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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Herstellvorrichtung für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels Lasersintern, eine Laservorrichtung für den Einsatz in einer derartigen Herstellvorrichtung sowie ein Verfahren für die Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch Lasersintern.
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Es ist grundsätzlich bekannt, dass aufbauende Verfahren durch Lasersintern für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten Einsatz finden. Solche Verfahren sind auch unter dem Sammelbegriff Rapid-Prototyping bekannt. Dabei wird üblicherweise schichtweise ein Pulver aufgetragen, welches mit einem entsprechenden Laser punktförmig erhitzt werden kann. Das Erhitzen führt zum punktförmigen Aufschmelzen und Versintern in der jeweiligen Schicht, so dass durch schichtweisen Aufbau ein dreidimensionales Objekt entsteht.
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Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass durch das Erhitzen und Anschmelzen des pulverförmigen Sintermaterials eine relativ große Wärmeeinflusszone entsteht. In diesem Bereich der Wärmeeinflusszone schmilzt das Sintermaterial auf und versintert. Dies führt zu grobkörnigen Oberflächen auf diese Weise hergestellter dreidimensionaler Objekte. Ist ein Einsatz, insbesondere im Sichtbereich, für ein solches dreidimensionales Objekt gewünscht, so ist üblicherweise eine aufwendige Nachbehandlung notwendig, um diese schlechte Oberfläche zu verbessern. Dies kann insbesondere aus optischen, aber auch aus mechanischen Gründen wichtig sein, um zum Beispiel eine Kerbwirkung hinsichtlich mechanischer Stabilität zu reduzieren. Auch ist insbesondere bei komplexen Strukturen bei einer derartig rauen Oberfläche ein hoher Aufwand hinsichtlich Fehlersuche für das Qualitätsmanagement notwendig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Oberfläche eines durch Lasersintern hergestellten dreidimensionalen Objekts zu verbessern.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Herstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Laservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Laservorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß wird eine Herstellvorrichtung für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels Lasersintern vorgesehen. Eine solche Herstellvorrichtung weist eine Baukammer mit einer Bauplatte zur schichtweisen Anordnung von pulverförmigem Sintermaterial auf. Weiter ist eine Laservorrichtung vorgesehen mit wenigstens einem Aufbaulaser mit einer Aufbaulaseroptik zur punktuellen Bestrahlung des Sintermaterials mit Aufbaulaserlicht des Aufbaulasers für ein Versintern des Sintermaterials. Eine erfindungsgemäße Herstellvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Laservorrichtung zumindest einen Abbaulaser aufweist, mit einer Abbaulaseroptik zur punktuellen Bestrahlung des durch den wenigstens einen Aufbaulaser bestrahlen Sintermaterials mit Abbaulaserlicht des zumindest einen Abbaulasers zur punktuellen Entfernung von versintertem Sintermaterial.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem Lasersintern insbesondere der Einsatz bei metallischen Werkstoffen zu verstehen. Damit kann unter Lasersintern auch ein Verfahren fallen, welches als Laserschmelzen oder Elektrodenstrahlschmelzen bezeichnet werden kann. Ein Lasersinterverfahren im Sinne der vorliegenden Erfindung ist alsp grundsätzlich jede Art von aufschmelzendem Verfahren.
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Erfindungsgemäß ist also nun eine verbesserte Laservorrichtung vorgesehen. Diese Laservorrichtung weist zumindest zwei unterschiedliche Laserlichtquellen auf. Wobei es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich ist, dass eine einzige Laserlichtquelle die beiden Funktionen des Aufbauens und des Abbauens erfüllen kann. So ist ein Aufbaulaser mit einer entsprechenden Aufbaulaserlichtquelle vorgesehen, um in bekannter Weise durch punktuelle Bestrahlung ein Versintern des Sintermaterials zur Verfügung zu stellen. Dies kann für ein bekanntes Rapid-Prototyping-Verfahren eingesetzt werden, um mit schichtweisem Aufbau ein dreidimensionales Objekt mittels Lasersintern zur Verfügung zu stellen. In der gleichen Herstellvorrichtung ist nun innerhalb der Laservorrichtung ein zweiter Laser in Form des Abbaulasers mit einer entsprechenden Abbaulaserlichtquelle vorgesehen. Diese dient nun dazu, keinen Aufbau für das dreidimensionale Objekt durchzuführen, sondern vielmehr das Entfernen von versintertem Sintermaterial auszuführen. Somit kann durch den Aufbaulaser ein entsprechendes Übermaß des dreidimensionalen Objektes erzeugt werden, so dass ein mit Übermaß versehenes dreidimensionales Objekt mit relativ rauer Oberfläche entstehen kann. Anschließend kann durch den Abbaulaser dieses Übermaß in feiner Weise punktuell entfernt werden.
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Die punktuelle Entfernung kann dabei insbesondere durch einen hohen Energieeintrag mittels des Abbaulasers zur Verfügung gestellt werden. Wie später noch erläutert wird, kann dafür der Abbaulaser zum einen mit einer höheren Fokussierung und damit mit einer geringeren Einflussfläche zur Verfügung gestellt werden. Auch kann die höhere Energie dazu führen, dass das versinterte Sintermaterial im Bereich der Einflusszone der Bestrahlung so hoch erhitzt wird, dass es nicht nur zu einem Aufschmelzen, sondern zu einem Verdampfen oder sogar einem plasmaförmigen Verdampfen kommt.
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Die Verfahrensschritte des Aufbauens und des Abbauens sind dabei für die Verwendung einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung grundsätzlich unabhängig voneinander. So ist ausschließlich vorgegeben, dass nach dem Aufbau zumindest eines Abschnitts des dreidimensionalen Objektes in diesem bereits aufgebauten Objekt ein Abbauen mithilfe des Abbaulasers zur Verfügung gestellt wird. Dabei ist es unerheblich, ob in zeitlich paralleler Weise an einer anderen Position noch ein Aufbauen eines dreidimensionalen Objektes mittels des Aufbaulasers erfolgt oder der Aufbau bereits abgeschlossen ist. Selbstverständlich kann dies sowohl am finalen Objekt oder vorzugsweise sogar auf Basis der einzelnen Schichten erfolgen.
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Eine Möglichkeit eine erfindungsgemäße Herstellvorrichtung einzusetzen, wie dies später noch im Rahmen zu einem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wird, wird nachfolgend beschrieben. So wird auf der Bauplatte eine erste Schicht pulverförmigen Sintermaterials aufgebracht. Anschließend wird mithilfe des Aufbaulasers eine punktuelle Bestrahlung entlang einer vorgegebenen Kontur, zum Beispiel auf Basis zur Verfügung gestellter dreidimensionaler CAD-Daten, bestrahlt, so dass ein Versintern des bestrahlten Sintermaterials erfolgt. Es entsteht also eine feste Objektschicht, welche Teil des herzustellenden dreidimensionalen Objektes ist. Anschließend an die Erzeugung dieser Objektschicht, bzw. vorteilhafterweise sogar bereits während der Erzeugung dieser Objektschicht, wird der Rand dieser Objektschicht mit dem Abbaulaser bearbeitet. Diese Bearbeitung erfolgt in Form ebenfalls punktueller Bestrahlung in einer Weise, dass dort bereits versintertes Sintermaterial entfernt wird. Dieses Versintern kann durch hohen Energieeintrag, zum Beispiel durch Verdampfen des dort angeordneten Sintermaterials erfolgen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Fokussierung für den Abbaulaser eine geringere Einflusszone vorsieht, als sie für den Aufbaulaser vorgesehen ist. Somit wird bei dieser Ausführungsform eine erfindungsgemäße Herstellvorrichtung zur punktuellen Nachbearbeitung in schichtweisem Verfahren zur Verfügung gestellt.
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Auf einer Bauplatte kann im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei sowohl ein einzelnes dreidimensionales Objekt als auch die Kombination aus zwei oder mehr dreidimensionalen Objekten hergestellt werden. Die Laservorrichtung kann dabei als eine einzige Baueinheit ausgebildet sein. Jedoch können die einzelnen Laserlichtquellen des Aufbaulasers und/oder des Abbaulasers selbstverständlich auch separat voneinander und insbesondere beabstandete Baueinheiten aufweisen. Jeder Laser ist dabei mit einer entsprechenden Laserlichtquelle ausgebildet.
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Unter der Abbaulaseroptik bzw. der Aufbaulaseroptik sind dabei Bauteile zu verstehen, welche eine Beeinflussung des Strahlengangs des jeweiligen Laserlichts zur Verfügung stellen. So können solche Laseroptiken zum Beispiel Blenden, Reflektoren, Spiegel oder Linsen aufweisen. Vorzugsweise sind innerhalb der Laseroptiken bewegbare Bauteile vorgesehen, um eine entsprechende Veränderung des Strahlengangs für das jeweilige Laserlicht zur Verfügung zu stellen.
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Durch das erfindungsgemäße Vorsehen der Kombination aus einem Aufbaulaser und einem Abbaulaser werden mehrere Vorteile erzielt. Zum einen kann bereits während oder direkt im Anschluss an das Herstellen des dreidimensionalen Objektes innerhalb der gleichen Herstellvorrichtung eine Nachbearbeitung der Oberfläche erfolgen. Dies ist insbesondere in schichtweisen Schritten vorteilhaft durchführbar, so dass auch bei hochkomplexen Situationen, insbesondere innenliegende Oberflächenabschnitte eines solchen dreidimensionalen Objektes ebenfalls kostengünstig, einfach und schnell nachgearbeitet werden können. Wie bereits erläutert worden ist, kann die Nacharbeit bereits zu einem Zeitpunkt erfolgen, während an einer anderen Position noch der Aufbau mittels des Aufbaulasers durchgeführt wird. Somit kann durch ein paralleles Arbeiten ein Zeitgewinn durch die schnellere Arbeitsweise erzielt werden.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung die Abbaulaseroptik zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig, mit der Aufbaulaseroptik identisch ist. Damit kann eine Reduktion der Komplexität der Laservorrichtung erzielt werden. Beide Laser verwenden bei dieser Ausführungsform also zumindest abschnittsweise eine identische Optik. Dabei können jedoch unterschiedliche Einkoppelstellen vorgesehen werden, um anschießend mit gemeinsamen Spiegeln, gemeinsamen Blenden und/oder gemeinsamen Linsen eine Beeinflussung der beiden unterschiedlichen Laserlichtstrahlen zur Verfügung stellen zu können. Durch die Reduktion der Komplexität werden darüber hinaus eine Reduktion des Bauraums und eine Reduktion der notwendigen Kosten erzielt. Insbesondere wird auf diese Weise. eine Abarbeitung und eine Verwendung der beiden unterschiedlichen Lasertypen nacheinander notwendig.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung die Abbaulaseroptik zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig, separat von der Aufbaulaseroptik ausgebildet ist. Dabei kann selbstverständlich eine Kombination mit der Ausführungsform des voranstehenden Absatzes möglich werden, so dass auch zwei oder mehr Abbaulaser vorgesehen sein können, welche sich zum Teil Optiken mit dem Aufbaulaser teilen und zum Teil separate Optiken zur Verfügung stellen. Eine separate Ausbildung zwischen Aufbaulaseroptik und Abbaulaseroptik führt dazu, dass insbesondere ein paralleles, vorzugsweise vollständig paralleles Arbeiten möglich ist. Die bereits im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung erläuterte Verfahrensweise hinsichtlich eines parallelen Verwendens des Aufbaulasers und des Abbaulasers wird durch die Separierung der unterschiedlichen Optiken weiter begünstigt und verbessert.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung der wenigstens eine Aufbaulaser als CW-Laser ausgebildet ist für das Erzeugen von kontinuierlichem Aufbaulaserlicht. Unter der Begrifflichkeit des CW ist dabei ”continuous wave” zu verstehen. Ein solcher Laser wird auch hinsichtlich der Lichtquelle als ”Dauerstrichlaser” bezeichnet. Selbstverständlich können alternativ auch gepulste oder teilgepulste Aufbaulaser im Sinne der vorliegenden Erfindung vorkommen. Auch können eine Kombination von unterschiedlichen Laserlichtquellen unterschiedliche Aufbaulaser in Kombination zur Verfügung stellen. Die Verwendung eines CW-Lasers führt dazu, dass für den Aufbaulaser insbesondere eine hohe Geschwindigkeit in der Fertigung zur Verfügung gestellt werden kann. Dies führt zwar grundsätzlich zu einer Reduktion der Genauigkeit bei der punktuellen Bestrahlung des Sintermaterials, jedoch wird diese Geschwindigkeitszunahme mit dem entsprechenden Qualitätsverlust der Oberfläche durch die erfindungsgemäße Nacharbeitungsmöglichkeit mithilfe des Abbaulasers wieder gänzlich ausgeglichen. Somit kann ein Geschwindigkeitsvorteil ohne nachteilige Effekte auf Basis der Oberfläche des dreidimensionalen Objektes erzielt werden.
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Ein weiterer Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung der zumindest eine Abbaulaser als gepulster Laser ausgebildet ist, insbesondere als fs-Laser oder als ps-Laser, zur Erzeugung von gepulstem Abbaulaserlicht. Die Begrifflichkeiten fs-Laser und ps-Laser sind dabei auf die Dauer des jeweiligen Laserpulses bezogen. Fs steht dabei für Femtosekunden und ps für Pikosekunden. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Bandbreiten für die Laserpulse im Sinne der vorliegenden Erfindung für den Abbaulaser vorteilhaft. Die kurze Pulsdauer im Vergleich insbesondere zu einem Dauerstrichlaser für die Aufbaulaserlichtquelle führt dazu, dass in erfindungsgemäßer Weise eine besonders hohe Energie für die einzelnen Pulse zur Verfügung gestellt werden kann. Diese Hochenergie der einzelnen Pulse führt dazu, dass in schneller und vor allem sicherer Weise die Entfernung des versinterten Sintermaterials durch eine Verdampfung, insbesondere eine Plasmaverdampfung des versinterten Sintermaterials erfolgen kann. Dies führt zu höherer Genauigkeit, geringeren Wärmeeinflusszonen bei der punktuellen Bestrahlung mithilfe des Abbaulasers und entsprechend exakter Nachbearbeitung mit hoher Oberflächenqualität im Ergebnis für das dreidimensional hergestellte Objekt.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung die Laserintensität des Abbaulasers zumindest pulsweise größer ist als die Laserintensität des Aufbaulasers. Die Laserintensität ist dabei insbesondere zu verstehen im Sinne der Temperaturwirkung im betroffenen und bestrahlten Sintermaterial. So führt die geringere Laserintensität des Aufbaulasers die Bestrahlung mit Aufbaulaserlicht dazu, dass eine Temperaturerhöhung über den Schmelzpunkt erfolgt, jedoch unterhalb des Verdampfungspunktes. Damit erfolgt ein Anschmelzen und das gewünschte Versintern bzw. bei einem metallischen Werkstoff ein entsprechendes Verschmelzen durch die Bestrahlung mit dem Aufbaulaserlicht. Die höhere Laserintensität des Abbaulasers führt dazu, dass bei punktueller Bestrahlung mit dem Abbaulaserlicht eine Erhöhung der Temperatur der betroffenen Bereiche des versinterten Sintermaterials über den Verdampfungstemperaturpunkt erfolgt. Dies führt dazu, dass eine Umwandlung in Plasma bzw. in Gas erfolgt und damit das betroffene und bestrahlte versinterte Sintermaterial sich vollständig durch Vergasen bzw. Verdampfen entfernt.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung die Laservorrichtung eine Kontrollvorrichtung aufweist für eine Kontrolle der punktuellen Entfernung des versinterten Sintermaterials, insbesondere in bildgebender Weise. Dies führt dazu, dass die Kontrollvorrichtung vorzugsweise inline eine Qualitätskontrolle durchführen kann. Das kann sowohl in steuernder, in kontrollierender, als auch in regelnder Weise zur Verfügung gestellt werden. So kann beispielsweise mittels eines bildgebenden Verfahrens das Ergebnis des Abbaus mithilfe des Abbaulasers durch die Kontrollvorrichtung erkannt werden. So können zum Beispiel Kameravorrichtungen, insbesondere mittels Infrarotfiltern, eingesetzt werden, um die Qualität der Oberflächengüte nach der Nacharbeit mit dem Abbaulaser zu erkennen. Dies kann dazu führen, dass entweder eine nochmalige Überarbeitung mit dem Abbaulaser erfolgt, oder für anschließende Bearbeitungen neue Steuereingangsgrößen bzw.
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Regelgrößen eine Beeinflussung und eine Änderung des nachfolgenden Nacharbeitvorgangs mit dem Abbaulaser zur Folge haben. Auf diese Weise kann der Ausschuss reduziert werden und gleichzeitig die Qualität bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung für die Erzielung verbesserter Oberflächenguten der dreidimensionalen Objekte verbessert werden.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Laservorrichtung für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung. Eine solche Laservorrichtung weist wenigstens einen Aufbaulaser mit einer Aufbaulaseroptik zur punktuellen Bestrahlung Sintermaterials mit Aufbaulaserlicht des Aufbaulasers für ein Versintern des Sintermaterials auf. Eine erfindungsgemäße Laservorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Abbaulaser vorgesehen ist, mit einer Abbaulaseroptik zur punktuellen Bestrahlung des durch den wenigstens einen Aufbaulaser bestrahlten Sintermaterials mit Abbaulaserlicht des zumindest einen Abbaulasers zur punktuellen Entfernung von versintertem Sintermaterial. Damit bringt eine erfindungsgemäße Laservorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Herstellvorrichtung erläutert worden sind. Eine solche Laservorrichtung ist insbesondere ausgebildet als Nachrüstsystem für bereits bestehende Herstellvorrichtungen. Somit können auch bereits vorhandene Herstellvorrichtungen mit der erfindungsgemäßen Funktionalität nachgerüstet werden.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch Lasersintern, aufweisend die folgenden Schritte:
- – Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Sintermaterials auf einer Bauplatte einer Baukammer einer Herstellvorrichtung, insbesondere gemäß der vorliegenden Erfindung,
- – Erzeugen einer versinterten Objektschicht durch punktuelle Bestrahlung des Sintermaterials mit dem Aufbaulaserlicht eines Aufbaulasers einer Laservorrichtung,
- – Nacharbeiten des Randes der versinterten Objektschicht durch punktuelle Bestrahlung mit Abbaulaserlicht eines Abbaulasers der Laservorrichtung zur punktuellen Entfernung von versintertem Sintermaterial.
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Dementsprechend bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Herstellvorrichtung beschrieben worden sind. Das Verfahren wird dabei insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung durchgeführt. Die Schritte des Verfahrens müssen nicht zwangsläufig in einer geschlossenen Baukammer erfolgen. So kann eine Baukammer im Sinn der vorliegenden Erfindung auch eine Rahmenstruktur aufweisen, welche teilweise oder vollständig geöffnet ist.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren lässt sich dahingehend weiterbilden, dass der Schritt des Nacharbeitens bereits durchgeführt wird, während der Schritt des Erzeugens an einer anderen Stelle des Sintermaterials noch durchgeführt wird. Dies wird insbesondere möglich, wenn für den Aufbaulaser und den Abbaulaser unterschiedliche und damit separat ausgebildete Optiken verwendet werden. Damit kann ein zumindest abschnittsweise zeitlich paralleles Arbeiten für den Aufbauprozess und den Abbauprozess durchgeführt werden, so dass durch die Überlappung dieser beiden Prozesse eine Zeitersparnis und damit ein insgesamt schnelleres Herstellen möglich wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
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1 ein erster Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung,
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2 ein weiterer Schritt des Verfahrens,
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3 ein weiterer Schritt des Verfahrens,
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4 ein weiterer Schritt des Verfahrens,
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5 ein weiterer Schritt des Verfahrens,
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6 das Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
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7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung.
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Anhand der 1 bis 6 wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert, welches mit einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung 10 durchgeführt wird. So zeigt die 1 grundsätzlich eine Herstellvorrichtung 10 für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten 200 mittels Lasersintern. Hierfür ist eine Baukammer 20 vorgesehen, innerhalb welcher das gesamte Verfahren durchgeführt wird. In dieser Baukammer 20 befindet sich eine Bauplatte 22, auf welcher der Bauprozess durchgeführt wird. Innerhalb der Oberseite der Baukammer 20 sind ein Aufbaulaser 40 und ein Abbaulaser 50 vorgesehen. Der Aufbaulaser 40 ist mit einer Aufbaulaseroptik 42 in Form einer Linse und eines Spiegels versehen. Gleichzeitig ist der Abbaulaser 50 ebenfalls mit einer Abbaulaseroptik 52 in Form einer Linse und eines Spiegels ausgestattet. Die beiden Laser in Form des Aufbaulasers 40 und des Abbaulasers 50 bilden dabei die gemeinsame Laservorrichtung aus.
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2 zeigt nun, wie zu Beginn eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Schicht 110 von Sintermaterial 100 in pulverförmiger Weise aufgetragen wird. Nun kann gemäß 3 in einem ersten Schritt der Aufbauprozess stattfinden. Hierfür wird der Aufbaulaser 40 betätigt und mithilfe der Aufbaulaseroptik 42 ein entsprechender Strahlengang von Aufbaulaserlicht 44 zur Verfügung gestellt. Hier wird im Schnitt gezeigt, wie entlang einer Pfeilrichtung mittels der Aufbaulaseroptik 42 das Aufbaulaserlicht 44 zwischen den beiden dargestellten Positionen hin und her bewegt wird. Dabei überstreicht das Aufbaulaserlicht einen entsprechenden Abschnitt der Schicht 110 des Sintermaterials 100, so dass dort ein Erwärmen des Sintermaterials 100 und Aufschmelzen bzw. Versintern erfolgt. In diesem Bereich erfolgt also die Ausbildung der entsprechenden versinterten Objektschicht 210.
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4 zeigt nun, wie anschließend an das Versintern einer Objektschicht 210 innerhalb einer Schicht 110 des Sintermaterials 100 nun der Abbaulaser 50 den Abbauprozess zur Verfügung stellt. Auch hier wird wieder mithilfe der Abbaulaseroptik 52 ein Abbaulaserlicht 54 auf den Rand 212 der versinterten Objektschicht 210 gerichtet. Hier erfolgt ein punktueller Energieeintrag in einer Höhe, dass es zu einem Verdampfen, insbesondere einem plasmaförmigen Verdampfen des dort bereits versinterten Sintermaterials 100 kommt. Es erfolgt also ein schichtweises Nachbearbeiten dieses Randes 212 der versinterten Objektschicht 210. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die 3 und 4 hier eine sequenzielle Bearbeitung darstellen. Jedoch kann grundsätzlich auch eine Kombination dieser beiden Arbeitsschritte erfolgen, so dass zumindest ein teilweise paralleles Arbeiten an unterschiedlichen Orten auf dem Sintermaterial 100 durchgeführt werden kann.
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5 zeigt nun, wie anschließend eine weitere Schicht 110 von Sintermaterial 100 aufgebracht worden ist und nun der Vorgang von Neuem startet. In 5 ist dabei wieder der Aufbauprozess mit einem eingeschalteten Aufbaulaser 40 dargestellt.
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In 6 ist das Ergebnis eines dreidimensionalen Objektes im Schnitt dargestellt.
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7 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung 10. Hier ist die Laservorrichtung 30 mit parallel angeordneten Lasern in Form des Aufbaulasers 40 und des Abbaulasers 50 ausgestattet. Die Aufbaulaseroptik 42 ist dabei zumindest teilweise mit gemeinsamer Linse identisch wie die Abbaulaseroptik 52 ausgebildet. Auch dies erlaubt es, ein abschnittsweise zeitlich paralleles Arbeiten zur Verfügung zu stellen, so dass im Rahmen der Darstellung der 7 nun parallel Aufbaulaserlicht 44 und Abbaulaserlicht 54 auf das Sintermaterial 100 trifft. In 7 ist darüber hinaus eine Kontrollvorrichtung 60 dargestellt, welche bei dieser Ausführungsform in bildgebender Weise, insbesondere mithilfe eines Infrarotfilters, das Ergebnis der Nachbearbeitung mithilfe des Abbaulaserlichts 54 überwacht. Anschließend kann an diese Qualitätskontrolle eine zusätzliche Nacharbeit, eine Dokumentation oder ein Regelungseingriff erfolgen.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Herstellvorrichtung
- 20
- Baukammer
- 22
- Bauplatte
- 30
- Laservorrichtung
- 40
- Aufbaulaser
- 42
- Aufbaulaseroptik
- 44
- Aufbaulaserlicht
- 50
- Abbaulaser
- 52
- Abbaulaseroptik
- 54
- Abbaulaserlicht
- 60
- Kontrollvorrichtung
- 100
- Sintermaterial
- 110
- Schicht
- 200
- Objekt
- 210
- versinterte Objektschicht
- 212
- Rand der versinterten Objektschicht
