DE102020121471A1

DE102020121471A1 - Verfahren und systeme zur additiven fertigung und charakterisierung eines gegenstands

Info

Publication number: DE102020121471A1
Application number: DE102020121471.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dallmann; Andrej Konforta; Sabine Gütgemann; Kai Westhöfer; Thomas Vaupel; Hanne Bendel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das Verfahren beinhaltet ein Erzeugen des Gegenstands mittels eines additiven Fertigungsverfahrens. Ferner beinhaltet das Verfahren ein Bestrahlen des Gegenstands mit zumindest einer elektromagnetischen Welle, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird oder nachdem der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wurde. Das Verfahren beinhaltet zudem ein Empfangen einer von dem Gegenstand reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle. Weiterhin beinhaltet das Verfahren ein Bestimmen einer Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit additiver Fertigung. Insbesondere betreffen Ausführungsbeispiele ein Verfahren sowie Systeme zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands.
Hintergrund
Additive Fertigungsverfahren ermöglichen in vielen Bereichen, beispielsweise der Hochfrequenztechnik, eine schnelle Maßfertigung von Produkten und Prototypen. Beispielsweise können Antennen, Absorber und Leiterstrukturen schnell und mit geringem Aufwand hergestellt werden. Bei Design und Herstellung der Produkte müssen allerdings die elektromagnetischen Eigenschaften des Materials, welches beim Druck verwendet wird, berücksichtigt werden. Weichen die während des Designs angenommenen Materialeigenschaften von den tatsächlichen Eigenschaften des gedruckten Materials ab, so weist das Produkt eine veränderte Performanz auf und lässt sich unter Umständen für den gedachten Einsatzzweck nicht mehr verwenden.
Bisher wurde entweder das Druckmaterial vorab oder das Druckerzeugnis nachträglich charakterisiert.
Wird das Druckmaterial vorab vermessen, findet die Positionierungstoleranz des Druckkopfes keine Berücksichtigung. Werden während des Drucks verschiedene Druckmaterialien vermischt, kann dieser Prozess höchstens modellhaft berücksichtigt werden. Werden beim Druck Hohlräume vorgesehen, um die elektromagnetischen Materialeigenschaften zu steuern, so lassen sich diese ebenfalls nur modellhaft berücksichtigen. Das gesamte Verhalten des finalen Druckerzeugnisses lässt sich nur unzureichend beschreiben. Beispielsweise können Schwankungen der Materialeigenschaften gar nicht erfasst werden.
Bei nachträglicher Vermessung des Druckerzeugnisses ist die elektromagnetische Charakterisierung häufig komplizierter, kostenintensiver und zeitaufwändiger. Beispielsweise erfordert die Vermessung von Antennen eine Weiterverarbeitung des Druckerzeugnisses (z.B. Anbringung elektrisches und mechanisches Interface) sowie eine geeignete Antennenmesskammer. Die elektromagnetischen Materialeigenschaften von Druckerzeugnissen können bisher selbst bei einfachen Druckgeometrien nicht vollständig charakterisiert werden, da Schichtaufbauten die Technik vor unüberwindbare Auflösungsanforderungen stellen.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe, eine verbesserte Charakterisierung von additiv gefertigten Gegenständen zu ermöglichen.
Zusammenfassung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie Systeme zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Aspekte sowie Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in den Figuren beschrieben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft ein System zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das System umfasst eine Fertigungsvorrichtung, die ausgebildet ist, den Gegenstand mittels eines additiven Fertigungsverfahrens zu erzeugen. Ferner umfasst das System eine Sendevorrichtung, die ausgebildet ist, den Gegenstand mit zumindest einer elektromagnetischen Welle zu bestrahlen, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird oder nachdem der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wurde. Das System umfasst zudem eine Empfangsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine von dem Gegenstand reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu empfangen. Weiterhin umfasst das System eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu bestimmen.
Eine zweites Ausführungsbeispiel betrifft ein weiteres System zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das System umfasst einen Träger sowie einen Druckkopf. Der Druckkopf und der Träger sind relativ zueinander bewegbar. Der Druckkopf umfasst einen Einlass für ein festes Druckmaterial sowie eine Heizvorrichtung, die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial durch Erhitzen zu verflüssigen. Ferner umfasst der Druckkopf eine Düse, die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial gesteuert auszugeben, um den Gegenstand auf dem Träger zu erzeugen. Das System umfasst weiterhin einen Koppler, der ausgebildet ist, zumindest eine elektromagnetischen Welle in das feste Druckmaterial einzukoppeln, während der Gegenstand auf dem Träger erzeugt wird, so dass die zumindest eine elektromagnetische Welle über das Druckmaterial durch den Druckkopf geleitet und auf den Gegenstand gestrahlt wird. Der Koppler ist zudem ausgebildet, eine von dem Gegenstand reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle, welche am Druckkopf empfangen und über das Druckmaterial durch den Druckkopf geleitet wird, aus dem festen Druckmaterial auszukoppeln. Weiterhin umfasst das System eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu bestimmen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel betrifft ein weiteres System zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das System umfasst einen Träger sowie einen Druckkopf. Der Druckkopf und der Träger sind relativ zueinander bewegbar. Der Druckkopf umfasst einen Einlass für ein festes Druckmaterial sowie eine Heizvorrichtung, die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial durch Erhitzen zu verflüssigen. Ferner umfasst der Druckkopf eine Düse, die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial gesteuert auszugeben, um den Gegenstand auf dem Träger zu erzeugen. Das System umfasst weiterhin einen Koppler, der ausgebildet ist, zumindest eine elektromagnetischen Welle in das feste Druckmaterial einzukoppeln, während der Gegenstand auf dem Träger erzeugt wird, so dass die zumindest eine elektromagnetische Welle über das Druckmaterial durch den Druckkopf geleitet und auf den Gegenstand gestrahlt wird. Zudem umfasst das System eine vom Druckkopf separate Empfangsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine von dem Gegenstand reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu empfangen. Das System umfasst eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu bestimmen.
Ein viertes Ausführungsbeispiel betrifft ein weiteres System zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das System umfasst einen Träger sowie einen Druckkopf. Der Druckkopf und der Träger sind relativ zueinander bewegbar. Der Druckkopf umfasst einen Einlass für ein festes Druckmaterial sowie eine Heizvorrichtung, die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial durch Erhitzen zu verflüssigen. Ferner umfasst der Druckkopf eine Düse, die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial gesteuert auszugeben, um den Gegenstand auf dem Träger zu erzeugen. Das System umfasst weiterhin eine vom Druckkopf separate Sendevorrichtung, die ausgebildet ist, den Gegenstand mit zumindest einer elektromagnetischen Welle zu bestrahlen, während der Gegenstand auf dem Träger erzeugt wird. Ferner umfasst das System einen Koppler, der ausgebildet ist, eine von dem Gegenstand reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle, welche am Druckkopf empfangen und über das Druckmaterial durch den Druckkopf geleitet wird, aus dem festen Druckmaterial auszukoppeln. Zudem umfasst das System eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu bestimmen.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen des Gegenstands mittels eines additiven Fertigungsverfahrens. Ferner umfasst das Verfahren ein Bestrahlen des Gegenstands mit zumindest einer elektromagnetischen Welle, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird oder nachdem der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wurde. Das Verfahren umfasst zudem ein Empfangen einer von dem Gegenstand reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäßen Systeme erlauben eine kontakt- und somit zerstörungsfreie Charakterisierung des Gegenstands während des additiven Fertigungsprozesses (z.B. hinsichtlich des elektromagnetischen Verhaltens).
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands;
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands;
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Systems zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands;
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Systems zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands; und
5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Systems zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands.

Beschreibung
Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die jeweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
1 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands. Das Verfahren 100 wird im Folgenden unter weiterer Bezugnahme auf 2, welche schematisch ein beispielhaftes System 200 zur additiven Fertigung und Charakterisierung des Gegenstands 250 zeigt, erläutert.
Das Verfahren 100 umfasst ein Erzeugen 102 des Gegenstands 250 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens. Das System 200 umfasst eine entsprechend ausgebildete Fertigungsvorrichtung 210. Ein additives Fertigungsverfahren ist ein Fertigungsverfahren, bei dem der Gegenstand 250 - im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren - durch Hinzufügen von Volumenelementen oder Schichten computergesteuert bzw. direkt aus digitalen 3D-Daten automatisiert aufgebaut wird oder auf einem bestehenden Werkstück weitere Volumenelemente aufgebaut werden. Ein Merkmal eines additiven Fertigungsverfahrens ist der Entfall produktspezifischer Werkzeuge und Vorbereitungen („werkzeuglose Fertigung“). Additive Fertigung wird auch als „3D-Druck“ oder „Generative Fertigung“ bezeichnet.
Während des additiven Fertigungsverfahren wird der Gegenstand 250 aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen bzw. Materialien z.B. schichtweise aufgebaut. Als Werkstoff für additive Fertigungsverfahren können z.B. Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken, Metalle, Carbon- oder Graphitmaterialien genutzt werden. Beim Aufbau des Gegenstands 250 finden physikalische oder chemische Härtungs- und/oder Schmelzprozesse statt, um den Gegenstand 250 nach und nach zu formen.
Das zum Erzeugen 102 des Gegenstands 250 genutzte additive Fertigungsverfahren kann jedes beliebige additive Fertigungsverfahren sein. Beispielsweise können folgende additiven Fertigungsverfahren zur Anwendung kommen: Schmelzschichtung (engl. Fused Deposition Modeling, FDM, oder Fused Filament Fabrication, FFF), Stereolithografie (SL bzw. SLA), selektives Lasersintern (SLS), selektive Laserschmelzen (engl. Selective Laser Melting, SLM, oder Laser Powder Bed Fusion, LPBF), (Selektives) Elektronenstrahlschmelzen bzw. Elektronenstrahlsintern (engl. (Selective) Electron Beam Melting, (S)EBM), Multi-Jet Modeling (MJM), Poly-Jet Modeling (PJM), Binder Jetting, Laminated Object Manufacturing (LLM) oder Digital Light Processing (DLP). Dabei ist jedoch zu beachten, dass die vorangehend aufgeführten additiven Fertigungsverfahren beispielhaft gewählt sind und rein der Illustration dienen. Ebenso kann jedes andere additive Fertigungsverfahren zum Erzeugen 102 des Gegenstands 250 genutzt werden.
Ferner umfasst das Verfahren 100 ein Bestrahlen 104 des Gegenstand 250 mit zumindest einer elektromagnetischen Welle, während der Gegenstand 250 mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird. Eine entsprechend ausgebildete Sendevorrichtung 220, welche den Gegenstand 250 mit zumindest einer elektromagnetischen Welle 201 bestrahlt, während der Gegenstand 250 mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, ist in 2 dargestellt.
Die zumindest eine elektromagnetischen Welle 201 kann im Wesentlichen jegliche beliebige elektromagnetische Wellenform außerhalb des sichtbaren Spektrums sein. Beispielsweise kann eine Frequenz der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 zwischen 1 MHz und 380 THz betragen. Ebenso ist zu beachten, dass der Gegenstand 250 während des Erzeugens der Gegenstands 250 mittels des additiven Fertigungsverfahrens auch mit einer Mehrzahl an elektromagnetischen Wellen bestrahlt werden kann. Die Mehrzahl an elektromagnetischen Wellen können dabei identisch zueinander oder verschieden voneinander sein. Beispielsweise können die Mehrzahl an elektromagnetischen Wellen hinsichtlich ihrer Frequenz, ihrer Phasenlage, ihrer Energie, ihrer Polarisation oder einer sonstigen Eigenschaft verändert bzw. variiert werden. Die Mehrzahl an elektromagnetischen Wellen können kontinuierlich über die Zeit oder gepulst auf den Gegenstand 250 gestrahlt werden.
Die Eigenschaften der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 können beispielsweise abhängig von einem für die Erzeugung des Gegenstands 250 verwendeten Werkstoff bzw. Material, einem Fortschritt bzw. Status des additiven Fertigungsverfahrens, einer (gewünschten bzw. vorgegebenen) Geometrie des Gegenstands 250, der Art des additiven Fertigungsverfahrens, einer zu bestimmenden Charakteristik des Gegenstands und/oder einem sonstigen Parameter gewählt werden.
Die zumindest eine elektromagnetische Welle 201 kann von dem Gegenstand 250 zumindest teilweise reflektiert und/oder zumindest teilweise transmittiert werden. Mit anderen Worten: Der Gegenstand 250 kann die zumindest eine elektromagnetische Welle 201 zumindest teilweise zurückwerfen und/oder zumindest teilweise durchlässig für die zumindest eine elektromagnetische Welle 201 sein. Eine entsprechende vom Gegenstand 250 reflektierte Komponente 202 der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 als auch eine entsprechende vom Gegenstand 250 transmittierte Komponente 203 der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 sind in 2 dargestellt.
Das Verfahren 100 umfasst ein Empfangen 106 der von dem Gegenstand 250 reflektierten Komponente 202 und/oder der transmittierten Komponente 203, während der Gegenstand 250 mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird. Das in 2 dargestellte System 200 umfasst daher entsprechend eine Empfangsvorrichtung 230-1, die ausgebildet ist, die von dem Gegenstand 250 reflektierte Komponente 202 zu empfangen, und/oder eine Empfangsvorrichtung 230-2, die ausgebildet ist, die von dem Gegenstand 250 transmittierte Komponente 203 zu empfangen.
Weiterhin umfasst das Verfahren 100 ein Bestimmen 108 einer Charakteristik des Gegenstands 250 basierend auf der gemessenen reflektierten Komponente 202 und/oder der gemessenen transmittierten Komponente 203 der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201. Die Charakteristik beschreibt eine oder mehrere Eigenschaften des Gegenstands 250. Die Charakteristik des Gegenstands 250 kann ortsaufgelöst bestimmt werden, d.h. die Charakteristik des Gegenstands 250 kann für eine oder mehrere vorbestimmte Positionen oder eine Mehrzahl an unterschiedlichen Positionen an dem Gegenstand 250 bestimmt. Eine entsprechend ausgebildete Auswerteschaltung 240 des Systems 200, welche mit der Empfangsvorrichtung 230-1 und/oder der Empfangsvorrichtung 230-2 gekoppelt ist, ist in 2 dargestellt. Die Auswerteschaltung 240 kann beispielsweise einen Prozessor, einen Computerprozessor (engl. CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (engl. GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (engl. ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (engl. IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (engl. SoC = System on a Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) aufweisen, auf dem Software für das Bestimmen 108 der Charakteristik des Gegenstands 250 gemäß den hierin beschriebenen Grundsätzen abläuft. Ferner kann die Auswerteschaltung 240 einen oder mehrere Speicher aufweisen bzw. mit diesen gekoppelt sein.
Bei der Charakteristik kann es sich z.B. um eine Permeabilität des Gegenstands 250, eine Permittivität des Gegenstands 250, eine Transmissivität des Gegenstands 250, eine Reflexivität des Gegenstands 250, eine Homogenität von Material des Gegenstands 250, eine Dichtigkeit des Gegenstands 250, eine Freiheit des Gegenstands 250 von Fehlstellen oder eine Oberflächenrauhigkeit des Gegenstands 250 handeln. Auch kann es sich bei der Charakteristik des Gegenstands 250 um komplexere Eigenschaften handeln. Falls der Gegenstand 250 z.B. eine dielektrische Antenne (etwa eine Linsenantenne) ist, kann die Charakteristik des Gegenstands 250 ein Richtdiagramm der Antenne sein. Falls der Gegenstand 250 z.B. ein Hochfrequenzabsorber ist, kann die Charakteristik des Gegenstands 250 ein Absorptionsverhalten des Hochfrequenzabsorbers sein. Falls der Gegenstand 250 z.B. ein dielektrischer Wellenleiter oder ein Hochfrequenzbauteil ist, kann die Charakteristik des Gegenstands 250 ein Verlust oder eine Verstimmung des dielektrischen Wellenleiters bzw. Hochfrequenzbauteils sein. Falls der Gegenstand 250 z.B. ein Resonator oder eine resonanzbasierte Struktur ist, kann die Charakteristik des Gegenstands 250 Eigenmoden des Resonators bzw. der resonanzbasierten Struktur sein. Die Charakteristik des Gegenstands 250 kann somit in einigen Ausführungsbeispielen eine elektromagnetische Charakteristik bzw. Eigenschaft des Gegenstands 250 sein.
Das Verfahren 100 als auch das System 200 erlauben somit die Charakterisierung des (z.B. elektromagnetischen) Verhaltens des Gegenstands 250 während seiner Erzeugung (z.B. während eines Druckprozesses). Insbesondere ermöglichen das Verfahren 100 als auch das System 200 eine kontakt- und somit zerstörungsfreie Charakterisierung des Gegenstands 250 während des additiven Fertigungsprozesses anhand des Reflexions- und/oder Transmissionsverhaltens des Gegenstands 250. Beispielsweise können so während des Druckprozesses kontaktfrei im Druckbett die elektromagnetischen Materialeigenschaften eines im Druck befindlichen Teilerzeugnis bestimmt werden. Kontaktfrei bedeutet dabei, dass die Sendevorrichtung 220 und die Empfangsvorrichtung 230-1 bzw. 230-2 den Gegenstand 250 nicht berühren, und sich dazwischen z.B. ein Luftspalt oder ein anderes Umgebungsmaterial (beispielsweise mehrere Schichten verschiedener, überwiegend nichtmetallischer Materialien) befindet.
Alternativ kann das Bestrahlen 104 des Gegenstand 250 mit der zumindest einen elektromagnetischen Welle auch erfolgen, nachdem der Gegenstand 250 mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wurde. Die Sendevorrichtung 220 kann dazu entsprechend ausgebildet sein. Das Verfahren 100 als auch das System 200 können somit alternativ auch die Charakterisierung des (z.B. elektromagnetischen) Verhaltens des Gegenstands 250 nach seiner Erzeugung (z.B. nach einem Druckprozess) erlauben.
Aus den ortsaufgelösten Materialeigenschaften des Gegenstands 250 lassen sich z.B. CAD (engl. Computer-Aided Design)-Modelle ableiten, welche genutzt werden können, um mittels Hochfrequenz-Simulationssoftware weitere Eigenschaften des Gegenstands 250 zu berechnen (z.B. die bereits erwähnten Eigenmoden und Richtdiagramme). Besteht der Gegenstand 250 z.B. aus mehreren gleichen bzw. gleichartigen Hochfrequenzstrukturen, kann die Charakteristik des Gegenstands beispielsweise Toleranzen zu Materialeigenschaften (z.B. die Varianz der Permittivität/Absorption) und/oder abgeleiteten Größen (z.B. die Varianz des Richtdiagramms) angeben.
Bei der Herstellung von hermetisch dichten, komplexen Strukturen (z. B. komplexe Verrohrungen, Vakuumstrukturen, Gasleitungen) können das Verfahren 100 bzw. das System 200 eine in-situ-Überwachung des Gegenstands 250 während des additiven Fertigungsprozesses hinsichtlich der Homogenität von Materialen, der Dichtigkeit und der Freiheit von Fehlstellen sowie Einschlüssen ermöglichen.
Bei der Herstellung von Strukturen mit gewünschter bzw. vorgegebener Oberflächenrauhigkeit kann die Reflektivität der Strukturoberfläche für die zumindest eine elektromagnetische Welle 201 z.B. mittels elektromagnetischer Modelle in eine Oberflächenrauhigkeit überführt werden und so die Oberflächenrauhigkeit des Gegenstands 250 während des additiven Fertigungsprozesses überwacht werden. Analog kann eine gewünschte Oberflächenstrukturierung des Gegenstands 250 während des additiven Fertigungsprozesses überwacht werden. Ist der Gegenstand 250 z.B. ein Radom, kann beispielsweise die Ausbildung bzw. Erzeugung eines Herstellerlogos auf dem Radom überwacht werden.
Die elektromagnetische Vermessung des Gegenstands 250 (z.B. eines Druckerzeugnisses) kann während des additiven Fertigungsprozesses (z.B. eines Druckprozesses) vorgenommen werden. Das macht z.B. die Bestimmung von Materialeigenschaften einfacher, da zuvor aufgebaute Schichten bzw. Strukturen des Gegenstands 250 herauskalibriert werden können. Die Genauigkeit der auf diesem Wege durchgeführten Materialcharakterisierung kann dadurch signifikant das Auflösungsvermögen einer Messung am fertiggestellten Gegenstand 250 übersteigen. Da der additive Fertigungsprozess und die Vermessung zeitgleich stattfinden, ergibt sich für einen Nutzer eine (u.U. deutliche) Zeitersparnis. Da der Gegenstand 250 selbst (z.B. ein Druckerzeugnis im Druckbett) vermessen wird und nicht z.B. lediglich vor Beginn des additiven Fertigungsprozesses das für den additive Fertigungsprozess verwendete Material (z.B. das Material vor dem Druck oder im Druckkopf), findet bei der Vermessung auch die Positionierungstoleranz des additiven Fertigungsprozesses (z.B. im Hinblick auf eine Positionierungstoleranz eines Druckkopfes oder eines Lasers) Berücksichtigung. Zudem kann die Charakterisierung durchgeführt werden nachdem das Material bereits verschiedene Aggregatszustände durchlaufen hat (z.B. flüssig nach fest oder fest nach flüssig nach fest). Dadurch kann ebenfalls die Genauigkeit einer Materialcharakterisierung des Gegenstands 250 gesteigert werden.
Das Verfahren 100 ist im Wesentlichen unabhängig von der Art des additiven Fertigungsverfahrens, da der Gegenstand 250 kontaktlos und nach Aufbringung des Materials (z.B. eines Druckmaterials) vermessen wird. Beispielsweise können für die additive Fertigung des Gegenstands 250 vorwiegend nichtmetallische Stoffe verwendet werden.
Durch die elektromagnetische Vermessung der Materialeigenschaften des Gegenstands 250 während des additiven Fertigungsprozesses können auch Einstellungen des additiven Fertigungsprozesses spontan angepasst werden. So lassen sich z.B. Materialeigenschaften adaptiv nachregeln. Entsprechend kann das Verfahren 100, basierend auf der bestimmten Charakteristik des Gegenstands, ein dynamisches Anpassen zumindest eines Parameters des additiven Fertigungsverfahrens, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, umfassen. Die Fertigungsvorrichtung 210 passt dann, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, entsprechend den zumindest einen Parameter des additiven Fertigungsverfahrens dynamisch basierend auf der bestimmten Charakteristik an.
Während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, kann das Verfahren 100 mehrfach (z.B. zu vorbestimmten Fortschritten des additiven Fertigungsverfahrens oder nach Ablauf vorbestimmter Zeitintervalle) oder fortlaufend (d.h. durchgehend) ausgeführt werden.
Die Sendevorrichtung 220 des Systems 200 kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden, um den Gegenstand 250 mit der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 bestrahlen zu können.
Beispielsweise kann die Sendevorrichtung 220 zumindest eine Sendeantenne und eine mit der zumindest einen Sendeantenne gekoppelte Sendeschaltung umfassen. Die Sendeschaltung ist dabei ausgebildet, die zumindest eine elektromagnetische Welle 201 zu erzeugen. Die Sendeschaltung kann beispielsweise über einen dielektrischen Leiter mit der Sendeantenne gekoppelt sein. Mit anderen Worten: Die Sendevorrichtung 220 kann sowohl die Sendeantenne als auch die Sendeschaltung für die Erzeugung der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 umfassen.
Alternativ kann die Sendevorrichtung 220 zumindest eine Sendeantenne sein. Das System 200 kann dann ferner eine von der Sendevorrichtung 220 separate Sendeschaltung umfassen, die mit der zumindest einen Sendeantenne gekoppelt und eingerichtet ist, die zumindest eine elektromagnetische Welle 201 zu erzeugen. Die Sendeschaltung kann beispielsweise wiederum über einen dielektrischen Leiter mit der Sendeantenne gekoppelt sein. Mit anderen Worten: Die Sendevorrichtung 220 kann alternativ als eine oder mehrere Sendeantennen bzw. als Sendekopf ausgeführt sein, die bzw. der von der Sendeschaltung für die Erzeugung der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 beanstandet ist bzw. sind.
Die Sendeschaltung kann jeweils z.B. einen oder mehrere Resonatoren und/oder Oszillatoren, einen oder mehrere Modulatoren, einen oder mehrere Digital-zu-Analog Wandler, eines oder mehrere Filter, einen oder mehrere Verstärker, etc. für die Erzeugung der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 umfassen.
Die Empfangsvorrichtungen 230-1 und 230-2 des Systems 200 können ebenso auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Empfangsvorrichtung 230-1 bzw. die Empfangsvorrichtung 230-2 zumindest eine Empfangsantenne und eine mit der zumindest einen Empfangsantenne gekoppelte Empfangsschaltung umfassen. Die Empfangsschaltung ist dabei ausgebildet, basierend auf der gemessenen reflektierten oder transmittierten Komponente 202 bzw. 203 der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 ein Datensignal für die Auswerteschaltung 240 zu erzeugen. Mit anderen Worten: Die Empfangsvorrichtung 230-1 bzw. 230-2 kann sowohl die Empfangsantenne als auch die Empfangsschaltung für die Verarbeitung der reflektierten oder transmittierten Komponente 202 bzw. 203 umfassen.
Alternativ kann die Empfangsvorrichtung 230-1 bzw. die Empfangsvorrichtung 230-2 zumindest eine Empfangsantenne sein. Das System 200 kann dann ferner eine von der Empfangsvorrichtung 230-1 bzw. 230-2 separate Empfangsschaltung umfassen, die mit der zumindest einen Empfangsantenne gekoppelt und eingerichtet ist, basierend auf der gemessenen reflektierten oder transmittierten Komponente 202 bzw. 203 der zumindest einen elektromagnetischen Welle 201 ein Datensignal für die Auswerteschaltung 240 zu erzeugen. Mit anderen Worten: Die Empfangsvorrichtung 230-1 bzw. 230-2 kann alternativ als eine oder mehrere Empfangsantennen bzw. als Messkopf ausgeführt sein, die bzw. der von der Empfangsschaltung für die Verarbeitung der der reflektierten oder transmittierten Komponente 202 bzw. 203 beanstandet ist bzw. sind.
Die Empfangsschaltung kann jeweils z.B. einen oder mehrere Oszillatoren, einen oder mehrere Demodulatoren, eines oder mehrere Filter, einen oder mehrere Verstärker, einen oder mehrere Analog-zu-Digital Wandler, etc. für die Verarbeitung der reflektierten oder transmittierten Komponente 202 bzw. 203 bzw. für die Erzeugung des Datensignals umfassen. Das Datensignal kann beispielsweise ein digitales Signal sein.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 3 und 4 zwei erfindungsgemäße Systeme zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands mit mehr Details näher beschrieben.
3 zeigt ein System 300 zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands 350. Die Fertigungsvorrichtung 310 des Systems 300 nutzt FDM als additives Fertigungsverfahren. Dazu umfasst die Fertigungsvorrichtung 310 einen Träger 313, auf dem der Gegenstand 350 mittels des additiven Fertigungsverfahrens FDM erzeugt wird. Ferner umfasst die Fertigungsvorrichtung 310 einen Druckkopf 311, der ausgebildet ist, den Gegenstand 350 schichtweise mittels Extrusion auf dem Träger 313 zu erzeugen. Der Träger 313 kann auch als Druckbett und der Gegenstand 350 entsprechend als Druckerzeugnis aufgefasst werden.
Die Fertigungsvorrichtung 310 umfasst weiterhin ein Positionierungssystem 312, das ausgebildet ist, den Druckkopf 311 und den Träger 313 relativ zueinander zu bewegen. Das Positionierungssystem 312 kann dabei z.B. ausgebildet sein, den Druckkopf 311 und den Träger 313 in drei Dimensionen relativ zueinander zu bewegen. Das Positionierungssystem 312 kann dabei ausgebildet sein, nur den Druckkopf 311, nur den Träger 313 oder sowohl den Druckkopf 311 als auch den Träger 313 zu bewegen, um den Druckkopf 311 und den Träger 313 relativ zueinander zu bewegen.
In dem in 3 dargestellten System 300 sind eine Sendevorrichtung 320, eine Empfangsvorrichtung 330 und eine Auswerteschaltung 340 gemeinsam als ein Sensor 360 ausgebildet. Die Sendevorrichtung 320, die Empfangsvorrichtung 330 und die Auswerteschaltung 340 sind dabei wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ausgeführt. Dies ist jedoch nur eine mögliche Ausführungsform. Alternativ können eine oder mehrere der Sendevorrichtung 320, der Empfangsvorrichtung 330 und der Auswerteschaltung 340 auch separat ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 340 ortsfest bzw. unbeweglich außerhalb der Fertigungsvorrichtung 310 in dem System 300 angeordnet sein. Ebenso können die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 separat voneinander ausgebildet sein.
Der Sensor 360 und somit die Sendevorrichtung 320 als auch die Empfangsvorrichtung 330 sind gemeinsam mit dem Druckkopf 311 auf einem Haltelement 312-1 des Positionierungssystem 312 montiert. Mit anderen Worten: Die Sendevorrichtung 330 und die Empfangsvorrichtung 340 sind ortsfest zu dem Druckkopf 311 an dem Positionierungssystem 312 angebracht. Entsprechend sind die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 relativ zu dem Träger 313 bzw. dem Gegenstand 350 bewegbar.
In dem in 3 dargestellten System 300 sind die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 beide ortsfest zu dem Druckkopf 311 an dem Positionierungssystem angebracht. Entsprechend werden die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 beide gleich wie der Druckkopf 311 relativ zu dem Träger 313 bzw. dem Gegenstand 350 bewegt.
In alternativen Ausgestaltungen des Systems 300 kann auch nur eine der Sendevorrichtung 320 und der Empfangsvorrichtung 330 ortsfest zu dem Druckkopf 311 an dem Positionierungssystem angebracht sein. Die andere der Sendevorrichtung 320 und der Empfangsvorrichtung 330 kann beispielsweise auch an einem weiteren Positionierungssystem (nicht dargestellt) angebracht sein, das ausgebildet ist, den Träger 313 und die andere der Sendevorrichtung 320 und der Empfangsvorrichtung 330 relativ zueinander zu bewegen. Entsprechend können die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 unabhängig voneinander relativ zu dem Träger 313 bzw. dem Gegenstand 350 bewegt werden, wobei die eine der Sendevorrichtung 320 und der Empfangsvorrichtung 330 gleich wie der Druckkopf 311 relativ zu dem Träger 313 bzw. dem Gegenstand 350 bewegt wird.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Systems 300 können die Sendevorrichtung 320, die Empfangsvorrichtung 330 und der Druckkopf 311 auch allesamt unabhängig voneinander bewegt werden. Beispielsweise kann das System dazu ein erstes Positionierungssystem, das ausgebildet ist, die Sendevorrichtung 320 und den Träger 313 relativ zueinander zu bewegen, sowie ein zweites Positionierungssystem, das ausgebildet ist, die Empfangsvorrichtung 330 und den Träger 313 relativ zueinander zu bewegen, umfassen. Um den Druckkopf 311 und den Träger 313 relativ zueinander zu bewegen, kann das System ferner eine entsprechend ausgebildetes drittes Positionierungssystem umfassen.
In dem in 3 dargestellten System 300 sind die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 beide oberhalb, d. h. auf derselben Seite des Trägers 313 angeordnet. Entsprechend ist die Empfangsvorrichtung 330 ausgebildet, die vom Gegenstand 350 reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 301, mit der der Gegenstand 350 durch die Sendevorrichtung 320 bestrahlt wird, zu empfangen.
In alternativen Ausführungsbeispielen, insbesondere wenn die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 unabhängig von einander über z.B. separate Positionierungssysteme (siehe oben) relativ zu dem Träger 313 bzw. dem Gegenstand 350 bewegt werden können, können die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 auch auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers 313 angeordnet sein. Entsprechend ist die Empfangsvorrichtung 330 dann ausgebildet, die vom Gegenstand 350 transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 301 zu empfangen. Beispielsweise kann die Sendevorrichtung 320 wie in 3 dargestellt oberhalb des Trägers 313 angeordnet sein und die Empfangsvorrichtung 330 kann anders als in 3 dargestellt unterhalb des Trägers 313 angeordnet sein. Ebenso können die Sendevorrichtung 320 und die Empfangsvorrichtung 330 umgekehrt in Bezug auf den Träger 313 angeordnet sein.
4 zeigt ein weiteres System 400 zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands 450. Die Fertigungsvorrichtung 410 des Systems 400 nutzt SLA als additives Fertigungsverfahren. Dazu umfasst die Fertigungsvorrichtung 410 einen Träger 413, auf dem der Gegenstand 450 mittels des additiven Fertigungsverfahrens SLA erzeugt wird. Dazu ist in einem Behälter 416 ein flüssiges Material 417 wie etwa ein lichtaushärtender Kunststoff bzw. ein Photopolymer bereitgestellt. Beispielsweise kann das flüssige Material ein Acryl-, Epoxid oder Vinylesterharz sein. Mittels eines Lasers 414, dessen Strahlrichtung über einen Laserpositionierer 415 einstellbar ist, wird das flüssige Material 417 auf dem Träger 413 schichtweise ausgehärtet, um so den Gegenstand 450 mit der gewünschten Struktur bzw. Form zu erhalten.
Auch in dem in 4 dargestellten System 400 sind eine Sendevorrichtung 420, eine Empfangsvorrichtung 430 und eine Auswerteschaltung 440 gemeinsam als ein Sensor 460 ausgebildet. Die Sendevorrichtung 420, die Empfangsvorrichtung 430 und die Auswerteschaltung 440 sind dabei wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ausgeführt. Dies ist jedoch nur eine mögliche Ausführungsform. Ähnlich wie in dem Beispiel der 3 können eine oder mehrere der Sendevorrichtung 420, der Empfangsvorrichtung 430 und der Auswerteschaltung 440 auch separat ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 440 ortsfest bzw. unbeweglich außerhalb der Fertigungsvorrichtung 310 in dem System 400 angeordnet sein. Ebenso können die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 separat voneinander ausgebildet sein.
Der Sensor 460 und somit die Sendevorrichtung 420 als auch die Empfangsvorrichtung 430 sind an einem Positionierungssystem 412 montiert. Entsprechend sind die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 relativ zu dem Träger 413 bzw. dem Gegenstand 450 bewegbar. Das Positionierungssystem 412 kann dabei ausgebildet sein, nur den Sensor 460, nur den Träger 413 oder sowohl den Sensor 460 als auch den Träger 413 zu bewegen, um den Sensor 460 und den Träger 413 relativ zueinander zu bewegen.
In alternativen Ausgestaltungen des Systems 400 können die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 auch unabhängig voneinander relativ zu dem Träger 413 bzw. dem Gegenstand 450 bewegt werden. Beispielsweise kann eine der Sendevorrichtung 420 und der Empfangsvorrichtung 430 an dem Positionierungssystem 412 angebracht sein und die andere der Sendevorrichtung 420 und der Empfangsvorrichtung 430 kann an einem weiteren Positionierungssystem (nicht dargestellt) angebracht sein, das ausgebildet ist, den Träger 413 und die andere der Sendevorrichtung 420 und der Empfangsvorrichtung 430 relativ zueinander zu bewegen.
In dem in 4 dargestellten System 400 sind die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 beide unterhalb, d. h. auf derselben Seite des Trägers 413 angeordnet. Entsprechend ist die Empfangsvorrichtung 430 ausgebildet, die vom Gegenstand 450 reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 401, mit der der Gegenstand 450 durch die Sendevorrichtung 420 bestrahlt wird, zu empfangen.
In alternativen Ausführungsbeispielen, insbesondere wenn die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 unabhängig von einander über z.B. separate Positionierungssysteme (siehe oben) relativ zu dem Träger 413 bzw. dem Gegenstand 450 bewegt werden können, können die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 auch auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers 413 angeordnet sein. Entsprechend ist die Empfangsvorrichtung 430 dann ausgebildet, die vom Gegenstand 450 transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 401 zu empfangen. Beispielsweise kann die Sendevorrichtung 420 wie in 4 dargestellt unterhalb des Trägers 413 angeordnet sein und die Empfangsvorrichtung 430 kann anders als in 4 dargestellt oberhalb des Trägers 413 angeordnet sein. Ebenso können die Sendevorrichtung 420 und die Empfangsvorrichtung 430 umgekehrt in Bezug auf den Träger 413 angeordnet sein.
Die 3 und 4 betreffen somit Systeme bzw. Verfahren zur additiven Fertigung, welche zum einen aus einer Vorrichtung zur Herstellung von (z.B. vorwiegend nichtmetallischen) Druckerzeugnissen bestehen und sich zum anderen aus einem Messkopf oder einer Antenne zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen, einer Schaltung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen und einer Datenverarbeitungseinheit zusammensetzen. Die zuletzt beschriebene Vorrichtung kann auch als Sensor bezeichnet und die Vermessung des Druckerzeugnisses ermöglichen. Der Sensor kann während des Druckprozesses das Teilerzeugnis kontakt- und somit zerstörungsfrei im Druckbett vermessen und anhand des Reflexions- oder Transmissionsverhaltens dessen (z.B. elektromagnetische) Materialeigenschaften bestimmen. Kontaktfrei bedeutet dabei, dass der Messkopf oder die Antenne das Teilerzeugnis nicht berührt und sich dazwischen ein Luftspalt oder ein anderes Umgebungsmaterial befindet. Es ist zudem möglich, dass sich zwischen Messkopf und Teilerzeugnis bzw. Antenne und Teilerzeugnis mehrere Schichten verschiedener (z.B. überwiegend nichtmetallischer Materialien) befinden. Die Systeme und Verfahren der 3 und 4 erlauben die Charakterisierung des (z.B. elektromagnetischen) Verhaltens des Druckerzeugnisses während des Druckprozesses.
Wie vorangehenden beschrieben können Teile des Sensors (z.B. eine Sende- und Empfangsantenne oder ein Sende- und Empfangsmesskopf) an einem Druckkopf montiert sein und sich zusammen mit dem Druckkopf bewegen (siehe 3). Dies kann eine kontinuierliche Vermessung des entstehenden Druckerzeugnisses während des Druckvorgangs anhand von dessen Reflexionsverhalten erlauben. Alternativ können Teile des Sensors (z.B. eine Sende- und Empfangsantenne oder ein Sende- und Empfangsmesskopf) an einem separaten Positioniersystem oberhalb oder unterhalb des Druckbetts montiert sein und sich unabhängig vom Druckkopf bewegen (siehe 4). Dies erlaubt so eine kontinuierliche Vermessung des entstehenden Druckerzeugnisses während des Druckvorgangs als auch eine Vermessung des Druckerzeugnisses nach Abschluss einer Schicht anhand von dessen Reflexionsverhalten.
Ferner kann z.B. der Sendeteil des Sensors (z.B. dessen Antenne oder Messkopf) an einem separaten Positioniersystem oberhalb des Druckbetts oder am Druckkopf montiert sein und der Empfangsteil des Sensors (z.B. dessen Antenne oder Messkopf) an einem separaten Positioniersystem unterhalb des Druckbetts montiert sein. Alternativ kann der Empfangsteil des Sensors (z.B. dessen Antenne oder Messkopf) an einem separaten Positioniersystem oberhalb des Druckbetts oder am Druckkopf montiert sein und der Sendeteil des Sensors (z.B. dessen Antenne oder Messkopf) an einem separaten Positioniersystem unterhalb des Druckbetts montiert sein. Beide Varianten können eine kontinuierliche Vermessung des entstehenden Druckerzeugnisses während des Druckvorgangs oder eine Vermessung des Druckerzeugnisses nach Abschluss einer Schicht anhand von dessen Transmissionsverhalten erlauben.
Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Systems zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben. 5 zeigt ein System 500 zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands 550.
Das System 500 umfasst einen Träger 513 sowie einen Druckkopf 511. Der Druckkopf 511 und der Träger 513 sind relativ zueinander bewegbar, so dass der Druckkopf 511 mittels Extrusion den Gegenstand 550 auf dem Träger 513 erzeugen kann. Der Druckkopf 511 ist an einem Positionierungssystem 512 montiert. Das Positionierungssystem 512 kann dabei ausgebildet sein, nur den Druckkopf 511, nur den Träger 513 oder sowohl den Druckkopf 511 als auch den Träger 513 zu bewegen, um den Druckkopf 511 und den Träger 513 relativ zueinander zu bewegen.
Der Druckkopf 511 umfasst einen Einlass 511-1 für ein festes Druckmaterial 505-1 (z.B. ein Kunststoff oder Kunstharz). Mit anderen Worten: Das Druckmaterial 505-1 wird in einem festen Aggregatszustand über den Einlass 511-1 in den Druckkopf 511 eingeführt. Ferner umfasst der Druckkopf 511 eine Heizvorrichtung 511-2, die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial 505-1 durch Erhitzen zu verflüssigen, d.h. in einen flüssigen Aggregatszustand zu überführen. Beispielsweise kann die Heizvorrichtung 511-2 eine oder mehrere Heizwendeln umfassen, um das feste Druckmaterial 505-1 durch Erhitzen zu verflüssigen. Weiterhin umfasst der Druckkopf 511 eine Düse 511-3, die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial 505-2 gesteuert auszugeben, um den Gegenstand 550 auf dem Träger 513 zu erzeugen. Mit anderen Worten: Es wird ein Druckkopf 511 verwendet, der ein (z.B. nichtmetallisches) Material 505-1 verflüssigt und auf dem Druckerzeugnis aufträgt.
Zudem umfasst das System 500 einen Koppler 580 (z.B. einen Richtkoppler), der ausgebildet ist, zumindest eine elektromagnetische Welle 501 in das feste Druckmaterial 505-1 einzukoppeln, während der Gegenstand 550 auf dem Träger 513 erzeugt wird, so dass die zumindest eine elektromagnetische Welle 501 über das (feste und verflüssigte) Druckmaterial durch den Druckkopf 511 geleitet und auf den Gegenstand 550 gestrahlt wird, während der Gegenstand 550 auf dem Träger 513 erzeugt wird. Mit anderen Worten: Eine elektromagnetische Welle 501 wird in das unverflüssigte Material 505-1 eingekoppelt, in den 511 Druckkopf geführt und an der Spitze des Druckkopfes 511 abgestrahlt, um damit das Druckerzeugnis 550 zu beleuchten bzw. zu bestrahlen.
Der Koppler 580 ist dabei über einen dielektrischen Leiter 590 mit einer Sendeschaltung 560 gekoppelt, die ausgebildet ist, die zumindest eine elektromagnetische Welle 501 zu erzeugen. Die Sendeschaltung 560 ist dabei wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ausgeführt.
Wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die zumindest eine elektromagnetische Welle 501 von dem Gegenstand 550 zumindest teilweise reflektiert und/oder zumindest teilweise transmittiert werden. Die von dem Gegenstand 550 reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501 wird somit auf den Druckkopf 511 zurückreflektiert. Die von dem Gegenstand 500 reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501, welche am Druckkopf 511 empfangen wird, wird somit analog zu der vorbeschriebenen Leitung der elektromagnetischen Welle 501 durch den Druckkopf 511 ebenso durch den Druckkopf 511 geleitet und kann durch den Koppler 580 entsprechend aus dem festen Druckmaterial 505-1 ausgekoppelt werden. Das heißt, der Koppler 580 ist ausgebildet, die von dem Gegenstand 550 reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501, welche am Druckkopf 511 empfangen und über das (feste und verflüssigte) Druckmaterial durch den Druckkopf 511 geleitet wird, aus dem festen Druckmaterial 505-1 auszukoppeln. Mit anderen Worten: Die das Druckerzeugnis 550 verlassende elektromagnetische Welle von der Spitze des Druckkopfes 511 empfangen, aus dem Druckkopf 511 entlang des unverflüssigten Materials 505-1 herausgeführt und dort mittels des Kopplers 580 ausgekoppelt.
Der Koppler 580 ist dabei über den dielektrischen Leiter 590 mit einer Empfangsschaltung 570 gekoppelt, die ausgebildet ist, basierend auf der gemessenen reflektierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501 ein Datensignal für eine Auswerteschaltung 540 zu erzeugen. Die Auswerteschaltung 540 des Systems 500 ist ausgebildet, nach den oben genannten Grundsätzen eine Charakteristik des Gegenstands 550 basierend auf der gemessenen reflektierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501, welche durch das Datensignal angegeben ist, zu bestimmen. Die Empfangsschaltung als auch Auswerteschaltung 540 sind dabei wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ausgeführt.
In dem in 5 dargestellten System 500 sind die Auswerteschaltung 540, die Sendeschaltung 560 und die Empfangsschaltung 570 gemeinsam als ein Sensor 595 ausgebildet, der ortsfest zu dem Druckkopf 511 an dem Positionierungssystem angebracht ist. Dies ist jedoch nur eine mögliche Ausführungsform. Alternativ können eine oder mehrere der Auswerteschaltung 540, der Sendeschaltung 560 und der Empfangsschaltung 570 auch separat ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 540 ortsfest bzw. unbeweglich in dem System 500 angeordnet sein. Ebenso können die Sendeschaltung 560 und die Empfangsschaltung 570 separat voneinander ausgebildet sein.
Die 5 betrifft somit ein System und ein Verfahren zum gleichzeitigen Auftrag von Material bei der additiven Fertigung und der Vermessung des aufgetragenen Materials mittels elektromagnetischer Wellen während bzw. nach dem Auftrag des Materials. Der Druckkopf 511 wird dabei zum Abstrahlen der elektromagnetischen Welle 501 und Empfang der am Druckerzeugnis reflektierten Welle verwendet.
Alternativ kann der Druckkopf 511 auch nur zum Abstrahlen der elektromagnetischen Welle 501 genutzt werden, wenn zum Empfang der am Druckerzeugnis 550 reflektierten oder transmittierten Welle ein oberhalb oder unterhalb des Druckbetts 513 angeordnetes, separates Empfangsteil genutzt wird. Mit anderen Worten: Der Koppler 580 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, die zumindest eine elektromagnetische Welle 501 in das feste Druckmaterial 505-1 einzukoppeln, während der Gegenstand 550 auf dem Träger 513 erzeugt wird, so dass die zumindest eine elektromagnetische Welle 501 über das Druckmaterial durch den Druckkopf 511 geleitet und auf den Gegenstand 550 gestrahlt wird. Im Gegensatz zu der in 5 gezeigten Konfiguration weißt das System jedoch zusätzlich eine vom Druckkopf 511 separate Empfangsvorrichtung (nicht dargestellt) auf, die ausgebildet ist, die von dem Gegenstand 550 reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501 zu empfangen. Die Auswerteschaltung 540 ist entsprechend den vorangehend beschriebenen Grundsätzen ausgebildet, eine Charakteristik des Gegenstands 550 basierend auf der gemessenen reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501 zu bestimmen. Die Empfangsvorrichtung ist dabei wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ausgeführt. Die Empfangsschaltung 570 kann somit z.B. entsprechend Bestandteil der Empfangsvorrichtung oder mit dieser gekoppelt sein.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Druckkopf 511 auch nur zum Empfang der am Druckerzeugnis 550 reflektierten oder transmittierten Welle genutzt werden, wenn zum Abstrahlen der elektromagnetischen Welle 501 ein oberhalb oder unterhalb des Druckbetts 513 angeordnetes, separates Sendeteil genutzt wird. Mit anderen Worten: Im Gegensatz zu der in 5 gezeigten Konfiguration weißt das System zusätzlich eine vom Druckkopf 511 separate Sendevorrichtung auf, die ausgebildet ist, den Gegenstand 550 mit der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501 zu bestrahlen, während der Gegenstand 550 auf dem Träger 513 erzeugt wird. Der Koppler 580 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, die von dem Gegenstand reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501, welche am Druckkopf 511 empfangen und über das Druckmaterial durch den Druckkopf 511 geleitet wird, aus dem festen Druckmaterial 505-1 auszukoppeln. Die Auswerteschaltung 540 ist entsprechend den vorangehend beschriebenen Grundsätzen ausgebildet, eine Charakteristik des Gegenstands 550 basierend auf der gemessenen reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle 501 zu bestimmen. Die Sendevorrichtung ist dabei wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ausgeführt. Die Sendeschaltung 560 wäre somit z.B. entsprechend Bestandteil der Sendevorrichtung oder mit dieser gekoppelt.
Der Druckkopf 511 kann somit zur Realisierung unterschiedlichster Signalwege genutzt werden.
Unabhängig von der gewählten Ausführungsform kann das System 500 eine kontakt- und somit zerstörungsfreie Charakterisierung des Gegenstands 550 während des additiven Fertigungsprozesses ermöglichen.
Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
Wenn einige Aspekte in den vorhergehenden Abschnitten im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Dabei kann beispielsweise ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, etwa einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend dazu sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.

Claims

System (200) zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands (250), umfassend: eine Fertigungsvorrichtung (210), die ausgebildet ist, den Gegenstand (250) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens zu erzeugen; eine Sendevorrichtung (220), die ausgebildet ist, den Gegenstand (250) mit zumindest einer elektromagnetischen Welle (201) zu bestrahlen, während der Gegenstand (250) mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird oder nachdem der Gegenstand (250) mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wurde; eine Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2), die ausgebildet ist, eine von dem Gegenstand (250) reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (201) zu empfangen; und eine Auswerteschaltung (240), die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands (250) basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (201) zu bestimmen.
System (200) nach Anspruch 1, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) einen Träger umfasst, auf dem der Gegenstand (250) mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, und wobei zumindest eine der Sendevorrichtung (220) und der Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) relativ zu dem Träger der Fertigungsvorrichtung (210) bewegbar ist.
System (200) nach Anspruch 2, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) einen Druckkopf umfasst, der ausgebildet ist, den Gegenstand (250) schichtweise mittels Extrusion zu erzeugen, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) ein Positionierungssystem umfasst, das ausgebildet ist, den Druckkopf und den Träger relativ zueinander zu bewegen, und wobei zumindest eine der Sendevorrichtung (220) und der Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) ortsfest zu dem Druckkopf an dem Positionierungssystem angebracht ist.
System (200) nach Anspruch 3, wobei die Sendevorrichtung (220) und die Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) beide ortsfest zu dem Druckkopf an dem Positionierungssystem angebracht sind
System (200) nach Anspruch 3, wobei eine der Sendevorrichtung (220) und der Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) ortsfest zu dem Druckkopf an dem Positionierungssystem angebracht ist, und wobei die andere der Sendevorrichtung (220) und der Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) an einem weiteren Positionierungssystem angebracht ist, das ausgebildet ist, den Träger und die andere der Sendevorrichtung (220) und der Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) relativ zueinander zu bewegen.
System (200) nach Anspruch 2, ferner umfassend: ein erstes Positionierungssystem, das ausgebildet ist, die Sendevorrichtung (220) und den Träger relativ zueinander zu bewegen; und ein zweites Positionierungssystem, das ausgebildet ist, die Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) und den Träger relativ zueinander zu bewegen.
System (200) nach Anspruch 6, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) einen Druckkopf umfasst, der ausgebildet ist, den Gegenstand (250) schichtweise mittels Extrusion zu erzeugen, und wobei die Fertigungsvorrichtung (210) ein drittes Positionierungssystem umfasst, das ausgebildet ist, den Druckkopf und den Träger relativ zueinander zu bewegen.
System (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) einen Träger umfasst, auf dem der Gegenstand (250) mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, wobei die Sendevorrichtung (220) und die Empfangsvorrichtung (230-2) auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers der Fertigungsvorrichtung (210) angeordnet sind, und wobei die Empfangsvorrichtung (230-2) ausgebildet ist, die transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (201) zu empfangen.
System (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) einen Träger umfasst, auf dem der Gegenstand (250) mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird, wobei die Sendevorrichtung (220) und die Empfangsvorrichtung (230-1) auf derselben Seite des Trägers der Fertigungsvorrichtung (210) angeordnet sind, und wobei die Empfangsvorrichtung (230-1) ausgebildet ist, die reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (201) zu empfangen.
System (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die Sendevorrichtung (220) zumindest eine Sendeantenne und eine mit der zumindest einen Sendeantenne gekoppelte Sendeschaltung, die ausgebildet ist, die zumindest eine elektromagnetische Welle (201) zu erzeugen, umfasst; oder die Sendevorrichtung (220) zumindest eine Sendeantenne ist, und das System (200) ferner eine von der Sendevorrichtung (220) separate Sendeschaltung umfasst, die mit der zumindest einen Sendeantenne gekoppelt und eingerichtet ist, die zumindest eine elektromagnetische Welle (201) zu erzeugen.
System (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: die Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) zumindest eine Empfangsantenne und eine mit der zumindest einen Empfangsantenne gekoppelte Empfangsschaltung, die ausgebildet ist, basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (201) ein Datensignal für die Auswerteschaltung (240) zu erzeugen, umfasst, oder die Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) zumindest eine Empfangsantenne ist, und das System (200) ferner eine von der Empfangsvorrichtung (230-1, 230-2) separate Empfangsschaltung umfasst, die mit der zumindest einen Empfangsantenne gekoppelt und eingerichtet ist, basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (201) ein Datensignal für die Auswerteschaltung (240) zu erzeugen.
System (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fertigungsvorrichtung (210) ausgebildet ist, zumindest einen Parameter des additiven Fertigungsverfahrens basierend auf der bestimmten Charakteristik des Gegenstands (250) dynamisch anzupassen, während der Gegenstand (250) mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird
System (500) zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands (550), umfassend: einen Träger (513); einen Druckkopf (511), wobei der Druckkopf (511) und der Träger (513) relativ zueinander bewegbar sind, und wobei der Druckkopf (511) Folgendes umfasst: einen Einlass (511-1) für ein festes Druckmaterial; eine Heizvorrichtung (511-2), die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial (505-1) durch Erhitzen zu verflüssigen; und eine Düse (511-3), die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial (505-2) gesteuert auszugeben, um den Gegenstand (550) auf dem Träger (513) zu erzeugen; einen Koppler (580), der ausgebildet ist: zumindest eine elektromagnetische Welle (501) in das feste Druckmaterial (505-1) einzukoppeln, während der Gegenstand (550) auf dem Träger (513) erzeugt wird, so dass die zumindest eine elektromagnetische Welle (501) über das Druckmaterial durch den Druckkopf (511) geleitet und auf den Gegenstand (550) gestrahlt wird; und eine von dem Gegenstand (550) reflektierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501), welche am Druckkopf (511) empfangen und über das Druckmaterial durch den Druckkopf (511) geleitet wird, aus dem festen Druckmaterial (505-1) auszukoppeln; und eine Auswerteschaltung (540), die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands (550) basierend auf der reflektierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501) zu bestimmen.
System (500) nach Anspruch 13, ferner umfassend: eine Sendeschaltung (560), die mit dem Koppler (580) gekoppelt und ausgebildet ist, die zumindest eine elektromagnetische Welle (501) zu erzeugen; und/oder eine Empfangsschaltung (570), die mit dem Koppler (580) gekoppelt und ausgebildet ist, basierend auf der reflektierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501) ein Datensignal für die Auswerteschaltung (540) zu erzeugen.
System (500) zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands (550), umfassend: einen Träger (513); einen Druckkopf (511), wobei der Druckkopf (511) und der Träger (513) relativ zueinander bewegbar sind, und wobei der Druckkopf (511) Folgendes umfasst: einen Einlass (511-1) für ein festes Druckmaterial; eine Heizvorrichtung (511-2), die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial (505-1) durch Erhitzen zu verflüssigen; und eine Düse (511-3), die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial (505-2) gesteuert auszugeben, um den Gegenstand (550) auf dem Träger (513) zu erzeugen; einen Koppler (580), der ausgebildet ist, zumindest eine elektromagnetische Welle (501) in das feste Druckmaterial (505-1) einzukoppeln, während der Gegenstand (550) auf dem Träger (513) erzeugt wird, so dass die zumindest eine elektromagnetische Welle (501) über das Druckmaterial durch den Druckkopf (511) geleitet und auf den Gegenstand (550) gestrahlt wird, eine vom Druckkopf (511) separate Empfangsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine von dem Gegenstand (550) reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501) zu empfangen; und eine Auswerteschaltung (540), die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands (550) basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501) zu bestimmen.
System (500) nach Anspruch 15, ferner umfassend eine Sendeschaltung (560), die mit dem Koppler (580) gekoppelt und ausgebildet ist, die zumindest eine elektromagnetische Welle (501) zu erzeugen.
System (500) zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands (550), umfassend: einen Träger (513); einen Druckkopf (511), wobei der Druckkopf (511) und der Träger (513) relativ zueinander bewegbar sind, und wobei der Druckkopf (511) Folgendes umfasst: einen Einlass (511-1) für ein festes Druckmaterial; eine Heizvorrichtung (511-2), die ausgebildet ist, das feste Druckmaterial (505-1) durch Erhitzen zu verflüssigen; und eine Düse (511-3), die ausgebildet ist, das verflüssigte Druckmaterial (505-2) gesteuert auszugeben, um den Gegenstand (550) auf dem Träger (513) zu erzeugen; eine vom Druckkopf (511) separate Sendevorrichtung, die ausgebildet ist, den Gegenstand (550) mit zumindest einer elektromagnetischen Welle (501) zu bestrahlen, während der Gegenstand (550) auf dem Träger (513) erzeugt wird; einen Koppler (580), der ausgebildet ist, eine von dem Gegenstand (550) reflektierte oder transmittierte Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501), welche am Druckkopf (511) empfangen und über das Druckmaterial durch den Druckkopf (511) geleitet wird, aus dem festen Druckmaterial (505-1) auszukoppeln; und eine Auswerteschaltung (540), die ausgebildet ist, eine Charakteristik des Gegenstands (550) basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente (501) der zumindest einen elektromagnetischen Welle zu bestimmen.
System (500) nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Empfangsschaltung (570), die mit dem Koppler (580) gekoppelt und ausgebildet ist, basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle (501) ein Datensignal für die Auswerteschaltung (540) zu erzeugen.
Verfahren (100) zur additiven Fertigung und Charakterisierung eines Gegenstands, umfassend: Erzeugen (102) des Gegenstands mittels eines additiven Fertigungsverfahrens; Bestrahlen (104) des Gegenstands mit zumindest einer elektromagnetischen Welle, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird oder nachdem der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wurde; Empfangen (106) einer von dem Gegenstand reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle; und Bestimmen (108) einer Charakteristik des Gegenstands basierend auf der reflektierten oder transmittierten Komponente der zumindest einen elektromagnetischen Welle.
Verfahren (100) nach Anspruch 19, ferner umfassend: dynamisches Anpassen zumindest eines Parameters des additiven Fertigungsverfahrens basierend auf der bestimmten Charakteristik des Gegenstands, während der Gegenstand mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird.