CN111132780B - 用于产生连贯面区域的方法，照射装置和加工机 - Google Patents

Abstract

用于通过照射粉末层(3)来产生三维构件(20)的连贯面区域(2)的方法，该方法包括：将初级加工射束(4)分成至少两个加工射束(4a、b)；将至少两个加工射束(4a、b)引导到公共扫描器装置(5)以将至少两个加工射束(4a、b)经由一个或者多个相同的扫描器反射镜(6a、6b)而定向到扫描器装置(5)的加工平面(E)中的不同位置(P1、P2)，所述加工平面具有连贯面区域(2)，其中，产生连贯面区域(2)包括：将至少两个加工射束(4a、b)的位置(P1、P2)在连贯面区域(2)的一个子区域或者至少两个不同的子区域(T3、T4)中同步改变，直到在所述子区域或者所述至少两个子区域(T3、T4)中的粉末层(3)完全熔化，以及将至少两个加工射束(4a、b)或者至少两个另外的加工射束的位置(P1、P2)在连贯面区域(2)的一个另外的子区域或者至少两个不同的、另外的子区域(T5、T6)中同步改变，直到在所述一个另外的子区域或者所述至少两个另外的子区域(T5、T6)中的粉末层(3)完全熔化。

Description

用于产生连贯面区域的方法，照射装置和加工机

技术领域

本发明涉及一种用于通过利用至少两个加工射束、尤其是借助于至少两个激光射束照射粉末层来产生三维构件的连贯面区域的方法。本发明也涉及一种用于通过照射粉末层来制造三维构件的加工机的照射装置和一种具有这种照射装置的加工机，该照射装置包括：分束装置，所述分束装置用于将一初级加工射束、尤其是激光射束分成至少两个加工射束、尤其是至少两个激光射束；以及扫描器装置，所述扫描器装置用于将所述至少两个加工射束定向到扫描器装置的加工平面中的不同位置上。

背景技术

三维构件能够通过所谓的生成制造方法(也称作增材制造方法)来制造。在这种方法中逐层地或者说分层地生成三维构件。为此目的，在所谓的选择性激光熔化或激光烧结(也称作激光金属熔合，LMF)中，将粉末材料局部地由高能加工射束、尤其是激光射束熔化，以便产生三维构件的层。例如呈激光射束形式的高能加工射束能够具有几百瓦数量级的功率。

为了提高在制造三维构件时的效率或者说建造速率，已知的是，使用两个或者更多个加工射束、尤其是两个或者更多个激光射束，所述加工射束由相应数量的射束源产生，并且，所述加工射束经由各个单独的扫描器装置而定向到(共同的)加工区域上。与结构空间相关地，在加工机或者说照射装置中仅能放置有限数量的、例如呈扫描器光具形式的射束偏转装置。然而，为了实现尽可能有效的(快速的)光照，能够将(初级)加工射束借助于分束装置来分成两个或者更多个加工射束。

在WO2015/191257 A1中描述了用于选择性激光熔化的方法和设备，其中，为了提高制造构件时的效率，同步使用多个激光射束。在该方法中，将多个激光射束引导到唯一的检流计上，以便在粉末床中产生相应多数量的三维结构或者说构件。通过将初级激光射束分成多个激光射束，能够产生多个激光射束。多个激光射束中的每单个能够在被引导到检流计之前自动动态聚焦。

为了有效地制造三维构件，从WO2016/128430 A1中已知，使用具有用于成形激光射束的射束轮廓的射束成形装置的照射装置，其中，能够改变在加工区中射束轮廓的长度和/或宽度。射束成形单元能够具有至少一个另外的光学元件以附加地成形射束轮廓，所述至少一个另外的光学元件例如能够构造为衍射光学元件。衍射光学元件能够用于由单个高能射束产生射到加工区的多个高能射束。所述另外的光学元件也能够构造为楔形光学元件，该楔形光学元件仅覆盖射束轮廓的一部分，以便在空间上将射束轮廓的一个或者多个轮廓区域与射束轮廓的其他轮廓区域分离。

EP 2 875 897 B1描述了一种用于控制照射系统的方法，所述照射系统包括多个照射单元。在该方法中，使用例如棋盘状的照射图案或者线形或者说条形的照射图案来产生连贯面区域。

发明内容

发明任务

本发明基于这种任务：提供开头提到类型的方法以及照射装置和具有这种照射装置的加工机，利用所述方法、照射装置和加工机可以有效地制造三维构件的连贯面区域。

发明主题

根据第一方面，通过开头提到类型的方法解决了该任务，该方法包括：将初级加工射束分成所述至少两个加工射束；将所述至少两个加工射束引导到公共的扫描器装置以将所述至少两个加工射束定向到扫描器装置的加工平面中的不同位置上，连贯面区域位于所述加工平面中，其中，对于照射而言，连贯面区域被分成多个优选平行四边形的、尤其是菱形、长方形或者正方形的子区域，连贯面区域的产生包括：使所述至少两个加工射束的位置在连贯面区域的一个子区域或者不同的至少两个子区域中同步改变，直到在所述一个子区域中的或者在所述至少两个子区域中的粉末层完全熔化；以及使所述至少两个加工射束或者至少两个另外的加工射束的位置在连贯面区域的一个另外的子区域或者不同的、至少两个另外的子区域中同步改变，直到在所述一个另外的子区域中的或者所述至少两个另外的子区域中的粉末层完全熔化。

通过将初级加工射束的功率分成两个或者更多个加工射束，该方法实现了在光照相对较大的连贯面时的增速。因而与在WO2015/191257 A1中描述的方法不同，分成多个加工射束不用于制造多个在空间上分开的相同构件，而是用于产生同一个构件的层的连贯面区域。

两个或者更多个加工射束近似彼此平行地(通常相互成小角度)延伸，并且，通过同一个扫描器装置、即通过一个或者多个相同的(扫描)反射镜而定向到加工平面上。(经聚焦的)加工射束在加工平面中射到不同(焦点-)位置上，其中，在这些(焦点-)位置之间的间距通常相对较小并且例如能够小于约1.0mm。在扫描器装置上偏转的两个加工射束之间的差角通常也相对较小并且通常小于约1°。

在所述方法中，通过以下方式来产生或者说光照三维构件的连贯面区域：该连贯面区域(例如在先前的方法步骤中)分成多个子区域。所述多个子区域通常形成例如呈棋盘形式的规则的栅格形布置，该栅格形布置覆盖连贯面区域。这些子区域理想地不重叠并且理想地直接彼此邻接。由于加工射束射到粉末层上的角度根据在加工区域中的位置而变化，因此可能会出现相邻的子区域的(不希望的)部分重叠，重叠的数量级通常最大为子区域的相应边长(长度或者说宽度)的约10％。

两个加工射束的位置能够处于不同的子区域中，使得通过同步改变所述至少两个加工射束的位置来同时光照两个或者更多个子区域。然而，两个或者更多个加工射束的位置也能够在同一个子区域中，该子区域由于使用两个或者更多个加工射束而能够比使用单个加工射束时更快熔化。随后光照或者(借助于另外的加工射束)同步光照的一个另外的子区域或多个另外的子区域通常不直接邻接在先前步骤中所光照的子区域，因为这对于熔化的粉末材料的热平衡来说是不理想的。因此，在所述一个子区域或者所述多个子区域的熔化的步骤和所述一个另外的子区域或者所述多个另外的子区域的随后熔化的步骤之间，能够借助于扫描器装置改变加工射束在加工平面中的定向，在该改变时，加工射束是不激活的。在改变定向之后，重新接通加工射束，以便光照一个或者多个另外的子区域。

在一个变型方案中，连贯面区域由三维构件的层的边缘轮廓包围，其中，以所述初级加工射束、尤其是初级激光射束或者以另外的加工射束、尤其是另外的激光射束来照射边缘轮廓和/或照射在边缘轮廓和连贯面区域之间形成的边缘区域。通常，待制造的三维构件的层的边缘轮廓与连贯面区域的边缘轮廓不相同，使得在边缘轮廓和连贯面区域之间留有边缘区域。边缘区域通常具有连贯面区域的子区域配不进去的几何形状或者说面。因此，边缘区域通常利用唯一的加工射束来照射或者说熔化。为此目的，能够使用初级加工射束，该初级加工射束在这种情况下不被分成多个加工射束，或者能够使用另外的加工射束，该另外的加工射束由另外的射束源产生和/或该另外的加工射束通过另外的扫描器装置定向到加工平面上。如果使用所述初级加工射束，则是有利的是：在多个加工射束和初级加工射束之间的切换能尽可能动态地、快速地进行时。为此目的能够设置分束装置，该分束装置能够快速地运动进入初级加工射束的光路中和又从该光路快速地运动离开。使用唯一的、不分裂的加工射束也有利于光照二维构件的层的边缘轮廓。

在一个另外的变型方案中，在所述一个子区域或者所述至少两个子区域中加工射束的不同位置在加工平面中在第一方向上彼此错开，并且，所述至少两个加工射束的位置在所述一个子区域或者所述至少两个子区域中的同步改变包括加工射束在加工平面中在优选垂直于第一方向的第二方向上的同步运动。在这种情况下，子区域的外轮廓通常平行于第一和第二方向延伸。在这种情况下，加工射束通常借助扫描运动在通常笔直的线上沿着相应的子区域在第二方向上的延伸尺度或者说宽度运动。在加工射束在第一方向上反向地运动经过相应的子区域的整个宽度之前，在相应的子区域的边缘处发生具有在第一方向上的(略微)横向错开的运动转向。对于多个加工射束定位在同一个子区域中的情况来说，在某些情况下——即在合适地确定子区域的尺寸时——当加工射束在第二方向上仅运动经过该子区域一次时，就能够足以完全融化该子区域。

在一个另外的变型方案中，将气流引导经过粉末层，所述气流的流动方向至少部分地与加工射束在加工平面中的运动方向相反地指向，和/或，子区域的照射顺序优选根据相应的子区域在流动方向上与用于提供气流的提供装置的间距来进行。气流例如能够是保护性气流，以便保护照射装置的光学构件、例如窗口免受在照射粉末材料时形成的污染物、例如碳黑颗粒的污染。已证明有利的是：在光照时加工射束的运动、更确切地说是运动方向与保护性气流的流动方向不同，因为由此碳黑颗粒被保护性气流冲走，否则的话所述碳黑颗粒在这种情况下会直接在所述的一个或者多个加工射束之前沉积和焊接在被照射的粉末层上。

为了应对该问题，能够以下述顺序照射子区域，在该顺序中，沿气流的流动方向离提供装置最远的一个或者多个子区域首先被照射。优选地在此考虑到，通常不直接先后照射两个直接并排的子区域。尤其地，加工射束在加工平面中的所有被照射的子区域中的运动方向分别占据相同的相对于气流流动方向的角度。

对于沿着其进行光照的第二方向平行于或者大致平行于保护性气流的情况来说，加工射束沿着第二方向、例如Y方向的运动能够仅以一个取向(正或者负Y方向)进行。例如，对于保护性气流的流动方向沿负Y方向的情况来说，加工射束能够仅沿正Y方向运动，就像例如在通过引用而成为本申请内容的WO 2014/125280 A1中详细描述的那样。

在一个另外的变型方案中，所述至少两个加工射束的位置在第一方向上彼此之间具有间距，所述间距基本上相应于相应的子区域在第一方向上的延伸尺度的整数倍(通常与1不同)。如上所述，已证明有利的是：在光照连贯面区域时所需的激光功率被引入到闭合的平行四边形、例如菱形、正方形或者长方形的子区域的形状中。两个直接相邻的子区域的并行光照在熔化物的热平衡方面尽管已经被证明为不利的，但是在某些情况下也是可能的或者说有意义的。对于两个子区域的并行照射来说，已证明为有利的是：在以两个或者更多个加工射束同步照射的子区域之间形成至少一个子区域的空缺。在对形成了所照射的子区域之间的空缺的另外的子区域进行照射之前，通常照射连贯面区域的、也在第二方向上相对于已经照射的子区域错开的另外的子区域。理想地，加工射束的位置彼此之间的间距精确地相应于相应的子区域的延伸尺度的(不为1的)整数倍、尤其是偶数倍，例如恰好两倍或者恰好四倍，但必要时也可以是奇数倍，例如三倍、五倍……。如上所述，根据加工射束在加工平面中在第一方向上的位置，可能会出现子区域的、不希望的部分重叠。在本发明的意义上，基本上相应于相应的子区域在第一方向上的延伸尺度的整数倍的间距应理解为间距，该间距的偏差为相应的子区域在第一方向上的延伸尺度(边长)的+/-10％。

形成连贯面区域的相应的这些子区域的几何形状或者说面积通常同样大。然而，也可能的是，连贯面区域具有多种例如矩形的子区域，所述子区域的面积不同、例如宽度和/或长度不同。在这种情况下，相应的子区域的长度和/或宽度彼此之间能够分别具有整数比，使得子区域中的两个或者更多个可互相合并成较大的子区域。使用较小的子区域尤其在连贯面区域的边缘上能够是有利的，以便尽可能好地将该边缘适配于围绕的边缘轮廓。

在一个另外的变型方案中，在将所述至少两个加工射束定向到加工平面中的不同位置——所述不同位置在加工平面中的间距根据扫描器装置的偏转角与地点相关地变化——上时，如此选择在所述至少两个加工射束之间在第一方向上的差角，使得：要么在加工区域的中心，相邻的子区域在第一方向上彼此邻接；要么在加工区域的边缘处，相邻的子区域在第一方向上彼此邻接。为了将两个加工射束定向到加工平面中的不同位置，必需的是，它们以(略微)不同的角度从扫描器装置射出，在沿着第一方向延伸的偏转平面中测量该角度。

在加工区域的中心，加工射束中的一个加工射束垂直于加工平面地定向，这相应于0°的偏转角。在加工区域的边缘上，加工射束中的一个加工射束以例如约20°的偏转角定向，该偏转角相应于扫描器装置的最大可能的偏转角。在例如两个加工射束偏转时，根据偏转角并且因而根据加工射束在加工平面中在第一方向上的位置出现两个加工射束的(焦点-)位置之间的间距的改变。加工射束在偏转平面中朝向加工区域的边缘的方向摆动得越多，则在(焦点-)位置之间的并且因而在两个被同步照射的子区域之间的间距或者说错开量越大。就在两个加工射束之间的固定的差角而言，在加工区域的边缘上，两个加工射束之间的错开量或者说间距能够被如此设定，使得相邻的两个子区域在光照之后相互接触或者说直接彼此邻接。在向内摆动时，在被光照的相邻子区域之间的重叠系数连续增加，也就是说，相邻的两个子区域和单轨迹在加工区域的中心比在加工区域的边缘重叠得多。在照射过程中，这意味着效率朝向加工区域的中心降低，因为以较大偏转角偏转的、在后的加工射束对已经被光照的子区域的一部分进行第二次光照，也就是说，在加工区域的中心，两个子区域部分地(通常不超过子区域的相应的延伸尺度的约10％)重叠。如上所示，相邻的两个子区域通常不被同步照射，而是在所照射的子区域之间存在至少一个子区域的空缺。因此，通常如此选择差角，使得在被同步照射的两个子区域之间留有相应的空缺，所述空缺在加工区域的中心恰好相应于一个(或者如有必要多个)子区域的宽度。替代地，能够如此设定差角，使得在零位中、即在加工区域的中心，在第一方向上相邻的子区域之间不出现横向错开，也就是说，这些子区域在加工区域的中心直接彼此邻接。该横向错开或者说间距在两个加工射束摆动时随着偏转角的增大而增加并且能够如此选择，使得相邻的两个子区域在加工区域的边缘上稍微彼此间隔开。在此能够利用的是，加工射束在整个加工区域中的实际(焦点-)位置能够通过合适的在线校准来测量并且因而是已知的。在加工区域的边缘上或者说边缘附近，在各两个被光照的子区域之间的、变化的、在第一方向上的错开量或者说间距因而同样是已知的并且能够与产生子区域并行地以另外的加工射束来光照或者说补偿或者在后续操作中以单个加工射束、例如以初级加工射束来光照或者说补偿，以便形成连贯面区域。

如有必要，能够将在用于光照不同的子区域的所述至少两个加工射束之间的差角根据偏转角或者说(焦点-)位置的在加工区域中在第一方向上的方位来改变。为此目的，例如能够使用(快速)分束装置来将初级加工射束分成所述至少两个加工射束，所述分束装置使得能实现差角的设定。为此目的，分束装置例如能够具有能够被选择性地引入初级加工射束的光路中的、不同地构造的分束器元件、例如具有不同楔角的楔形板(参见下文)。

替代于改变差角地，能够使用优选远心的F-Theta-物镜用于将加工射束(以及，如有必要另外的加工射束)聚焦在加工平面中。在使用远心物镜时，加工射束始终垂直于加工平面地定向，使得几乎不出现加工射束在加工平面中的间距的与地点相关的改变。

在一个另外的变型方案中，在所述一个另外的子区域或者所述至少两个另外的子区域中所述加工射束或者所述另外的加工射束的位置在第二方向上彼此错开，并且，所述至少两个加工射束或者所述至少两个另外的加工射束的位置在所述一个另外的子区域或者所述至少两个另外的子区域中的同步改变包括所述加工射束或者所述另外的加工射束在优选垂直于第二方向的第一方向上的同步运动。能够有利的是：一些(第一)子区域沿着第一方向被扫描，而另外的(第二)子区域如有必要同步地沿着垂直于第一方向的第二方向被扫描。

在以棋盘的形式分成平行四边形、例如菱形、正方形或者长方形的子区域的连贯面区域中，“白色”子区域例如能够在第一方向上被扫描，而“黑色”子区域在第二方向上被扫描，或者反之。为此目的，同一个初级加工射束能够借助于能够选择性地被引入光路中的两个不同的分束装置首先在第一方向上并且随后在第二方向上被分裂。如有必要，为此目的能够使用同一个分束装置，该分束装置围绕转动轴线转动90°，所述转动轴线沿着初级加工射束的射束方向延伸。为了将所述初级加工射束或者说所述另外的初级加工射束分成多个子射束，例如能够使用呈衍射光学元件形式的分束装置。

在一个改进方案中，所述方法附加地包括：将一另外的初级加工射束分成所述至少两个另外的加工射束，以及将所述至少两个另外的加工射束引导到另外的公共的扫描器装置以将所述至少两个另外的加工射束定向到加工平面中的不同位置。能够使用另外的初级加工射束来用于照射所述另外的子区域，该另外的初级加工射束被分成两个或者更多个、例如五个或者更多个另外的加工射束。如上所示，能够使用这些另外的加工射束来照射“黑色”子区域，所述“黑色”子区域在第二方向上被扫描，而所述初级加工射束分成的加工射束能够被用于照射“白色”子区域，或者反之。尤其地，在这种情况下已证明为有利的是：使用两个或者更多个加工射束来同步照射同一个子区域，其方式例如是：在发生方向逆转并且两个或者更多个加工射束逆向运动之前，两个或者更多个平行的加工射束运动经过相应的子区域的整个宽度。

在这种变型方案中，也能够使用(未分裂的)加工射束来加工三维构件的层的这种区域：所述区域不适于由分裂的加工射束来照射。在此，例如能够涉及三维构件的层的(边缘-)轮廓或者在连贯面区域和边缘轮廓之间的边缘区域，或者说，原则上涉及对于以两个或者更多个平行地运动经过加工平面的加工射束的照射来说过窄或者过于畸形的所有区域。

在一个另外的变型方案中，在初级加工射束的光路中执行用于修正加工射束的焦点位置的焦点方位修正。所述至少两个加工射束沿着其相应的射束方向的焦点位置理想地应处于加工平面中。由于借助于扫描器反射镜(在不使用F-Theta-物镜的情况下)的偏转，加工射束的焦点位置在扫描器反射镜摆动时位于球形表面上，即非精确地在加工平面中。为了补偿焦点位置(垂直于加工平面)关于加工区域的变化，能够执行焦点方位修正，该焦点方位修正例如通过布置在初级加工射束的光路中的透镜的快速的补偿运动修正扫描器区的球形偏差，所述透镜沿初级加工射束的射束方向移动，这导致快速的焦点方位移动。可运动的或者说可移动的透镜例如能够布置在焦点方位修正装置中或者说焦点方位修正光具中。由于在加工射束之间的差角相对较小，执行用于初级加工射束的焦点方位修正就已足够，也就是说，能够省去加工射束中的每个加工射束的个体化的焦点方位修正。

在控制技术上，针对焦点方位修正或者说一般而言，加工射束在加工平面中的位置的重心或者说平均值能够被用于轨迹控制，也就是说，平均值用作(初级)加工射束的运动轨迹。在这种情况下，控制(基本上)能够以这种方式进行：就好像只有初级加工射束用于照射。尤其地，重心轨迹能够用作用于确定焦点方位修正的预给定参数。

本发明也涉及一种开头所提到类型的照射装置，所述照射装置具有控制装置，所述控制装置构造或者说编程用于，使所述至少两个加工射束的位置在连贯面区域——对于照射而言，所述连贯面区域被分成多个优选平行四边形的、尤其是菱形的、长方形或者正方形的子区域——的一个子区域或者不同的至少两个子区域中同步改变，直到在所述一个子区域或者所述至少两个子区域中的粉末层完全熔化，并且，所述控制装置构造用于，使所述至少两个加工射束或者至少两个另外的加工射束的位置在连贯面区域的一个另外的子区域或者不同的、至少两个另外的子区域中同步改变，直到在所述一个另外的子区域或者所述至少两个另外的子区域中的粉末层完全熔化。

因而，控制装置构造或者说编程用于实施上述方法以产生连贯面区域。相应地，控制装置也能够构造或者说编程用于实施该方法的上述变型方案。为了同步改变(另外的)加工射束的位置，控制装置作用在扫描器装置上、更确切地说在扫描器装置的一个或者两个扫描器反射镜上。

在一个实施方式中，照射装置具有另外的分束装置和另外的扫描器装置，所述另外的分束装置用于将一另外的初级加工射束、尤其是另外的激光射束分成至少两个另外的加工射束、尤其是至少两个另外的激光射束，所述另外的扫描器装置用于将所述至少两个另外的加工射束定向到加工平面中的不同位置上。

照射装置例如能够具有两个相同构造的扫描器装置，所述扫描器装置如此布置，使得在加工平面中这些扫描器装置的扫描区域或者说所述扫描器装置的加工区重叠。借助于所述另外的加工射束，能够例如以上述方式来照射棋盘状的连贯面区域的“白色”或者“黑色”子区域。如上所述，这种棋盘状的面区域不必强制地具有正方形子区域，而是能够具有例如平行四边形、尤其是菱形、长形或者正方形的子区域。所述另外的分束装置尤其能够构造用于在第二方向上分裂所述另外的初级加工射束，使得所述另外的加工射束定向到加工平面中的、在第二方向上不同的位置上，而所述分束装置构造用于在第一方向上分裂所述初级加工射束，使得加工射束定向到在优选垂直于第二方向的第一方向上的不同位置上。

在一个实施方式中，分束装置构造用于通过分裂初级加工射束的射束横截面来将初级加工射束分成至少两个加工射束。在这种情况下，分束因而不通过偏振分束器来实现，在该偏振分束器中通常整个射束横截面被分成两个彼此垂直的偏振分量。将初级加工射束分成至少两个加工射束尤其是在初级加工射束的准直光路中已经证明为有利的，使得分束装置优选布置在初级加工射束的准直光路中。对于分裂射束横截面来说有利的是：通过分裂所产生的加工射束分别以相对于彼此的角度定向，该角度在加工射束在扫描器装置上偏转的情况下通常保持不变。替代地或者附加地也可能的是，使加工射束在分束装置上分裂时相对于彼此横向地错开。

在一个改进方案中，分束装置构造用于通过偏转初级加工射束的射束横截面的至少一个子区域(优选以相对于初级加工射束的射束方向的差角)来分裂初级加工射束。在这种情况下，分束装置能够例如用于偏转加工射束的射束横截面的一半并且因而偏转其功率的一半，其方式为：分束装置仅覆盖射束轮廓的一半。

在一个改进方案中，分束装置构造为对初级加工射束透明的楔形板。楔形板能够用于使射束横截面的子区域以差角偏转，该差角通常保持直至加工平面。通过楔形板的楔角，在楔形板的透明材料、例如石英玻璃的折射率已给定的情况下，确定差角。楔角尤其能够如此确定，使得所述至少两个加工射束在加工平面中的位置的间距相应于所照射的子区域的边长的整数倍。优选如此确定楔角，使得在所述位置之间的间距相应于相应的子区域在第一方向上的边长的两倍或者三倍，使得在照射时在被同步照射的子区域之间留有一个子区域或者两个子区域的空缺。楔形板理想地布置在初级加工射束的在可能的扩宽之后并且在聚焦之前的准直光路中，也就是说，聚焦不发生在初级加工射束上，而是发生在分裂之后的所述至少两个加工射束上。

在一个另外的替代的改进方案中，分束装置构造为衍射光学元件、例如衍射光栅等。衍射光学元件尤其能够用于将初级加工射束分成多个加工射束，所述多个加工射束理想地具有相同的特性并且区别仅在于射到扫描器装置上的相应的角度。由具有例如500W的功率和在加工平面中约为100μm的焦点直径的初级激光射束，衍射光学元件例如能够产生五个激光射束，这些激光射束分别具有100W的功率和同样100μm的直径。如果五个激光射束并排且平行地在所照射的子区域内运动，则具有约500μm宽度的条带或者说面被熔化。以这种方式，在同样的时间内能够熔化的材料为初级加工射束的五倍，该初级加工射束仅具有100μm的直径。

在一个另外的实施方式中，照射装置包括运动装置，所述运动装置用于将分束装置至少部分地运动到初级加工射束的射束横截面中并且将其从初级加工射束的射束横截面至少部分地运动离开。如上所述，楔形板能够被如此引入初级加工射束的光路中，使得它仅覆盖一半射束横截面。为了将楔形板快速地运动到光路中和从其运动离开，运动装置尤其能够实施楔形板围绕转动轴线的转动运动或者说摆动运动。为此目的，运动装置例如能够构造为快速的、所谓的楔形转辙器，就像用于耦入二合一纤维中的那种。运动装置能够构造用于将相应的衍射光学元件以直线运动和/或转动运动运动到初级加工射束的光路中或者从其运动离开。为了控制运动装置，也能够使用如上所述的控制装置。

在一个另外的实施方式中，照射装置具有焦点方位修正装置，所述焦点方位修正装置用于修正加工射束的焦点位置，所述焦点方位修正装置布置在初级加工射束的光路中。如上所述，基于加工射束的相对较小的差角，能够在初级加工射束中执行取决于在加工平面中的位置的焦点方位修正。诸如Scanlab GmbH提供的所谓的varioSCAN聚焦设备例如能够用作焦点方位修正装置。

在一个另外的实施方式中，照射装置具有优选远心的F-Theta-物镜，所述F-Theta-物镜用于将加工射束聚焦在加工平面中。F-Theta-物镜是特殊类型的物镜，该物镜用于扫描器应用。与成像(相机)物镜相反，F-Theta-物镜产生所希望的、线形的失真，以满足F-Theta条件f*θ＝X，其中，X表示与在加工平面中的加工区的中心的间距，f表示F-Theta-物镜的焦距，并且θ表示角度，相应的加工射束以所述角度在F-Theta-物镜的入射光瞳平面中相对于F-Theta-物镜的光学轴线定向。通过F-Theta-物镜能够减少加工射束的在加工平面中的间距的、与地点相关的变化，所述变化取决于扫描器装置的偏转角。在使用远心的F-Theta-物镜时或者一般性地使用远心物镜时，加工射束(基本上)与偏转角无关地并且因而与在加工区中的地点无关地始终垂直地射到加工区上，使得实际上加工射束的在加工平面中的间距的、与地点相关的变化不再出现。

显然，上述的照射装置或者说包括照射装置的加工机能够具有至少一个射束源、尤其是至少一个激光源以产生至少一个初级加工射束或者说初级激光射束。尤其能够使用功率在高于100W的范围中的激光源。

一个另外的方面涉及用于通过照射粉末层来制造三维构件的加工机，该加工机包括如前所述的照射装置和具有加工平面的加工腔，在所述加工平面上能够布置待照射的粉末层。例如，加工机能够如在EP 3023228A1中描述地来构造，EP 3023228A1的全部内容通过引用而成为本申请的内容。在加工腔中提供制造室，在该制造室中在加工平面的高度通常布置有工作面。照射装置的加工区域形成在工作面的一部分中，在该部分中设置用于提供粉末床的建造平台区域，该粉末床的最上层粉末层处于加工平面中。为了提供粉末，在加工腔能够设置具有蓄粉器容器的蓄粉器区域。布置在加工腔中的推动设备能够用于将粉末从蓄粉器容器转运到建造平台区域中。

在一个实施方式中，加工机具有用于提供气流的提供装置，所述气流在设置用于提供粉末床的建造平台区域中流经加工平面，并且，所述气流的流动方向优选至少部分地与加工射束的运动方向相反地指向，和/或，其中，控制装置构造用于，根据相应的子区域在流动方向上与用于提供气流的提供装置的间距来确定子区域的照射顺序。气流能够如上面引用的EP 3 023 228 A1中那样用于从加工腔中移除烟雾。用于提供气流的气体系统例如能够如在EP 3 023 228 A1描述地构造。为了确保加工射束的运动至少部分地与气流的流动方向相反地指向，照射例如能够以在WO 2014/125280 A1中描述的方式进行，虽然这使照射变慢。

附图说明

本发明的其他优点由说明书和附图中得出。前面提及的和还会进一步列出的特征同样能够自身单独地使用、也能够多个一起以任意组合的形式使用。所示出和所描述的实施方式不应理解为穷举，而是具有用于描述本发明的示例性的特点。

附图示出：

图1a示出照射装置的示意图，其具有用于将初级加工射束分成两个加工射束的分束装置，所述加工射束定向到加工平面中的不同位置上；

图1b示出呈用于偏转初级加工射束的射束横截面的一半的楔形板的形式的分束装置的细节；

图2示出用于通过利用根据图1a的照射装置照射粉末层来制造三维构件的加工机的示意图；

图3a、b在扫描器装置的加工区域的中心和边缘上示出连贯面区域的子区域的示意图；

图4示出具有带有三个射束源的照射装置的加工机的示意图；

图5a、b示出利用图4的加工机来来照射三维构件的层的圆形面区域的示意图；以及

图6示出照射具有多个平行四边形子区域的连贯面区域的示意图。

具体实施方式

图1a示出用于在图1a中未示出的加工机的照射装置1。照射装置1用于照射粉末层3的连贯面区域2，该连贯面区域在所示出的示例中构造成矩形。为了照射，照射装置1由在图1中未绘制出的、呈激光源形式的射束源供应呈激光射束形式的初级加工射束4。照射装置1具有带有两个能够转动的扫描器反射镜6a、6b(电流镜)的扫描器装置5，所述扫描器反射镜用于偏转初级加工射束4或者说两个加工射束4a、4b，加工射束4在呈透明的楔形板7形式的分束装置上被分成所述两个加工射束。楔形板7能够借助于运动装置8运动到初级加工射束4的、在所示出的示例为圆形的射束横截面A中并且也能够又从初级加工射束4的射束横截面A运动离开。就在图1a中所示出的示例而言，楔形板7仅部分地运动到初级加工射束4的射束横截面A中，并且具体而言直到它覆盖射束横截面A的一半A/2，如在图1b中可看出的。以这种方式，初级加工射束4的功率以相同的份额分成两个加工射束4a、4b。

楔形板7具有楔角γ，该楔角导致第二加工射束4b相对于第一加工射束4a(并且相对于初级加工射束4)以差角δ偏转。差角δ以技术人员已知的方式取决于楔角γ和楔形板7的材料的折射系数。在加工射束4a、4b在扫描器装置5的两个扫描器反射镜6a、6b上偏转或者说反射两次的情况下差角δ保持不变，使得两个加工射束4a、4b在连贯面区域2中的不同位置P1、P2射到粉末层3上。在所示出的示例中，差角δ在XYZ坐标系的XZ平面中延伸，也就是说，两个加工射束4a、4b的两个位置P1、P2在第一方向上以间距2L彼此间隔开，该第一方向在下文中称为X方向。两个加工射束4a、4b在粉末层3上的位置P1、P2的间距2L除了取决于差角δ也取决于加工平面E与照射装置1或者说扫描器装置5的(已知)间距。在所示出的示例中，加工平面E在XYZ坐标系的XY平面中。

在所示出的示例中，运动装置8构造用于使楔形板7围绕平行于初级加工射束4的射束方向的转动轴线转动。已经发现：借助于转动运动，楔形板7能够特别快速地运动到初级加工射束4的射束横截面A中和从其中运动离开。这是有利的，以便实现尽可能快速地在利用初级加工射束4照射粉末层3和利用两个加工射束4a、4b照射粉末层3之间切换。

如从图1a也可看出的，在分束装置7之后的两个加工射束4a、4b的光路中布置呈聚焦透镜形式的(静态)聚焦装置9，以便将加工射束4a、4b在加工平面E中聚焦。在初级加工射束4的光路中布置焦点方位修正装置10，该焦点方位修正装置用于(动态)修正两个加工射束4a、4b(在射束方向上)的焦点位置F1、F2，以便确保焦点位置F1、F2如在图1中所示出地位于加工平面E中。焦点方位修正装置10是必需的，因为由聚焦透镜9聚焦且由扫描器装置5偏转的加工射束4a、4b会聚焦在球形壳中而非如所希望地那样在加工平面E中。焦点方位修正装置10布置在初级加工射束4中，因为加工射束4a、4b的在加工平面E中的位置P1、P2具有相对较小的间距2L，该间距典型为约1.0mm，使得能够省去两个加工射束4a、4b的个体化的焦点方位修正。诸如Scanlab GmbH销售的所谓的varioSCAN聚焦装置例如能够用作焦点方位修正装置10。

在图1a中示出的连贯面区域2由边缘轮廓11包围，该边缘轮廓相应于三维构件的层的外轮廓，该外轮廓应在照射粉末层3时产生。为了制造三维构件，在边缘轮廓11内的整个面被照射。在边缘轮廓11内的面在所示出的示例中被分成连贯面区域2和边缘区域12，连贯面区域借助于两个加工射束4a、4b被照射，边缘区域在连贯面区域2和边缘轮廓11之间形成。如下面进一步描述的，连贯面区域2借助于两个加工射束4a、4b被同步照射。相反，以初级加工射束4照射边缘区域12和边缘轮廓11，为此，分束装置7借助于运动装置8被从初级加工射束4的光路中移除。

对于照射而言，在所示出的示例中为矩形的连贯面区域2被分成多个方形的子区域，并且更确切地说在连贯面区域2的纵向方向(X方向)上分成总共八个子区域和在连贯面区域2的横向方向(Y方向)上分成三个子区域，在图1a中示出所述子区域中的六个子区域T1至T6。子区域T1、T2……具有沿X方向的长度L，该长度例如为1.0mm，和沿Y方向的相同长度。与图1a所示不同，子区域T1、T2……可以具有其他的、例如长方形的几何形状。也可能的是，子区域T1、T2……具有其他的、例如平行四边形、菱形或者原则上任意的几何形状，只要它们以网格或者说矩阵的方式规则地布置即可。

如在图1a中也可看出的，使用两个在加工平面E中在X方向上彼此错开的加工射束4a、4b，以同步照射连贯面区域2的两个方形子区域T3、T4，在所述两个方形子区域之间形成空缺，该空缺恰好具有子区域T1至T6的大小。如上所述，两个加工射束4a、4b在加工平面E中的位置P1、P2彼此之间具有间距2L，即具有相应于相应的子区域T1至T6的长度L的两倍的间距。同步照射不直接相邻地布置的两个子区域T3、T4已经在粉末层3的熔化物的热平衡方面被证明是有利的。两个加工射束4a、4b之间在X方向上的间距能够不同于在图1a中所示出地相应于相应的子区域T1至T6的长度L的其他整数倍、例如四倍。连贯面区域2在X方向上分成的子区域的数量应能够被相应的子区域T1至T6的长度L的所述整数倍整除。这通常是可能的，因为能够在一定限界内自由选择子区域T1至T6的长度L。

为了照射两个子区域T3、T4，借助于扫描器装置5来同步改变两个加工射束4a、4b在加工平面E中的位置P1、P2，直到在两个子区域T3、T4中的粉末层3完全熔化。在所示出的示例中，在同步改变两个加工射束4a、4b的位置P1、P2时，两个加工射束4a、4b以扫描运动的形式运动经过子区域T3、T4在Y方向上的整个边长L。在相应的子区域T3、T4的边缘上发生运动转向，在该运动转向中，将两个加工射束4a、4b在X方向上略微错开，以便以扫描运动驶过相邻的在Y方向上的轨道或者说轨迹。随后，发生两个加工射束在X方向上的新的运动转向。重复该过程，直到两个子区域T3、T4完全、即在其整个面上熔化。

在照射第三和第四子区域T3、T4之后，借助于两个加工射束4a、4b来照射两个另外的子区域、即第五和第六子区域T5、T6。为此目的，首先使两个加工射束4a、4b运动到第五和第六子区域T5、T6中，即将所述加工射束在加工平面E中的位置P1、P2合适地改变。在重新定位两个加工射束4a、4b时，它们通常通过以下方式被关断：在图1a中未示出的射束源被暂时停用。如有必要，能够如此选择两个加工射束4a、4b在第三和第四子区域T3、T4的照射结束时的位置P1、P2，使得它们定位在第三、第四子区域T3、T4的以下角部中，该角部也形成第五和第六子区域T5、T6的角部。在这种情况下，第五和第六子区域T5、T6的照射能够直接紧接着第三和第四子区域T3、T4的照射。第五和第六子区域T5、T6的照射如上所述地进行，即通过使两个加工射束4a、4b的位置P1、P2在第五和第六子区域T5、T6中同步改变，直到它们完全熔化。也相应地照射连贯面区域2的其余子区域、例如在图1a中示出的第一和第二子区域T1、T2，直到整个连贯面区域2均被照射。

如有必要，在连贯面区域2中形成在第一和第二子区域T1、T2之间、第三和第四子区域T4，T5之间、第五和第六子区域T5、T6之间等的空缺的子区域能够借助于两个加工射束4a、4b通过以下方式来加工：它们在Y方向上、而不在X方向上同步运动。为此目的，照射装置1能够具有例如呈另外的、转动90°的楔形板形式的另外的分束装置，以便将初级加工射束4分成两个加工射束4a、4b，所述两个加工射束在加工平面E中的位置P1、P2在Y方向上错开。

在随后或者之前的步骤中，边缘区域12和边缘轮廓11能够以初级加工射束4来照射，以便完全照射位于边缘轮廓11内的面。就所示出的示例而言，扫描器反射镜6a、6b和分束装置7的运动的协调借助于在图2中示出的、照射装置1的控制装置14来实现。

X方向和Y方向在加工平面E中的取向原则上是任意的。在所示出的示例中，正Y方向与保护性气流13的流动方向相同，该保护性气流被引导经过粉末层3。保护性气流13在图2中示出的加工机15的加工腔16中被引导经过形成粉末床19的最上层的粉末层3，三维构件20、更确切地说是三维构件20的已经制成的层嵌入在该粉末床中。粉末床19在建造平台区域17中形成，该建造平台区域是具有顶柱的、例如圆柱形的建造平台，在该建造平台的上侧面上形成加工平面E，该加工平面由照射装置1以上述的方式照射。加工机15也具有呈激光源形式的射束源23以产生初级加工射束4。

加工机15也具有用于提供保护性气流13的提供装置21，该提供装置在图1a中简示。替代于提供具有沿正Y方向的流动方向的保护性气流13，保护性气流13能够具有沿正或者负X方向的流动方向或者以其他方式取向。保护性气流13被引导经过建造平台区域17，以便使烟雾远离布置在其上的照射装置1、例如远离形成在那里的窗口。提供装置21例如能够如在开头引用的EP 3 023 228 A1中那样构造。为了确保保护性气流13的流动方向(在这里：正Y方向)至少部分地与加工射束4a、4b在加工平面E中的运动方向相反地指向，在加工射束4a、4b如在图1a中示出的在Y方向上同步运动时，通过以下方式进行子区域T1至T6的光照：加工射束4a、4b仅在负Y方向上同步地运动经过分别一起被光照的子区域T1、T2；T3、T4；T5、T6，也就是说，取消了如上面引用的WO2014/125280 A1所示出的在正Y方向上的反向运动。也可能的是，根据相应的子区域T1、T2……在流动方向+Y上与提供装置21的间距来选择子区域T1、T2……的照射顺序。在此，在流动方向+Y上与提供装置21具有较大间距的子区域T1、T2尤其是能够先于在流动方向+Y上与提供装置21具有较小间距的子区域T1、T2被照射。

为了产生三维构件20的新的层，首先从布置在加工腔16中的蓄粉器容器22中取出粉末并且将该粉末从蓄粉器容器22中的蓄粉器区域18转移到建造平台区域17中。在所示出的示例中，为此目的使用未详细示出的推动设备，该推动设备通过以下方式将粉末从蓄粉器区域18转运到建造平台区域17中：将粉末移动到位于加工平面E中的工作面的上侧面上。在执行对建造平台区域17中的(新)粉末层3的照射之前，如在图2中由箭头示出的，将在建造平台区域17中的顶柱并且因而粉末床19平行向下移动一个粉末层的层厚度。

用于执行照射粉末层3的加工区域B在侧向被建造平台区域17的建造缸限界。加工区域B的尺寸例如能够为约30cm，该尺寸适配于初级加工射束4通过扫描器装置5的(最大)偏转角α，也就是说，扫描器反射镜6a、6b能够围绕其相应的转动轴线转动这么多，使得能够到达加工区域B在加工平面E中的任何位置。

如在图3a、b中示出的，在加工平面E中的两个位置P1、P2之间的间距取决于在图2中示出的、用于两个加工射束4a、4b的扫描器装置5的偏转角α，即取决于：两个加工射束4a、4b在加工区域B的哪个部位射到加工平面E上。如在图3a和图3b中可看出的，在两个加工射束4a、4b之间的间距从加工区域B的中心M朝向加工区域B的侧向边缘连续增加。相应地，在由两个加工射束4a、4b产生的两个子区域T1、T2之间的间距取决于沿着加工区域B的X坐标。

两个加工射束4a、4b之间的在X方向上的差角δ能够通过选择楔形板7的楔角γ来设定。图3a示出在第一差角δ1情况下的两个加工射束4a、4b，其中，两个子区域T1、T2在加工区域B的边缘R上直接彼此邻接，而它们在加工区域B的中心M在X方向上略微重叠，确切地说通常重叠的量为相应的子区域T1、T2的长度L的不超过约10％的份额。图3b示出在略大的第二差角δ2情况下的两个加工射束4a、4b，其中，两个子区域T1、T2在加工区域B的中心M直接彼此邻接，而两个子区域T1、T2在加工区域B的边缘R上彼此略微间隔开，例如间隔开约1mm。

就在图3a中所示出的第一差角δ1而言，在加工区域B的中心M的照射是低效的，因为子区域T1、T2重叠并且在重叠区域发生了粉末层3的两次照射。就在图3b中所示出的差角δ2而言，两个子区域T1、T2在加工区域B的中心M没有重叠，然而通常需要利用初级加工射束4附加地照射，以便也照射到在加工区域B的边缘R上两个子区域T1、T2之间的空缺。当加工射束4a、4b如将在下面进一步描述的那样用于同步照射同一个子区域T1或者T2时，能够避免上述问题。

图4示出加工机15，该加工机与在图2中所示出的加工机15的区别基本上在于照射装置1的构型，以及，替代于唯一射束源23地，加工机15具有三个射束源23、23a、23b。第一射束源23产生第一初级加工射束4，该第一初级加工射束在所示出的示例中在呈衍射光学元件24(衍射光栅)形式的分束装置上被分成五个加工射束4a-e，所述五个加工射束通过扫描器装置5定向加工平面E或者说偏转到朝向加工平面E的方向上。第二射束源23a产生另外的(第二)初级加工射束25，该另外的(第二)初级加工射束能够在另外的(第二)分束装置24a上被分成五个另外的加工射束25a-e，该另外的(第二)分束装置也构造为衍射光学元件，所述五个另外的加工射束通过另外的扫描器装置25b定向到加工平面E上。第三射束源23b产生另外的(第三)初级加工射束26，该另外的(第三)初级加工射束通过第三扫描器装置5b定向到加工平面E上。为了清楚起见，在图4中省去了照射装置1的另外的光学元件的图示，所述另外的光学元件例如能够如在图1a中所示出的照射装置1那样地构造。

如在图2所示出的示例中那样，在图4中所示出的照射装置1中，呈衍射光学元件24、24a形式的两个分束装置也能够运动到初级加工射束4、另外的初级加工射束4a的光路中和能从其运动离开，为此设置了相应的运动装置8、8a，所述运动装置在所示出的示例中使得能实现衍射光学元件24、24a的直线运行。如在图4中还简示的，两个分束装置24、24a如此布置，使得相应的初级加工射束4、25到相应五个加工射束4a-e、25a-e的分裂在彼此垂直的两个方向(X方向以及Y方向)上进行，使得加工射束4a-e在加工平面E中的位置P1至P5在X方向上彼此间隔开，而另外的加工射束25a-e在加工平面E中的位置P1至P5在Y方向上彼此间隔开。

就在图4中所示出的照射装置1而言，远心的F-Theta-物镜27用于将加工射束4a-e、另外的加工射束25a-e以及(第三)初级加工射束26聚焦在加工平面E中。加工射束4a-e、另外的加工射束25a-e和初级加工射束26由于远心而与在加工区中的位置无关地始终垂直射到加工平面E上，使得就在图4中所示出的照射装置1而言，实际上不发生位置P1至P5……之间的间距的与地点相关的变化。显然，(远心的)F-Theta-物镜27也能够用在图1a所示出的照射装置中。

为了完全照射在所示出的示例中为圆柱形的三维构件20的、由圆形的边缘轮廓11围绕的面，能够执行以下照射，其中，如在图5a中示出的，仅使用三个初级加工射束4、25、26。在该示例中，由圆形的边缘轮廓11限界的面被分成方形的子区域T以及在圆形面的边缘上由圆形的边缘轮廓11限界的子区域T。子区域T中的每个都利用三个初级加工射束4、25、26中的一个来照射，直到相应子区域T已完全熔化为止。在图5a中，三个加工射束4、25、26、更确切地说是它们在子区域T中的运动由不同虚线的箭头表示。如上面结合图1a所描述的，以扫描运动驶过这些子区域T。三个初级加工射束4、25、26到子区域T的配属原则上是任意的。同一个加工射束4、25、26也能够以在Y方向上的扫描运动来驶过子区域T中的一些子区域，而利用在X方向上的扫描运动来驶过子区域T中的其他区域，等等。

不同于在图5a中所示出的，在如图5b所示出地照射形成在圆形的边缘轮廓11内的面时，首先限定连贯面区域2，如下面将详细描述的，该连贯面区域借助于所分裂的加工射束4a-e、25a-e被照射。相反，处于连贯面区域2之外的边缘区域12以及边缘轮廓11借助于第三初级加工射束26被照射。在所示出的示例中，边缘区域12被分成多个第三子区域T3，这些第三子区域相继地由第三初级加工射束26照射。

如在图5b可看出的，连贯面区域2具有十二个方形子区域T1、T2和四个子区域T1、T2，所述四个子区域在一个方向(X方向或者Y方向)上仅具有方形子区域T1、T2的一半边长。为了照射，第一(初级)加工射束4或者说五个(第一)加工射束4a-e配属于相应的第一子区域T1，同时第二初级加工射束25或者说五个(第二)加工射束25a-e配属于相应的第二子区域T2。如结合图4所描述的，第一初级加工射束4被分成五个加工射束4a-e，所述五个加工射束的位置P1至P5在X方向上彼此间隔开。与在图1a中所描述的示例相反，就在图5b中示出的示例而言，五个加工射束4a-e没有同步地射入到不同子区域T3、T4上，而是如在图5b中参照箭头可看出的，射到、更确切地说分别在X方向上错开地射到同一个第一子区域T1上。类似于在图5a中所示出的示例，五个加工射束4a-e在X方向上平行错开地以在Y方向上的扫描运动运动经过相应的第一子区域T1的整个边长。如上面结合图5a示出的，在五个加工射束4a-e在Y方向反向运动之前，在相应的第一子区域T1的边缘上进行具有在X方向上的横向错开的运动转向。借助于第二加工射束25a-e来照射第二子区域T2与照射第一子区域T1类似，区别在于X方向和Y方向互换。如在图5b中也可看出的，仅在唯一的扫描运动中利用五个加工射束4a-e来照射小的第一子区域T1，就能够足以完全融化它，也就是说，在这种情况下不需要运动转向。这同样适用于利用五个第二加工射束25a-e照射小的第二子区域T2。

通过借助于衍射光学元件24、24a将两个初级加工射束4、25分别分成五个加工射束4a-e、25a-e，五个加工射束4a-e、25a-e在加工平面E中分别具有与两个初级加工射束4、25近似相同的直径。以这种方式，在加工平面E中的、由加工射束4a-e、25a-e在通过时扫过的区域的宽度能够增加到五倍，即例如，从100μm的宽度增加到500μm的宽度。以这种方式，与利用相应的初级加工射束4、25相比，在相同的时间内能够熔化五倍的面积。显然，代替于五个加工射束4a-e、25a-e，也能够使用更多或者更少数量的加工射束，以便照射相应的第一子区域T1或者说相应的第二子区域T2。

对于执行结合图5b所描述的方法来说，如在图4中所示出的那种照射装置1或者说加工机15不是强制必需的。相反，如有必要，为此目的也能够使用单个初级加工射束4，第一衍射光学元件24或者第二衍射光学元件24a能够选择性地被引入所述单个初级加工射束的光路中，以便照射第一子区域T1或者第二子区域T2。因此，在这种情况下，子区域T1、T2的照射按顺序进行，而就在图4中所示出的加工机15而言，第一子区域T1和第二子区域T2的照射在时间上能够并行地进行。

图6示出连贯面区域2的一个示例，该连贯面区域不具有方形而是具有平行四边形的子区域T1、T2。在所示出的示例中，子区域T1、T2的长度L不同于子区域的宽度B，然而子区域T1、T2的长度L和宽度B也可能相同，使得所述子区域构造成菱形。在所示出的示例中，相应的第一子区域T1以上面结合图5所描述的方式利用两个在X方向上彼此错开的第一加工射束4a、4b来照射。相应地，相应的第二子区域T2借助于两个在Y方向上彼此错开的第二加工射束25a，25b来照射，并且更确切地说第二加工射束在相应于平行四边形子区域T1、T2的长外棱边的方向的X’方向上。因而就在图6中所示出的示例而言，第二加工射束25a、25b经过第二子区域T2的运动在不垂直于Y方向的方向(X’方向)上进行，第一加工射束4a、4b沿着Y方向运动经过第一子区域T1。优选地，在子区域T1、T2中，在第一加工射束4a、4b之间的间距尽可能保持得与在第二加工射束25a、25b之间的间距一样大。如果同样大的间距由于子区域T1、T2的侧边长不同而不可能，则在第一加工射束4a、4b之间的间距和第二加工射束25a、25b之间的间距尽可能保持为类似大小。

显然，即使使用扫描运动通常是有利的，相应的子区域T1、T2……的照射也不必强制地以扫描运动的形式实现，而是在照射相应的子区域T1、T2……时所用的图案原则上是任意的。

Claims (20)

1.一种用于通过利用至少两个加工射束照射粉末层来产生三维构件的连贯面区域的方法，该方法包括：

将一初级加工射束分成所述至少两个加工射束，

将所述至少两个加工射束引导到一公共的扫描器装置以将所述至少两个加工射束通过相同的一个或者多个扫描器反射镜定向到所述扫描器装置的加工平面中的不同位置上，其方式是，所述至少两个加工射束以不同的角度从扫描器装置射出，所述连贯面区域位于所述加工平面中，其中，对于照射而言，连贯面区域被分成多个子区域，所述连贯面区域的产生包括：

通过所述相同的一个或者多个扫描器反射镜的定向使所述至少两个加工射束的位置在连贯面区域的不同的至少两个子区域中同步改变，直到在所述至少两个子区域中的粉末层完全熔化为止，以及

将一另外的初级加工射束分成至少两个另外的加工射束，以及，使所述至少两个加工射束或者至少两个另外的加工射束的位置在连贯面区域的不同的至少两个另外的子区域中同步改变，直到在所述至少两个另外的子区域中的粉末层完全熔化为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连贯面区域被所述三维构件的边缘轮廓包围，其中，以所述初级加工射束或者以另外的初级加工射束来照射所述边缘轮廓和/或照射在所述边缘轮廓和所述连贯面区域之间形成的边缘区域。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，在所述至少两个子区域中所述至少两个加工射束的不同位置是在加工平面中在第一方向上彼此错开的，并且，所述至少两个加工射束的位置在所述至少两个子区域中的同步改变包括加工射束在加工平面中在第二方向上的同步运动，其中，第一方向与第二方向垂直。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，将气流引导经过所述粉末层，所述气流的流动方向至少部分地与加工射束的运动方向相反地指向，和/或，其中，子区域的照射顺序根据相应的子区域在流动方向上与用于提供气流的提供装置的间距来进行，在该顺序中，沿气流的流动方向离提供装置最远的一个或者多个子区域首先被照射。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少两个加工射束的位置在第一方向上彼此之间具有间距，所述间距相应于相应的子区域在第一方向上的延伸尺度的整数倍。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，在将所述至少两个加工射束定向到加工平面中的不同位置——所述不同位置在加工平面中的间距根据扫描器装置的偏转角与地点相关地变化——上时，将在所述至少两个加工射束之间在第一方向上的差角选择成，使得：要么在加工区域的中心，相邻的子区域在第一方向上彼此邻接；要么在加工区域的边缘处，相邻的子区域在第一方向上彼此邻接。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述至少两个另外的子区域中所述加工射束或者所述另外的加工射束的位置是在第二方向上彼此错开的，并且，所述至少两个加工射束或者所述至少两个另外的加工射束的位置在所述至少两个另外的子区域中的同步改变包括所述加工射束或者所述另外的加工射束在第一方向上的同步运动，其中，第一方向与第二方向垂直。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

-将所述至少两个另外的加工射束引导到一另外的公共的扫描器装置以将所述至少两个另外的加工射束定向到加工平面中的不同位置上。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在初级加工射束的光路中执行焦点方位修正，该焦点方位修正用于修正加工射束的焦点位置。

10.一种用于加工机的照射装置，该加工机用于通过照射粉末层来制造三维构件，该照射装置包括：

-分束装置，所述分束装置用于将一初级加工射束分成至少两个加工射束，以及

-扫描器装置，所述扫描器装置用于将所述至少两个加工射束通过扫描器装置的相同的一个或者多个扫描器反射镜定向到加工平面中的不同位置上，其方式是，所述至少两个加工射束以不同的角度从扫描器装置射出，

其特征在于，设有控制装置，所述控制装置构造用于，通过所述相同的一个或者多个扫描器反射镜的定向使所述至少两个加工射束的位置在连贯面区域——对于照射而言，所述连贯面区域被分成多个子区域——的不同的至少两个子区域中同步改变，直到在所述至少两个子区域中的粉末层完全熔化为止，并且，所述控制装置构造用于，将一另外的初级加工射束分成至少两个另外的加工射束，使所述至少两个加工射束或者所述至少两个另外的加工射束的位置在连贯面区域的不同的至少两个另外的子区域中同步改变，直到在所述至少两个另外的子区域中的粉末层完全熔化为止。

11.根据权利要求10所述的照射装置，进一步包括：

-另外的分束装置，所述另外的分束装置用于将一另外的初级加工射束分成所述至少两个另外的加工射束，以及

-另外的扫描器装置，所述另外的扫描器装置用于将所述至少两个另外的加工射束定向到加工平面中的不同位置上。

12.根据权利要求10或者11所述的照射装置，其中，所述分束装置构造用于通过分裂初级加工射束的射束横截面来将初级加工射束分成所述至少两个加工射束。

13.根据权利要求12所述的照射装置，其中，所述分束装置构造用于通过偏转初级加工射束的射束横截面的至少一个子区域来分裂初级加工射束。

14.根据权利要求13所述的照射装置，其中，所述分束装置构造为对初级加工射束透明的楔形板。

15.根据权利要求10或11所述的照射装置，其中，所述分束装置构造为衍射光学元件。

16.根据权利要求10或11所述的照射装置，进一步包括：

-运动装置，所述运动装置用于使分束装置至少部分地运动到初级加工射束的射束横截面中和从初级加工射束的射束横截面至少部分地运动离开。

17.根据权利要求10或11所述的照射装置，进一步包括：

-用于修正加工射束的焦点位置的焦点方位修正装置，所述焦点方位修正装置布置在初级加工射束的光路中。

18.根据权利要求10或11所述的照射装置，进一步包括：

-F-Theta-物镜，所述F-Theta-物镜用于将加工射束聚焦在加工平面中。

19.一种用于通过照射粉末层来制造三维构件的加工机，该加工机包括：

-根据权利要求10至18中任一项所述的照射装置，以及

-具有加工平面的加工腔，在所述加工平面中能够布置待照射的粉末层。

20.根据权利要求19所述的加工机，进一步包括：

-用于提供气流的提供装置，所述气流在设置用于提供粉末床的建造平台区域中流经加工平面，并且，所述气流的流动方向至少部分地与加工射束的运动方向相反地指向，和/或，其中，控制装置构造用于，根据相应的子区域在流动方向上与用于提供气流的提供装置的间距来确定子区域的照射顺序。

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