DE102020133593A1

DE102020133593A1 - Verfahren zum additiven Herstellen eines Objekts und Herstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020133593A1
Application number: DE102020133593.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Totzeck; Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-06-15
Also published as: WO2022128517A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum additiven Herstellen eines Objekts (22-26) aus einem Ausgangsmaterial (20) mittels einer Herstellungsvorrichtung (10) aufgezeigt, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) eine Vielzahl von Strahlelementen (27-32) zum Ausstrahlen von Strahlen (33, 34) auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) zum Erwärmen der Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Aussenden von einer Vielzahl von Strahlen (33, 34) von den Strahlelementen (27-32) auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) zum Erwärmen der Teilbereiche; und Erfassen von Messdaten des Ausgangsmaterials (20), des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) und/oder der Herstellungsvorrichtung (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Herstellen eines Objekts und eine Herstellungsvorrichtung zum additiven Herstellen eines Objekts aus einem Ausgangsmaterial.
Stand der Technik
Eine Vielzahl von Verfahren bzw. Herstellungsvorrichtungen zum additiven Herstellen eines Objekts aus einem Ausgangsmaterial ist bekannt. Bei diesen wird ein einzelner Strahl auf ein Ausgangsmaterial gerichtet und das Ausgangsmaterial auf diese Weise erwärmt. Auf diese Weise wird das Objekt Schicht für Schicht additiv hergestellt.
Nachteilig hieran ist, dass die Herstellung des Objekts mittels eines einzelnen Strahls sehr lange dauert und Fehler des Objekts nur selten erkannt werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum additiven Herstellen eines Objekts bzw. eine Herstellungsvorrichtung zum additiven Herstellen eines Objekts aus einem Ausgangsmaterial aufzuzeigen, das bzw. bei der eine Vielzahl von Strahlen verwendet wird und bei der Fehler des Objekts technisch einfach erkannt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 18 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum additiven Herstellen eines Objekts aus einem Ausgangsmaterial mittels einer Herstellungsvorrichtung gelöst, wobei die Herstellungsvorrichtung eine Vielzahl von Strahlelementen zum Ausstrahlen von Strahlen auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials zum Erwärmen der Teilbereiche des Ausgangsmaterials aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Aussenden von einer Vielzahl von Strahlen von den Strahlelementen auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials zum Erwärmen der Teilbereiche; und Erfassen von Messdaten des Ausgangsmaterials, des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts und/oder der Herstellungsvorrichtung.
Ein Vorteil hiervon ist, dass das Objekt innerhalb sehr kurzer Zeit hergestellt werden kann. Zudem können Fehler technisch einfach erkannt werden. Durch das Erwärmen der Teilbereiche kann der jeweilige Teilbereich teilweise oder vollständig geschmolzen bzw. verflüssigt werden.
Insbesondere wird die Aufgabe auch durch eine Herstellungsvorrichtung zum additiven Herstellen eines Objekts aus einem Ausgangsmaterial gelöst, wobei die Herstellungsvorrichtung folgendes umfasst: eine Vielzahl von Strahlelementen zum Ausstrahlen von Strahlen auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials zum Erwärmen der Teilbereiche des Ausgangsmaterials, eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Herstellungsvorrichtung derart, dass Strahlen auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials zum Erwärmen der Teilbereiche ausgesandt werden, und eine Messeinrichtung zum Erfassen von Messdaten des Ausgangsmaterials, des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts und/oder der Herstellungsvorrichtung.
Vorteilhaft an dieser Herstellungsvorrichtung ist, dass die Herstellungsvorrichtung das Objekt innerhalb eines kurzen Zeitraums herstellen kann. Darüber hinaus können bei der Herstellungsvorrichtung Fehler des teilhergestellten Objekts, vollständig hergestellten Objekts und/oder der Herstellungsvorrichtung technisch einfach erkannt werden.
Die Aufgabe wird auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das von einem Prozessor eines Computers lesbare Instruktionen aufweist, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, Steuersignale für eine Herstellungsvorrichtung zum additiven Herstellen eines Objekts aus einem Ausgangsmaterial zu erzeugen, die die Herstellungsvorrichtung veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Ebenfalls wird die Aufgabe durch ein computerlesbares Medium gelöst, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgenden Schritt: Verändern von Prozessparametern des Erwärmens der Teilbereiche des Ausgangsmaterials durch die Strahlen zum Verbessern des Herstellungsprozesses des Objekts auf Basis der Messdaten, wobei bei dem Verändern der Prozessparameter die Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen voneinander berücksichtigt wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass durch die Berücksichtigung der Abhängigkeit der Prozessparameter voneinander, der Herstellungsprozess und somit die Qualität des hergestellten Objekts besonders effizient verbessert wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials relativ zu den Strahlelementen für alle Strahlelemente gleich groß ist. Somit kann das Erwärmen eines Teilbereichs durch eine erste Strahleinrichtung nicht unabhängig von dem Erwärmen eines Teilbereichs durch eine zweite Strahleinrichtung durchgeführt werden. Somit wird keine Optimierung für das einzelne Strahlelement losgelöst von den anderen Strahlelementen durchgeführt, sondern es wird eine Optimierung für die Herstellungsvorrichtung insgesamt und somit für das Objekt bzw. die Objekte insgesamt durchgeführt. Ein weiteres Beispiel für die Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen voneinander ist die Temperatur des Ausgangsmaterials, welche für zueinander unmittelbar benachbarte Strahlelemente bzw. für durch die Strahlen bestrahlte unmittelbar zueinander benachbarte Teilbereiche des Ausgangsmaterials nicht vollständig unabhängig voneinander gesteuert bzw. eingestellt werden kann, da sich die in das Ausgangsmaterial eingebrachte Wärme ausbreitet. Somit kann auch dieser Effekt bzw. dies Abhängigkeit bei dem Verändern der Prozessparameter berücksichtigt werden, indem die Temperatur, auf die das Ausgangsmaterial jeweils durch die Strahlen erwärmt wird bzw. werden soll, für zueinander unmittelbar benachbarte Strahlen nicht auf Werte eingestellt wird, die zu stark (z.B. mehr als 10 °C oder mehr als 20 °C) voneinander abweichen. Hierdurch kann der Herstellungsprozess besonders effizient verbessert werden. Die Prozessparameter, die verändert werden, können beispielsweise die Zeitdauer des Erwärmens des jeweiligen Teilbereichs, die Energie bzw. Leistung bzw. Intensität der einzelnen Strahlen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlen über das Ausgangsmaterial, die Fokussierung der Strahlen auf das Ausgangsmaterial, die relative Bewegung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials relativ zu den Strahlelementen und/oder die Wärme, die durch eine Heizeinrichtung in das Ausgangsmaterial eingebracht wird, umfassen. Das Verändern der Prozessparameter kann ein Verbessern und/oder Optimieren der Prozessparameter bzw. der Qualität bzw. von Eigenschaften des Objekts umfassen oder sein. Das Verbessern und/oder Optimieren kann mittels eines maschinellen Lernsystems durchgeführt werden. Die Prozessparameter bestimmen, wie das Ausgangsmaterial bearbeitet bzw. erwärmt wird und bestimmen somit die Qualität bzw. Eigenschaften des Objekts. Das Berücksichtigen der Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen voneinander kann insbesondere bedeuteten, dass die Prozessparameter der Strahlen nicht unabhängig voneinander bestimmt bzw. optimiert werden, sondern die Korrelationen der Prozessparameter unterschiedlicher Strahlen und/oder Teilbereiche des Ausgangsmaterials bzw. des teilhergestellten Objekts zueinander beachtet werden. Beispielsweise ist es in der Regel nicht möglich, einen ersten Teilbereich auf eine sehr hohe Temperatur zu erwärmen und einen zweiten Teilbereich, der unmittelbar benachbart zu dem ersten Teilbereich ist, im Wesentlichen nicht zu erwärmen, da sich Wärme in dem Ausgangsmaterial bzw. teilhergestellten Objekt ausbreitet bzw. Wärme diffundiert. Eine solche (Einzel-)Optimierung der Prozessparameter der Strahlen wird daher typischerweise beim Berücksichtigen der Abhängigkeiten der Prozessparameter verschiedenen Strahlen voneinander nicht gewählt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgende Schritte: Erkennen eines Fehlers bei einem ersten Strahlelement der Vielzahl von Strahlelementen; Abschalten des ersten Strahlelements; und Neuzuordnen von mindestens einem Teilbereich des Ausgangsmaterials, der dem ersten Strahlelement zugeordnet war, zu den anderen Strahlelementen. Vorteilhaft hieran ist, dass die Strahlelemente besonders effizient verwendet werden. Durch dieses Verfahren kann ein erstes Strahlelement oder können mehrere erste Strahlelemente abgeschaltet werden, ohne dass es zu nennenswerten Verzögerungen bei der additiven Herstellung des Objekts kommt. Somit kann die Herstellungszeit des Objekts bei einem oder mehreren fehlerhaften Strahlelementen optimiert werden. Ein Fehler bei einem Strahlelement kann eine Fehlfunktion des Strahlelements oder der Strahlquelle des Strahlelements sein. Auch denkbar ist, dass ein Fehler bei einem Strahlelement vorhanden ist, wenn die Teilbereiche des Ausgangsmaterials, die von dem jeweiligen Strahl bzw. Strahlelement bestrahlt oder bearbeitet werden, nicht in ausreichender bzw. guter Qualität bearbeitet werden oder wurden. Dies bedeutet, dass, wenn ein Objekt beispielsweise an einer Stelle bzw. einem Teilbereich einen Fehler aufweist, wobei der Teilbereich hauptsächlich oder vollständig von einem ersten Strahlelemente bearbeitet wurde, das erste Strahlelement vermutlich einen Fehler aufweist. Möglich ist auch, dass diese Feststellung erst getroffen wird, wenn mehrere Objekte im selben Teilbereich, der von dem ersten Strahlelement bearbeitet wurde, einen Fehler aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden bei dem Verändern der Prozessparameter zum Verbessern des Herstellungsprozesses unterschiedlichen Strahlelementen unterschiedlich große Wertungsgewichte zugewiesen. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei dem Verändern der Prozessparameter zum Verbessern des Herstellungsprozesses die Form des Objekts berücksichtigt werden kann. Beispielsweise kann einem ersten Strahlelement, das zu einem Zeitpunkt eine Kante des Objekts herstellt, ein größeres Gewicht zugewiesen werden als einem zweiten Strahlelement, das zu einem Zeitpunkt einen inneren Teil des Objekts herstellt. Die Qualität einer Kante eines Objekts ist typischerweise wichtiger als ein innerer Teil des Objekts. Auf diese Weise kann die Qualität des Objekts an den wichtigsten bzw. relevantesten Teilen des Objekts erhöht werden. Die wichtigsten Teile bzw. relevantesten Teile des Objekts können vom Einsatzzweck abhängen. Die wichtigsten Teile bzw. relevantesten Teile des Objekts können die Teile sein, deren Qualität bei einem Einsatz des Objekts besonders große positive und/oder negative Auswirkungen haben. Ein größeres Wertungsgewicht eines Strahlelements kann insbesondere bedeuteten, dass die Prozessparameter dieses Strahlelements näher an ihrem optimalen Punkt bzw. Idealpunkt eingestellt werden als bei einem gleichartigen Strahlelement, das ein geringeres Wertungsgewicht aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgende Schritte: Erkennen eines Fehlers des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts auf Basis der Messdaten; Entscheiden, ob der erkannte Fehler repariert wird oder nicht repariert wird abhängig von dem Anteil des vollständigen Objekts, zu dem das teilhergestellte Objekt bereits hergestellt wurde, von der Anzahl der durch die Herstellungsvorrichtung gerade gleichzeitig hergestellten Objekte und abhängig von dem Verhältnis zwischen der benötigten Zeit für das Reparieren des Fehlers und der benötigten Zeit für das Herstellen eines vollständigen Objekts aus dem Ausgangsmaterial; und Reparieren des Fehlers, wenn entschieden wurde, den Fehler zu reparieren. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Herstellungsvorrichtung besonders zeiteffizient verwendet wird. Es wurde erkannt, dass bei einer Herstellungsvorrichtung mit vielen Strahlelementen bzw. vielen Strahlen (z.B. einigen Dutzend, 100, Hunderten, Tausend oder mehr als Tausend) in vielen Situationen eine Reparatur eines Fehlers, auch wenn dies technisch möglich ist, nicht sinnvoll ist, da das Herstellen weiterer Objekte hierdurch verzögert wird. Wenn die Objekte schnell bzw. innerhalb kurzer Zeit hergestellt werden können und/oder eine große Anzahl von Objekten gleichzeitig hergestellt werden können und/oder die Reparatur lange dauert, lohnt eine Reparatur üblicherweise nicht und wird dementsprechend nicht durchgeführt. Das Nichtlohnen der Reparatur bedeutet, dass pro Zeiteinheit mehr fehlerfreie Objekte hergestellt werden können, wenn das Objekt mit Fehler nicht repariert wird, sondern als Ausschuss deklariert wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgende Schritte: Erkennen eines Fehlers des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts auf Basis der Messdaten; Reparieren des erkannten Fehlers mittels einer oder mehrerer Strahlelemente der Herstellungsvorrichtung, während andere Strahlelemente der Vielzahl von Strahlelementen das Objekt weiter aus dem Ausgangsmaterial herstellen. Vorteilhaft hieran ist, dass die Herstellungsvorrichtung möglichst zeiteffizient verwendet wird. Der Herstellungsprozess muss somit für die Reparatur nicht vollständig bzw. insgesamt unterbrochen werden. Ein Teil oder der größte Teil der Herstellungsvorrichtung bzw. der Strahlelemente kann während der Reparatur die Herstellung des Objekts fortsetzen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgenden Schritt: Bewegen des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts weg von den Strahlelementen zu einer Messstation mit einer oder mehreren Messeinrichtungen zum Messen von Eigenschaften des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts und/oder zum Erkennen von Fehlern des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts. Vorteilhaft hieran ist, dass die Strahlelemente ein weiteres Objekt oder weitere Objekte herstellen können, während ein anderes teilhergestelltes oder vollständig hergestelltes Objekt von der Messstation bzw. der einen oder den mehreren Messeinrichtungen vermessen bzw. untersucht wird. Somit können die Strahlelemente besonders effizient genutzt werden und sehr viele Objekte innerhalb kurzer Zeit hergestellt werden. Typischerweise wird das teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt zusammen mit einer Unterlage, auf der das teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt liegt, bewegt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgenden Schritt: Bewegen des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts, das einen Fehler aufweist, zu einer Reparaturvorrichtung zum Reparieren von Fehlern des Objekts. Vorteilhaft hieran ist, dass die Strahlelemente ein weiteres Objekt herstellen können, während das teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt repariert wird. Dies erhöht die Effizienz der Herstellungsvorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das teilhergestellte Objekt an der Reparaturvorrichtung vorbei direkt von der Messstation zu einer Auftragsvorrichtung zum Auftragen von Ausgangsmaterial auf das teilhergestellte Objekt bewegt. Ein Vorteil hiervon ist, dass nicht jedes teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt durch die Reparaturvorrichtung bewegt werden muss. Dies erhöht die Benutzungseffizienz der Reparaturvorrichtung und/oder verkürzt die Zeit zum Herstellen des vollständigen Objekts.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Prozessparameter während des Herstellens eines Objekts verändert. Ein Vorteil hiervon ist, dass bereits eine nächste Lage des Objekts, das hergestellt wird, mittels der verbesserten Prozessparameter hergestellt werden kann. Somit können Fehler in einer Lage bereits in der nächsten Lage vermieden oder zumindest vermindert werden. Dies erhöht die Qualität des hergestellten Objekts noch weiter.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Prozessparameter nach dem vollständigen Herstellen eines ersten Objekts und vor dem Herstellen eines zweiten Objekts verändert. Vorteilhaft hieran ist, dass das zweite Objekt von Anfang an mit den verbesserten Prozessparameter hergestellt werden kann. Folglich wird das Objekt mit einer sehr hohen Qualität bzw. Präzision hergestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Messdaten von Messeinrichtungen erfasst, die zwischen den Strahlelementen der Herstellungsvorrichtung, insbesondere regelmäßig, angeordnet sind. Ein Vorteil hiervon ist, dass keine separate Messeinrichtung, die beabstandet zu der Bestrahlungsvorrichtung bzw. den Strahlelementen angeordnet ist, benötigt wird. Somit muss das teilhergestellte oder vollständige hergestellte Objekt nicht relativ zu den Strahlelementen bewegt werden, um eine Messung durchzuführen. Somit wird Zeit gespart und das Objekt kann besonders schnell hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens sind mehrere zweite Strahlelemente der Vielzahl von Strahlelementen in einem Modul derart zusammengefasst, dass die Strahlen der Strahlelemente des Moduls nur zusammen über das Ausgangsmaterial bewegbar sind. Vorteilhaft hieran ist, dass die zweiten Strahlelemente zusammen bewegt werden, so dass die Ausrichtung der zweiten Strahlelemente zueinander stets unverändert ist. Dies verringert den Regelungs- und Aktuierungsaufwand des Schreibprozesses.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens sind zumindest einige der Steuerungselemente der Strahlelemente zum Bewegen der Strahlen über das Ausgangsmaterial im Wesentlichen baugleich zu Steuerungselementen der Messeinrichtungen zum Bewegen des Messbereichs über das Ausgangsmaterial. Ein Vorteil hiervon ist, dass eine besonders kostengünstige Herstellungsvorrichtung verwendet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfasst die Messeinrichtung die gesamte Breite des Ausgangsmaterials, insbesondere die gesamte Oberfläche des Ausgangsmaterials. Vorteilhaft hieran ist, dass das Ausgangsmaterial, wenn nicht die gesamte Länge des Ausgangsmaterials durch die Messeinrichtung auf einmal erfassbar ist, nur in eine Richtung bewegt werden muss. Hierdurch wird die Zeit, die für die Durchführung der Messung benötigt wird, verkürzt.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Steuerungsvorrichtung zum Verändern von Prozessparametern des Erwärmens der Teilbereiche des Ausgangsmaterials durch die Strahlen zum Verbessern des Herstellungsprozesses auf Basis der Messdaten ausgebildet, wobei bei dem Verändern der Prozessparameter die Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen voneinander berücksichtigt werden. Vorteilhaft an der Herstellungsvorrichtung ist, dass durch die Berücksichtigung der Abhängigkeit der Prozessparameter voneinander, der Herstellungsprozess der Herstellungsvorrichtung und somit die Qualität des mit der Herstellungsvorrichtung hergestellten Objekts besonders effizient verbessert wird. Bei der Herstellungsvorrichtung ist es beispielsweise möglich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials relativ zu den Strahlelementen für alle Strahlelemente gleich groß ist. Aus diesem Grund kann die Herstellungsvorrichtung in der Regel einen Teilbereich durch eine erste Strahleinrichtung nicht unabhängig von dem Erwärmen eines Teilbereichs durch eine zweite Strahleinrichtung erwärmen. Folglich führt die Herstellungsvorrichtung keine Optimierung für den einzelnen Strahl bzw. das einzelne Strahlelement losgelöst von den anderen Strahlelementen durch, sondern die Herstellungsvorrichtung optimiert den Herstellungsprozess bzw. die Strahlen der Herstellungsvorrichtung insgesamt und folglich die Qualität des Objekts bzw. der Objekte insgesamt. Ein Beispiel für die Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen der Herstellungsvorrichtung voneinander ist die Temperatur des Ausgangsmaterials, welche für zueinander unmittelbar benachbarte Strahlelemente bzw. für durch die Strahlen der Herstellungsvorrichtung bestrahlte unmittelbar zueinander benachbarte Teilbereiche des Ausgangsmaterials nicht vollständig unabhängig voneinander gesteuert bzw. eingestellt werden kann, da sich die in das Ausgangsmaterial eingebrachte Wärme ausbreitet. Somit kann auch dieser Effekt bzw. diese Abhängigkeit bei dem Verändern der Prozessparameter berücksichtigt werden, indem die Temperatur, auf die das Ausgangsmaterial jeweils durch die Strahlen der Herstellungsvorrichtung erwärmt wird bzw. werden soll, für zueinander unmittelbar benachbarte Strahlen nicht auf Werte eingestellt wird, die zu stark (z.B. mehr als 10 °C oder mehr als 20 °C) voneinander abweichen. Hierdurch kann die Herstellungsvorrichtung den Herstellungsprozess besonders effizient verbessern. Die Prozessparameter, die verändert werden, können beispielsweise die Zeitdauer des Erwärmens des jeweiligen Teilbereichs, die Energie bzw. Leistung bzw. Intensität der einzelnen Strahlen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlen über das Ausgangsmaterial, die Fokussierung der Strahlen auf das Ausgangsmaterial, die relative Bewegung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials relativ zu den Strahlelementen und/oder die Wärme, die durch eine Heizeinrichtung in das Ausgangsmaterial eingebracht wird, umfassen. Das Verändern der Prozessparameter kann ein Verbessern und/oder Optimieren der Prozessparameter bzw. der Qualität bzw. von Eigenschaften des Objekts umfassen oder sein. Das Verbessern und/oder Optimieren kann mittels eines maschinellen Lernsystems durchgeführt werden. Die Prozessparameter bestimmen, wie die Herstellungsvorrichtung das Ausgangsmaterial bearbeitet bzw. erwärmt, und bestimmen somit die Qualität bzw. Eigenschaften des durch die Herstellungsvorrichtung hergestellten Objekts. Das Berücksichtigen der Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen voneinander kann insbesondere bedeuteten, dass die Prozessparameter der Strahlen der Herstellungsvorrichtung nicht unabhängig voneinander bestimmt bzw. optimiert werden, sondern die Korrelationen der Prozessparameter unterschiedlicher Strahlen zueinander beachtet wird. Beispielsweise ist es in der Regel nicht möglich, einen ersten Teilbereich auf eine sehr hohe Temperatur zu erwärmen und einen zweiten Teilbereich, der unmittelbar benachbart zu dem ersten Teilbereich ist, im Wesentlichen nicht zu erwärmen, da sich Wärme in dem Ausgangsmaterial bzw. teilhergestellten Objekt ausbreitet bzw. Wärme diffundiert. Eine solche (Einzel-)Optimierung der Prozessparameter der Strahlen wird daher durch die Herstellungsvorrichtung typischerweise beim Berücksichtigen der Abhängigkeiten der Prozessparameter verschiedenen Strahlen voneinander nicht gewählt.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet, dass beim Erkennen eines Fehlers bei einem ersten Strahlelement der Vielzahl von Strahlelementen das erste Strahlelement abgeschaltet wird und mindestens ein Teilbereich des Ausgangsmaterials, der dem ersten Strahlelement zugeordnet war, zu den anderen Strahlelementen neuzugeordnet wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Herstellungsvorrichtung die Strahlelemente besonders effizient verwendet. Die Herstellungsvorrichtung kann ein erstes Strahlelement oder mehrere erste Strahlelemente abschalten, ohne dass es zu nennenswerten Verzögerungen bei der additiven Herstellung des Objekts durch die Herstellungsvorrichtung kommt. Folglich kann die Zeit, die die Herstellungsvorrichtung zum Herstellen des Objekts benötigt, bei dem Vorhandensein eines oder mehrerer fehlerhafter Strahlelemente optimiert werden. Ein Fehler bei einem Strahlelement der Herstellungsvorrichtung kann eine Fehlfunktion des Strahlelements oder der Strahlquelle des Strahlelements sein. Auch denkbar ist, dass ein Fehler bei einem Strahlelement der der Herstellungsvorrichtung vorhanden ist, wenn die Teilbereiche des Ausgangsmaterials, die von dem jeweiligen Strahl bzw. Strahlelement bestrahlt oder bearbeitet werden, nicht in ausreichender bzw. guter Qualität bearbeitet werden oder wurden. Dies bedeutet, dass, wenn ein Objekt beispielsweise an einer Stelle bzw. einem Teilbereich einen Fehler aufweist, wobei der Teilbereich hauptsächlich oder vollständig von einem ersten Strahlelemente bearbeitet wurde, das erste Strahlelement der der Herstellungsvorrichtung vermutlich einen Fehler aufweist. Möglich ist auch, dass die Herstellungsvorrichtung diese Feststellung erst trifft, wenn mehrere Objekte im selben Teilbereich, der von dem ersten Strahlelement bearbeitet wurde, einen Fehler aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung zum Zuweisen unterschiedlich großer Wertungsgewichte zu unterschiedlichen Strahlelementen bei dem Verändern der Prozessparameter zum Verbessern des Herstellungsprozesses ausgebildet. Vorteilhaft hieran ist, dass die Herstellungsvorrichtung die Form des Objekts beim Verändern oder Optimieren der Prozessparameter berücksichtigen kann. Beispielsweise kann die Herstellungsvorrichtung einem ersten Strahlelement, das zu einem Zeitpunkt eine Kante des Objekts herstellt, ein größeres Gewicht zugewiesen werden als einem zweiten Strahlelement, das zu einem Zeitpunkt einen inneren Teil des Objekts herstellt. Die Qualität einer Kante eines Objekts ist typischerweise wichtiger als ein innerer Teil des Objekts. In Folge kann die Qualität des von der Herstellungsvorrichtung hergestellten Objekts an den wichtigsten bzw. relevantesten Teilen des Objekts verbessert werden. Die wichtigsten Teile bzw. relevantesten Teile des mit der Herstellungsvorrichtung hergestellten Objekts können vom Einsatzzweck abhängen. Die wichtigsten Teile bzw. relevantesten Teile des Objekts können die Teile sein, deren Qualität bei einem Einsatz des Objekts besonders große positive und/oder negative Auswirkungen haben. Ein größeres Wertungsgewicht eines Strahlelements kann insbesondere bedeuteten, dass die Prozessparameter dieses Strahlelements von der Herstellungsvorrichtung näher an ihrem optimalen Punkt bzw. Idealpunkt eingestellt werden als bei einem gleichartigen Strahlelement, das ein geringeres Wertungsgewicht aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Steuerungseinrichtung zum Entscheiden, ob ein erkannter Fehler des Objekts repariert wird oder nicht repariert wird abhängig von dem Anteil des vollständigen Objekts, zu dem das Objekt bereits hergestellt wurde, von der Anzahl der durch die Herstellungsvorrichtung gerade gleichzeitig hergestellten Objekte und abhängig von dem Verhältnis zwischen der benötigten Zeit für das Reparieren des Fehlers und der benötigten Zeit für das Herstellen eines vollständigen Objekts aus dem Ausgangsmaterial, ausgebildet. Vorteilhaft an der Herstellungsvorrichtung ist, dass das Objekt besonders zeiteffizient hergestellt werden kann. Es wurde erkannt, dass bei der Herstellungsvorrichtung mit vielen Strahlelementen bzw. vielen Strahlen (z.B. einigen Dutzend, 100, Hunderten, Tausend oder mehr als Tausend) in vielen Situationen eine Reparatur eines Fehlers, auch wenn dies technisch möglich ist, nicht effizient bzw. sinnvoll ist, da das Herstellen weiterer Objekte hierdurch verzögert wird. Wenn die Herstellungsvorrichtung die Objekte schnell bzw. innerhalb kurzer Zeit herstellen kann und/oder die Herstellungsvorrichtung eine große Anzahl von Objekten gleichzeitig herstellen kann und/oder die Reparatur lange dauert, lohnt eine Reparatur üblicherweise nicht und wird dementsprechend nicht durchgeführt. Das Nichtlohnen der Reparatur bedeutet, dass mittels der Herstellungsvorrichtung pro Zeiteinheit mehr fehlerfreie Objekte hergestellt werden können, wenn das Objekt mit Fehler nicht repariert wird, sondern als Ausschuss deklariert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung derart ausgebildet, dass ein erkannter Fehler des Objekts durch ein oder mehrere Strahlelemente reparierbar ist, während die anderen Strahlelemente der Vielzahl von Strahlelementen das Objekt weiter aus dem Ausgangsmaterial herstellen. Ein Vorteil der Herstellungsvorrichtung ist, dass die Herstellungsvorrichtung besonders zeiteffizient arbeiten kann. Die Herstellungsvorrichtung muss die Herstellung des Objekts für die Reparatur folglich nicht vollständig bzw. insgesamt unterbrechen. Ein Teil oder der größte Teil der Herstellungsvorrichtung bzw. der Strahlelemente kann während der Reparatur die Herstellung des Objekts fortsetzen.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung derart ausgebildet, dass das teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt weg von den Strahlelementen zu einer Messstation mit einer oder mehreren Messeinrichtungen zum Messen von Eigenschaften des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts und/oder zum Erkennen von Fehlern des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts bewegbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Strahlelemente der Herstellungsvorrichtung ein weiteres Objekt oder weitere Objekte herstellen kann, während ein anderes teil hergestelltes oder vollständig hergestelltes Objekt von der Messstation mit der einen oder mehreren Messeinrichtungen der Herstellungsvorrichtung vermessen bzw. untersucht wird. Somit können die Strahlelemente der Herstellungsvorrichtung besonders zeiteffizient genutzt werden und die Herstellungsvorrichtung kann sehr viele Objekte innerhalb kurzer Zeit herstellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung derart ausgebildet, dass das teilhergestellte Objekt an einer Reparatureinrichtung vorbei direkt von der Messstation zu einer Auftragsvorrichtung zum Auftragen von Ausgangsmaterial auf das teilhergestellte Objekt bewegbar ist. Vorteilhaft hieran ist, dass bei der Herstellungsvorrichtung nicht jedes teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt durch die Reparaturvorrichtung bewegt werden muss. Dies erhöht die Benutzungseffizienz der Reparaturvorrichtung der Herstellungsvorrichtung und/oder verkürzt die Zeit, die die Herstellungsvorrichtung zum Herstellen des vollständigen Objekts benötigt.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die Prozessparameter während des Herstellens eines Objekts veränderbar sind. Vorteilhaft hieran ist, dass die Herstellungsvorrichtung bereits eine nächste Lage des Objekts, welches hergestellt wird, mittels der verbesserten Prozessparameter herstellen kann. Somit kann die Herstellungsvorrichtung Fehler in einer Lage bereits in bzw. bei der nächsten Lage vermeiden oder zumindest vermindern. Dies erhöht die Qualität des Objekts, das von der Herstellungsvorrichtung hergestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die Prozessparameter nach dem vollständigen Herstellen eines ersten Objekts und vor dem Herstellen eines zweiten Objekts veränderbar sind. Ein Vorteil der Herstellungsvorrichtung ist, dass die Herstellungsvorrichtung das zweite bzw. nachfolgende Objekt von Anfang an mit den verbesserten Prozessparameter herstellen kann. Somit stellt die Herstellungsvorrichtung das zweite bzw. nachfolgende Objekt mit einer sehr hohen Qualität bzw. Präzision her.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung sind zumindest ein Teil der Messeinrichtungen, insbesondere alle Messeinrichtungen, zwischen den Strahlelementen angeordnet. Vorteilhaft hieran ist, dass die Herstellungsvorrichtung keine separate Messeinrichtung, die beabstandet zu der Bestrahlungsvorrichtung bzw. den Strahlelementen angeordnet ist, benötigt. Folglich muss bei der Herstellungsvorrichtung das teilhergestellte oder vollständige hergestellte Objekt nicht relativ zu den Strahlelementen bewegt werden, um eine Messung durchzuführen. Hierdurch wird Zeit gespart und die Herstellungsvorrichtung kann das Objekt kann besonders schnell herstellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung sind mehrere zweite Strahlelemente der Vielzahl der Strahlelemente in einem Modul derart zusammengefasst, dass die Strahlen des Moduls nur zusammen über das Ausgangsmaterial bewegbar sind. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei der Herstellungsvorrichtung die zweiten Strahlelemente zusammen bewegt werden, so dass die Ausrichtung der zweiten Strahlelemente zueinander stets unverändert ist. Dies erhöht die Qualität des mit der Herstellungsvorrichtung hergestellten Objekts.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung sind zumindest einige der Steuerungselemente der Strahlelemente zum Bewegen der Strahlen über das Ausgangsmaterial im Wesentlichen baugleich zu Steuerungselementen der Messeinrichtungen zum Bewegen des Messbereichs über das Ausgangsmaterial. Vorteilhaft hieran ist, dass die Herstellungsvorrichtung besonders kostengünstig ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung ist die Herstellungsvorrichtung derart ausgebildet, dass Messeinrichtungen derart angeordnet sind, dass die gesamte Breite, insbesondere die gesamte Oberfläche, des Ausgangsmaterials durch die Messeinrichtungen erfassbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei der Herstellungsvorrichtung das Ausgangsmaterial, wenn nicht die gesamte Länge des Ausgangsmaterials durch die Messeinrichtung auf einmal erfassbar ist, nur in eine Richtung bewegt werden muss.
Hierdurch wird die Zeit, die die Herstellungsvorrichtung für die Durchführung der Messung benötigt, verringert.
Die Prozessparameter können beispielsweise die Relativgeschwindigkeit zwischen der Unterlage bzw. dem Ausgangsmaterial und den Strahlelementen bzw. den Strahlen, die Fokussierung der Strahlen auf dem Ausgangsmaterial, die Zuordnung der Teilbereiche des Ausgangsmaterials zu den Strahlelementen bzw. Strahlen, die Intensität bzw. Leistung bzw. Energie der Strahlen, die Dauer der Bestrahlung eines Teilbereichs mit den Strahlen, die Geschwindigkeit, mit der die Strahlen über das Ausgangsmaterial bewegt werden, und/oder die Temperatur, auf die das Ausgangsmaterial erwärmt bzw. erhitzt wird, umfassen.
Ein Fehler des Objekts kann insbesondere ein Einschluss, eine Luftpore/Gaspore, ein Mangel an Verbindung des bearbeiten Ausgangsmaterials, ein Sprung und/oder eine Schichtspaltung/Delaminierung von mehreren Schichten des Objekts umfassen oder sein.
Die Anzahl der Strahlelemente der Vielzahl der Strahlelemente kann im Bereich von Dutzenden (z.B. 24, 40 oder 48), Hundert, einigen Hunderten (z.B. 200, 300 oder 500), Tausend oder einigen Tausend (z.B. 2000, 3000 oder 5000) liegen. Auch mehr als 5000 Strahlelemente sind vorstellbar. Dementsprechend kann auch die Anzahl der Strahlen in diesen Bereichen liegen. Es wurde erkannt, dass es bei so einer großen Anzahl von Strahlelementen bzw. Strahlen eine Vielzahl von Aspekten gibt, die bei einer Herstellungsvorrichtung mit einem Strahlelement bzw. einem Strahl oder mit fünf Strahlelementen bzw. fünf Strahlen typischerweise nicht vorhanden bzw. unbeachtlich sind. Insbesondere gibt es bei einer sehr großen Anzahl von Strahlelementen bzw. Strahlen im Bereich von Hundert oder mehr eine große Abhängigkeit der Prozessparameter der Strahlelemente bzw. der Strahlen voneinander, die zu berücksichtigen ist.
Jedes Strahlelement kann eine eigene Strahlquelle aufweisen. Mehrere Strahlen können gleichzeitig an der Herstellung desselben Objekts mitarbeiten.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
2 eine schematische Ansicht der Strahlen der Herstellungsvorrichtung aus 1;
3 eine schematische Ansicht der Strahlen einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
4 eine schematische Ansicht der Strahlelemente einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
5 eine schematische Aufsicht auf das Ausgangsmaterial der Herstellungsvorrichtung aus 1;
6 eine schematische Darstellung der Qualität der Prozessparameter eines ersten Strahlelements;
7 eine schematische Darstellung der Qualität der Prozessparameter eines zweiten Strahlelements;
8 eine erste kombinierte Ansicht der 6 und 7;
9 eine zweite kombinierte Ansicht der 6 und 7;
10 eine schematische Ansicht der Strahlelemente einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
11 eine schematische Ansicht der Strahlelemente einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
12 eine schematische Ansicht zweier unterschiedlicher mittels der Herstellungsvorrichtung aus 1 hergestellter bzw. herzustellender Objekte;
13a eine schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten ohne Fehler;
13b eine weitere schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten ohne Fehler;
14a eine schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten mit einem Fehler;
14b eine weitere schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten mit einem Fehler;
15 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
16 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
17a eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
17b eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung;
17c eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung; und
18 eine schematische Darstellung einer elften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Strahlen der Herstellungsvorrichtung 10 aus 1.
Die Herstellungsvorrichtung 10 ist zum additiven Herstellen eines Objekts 22-26 aus einem Ausgangsmaterial 20 ausgebildet (auch 3D-Drucken genannt). Das Objekt 22-26 kann beispielsweise ein Zahnrad sein. Die Herstellungsvorrichtung 10 umfasst eine Vielzahl von Strahlelementen 27-32. Die Strahlelemente 27-32 strahlen jeweils einen oder mehrere Strahlen 33, 34 auf das Ausgangsmaterial 20. Die Strahlen 33, 34 können verkippbar sein, so dass deren Auftreffpositionen auf dem Ausgangsmaterial 20 veränderbar sein können. Durch die Strahlen 33, 34 wird das Ausgangsmaterial 20 erhitzt bzw. erwärmt, so dass dieses schmilzt oder zumindest teilweise flüssig wird. Die Strahlen 33, 34 können Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, und/oder Elektronenstrahlen umfassen oder sein. Das Ausgangsmaterial 20 kann Kunststoff und/oder Metall und/oder eine Metalllegierung umfassen oder sein. Typischerweise umfasst das Ausgangsmaterial 20 Pulver, von dem eine Schicht auf eine Unterlage 21 aufgetragen bzw. aufgebracht wird. Anschließend wird die jeweilige Schicht teilweise bestrahlt und nachfolgend die nächste Schicht aufgetragen.
Die Prozessparameter des Herstellungsprozesses bestimmen die Qualität des hergestellten Objekts 22-26 und/oder die Herstellungszeit, die für das Herstellen des Objekts 22-26 benötigt wird.
Eine Steuerungsvorrichtung 15 steuert die Prozessparameter bzw. stellt die Prozessparameter der Herstellungsvorrichtung 10 bzw. der Strahlelemente 27-32 ein.
In 2 sind die Strahlelemente 27-32 in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Die Abstände der Strahlelemente 27-32 zueinander sind äquidistant. In 2 ist ein Schreibkreis 40 eines Strahlelements 27-32 (das sich in der Mitte des Schreibkreises befindet) dargestellt. Der Schreibkreis 40 zeigt, welcher Teilbereich des Ausgangsmaterials 20 mittels des Strahlelements 27-32 bzw. mittels des Strahls 33, 34 des Strahlelements 27-32 bearbeitet bzw. erwärmt werden kann. Der Strahl 33, 34 des Strahlelements 27-32 in der Mitte des Schreibkreises kann über die gesamte Fläche des Schreibkreises bewegt werden, jedoch typischerweise nicht darüber hinaus. Jedes Strahlelement 27-32 kann somit einen eigenen Schreibkreis haben, bei dem sich das jeweilige Strahlelement 27-32 im Mittelpunkt des Schreibkreises befindet. Die Schreibkreise können jeweils gleichgroß sein.
Der Schreibkreis 40 muss nicht streng kreisförmig sein, sondern kann auch ellipsenförmig ausgebildet sein.
Es liegt beispielhaft eine zehnfache Redundanz der Strahlelemente 27-32 vor. In 2 kann jeder Teilbereich bzw. jeder Punkt des Ausgangsmaterials 20 von zehn verschiedenen Strahlelementen 27-32 aus erreicht bzw. bestrahlt werden.
3 zeigt eine schematische Ansicht der Strahlen 33, 34 einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10. In 3 sind mehrere Schreibkreise 40-42 gezeigt.
Die Strahlelemente 27-32 sind bei der zweiten Ausführungsform wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet. Ein Unterschied ist, dass nicht jedes Strahlelement 27-32 einen eigenen Schreibkreis hat. Die mit den Zahlen 2, 3 und 4 bezeichneten Strahlen bzw. Strahlelemente 27-32 in 3 haben einen gemeinsamen Schreibkreis 41. Dies bedeutet, dass die drei Strahlen 33, 34 der drei Strahlelemente 27-32, die mit 2, 3 und 4 in 3 bezeichnet sind, jeweils nur in dem Teilbereich des gemeinsamen Schreibkreises 2, 3, 4 bzw. 40-42 bewegt werden können, jedoch typischerweise nicht darüber hinaus. Beispielsweise weisen die drei Strahlen 33, 34 bzw. Strahlelemente 27-32 eine gemeinsame f-Theta-Optik und/oder eine gemeinsame Fourier-Optik auf. Die mit den Zahlen 5 und 6 bezeichneten Strahlen weisen ebenfalls einen gemeinsamen Schreibkreis 42 auf. D.h. die Strahlen 5 und 6 können nur innerhalb des mit 5, 6 bezeichneten Schreibkreises 42 bewegt werden. Ein weiterer Unterschied ist, dass die Strahlelemente 27-32 bzw. Strahlen jeweils nicht im Mittelpunkt des jeweiligen Schreibkreises liegen.
4 zeigt eine schematische Ansicht der Strahlelemente 27-32 einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Bei der dritten Ausführungsform sind zwischen den Strahlelementen 27-32 Messeinrichtungen 60, 61 angeordnet. An manchen Stellen, an denen üblicherweise ein Strahlelement 27-32 angeordnet ist, ist eine Messeinrichtung 60, 61 angeordnet. Die Messeinrichtungen 60, 61 sind in dieser Ausführung ebenfalls äquidistant zueinander in einem rechtwinkligen Muster regelmäßig angeordnet. Die Messeinrichtungen 60, 61 sind derart angeordnet, dass die gesamte Fläche bzw. zumindest die gesamte Breite des Ausgangsmaterials 20 bzw. der Unterlage 21 durch die Messeinrichtungen 60, 61 erfasst werden kann. Die Messeinrichtungen 60, 61 können über das Ausgangsmaterial 20 bewegt werden, beispielsweise bei einer Messung des Ausgangsmaterials 20 bzw. des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts 22-26 mittels eines Laserstrahls. Die Vorrichtung/Vorrichtungen zum Bewegen der Strahlen der Messeinrichtungen 60, 61 kann/können im Wesentlichen bzw. größtenteils baugleich oder identisch zu der Vorrichtung/den Vorrichtungen zum Bewegen der Strahlen 33, 34 der Strahlelemente 27-32 sein. Der Erfassungskreis, d.h. die Teilfläche des Ausgangsmaterials 20, die von einer Messeinrichtung 60, 61 erfasst werden kann, kann dem Schreibkreis bzw. der Form des Schreibkreises entsprechen bzw. die Flächen können gleichgroß sein. Eine Bewegung der Strahlen der Messeinrichtungen 60, 61 kann insbesondere bedeuten, dass die Messeinrichtungen 60, 61 selbst nicht bewegt werden, aber die jeweilige Position bzw. der jeweilige Auftreffpunkt der Strahlen der Messeinrichtungen 60, 61 auf dem Ausgangsmaterial, der Unterlage 21, dem teilhergestellten Objekt oder dem vollständig hergestellten Objekt verändert bzw. bewegt wird. Eine Bewegung der Strahlen 33, 34 der Strahlelemente 27-32 kann insbesondere bedeuten, dass die Strahlelemente 27-32 selbst nicht bewegt werden, aber die jeweilige Position bzw. der jeweilige Auftreffpunkt der Strahlen 33, 34 der Strahlelemente 27-32 auf dem teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts verändert wird. Dies kann z.B. durch eine Optik durchgeführt werden.
Denkbar ist jedoch auch, dass die Messeinrichtungen 60, 61 passive Elemente sind, wie z.B. eine Kamera, die großflächig Signale aufnehmen kann, so dass eine Bewegung von Strahlen der Messeinrichtungen 60, 61 über das Ausgangsmaterial 20 nicht notwendig ist.
Die Messeinrichtungen 60, 61 können derart ausgebildet sind, dass bereits während des Ausstrahlens der Strahlen 33, 34 durch die Strahlelemente 27-32 auf das Ausgangsmaterial 20 eine Messung durchgeführt wird.
Die Messeinrichtungen 60, 61 können die Temperatur der Strahlelemente 27-32, die Intensität bzw. Leistung der Strahlen 33, 34 der Strahlelemente 27-32, die Temperatur des Ausgangsmaterials 20 und/oder des teilweise hergestellten Objekts 22-26, die Oberflächenstruktur und ähnliche Eigenschaften erfassen. Insbesondere auch die innere Struktur des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekt unterhalb der Oberfläche z.B. durch eine thermische Anregung und nachfolgende Detektion der Oberflächentemperatur oder Oberflächentopographie (Thermographiemessung). Es kann hierbei eine Messung wie in der WO 2018/234 331 A1 beschrieben durchgeführt werden.
Die Anzahl der Messeinrichtungen 60, 61 sollte derart minimal gewählt werden, dass möglichst viele Strahlelemente 27-32 in einer Fläche angeordnet werden können, aber die gesamte Fläche des Ausgangsmaterials 20 bzw. der Unterlage 21 oder zumindest die gesamte Breite des Ausgangsmaterials 20 bzw. der Unterlage 21 von den Messeinrichtungen 60, 61 erfasst bzw. vermessen werden können. Die Messeinrichtungen 60, 61 können in einem rechtwinkligen Muster oder in einem hexagonalen Muster angeordnet werden.
Wenn die Messeinrichtungen 60, 61 in einem rechtwinkligen Muster angeordnet sind, so sollte ihre diagonale Distanz zueinander 2 * R betragen, wobei R der Radius des Kreises ist, innerhalb dessen das Ausgangsmaterial 20 von der Messeinrichtung 60, 61 erfasst werden kann (auch Erfassungskreis genannt). Somit beträgt die maximale horizontale und vertikale Distanz der Messeinrichtungen 60, 61 zueinander $D_{q} = \sqrt{2} * R = 1,41 * R .$
Jenseits dieses Abstandes werden nicht mehr alle Bereiche der Bauplattform von den Messvorrichtungen erreicht. Die erste horizontale bzw. vertikale Reihe von Messeinrichtungen 60, 61 sollte einen Abstand von $sin (45 °) * R = R/ \sqrt{2}$
zu der Ecke des Ausgangsmaterial 20 bzw. der Unterlagen 21 betragen.
Bei einer hexagonalen Anordnung der Messeinrichtungen 60, 61 sollte der Abstand von zwei Messeinrichtungen 60, 61 zueinander D_h=2*cos(30°)*R≈1,73*R betragen, wobei R der Radius des Kreises ist, innerhalb dessen das Ausgangsmaterial 20 von der Messeinrichtung 60, 61 erfasst werden kann (auch Erfassungskreis genannt). Die erste horizontale Reihe sollte einen Abstand von sin(30°)*R=R/2 zu der Ecke des Ausgangsmaterials 20 bzw. der Unterlage 21 betragen. Der Abstand zu der vertikalen Kante der Messeinrichtungen 60, 61 sollte abwechselnd cos(30°)*R≈0,87R und 0 betragen.
Bei bestimmten Messungen, z.B. Thermographie-Messungen unterhalb der Oberfläche, kann es sinnvoll sein, dass zwei Messeinrichtungen 60, 61 denselben Teilbereich des Ausgangsmaterials 20 vermessen bzw. erfassen können. Hierbei wird zusätzlich zum ersten Satz von Messeinrichtungen 60, 61, die oben beschrieben sind, ein zweiter Satz von Messeinrichtungen 60, 61 benötigt. Vorzugsweise sollten die Messeinrichtungen 60, 61 des zweiten Satzes von Messeinrichtungen 60, 61 jeweils an den Schnittpunkten des ersten Satzes von Messeinrichtungen 60, 61 angeordnet sein.
Die Messeinrichtungen 60, 61 sind in räumlicher Nähe bzw. unmittelbar benachbart zu den manchen der Strahlelemente 27-32 angeordnet. Auf diese Weise kann das Bestrahlen des Ausgangsmaterials 20 mit den Strahlen 33, 34 und die Veränderung des Ausgangsmaterials 20 während des Schreibprozesses erfasst bzw. gemessen werden. Auch kann die fertig hergestellte Schicht des Ausgangsmaterials 20 erfasst bzw. gemessen werden. Letztes kann auch nach einem Abkühlen des Ausgangsmaterials 20 durchgeführt werden.
Die Messeinrichtungen 60, 61 können Fehler der Strahlelemente 27-32, des teilweise hergestellten oder vollständig hergestellten Objekts 22-26 erfassen bzw. erkennen. Es ist denkbar, dass auch bei dem Vorhandensein von Fehlern das Objekt 22-26 trotzdem für akzeptabel gewertet wird, da die Qualität des Objekts 22-26 trotzdem über einem vorbestimmten Mindestwert liegt. Vorstellbar ist auch, dass die Messeinrichtungen 60, 61 nur Eigenschaften des Objekts 22-26 erfassen und kein Feststellen von Fehlern durchgeführt wird.
5 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Ausgangsmaterial 20 der Herstellungsvorrichtung 10 aus 1.
Auf der linken und rechten Seite der Unterlage 21 bzw. des Ausgangsmaterial 20 sind jeweils drei Heizeinrichtungen 100-105 angeordnet. Die Heizeinrichtungen 100-105 wärmen das Ausgangsmaterial 20 vor, so dass der Strahl 33, 34 zum Schmelzen des Ausgangsmaterials 20 nur noch sehr wenig Energie in das Ausgangsmaterial 20 einbringen muss. Beispielhaft in 5 ist ein Temperaturgradient in Form eines Pfeils gezeigt. Die Temperatur des Ausgangsmaterials 20 fällt entlang des gezeigten Pfeils ab. Hierdurch wird verdeutlicht, dass die Temperatur des Ausgangsmaterials 20 bzw. des teilhergestellten Objekts 22-26, nicht für jedes Strahlelement 27-32 bzw. jeden Strahl 33, 34 bzw. für jeden Teilbereich des Ausgangsmaterials 20 unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Wenn man einen ersten Teilbereich des Ausgangsmaterials 20 mittels den Heizeinrichtungen 100-105 und/oder den Strahlen 33, 34 erwärmt, so wird auch ein zweiter Teilbereich, der unmittelbar benachbart zu dem ersten Teilbereich ist, erwärmt, auch wenn dies unter Umständen unerwünscht ist. Dies ist ein Beispiel für eine kontinuierliche Abhängigkeit der Prozessparameter der Strahlen 33, 34 bzw. Strahlelemente 27-32 voneinander, d.h. eine Abhängigkeit, die mit größerer Entfernung abnimmt und bei genügend großer Entfernung praktisch verschwindet.
Die Temperatur des Ausgangsmaterials 20 bzw. des teilhergestellten Objekts 22-26 gehört somit zu den Prozessparametern, die zwischen den Strahlelementen 27-32 bzw. Strahlen 33, 34 korrelieren. Die Temperatur von weit voneinander entfernten Teilbereichen ist größtenteils unabhängig voneinander; die Temperatur von nah benachbarten Teilbereichen des Ausgangsmaterials 20 hängt jedoch stark voneinander ab. Diese Korrelation bzw. Abhängigkeit sollte beim Einstellen bzw. Verbessern der Prozessparameter des Herstellungsprozesses beachtet werden, wenn die Herstellungsvorrichtung 10 eine (große) Vielzahl von Strahlelementen 27-32 bzw. Strahlen 33, 34 aufweist.
6 zeigt eine schematische Darstellung der Qualität der Prozessparameter eines ersten Strahlelements 27-32.
Das Ausgangsmaterial 20 kann auf der Unterlage 21 bzw. zusammen mit der Unterlage 21 relativ zu den Strahlelementen 27-32 bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Strahlen 33, 34 über das Ausgangsmaterial 20 bewegt werden, während die Unterlage 21 mit dem Ausgangsmaterial 20 sich nicht relativ zu den Strahlelementen 27-32 bewegt. Die relative Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials 20 relativ zu den Strahlelementen 27-32 wird Relativgeschwindigkeit genannt. In 6 ist die Relativgeschwindigkeit auf der x-Achse aufgetragen, während die Leistung eines Strahls 33, 34 eines Strahlelements 27-32 auf der y-Achse aufgetragen ist. Die Konturen zeigen unterschiedliche Werte der Qualität des teilweise oder vollständig hergestellten Objekts 22-26 bzw. des Teilbereichs des Objekts 22-26, das von dem Strahl 33, 34 des Strahlelements 27-32 bearbeitet wird. Die Konturen zeigen schlechte Werte (äußerste Kontur), annehmbare bzw. akzeptable Werte (mittlere Kontur) und gute Werte (innerste Kontur) und der Punkt zeigt den Idealwert der Prozessqualität des Herstellens des Objekts 22-26 bzw. der Bearbeitung eines Teilbereichs durch den Strahl 33, 34 des Strahlelements 27-32 an, d.h. der optimale Punkt der Relativgeschwindigkeit und der Leistung des Strahls 33, 34. Bei einer Herstellungsvorrichtung 10 mit nur einem einzelnen ersten Strahl 33, 34 bzw. mit nur einem einzelnen Strahlelement 27-32 kann und sollte dieser ideale Punkt als Prozessparameter eingestellt werden.
Die Form der Konturen kann sich jeweils über die Zeit ändern. Die Form der Konturen kann von einem bekannten oder unbekannten Faktor oder mehreren bekannten und/oder unbekannten Faktoren abhängigen, die nicht oder kaum steuerbar bzw. kontrollierbar sind. Beispielsweise gibt es auch bei baugleichen Strahlelementen 27-32 Unterschiede in dem abgegebenen Strahl 33, 34.
7 zeigt eine schematische Darstellung der Qualität der Prozessparameter eines zweiten Strahlelements 27-32. In 7 ist die Relativgeschwindigkeit auf der x-Achse aufgetragen, während die Leistung des Strahls auf der y-Achse aufgetragen ist.
Bei einem zweiten Strahlelement 27-32 können die Konturen für die schlechten Werte (äußerste Kontur), annehmbare Werte (mittlere Kontur) und gute Werte (innerste Kontur) sowie der Idealpunkt (schwarzer Punkt) anders sein als bei dem ersten Strahlelement 27-32. Dies bedeutet, dass die Relativgeschwindigkeit und/oder die Leistung des Strahls 33, 34 zum Erreichen des Idealpunkts des zweiten Strahlelements 27-32 eine andere ist als für das Erreichen des Idealpunkts des ersten Strahlelements 27-32.
8 zeigt eine erste kombinierte Ansicht der 6 und 7. 9 zeigt eine zweite kombinierte Ansicht der 6 und 7. In 8 und in 9 ist jeweils die Relativgeschwindigkeit auf der x-Achse aufgetragen, während die Leistung des jeweiligen Strahls 33, 34 auf der y-Achse aufgetragen ist.
Die Leistung des jeweiligen Strahls 33, 34 bzw. des jeweiligen Strahlelements 27-32 ist unabhängig voneinander einstellbar. Die Relativgeschwindigkeit, d.h. wie schnell das Ausgangsmaterial 20 bzw. die Unterlage 21 mit dem Ausgangsmaterial 20 relativ zu den Strahlelementen 27-32 bewegt wird, ist jedoch für alle Strahlen 33, 34 bzw. Strahlelemente 27-32 gleichgroß und somit nicht unabhängig voneinander. Somit kann aufgrund der Korrelation einiger Prozessparameter üblicherweise bei zwei verschiedenen Strahlen 33, 34 bzw. Strahlelementen 27-32 nicht der Idealpunkt beider Strahlen 33, 34 bzw. Strahlelemente 27-32 erreicht bzw. eingestellt werden. In 8 ist zu sehen, dass bei der gezeigten Relativgeschwindigkeit, beide Strahlen 33, 34 innerhalb der Kontur für gute Werte (innerste Kontur) liegen, aber von den Idealpunkten jeweils entfernt sind. Bei der in 9 gezeigten Wertekombination hat man sich für das zweite Strahlelement 27-32 (unterer Teil der 9) gegenüber der in 8 gezeigten Wertekombination auf den Idealpunkt zubewegt, allerdings wurde die Kontur für gute Werte (innerste Kontur) für das erste Strahlelement 27-32 verlassen und die Kombination von Relativgeschwindigkeit und Leistung des Strahls 33, 34 liegt innerhalb der Kontur für akzeptable Werte (mittlere Kontur).
Somit wird beim Verändern der Prozessparameter zum Verbessern des Herstellungsprozesses keine Optimierung der Parameter der einzelnen Strahlen 33, 34 unabhängig voneinander durchgeführt (das Optimum ist in 6-9 jeweils durch den Idealpunkt gekennzeichnet), sondern die Korrelationen bzw. Abhängigkeiten der Prozessparameter unterschiedliche Strahlelemente 27-32 zueinander bzw. voneinander wird berücksichtigt. Die Relativgeschwindigkeit muss für alle Strahlen 33, 34 bzw. Strahlelemente 27-32 die gleiche sein. Die Temperatur des Ausgangsmaterials 20, auf die erwärmt werden soll, muss nicht für alle Strahlelemente 27-32 dieselbe sein, aber hier gibt es eine begrenzte Abhängigkeit bzw. Korrelation, die von der Entfernung der Strahlelemente 27-32 zueinander abhängt. Je weiter die Strahlelemente 27-32 voneinander entfernt sind, so unabhängiger voneinander können die Temperaturen, auf die das Ausgangsmaterial 20 erwärmt werden soll bzw. erwärmt wird, eingestellt werden.
Die Anzahl der Strahlelemente 27-32 der Herstellungsvorrichtung 10 beträgt nicht nur zwei, wie in 8 und 9 gezeigt, sondern kann im Bereich von einigen Hunderten (z.B. 100, 200 oder 500 Strahlelemente 27-32), im Bereich von Tausend oder einigen Tausend (z.B. 1000, 2500 oder 5000 Strahlelemente 27-32) oder Zehntausend oder mehr betragen. Bei dem Verbessern bzw. Optimieren der Prozessparameter dieser Vielzahl von Strahlelementen 27-32 werden die Abhängigkeiten der Prozessparameter voneinander beachtet. Es wird sozusagen ein möglichst guter Kompromiss zwischen den Idealpunkten mehrerer Strahlelemente 27-32 oder aller Strahlelemente 27-32 gesucht bzw. eingestellt. Eine gleichzeitige Optimierung aller Prozessparameter unter Beachtung der Abhängigkeiten voneinander bzw. Korrelationen zueinander gemeinsam wird durchgeführt. Im Normalfall wird weder der optimale Wert für das erste Strahlelement 27-32 noch der optimale Wert für das zweite Strahlelement 27-32 gewählt, sondern ein anderer Wert als Kompromiss. Somit wird auch bei einem Wert wie der Strahlleistung, die für verschiedene Strahlelemente 27-32 unabhängig voneinander eingestellt wird, nicht der Wert angewendet bzw. genommen, der dem idealen Wert für das jeweilige Strahlelement 27-32 entspricht (der bei völliger Unabhängigkeit der Prozessparameter der Strahlelemente 27-32 eingestellt würde), sondern, da die Abhängigkeit der Prozessparameter berücksichtigt wird, ein anderer Wert.
Ein Verändern bzw. Verbessern der Prozessparameter kann auch dann durchgeführt werden, wenn kein Fehler des Objekts 22-26 erkannt wurde. Die Messeinrichtungen 60, 61 können auch ohne Erkennen eines Fehlers feststellen, dass die aktuellen Prozessparameter suboptimal sind.
Es gibt Prozessparameter, die für alle Strahlelemente 27-32 gleich sind, z.B. die Relativgeschwindigkeit. Manche Prozessparameter hängen teilweise voneinander ab, wie z.B. die Temperatur des Ausgangsmaterials 20, die für Strahlelemente 27-32, die nahe zueinander benachbart sind, ähnlich groß ist bzw. sein muss, während sie für weiter voneinander entfernte Strahlelemente 27-32 im Wesentlichen unabhängig voneinander ist. Und es gibt Prozessparameter des Herstellungsprozesses, wie z.B. die Intensität bzw. Leistung des Strahls 33, 34 des Strahlelements 27-32, die im Wesentlichen völlig unabhängig voneinander sind.
10 zeigt eine schematische Ansicht der Strahlelemente 27-32 einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10. 11 zeigt eine schematische Ansicht der Strahlelemente 27-32 einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Bei der vierten Ausführungsform und der fünften Ausführungsform sind jeweils mehrere Strahlelemente 27-32 in einem Modul 50-54 zusammengefasst. Die Strahlelemente 27-32 bzw. Strahlen 33, 34 eines Moduls 50-54 können nur gemeinsam bewegt werden. Es ist möglich, dass die Module 50-54 jeweils gedreht werden können, insbesondere wenn die Strahlen 33, 34 eine bestimme Ausrichtung bzw. Vorzugsorientierung haben, z.B. bei einer elliptischen nicht-kreisförmigen Form des Strahls 33, 34. Die Strahlelemente 27-32 eines Moduls 50-54 können beispielsweise eine gemeinsame Fourier-Optik und/oder f-Theta-Optik aufweisen bzw. verwenden. Auch hierdurch ist eine Korrelation bzw. Abhängigkeit von Prozessparametern unterschiedlicher Strahlelemente 27-32 vorhanden, die beim Verbessern der Prozessparameter berücksichtigt werden sollte bzw. berücksichtigt wird. Diese Art der Abhängigkeit ist ein Beispiel für eine diskrete Abhängigkeit.
Es ist möglich, dass mehrere Strahlelemente 27-32 bzw. Strahlen 33, 34 Teils eines einzelnen bzw. desselben Laserstacks sind. Die Laserdioden des Laserstacks teilen sich somit Eigenschaften wie die Temperatur, die die exakte Frequenz des ausgesandten Lichts beeinflusst. Die Strahlen 33, 34 eines Laserstacks weisen somit die gleichen Eigenschaften auf, während Strahlen 33, 34 eines anderen Laserstacks andere Eigenschaften aufweisen können. Diese Abhängigkeit bzw. Unabhängigkeit kann beim Verbessern der Prozessparameter berücksichtigt werden.
12 zeigt eine schematische Ansicht zweier unterschiedlicher mittels der Herstellungsvorrichtung 10 aus 1 hergestellter bzw. herzustellender Objekte 22-26.
Unterschiedlichen Strahlelementen 27-32 können beim Verbessern oder Optimieren der Prozessparameter unterschiedliche Gewichte bzw. Wertungsgewichte zugewiesen werden. Dies bedeutet, dass das Verbessern bzw. Optimieren der Prozessparameter eines ersten Strahlelements 27-32 als wichtiger bewertet wird als das Verbessern bzw. Optimieren der Prozessparameter eines zweiten Strahlelements 27-32. Beispielsweise kann einem ersten Strahlelement 27-32, das eine Kante eines Objekts 22-26 herstellt, ein größeres Gewicht zugewiesen werden, als einem zweiten Strahlelement 27-32, das einen Innenbereich desselben Objekts 22-26 herstellt. Die Kante befindet sich beim fertig hergestellten Objekt 22-26 außen bzw. ist sichtbar, während der Innenbereich nicht sichtbar ist oder geringeren Belastungen als die Kante standhalten muss.
Es können von der Herstellungsvorrichtung 10 mehrere Objekte 22-26 gleichzeitig hergestellt werden. Insbesondere wenn wie in 12 gezeigt zwei unterschiedliche Objekte 22-26 hergestellt werden, so kann z.B. dem ersten Strahlelement 27-32 bzw. dem ersten Strahl 33, 34, das bzw. der die Spitze bzw. Kante bzw. den Umfang des rechten Objekts 22-26 in 12 herstellt, ein größeres Gewicht beim Verbessern der Prozessparameter zugewiesen sein bzw. werden als dem zweiten Strahlelement 27-32 bzw. dem zweiten Strahl 33, 34, das bzw. der einen Innenbereich des linken Objekts 22-26 in 12 herstellt.
Die zugewiesenen Gewichte bzw. Wertungsgewichte können sich über die Zeit ändern.
Die Prozessparameter können während des Herstellens bzw. Bearbeitens einer Lage des Ausgangsmaterials 20 bzw. des Objekts 22-26, zwischen dem Herstellen bzw. Bearbeiten einer ersten Lage und einer zweiten Lage des Ausgangsmaterials 20 bzw. des Objekts 22-26 oder zwischen dem Herstellen eines ersten Objekts 22-26 und dem Herstellen eines zweiten Objekts 22-26 verändert oder optimiert oder verbessert werden.
Wenn Fehler des Objekts 22-26 oder Fehler eines ersten Strahlelements 27-32 festgestellt werden, ist es möglich, das jeweilige Strahlelement 27-32, das den Fehler aufweist oder den Fehler erzeugt hat, abzuschalten. Andere Strahlelemente 27-32 können den Teilbereich, der dem ersten Strahlelement 27-32 zugewiesen war bzw. der von dem ersten Strahlelement 27-32 bearbeitet wurde, übernehmen. Diese bedeutet, dass der Teilbereich des ersten Strahlelements 27-32 einem oder mehreren anderen Strahlelemente 27-32 zugewiesen wird. Die Schreibkreise der Strahlelemente 27-32 überschneiden sich in der Regel. Eine Neuzuweisung kann natürlich nur zu Strahlelementen 27-32 stattfinden, die den entsprechenden Teilbereich des Ausgangsmaterials 20 auch bearbeiten können. Durch die Neuzuweisung sinkt die Effizienz des Herstellungsprozesses nur gering und das Herstellen kann im Wesentlichen ohne Unterbrechung fortgesetzt werden.
Es ist denkbar, dass die Neuzuteilung des Teilbereichs des defekten Strahlelements 27-32 zu weiteren Neuzuteilungen von Teilbereichen von weiteren Strahlelementen 27-32 führt. Es kann ein kaskadenartiger bzw. dominoartiger Effekt von Neuzuteilungen von Teilbereichen zu den Strahlelementen 27-32 führen, auch wenn nur ein einziges Strahlelement 27-32 einen Fehler aufweist bzw. abgeschaltet wird.
Wenn alle Fehler einer Lage erfasst wurden, kann bestimmt bzw. unterteilt werden, ob die Ursache des Fehlers die Prozessparameter eines oder mehrerer einzelner Strahlelemente 27-32 waren oder ob eine globale Einstellung (z.B. die Einstellung der Relativgeschwindigkeit) der Prozessparameter für alle Strahlelemente 27-32 die Ursache des Fehlers oder der Fehler war. Wenn die Prozessparameter eines oder mehrerer einzelner Strahlelemente 27-32 die Ursache ist, muss des Weiteren bestimmt werden, ob der Fehler in Zukunft durch Verändern der Prozessparameter dieser Strahlelemente 27-32 voraussichtlich verhindert werden kann oder ob das Strahlelement 27-32 oder die entsprechenden Strahlelemente 27-32 abgeschaltet werden müssen.
Wenn Fehler in einer Schicht des teilhergestellten oder vollständige hergestellten Objekts 22-26 erkannt wurden, kann die Entscheidung, wie weiter vorgegangen wird, die drei folgenden Möglichkeiten umfassen:

- Reparieren des Fehlers
- Akzeptieren des Fehlers, d.h. kein Reparieren des Fehlers (z.B. wenn die Qualität des Objekts 22-26 trotzdem ausreichend ist)
- Abbrechen des weiteren Herstellens des Objekts 22-26

Diese Entscheidung wird abhängig von den unten genannten Aspekten automatisiert durchgeführt.
Das Reparieren kann beispielsweise durch ein erneutes Aufschmelzen des Teilbereichs, der den Fehler aufweist, durchgeführt werden.
Das Erkennen von Fehlern bzw. Erfassen von Eigenschaften ist auch dann sinnvoll, wenn nichts zum Beheben eines möglichen Fehlers unternommen wird, da dies ein Nachweis sein kann, dass keine Fehler vorhanden sind.
13a zeigt eine weitere schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten 22-26 ohne Fehler. 14a zeigt eine schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten 22-26 mit einem Fehler. 14b zeigt eine weitere schematische Ansicht des Herstellungsprozesses von fünf Objekten 22-26 mit einem Fehler.
In 13a, 13b, 14a und in 14b verläuft die Zeit jeweils von links nach rechts. In 13a und 14a ist der Herstellungsprozess mit einer Herstellungsvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik mit einem Strahl 33, 34 gezeigt. In 13b und 14b ist der Herstellungsprozess mit einer erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10 mit einer Vielzahl von Strahlen 33, 34 gezeigt. Jeweils in dem oberen Teil der 14a und 14b wird der Fehler repariert, während jeweils im unteren Teil der 14a und 14b der Fehler nicht repariert wird.
Beispielhaft betrachten wir die gleichzeitige Herstellung von fünf Objekten 22-26 mit jeweils drei Schichten L1-L3. Für dieses vereinfachte Beispiel gehen wir davon aus, dass die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung 10 lediglich fünf Strahlelemente 27-32 bzw. fünf Strahlen 33, 34 umfasst. Zur besseren Darstellung wurde zwischen den Schichten L1-L3 ein Abstand eingezeichnet. Die benötigte Zeit für das Pulverauftragen vor dem Bearbeiten der nächsten Schicht L1-L3 und sonstige Schritte zwischen dem Bearbeiten der Schichten L1-L3 ist für diese Betrachtung unbeachtlich.
Bei einer Herstellungsvorrichtung 10 mit einem Strahlelement 27-32 bzw. einem Strahl 33, 34 gemäß dem Stand der Technik braucht es 15 Zeiteinheiten (z.B. 15 Minuten), um die fünf Produkte herzustellen. Bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10 braucht es nur drei Zeiteinheiten (z.B. 3 Minuten). Wir nehmen nun an, dass beim Bearbeiten der zweiten Schicht L2 des zweiten Objekts 22-26 ein Fehler auftritt. Dies ist in 14a bzw. in 14b durch ein Kreuz dargestellt. Der Fehler kann innerhalb einer Zeiteinheit repariert werden (durch ein „R“ dargestellt) oder der Fehler wird nicht repariert und das Objekt 22-26 ist unbrauchbar/Ausschuss.
Bei der Herstellungsvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik wird die Zeit für das Reparieren überkompensiert durch die zusätzlichen brauchbaren Objekte 22-26. Dies bedeutet, dass sich das Reparieren zeitlich lohnt. Die Produktivität gemessen an der Zahl der hergestellten brauchbaren Objekte 22-26 pro Zeiteinheit ist höher, wenn die Reparatur durchgeführt wird. Bei Reparatur, dargestellt im oberen Teil von 14a, werden 5 brauchbare Objekte in 16 Zeiteinheiten hergestellt, d.h. 0,3125 brauchbare Objekte pro Zeiteinheit. Bei Nicht-Reparatur, dargestellt im unteren Teil von 14a, werden 4 brauchbare Objekte in 14 Zeiteinheiten hergestellt, d.h. 0,2857 brauchbare Objekte pro Zeiteinheit.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10 ergibt sich das gegensätzliche Ergebnis. Es lohnt sich im gezeigten Fall nicht zu reparieren und es ist besser, auf ein brauchbares Objekt 22-26 zu verzichten. Wenn repariert wird, dargestellt im oberen Teil von 14b, werden 5 brauchbare Objekte in 4 Zeiteinheiten hergestellt, d.h. 1,25 brauchbare Objekte 22-26 pro Zeiteinheit. Wenn nicht repariert wird, dargestellt im unteren Teil von 14b, werden 4 brauchbare Objekte in 3 Zeiteinheiten hergestellt, d.h. 1,33 brauchbare Objekte pro Zeiteinheit.
Da mittels der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10 in der Realität mehr als 5 Objekte 22-26 gleichzeitig hergestellt werden und die Fehler nur eine geringe Anzahl von Schichten oder Objekte 22-26 betrifft, ist es oftmals (zeit)effizienter auf die Reparatur zu verzichten. Je nach Aufbau der Herstellungsvorrichtung 10 kann nämlich die Durchführung der Reparatur mittels eines oder mehrerer Strahlelemente 27-32 bedeuten, dass die anderen Strahlelemente 27-32 pausieren.
Es wird somit entschieden, dass die Reparatur bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10 sinnvoll ist und durchgeführt wird, wenn folgende Ungleichung erfüllt ist: $f > c * N$
wobei

f: der Anteil bzw. Prozentsatz ist, zu dem das Objekt 22-26, bei dem der Fehler erkannt wurde, bereits fertig bzw. vollständig hergestellt wurde,
N: die Anzahl der Objekte 22-26 ist, die von der Herstellungsvorrichtung 10 gleichzeitig hergestellt werden,
c: das Verhältnis zwischen der Zeit, die für das Reparieren benötigt wird, und der Zeit, die für das Herstellen eines vollständigen Objekts 22-26 notwendig, ist.

Wenn f beispielsweise den Wert 0,1 aufweist, bedeutet dies, dass das Objekt 22-26 zu 10% fertig hergestellt ist. Ein Wert von f von 0,9 bedeutet dagegen, dass das Objekt 22-26 bereits zu 90% fertig hergestellt ist. Die Anzahl N kann von der Anzahl der Strahlelemente 27-32 bzw. Strahlen 33, 34 der Herstellungsvorrichtung 10 abhängen.
Das Reparieren kann sozusagen on-the-fly bzw. instantan bzw. umgehend durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass ein erstes Strahlelement 27-32 oder mehrere erste Strahlelemente 27-32 die Reparatur des Fehlers bzw. des defekten Teilbereichs des Objekts 22-26 durchführen (z.B. indem ein Teilbereich des Objekts 22-26 nochmals erhitzt bzw. erwärmt wird), während die anderen Strahlelemente 27-32 das Objekt 22-26 weiter herstellen. Hierbei kann eine Neuzuordnung der zu bearbeitenden Teilbereiche zu den Strahlelementen 27-32 durchgeführt werden. Auf diese Weise dauert der Herstellungsprozess des Objekts 22-26 nur geringfügig länger als ohne das Entstehen und Reparieren eines Fehlers.
Es ist möglich, dass bei der Herstellungsvorrichtung 10 das Objekt 22-26 an dergleichen Stelle bestrahlt wird, das Objekt 22-26 vermessen wird und neues Pulver aufgetragen wird. Dies bedeutet, dass diese 3 Schritte an dergleichen Position der Herstellungsvorrichtung 10 durchgeführt werden können.
Alternativ ist es auch möglich, dass für einige der Schritte oder für jeden dieser Schritte das teilweise hergestellte oder vollständig hergestellte Objekt 22-26 bzw. die Unterlage 21 mit dem Objekt 22-26 jeweils zu verschiedenen dedizierten Vorrichtungen transportiert wird. Insbesondere kann dieser Transport derart erfolgen, dass diese dedizierten Vorrichtungen wiederholt in einer bestimmten Reihenfolge erreicht werden. Dies wird auch Achterbahndesign oder roller coaster design genannt.
15 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Die Herstellungsvorrichtung 10 weist mehrere Vorrichtungen auf, zwischen denen das Objekt 22-26 oder die Unterlage 21 bewegt wird. Beispielsweise sind die verschiedenen Vorrichtungen mit einer Schiene 95 verbunden, mittels der die Unterlage 21 mit dem Ausgangsmaterial 20 bzw. Objekt 22-26 geführt wird.
Die Herstellungsvorrichtung 10 weist eine Auftragsvorrichtung 90, 91 auf. Die Auftragsvorrichtung 90, 91 trägt eine neue Schicht des Ausgangsmaterials 20 bzw. von Pulver auf die Unterlage 21 bzw. die bereits auf der Unterlage 21 vorhandenen Schichten des Ausgangsmaterials 20 auf.
Zudem weist die Herstellungsvorrichtung 10 eine Strahlvorrichtung 70, 71 auf. Die Strahlvorrichtung 70, 71 umfasst zumindest einen Teil der Strahlelemente 27-32 oder die Strahlelemente 27-32 und strahlt die Strahlen 33, 34 der Strahlelemente 27-32 auf das Ausgangsmaterial 20, wodurch das Ausgangsmaterial 20 stellenweise erhitzt bzw. erwärmt wird.
Der nächste Teil der Herstellungsvorrichtung 10 entlang der Bewegungsrichtung der Unterlage 21 ist eine Abkühlvorrichtung 80, 81. Hier wird das Objekt 22-26 bzw. das Ausgangsmaterial 20 gekühlt.
Nachfolgend ist eine Messstation 65, 66 mit einer oder mehreren Messeinrichtungen 60, 61 vorhanden. Die Messeinrichtung oder Messeinrichtungen 60, 61 kann/können zum Vermessen bzw. Erfassen der Eigenschaften des Objekts 22-26 und/oder des Ausgangsmaterials 20 auf der Unterlage 21 ausgebildet sein.
Anschließend befinden sich wieder eine Auftragsvorrichtung 90, 91, eine weitere Strahlvorrichtung 70, 71, eine weitere Abkühlvorrichtung 80, 81 und eine weitere Messstation 65, 66 mit einer oder mehreren Messeinrichtungen 60, 61 in der Herstellungsvorrichtung 10, bevor man wieder zu der ersten Auftragsvorrichtung 90, 91 gelangt. Jede Vorrichtung ist somit zweimal vorhanden.
Denkbar ist, dass die Strahlvorrichtung 70, 71 nur Messeinrichtungen 60, 61 zum Erkennen von Fehlern, die nur während des Herstellungsprozesses bzw. des Erwärmens des Ausgangsmaterials 20 erfasst werden können (z.B. die Temperatur des aufgeschmolzenen bzw. erwärmten Ausgangsmaterials 20), aufweist. Die weiteren Messeinrichtungen 60, 61 bzw. -elemente können in der Messstation 65, 66 bzw. Messstationen 65, 66 angeordnet sein. Hierdurch kann die Anzahl in Messeinrichtungen 60, 61 in der Strahlvorrichtung 70, 71 bzw. zwischen den Strahlelementen 27-32, wo der Platz bzw. Raum besonders eng ist, reduziert werden. Folglich wird die effektive Dichte der Strahlelemente 27-32 erhöht. Die Fehler können in der Strahlvorrichtung 70, 71 repariert werden.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform dadurch, dass zusätzlich jeweils zwischen der Messstation 65, 66 mit einer oder mehreren Messeinrichtungen 60, 61 und dem Auftragsvorrichtung 90, 91 eine dedizierte Reparaturvorrichtung 93, 94 vorhanden ist. Der Vorteil einer besonderen bzw. dedizierten Reparaturvorrichtung 93, 94 ist, dass diese derart ausgebildet sein kann, dass hier Fehler repariert werden können, die durch die Strahlelemente 27-32 der Strahlvorrichtung 70, 71 nicht repariert werden können.
17a zeigt eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform dadurch, dass eine Umgehung der Reparaturvorrichtung 93, 94 möglich ist, d.h. dass die Unterlage 21 direkt bzw. unmittelbar von der Messstation 65, 66 mit einer oder mehreren Messeinrichtungen 60, 61 zu der Auftragsvorrichtung 90, 91 unter Umgehung der Reparaturvorrichtung 93, 94 bewegt werden kann, und dass nur eine Reparaturvorrichtung 93, 94 vorhanden ist.
Durch diese Anordnung wird Zeit gespart, da nicht jedes Objekt 22-26 in die bzw. durch die Reparaturvorrichtung 93, 94 geführt werden muss. Dies wird nur dann durchgeführt, wenn die Messstation 65, 66 mit einer oder mehreren Messeinrichtungen 60, 61 einen Fehler erkannt hat. Wenn die Messstation 65, 66 mit einer oder mehreren Messeinrichtungen 60, 61, nach der nicht unmittelbar die Reparaturvorrichtung 93, 94 angeordnet ist, einen Fehler erkennt, so kann das Objekt 22-26 bzw. die Unterlage 21 durch die Auftragsvorrichtung 90, 91, die Strahlvorrichtung 70, 71, die Abkühlvorrichtung 80, 81 unverändert geführt werden, so dass vor dem Aufbringen einer neuen Schicht, der Fehler in der einzigen Reparaturvorrichtung 93, 94 repariert werden kann. Diese Anordnung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Auftreten von Fehlern sehr unwahrscheinlich ist und/oder das Reparieren von Fehler nicht lange dauert.
17b zeigt eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform dadurch, dass bei beiden Reparaturvorrichtungen 93, 94 eine Umgehungsmöglichkeit vorhanden ist. D.h. jeweils nach den beiden Messstationen 65, 66 kann das Objekt 22-26 bzw. die Unterlage 21 direkt zu der Auftragsvorrichtung 90, 91 bewegt werden, ohne dass die Reparaturvorrichtung 93, 94 durchfahren wird. Diese Anordnung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Auftreten von Fehlern sehr wahrscheinlich ist und/oder das Reparieren von Fehler sehr lange dauert.
17c zeigt eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Es ist möglich, dass Bereiche vorhanden sind, in denen die Unterlage 21 in den Kreislauf eingesetzt bzw. entnommen wird. In diesen Bereichen können die Reparaturvorrichtungen 93, 94 angeordnet sein.
Die zehnte Ausführungsform unterscheidet sich von der neunten Ausführungsform dadurch, dass die Reparaturvorrichtungen 93, 94 in den Bereichen angeordnet sind, in den die Unterlage 21 in den Kreislauf hinein gelangt oder heraus gelangt.
18 zeigt eine schematische Darstellung einer elften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10.
Die elfte Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform dadurch, dass keine separate Messstation 65, 66 vorhanden ist. Die Messung wird bei der elften Ausführungsform mittels Messeinrichtungen 60, 61 in der Strahlvorrichtung 70, 71 durchgeführt. Die Messeinrichtungen 60, 61 können somit Teil der Strahlvorrichtung 70, 71 sein.
Bezugszeichenliste

1-6: Schreibkreis
10: Herstellungsvorrichtung
15: Steuerungsvorrichtung
20: Ausgangsmaterial
21: Unterlage
22-26: Objekt
27-32: Strahlelement
33, 34: Strahl
40-42: Schreibkreis
50-54: Modul
60, 61: Messeinrichtung
65, 66: Messstation
70, 71: Strahlvorrichtung
80, 81: Abkühlvorrichtung
90, 91: Auftragsvorrichtung
93, 94: Reparaturvorrichtung
95: Schiene
100-105: Heizeinrichtung
L1-L3: Schicht

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

WO 2018/234331 A1 [0058]

Claims

Verfahren zum additiven Herstellen eines Objekts (22-26) aus einem Ausgangsmaterial (20) mittels einer Herstellungsvorrichtung (10), wobei die Herstellungsvorrichtung (10) eine Vielzahl von Strahlelementen (27-32) zum Ausstrahlen von Strahlen (33, 34) auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) zum Erwärmen der Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Aussenden von einer Vielzahl von Strahlen (33, 34) von den Strahlelementen (27-32) auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) zum Erwärmen der Teilbereiche; und Erfassen von Messdaten des Ausgangsmaterials (20), des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) und/oder der Herstellungsvorrichtung (10).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: Verändern von Prozessparametern des Erwärmens der Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) durch die Strahlen zum Verbessern des Herstellungsprozesses des Objekts (22-26) auf Basis der Messdaten, wobei bei dem Verändern der Prozessparameter die Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen (33, 34) voneinander berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Erkennen eines Fehlers bei einem ersten Strahlelement (27-32) der Vielzahl von Strahlelementen (27-32); Abschalten des ersten Strahlelements (27-32); und Neuzuordnen von mindestens einem Teilbereich des Ausgangsmaterials (20), der dem ersten Strahlelement (27-32) zugeordnet war, zu den anderen Strahlelementen (27-32).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Verändern der Prozessparameter zum Verbessern des Herstellungsprozesses unterschiedlichen Strahlelementen (27-32) unterschiedlich große Wertungsgewichte zugewiesen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Erkennen eines Fehlers des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) auf Basis der Messdaten; Entscheiden, ob der erkannte Fehler repariert wird oder nicht repariert wird abhängig von dem Anteil des vollständigen Objekts (22-26), zu dem das teilhergestellte Objekt (22-26) bereits hergestellt wurde, von der Anzahl der durch die Herstellungsvorrichtung (10) gerade gleichzeitig hergestellten Objekte (22-26) und abhängig von dem Verhältnis zwischen der benötigten Zeit für das Reparieren des Fehlers und der benötigten Zeit für das Herstellen eines vollständigen Objekts (22-26) aus dem Ausgangsmaterial (20); und Reparieren des Fehlers, wenn entschieden wurde, den Fehler zu reparieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Erkennen eines Fehlers des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) auf Basis der Messdaten; Reparieren des erkannten Fehlers mittels einer oder mehrerer Strahlelemente (27-32) der Herstellungsvorrichtung (10), während andere Strahlelemente (27-32) der Vielzahl von Strahlelementen (27-32) das Objekt (22-26) weiter aus dem Ausgangsmaterial (20) herstellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: Bewegen des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) weg von den Strahlelementen (27-32) zu einer Messstation (65, 66) mit einer oder mehreren Messeinrichtungen (60, 61) zum Messen von Eigenschaften des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) und/oder zum Erkennen von Fehlern des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: Bewegen des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26), das einen Fehler aufweist, zu einer Reparaturvorrichtung (93, 94) zum Reparieren von Fehlern des Objekts (22-26).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das teilhergestellte Objekt (22-26) an der Reparaturvorrichtung (93, 94) vorbei direkt von der Messstation (65, 66) zu einer Auftragsvorrichtung (90, 91) zum Auftragen von Ausgangsmaterial (20) auf das teilhergestellte Objekt (22-26) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-9, wobei die Prozessparameter während des Herstellens eines Objekts (22-26) verändert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-10, wobei die Prozessparameter nach dem vollständigen Herstellen eines ersten Objekts (22-26) und vor dem Herstellen eines zweiten Objekts (22-26) verändert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messdaten von Messeinrichtungen (60, 61) erfasst werden, die zwischen den Strahlelementen (27-32) der Herstellungsvorrichtung (10), insbesondere regelmäßig, angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere zweite Strahlelemente (27-32) der Vielzahl von Strahlelementen (27-32) in einem Modul (50-54) derart zusammengefasst sind, dass die Strahlen (33, 34) der Strahlelemente (27-32) des Moduls (50-54) nur zusammen über das Ausgangsmaterial (20) bewegbar sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einige der Steuerungselemente der Strahlelemente (27-32) zum Bewegen der Strahlen (33, 34) über das Ausgangsmaterial (20) im Wesentlichen baugleich zu Steuerungselementen der Messeinrichtungen (60, 61) zum Bewegen des Messbereichs über das Ausgangsmaterial (20) sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (60, 61) die gesamte Breite des Ausgangsmaterials (20), insbesondere die gesamte Oberfläche des Ausgangsmaterials (20), erfasst.
Computerprogrammprodukt, das von einem Prozessor eines Computers lesbare Instruktionen aufweist, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, Steuersignale für eine Herstellungsvorrichtung (10) zum additiven Herstellen eines Objekts (22-26) aus einem Ausgangsmaterial (20) zu erzeugen, die die Herstellungsvorrichtung (10) veranlassen, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16 gespeichert ist.
Herstellungsvorrichtung (10) zum additiven Herstellen eines Objekts (22-26) aus einem Ausgangsmaterial (20), wobei die Herstellungsvorrichtung (10) folgendes umfasst: eine Vielzahl von Strahlelementen (27-32) zum Ausstrahlen von Strahlen auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) zum Erwärmen der Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20), eine Steuerungsvorrichtung (15) zum Steuern der Herstellungsvorrichtung (10) derart, dass Strahlen (33, 34) auf Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) zum Erwärmen der Teilbereiche ausgesandt werden, und eine Messeinrichtung (60, 61) zum Erfassen von Messdaten des Ausgangsmaterials (20), des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) und/oder der Herstellungsvorrichtung (10).
Herstellungsvorrichtung (10) nach Anspruch 18, wobei die Steuerungsvorrichtung (15) zum Verändern von Prozessparametern des Erwärmens der Teilbereiche des Ausgangsmaterials (20) durch die Strahlen (33, 34) zum Verbessern des Herstellungsprozesses auf Basis der Messdaten ausgebildet ist, wobei bei dem Verändern der Prozessparameter die Abhängigkeit der Prozessparameter verschiedener Strahlen (33, 34) voneinander berücksichtigt werden.
Herstellungsvorrichtung (10) nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, wobei die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass beim Erkennen eines Fehlers bei einem ersten Strahlelement (27-32) der Vielzahl von Strahlelementen (27-32) das erste Strahlelement (27-32) abgeschaltet wird und mindestens ein Teilbereich des Ausgangsmaterials (20), der dem ersten Strahlelement (27-32) zugeordnet war, zu den anderen Strahlelementen (27-32) neuzugeordnet wird.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-20, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) zum Zuweisen unterschiedlich großer Wertungsgewichte zu unterschiedlichen Strahlelementen (27-32) bei dem Verändern der Prozessparameter zum Verbessern des Herstellungsprozesses ausgebildet ist.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-21, wobei die Steuerungseinrichtung zum Entscheiden, ob ein erkannter Fehler des Objekts (22-26) repariert wird oder nicht repariert wird abhängig von dem Anteil des vollständigen Objekts (22-26), zu dem das Objekt (22-26) bereits hergestellt wurde, von der Anzahl der durch die Herstellungsvorrichtung (10) gerade gleichzeitig hergestellten Objekte (22-26) und abhängig von dem Verhältnis zwischen der benötigten Zeit für das Reparieren des Fehlers und der benötigten Zeit für das Herstellen eines vollständigen Objekts (22-26) aus dem Ausgangsmaterial (20), ausgebildet ist.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-22, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass ein erkannter Fehler des Objekts (22-26) durch ein oder mehrere Strahlelemente (27-32) reparierbar ist, während die anderen Strahlelemente (27-32) der Vielzahl von Strahlelementen (27-32) das Objekt (22-26) weiter aus dem Ausgangsmaterial (20) herstellen.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-23, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass das teilhergestellte oder vollständig hergestellte Objekt (22-26) weg von den Strahlelementen (27-32) zu einer Messstation (65, 66) mit einer oder mehreren Messeinrichtungen (60, 61) zum Messen von Eigenschaften des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) und/oder zum Erkennen von Fehlern des teilhergestellten oder vollständig hergestellten Objekts (22-26) bewegbar ist.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-24, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass das teilhergestellte Objekt (22-26) an einer Reparatureinrichtung vorbei direkt von der Messstation (65, 66) zu einer Auftragsvorrichtung (90, 91) zum Auftragen von Ausgangsmaterial (20) auf das teilhergestellte Objekt (22-26) bewegbar ist.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-25, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass die Prozessparameter während des Herstellens eines Objekts (22-26) veränderbar sind.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-26, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass die Prozessparameter nach dem vollständigen Herstellen eines ersten Objekts (22-26) und vor dem Herstellen eines zweiten Objekts (22-26) veränderbar sind.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-27, wobei zumindest ein Teil der Messeinrichtungen (60, 61), insbesondere alle Messeinrichtungen (60, 61), zwischen den Strahlelementen (27-32) angeordnet sind.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-28, wobei mehrere zweite Strahlelemente (27-32) der Vielzahl der Strahlelemente (27-32) in einem Modul (50-54) derart zusammengefasst sind, dass die Strahlen des Moduls (50-54) nur zusammen über das Ausgangsmaterial (20) bewegbar sind.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-29, wobei zumindest einige der Steuerungselemente der Strahlelemente (27-32) zum Bewegen der Strahlen (33, 34) über das Ausgangsmaterial (20) im Wesentlichen baugleich zu Steuerungselementen der Messeinrichtungen (60, 61) zum Bewegen des Messbereichs über das Ausgangsmaterial (20) sind.
Herstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18-30, wobei die Herstellungsvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass Messeinrichtungen (60, 61) derart angeordnet sind, dass die gesamte Breite, insbesondere die gesamte Oberfläche, des Ausgangsmaterials (20) durch die Messeinrichtungen (60, 61) erfassbar ist.