DE102018207405A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schicht auf einem Träger und Bauteil mit der Schicht - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schicht auf einem Träger und Bauteil mit der Schicht Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Schicht auf einer Träger-Oberfläche eines Trägers sowie ein Bauteil mit der Schicht. Das Verfahren umfasst folgende Prozess-Schritte: a)Aufbringen mindestens eines Ausgangs-Materials des Schicht-Materials auf die Träger-Oberfläche des Trägers und b) Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material derart, dass die Schicht entsteht. Dabei wird ein Bild gebendes Überwachen während zumindest eines der Prozess-Schritte durchgeführt. Zum Bild gebenden Überwachen wird mindestens eine Kamera zum Aufnehmen mindestens eines Überwachungs-Bildes eines Bereichs verwendet, in dem die Schicht hergestellt wird. Darüber hinaus wird zum Bild gebenden Überwachen ein (digitales) Bild-Verarbeitungs-Verfahren durchgeführt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil angegeben, das zumindest eine Schicht aufweist, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Anwendung findet die Erfindung in der additiven Herstellung eines Bauteils. Vorzugsweise wird dabei ein Metall-bauteil im LMD (Laser Metal Deposition) hergestellt. Mit der Erfindung sind qualitativ hochwertige, adaptiv hergestellte Bauteile zugänglich.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Schicht auf einer Träger-Oberfläche eines Trägers sowie ein Bauteil mit der Schicht.
  • Die additive Fertigung eines Bauteils, beispielsweise die additive Fertigung mittels Laserauftragsschweißen (Laser Metal Deposition (LMD) gewinnt zunehmend an Bedeutung zum Herstellen eines Bauteils. Dieses Verfahren ist beispielsweise aus der EP 3 117 947 B1 oder der DE 10 2014 219 656 A1 bekannt. Ein additives gefertigtes Bauteil muss im Hinblick auf Materialeigenschaften und Materialbeschaffenheit die gleichen Anforderungen erfüllen, wie sie von konventionell hergestellten Bauteilen erwartet werden. Eine Bauteilqualität und deren Qualifizierung hängen unmittelbar von einer Stabilität der Prozess der additiven Fertigung ab. Störungen in im Prozesse führen zu Störungen im Bauteil, beispielsweise Poren, Einschlüsse, lokale Verunreinigungen oder Risse. Derartige Störungen im Bauteil würden zu einer Schwächung der Bauteilstruktur führen und sind daher zu vermeiden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, aufzuzeigen, wie ein additives Herstellverfahren eines Bauteils ausgestaltet werden kann, sodass die Qualität des Herstellverfahrens und damit die Qualität des resultierenden, additiv hergestellten Bauteils gewährleistet werden können.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen mindestens einer Schicht mit Schicht-Material auf einer Träger-Oberfläche eines Trägers mit folgenden Prozess-Schritten angegeben:
    1. a) Aufbringen mindestens eines Ausgangs-Materials des Schicht-Materials auf die Träger-Oberfläche des Trägers und
    2. b) Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material derart, dass die Schicht entsteht.
  • Dabei wird ein Bild gebendes Überwachen während zumindest eines der Prozess-Schritte durchgeführt. Zum Bild gebenden Überwachen wird mindestens eine Kamera zum Aufnehmen mindestens eines Überwachungs-Bildes eines Bereichs verwendet, in dem die Schicht hergestellt wird. Darüber hinaus wird zum Bild gebenden Überwachen ein Bild-Verarbeitungs-Verfahren durchgeführt. Das Bild-Verarbeitungs-Verfahren ist ein digitales Bild-Verarbeitungs-Verfahren. Es umfasst beispielsweise ein Muster-Erkennungs-Verfahren. Mit dem Muster-erkennungs-Verfahren geht beispielsweise ein Objekt-Erkennungs-Verfahren einher.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Herstellen mindestens einer Schicht mit Schicht-Material auf einer Träger-Oberfläche eines Trägers angegeben. Die Vorrichtung weist folgende Komponenten auf: Mindestens eine Halterung zum Halten des Trägers, mindestens eine Einrichtung zum Auftragen des Ausgangs-Materials auf der Träger-Oberfläche des Trägers, mindestens einer Umwandel-Einrichtung zum Umwandeln des Ausgangsmatereials in das Schicht-Material, mindestens einer Kamera zum Aufnehmen des Überwachungs-Bildes und mindestens einen Prozessor zum Durchführen des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil angegeben, das zumindest eine Schicht aufweist, die nach dem eingangs beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
  • Als Träger (Träger-Körper) ist jedes denkbare Substrat möglich. Als Träger im Sinne der Erfindung kann auch eine bereits auf einer Oberfläche eines Grund-Körpers aufgetragene Schicht (Beschichtung) fungieren. Die aufgebrachte Schicht bildet die Träger-Oberfläche, auf die das Ausgangs-Material eines Schicht-Materials aufgebracht wird.
  • Durch das Aufbringen des Ausgangs-Materials wird die Träger-Oberfläche mit dem Ausgangs-Material beschichtet. Es bildet sich eine Schicht bzw. Beschichtung mit dem Ausgangs-Material auf der Träger-Oberfläche.
  • Der Träger und die resultierende Schicht auf der Träger-Oberfläche des Trägers können dabei unlösbar miteinander verbunden sein. Träger und Schicht bilden eine monolithische Einheit uns können nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden. Denkbar ist aber auch, dass Träger und Schicht lösbar miteinander verbunden werden. Nach dem Herstellen der Schicht werden Schicht und Träger voneinander getrennt. Der Träger mit der Träger-Oberfläche fungiert beispielsweise lediglich als Schablone (template) zum Herstellen der Schicht (oder eines adaptiv hergestellten Bauteils mit der Schicht).
  • Der Bereich, in dem die Schicht hergestellt wird, befindet sich im Sicht-Feld der Kamera (oder in den Sicht-Feldern mehrerer Kameras). Im Sicht-Feld der Kamera finden das Aufbringen des Ausgangs-Materials und/oder das Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material statt. Das Herstellen der Schicht wird bildlich überwacht (aufgenommen). Vorzugsweise werden mehrere Überwachungs-Bilder aufgenommen, Beispielweise wird während des Auftragens des Ausgangs-Materials oder während des Umwandelns des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material eine Sequenz zeitlich einander nachfolgender Überwachungs-Bilder aufgenommen. Es wird ein Überwachungs-Video aufgenommen.
  • Es findet ein (Echt-Zeit) Prozess-Monitoring statt. Dazu wird zumindest einer der Prozess-Schritte optisch überwacht. D.h. es wird elektromagnetische Strahlung detektiert, die von der Träger-Oberfläche des Trägers, vom Ausgangs-Material des Schicht-Materials, von der Beschichtung mit dem Ausgangs-Material, vom Schicht-Material und/oder von der resultierenden Schicht stammt. Die detektierte elektromagnetische Strahlung kann dabei Emissions-Strahlung der beteiligten Materialien umfassen. Ebenso kann die detektierte elektromagnetische Strahlung aus einer Reflexion von elektromagnetischer Strahlung an einer der beteiligten Oberflächen resultieren. Die detektierte elektromagnetische Strahlung kann dabei Wellenlängen aus dem sichtbaren und/oder unsichtbaren Spektralbereich umfassen. Elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen aus dem unsichtbaren Spektralbereich ist beispielsweise Infrarot-Strahlung.
  • Das Bild gebende Überwachen kann dabei nicht nur während eines der Prozess-Schritte durchgeführt werden. Das Bild gebende Überwachen kann zusätzlich auch vor dem Aufbringen des Ausgangs-Materials auf die Träger-Oberfläche und/oder nach dem Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material der Schicht stattfinden.
  • Durch das Bild gebende Überwachen wird sichergestellt, dass auftretende Störungen während eines der Prozess-Schritte und damit einhergehende Störungen in der resultierenden Schicht sofort erkannt bzw. abgeschätzt werden können. Eventuell notwendige und geeignete Gegenmaßnahmen gegen diese Störungen können damit sofort eingeleitet werden. Die eingeleiteten Gegenmaßnahmen können sich dabei auf den aktuellen Herstell-Prozess und/oder auch auf einen nachfolgenden Herstell-Prozess auswirken. Eine Qualitäts-Sicherung ist möglich.
  • Das Überwachungs-Bild (aufgenommenes Bild, Inputframe) wird in einer besonderen Ausgestaltung in ein Grau-Stufen-Bild umgewandelt. Zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren wird ein Transformieren des Überwachungs-Bild in ein Grau-Stufen-Bild durchgeführt. Im Weiteren wird aus dem Überwachungs-Bild und/oder aus dem Grau-Stufen-Bild wird ein Bild-Objekt (Extraktions-Bild) erzeugt. Das Bild-Objekt umfasst beispielsweise einen Bild-Ausschnitt mit der größten zu beobachtenden Helligkeit, beispielweise einen als „Schweif“ bezeichneten Helligkeits-Bereich des entsprechenden Bildes (Überwachungs-Bild oder Grau-Stufen-Bild).
  • Vorzugsweise werden zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren mindestens ein Bild-Punkt (Pixel) des Überwachungs-Bildes und/oder mindestens ein Bild-Punkt des Grau-Stufen-Bildes eliminiert. Es findet ein Filtern statt. Beispielsweise repräsentieren die Bild-Punkte schwarze Bereiche des jeweiligen Bildes. Diese schwarzen Bereiche enthalten keine wesentliche Information und werden daher herausgefiltert (entfernt).
  • Im weiteren Verlauf des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens wird ein Segmentieren des Überwachungs-Bildes, des Grau-Stufen-Bildes oder des Bild-Objekts durchgeführt. Das jeweilige Bild wird in mehrere Segmente (Abschnitte) unterteilt.
  • Zum Segmentieren wird vorzugsweise mindestens eine Maske mit konzentrischen Kreisen verwendet. Mit Hilfe der Maske werden Bild-Segmente mit zueinander konzentrischen Kreisen erzeugt. Denkbar ist aber auch die Verwendung einer anderen Maske, beispielsweise eine Maske mit quadratischen, schachbrettartig angeordneten Segmenten. Aus dem jeweiligen Bild werden quadratische, Schachbrett artig angeordnete Bild-Segmente erzeugt. Vorteilhaft sind aber Segmentierungen mit konzentrischen Kreisen, da sie keine Orientierungsinformation enthalten.
  • Zum Segmentieren kann ein Kanten orientiertes Verfahren oder ein Regionen orientiertes Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise wird zum Segmentieren aber ein Pixel orientiertes Verfahren durchgeführt. Das Pixel orientierte Verfahren umfasst vorzugsweise das Erzeugen eines Histogramms. Im Weiteren erfolgt ein Glätten des Histogramms. Das Glätten des Histogramms erfolgt beispielsweise über zehn Histogramm-Werte. Aus dem Histogramm wird vorzugweise das Bild-Objekt erzeugt.
  • Gemäß einer besonderen Ausgestaltung wird zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren ein Zuordnen des Überwachungs-Bildes, des Grau-Stufen-Bildes und/oder das Bild-Objekts zu mindestens einer Bild-Kategorie (Kategorie) durchgeführt. Die Bild-Kategorie ist beispielsweise die aus der Gruppe „Fehler“, „unbedenklich“ und „kein Auftrags-Prozess“ ausgewählt.
  • Vorzugweise wird das Zuordnen trainiert. Die Bedeutet, dass das Zuordnen überprüft und ein nachfolgendes Zuordnen gegebenenfalls angepasst bzw. korrigiert wird. Das Zuordnen wird einem Lern-Prozess unterzogen.
  • Gemäß einer besonderen Ausgestaltung werden zum Zuordnen mindestens ein charakteristisches Kategorie-Bild verwendet und ein Vergleich des Überwachungs-Bildes, des Grau-Stufen-Bildes und oder des Bild-Objekts mit dem charakteristischen Bild durchgeführt. Das charakteristische Kategorie-Bild kann als Anker-Bild, Standard-Bild bzw. Vergleichs-Bild bezeichnet werden. Es wird ein Vergleich des aufgenommenen Überwachungs-Bildes und/oder des Graustufen-Bildes mit dem Kategorie-Bild durchgeführt. Aus dem Vergleich resultiert eine Abweichung vom Kategorie-Bild. Es resultiert eine jeweilige Distanz (Abweichung). Diese Distanz kann eine Jeffrey Distanz oder eine euklidische Distanz sein. Auch andere Distanzmaße sind möglich, beispielsweise Cosinus Distanz oder Taxi Distanz.
  • Wie eingangs geschildert, ist mit der Erfindung ist eine Qualitätssicherung möglich. Dazu wird in einer besonderen Ausgestaltung mit Hilfe des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens auf eine Qualität der Schicht und/oder auf eine Qualität zumindest eines der Prozess-Schritte geschlossen. Auf der Grundlage der mit Hilfe des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens gewonnenen Erkenntnisse kann - wenn es notwendig ist - auf einen der Prozess-Schritte Einfluss genommen werden.
  • Bei dem Verfahren bzw. bei der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens kann jede beliebige Kamera eingesetzt werden. So kann eine Kamera verwendet werden, mit der analoge Überwachungs-Bilder aufgenommen werden. Im Weiteren werden diese analogen Überwachungs-Bilder in digitale Überwachungs-Bilder umgewandelt.
  • Vorzugsweise wird eine Kamera verwendet, mit der (direkt, unmittelbar) ein digitales Überwachungs-Bild erzeugt werden kann. Beispielsweise wird dazu eine Scanner-Kamera (Digital-Kamera mit Zeilensensor) verwendet. Hierbei wir ein aufzunehmendes Objekt Zeile für Zeile abtastet und auf diese Weise ein Gesamt-Bild des Objekts erstellt.
  • Vorzugsweise wird dabei eine Kamera mit mindestens einem lichtempfindlichen Halbleiter-Bauelement verwendet. Die Kamera weist ein lichtempfindliches Halbleiterbauelement auf. Vorzugsweise basiert das lichtempfindliche Halbleiterbauelement auf dem Photoeffekt. Ein derartiges Halbleiter-Bauelement ist vorzugsweise ein ladungsgekoppelter (charge coupled device, CCD) Sensor. Die resultierenden, digitalen Überwachungs-Bilder werden dann im Bild-Verarbeitungs-Verfahren (automatisiert) weiterverarbeitet.
  • In einer besonderen Ausgestaltung wird zumindest einer der Prozess-Schritte, nämlich das Aufbringen und das Umwandeln, wiederholt durchgeführt. Dabei resultiert ein Mehrschicht-Körper mit verschiedenen Einzel-Schichten. Die Einzel-Schichten können aus verschiedenen Schicht-Materialien bestehen. Denkbar ist auch das Herstellen eines (Form-)Körpers, der eine Schicht aufweist, die aus einzelnen, übereinander angeordneten Teil-Schichten aufgebaut ist. Die Teil-Schichten bestehen aus dem gleichen Schicht-Material. Das Herstellen der (Teil-) Schicht ist Bestandteil eines additiven Fertigungs-Verfahren. Durch das wiederholte Herstellen der Schichten resultiert ein adaptiv gefertigtes Bauteil. Dabei ist eine bestimmte Mindest-Qualität des adaptiv gefertigten Bauteils gesichert. Durch die Überwachung während der einzelnen Prozess-Schritte ist es möglich, auf die einzelnen Prozess-Schritte eines adaptiven Fertigungs-Verfahrens Einfluss zu nehmen. Aufgrund der Ergebnisse der Überwachung kann ein Prozess-Paramater oder eine Vielzahl von Prozess-Parametern sofort geändert bzw. angepasst werden, sodass die Qualität des resultierenden, adaptiv gefertigten Bauteils gewährleistet ist. Diese Prozess-Parameter sind beispielsweise Druck, Temperatur, Verwendung eines Prozess-Reagenz (z.B. Prozess-Gas) und dergleichen.
  • Das Umwandeln des Ausgangs-Materials kann durch Einwirken von Energie in das aufgetragene Ausgangs-Material bewirkt werden. Zum Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material wird beispielsweise thermische Energie in das Ausgangs-Material eingebracht. Beispielsweise wird ein Träger aus wärmeleitendem Materials erhitzt. Durch Wärmeleitung wird die thermische Energie in das Ausgangs-Materials eingebracht. Dadurch wird das Ausgangsmaterial in das Schicht-Material überführt. Es bildet sich die Schicht. Beispielsweise weist das Ausgangs-Material ein Monomer eines polymeren Kunststoffs auf. Durch das Einbringen der thermischen Energie wird die Polymerisierung (Polymerisation-Reaktion) des Monomeren hervorgerufen.
  • Denkbar ist auch ein Durchführen der Polymerisations-Reaktion (oder auch einer Polykondensations-Reaktion) durch Einbringen elektromagnetischer Energie, mit deren Hilfe ein „Starter-Radikal“ der Polymerisations-Reaktion (oder auch Polykondensations-Reaktion) erzeugt wird. Die Polymerisations-Reaktion wird mittels Licht initiiert.
  • Zum Einbringen elektromagnetischer Energie eignet sich insbesondere ein Laser mit entsprechender Laser-Wellenlänge und entsprechender Laser-Leistung. Mit dem Laser kann die elektromagnetische Energie Ziel gerichtet (lokal definiert) eingebracht werden. Zudem kann die Laser-Leistung und damit die Menge an einzubringender elektromagnetischer Energie schnell und einfach eingestellt werden (z.B. durch Regelung der Laser-Leistung).
  • In einer besonderen Ausgestaltung wird daher zum Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material mindestens ein Laser mit einem Laser-Stahl verwendet. Der Laser-Strahl wird zum Umwandeln auf das auf der Träger-Oberfläche aufgebrachte Ausgangs-Material derart gerichtet (fokussiert), dass es zum Umwandeln des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material kommt. Dazu werden geeignete optische Bauelemente (z.B. Spiegel und Linsen) verwendet.
  • Wie oben beschrieben, kann mit Hilfe des Lasers eine Polymerisations-Reaktion bewirkt werden. Vorzugsweise wird aber die Erfindung für das eingangs erwähnte Laserauftragsschweißen (Laser Metal Deposition (LMD) verwendet. Dabei werden als Schicht-Material mindestens ein Metall und als Ausgangs-Material mindestens ein Metall-Pulver des Metalls verwendet. Während des Laserbearbeitungsprozesses findet dabei ein Aufschmelzen des Metall-Pulvers statt. Es wird Energie in das Metall-Pulver eingetragen. Es resultiert flüssiges Metall, das Licht im sichtbaren Bereich emittiert. Dieses emittierte Licht wird optisch erfasst (beobachtet) und im Rahmen des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens ausgewertet. Dadurch, dass das Laser-Licht des Lasers und das Emissions-Licht des flüssigen Metalls aus unterschiedlichen Spektral-Bereichen stammen (Laser-Licht und Emissions-Licht weisen unterschiedliche Wellenlängen auf), stören sie sich nicht gegenseitig. Der Laser-Strahl kann direkt auf den Beobachtungs-Bereich gerichtet werden, in dem das Aufbringen des Ausgangs-Materials und das Umwandeln in das Schicht-Material stattfinden und der sich im Sicht-Feld (field of view, FOV) der Kamera befindet.
  • Eine Laser-Strahl-Richtung des Laser-Strahls und eine Aufnahme-Richtung der Kamera zum Aufnehmen des Überwachungs-Bildes (Richtung, aus der mit Hilfe der Kamera einer der Prozess-Schritte beobachtet wird) können beliebig zueinander angeordnet werden. Beispielsweisesind nehmen diese Richtungen einen Winkel aus dem Bereich von 25° bis 45° ein. Vorzugsweise werden eine Laser-Strahl-Richtung des Laser-Strahls und eine Aufnahme-Richtung der Kamera zum Aufnehmen des Überwachungs-Bildes aber parallel zueinander und insbesondere koaxial zueinander angeordnet. Dazu werden die Laser-Strahl-Richtung des Laser-Strahls und eine optische Achse zumindest einer optischen Komponente der Kamera parallel bzw. koaxial zueinander angeordnet. Die optische Komponente der Kamera ist beispielsweise eine Linse oder ein Linsen-System der Kamera. Mit Hilfe der Linse bzw. mit Hilfe des Linsen-Systems wird das Überwachungs-Bild durch die Kamera aufgenommen. Zu beachten ist dabei, dass hier bezüglich der parallelen bzw. koaxialen Anordnung Abweichungen von bis zu 5° möglich sind.
  • In einer besonderen Ausgestaltung werden die Laser-Strahl-Richtung und die Beobachtungs-Richtung durch einen Düsen-Öffnung (Düsen-Ausgang) einer Düse zum Auftragen des Ausgangs-Materials auf die Träger-Oberfläche gerichtet. Die Vorrichtung weist eine Düse (einen Trichter) mit Düsen-Öffnung (Trichter-Öffnung) für das Aufbringen des Ausgangs-Materials auf der Träger-Oberfläche auf. Dabei sind die Aufnahme-Richtung zum Aufnehmen des Überwachungs-Bildes und die Laser-Strahl-Richtung des Laser-Strahls parallel bzw. koaxialzueinander durch die Düsen-Öffnung (Trichter-Öffnung) geführt. Durch die Düsen-Öffnung der Düse wird das Ausgangs-Material auf die Träger-Oberfläche platziert (fokussiert). Durch die Düsen-Öffnung hindurch wird der Laser-Strahl gerichtet. Koaxial zur Laser-Strahl-Richtung des Laser-Strahls wird zumindest einer der Prozess-Schritte durch die Düsen-Öffnung hindurch beobachtet. Das Überwachungs-Bild wird durch die Düsen-Öffnung hindurch aufgenommen.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung näher beschrieben. Die Figuren sind schematisch und sind nicht maßstabsgetreu.
    • 1A und 1B zeigen das Verfahren zum Herstellen einer Schicht auf einem Träger.
    • 2 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen der Schicht.
    • 3 zeigt ein aufgenommenes Überwachungs-Bild (InputFrame).
    • 4 zeigt eine Maske mit konzentrischen Kreisen.
    • 5 zeigt ein Grau-Stufen-Bild des aufgenommenen Überwachungs-Bildes.
    • 6 zeigt ein gefiltertes Grau-Stufen-Bild (Bild nach dem Reprocessing).
    • 7 zeigt Werte eines Absolut-Wert-Vektors des aufgenommenen Überwachungs-Bildes.
    • 8 zeigt eine Anker-Struktur.
    • 9 zeigt einen vereinfachten Entscheidungs-Baum.
    • 10 zeigt Phasen des Verfahrens.
    • 11 zeigt die Auswertung eines Protokolls eines Überwachungs-Videos.
  • Gemäß dem Beispiel der Erfindung wird ein additives Fertigungs-Verfahren (Fertigungs-Prozess) 100 zum Herstellen eines Bauteils 1 aus einem Metall 11 durchgeführt.
  • Es wird ein LMD-Verfahren durchgeführt. Das Schicht-Material 11 ist ein Metall. Es wird eine Metall-Schicht 10 hergestellt. Gemäß der Erfindung verfügt das Verfahren zum Herstellen der Schicht 10 mit Schicht-Material 11 auf der Träger-Oberfläche 20 eines Trägers 2 nach dem Bereitstellen 100 des Trägers 2 folgende Prozess-Schritte: a) Aufbringen 200 mindestens eines Ausgangs-Materials 12 des Schicht-Materials 11 auf die Träger-Oberfläche 12 des Trägers 2 und b) Umwandeln 300 des Ausgangs-Materials 12 in das Schicht-Material 11 derart das die Schicht 10 entsteht. Dabei wird während zumindest eines der Prozess-Schritte 200 und 300 ein Bild gebendes Überwachen 400 durchgeführt. Zum Bild gebenden Überwachen 400 wird eine Kamera 4 zum Aufnehmen einer Sequenz von Überwachungs-Bildern 401 des Bereichs 13 verwendet, in dem die Schicht 10 hergestellt wird. Zum Bild gebenden Überwachen 400 wird ein Bild-Verarbeitungs-Verfahren 402 durchgeführt wird. Das Bild-Verarbeitungs-Verfahren 402 umfasst ein Muster-Erkennungs-Verfahren.
  • Das Ausgangs-Material 12 des Metalls der Metall-Schicht 10 ist ein Metall-Pulver. Zum Umwandeln des Metall-Pulvers 12 in die Metallschicht 10 wird ein Laser-Strahl (Laser-Bearbeitungs-Strahl) 31 eines Lasers 30 auf das aufgetragene Metall-Pulver 12 gelenkt. Dadurch findet ein Verschweißen der Metall-Pulverpartikel statt. Dazu ist eine Wellenlänge des verwendeten Laserlichts aus dem Infrarot-Bereich gewählt. Während des Umwandlungs-Prozesses bildet sich ein Schmelzbad aus dem Metall, das sich im Weiteren verfestigt und somit die Metall-Schicht 10 bildet.
  • Zum Aufbringen des Metall-Pulvers 12 wird eine Düse 50 mit Düsen-Öffnung (Düsen-Ausgang)51 verwendet. Das Aufbringen des Metall-Pulvers 12 in das Metall 11 der Schicht 10 erfolgt durch die Düsen-Öffnung 51 hindurch. Gleichzeitig ist der Laser-Strahl 31 durch die Düsen-Öffnung 51 hindurch auf das aufgebrachte Metall-Pulver gerichtet. Das Metall-Pulver wird auf diese Weise aufgeschmolzen. Dabei erwärmtes, aufgeschmolzene Metall emittiert Licht im sichtbaren WellenLängenbereich.
  • Während des Umwandelns 300 findet das optische Überwachen statt. Dazu wird eine CCD-Kamera 41 verwendet. Die Laser-Strahl-Richtung 311 des Laser-Strahls 31 und die Aufnahme-Richtung 412 der Kamera 4 sind dabei durch die Düsen-Öffnung 51 der Düse 50 hindurch koaxial zueinander angeordnet.
  • Durch das gleichzeitige Beobachten des Umwandlungs-Prozesses 300 wird zeitnah auf die Qualität 404 der herzustellenden Schicht 10 geschlossen. Damit kann sofort ein Prozess-Paramater zum Auftragen oder zum Umwandeln des Metall-Pulvers 12 angepasst werden.
  • Das Verfahren wird mehrmals hintereinander durchgeführt. Als Folge davon resultiert ein Mehrschicht-Bauteil. Beispielsweise werde auf diese Weise viele Schichte mit dem gleichen Material (Metall) übereinander hergestellt. Das Metall-Mehrschicht-Bauteil wird adaptiv hergestellt.
  • Es wird ein additives Fertigungs-Verfahren (Fertigungs-Prozess) 1000 zum Herstellen eines Bauteils 1 aus einem Metall 11 durchgeführt. Für das additive Fertigungs-Verfahren 1000 werden Laser-Optiken verwendet, die am Düsen-Ausgang (Düsen-Öffnung) 51 der Düse 50 sitzen, die der Zufuhr und der Fokussierung des Metall-Pulvers 12 dient.
  • Nach dem Aufbringen 200 des Metall-Pulvers 12 findet das Umwandeln 300 des Ausgangs-Materials in das Schicht-Material statt. In das aufgebrachte Metall-Pulver 12 wird elektromagnetische Energie mittels Laser-Strahl 31 eines Lasers (Infrarot-Laser einer Laser-Wellen-länge aus dem Infrarot-Bereich) 3 eingebracht. Das aufgebrachte Metall-Pulver wird aufgeschmolzen. Dabei bildet sich ein Schmelzbad aus dem Metall auf der Träger-Oberfläche (Bauteiloberfläche) 20. Das aufgeschmolzene Metall erstarrt (in Raupenform) und erzeugt somit einen Materialauftrag. Es bildet sich die Schicht 10 aus dem Metall 11.
  • Aufgrund der eingebrachten Energie und der damit einhergehenden erhöhten Temperatur emittiert das aufgeschmolzene Metall Licht aus dem sichtbaren Spektral-Bereich. Dieses Licht wird durch eine Kamera 4 mit CCD-Sensor 411 (CCD-Kamera) detektiert. Es wird ein Überwachungs-Bild 401 aufgenommen. Dabei führt der Lichtweg der Aufnahme (Aufnahmerichtung) der an der Düse 50 montierten Kamera 4 koaxial in den Laser-Strahl (Lichtweg) des Lasers und fokussiert die Bauteiloberfläche. Die Aufnahme-Richtung 412 der Kamera 4 und die Laser-Strahl-Richtung 311 des Laser-Strahls 31 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
  • Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen sind der Laser bzw. das Laserlicht des Laser-Strahls und dessen Reflexionen für die CCD-Kamera nicht störend.
  • Es findet ein Prozess-Monitoring mit Hilfe eines digitalen Bild-Verarbeitungs-Verfahren statt. Dazu wird ein Überwachungs-Bild aufgenommen. Das aufgenommene Überwachungs-Bild wird digitalisiert und an einen PC übertragen. Zum Bild gebende Überwachen ist ein grafisch bedienbares Nutzerinterface integriert, das Optionen zur einfachen Anpassung an neue Prozess-Parameter, Möglichkeiten zum Speichern, Editieren, Abspielen und Laden bestehender Bild-Konfigurationen bietet.
  • Zum Bild gebenden Überwachen 400 wird ein Bild-Verarbeitungs-Verfahren 402 durchgeführt. Mit Hilfe des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens wird jedem Überwachungs-Bild (Inputframe) 401 einer Bild-Sequenz (Überwachungs-Video) eine Bild-Kategorie zugeordnet, beispielsweise eine der Bild-Kategorien „Fehler“, „Unbedenklich“ oder „kein Auftrags-Prozess“.
  • Für die Zuordnung gemäß dem Bild-Verarbeitungs-Verfahren 402 werden folgende Schritte durchgeführt: Aufnahme des Überwachungs-Bildes (Inputframe), Umwandeln des Überwachungs-Bildes in ein Grau-Stufen-Bild, Erzeugen eines Extraktions-Bildes aus dem Grau-Stufen-Bild und Zuordnen des Extraktions-Bildes einer Bild-Kategorie.
  • Das Bild-Verarbeitungs-Verfahren umfasst dabei vier Phasen: I. „Preprocessing“, II. „Nächster Nachbar“, III. „Entscheidungs-Baum“ sowie IV. „Postprocessing“ (vgl. auch 10).
  • In der Phase I. „Preprocessing“ wird jedes aufgenommene Überwachungs-Bild (Inputframe) zu einem Grau-Stufen-Bild 405 transformiert (umgewandelt).
  • Auf dieses Grau-Stufen-Bild 405 wird im Folgenden eine Maske 500 mit konzentrischen angewendet. Im Bereich außerhalb der konzentrischen Kreise der Maske wird das Grau-Stufen-Bild auf „schwarz“ gesetzt. Alle resultierenden schwarzen Segmente des resultierenden Grau-Stufen-Bild werden pauschal ausgeschnitten. Dabei ist zu beachten, dass innere konzentrische Kreise des Grau-Stufen-Bildes zwar dunkel sein können, jedoch nicht schwarz. Mit dieser Operation wird ein „Strahlenkranz“ um die Bildmitte entfernt, welcher durch den Kameraaufbau entsteht und der für die Kategorisierung (Klassifikation) nicht von Bedeutung ist.
  • Im nächsten Schritt der Phase I wird auf ein interessierendes Bild-Objekt 406 fokussiert. Nur dieses Bild-Objekt, beispielswese der „Schweif“ soll erhalten bleiben. Dies bedeutet, dass Segmente entfernt werden, die nicht mit diesem Bild-Objekt in direkter Verbindung stehen, beispielsweise Sprenkler und Spiegelungen.
  • Dazu wird aus dem Bild-Objekt, das aus dem Grau-Stufen-Bild gewonnen wurde, ein geglättetes Histogramm 408 gebildet. Das geglättete Histogramm wird aus einer Mittelung von beispielsweise zehn Histogramm-Werten erhalten.
  • Dabei hat sich gezeigt, dass eine charakteristische Lücke zwischen den niederen Helligkeitsstufen des Hintergrundes des Bild-Objekts und den hellen Bereichen des Laser-Strahls (Schweiß-Raupe, Schweif), die dem Bild-Objekt zuzuordnen sind.
  • Alle Bild-Punkte (Pixel) 407 mit Helligkeits-Stufen unterhalb dieser Lücke werden auf schwarz gesetzt und entfernt. Somit wird der Hintergrund des Bild-Objekts vom Bild-Objekt getrennt.
  • Zuletzt wird nur diejenige Zusammenhangskomponente behalten, welche den Mittelpunkt des Bildes Beinhaltet. Die Zusammenhangs-Komponente spiegelt den hellen und zusammenhängenden Teil der Schweißraupe und die Sprenkler (=Spritzer) im Bild wieder. Es können also mehrere Zusammenhangskomponenten existieren. Die Ermittlung der Zusammenhangs-Komponenten passiert im Pre-Processing. Hier werden noch nicht die Vektoren herangezogen, welche die Segmente repräsentieren, sondern die Ermittlung der Zusammenhangs-Komponente basiert auf der Auswertung von Helligkeit benachbarter Pixel.
  • Anhand der übrigen Zusammenhangskomponenten kann die Anzahl der Sprenkler geschätzt werden. Dazu zählt das Bild-Verarbeitungs-Verfahren die Zusammenhangskomponenten, welche größer als die nutzerdefinierte Mindestfläche sind. Die Anzahl der Sprenkler, sowie die Fläche des größten Sprenklers können später zur Unterscheidung von Kategorien verwendet werden.
  • Phase II (nächster Nachbar) (10): Diese Phase startet mit unklassifizierten Instanzen (IIa) und führt zur Zuordnung zu nächsten Nachbarn (IIb). Die Maske 500 besteht, wie bereits erläutert, aus konzentrischen, ringförmigen Segmenten 501. Für jedes Segment der Maske werden die entsprechenden Bereiche des Bild-Objekts betrachtet, um entweder die Anzahl der nicht-schwarzen Pixel (Absolut-Wert) oder die mittlere Helligkeit der nicht-schwarzen Pixel (Relativ-Wert) des Bild-Objekts zu bestimmen.
  • Bei Absolut-Wert-Vektoren wird diese Anzahl durch die Anzahl der Pixel in dem Segment der Maske geteilt. Bei Relativ-Wert-Vektoren wird jede mittlere Helligkeit durch 255 (maximale Helligkeit) geteilt. Somit besitzt jede Komponente des Vektors einen Wert zwischen 0 und 1.
  • Die erhaltenen Werte werden komponentenweise in Vektoren eingetragen (d.h. die Dimension der Vektoren ist gleich der Anzahl der Ringe der Maske). Da die Abschnitte der Maske ringförmig sind, folgt eine Rotations-Invarianz der Vektoren, d.h. es ist nicht von Bedeutung, in welche Richtung der Schweif des Auftragsprozesses zeigt.
  • Der Nutzer hat die Möglichkeit, sogenannte Anker-Bilder festzulegen, d.h. für die gewünschten Bild-Kategorien (z.B. Fehler, Prozessstart, normaler Prozess, Einschluss,...) werden möglichst charakteristische Bilder als Repräsentanten gewählt. Jeder Inputframe wird nun demjenigen Anker-Bild zugeordnet, welches die Distanz (Jeffrey Distanz oder euklidische Distanz) zwischen den jeweiligen Vektoren (wahlweise absolut oder relativ) minimiert. Anker-Bilder können zu Clustern zusammengefasst werden (z.B. kein Auftragsprozess, normaler Auftragsprozess oder Fehler).
  • Weiterhin ist es auch möglich Überwachungs-Bilder, die einem Anker-Bild zugeordnet wurden, weiter zu unterteilen (wahlweise wieder nach Absolut- oder Relativ-Werten). Auf diese Weise wird eine Baumstruktur konstruiert (genannt Anker-Struktur 4090, 8). Hierbei können auch die Anzahl der Sprenkler sowie die Fläche des größten Sprenklers zur Klassifizierung eines Überwachungs-Bildes herangezogen werden.
  • Das Editieren der Anker-Struktur wird durch eine graphische Bedienoberfläche unterstützt. Ausgewählte Überwachungs-Bilder eines Überwachungs-Videos werden nun gemäß der Anker-Struktur unterteilt und entsprechend dieser Unterteilung in einer Ordner-Struktur abgelegt. Beispiel für eine Anker-Struktur: Die Rechtecke 4091 symbolisieren Absolut-Frames deren Bilder gemäß ihrer Absolut-Werte unterteilt werden. Im Einzelnen sind das „Eingabe“ (Input) 40911, „Strahl“ 40912, „Abriss“ 40913 und „Ende“ 40914.
  • Die Rechtecke 4092 symbolisieren Absolut-Frames deren Bilder gemäß ihrer Relativ-Werte unterteilt werden. Gekennzeichnet sind diese Bilder durch „Abriss“ 40921, „Tropfen“ 40922 und „Tropfen Ende“ 40923.
  • Die Rechtecke 4093 stehen für die Klassen. In der oberen Zeile ist das jeweilige Cluster definiert mit „Dunkel“ 40931 und „Hell“ 40932. Weitere Rechtecke 4093 stehen für „Normal Ende“ 40933 „Normal Anfang“ 40934, „Normal Abriss“ 40935, „Normal Strahl“ 40936, „Tropfen Abriss“ 40937, „Normal Abriss“ 40938, „Tropfen“ 40939, „Tropfen Ende“ 40940 und „Normal Ende“ 40941.
  • Die in der Ordner-Struktur (Anker-Struktur) 4090 abgelegten Überwachungs-Bilder können in einer Trainingsphase überprüft werden, um ggf. Fehlzuordnungen zu korrigieren. Dazu werden falsch zugeordnete Überwachungs-Bilder in den Ordner des korrekten Clusters verschoben.
  • Phase III (Entscheidungs-Baum): Startpunkt sind hier klassifizierte Eingangsdaten für den Entscheidungsbaum IIIa. Anhand der definierten und trainierten Anker-Struktur wird ein Entscheidungs-Baum 9000 mit den Entscheidungen „Ja“ 90001 und „Nein“ 90002 erstellt, um neue unbekannte Überwachungs-Bilder zu klassifizieren. Der Entscheidungsbaum führt zu beispielsweise zu „Standard“ (Default“) 90003, „normal“ 90004 und „Fehler Tropfen“ 90005. Dies ist das Resultat, das anhand des Entscheidungsbaumes resultiert (10, IIIb). Dabei kann angegeben werden, ob Absolut- und/oder Relativ-Werte verwendet werden sollen. Auch die Anzahl der Sprenkler sowie die Fläche des größten Sprenklers kann im Entscheidungs-Baum berücksichtigt werden. Weiterhin ist es möglich, eine Hauptkomponenten-Analyse zu berechnen, welche auch auf die resultierenden Vektoren sämtlicher zukünftiger Inputframes angewendet wird.
  • Phase IV (Postprocessing): Der Nutzer hat die Möglichkeit, Fehler im Verfahren zu definieren, indem er verschiedene Bedingungen formuliert. Sind diese Bedingungen erfüllt, so wird der entsprechende Fehler ausgegeben. Eine sichere Detektion fordert, dass eine Klasse (beispielsweise „Fehler Tropfen“) zu einem bestimmten Anteil in zeitlich zusammenhängenden Frames (z.B.: 20 Frames) vorhanden sein muss. Auch die Anzahl der Sprenkler oder die Fläche des größten Sprenklers kann als Bedingung verwendet werden, in dem man zum Beispiel fordert, dass die Fläche des größten Sprenklers in den letzten 50 Bildern mindestens 20 mal mehr als 1500 beträgt.
  • Mit 11 ist die Auswertung eines Protokolls eines Überwachungs-Videos gezeigt. Zu sehen ist das Bild 5000 aus einem Video mit Tropfen. Dieses Bild 5000 wird „Fehler Tropfen“ 5001 zugeordnet. Weitere Bilder des Videos werden „Kein Prozess“ 5002 oder „normaler Prozess“ 5003 zugeordnet.
  • Zusätzlich ist es möglich, ein Protokoll über die Klassifikation jedes Frames durch den Entscheidungs-Baum, sowie die Anzahl an Sprenklern und die Fläche des größten Sprenklers erstellen zu lassen.
  • Wie bei einer zunehmenden Anzahl von Bauteilen gefordert, kann eine Fehlerdokumentation des Herstellungsprozesses der additiv gefertigten Bauteile erfolgen. Somit kann die Qualität der Bauteile aufgrund identifizierter Fehler quantifiziert werden. Eine Klassifikation der Fehler ermöglicht dabei die Differenzierung und Interpretation. Bei Etablierung und Validierung für einen Fertigungs-Prozess kann der Prozess ohne Beaufsichtigung durch einen Werker ablaufen und der Anteil zerstörender Prüfungen zurückgefahren werden.
  • Das beschriebene Verfahren klassifiziert den aktuellen Prozesszustand anhand von Bildsequenzen. Auf diese Weise werden Bildsequenzen zuvor definierten und trainierten Zuständen zugeordnet. Die Interpretation erfolgt nach einer baumförmig definierbaren Struktur von Fehler- und Arbeitszuständen. Die Anzahl sowie die Ausprägung von Fehlern im Prozess geben Rückschlüsse auf die Qualität des Bauteils, zerstörende Prüfungen können zurückgefahren werden.
  • Das fortwährende Monitoring des Fertigungs-Prozesses ermöglicht den Ablauf ohne Beobachtung durch zusätzliches Personal, da Fehler-Zustände des Prozesses erkannt werden.
  • Die Übertragbarkeit auf andere Rahmenbedingungen, Parameter, und Anlagen ist durch die Speicherung angelegter Anker-Bilder, Klassifikations-Strukturen sowie einer Trainingsmöglichkeit gegeben.
  • Die Integration des Prozess-Monitorings in den Fertigungs-Prozess dokumentiert die Zuverlässigkeit des Prozesses zu jedem Zeitpunkt des Prozesses und bietet somit die Möglichkeit die Qualität des hergestellten Bauteils nachzuweisen.
  • 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
    • EP 3117947 B1 [0002]
    • DE 102014219656 A1 [0002]

Claims (23)

  1. Verfahren (1000) zum Herstellen mindestens einer Schicht (10) mit Schicht-Material (11) auf einer Träger-Oberfläche (20) eines Trägers (2) mit folgenden Prozess-Schritten (200, 300) : a) Aufbringen (200) mindesten eines Ausgangs-Materials (12) des Schicht-Materials (11) auf die Träger-Oberfläche (20) des Trägers (2) und b) Umwandeln (300) des Ausgangs-Materials (12) in das Schicht-Material (11) derart, dass die Schicht (10) entsteht, wobei - ein Bild gebendes Überwachen (400) während zumindest eines der Prozess-Schritte (200, 300) durchgeführt wird, - zum Bild gebenden Überwachen (400) mindestens eine Kamera (4) zum Aufnehmen mindestens eines Überwachungs-Bildes (401) eines Bereichs (13) verwendet wird, in dem die Schicht (10) hergestellt wird, und - zum Bild gebenden Überwachen (400) ein Bild-Verarbeitungs-Verfahren (402) durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren ein Transformieren des Überwachungs-Bild (401) in ein Grau-Stufen-Bild (405) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren aus dem Überwachungs-Bild (401) und/oder aus dem Grau-Stufen-Bild (405) ein Bild-Objekt (406) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren mindestens ein Bild-Punkt (407) des Überwachungs-Bildes (401) und/oder mindestens ein Bild-Punkt (407) des Grau-Stufen-Bildes (405) eliminiert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren ein Segmentieren des Überwachungs-Bildes, des Grau-Stufen-Bildes und/oder des Bild-Objekts durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zum Segmentieren mindestens eine Maske mit konzentrischen Kreisen verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei zum Segmentieren ein pixel-orientiertes Verfahren durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei zum pixel-orientierten Verfahren das Erzeugen eines Histogramms (408) durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Glätten des Histogramms (408) durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei aus dem Histogramm das Bild-Objekt erzeugt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zum Bild-Verarbeitungs-Verfahren ein Zuordnen des Überwachungs-Bildes, des Graustufenbildes und/oder das Bild-Objekts zu mindestens einer Bild-Kategorie durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei zum Zuordnen mindestens ein charakteristisches Kategorie-Bild verwendet wird und ein Vergleich des Überwachungs-Bildes, des Grau-Stufen-Bildes und oder des Bild-Objekts mit dem charakteristischen Bild durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mit Hilfe des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens auf eine Qualität der Schicht (10) und/oder auf eine Qualität zumindest eines der Prozess-Schritte (200, 300) geschlossen wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei als Kamera (4) eine Kamera (41) mit mindestens einem lichtempfindlichen Halbleiterbauelement (410) verwendet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei als lichtempfindliches Halbleiterbauelement (410) ein ladungsgekoppelter Sensor (411) verwendet wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zumindest einer der Prozess-Schritte (200, 300) wiederholt durchgeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Herstellen der Schicht Bestandteil eines additiven Fertigungs-Verfahrens ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei zum Umwandeln des Ausgangs-Materials (12) in das Schicht-Material (11) mindestens ein Laser (3) mit einem Laser-Strahl (31) verwendet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei als Schicht-Material (22) mindestens ein Metall und als Ausgangs-Material (12) mindestens ein Metall-Pulver des Metalls verwendet werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 11 oder 19, wobei eine Laser-Strahl-Richtung (311) des Laser-Strahls (31) und eine Aufnahme-Richtung (412) der Kamera (4) zum Aufnehmen des Überwachungs-Bildes parallel zueinander und insbesondere koaxial zueinander angeordnet werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Laser-Strahl-Richtung (311) und die Aufnahme-Richtung (412) durch einen Düsen-Öffnung (51) einer Düse (50) zum Auftragen des Ausgangs-Materials (12) auf die Träger-Oberfläche (20) gerichtet werden.
  22. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21 mit - mindestens einer Halterung zum Halten des Trägers, - mindestens einer Einrichtung zum Auftragen des Ausgangs-Materials auf der Träger-Oberfläche des Trägers, - mindestens einer Umwandel-Einrichtung zum Umwandeln des Ausgangsmatereials in das Schicht-Material, - mindestens einer Kamera (4) zum Aufnehmen des Überwachungs-Bildes (401) und - mindestens einem Prozessor zum Durchführen des Bild-Verarbeitungs-Verfahrens.
  23. Bauteil, das zumindest eine Schicht aufweist, die nach einem der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 hergestellt wurde.
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