具有沿基准流动方向RR指向的分量，仍可以实现良好的结果，只要垂直于扫描方向RL的分量足够大，能够使喷溅物、烟尘远离激光射束。优选的工作区域(扫描矢量用实线示出)位于两个极值角γ1和γ2之间(γ1≤γ≤γ2)。扫描方向RL应避免出现在0°和γ1之间或γ2和360°之间(用虚线示出的扫描矢量)。极值角取决于所使用的粉末种类、激光功率、气体的流动速度和所述装置的其他运行参数。通常，当扫描矢量RL和基准流动方向RR之间的角度γ在构造区的俯视图中在22.5°至337.5°之间(22.5°≤γ≤337.5°)时，能够实现物体质量的充分改善。优选选择在45°至315°之间(45°≤γ≤315°)的范围，更为优选地选择在60°至300°之间(60°≤γ≤300°)的范围，尤为优选的是选择在90°至270°之间(90°≤γ≤270°)的范围。在图5中作为示例示出了极值角γ1和γ2选择成γ1＝45°和γ2＝315°的情况。

在确定所述预先确定的角度关系时，也可以同时考虑发散角。为此，在图5中用两个线条示意性示出在所考察的分区域内流动方向与基准流动方向的偏差，所述流动方向与基准流动方向RR形成角度δ1或δ2。在这种情况下发散角δ＝δ1+δ2。这两个角度加到上面所述的值上或从上面所述的值减去这两个角度。例如当发散角为30°而δ1＝δ2＝15°时，扫描矢量RL与基准流动方向RR之间的角度γ的优选范围在构造区的俯视图中在37.5°至322.5°之间，而不是在22.5°至337.5°之间。对于扫描矢量RL不应具有指向基准流动方向RR的分量的情况，角度γ必须在105°至255°之间，而不是在90°至270°之间。

本发明的第二实施形式与第一实施形式的区别在于，使用特殊的照射图案。与要制造的物体的横截面相对应的要照射的区域分成长形的、相互平行延伸的条带S，依次对这些条带进行照射。

图6a和6b用构造区的俯视图示出在照射条带S时的两个不同的变型方案。在两种情况下，照射都在每个条带S之内沿相互平行的矢量V进行，所述矢量基本上垂直于条带的纵向。在照射条带S时，沿推进方向RV实现通过激光固化的区域的扩展，就是说沿相继地照射各个矢量V的方向。

在图6a中示出一个曲线，在构造区的一个局部上沿所述曲线引导激光射束的命中点P。两个相邻的矢量V的扫描方向RL彼此相反。转向区U(在图6a中用虚线示出)这里位于条带S的要照射的区域之外。激光射束在这些区域内关断或被遮挡，或者通过激光射束进行的扫描在这些位置以高速度进行，所述速度大到使得通过激光射束的能量输入不足以使粉末状的构造材料发生固化。

在图6b中同样示出一个曲线，激光射束的命中点P在该曲线上在构造区的一个局部上被引导。但这里，所有矢量V都具有相同的扫描方向RL。激光射束在条带S的一侧转向之后被关断或遮挡，直到所述激光射束重新到达条带S相对置的侧面并已经再次转向。

图7示出构造区的示意性俯视图，以便显示根据第二实施形式的照射方式。这里气流的对于构造区的所述区域确定的基准流动方向RR指向坐标系的正x方向。此外，例如对于不同的推进方向RV分别示出一个单独的条带S连同包含在其中的矢量V。所述推进方向RV分别与正x方向、即与基准流动方向RR成数学意义上的正角度β，该角度可以在0°至360°(0°≤β≤360°)。在这种情况下，得到四个极值角，这些极值角满足关系：β1<β2<β3<β4，其中0°与β1之间和β4与360°之间的范围是应避免的。

最佳的工作区域位于两个极值角β2和β3之间(β2≤β≤β3)。为了使各矢量V的扫描方向RL与基准流动方向RR之间的角度γ始终符合在第一实施形式中给出的范围，这样选择角度β，使得该角度在112.5°至247.5°之间(112.5°≤β≤247.5°)的范围内，优选在135°至225°之间(135°≤β≤225°)的范围内，更为优选地在150°至210°之间(150°≤β≤210°)的范围内。在所述范围内可以实施对各个条带的照射，如图6a示出的那样。

极值角β1和β2(β1≤β≤β2)之间和极值角β3和β4(β3≤β≤β4)之间的两个范围同样是特别适当的。为了使单个矢量V的扫描方向RL与基准流动方向RR之间的角度γ总是符合在第一实施形式中给出的范围，在这种情况下这样执行各个条带的照射，如图6b中示出的那样。这里对于所有矢量相同的扫描方向RL选择成，使得所述扫描方向具有沿负x方向的分量，或者换而言之，单个矢量V的扫描方向RL与基准流动方向RR之间的角度γ在90°至270°之间。这种照射当然也可以用在β2与β3之间的范围。但由于在图6a示出的照射类型是高效的，在β2和β3之间的范围内优选使用这种照射类型。

对于两个极值角β1和β4使用与在第一实施形式中针对γ1和γ2给出的值相同的值，就是说对于β1为22.5°，优选为45°，并且更为优选地为60°，而对于β4为337.5°、优选为315°，更为优选地为300°。

这里也可以同时考虑发散角。为此，在图7中如在图5中那样用两个线条示意性示出在所考察的分区域中的流动方向与基准流动方向RR的偏差。如果例如发散角为30°，并且δ1＝δ-15°，则可以使用根据图6a的照射图案的最佳的工作区域在127.5°至232.5°之间，而不是在112.5°至247.5°之间。根据图6b的照射图案可以使用的工作区域在37.5°至300°(322.5°)之间，而不是22.5°至337.5°之间。

通过上面描述的用于各种不同的区域的照射图案确保了，各矢量V的扫描方向RL和基准流动方向RR之间的角度γ以及推进方向RV和基准流动方向RR之间的角度β都处于在第一实施形式中给定的角度范围。

替代长形的、相互平行延伸的条带S的横截面分配，也可以以正方形、菱形或其他依次进行照射的几何形状进行分布。

下面说明两个具体实施例。

第一实施例涉及一种用于将构造区分解成分区域的方法，分别给这些分区域分配唯一的基准流动方向。这个方法例如包括以下步骤：作为数据基础使用由计算机生成的对气流进程的模拟得出的流动分布。处理腔在构造区上方的整个空间中这里仅考察一个平行于构造区的一个平面，该平面到构造区具有例如1cm的间距。所述流动分布具有均匀的分辨率并且给所述平面内具有例如2cm的边长的正方形的面(在下面称为测量面)分别分配一个在所述平面内或在x/y方向上的流动方向。由此给对应于具有例如20cm边长的正方形构造区的面按测量面网格分配了总共100个流动方向数据。

在这个实施例中，构造区和测量面的总和(在下面称为总测量面)具有相同的面积单位。换而言之，测量网格的轮廓对应于构造区在构造区上方的1cm处的一个平面上的垂直投影。流动方向也可以是三维流动矢量的分解出的水平分量。在这里描述的实施例中，例如用关联表格给流动方向附加地分配一个体积流量值，所述体积流量值同样在模拟中确定。相应的数据例如可以用双通道图提供。

为了进行分析评估，接下来给流动方向信息分配由适当分辨率的色彩值或灰度值刻度得到的色彩值或灰度值。流动方向相对于构造区或构造区的一个侧面的延伸方向的角度值例如为78.3°，因此，所述角度值集中在一个单独色彩值或灰度值中，或者与所述色彩值或灰度值相关联。在这种情况下100个二维流动方向数据中的每一个都以这种方式进行编码。

然后，在下一个步骤中，根据以基准流动方向和流动方向与此关联的发散角为标准对色彩值或灰度值进行分等级。这种分等级可以对于总测量面执行，或者对于总测量面的一个对应于定位在构造区上的构件横截面的区域执行。根据这里选择的方法，所确定的色彩值或灰度值按色彩区域或色彩区域/灰度值的组来分等级。这种分等级基于前面确定的最大发散角。这里所述发散角在时间上看可以适用于物体的构造过程或适用于一个层，而在空间上看针对总测量面确定或选择性地针对总测量面的确定区域确定直至针对个别测量面单独地确定。对分等级的分析评估可以例如通过直方图来进行。

然后，以此为基础将各相同的等级的测量面相互关联或必要时相互统一。在结果中可以看到，总测量面或所代表的构件横截面的哪些区域满足确定的条件，即首先是测量面中的流动方向的条件，其次是发散角、即与相应基准流动方向的运行偏差的范围方面的条件。例如100个测量面中的12个测量面可以满足以下条件，对于这些测量面确定的流动方向在45°至60°的角度范围内，这对应于15°的确定的发散角。附加地由于气流的动态特性分别加上例如7.5°的流动偏差的两侧的公差范围，从而预计得到30°的总角度范围。这里将总测量面或其中所代表的构件横截面内部的以这种方式和形式得到的面称为流动分区。

可选地，将在第二通道中存在的体积流量值与这种分析评估相关联。例如可以将具有低于规定阈值的体积流量值的测量面排除于形成一个确定的流动分区的过程之外并且例如添加到相邻的流动分区上。由此，必要时可以实现减少流动分区的数量，而不会带来明显的缺点。

下面基于所产生的流动分区形成固化分区，就是说，将构造区或横截面分解成虚拟的区域/分区域，这些区域/分区域确定了照射策略。由于流动分区的几何形状可能表现为不规则的，可能不利的是，其形状没有改变地传递到固化分区上。因此，在下面的方法步骤中，对轮廓进行平整化和/或将单个面或面几何转化成多边形，从而在尽可能均匀的和能良好控制的能量输入方面为以后的照射作好准备或者使照射变得容易。

下面，根据相对于相应的基准流动方向的角度范围给所形成的固化分区分配照射条带或照射条带片段，如在针对图5至7的说明中解释的那样。

第二实施例涉及一种照射方法。下面的说明的示例性照射方法不必一定以前面说明的形成流动分区或固化分区的例子为基础。作为条件，首先通过彼此邻接的具有固定条带宽度的条带预先进行符合标准的照射。每个照射条带包含交变的扫描线(阴影线)，这些扫描线垂直于照射条带的定向。这种照射的形式通常确保了较高的固化速度，同时具有能良好控制的能量输入。在第一步骤中，规定相对于构造区或一个构造区侧面的角度，照射条带虚拟地相对于构造区或要照射的横截面以所述角度定向。要检查的是，在一个层要照射的区域内，流动方向的确定的扇形区(相应的基准流动方向与相配的发散角)是否与阴影线的定向成对应于前面确定的允许的角度范围的角度关系，或者在哪个位置成这种角度关系。

在满足上述条件的位置处设置具有按规定的角度定向的条带图案的照射。在不满足上述条件的位置处，例如设定具有照射条带转过90°的定向的照射。从而在一个层中照射的横截面上形成鱼刺图案形式的固化轨迹。如果使用具有多个能同时激活的固化射束的系统，例如相互成直角定向的照射条带分别配设不同的固化或激光射束。

备选地，可以在一个旋转自由度的前面确定的范围内选择另一个角度用于照射条带的定向或选择另一个照射图案。但通过相互成90°的角度以及直接相互邻接的照射条带进行的固化提供了这样的优点，即，在能够简单实现的同时实现能量输入明显更好的可控性。

除了上面所述的照射形式，也可以采用其他照射策略，例如在前面提到的DE 102013 205 724A1中说明的另外的照射策略。这样，例如条带的扫描方向和/或推进方向可以在层与层之间转过预先确定的角度。这里，根据本发明的确定的基准流动方向在替代该文件所述的主流动方向并且实现激光射束的扫描方向与基准流动方向的适配，如在该文献中参考主流动方向说明的那样。

与所选择的照射策略无关地，实际上与所形成的流动分区的边界的位置相比较，在构件横截面的尺寸和位置上可能存在问题。要制造的物体的横截面优选沿(交变的)照射线或矢量的单一的定向照射，因为定向变化由于各照射条带相互倾斜会提高由于能量输入的不均匀性导致构件特性变差的风险。因此，优选根据流动分区的位置对构件进行定位，使得避免出现横截面和在软件中形成的流动分区边界发生虚拟相交。附加或备选地，可以对于整个横截面实现确定的照射方向(例如矢量的定向)，尽管所述横截面与一个或多个流动分区边界相交。但这合理地仅在确定的条件(例如相邻流动分区中或流动分区的相邻部分区域中流动方向的改变程度；相关横截面区域的面积与整个构件横截面的面积的比值低于预先确定的阈值，等等)下进行。

对于较小的横截面，横截面与流动分区边界相交的概率较小。因此，各个横截面通常对于每个层在考虑唯一的基准流动方向的情况下或者以单一的照射矢量定向进行固化。因此“定向”不应理解为固化轨迹的目标方向，而是固化轨迹相对于构造区或一个层的延伸的位置。构件在构造区上或在x/y平面中为了避免与流动分区边界相交的重新定位对于较小的横截面通常能够简单地实现。

对于较大的横截面，横截面与流动分区边界相交的概率较大，因此各个横截面通常不能对于每个层在考虑单一的基准流动方向的情况下或利用单一的矢量定向来固化。构件在x/y平面中为了避免与流动分区边界相交的重新定位对于较大的横截面通常较为困难。

对于可能的极端情况，例如当横截面接近相同大小的部分处于彼此邻接的流动分区中时，或者当一个横截面处于三个或更多个流动分区中时，控制程序应提供不同的解决方案。

根据本发明的一个设计方案，激光射束的扫描方向和基准流动方向之间的协调不是必须强制性地在整个固化分区上进行，而是也可以仅在质量要求特别高的位置处进行。在其他区域中、例如在与构件的特定机械特性相比高构造速度更为重要的位置，可以不进行这种协调。

虽然本发明的是根据激光烧结或激光熔融装置说明的，但本发明不限于激光烧结或激光熔融。本发明可以采用任意用于通过逐层施加和选择性固化构造材料制造三维物体的方法。所述照射装置例如可以包括一个或多个气体或固体激光器，或者包括任意其他形式的激光器，如例如激光二极管、特别是VCSEL(垂直空腔表面发射激光器)或VECSEL(垂直外腔表面发射激光器)，或者包括一排所述激光器。一般而言，可采用任意能够选择性地向第一构造材料的层中作为波辐射或粒子辐射引入能量的装置作为照射装置。替代激光器例如也可以使用适于使构造材料固化的其他光源、电子射束或任意其他的能量或辐射源。替代使射束转向，也可以采用利用能移动的行式照射装置完成的照射。本发明也可以应用于选择性的掩模烧结，在所述掩模烧结中使用延展的光源和掩模，或者本发明可以应用于高速烧结(HSS)，在高速烧结中，选择性地向构造材料上施加一种材料，这种材料在对应于物体横截面的位置处使辐射吸收提高(吸收式烧结)或降低(抑制性烧结)，此时非选择性地进行大面积照射或利用能移动的行式照射装置进行照射。

替代引入能量，也可以通过3D打印来完成所施加的材料的选择性固化，例如通过施加粘合剂来进行。固化方向在这个示例中是实现向粉末表面施加粘合剂的方向。一般而言，本发明涉及通过逐层施加和选择性固化构造材料来生成式地制造物体，而与构造材料15固化的方式和形式无关。

可以使用不同的粉末作为构造材料，尤其是金属粉末、塑料粉末、陶瓷粉末、沙、填充或混合的粉末。替代粉末也可以采用其他适当的材料作为构造材料。

优选使用惰性气体、例如氩气或氮气作为用于气流的气体。但当替代惰性气体采用与参与工艺过程的材料发生反应的工艺气体、例如用于使粉末材料反应式沉积时，也可以使用本发明。

Claims (36)

1.用于操控生成式制造装置(1)的至少一个固化装置(20)的控制方法，所述制造装置用于通过生成式的逐层构造方法制造三维物体(2)，在所述逐层构造方法中，通过向构造区(8)上重复施加构造材料(15)的层并通过在与要制造的物体的横截面相对应的位置处选择性地固化所施加的层来制造至少一个物体，并且在所述逐层构造方法中使气体以明显不同向的多个流动方向在构造区上流动，所述控制方法对于至少一个要固化的层包括以下步骤：

接收和/或确定构造区上方的气体流动方向的分布，

根据构造区的一个区域上方的流动方向分布给该区域指定一个基准流动方向，

操控固化装置以便根据构造区的所述区域上方的基准流动方向使要制造的物体的横截面的至少一部分固化，横截面的相应部分定位在所述区域中。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述构造材料(15)是粉末。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将所述构造区(8)的至少一个部段分解成多个分区域，对于构造区的多于一个分区域，分别给所述分区域指定一个基准流动方向。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其中，所述分区域选择成相互邻接的和/或相互有重叠的，和/或根据要制造的物体(2)在相应层中的几何形状实现分解成分区域，和/或根据构造区上方的流动方向分布实现分解成分区域。

5.根据权利要求3的控制方法，其中，还根据相应分区域上方的相应基准流动方向操控所述固化装置(20)，以便固化要制造的物体(2)的横截面的至少一个在多于一个所述分区域上延伸的部分。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其中，根据流动方向的发散角实现分解成分区域。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述发散角越小，则分区域的面积选择得越大，而发散角越大，则分区域的面积选择得越小。

8.根据权利要求3所述的控制方法，其中，基准流动方向是一定数量的流动方向的平均流动方向并且这样来实现分解成分区域，即，使得一个分区域上方的流动方向与该区域上方的基准流动方向的偏差不超过预先确定的角度。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，在一个层内部局部选择性地实现分解成分区域。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，在一个层内部按以下方式实现分解成分区域，即，通过不同的预先确定的角度限制这些分区域上方的各流动方向与这些分区域上方的相应基准流动方向的偏差。

11.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述预先确定的角度至少为0°。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述预先确定的角度至少为1°。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述预先确定的角度至少为5°。

14.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述预先确定的角度最大为60°。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其中，所述预先确定的角度最大为30°。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其中，所述预先确定的角度最大为20°。

17.根据权利要求3所述的控制方法，其中，针对具体层地根据要制造的物体(2)的相应要固化的横截面的几何形状和/或根据构造区(8)要固化的区域的面积与不需要固化的区域的面积的比值和/或根据在相应层内部的要固化的区域的片段化程度来实现分解成分区域。

18.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中，根据在位于一个区域或分区域的上方的流动分区内的流动方向分布来实现给该区域或分区域指定基准流动方向。

19.根据权利要求18所述的控制方法，其中，所述流动分区是与构造区(8)隔开预先确定的间距的二维的面分区和/或是与构造区隔开预先确定的间距并具有预先确定的高度的三维的空间分区。

20.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述基准流动方向代表由所接收或确定的分布得出的处于确定的角度范围内的流动方向，和/或所述基准流动方向代表与体积流量高于预定的阈值的相应分气流相关联的流动方向。

21.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述基准流动方向仅代表由所接收或确定的分布得出的处于确定的角度范围内的流动方向，和/或所述基准流动方向仅代表与体积流量高于预定的阈值的相应分气流相关联的流动方向。

22.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中，操控步骤包括：确定用于构造区(8)的所述区域和/或至少用于构造区的要制造的物体(2)的横截面位于其中的分区域的固化方向(RL)。

23.根据权利要求22所述的控制方法，其中，固化方向和基准流动方向(RR)之间的角度至少为22.5°。

24.根据权利要求23所述的控制方法，其中，所述角度至少为45°。

25.根据权利要求24所述的控制方法，其中，所述角度至少为60°。

26.根据权利要求25所述的控制方法，其中，所述角度至少为90°。

27.根据权利要求22所述的控制方法，其中，固化方向和基准流动方向(RR)之间的角度最大为337.5°。

28.根据权利要求27所述的控制方法，其中，所述角度最大为315°。

29.根据权利要求28所述的控制方法，其中，所述角度最大为300°。

30.根据权利要求29所述的控制方法，其中，所述角度最大为270°。

31.用于通过逐层施加和选择性固化构造材料(15)来生成式制造三维物体(2)的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

向构造区(8)上施加构造材料的一个层，

利用固化装置(20)在对应于要制造的物体的横截面的位置处使所施加的构造材料的层选择性固化，以及

重复所述施加和固化的步骤，直至制造完成所述三维物体，

使气体以明显不同向的多个流动方向在构造区上流动，以及

为了执行所述制造方法，使用根据权利要求1至30之一所述的控制方法。

32.根据权利要求31所述的制造方法，其中，所述构造材料(15)是粉末。

33.根据权利要求31或32所述的制造方法，其中，根据权利要求1至30之一所述的控制方法仅在选择性固化开始之前执行，或者在生成式制造所述三维物体期间多次执行和/或根据气体流动方向的设置和/或改变来执行。

34.存储介质，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序能装载到可编程的控制单元(29)中，所述计算机程序具有程序编码结构，用以当在控制单元上执行所述计算机程序时实施根据权利要求1至30之一所述的控制方法和/或根据权利要求31至33之一所述的制造方法的所有步骤。

35.用于制造装置(1)的控制装置(29)，所述制造装置用于通过在构造区中逐层施加和选择性固化构造材料(15)来生成式制造三维物体(2)，所述制造装置包括：固化装置(20)，用于在与要制造的物体的横截面相对应的位置处选择性地固化施加到构造区(8)上的构造材料的层；以及气流装置(30)，用于在构造区上产生具有多个明显不同向的流动方向的气流，其中，所述控制装置构造成，这样控制所述制造装置，使得所述制造装置执行根据权利要求1至30之一所述的控制方法。

36.用于通过逐层施加和选择性固化构造材料(15)来生成式制造三维物体(2)的制造装置(1)，所述制造装置包括：固化装置(20)，用于在与要制造的物体的横截面相对应的位置处选择性地固化施加到构造区(8)上的构造材料的层；气流装置(30)，用于在构造区上产生具有多个明显不同向的流动方向的气流，这样构成和/或控制所述制造装置，即，重复施加和选择性固化的步骤，直至所述物体制造完成，所述制造装置包括根据权利要求35所述的控制装置(29)。

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