DE102013213547A1

DE102013213547A1 - Kalibriereinrichtung und Kalibrierverfahren für eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines Objekts

Info

Publication number: DE102013213547A1
Application number: DE102013213547.5A
Authority: DE
Inventors: Jochen Philippi
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-15
Also published as: WO2015003937A1; US20160144571A1; US10444068B2

Abstract

Eine Kalibriereinrichtung (30) für eine Vorrichtung (1) zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (10) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b) enthält ein Gehäuse (31) und einen Sensor (32), der in dem Gehäuse angeordnet ist. Der Sensor dient zum Empfangen der zumindest zwei Energiestrahlen und zum Ausgeben eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Intensität der Energiestrahlen. Das Gehäuse weist zumindest zwei Durchgangsöffnungen (34a, 34b) zum Durchlassen der zumindest zwei Energiestrahlen auf, die so angeordnet sind, dass ihre Mittelachsen sich auf einer Oberfläche des Sensors schneiden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kalibriereinrichtung und auf ein Kalibrierverfahren für eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch Energieeinbringung.
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels eines Verfahrens, das unter dem Namen ”Selektives Lasersintern” bekannt ist, ist in DE 10 2005 024 790 A1 beschrieben.
In der DE 198 18 469 ist eine Vorrichtung offenbart, die zum Verfestigen des Aufbaumaterials zwei getrennte Laserquellen und Abstrahlvorrichtungen enthält. Zudem bringt die Anmelderin selbst seit Jahren Lasersintervorrichtungen auf den Markt, die mit einer Doppelkopfanlage ausgerüstet sind.
Ein Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels einer Kalibrierungsplatte, die einen lichtempfindlichen Film enthält, ist in DE 199 18 613 A1 beschrieben. Dabei belichtet der Laser Justierkreuze auf den lichtempfindlichen Film, die anschließend mit auf der Kalibrierungsplatte angebrachten Referenzkreuzen verglichen werden. Dieses Verfahren ist aufwändig und nur für einen Scanner ausgelegt. Außerdem muss das Verfahren vor dem eigentlichen Bauprozess durchgeführt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kalibriereinrichtung und ein Kalibrierverfahren bereitzustellen, mit denen eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts, die mehr als eine Strahlungsquelle verwendet, kalibriert werden und somit die Herstellungsgenauigkeit der Objekte verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kalibriereinrichtung gemäß Anspruch 1, ein Kalibrierverfahren gemäß Anspruch 6, ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß Anspruch 8 und eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß Anspruch 10. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Die Kalibriereinrichtung ermöglicht ein Kalibierverfahren, bei dem iterativ die Positionen der einzelnen Laserstrahlen bestimmt werden, bei denen der Sensor der Kalibriereinrichtung das maximale Ausgangssignal liefert. Aus einem Vergleich dieser Positionen miteinander und/oder mit den entsprechenden Sollpositionen können Abweichungen erkannt und korrigiert werden. Dadurch wird die Vorrichtung kalibriert und damit die Herstellungsgenauigkeit der Objekte verbessert.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts, die zum Durchführen der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines in 1 gezeigten Trägers, auf dem eine Kalibriereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines in 1 gezeigten Trägers, auf dem eine Kalibriereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung beschrieben, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1. Zum Aufbauen des Objekts 2 enthält sie eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwand 4.
In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Behälter 5 mit einem vertikal (V) bewegbaren Träger 6 angeordnet, auf dem das Objekt 2 aufgebaut wird. In 1 ist das zu bildende Objekt 2 unterhalb einer Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 8. Weiter sind in der Prozesskammer 3 ein Vorratsbehälter 9 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial 10 und ein horizontal (H) bewegbarer Beschichter 11 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 10 auf die Arbeitsebene 7 angeordnet.
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält ferner eine Bestrahlungsvorrichtung 12 zum Verfestigen der aufgetragenen Pulverschicht. Die Bestrahlungsvorrichtung enthält zwei Laser 13a, 13b, von denen jeder einen Laserstrahl 14a, 14b erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung 15a, 15b umgelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung 16a, 16b über ein Einkoppelfenster 17 in der Wand der Prozesskammer 3 auf einen vorbestimmten Punkt der Arbeitsebene 7 fokussiert wird.
Schließlich enthält die Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 18, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Die Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm gesteuert wird.
Im Betrieb wird zunächst der Träger 6 um die gewünschte Schichtdicke abgesenkt, dann wird unter Verwendung des Beschichters 11 eine Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials 10 aufgetragen. Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts von den beiden Laserstrahlen 14a, 14b abgetastet, so dass das pulverförmige Aufbaumaterial 10 an diesen Stellen verfestigt wird. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt 2 fertiggestellt ist und dem Bauraum 3 entnommen werden kann. Statt eines Objekts können auch mehrere Objekte gleichzeitig hergestellt werden. Dabei kann beispielsweise der eine Laserstrahl einen Teil der Objekte verfestigen und der andere Laserstrahl den anderen Teil der Objekte.
Durch Verwenden von zwei getrennten Laserstrahlen 14a, 14b und Umlenkvorrichtungen 15a, 15b kann ein größerer Bereich der Arbeitsebene 7 bestrahlt werden als mit nur einer Strahlungsquelle. Bei gleich bleibendem Arbeitsbereich kann dadurch, dass zwei verschiedene Bereiche gleichzeitig bestrahlt werden, die Herstellungszeit des Objekts bzw. der Objekte 2 verringert werden.
Die Bestrahlungsvorrichtung 12 kann so aufgebaut sein, dass beide Laserstrahlen 14a, 14b denselben Bereich der Arbeitsebene 7 abtasten können. Vorzugsweise haben die beiden Laserstrahlen 14a, 14b aber voneinander verschiedene Arbeitsbereiche (in 1 durch die Mittelebene 19 voneinander getrennt). Vorzugsweise überlappen sich die Arbeitsbereiche der beiden Laserstrahlen 14a, 14b, so dass Objektabschnitte in dem Überlappungsbereich wahlweise von dem einen oder dem anderen Laserstrahl 14a, 14b abgetastet werden können.
Um sicherzustellen, dass die beide Laserstrahlen bei Eingabe desselben Zielpunktes über die Steuerung auf denselben Punkt in der Arbeitsebene fokussiert werden, muss die Bestrahlungsvorrichtung 12 kalibriert werden.
2 zeigt im Schnitt einen Ausschnitt des in 1 gezeigten Trägers 6, auf dessen Oberfläche eine Kalibriereinrichtung 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. In dem Träger sind schematisch zwei Arbeitsbereiche 20a, 20b angedeutet, die jeweils von einem der beiden Laserstrahlen 14a, 14b abgetastet werden können, sowie ein Überlappungsbereich 21, der von beiden Laserstrahlen 14a, 14b abgetastet werden kann. In dem Überlappungsbereich 21 fallen die Laser in der Regel schräg auf die Arbeitsebene 7 ein.
Die Kalibriereinrichtung 30 enthält ein Gehäuse 31, das ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann, und einen in dem Gehäuse 31 angeordneten Sensor 32. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse aus einem Metallblock gebildet der eine Ausnehmung aufweist, und der Sensor ist in diese Ausnehmung eingesetzt. Der Träger ist so eingestellt, dass die Oberfläche 33 des Sensors 32 in der Arbeitsebene 7 liegt, in der die Laserstrahlen 14a, 14b fokussiert sind. Der Träger 6 um einen abstand tiefer als die Arbeitsebene 7 eingestellt werden, der der Höhe der Oberfläche des Sensors über der Bodenfläche der Kalibriereinrichtung entspricht.
Als Sensor kann jeder auf die Laserwellenlänge sensitive Sensor verwendet werden, z. B. optoelektronische Sensoren, die das einfallende Licht in ein elektrisches Signal umwandeln. So kann beispielsweise ein Photodetektor in Form eines Halbleiterdetektors aus Germanium oder Silizium verwendet werden. Es kann aber auch ein Thermosäulensensor (Thermopile), vorzugsweise ein Atomlagen-Thermopile-Sensor (ALTP, Atomic Layer Thermopile) verwendet werden, der die Laserleistung über die beim Auftreffen des Laserstrahls entstehende Wärme misst. Mit solchen Atomlagen-Thermopile-Sensoren können sehr kurze Antwortzeiten realisiert werden.
In dem Gehäuse 31 der Kalibriereinrichtung 30 sind schräg zwei Durchgangslöcher 34a, 34b gebildet, die zum Durchlassen der beiden Laserstrahlen 14a, 14b vorgesehen sind. Dabei ist der Winkel zur Senkrechten vorzugsweise kleiner als 60°, in weiter bevorzugter Weise kleiner als 45°. Der untere Abschnitt der Durchgangslöcher 34a, 34b ist als sehr feine Bohrung (Pinhole) 35a, 35b gebildet, der obere Abschnitt als konischer Abschnitt 36a, 36b, dessen Durchmesser nach oben zunimmt. Die Bohrungen 35a, 35b sind so angeordnet, dass ihre Mittelachsen sich auf der Oberfläche 33 des optischen Sensors 32 schneiden.
Im Betrieb wird diese Kalibriereinrichtung 30 an einem Messpunkt aufgesetzt, der innerhalb des Überlappungsbereichs 21 liegt. Dann steuert die Steuereinheit zunächst einen der beiden Laserstrahlen 14a, 14b so, dass er auf den Messpunkt fällt. Dabei tritt der Laserstrahl 14a, 14b durch die entsprechende Durchgangsöffnung 34a, 34b hindurch und trifft auf die Oberfläche 33 des Sensors 32 auf. Der Sensor detektiert das auftreffende Licht und gibt ein der gemessenen Lichtintensität entsprechendes Signal ab.
Iterativ wird nun die Position des Laserstrahls 14a, 14b so eingestellt, dass das von dem Sensor 32 gelieferte Signal ein Maximum erreicht. Beim Verfahren des Laserstrahls 14a, 14b über das Pinhole 35a, 35b der Durchgangsöffnung 34a, 34b liefert der Sensor 32 ein Signal mit einem glockenförmigen Verlauf. Das Maximum dieses Signals entspricht dem maximalen Durchtritt des Laserstrahls 14a, 14b durch das Pinhole 35a, 35b.
Die Genauigkeit der Messung ist dabei unter anderem durch den Durchmesser des Pinholes bestimmt. Dieser Durchmesser ist vorzugsweise so gewählt, dass er ungefähr gleich dem Durchmesser des Laserstrahls an der Messstelle ist. Ist der Durchmesser des Pinholes zu groß, hat der glockenförmige Verlauf kein ausgeprägtes Maximum, sondern ein breites Plateau, was die Genauigkeit der Positionsbestimmung verringert. Ist der Durchmesser des Pinholes zu klein, sinkt die empfangene Laserleistung, und auch in diesem Fall hat der glockenförmige Verlauf kein ausgeprägtes Maximum, was ebenfalls die Genauigkeit verringert.
Andererseits stellt der konische Abschnitt 36a, 36b sicher, dass der Laserstrahl nicht unter einem bestimmten Einfallwinkel einfallen muss, sondern dass ein bestimmter Winkelbereich zulässig ist. Außerdem vermeidet er bei Fehlpositionierung des Laserstrahls 14a, 14b störende Reflexionen. Er wirkt aber nicht fokussierend auf den Laserstrahl.
Vorzugsweise wird das Ausgangssignal des Sensors 32 der Steuereinrichtung 18 zugeführt, so dass das iterative Einstellen auf die Position, die einer maximale Bestrahlung des Sensors und somit einem maximales Ausgangssignal des Sensors entspricht, automatisch durch die Steuereinrichtung 18 erfolgen kann.
Anschließend wird derselbe Vorgang für den zweiten Laserstrahl durchgeführt. Die Ist-Positionen, bei denen das maximale Ausgangssignal des Sensors erreicht wird, werden miteinander und/oder mit den jeweiligen Soll-Positionen verglichen. Ist- und Sollposition beziehen sich dabei auf die Darstellungen des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf die Arbeitsebene im Koordinatensystem der Lasersintervorrichtung. Aus den Abweichungen wird ein Korrekturwert für die Steuerung der Laserstrahlen berechnet, der bei dem anschließenden Herstellen des dreidimensionalen Objekts berücksichtigt wird. Vorzugsweise werden auch die Bestimmung der Abweichung und die Korrektur automatisch durch die Steuerung 18 vorgenommen.
Da der Überlappungsbereich zweier Laserstrahlen sich in einer in 2 senkrecht zu der Zeichenebene liegenden Richtung in Form eines länglichen Streifens erstreckt, ist es vorteilhaft, die Kalibrierung zumindest an zwei Positionen an entgegengesetzten Enden des Streifens durchzuführen. Das kann dadurch erreicht werden, dass hintereinander zwei Messungen an verschiedenen Stellen mit derselben Kalibriereinrichtung durchgeführt werden, die zwischen den beiden Messungen versetzt wird, oder dass die zwei Messungen parallel mit zwei Kalibriereinrichtungen durchgeführt sind, die an verschiedenen Stellen des Überlappungsbereichs angeordnet sind. Dadurch können zusätzlich zu einem seitlichen Versatz z. B. auch Skalierungs- und Rotationsfehler erkannt und korrigiert werden.
Für eine solche Messung an zwei verschiedenen Stellen des Überlappungsbereichs kann beispielsweise ein mit zwei Sensoren bestückter Barren verwendet werden, wobei die beiden Sensoren an jeweils einem Ende des Barrens positioniert sind. Dieser wird dann im Baufeld auf einer vordefinierten Position im Überlappbereich positioniert.
Diese Form der Kalibrierung ist genauer und einfacher durchzuführen als die im Stand der Technik beschriebene Kalibrierung mittels einer Kamera.
3 zeigt im Schnitt einen Ausschnitt des in 1 gezeigten Trägers 6, auf dessen Oberfläche eine Kalibriereinrichtung 40 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
Die Kalibriereinrichtung 40 ist ähnlich aufgebaut wie die Kalibriereinrichtung 30 und enthält wie diese ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse 41 und einen Sensor 42. Das Gehäuse 41 enthält die zwei Durchgangslöcher 44a, 44b mit dem Pinhole 45a, 45b und dem konischen Abschnitt 46a, 46b. Diese Elemente entsprechen denen der ersten Ausführungsform und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
Zusätzlich enthält die Kalibriereinrichtung 40 zwei Strahlteiler 47a, 47b, die jeweils in der Mittelachse der Durchgangslöcher 44a, 44b angeordnet sind, zwei Strahlungsabsorber 48a, 48b, die seitlich der Strahlungsteiler 47a, 47b angeordnet sind, und eine Trennwand 49.
Der Kalibriervorgang erfolgt genauso wie bei der ersten Ausführungsform. Die zusätzlich bereitgestellten Strahlteiler 47a, 47b bewirken, dass die auf den Sensor auftreffende Lichtintensität gegenüber der ersten Ausführungsform verringert ist. Dadurch kann bei größeren Laserleistungen verhindert werden, dass der Sensor übersteuert oder gar zerstört wird, ohne dass die Laserleistung für die Kalibrierung extra heruntergeregelt werden muss, wodurch sich evtl. auch die Strahlform ändern könnte.
Durch die Strahlungsabsorber 48a, 48b wird die von den Strahlteilern 47a, 47b aus dem optischen Pfad abgelenkte Strahlung absorbiert, und die Trennwand 49 verhindert, dass Strahlung von dem einen Strahlteiler zu dem anderen gelangt.
Als Laser kann jeder zum Verfestigen des pulverförmigen Aufbaumaterials geeigneter Laser verwendet werden, u. a. Gaslaser wie z. B. CO₂-Laser, Festkörperlaser wie z. B. NdYAG-Laser, Halbleiterlaser, Faserlaser usw.
Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- bzw. Laserschmelzvorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. So kann z. B. anstelle eines Lasers eine Leuchtdiode (LED), ein LED-Array oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle, die geeignet ist, das pulverförmige Aufbaumaterial zu verfestigen, verwendet werden.
Insbesondere ist die Energieeinbringung nicht auf sichtbares Licht eingeschränkt, sondern kann auch durch unsichtbares Infrarotlicht oder ultraviolette Strahlung erfolgen. Der Sensor ist dann entsprechend der verwendeten Energiequelle auszuwählen.
Die zwei Energiestrahlen müssen nicht aus zwei getrennten Energiequellen stammen, sie können auch aus einer Energiequelle durch Strahlteilung gewonnen werden und durch getrennte Umlenkvorrichtungen abgelenkt werden.
Die Anzahl der Energiestrahlen ist nicht auf zwei eingeschränkt, es können auch mehr als zwei Energiestrahlen verwendet werden. So bilden z. B. die einzelnen Arbeitsbereiche bei Vierkopfmaschinen vier benachbarte Quadrate, die sich gegenseitig überlappen Dabei kann mit den oben beschriebenen Kalibriereinrichtungen ein Kalibiervorgang in einem Überlappungsbereich von zwei Energiestrahlen durchgeführt werden. Durch Bereitstellen von vier Durchgangsöffnungen in der Kalibriereinrichtung kann ein Kalibiervorgang aber auch in dem Überlappungsbereich aller vier Quadrate für die vier Energiestrahlen gleichzeitig durchgeführt werden. Beliebige andere Zahlen von Energiestrahlen und/oder Durchgangsöffnungen in der Kalibriereinrichtung sind ebenfalls möglich.
Der obere Abschnitt 36a, 36b der Durchgangsöffnung 34a, 34b kann auch anders ausgebildet sein als konisch. Er kann in einem beliebigen Verlauf nach oben erweitert sein oder auch zylindrisch mit einem größeren Durchmesser als das Pinhole gebildet sein.
Anstelle eines Sensors, der nur eine Gesamtintensität der Strahlung bestimmt, können auch Sensoren verwendet werden, die eine Ortsbestimmung des einfallenden Strahls durchführen können. So kann beispielsweise bei Verwendung eines Zwei- oder Vierquadranten-Sensors, bei dem Differenzströme zwischen benachbarten aktiven Bereichen erfasst werden, eine genauere Ortsinformation geliefert werden, weil dann die Quadranten-Trennkante die Ortsauflösung bestimmt. Dadurch wird auch dann, wenn der Durchmesser des Laserstrahls kleiner als der des Pinholes ist, eine genaue Messung der Position sichergestellt. Eine solche Differenzstrommessung ist auch bei einem Atomlagen-Thermopile-Sensor möglich.
Vorzugsweise erfolgt das Kalibrierverfahren vor dem Beginn des Bauvorgangs. Es kann aber auch während des Bauvorgangs wiederholt werden. In diesem Fall wird die Kalibiereinrichtung nicht direkt auf den Träger aufgesetzt, sondern auf die zuletzt verfestigte Schicht des herzustellenden Objekts.
Während die Kalibiereinrichtung in den obigen Ausführungsformen als Einzelobjekt beschrieben ist, die auf den Träger bzw. eine verfestigte Materialschicht aufgesetzt wird, kann die Kalibiereinrichtung auch in der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts enthalten sein. Sie kann dann beispielsweise an einem bewegbaren Arm angebracht sein, der zum Kalibrieren an die gewünschte Stelle fährt und den Sensor so positioniert, dass seine Oberfläche in der Arbeitsebene liegt.
Eine Kalibrierung kann jedoch auch durchgeführt werden, wenn der Sensor nicht in der Arbeitsebene positioniert ist. Bei bekannter Versatzhöhe können aus den gemessenen Ist-Werten der Strahlposition in einer anderen Ebene die für die Arbeitsebene relevanten Ist-Werte abgeleitet werden. Dies entspricht einer reinen geometrischen Umrechnung. Dies ist insbesondere bei der Montage des Sensorsystems auf einen beweglichen Arm oder der Messung während des Bauprozesses relevant.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005024790 A1 [0002]
DE 19818469 [0003]
DE 19918613 A1 [0004]

Claims

Kalibriereinrichtung (30; 40) für eine Vorrichtung (1) zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (10) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b), wobei die Kalibriereinrichtung enthält: ein Gehäuse (31; 41) und einen Sensor (32; 42), der in dem Gehäuse angeordnet ist, zum Empfangen der zumindest zwei Energiestrahlen und Ausgeben eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Intensität der Energiestrahlen, wobei das Gehäuse zumindest zwei Durchgangsöffnungen (34a, 34b; 44a, 44b) zum Durchlassen der zumindest zwei Energiestrahlen aufweist, die so angeordnet sind, dass ihre Mittelachsen sich auf einer Oberfläche des Sensors schneiden.
Kalibriereinrichtung (30; 40) gemäß Anspruch 1, wobei jede der zumindest zwei Durchgangsöffnungen (34a, 34b; 44a, 44b) aufweist: einen unteren Abschnitt (35a, 35b; 45a, 45b), der in Form einer dünnen Bohrung mit einem ersten Durchmesser gebildet ist, und einen oberen Abschnitt (36a, 36b; 46a, 46b), dessen Durchmesser größer als der erste Durchmesser ist.
Kalibriereinrichtung (40) gemäß Anspruch 2, bei der der Durchmesser des oberen Abschnitts (36a, 36b; 46a, 46b), nach oben zunimmt, wobei der obere Abschnitt vorzugsweise konisch nach oben erweitert ist.
Kalibriereinrichtung (40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kalibriereinrichtung weiter für jede der zumindest zwei Durchgangsöffnungen (44a, 44b) je einen Strahlteiler (47a, 47b) enthält zum Auskoppeln eines Teils des entsprechenden Energiestrahls (14a, 14b).
Kalibriereinrichtung (40) gemäß Anspruch 4, wobei die Kalibriereinrichtung weiter für jeden Strahlteiler (47a, 47b) einen Strahlungsabsorber (47a, 47b) enthält zum Absorbieren der von dem Strahlteiler ausgekoppelten Anteile des Energiestrahls (14a, 14b), und/oder wobei die Kalibriereinrichtung weiter eine Trennwand (49) enthält zum optischen Entkoppeln der Strahlteiler (47a, 47b).
Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung (1) zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (10) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b), wobei das Verfahren die Schritte enthält: Positionieren einer Kalibriereinrichtung (31; 41) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 in der Vorrichtung dergestalt, dass eine Oberfläche (33, 43) des Sensors (32; 42) in einem Überlappungsbereich (21) der zumindest zwei Energiestrahlen liegt, iteratives Ablenken eines ersten Energiestrahls (14a) und Ermitteln einer ersten Ist-Position, bei der ein Ausgangssignal des Sensors ein Maximalsignal erreicht, iteratives Ablenken eines zweiten Energiestrahls (14b), und Ermitteln einer zweiten Ist-Position, bei der das Ausgangssignal des Sensors ein Maximalsignal erreicht, Vergleichen der ersten und der zweiten Ist-Position miteinander und/oder mit entsprechenden Soll-Positionen und Ermitteln zumindest eines Korrekturwerts aus dem Vergleich.
Kalibrierverfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der zumindest eine Energiestrahl zumindest ein Laserstrahl (14a, 14b) ist.
Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (10) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b), wobei das Verfahren die Schritte enthält: Kalibrieren mittels eines Kalibrierverfahrens gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 und Herstellen des Objekts unter Verwendung des bei dem Kalibrierverfahren ermittelten zumindest einen Korrekturwerts, wobei das Herstellen des Objekts vorzugsweise mittels Lasersintern oder Laserschmelzen erfolgt.
Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (10) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch Energieeinbringung mit einem Träger (6), auf dem das Objekt (2) aufgebaut wird, einem Beschichter (11) zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumaterials (10) auf den Träger oder eine zuvor zumindest selektiv verfestigte Schicht des Aufbaumaterials, zumindest einer Energiequelle (13) zum Erzeugen von zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b), zumindest zwei Abtastvorrichtungen (15a, 15b) zum Abtasten der einem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) entsprechenden Stellen der aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials (10) mit den von zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b) zum selektiven Verfestigen des pulverförmigen Aufbaumaterials (10) und einer Kalibriervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (10) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen durch Energieeinbringung mit einem Träger (6), auf dem das Objekt (2) aufgebaut wird, einem Beschichter (11) zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumaterials (10) auf den Träger oder eine zuvor zumindest selektiv verfestigte Schicht des Aufbaumaterials, zumindest einer Energiequelle (13) zum Erzeugen von zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b), zumindest zwei Abtastvorrichtungen (15a, 15b) zum Abtasten der einem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) entsprechenden Stellen der aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials (10) mit den von zumindest zwei Energiestrahlen (14a, 14b) zum selektiven Verfestigen des pulverförmigen Aufbaumaterials (10) und einer Steuereinheit (18) zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit daran angepasst ist, die Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 zu steuern.