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Die Erfindung betrifft eine Anlage für ein additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Werkstücks mit einer Prozesskammer. In dieser Prozesskammer befindet sich eine Bauplattform für das herzustellende Werkstück. Mit einer Strahlquelle kann ein auf die Bauplattform gerichteter Energiestrahl erzeugt werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen der Eigenschaften eines Energiestrahls eines additiven Fertigungsverfahrens.
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Additive Fertigungsverfahren der eingangs angegebenen Art sind bekannt. Die Materialbearbeitung, vorzugsweise eines Pulvers, erfolgt mit Hilfe fokussierter Strahlung und hoher Energiedichte, die beispielsweise durch eine Laserstrahlquelle oder eine Elektronenstrahlquelle zur Verfügung gestellt wird. Durch die Energie wird das Material, aus dem das Werkstück bestehen soll, aufgeschmolzen. Dabei ist die Kontrolle des Energieeintrags durch den Energiestrahl wichtig für eine Qualitätssicherung.
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Als additive Fertigungsverfahren im Sinne dieser Anmeldung sollen Verfahren verstanden werden, bei denen das Material, aus dem ein Bauteil hergestellt werden soll, dem Bauteil während der Entstehung hinzugefügt wird. Dabei entsteht das Bauteil bereits in seiner endgültigen Gestalt oder zumindest annähernd in dieser Gestalt. Das Baumaterial kann vorzugsweise pulverförmig sein, wobei durch das additive Fertigungsverfahren das Material zur Herstellung des Bauteils physikalisch verfestigt (aufgeschmolzen oder gesintert) wird.
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Um das Bauteil herstellen zu können, werden das Bauteil beschreibende Daten (CAD-Modell) für das gewählte additive Fertigungsverfahren aufbereitet. Die Daten werden zur Erstellung von Anweisungen für die Fertigungsanlage in an das Fertigungsverfahren angepasste Daten des Bauteils umgewandelt, damit in der Fertigungsanlage die geeigneten Prozessschritte zur sukzessiven Herstellung des Bauteils ablaufen können. Die Daten werden dafür so aufbereitet, dass die geometrischen Daten für die jeweils herzustellenden Lagen (Slices) des Bauteils zur Verfügung stehen, was auch als Slicen bezeichnet wird.
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Als Beispiele für das additive Fertigen können das selektive Lasersintern (auch SLS für Selective Laser Sintering), das Selektive Laserschmelzen (auch SLM für Slective Laser Melting), das Elektronenstrahlschmelzen (auch EBM für Electrone Beam Melting), das Laserpulverauftragsschweißen (auch LMD für Laser Metal Deposition) genannt werden. Diese Verfahren eignen sich insbesondere zur Verarbeitung von metallischen Werkstoffen in Form von Pulvern, mit denen Konstruktionsbauteile hergestellt werden können.
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Beim SLM, SLS und EBM werden die Bauteile lagenweise in einem Pulverbett hergestellt. Diese Verfahren werden daher auch als pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren bezeichnet. Es wird jeweils eine Lage des Pulvers in dem Pulverbett erzeugt, die durch die Energiequelle (Laser oder Elektronenstrahl) anschließend in denjenigen Bereichen lokal aufgeschmolzen oder gesintert wird, in denen das Bauteil entstehen soll. So wird das Bauteil sukzessive lagenweise erzeugt und kann nach Fertigstellung dem Pulverbett entnommen werden.
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Beim LMD werden die Pulverteilchen direkt der Oberfläche zugeführt, auf der ein Materialauftrag erfolgen soll. Beim LMD werden die Pulverpartikel durch einen Laser direkt in der Auftreffstelle auf der Oberfläche aufgeschmolzen und bilden dabei eine Lage des zu erzeugenden Bauteils.
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Für das SLS ist charakteristisch, dass die Pulverteilchen bei diesen Verfahren nicht vollständig aufgeschmolzen werden. Beim SLS wird bei Wahl der Sintertemperatur darauf geachtet, dass diese unterhalb der Schmelztemperatur der Pulverpartikel liegt. Demgegenüber liegt beim SLM, EBM und LMD der Energieeintrag betragsmäßig bewusst so hoch, dass die Pulverpartikel vollständig aufgeschmolzen werden.
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Zur Qualitätssicherung können nun die Strahleigenschaften des Energiestrahls gemessen werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Strahlanteil des Energiestrahls ausgekoppelt werden, um dessen Eigenschaften zu bestimmen, beispielsweise dessen Energiedichte oder Energiegehalt. Allerdings steht dieser Strahlanteil zumindest während der Messung dann nicht zur Herstellung des Werkstücks zur Verfügung. Außerdem entsteht eine Messunsicherheit dadurch, dass die Auskopplung des Strahlanteils toleranzbehaftet ist, was sich als Fehler auf die Berechnung des Energiegehalts des gesamten Energiestrahls auswirkt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Messungen in der Anlage außerhalb von Fertigungsläufen von Werkstücken durchzuführen. Aufgrund der zunehmenden Größe und Komplexität der additiv herzustellenden Bauteile steigt jedoch auch die Fertigungszeit der Fertigungsläufe weiter an, so dass auch ein Bedarf besteht, während eines Fertigungslaufs zuverlässige Aussagen über die Qualität des Energiestrahls zu generieren.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Anlage der eingangs angegebenen Art bzw. das eingangs angegebene Verfahren zur Überwachung der Eigenschaften des Energiestrahls eines additiven Fertigungsverfahrens derart weiterzubilden, dass eine Überwachung während der Herstellung eines Werkstücks mit hoher Genauigkeit durchführbar ist.
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Diese Aufgabe mit der eingangs angegebenen Anlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Prozesskammer eine Anordnung zur Überwachung des Energiestrahls vorgesehen ist. Um diese Anordnung zu verwirklichen, ist in der Prozesskammer eine Haltevorrichtung für einen Probekörper vorgesehen, wobei die Haltevorrichtung und der Energiestrahl derart zueinander positionierbar sind, dass der Energiestrahl den Probekörper in einer Auftreffstelle aufschmilzt oder in seinen Materialeingenschaften verändert (wenn der Probekörper sich in der durch die Halterung vorgegebenen Position befindet). Die Auftreffstelle ist vorteilhaft ein definierter Bereich auf dem Probekörper, dessen Eigenschaften ausreichend bekannt sind, damit aus dem Aufschmelzergebnis Aussagen über die Beschaffenheit und die Eigenschaften des Energiestrahls abgeleitet werden können. Eine Veränderung muss messtechnisch auswertbar sein (z.B. Anlassfarbe, Härte, Gefüge). Vorteilhaft ist mit dem in der Haltevorrichtung befestigten Probekörper damit auch eine Überprüfung des Energiestrahls möglich, während in der Anlage ein Fertigungslauf für ein additiv herzustellendes Werkstück abläuft. Zum Aufschmelzen des Probekörpers wird der gesamte Energiestrahl verwendet, so dass kein Anteil des Energiestrahls zu Überwachungszwecken abgeteilt werden muss. Hierdurch wird die damit verbundene Fehlerquelle vorteilhaft ausgeschaltet.
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Der Energiestrahl kann während des Aufschmelzens des Probekörpers allerdings nicht zur Herstellung des Werkstücks verwendet werden. Dennoch ist eine Überprüfung des Energiestrahls jederzeit möglich, ohne dass die Prozesskammer geöffnet werden oder ein Fertigungslauf eines Werkstücks abgebrochen werden müsste. Es entsteht lediglich eine Fertigungspause für das Aufschmelzen von Werkstückmaterial während der Zeit des Aufschmelzens des Probekörpers.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung eine mit einem Aktor angetriebene Führungsvorrichtung für einen bandförmigen oder strangförmigen Probekörper aufweist. Dieser Probekörper kann vorteilhaft als Band oder Draht ausgeführt sein, selbstverständlich sind auch andere Profile für den Probekörper denkbar. Mittels der Führungsvorrichtung kann vorteilhaft immer ein Stück des unverbrauchten Probekörpers gefördert werden, um anschließend mit dem Energiestrahl beaufschlagt zu werden. Anschließend wird das Ergebnis bewertet und der verbrauchte Teil des Probekörpers durch die Führungsvorrichtung weiter transportiert, wodurch ein unverbrauchter Teil des Probekörpers für einen nachfolgenden Behandlungsschritt zur Verfügung gestellt wird.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Führungsvorrichtung mindestens eine Rolle zum zur Verfügung stellen des Probekörpers und/oder zum Speichern des verbrauchten Probekörpers aufweist. Hieraus lassen sich vorteilhaft mehrere Konfigurationen für den Probekörper ableiten. Es kann eine Vorratsrolle für den Probekörper vorgesehen werden. Wenn dieser durch das Aufschmelzen vollständig durchtrennt wird, kann der verbrauchte Teil des Probekörpers verworfen werden und es ist nicht erforderlich, diesen verbrauchten Teil wieder aufzurollen. Wird der Probekörper jedoch nicht durchtrennt, so ist es vorteilhaft, den verbrauchten Probekörper wieder auf eine Aufnahmerolle aufzurollen. Für den Einsatz von Rollen ist es erforderlich, dass der Probekörper bandförmig oder strangförmig ausgebildet ist und genügend verformbar ist, um auf die Rollen aufgewickelt zu werden.
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Die Rollen können vorteilhaft ebenfalls den Antrieb der Führungsvorrichtung aufweisen. Dies ist vorteilhaft durch eine motorische Drehung der Rollen realisierbar. Außerdem können die Rollen auch die Funktion einer Führung des Probekörpers übernehmen, da die Lage des Probekörpers durch die Rollen klar definiert werden kann.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung einen Abfallbehälter für den verbrauchten Probekörper aufweist. In diesen Abfallbehälter können beispielsweise abgetrennte und verbrauchte Teile des Probekörpers fallen. Aber auch, wenn der verbrauchte Probekörper beispielsweise auf eine Aufnahmerolle aufgerollt wird, können durch das Aufschmelzen des Probekörpers Schmelzprodukte entstehen, die von dem Probekörper getrennt werden und in den Abfallbehälter fallen. Die Entsorgung des verbrauchten Probekörpers wird vorteilhaft auf diesem Wege sichergestellt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, dass mehrere Probekörper parallel zueinander verlaufend oder in unterschiedlichen Richtungen übereinander (d. h. in unterschiedlichen Höhen) verlaufend in der Haltevorrichtung angeordnet sind. Mit übereinander verlaufend ist also gemeint, dass die Probekörper in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des Energiestrahls auf unterschiedlichem Niveau angeordnet sind. Bei einer um 90° gedrehten Anordnung kann die Wirkung des Energiestrahls vorteilhaft in den beiden Arbeitsrichtungen X und Y (parallel zu den herzustellenden Lagen des Werkstückes) beurteilt werden. Eine Anordnung mit unterschiedlichen Höhen ermöglicht die Beurteilung der Wirkung hinsichtlich der unterschiedlichen Fokuslage in Arbeitsrichtung Z (entspricht dem Strahlengang des Energiestrahls).
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Werden mehrere parallel verlaufende Probekörper verwendet, so können diese vorteilhaft mit unterschiedlichen Querschnittflächen ausgestattet sein. Dabei können die Querschnittflächen sowohl eine unterschiedliche Form wie auch einen unterschiedlichen Flächeninhalt aufweisen. Beispielsweise können Drähte verwendet werden, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Ein geeigneter Draht zur Untersuchung des Energiestrahls kann dann ausgewählt werden, wenn die Sollleistung des Energiestrahls für das betreffende Verfahren bekannt ist. Wird ein ausgewählter Probekörper nicht durchgeschmolzen, so kann beispielsweise der nächstdünnere Probekörper gewählt werden, um quantitative Aussagen für die Veränderung der Parameter des Energiestrahls machen zu können.
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Auch unterschiedliche Formen können herangezogen werden, um erweiterte Aussagen über den Energiestrahl zu ermöglichen. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass dünnere Probekörper schneller über ihre komplette Dicke durchgeschmolzen werden als dickere Probekörper.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Sensorvorrichtung zur Erfassung der Veränderungen des Probekörpers vorgesehen ist.
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Hierbei kann sowohl die Testprozedur als solche überwacht werden (beispielsweise die Zeit, die benötigt wird, um den Probekörper vollständig durchzuschmelzen) als auch das Ergebnis der Testprozedur, also die Form des Probekörpers nach einer Behandlung desselben durch den Energiestrahl mit vorgegebenen Parametern (wie Leistung, Behandlungszeit, Bewegung des Energiestrahls usw.).
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Die genannte Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einer Prozesskammer, in der mit dem Energiestrahl ein Werkstück hergestellt werden soll, ein Probekörper in einer Haltevorrichtung platziert wird. Erfindungsgemäß ist es daher vorteilhaft möglich, abwechselnd mit dem Energiestrahl das Werkstück herzustellen und mit demselben Energiestrahl den Probekörper an einer definierten Auftreffstelle des Energiestrahls aufzuschmelzen oder in seinen Materialeingenschaften zu verändern. Erfindungsgemäß wird dann zur Überwachung der Eigenschaften des Energiestrahls das Aufschmelzen des Probekörpers oder die Auftreffstelle am Probekörper (entweder während des Aufschmelzens oder nach erfolgtem Aufschmelzen, also nach Beendigung der Testprozedur) untersucht.
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Der Energiestrahl kann, wie bereits erwähnt, ein Elektronenstrahl (beim EBM) oder ein Laserstrahl (beim SLM, SLS und LMD) sein. Während des Ablaufs der Testprozedur wird der Energiestrahl im einfachsten Fall nicht bewegt, so dass die Auftreffstelle die Ausdehnung des Querschnitts des Energiestrahls hat. Möglich ist es jedoch auch, dass der Energiestrahl bewegt wird, um beispielsweise in einem flächig ausgebildeten Probekörper, wie einem Band, einen Schlitz zu erzeugen. Ein solches Testverfahren ermöglicht beispielsweise die Beurteilung, ob der Energiestrahl mit konstanten Parametern erzeugt wird oder Schwankungen unterworfen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften sehr einfachen Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Energiestrahl vorzugsweise nicht bewegt wird, ist vorgesehen, dass der Probekörper durch das Aufschmelzen durchtrennt wird. Dies lässt sich besonders einfach durchführen, wenn der Probekörper die Form eines Drahts aufweist. Ein Draht stellt vorteilhaft ein sehr kostengünstiges Halbzeug als Probekörper dar. Die Durchtrennung des Drahts in einer bestimmten Zeit lässt direkten Aufschluss zur Energiedichte des Energiestrahls zu. Ist eine Soll-Durchtrennzeit bekannt, so lassen Abweichungen von dieser Soll-Durchtrennzeit einen direkten Rückschluss auf Veränderungen der Leistung des Energiestrahls zu (kürzere Durchtrennzeiten entsprechen einer zu hohen Leistung und längere Durchtrennzeiten einer Verringerung der Leistung des Energiestrahls).
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass durch das Aufschmelzen in den Probekörper ein Loch (ein Durchgangsloch oder den Sackloch) geschmolzen wird. Dieses Loch kann je nach Dicke des Probekörpers aus einer Vertiefung bestehen, aus der aufgrund der Leistung des Energiestrahls das Material des Probekörpers beispielsweise verdampft oder es kann vorteilhaft bei einem flach ausgebildeten Probekörper auch ein Durchgangsloch als Loch erzeugt werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass das Material des Probekörpers verdampft, sondern dieses fällt im schmelzflüssigen Zustand einfach nach unten, wo vorteilhaft ein Abfallbehälter positioniert ist.
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Eine vorteilhafte Ausbildung des letztgenannten Verfahrens erhält man, wenn das Aufschmelzen über einen bestimmten Zeitraum durchgeführt wird und zur Untersuchung des Probekörpers die Größe des Lochs gemessen wird. Bei einem vorbestimmten Zeitraum für die Behandlung des Probekörpers mit dem Energiestrahl kann eine Soll-Lochgröße definiert werden, die bei den eingestellten Parametern für den Energiestrahl erreicht wird. Ein größeres Loch weist dann auf eine zu große Leistung des Energiestrahls und ein kleineres Loch auf eine zu geringe Leistung des Energiestrahls hin.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des letztgenannten Verfahrens erhält man, wenn das Aufschmelzen über einen bestimmten Zeitraum durchgeführt wird und zur Untersuchung des Probekörpers die Formabweichung z.B. eines definierten Durchmessers ausgewertet wird. Formabweichungen am Durchmesser könnten z.B. auf Winkelfehler bezüglich des Soll-Stahlverlaufs hinweisen oder auf Abweichungen am Soll-Strahlprofil im Fokus. Neben dem Durchmesser sind selbstverständlich auch andere Formen wie z.B. Strichbreite oder Stichlänge anwendbar.
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Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann zur Untersuchung des Probekörpers ein optisches Messverfahren angewendet werden. Hierbei können bildgebende Messverfahren zum Einsatz kommen. Denkbar ist die Erstellung von Röntgenbildern oder die Aufnahme von Bildern im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Ausbildung des Schmelzbads kann auch mit der Aufnahme von Infrarotstrahlung überprüft werden.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Probekörper, der in diesem Fall elektrisch leitfähig ausgeführt sein muss, mit einem elektrischen Verfahren zu untersuchen. Denkbar ist hier ein Widerstandsmessverfahren, wobei durch die Abnahme von Material an der Auftreffstelle des Probekörpers der elektrische Widerstand steigt. Eine andere Möglichkeit besteht in der Durchführung eines kapazitiven Messverfahrens. Dabei bildet der Probekörper eine Platte eines Kondensators, wobei eine weitere Kondensatorplatte zur Verfügung gestellt werden muss. Dadurch, dass in der Auftreffstelle des Probekörpers Material abgetragen wird, verringert sich entsprechend die Kapazität des gebildeten Testkondensators.
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Um einen vorteilhaft reibungslosen Ablauf des Messverfahrens zu gewährleisten, kann der Probekörper gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung für das Aufschmelzen in einen für die Herstellung des Bauteils vorgesehenen Arbeitsbereich verfahren werden. Der Arbeitsbereich einer additiven Fertigungsanlage ist dadurch definiert, dass in diesen eine Bauplattform zur Herstellung eines Werkstücks eingebracht werden kann und in diesem Bereich die Herstellung des Werkstücks möglich ist. Wenn der Probekörper für das Aufschmelzen in diesen Arbeitsbereich gefahren wird, muss in der Anlage zum additiven Herstellen kein zusätzlicher konstruktiver Bereich für die Behandlung des Probekörpers vorgesehen werden. Der Probekörper wird dann nur für das Testverfahren in den Arbeitsbereich verfahren und kann, um den Ablauf der Herstellung des Werkstücks nicht zu behindern, anschließend wieder aus dem Arbeitsbereich herausgefahren werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:
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1 und 2 Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage jeweils im Querschnitt und
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3 bis 6 Ausführungsbeispiele von Haltevorrichtungen für Probekörper, wie sie in den Anlagen gemäß 1 und 2 anstelle der dort dargestellten Haltevorrichtungen zum Einsatz kommen können, wobei in den 3 bis 6 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens ablaufen.
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Eine Anlage zum additiven Fertigen gemäß 1 ist als Anlage zum selektiven Laserschmelzen ausgeführt und weist eine Prozesskammer 11 auf, in der ein Werkstück 12 auf einer Bauplattform 13 mit Hilfe eines durch einen Laser 14 erzeugten und über einen Umlenkspiegel 15 umgelenkten Energiestrahls 16 in einem Pulverbett 17 erzeugt werden kann. Dabei tritt der Energiestrahl 16 durch ein Fenster 18 in der Prozesskammer 11. Dieses Fenster 18 wird auch verwendet, damit eine Kamera 19 den Prozess überwachen kann.
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Um das Werkstück 12 zu erzeugen, muss das Pulverbett 17 Lage für Lage aufgebaut werden. Zu diesem Zweck wird die Bauplattform 13 stufenweise abgesenkt und ein Dosierzylinder 29 in einem Pulvervorrat 21 stufenweise angehoben. Das dosierte Pulver wird mittels eines Schiebers 22, der an einer Schiene 23 geführt wird, auf der Oberfläche des Pulverbetts 17 verteilt. Anschließend wird die betreffende Lage mit dem Energiestrahl 16 lokal im Bereich des Werkstücks 12 verfestigt. Als Energiestrahl kann in nicht dargestellter Weise auch ein Elektronenstrahl verwendet werden. Eine entsprechende Vorrichtung zur Erzeugung und Leitung des Elektronenstrahls ist an sich bekannt und würde in nicht dargestellter Weise den Laser 14 und den Umlenkspiegel 15 sowie das Fenster 18 ersetzen.
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Um die Parameter des Energiestrahls 16 in regelmäßigen Abständen überprüfen zu können, ist eine Haltevorrichtung 24 für einen Probekörper 25 in Form einer dünnen Platte vorgesehen. Die Haltevorrichtung bietet zu diesem Zweck eine nicht näher dargestellte Einspannung für den Probekörper 25. Um eine Überprüfung des Energiestrahls 16 vorzunehmen, wird die Haltevorrichtung 24 über die Schiene 23 in einen Arbeitsbereich 26 oberhalb des Pulverbetts 17 verfahren, so dass der Probekörper 25 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt werden kann. Dabei entsteht ein Loch in dem Probekörper (hierzu im Folgenden noch mehr), welches mit der Kamera 19 einer optischen Untersuchung unterzogen werden kann.
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In 2 ist eine Anlage zum Laserauftragsschweißen dargestellt. Diese weist einen Fertigungskopf 27 auf, der als Strahlquelle ebenfalls einen Laser 14 besitzt. Dieser wird durch eine nicht erkennbare Optik durch den Fertigungskopf 27 geleitet und trifft auf das Werkstück 12. In dem Fertigungskopf 27 ist außerdem ein nicht näher dargestellter Pulverbehälter 28 vorgesehen, der mittels einer Dosiereinrichtung 29 Pulver auf die Oberfläche des Werkstücks 12 dosiert. Der Fertigungskopf 27 ist verfahrbar auf der Schiene 23 gelagert, welche ihrerseits über eine Lagerung 30 auch vertikal in der Prozesskammer 11 verschiebbar ist (letzteres gilt auch für die Schiene 23 gemäß 1).
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Über die Schiene 23 kann der Fertigungskopf 27 auch zu der Haltevorrichtung 24 für den Probekörper 25 geführt werden, wobei der Probekörper 25 hier als Draht ausgebildet ist. Dieser wird von einer Vorratsrolle 31 abgerollt und über eine Führungsvorrichtung 32 in die Prozesskammer 11 eingeleitet. Die Vorratsrolle 31 kann über eine Klappe 33 ohne Öffnen der Prozesskammer 11 ausgewechselt werden. Der Probekörper 25 reicht in die Prozesskammer 11 hinein, so dass der Energiestrahl 16 des Fertigungskopfes 27 auf den Probekörper 25 gerichtet werden kann (nicht dargestellt).
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Der Energiestrahl 16 wird dadurch überprüft, dass der Probekörper 25 durchgeschmolzen wird, wobei die Zeit, die der Energiestrahl 16 hierfür benötigt, gemessen wird. Anschließend kann der Probekörper 25 mittels einer Trennvorrichtung 34 abgeschnitten werden, um ein Ende des Probekörpers 25 mit definierter Geometrie zu erzeugen. Für den nächsten Testvorgang wird die Vorratsrolle 31 in der angedeuteten Richtung gedreht, so dass der Probekörper 25 abgewickelt und durch die Führungsvorrichtung 32 in die Prozesskammer 11 geführt wird. Abgetrennte Teile des Probekörpers landen in einem Abfallbehälter 35.
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In der Haltevorrichtung gemäß 3 wird ebenfalls ein Probekörper 25 in Form eines Drahts verarbeitet. Dieser wird von der Vorratsrolle 31 abgewickelt und auf eine Aufnahmerolle 36 aufgewickelt. Durch den Energiestrahl 16 wird unter Vorgabe einer bestimmten Behandlungszeit der Probekörper 25 nicht vollständig durchgeschmolzen, sondern es verbleibt in einer Auftreffstelle 37 des Energiestrahls 16 ein verdünnter Bereich 38. Daher kann der Probekörper 25 mittels der Aufnahmerolle 36 aufgewickelt werden, wobei zu diesem Zweck, also zum Transport des Probekörpers 25, ein Aktor 39 in Form eines Motors zum Einsatz kommt. Der Probekörper 25 ist metallisch, so dass der verdünnte Bereich 38 zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands des Probekörpers führt. Die Führungsvorrichtung 32 wird daher gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung einer als elektrischer Stromkreis ausgeführten Sensorvorrichtung 40 genutzt. In dem Stromkreis ist eine Konstantspannungsquelle V (Potentiostat vorgesehen), so dass der elektrische Widerstand des Probekörpers 25 durch Messen des Prüfstroms mittels eines Amperemeters A berechnet werden kann.
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In 4 ist dargestellt, dass als Probekörper 25 auch Drähte unterschiedlichen Durchmessers in der Führungsvorrichtung 32 geführt werden können, wobei diese parallel zueinander verlaufen. Es ist dargestellt, dass der dickste Draht mit dem Energiestrahl 16 gerade durchtrennt wird. Die Wahl des zu durchtrennenden Drahts hängt von der Leistung des zu bewertenden Energiestrahls ab. Wird z. B. der dickste Draht 25 nicht durch den Energiestrahl durchtrennt, obwohl dies eigentlich gelingen sollte, kann testweise der nächstdünnere Draht 25 durchtrennt werden, um quantitative Aussagen über die Abweichungen der Strahlparameter des Energiestrahls treffen zu können.
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In 5 ist dargestellt, dass als Probekörper zwei gleichdicke Drähte 25 im Winkel von 90° zueinander verlaufen, wobei der in 5 senkrecht verlaufend dargestellte Probekörper 25 über dem waagerecht verlaufend dargestellten Probekörper (d. h. auf einem höheren Niveau) liegt. Eine Anordnung mit unterschiedlichen Höhen ermöglicht die Beurteilung der Wirkung hinsichtlich der unterschiedlichen Fokuslage in Arbeitsrichtung Z (senkrecht zur Zeichenebene).
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In 6 wird als Probekörper 25 ein Band verwendet, welches mittels der Führungsvorrichtung 32 über den Abfallbehälter 35 geführt wird (Rollen 31, 36, wie in 3 dargestellt, können auch bei einem Band zu Einsatz kommen). Es ist zu erkennen, dass mittels des hier nicht dargestellten Energiestrahls durchgängige Löcher 41 in dem Probekörper 25 erzeugt werden konnten.
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Um die Größe der Löcher 41 beurteilen zu können, wird ein kapazitives Messverfahren angewandt. Ein nicht näher dargestellter Messkopf wird zu diesem Zweck an den Probekörper 25 herangeführt, wobei eine strichpunktiert in ihrer Fläche angedeutete Elektrode 42 die eine Kondensatorplatte des Messverfahrens bildet, und der Probekörper 25 die andere Kondensatorplatte.
