DE102017005511A1

DE102017005511A1 - Verfahren und Vorrichtung zur generativen Herstellung von Objekten

Info

Publication number: DE102017005511A1
Application number: DE102017005511.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Viktor Nikolaus Farle
Original assignee: Universitaet Duisburg Essen
Current assignee: Universitaet Duisburg Essen
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung von Objekten, bei dem ein Objektmaterial im Fokus von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung, in seiner Struktur geändert wird, insbesondere geschmolzen wird, und das herzustellende Objekt durch aufeinanderfolgende Strukturänderung des Objektmaterials an einer Vielzahl von Orten, insbesondere benachbarten, bevorzugt sich überlappenden Orten zusammengesetzt wird, bei dem die elektromagnetische Strahlung mittels einer Nahfeldoptik (3) auf oder in das Objektmaterial fokussiert wird, insbesondere unter Ausbildung einer Fokusgröße von weniger als 100nm, bevorzugt weniger als 50nm, weiter bevorzugt weniger als 20 nm Durchmesser. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung von Objekten, bei dem ein Objektmaterial im Fokus von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung, in seiner Struktur geändert wird, insbesondere geschmolzen wird, und das herzustellende Objekt durch aufeinanderfolgende Strukturänderung des Objektmaterials an einer Vielzahl von Orten, insbesondere benachbarten, bevorzugt sich überlappenden Orten zusammengesetzt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Solche Verfahren und Vorrichtungen zur generativen Herstellung von Objekten sind in Stand der Technik bekannt und werden umgangssprachlich als 3D-Druck bezeichnet. Eine Möglichkeit einer solchen generativen Herstellung stellt einen Sinterprozess dar, bei dem typischerweise Metallpulver als Objektmaterial einem Laserfokus ausgesetzt wird und das Pulver im Fokusbereich schmilzt. Durch sukzessives Schmelzen des Pulvers an verschiedenen, benachbarten und bevorzugt sich überlappenden Orten kann ein Objekt zusammengesetzt werden. In der Höhe wird das Objekt aufgebaut durch Schichten des Pulvers und versintern in verschiedenen Ebene.
Der Fokusbereich bei solchen üblichen Verfahren ist beugungsbegrenzt und weist typischerweise einen Durchmesser von mehr als 10 Mikrometer auf. Somit können nur Objekte hergestellt werden, deren Abmessungen größer sind als die erreichbare Fokusgröße. Weiterhin weisen die Oberflächen solcher hergestellter Produkte eine Oberflächenrauigkeit in der Größenordnung der Fokusgröße auf, was in einer Vielzahl von Anwendungen eine Nachbearbeitung der hergestellten Objekte erfordert, falls eine solche Rauigkeit nicht toleriert werden kann.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein solches gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass Objekte mit Größen kleiner 100 Mikrometer hergestellt werden können, bzw. Objekte allgemeiner Art eine gegenüber dem bisherigen Stand der Technik verringerte Oberflächenrauhigkeit erzielen, insbesondere die kleiner ist als 100 Mikrometer, bevorzugt kleiner 100 Nanometer.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die elektromagnetische Strahlung mittels einer Nahfeldoptik auf oder in das Objektmaterial fokussiert wird, insbesondere unter Ausbildung einer Fokusgröße von weniger als 100 Nanometer, bevorzugt weniger als 50 Nanometer, weiter bevorzugt weniger als 30 Nanometer Durchmesser, noch weiter bevorzugt kleiner 20 Nanometer.
Der Einsatz einer Nahfeldoptik erschließt die Möglichkeit elektromagnetische Strahlung auf Fokusdurchmesser bis unter die Wellenlänge zu fokussieren. Nahfeldoptiken sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und können z.B. durch sich in Ausbreitungsrichtung verjüngende Wellenleiter ausgebildet werden. Am und/oder nach dem Austrittsort des Wellenleiters werden Fokusgrößen erreicht, die kleiner sind als die Wellenlänge und im Wesentlichen von Austrittsquerschnitt des Wellenleiters abhängen. Der Austrittsquerschnitt kann hierbei bevorzugt von der Kreisform abweichen, insbesondere kann die Austrittsöffnung des Wellenleiters „C“-förmig ausgebildet sein.
Durch Fokusgrößen kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 30 nm und noch weiter bevorzugt kleiner 20 nm können somit Strukturänderung des verwendeten Objektmaterials hervorgerufen werden, die dieselbe Größenordnung haben. Es können daher weiterhin Objekte generativ erzeugt werden, die sich aus solche sukzessiv erzeugten, bevorzugt nebeneinander bzw. sich überlappenden Strukturänderungen zusammensetzen.
Unter einer Strukturänderung kann z.B. das Aufschmelzen eines Materials verstanden werden, ebenso wie auch Phasenentmischungen oder chemische Umwandlung.
Die Erfindung erschließt z.B. eine Verfahrensausführung, bei welcher ein Objekt generativ hergestellt wird mit üblicher beugungsbegrenzter Fokusgröße, wobei die damit erzeugte Oberflächenrauigkeit des Objektes nachträglich mittels eines über die Nahfeldoptik fokussieren Laserstrahles oder auch sonstiger elektromagnetischer Strahlung nachgeglättet wird. Die Erfindung kann hier besonders bevorzugt vorsehen, eine solche Nachglättung in jedem Fertigungsschritt, insbesondere somit bei der Oberfläche jeder hergestellten Lage des Objektes vorzunehmen.
So können Objekte makroskopischer Größe hergestellt werden, wie es nach derzeitigem Stand der Technik möglich ist, jedoch mit deutlich verbesserter Oberflächengüte.
Die Erfindung erschließt insbesondere aber auch die Möglichkeit, Objekte generativ herzustellen, deren Abmessungen kleiner sind als beugungsbegrenzte Fokusgrößen, insbesondere die kleiner sind als 10 oder 100 Mikrometer. So kann die Erfindung in der Fertigung nanoskaliger (1 bis 1000 nm) und/oder mikroskaliger Objekte (1 bis 1000 Mikrometer) Anwendung finden, die bislang nicht erschlossen sind.
Um dies zu ermöglichen sieht die Erfindung bevorzugt vor, dass das Objektmaterial in nanopartikulärer Form, dem Fokus der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt und hierbei in der Struktur geändert wird, insbesondere hierbei geschmolzen wird. Unter nanopartikulärer Form wird dabei bevorzugt verstanden, dass die Partikel des Objektmaterials eine Partikelgröße aufweisen, die zumindest in einer Raumrichtung, bevorzugt allen Raumrichtungen eine Größe von 50nm, bevorzugt 25 nm, weiter bevorzugt 10 nm unterschreitet.
Die Erfindung kann dafür vorsehen, dass das Objektmaterial in einen Applikationsbereich zugeführt wird, in welchen die elektromagnetische Strahlung fokussiert wird, wobei in einer Flüssigkeit gelöste Nanopartikel des Objektmaterials mit einer in allen Raumrichtungen vorliegenden Partikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 25 nm, weiter bevorzugt weniger als 10 nm oder deren Precursormoleküle in den Applikationsbereich gebracht werden.
Der Applikationsbereich ist allgemein bei dieser und auch den nachfolgend diskutierten Ausführungen der Bereich, in dem der von der Nahfeldoptik erzeugte Fokus zur Wirkung kommen kann. Dieser Applikationsbereich kann z.B. nur so groß sein, wie der Fokus selbst, wenn z.B. der Fokus ortsfest ist und das sukzessive hergestellte Objekt relativ zum Fokus bewegt wird.
Der Applikationsbereich kann jedoch auch größer sein als die Fokusgröße, wenn z.B. der Fokus durch Bewegung der Nahfeldoptik bewegt werden kann, insbesondere innerhalb des gesamten Applikationsbereiches. Der Applikationsbereich kann so z.B. durch die maximale Bewegungsweite der Nahfeldoptik in zwei in einer Ebene liegenden Raumrichtungen definiert sein. Eine solche Ebene liegt bevorzugt senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung.
Es können so Objekte generativ hergestellt werden die so groß sind wie der Applikationsbereich, ggfs. sogar größer, wenn ein Auflagebereich, auf welchem das Objekt hergestellt wird, gegenüber dem Applikationsbereich bewegt werden kann.
Gemäß der Erfindung kann der Auflagebereich und/oder eine Nahfeldoptik bzw. insgesamt eine Strahlerzeugungseinheit mit Nahfeldoptik, bevorzugt zusammen mit einer Partikelzuführung mit Schrittweiten kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 25 nm, weiter bevorzugt kleiner 5 nm bewegt werden, in bevorzugt zumindest zwei Raumrichtungen senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung, insbesondere auch in einer dritten Raumrichtung in Strahlrichtung, z.B. jeweils mit Piezoaktoren. Die Ausrichtung parallel zur Strahlausbreitungsrichtung, d.h. die Höhe über der in der Struktur zu ändernden Schicht kann beispielsweise mit einem mechanischkapazitiven Rückkopplungssystem justiert werden.
Die Nahfeldoptik kann Teil einer Strahlerzeugungseinheit sein, z.B. eines Laserkopfes, beispielsweise mit einer Laserdiode. Die Erfindung kann vorsehen, dass die Nahfeldoptik, bevorzugt die gesamte Strahlerzeugungseinheit beweglich ist, z.B. mit den oben genannten Schrittweiten. Die Ausrichtung in der dritten Raumrichtung (Höhe) erfolgt ebenso bevorzugt mit Schrittweiten kleiner gleich 1 nm. Dies kann z.B. durch Piezoaktoren erzielt werden. Innerhalb einer Strahlerzeugungseinheit kann ebenso die Nahfeldoptik beweglich sein, hingegen die Strahlquelle der Einheit ortsfest sein. Hierfür können z.B. die Strahlquelle und die Nahfeldoptik über wenigstens eine Wellenleiterfaser gekoppelt sein.
Die Erfindung kann weiterhin vorsehen, dass im Fokusbereich der Nahfeldoptik Temperaturen von größer als 400 Grad Celsius erzeugt werden können, insbesondere wenn ein Aufschmelzen als Strukturänderung erzielt werden soll. Bei Strukturänderungen, die im oder auf dem Objektmaterial auf einer chemischen Umwandlung oder eine Phasenentmischung mehrerer Materialphasen beruht, ist eine solche Temperatur im Fokusbereich nicht erforderlich. Die Temperatur z.B. kann durch Variation der Intensität, Pulslänge und -häufigkeit sowie eine adaptive Optik zur Einstellung der Brennfläche der Nahfeldoptik variiert werden.
Die Zuführung der gelösten Nanopartikel des Objektmaterials in den Applikationsbereich kann bevorzugt durch eine Röhre hindurch erfolgen, insbesondere durch eine Nanoröhre mit einem Durchmesser kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 30 nm. Beispielsweise können die in der Lösung vorliegenden Nanopartikel mittels eines eine Kraftwirkung in Richtung zum Applikationsbereich erzeugenden Feldes in der Röhre transportiert werden. Ein solches Feld kann ein elektrisches, bevorzugt elektrostatisches, elektro-magnetisches oder magnetisches Feld sein.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass die Zuführung der gelösten Nanopartikel des Objektmaterials in den Applikationsbereich entlang eines Führungsdrahtes erfolgt, an dem Tropfen der gelösten Nanopartikel außen geführt werden. Auch hier können in gleicher zuvor genannter Weise die Nanopartikel mittels eines eine Kraftwirkung erzeugenden Feldes an dem Führungsdraht transportiert werden.
In bevorzugter Weiterbildung beider Zuführmöglichkeiten kann die Erfindung vorsehen, dass die gelösten Nanopartikel vor dem Erreichen des Applikationsbereiches vorgewärmt werden. Es kann so z.B. das Verdampfen des Lösungsmittels beschleunigt werden und die benötigte Heiztemperatur im Applikationsbereich erhöht oder erniedrigt werden.
Eine Zuführeinheit umfassend eine vorgenannte Röhre oder Draht und ggfs. Felderzeugungselemente kann bevorzugt zusammen mit der Nahfeldoptik bewegt werden. Hierfür kann die Zuführeinheit ortsfest mit der Nahfeldoptik bzw. mit einem diese aufnehmenden mechanischen Element verbunden sein.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Erfindung auch vorsehen, dass das Objektmaterial in einen Applikationsbereich zugeführt wird, in welchen die elektromagnetische Strahlung fokussiert wird, wobei wenigstens ein vorgefertigtes Flächenelement eines Objektmaterials mit in einer Raumrichtung, insbesondere einer Stapelungsrichtung vorliegenden Dicke von weniger als 100nm, bevorzugt weniger als 50 nm, weiter bevorzugt weniger als 10 nm in den Applikationsbereich gebracht wird und das Flächenelement an zumindest einem Ort der fokussierten elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird.
Ein solches Flächenelement kann z.B. eine oder weniger als 20 Monolagen eines Materialatoms oder Materialmoleküls umfassen. Ein Flächenelement kann z.B. durch Graphen, MXene (insbesondere also Übergangsmetall-Carbide, -Nitride, oder -Carbonitride) oder ein Dichalkogenid gebildet werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass mehrere Flächenelemente in der Stapelungsrichtung übereinander gestapelt werden, insbesondere sukzessive nacheinander nach einem Bestrahlungsschritt oder einer Folge von Bestrahlungsschritten, wobei in jedem Bestrahlungsschritt an zumindest einem Ort, bevorzugt mehreren Orten jeweils im Fokus der Strahlung eine Strukturänderung hervorgerufen wird. Es können so Strukturänderungen in einem Flächenelement und/oder zwischen zwei Flächenelementen erzeugt werden. Bei der Stapelung von solchen Flächenelementen können auch Flächenelemente verschiedener Materialien eingesetzt werden.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass das Objektmaterial in einen Applikationsbereich zugeführt wird, in welchen die elektromagnetische Strahlung fokussiert wird, wobei ein nanopartikuläres Pulver mit einer Partikelgröße, die in allen Raumrichtungen kleiner ist als 100 nm, bevorzugt kleiner 50nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm ist, durch Schütten in den Applikationsbereich gebracht und bevorzugt in diesem mittels einer vibrierenden Klinge zur Bildung einer Schicht, insbesondere mit einer Schichtdicke kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm glattgestrichen wird. Unter einem Schütten wird z.B. ein rein Schwerkraft-bedingtes Schütten verstanden, ebenso wie ein Spin-Coating, bei dem die Verteilung der Partikel durch Zentrifugalkräfte erfolgt, oder elektrostatisches Sprühen.
Um eine Agglomeration der Partikel durch interpartikuläre Kräfte zu verhindern und gute Schichtebenheit zu erzielen, kann die Erfindung vorsehen, dass eine Klinge über die Schicht verfahren wird, die beim Verfahren vibriert und/oder elektrostatisch, bevorzugt wiederholend, auf und entladen werden kann und hierbei die Schicht glättet.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass das Objektmaterial in zumindest zwei Raumrichtungen senkrecht zur Richtung der elektromagnetischen Strahlung in mikroskopischer Größe im Applikationsbereich vorliegt, insbesondere in diesen Raumrichtungen mit einer Ausdehnung von mehr als 10 Mikrometern und der Fokusbereich der elektromagnetischen Strahlung sukzessive an verschiedene Orte innerhalb des Objektmaterials gelegt wird und am jeweiligen Ort die Struktur des Objektmaterials in einem Bereich kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm geändert wird.
Das Objektmaterial kann transparent sein, um ein Eindringen der Strahlung zu ermöglichen und innerhalb des Materials Strukturänderungen hervorzurufen. Dies ist nicht nötig, sofern die Strukturänderung in der Oberfläche hervorgerufen wird.
In der Strahlrichtung der elektromagnetischen Strahlung kann weiterhin die Dicke des Objektmaterials sukzessive vergrößert werden, z.B. durch einen nachfolgenden Schichtauftrag desselben oder eines anderen Material. Jede Schicht ist bevorzugt in der Dicke kleiner als 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm weiter bevorzugt kleiner 10 nm.
Es können bei der bewirkten Strukturänderung auch Defekte, insbesondere Phasenentmischungen, im Objektmaterial erzeugt werden.
Als Objektmaterial kann z.B. ein Metallpulver, ein Oxidpulver, ein Halbleiter- oder Polymerpulver dienen, insbesondere in den Ausführungen, in denen das Objektmaterial in partikulärer Form verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der nachfolgenden Figur erläutert.
Die 1 zeigt eine Strahlerzeugungseinheit 1 umfassend eine Laserdiode 2 als Strahlungsquelle. Das Laserlicht propagiert in einem Wellenleiter 3, der sich in Richtung zu einer Auflagefläche 4 unterhalb der Strahlerzeugungseinheit verjüngt. Der Wellenleiter und dessen Austrittsöffnung bilden eine hier symbolisiert dargestellte Nahfeldoptik 3a, mit welcher das Licht der Laserdiode 2 auf eine Fokusgröße kleiner als das Beugungslimit fokussiert werden kann, hier bevorzugt auf einen Durchmesser kleiner 100 nm, bevorzugt keiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 20 nm.
Durch die Bewegbarkeit der Strahlerzeugungseinheit 1 wird ein Applikationsbereich 5 definiert, in dem der Fokus zur Wirkung kommen kann. Dieser Applikationsbereich 5 kann durch die Bewegungsweite von Piezoaktoren begrenzt sein, welche die Strahlerzeugungseinheit 1 bewegen.
Dennoch können Objekte größer als der Applikationsbereich 5 erzeugt werden, da hier ebenso die Auflagefläche 4 gegenüber dem Applikationsbereich 5 bewegt werden kann, bevorzugt ebenso mit einer Piezoaktorik, bevorzugt einer Kombination aus mechanischer und Piezoaktorik.
Gemäß dieser Ausführung werden Nanopartikel des Objektmaterials, aus dem das Objekt hergestellt werden soll, in den Applikationsbereich gebracht und dort beleuchtet. Hier sieht die Erfindung vor, dass in einem Lösungsmittel gelöste Nanopartikel mit einer Partikelgröße kleiner 100nm, bevorzugt keiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm durch eine Nanoröhre 6, z.B. mit einem Durchmesser kleiner 100nm, bevorzugt keiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 30 nm in den Applikationsbereich zugeführt werden.
Bei dieser Ausführung, sowie allen anderen möglichen Ausführungen, in der in einer Lösung vorliegende Nanopartikel zum Applikationsbereich zugeführt werden kann die Erfindung vorsehen, dass die Nanopartikel mit dem Lösungsmittel eine kolloidale Suspension 6a bilden, insbesondere die in einem Reservoir an der Röhre oder einer zur Röhre führenden Kapillare 6c vorliegen.
Eine Zuführung kann direkt oder indirekt erfolgen. Direkt bedeutet, dass die aus der Nanoröhre 6 entlassenen Partikel direkt im Applikationsbereich 5 liegen. Indirekt kann bedeuten, dass die Partikel nach Entlassen aus der Röhre 6 neben dem Applikationsbereich 5 auf der Auflagefläche 4 liegen und durch Bewegung der Auflagefläche 4 in den Applikationsbereich 5 gebracht werden. Dies kann auch für hier nicht gezeigte Ausführungen der Zuführung gelten, z.B. der im allgemeinen Teil beschriebenen Zuführung außen an einem Führungsdraht.
Durch eine um die Röhre 6 oder deren Zuführkapillare 6c angeordnete Wicklung 6b, insbesondere eines stromdurchflossenen oder zumindest ladungsbeaufschlagten Leiters, kann sowohl eine treibende Kraft auf die Nanopartikel ausgeübt werden, ebenso wie eine Erwärmung der Lösung, um das Lösungsmittel zu verdampfen.
Die Erfindung kann vorsehen mittels einer vibrierenden Klinge 7 die relativ zur Auflagefläche 4 bewegt werden kann, die aufgetragenen Partikel in eine Schicht zu bringen und diese zu glätten.
Durch die Einwirkung der Strahlung im Fokusbereich wird die Struktur der dort platzierten Nanopartikel geändert, dies z.B. verschmolzen. So kann sukzessive ein Objekt nanoskaliger Größenordnung hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur generativen Herstellung von Objekten, bei dem ein Objektmaterial im Fokus von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung, in seiner Struktur geändert wird, insbesondere geschmolzen wird, und das herzustellende Objekt durch aufeinanderfolgende Strukturänderung des Objektmaterials an einer Vielzahl von Orten, insbesondere benachbarten, bevorzugt sich überlappenden Orten zusammengesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung mittels einer Nahfeldoptik (3, 3a) auf oder in das Objektmaterial fokussiert wird, insbesondere unter Ausbildung einer Fokusgröße von weniger als 100nm, bevorzugt weniger als 50nm, weiter bevorzugt weniger als 20 nm Durchmesser.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektmaterial in nanopartikulärer Form, insbesondere mit einer Partikelgröße, die zumindest in einer Raumrichtung, bevorzugt allen Raumrichtungen eine Größe von 50nm, bevorzugt 25 nm, weiter bevorzugt 10 nm unterschreitet, dem Fokus der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, insbesondere hierbei geschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektmaterial in einen Applikationsbereich (5) zugeführt wird, in welchen die elektromagnetische Strahlung fokussiert wird, wobei in einer Flüssigkeit gelöste Nanopartikel (6a) mit einer in allen Raumrichtungen vorliegenden Partikelgröße von weniger als 50nm, bevorzugt weniger als 25nm, weiter bevorzugt weniger als 10nm oder deren Precursormoleküle in den Applikationsbereich gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der gelösten Nanopartikel (6a) des Objektmaterials in den Applikationsbereich (5) durch eine Röhre (6) hindurch erfolgt, insbesondere durch eine Nanoröhre (6) mit einem Durchmesser kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 30 nm, insbesondere wobei die Nanopartikel mittels eines eine Kraftwirkung erzeugenden Feldes in der Röhre (6) transportiert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der gelösten Nanopartikel (6a) des Objektmaterials in den Applikationsbereich entlang eines Führungsdrahtes erfolgt, an dem Tropfen der gelösten Nanopartikel außen geführt werden, insbesondere wobei die Nanopartikel mittels eines eine Kraftwirkung erzeugenden Feldes an dem Führungsdraht transportiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gelösten Nanopartikel (6a) vor dem Erreichen des Applikationsbereiches (5) vorgewärmt werden, insbesondere um ein Verdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektmaterial in einen Applikationsbereich (5) zugeführt wird, in welchen die elektromagnetische Strahlung fokussiert wird, wobei wenigstens ein vorgefertigtes Flächenelement eines Objektmaterials mit in einer Raumrichtung, insbesondere einer Stapelungsrichtung vorliegenden Dicke von weniger als 100nm, bevorzugt weniger als 50 nm, weiter bevorzugt weniger als 10 nm in den Applikationsbereich gebracht wird und das Flächenelement an zumindest einem Ort der fokussierten elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, insbesondere mehrere Flächenelemente in der Stapelungsrichtung übereinander gestapelt werden, insbesondere sukzessive nacheinander nach einem Bestrahlungsschritt oder einer Folge von Bestrahlungsschritten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektmaterial in einen Applikationsbereich (5) zugeführt wird, in welchen die elektromagnetische Strahlung fokussiert wird, wobei ein nanopartikuläres Pulver mit einer Partikelgröße, die in allen Raumrichtungen kleiner ist als 100 nm, bevorzugt kleiner 50nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm ist, durch Schütten in den Applikationsbereich gebracht, insbesondere in diesem Applikationsbereich mittels einer vibrierenden Klinge zur Bildung einer Schicht, insbesondere mit einer Schichtdicke kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm glattgestrichen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektmaterial in zumindest zwei Raumrichtungen senkrecht zur Richtung der elektromagnetischen Strahlung in mikroskopischer Größe im Applikationsbereich (5) vorliegt, insbesondere in diesen Raumrichtungen mit einer Ausdehnung von mehr als 10 Mikrometern und der Fokusbereich der elektromagnetischen Strahlung sukzessive an verschiedene Orte auf dem oder innerhalb des Objektmaterials gelegt wird und am jeweiligen Ort die Struktur des Objektmaterials in einem Bereich kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 50 nm, weiter bevorzugt kleiner 10 nm geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strahlrichtung der elektromagnetischen Strahlung die Dicke des Objektmaterials sukzessive vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Strukturänderung Defekte, insbesondere Phasenentmischungen, im Objektmaterial erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem durch die Nahfeldoptik (3) erzeugten Fokus der elektromagnetischen Strahlung Oberflächenrauigkeiten eines generativ hergestellten Objektes geglättet werden.
Vorrichtung zur generativen Herstellung von Objekten, umfassend eine Strahlerzeugungseinheit (1) mit einer Fokussierungseinheit (3), mit welcher der erzeugte Strahl elektromagnetischer Strahlung fokussierbar ist und mit der ein Objektmaterial im Fokus der elektromagnetischen Strahlung in seiner Struktur änderbar ist, insbesondere schmelzbar ist, und zumindest die Fokussierungseinheit der Strahlerzeugungseinheit (1) in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung bewegbar ist und die eingerichtet ist, das herzustellende Objekt durch aufeinanderfolgende Strukturänderung des Objektmaterials an einer Vielzahl von Orten, insbesondere benachbarten, bevorzugt sich überlappenden Orten zusammenzusetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierungseinheit (3) eine Nahfeldoptik (3) umfasst, mit der die elektromagnetische Strahlung auf eine Fokusgröße von weniger als 100nm, bevorzugt weniger als 50nm, weiter bevorzugt weniger als 20 nm Durchmesser fokussierbar ist.