DE102021106204A1 - Verfahren zum messen eines auftragsverhaltens von pulver, verfahren zum bestimmen einer schichtzustellmenge, verfahren zur generativen fertigung einer bauteilschicht und vorrichtung zur generativen fertigung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver (3) in einem Baubereich (11) einer Vorrichtung zur generativen Fertigung (1) mit den folgenden Schritten offenbart:- Bereitstellen einer planen Oberfläche (57) im Baubereich (11), die bezüglich einer Arbeitsfläche (9) um einen vorgegebenen Messhub (HM) abgesenkt ist,- Ausgeben einer vorgegebenen Zustellmenge (52_A) von Pulver von einem Pulvervorratsbehälter (23) zur Verteilung mit einem Beschichter (25),- Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge (52_A) von Pulver durch Verfahren des Beschichters (25) in einer Fahrtrichtung (x), wodurch sich auf der planen Oberfläche (57) eine Messpulverschicht (60) ausbildet, und- Messen einer ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A) der aufgetragenen Messpulverschicht (60). Eine genaue Kenntnis der ortsabhängigen Pulverauftragsmengen ermöglicht eine Pulverzustellung, die an einen schichtspezifischen Pulverbedarf, insbesondere an berechnete ortsabhängige Pulverbedarfsmengen, angepasst werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren der, insbesondere laserbasierten, generativen Fertigung von Bauteilen aus Pulver, wobei Pulver schichtweise für die Fertigung von Bauteilschichten in einem Baubereich befüllt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge von Pulver für eine generative Fertigung einer Bauteilschicht sowie allgemein ein Verfahren zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver in einem Baubereich sowie zugehörige Computerprogramm-produkte.
  • Die generative Fertigung von, insbesondere metallischen oder keramischen, Bauteilen basiert auf einem Verfestigen eines auf einer Bauplattform in Pulverform vorliegenden Ausgangsmaterials durch die Bestrahlung mit einem Energiestrahl, im Fall der laserbasierten generativen Fertigung mit Laserlicht. Dieses Konzept - auch als selektives Laserschmelzen (SEM: selective laser melting) oder als Pulverbettfusion bekannt - wird unter anderem in Maschinen für den (metallischen) 3D-Druck eingesetzt. Im Fall des auf einem metallischen Pulver basierenden 3D-Drucks spricht man auch von Laser-Metal-Fusion (FMF)-Anlagen. Eine beispielhafte Maschine zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Produkten ist in EP 2 732 890 A2 offenbart.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Speziellen auf die Bereitstellung von Pulver für die generative Fertigung einer Bauteilschicht. So ist z. B. die Menge an pulverförmigen Ausgangsmaterial, die für eine möglichst fehlerfreie Ausbildung einer zu bestrahlenden (obersten) Pulverschicht verwendet wird, wesentlich für eine effiziente Nutzung des Ausgangsmaterials, da dieses die Kosten generativer Fertigungsprozesse wesentlich mitbestimmt. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, dass bei der Bestimmung der bereitzustellenden Menge eine Volumenreduzierung zu berücksichtigen ist, die mit der Verfestigung des pulverförmigen Ausgangsmaterials zu einem festen Material einhergeht. Dies führt zu einer Zusatzmenge an Pulver, die benötigt wird, um das so „freiwerdende“ Volumen der letzten bestrahlten Schicht(en) aufzufüllen.
  • WO 2017/093136 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines Bedarfs an Aufbaumaterial für die Herstellung eines 3D-Objekts mit einer generativen Schichtaufbauvorrichtung unter Berücksichtigung von Lage und Orientierung der herzustellenden Objekte im Bauraum. Dabei wird ein Beschichtungsbereich in Teilbereiche unterteilt, denen Wichtungsfaktoren zugeordnet werden, die u. a. von der angesprochenen Volumenreduzierung abhängen.
  • WO 2017/009249 A2 beschreibt eine Beschichtungseinheit mit zwei Beschichterklingen, zwischen denen pulverförmiges Aufbaumaterial, das in einem oberhalb der Beschichterklingen angeordneten Vorratsbehälter bereitgestellt wird, aufgenommen und durch Verfahren der Beschichtungseinheit auf der Arbeitsebene verteilt wird. WO 2017/009249 A2 beschreibt ferner, die Abgabe von Aufbaumaterial entlang der Beschichterklingen einzustellen, um den Pulverauftrag an einen Herstellungsprozess anzupassen. Des Weiteren offenbart WO 2017/009249 A2 eine Zusatzmenge in Abhängigkeit von einer maximalen Ausdehnung eines verfestigten Bereichs in der zuvor aufgetragenen Schicht bereitzustellen.
  • WO 2019/091930 A1 offenbart ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen durch Verfestigen von Pulver mittels eines Energiestrahls. Dabei werden eine Basispulvermenge von unten und eine lokale Pulvererhöhung von oben einer Arbeitsebene zugeführt, um eine lokale notwendige Pulvermenge für die Auftragung genau dosieren zu können. WO 2020/094672 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer pulverbettbasierten Fertigungseinrichtung mit einer Pulverbettkamera zur Aufnahme einer Arbeitspulverschicht eines Pulvermaterials an einem Bauort der Fertigungseinrichtung. Aufnahmen, insbesondere daraus abgeleitete Korrelationsbilder, können auf lokale Beschichtungsfehler untersucht werden.
  • Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Menge an eingesetztem pulverförmigen Ausgangsmaterial optimiert. So soll insbesondere bei einzelnen Beschichtungsvorgängen die Menge an Pulver, die nicht benötigt wird, reduziert werden, um den Aufwand für Entsorgung und/oder Wiederaufbereitung von Pulver gering zu halten. Einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zustellmenge an Pulver für verschiedene Maschinenparameter automatisiert und hinsichtlich des Pulververbrauchs optimiert angeben zu können. Ein Dosierfaktor soll insbesondere für eine optimierte Menge an zu verteilendem Pulver für einen gleichmäßigen Aufbau einer Pulverschicht im Baubereich ausgebbar sein.
  • Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 7, ein Verfahren nach Anspruch 18 und eine Vorrichtung zur generativen Fertigung nach Anspruch 20. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einem Aspekt weist ein Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver in einem Baubereich einer Vorrichtung zur generativen Fertigung die folgenden Schritte auf:
    • - Bereitstellen einer planen Oberfläche im Baubereich, die bezüglich einer Arbeitsfläche um einen vorgegebenen Messhub abgesenkt ist,
    • - Ausgeben einer vorgegebenen Zustellmenge von Pulver von einem Pulvervorratsbehälter zur Verteilung mit einem Beschichter,
    • - Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge von Pulver durch Verfahren des Beschichters in einer Fahrtrichtung, wodurch sich auf der planen Oberfläche eine Messpulverschicht ausbildet, und
    • - Messen einer ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags der aufgetragenen Messpulverschicht.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge von Pulver für eine generative Fertigung einer Bauteilschicht eines zu fertigenden Bauteils mit einem Energiestrahl offenbart, wobei für die generative Fertigung der Bauteilschicht die Schichtzustellmenge dazu vorgesehen ist, von einem Pulvervorratsbehälter für einen Beschichtungsvorgang mit einem Beschichter ausgegeben zu werden, um in einem Baubereich oberhalb einer Bauplattform eine zu bestrahlende Pulverschicht mit einer planen Oberfläche durch Verschieben der Schichtzustellmenge mit dem Beschichter in einer Fahrtrichtung auszubilden und mit dem Energiestrahl Energie in die zu bestrahlende Pulverschicht in einem Bereich des zu fertigenden Bauteils zur Fertigung der Bauteilschicht einzutragen. Die Schichtzustellmenge wird mit den folgenden Schritten bestimmt:
    • - Berechnen einer Verteilung eines Pulverbedarfs für die Ausbildung der zu bestrahlenden Pulverschicht, wobei der Pulverbedarf für ein Füllen eines schichtförmigen Teilvolumens, das durch eine Absenkhöhe der Bauplattform im Baubereich gegeben ist, und eines fertigungsbedingten Teilvolumens, das sich aufgrund eines Pulververbrauchs in einem vorausgehenden Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung mindestens einer vorausgehenden Bauteilschicht ergibt, abgeleitet wird und die Verteilung des Pulverbedarfs quer zur Fahrtrichtung durch Pulverbedarfsmengen, die jeweils einem parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Bedarf an Pulver entsprechen, gegeben ist. Insbesondere entsprechen die Pulverbedarfsmengen jeweils einem in einem Streifen, parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Bedarf an Pulver.
    • - Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit mindestens einer gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags.
    • - Bestimmen der Schichtzustellmenge basierend auf der Zustellmenge der gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht eines zu fertigenden Bauteils mit einem Energiestrahl offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Durchführen eines Bestrahlungsvorgang einer Pulverschicht, die oberhalb einer absenkbaren Bauplattform bereitgestellt ist und eine plane Oberfläche aufweist, zur Fertigung einer der Bauteilschicht vorausgehenden Bauteilschicht durch Aufschmelzen von Pulver der Pulverschicht, wodurch ein nicht-planer Oberflächenverlauf der bestrahlten Pulverschicht entsteht,
    • - Absenken der Bauplattform um eine Absenkhöhe,
    • - Bestimmen einer Schichtzustellmenge nach einem, hierin zusammengefassten Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge für ein durch die Absenkhöhe bestimmtes schichtförmiges Teilvolumen und ein durch den Bestrahlungsvorgang bestimmtes fertigungsbedingtes Teilvolumen,
    • - Bereitstellen von Pulver mindestens im Umfang der bestimmten Schichtzustellmenge,
    • - Verschieben des Pulvers mit einem Beschichter in eine Fahrtrichtung zum Auftragen des Pulvers über die bestrahlte Pulverschicht, um eine neue Pulverschicht zu erzeugen, wobei das Pulver ein durch das Absenken und durch das Aufschmelzen erzeugtes Volumen oberhalb des nicht-planen Oberflächenverlaufs der bestrahlten Pulverschicht befüllt, und
    • - Durchführen eines weiteren Bestrahlungsvorgangs der neuen Pulverschicht zur generativen Fertigung der Bauteilschicht.
  • In einem weiteren Aspekt umfasst eine Vorrichtung zur generativen Fertigung eines Bauteils
    • - eine Arbeitsfläche, die einen Baubereich, einen Pulvervorratsbereich und einen Pulversammelbereich umfasst,
    • - einen im Pulvervorratsbereich angeordneten Pulvervorratsbehälter zur Ausgabe einer Zustellmenge an Pulver,
    • - einen im Baubereich angeordneten Bauzylinder zur Ausbildung eines zu bestrahlenden Pulverbetts,
    • - optional einen im Pulversammelbereich angeordneten Sammelbehälter für Restpulver,
    • - einen Beschichter zum Verteilen einer Zustellmenge an Pulver,
    • - eine Pulverbettkamera für eine Überwachung des Baubereichs mittels Aufnahmen,
    • - ein Bestrahlungssystem zur Erzeugung und Führung eines Energiestrahls auf den Baubereich und
    • - eine Steuereinrichtung mit mindestens einem Mikroprozessor und mindestens einer Speichervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Befehle zu speichern, die, wenn sie von dem mindestens einen Mikroprozessor ausgeführt werden, ein wie hierin offenbartes Verfahren durchführen.
  • Eine Breite eines Messstreifens, der zum Messen einer ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags der aufgetragenen Messpulverschicht eingesetzt werden kann, kann durch das verwendete Messverfahren bestimmt werden. Beispielsweise kann die Breite eines Messtreifens durch eine Auflösung einer Kamera bei einer optischen Aufnahme der Messpulverschicht begrenzt werden. Im Rahmen einer Bildverarbeitung kann eine weitere Mittelung von Bildpunkten der optischen Aufnahme (Zusammenfassung von Bildpunkten zu Messtreifen) oder eine Interpolation zwischen Bildpunkten durchgeführt werden.
  • Werden die Pulverbedarfsmengen für Streifen parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich ermittelt, kann auch die zugrundeliegende Streifenbreite im Rahmen der vorliegenden Daten der zu bestrahlenden Pulverschicht eingestellt werden. Beispielsweise kann die Breite eines Streifens durch die physisches Größe der Datenpunkte, d.h., eine einem Datenpunkt zugeordnete Fläche in der Schicht, für die zu bestrahlenden Pulverschicht begrenzt werden. Im Rahmen der Berechnung der Verteilung eines Pulverbedarfs kann eine Zusammenfassung von Datenpunkten zur Ausbildung von breiteren Streifen oder eine Interpolation zwischen Datenpunkten zur Ausbildung von schmaleren Streifen durchgeführt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Messpulverschicht eine einheitliche Dicke bis zu einer Abrisskante aufweisen, deren Verlauf in der Arbeitsfläche von der Zustellmenge abhängt. Das Messen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags kann dann die folgenden Schritte umfassen:
    • - Messen von Erstreckungswerten der aufgetragenen Messpulverschicht für mehrere sich in Fahrtrichtung erstreckende Messstreifen der Messpulverschicht und
    • - Berechnen aus den Erstreckungswerten und dem Messhub die Verteilung eines Pulverauftrags, sodass die Verteilung eines Pulverauftrags Pulverauftragsmengen für die Messstreifen umfasst und die Pulverauftragsmengen einem jeweils in einem der Messstreifen parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Auftrag an Pulver entsprechen.
  • In einigen Weiterbildungen kann zum Messen der Erstreckungswerte für die Messstreifen die Abrisskante mithilfe von mindestens einer Aufnahme des Baubereichs mit der aufgetragenen Messpulverschicht identifiziert werden. Der Erstreckungswert eines der Messstreifen kann sich insbesondere aus einer Form des Baubereichs in der Arbeitsfläche und einem Verlauf der Abrisskante in der Arbeitsfläche ergeben.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens ferner die folgenden Schritte umfassen:
    • - Erfassen von Aufnahmen des Baubereichs vor und nach dem Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge von Pulver und
    • - Berechnen eines Differenzbildes aus den Aufnahmen, wobei sich Bildpixelwerte des Differenzbildes in einem beschichteten Abschnitt des Baubereichs, auf den die Messpulverschicht aufgetragen wurde, von Bildpixelwerten des Differenzbildes in einem unbeschichteten Abschnitt des Baubereichs unterscheiden, und
    • - Identifizieren der Abrisskante in einem Übergangsbereich vom beschichteten Abschnitt zum unbeschichteten Abschnitt.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Messen eines Auftragsverhaltens kann das Messen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags die folgenden Schritte umfassen:
    • - Untergliedern der aufgetragenen Messpulverschicht in mehrere sich in Fahrtrichtung erstreckende Messstreifen,
    • - Prüfen, ob ein Messtreifen vollständig mit Pulver gefüllt ist, und
    • - Erstellen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags als binäre Verteilung, die angibt, welche Messtreifen vollständig mit Pulver gefüllt sind.
  • In einigen Weiterbildungen kann zwischen der Arbeitsfläche und der abgesenkten planen Oberfläche ein scheibenförmiges Volumen mit einer Dicke des Messhubs gegeben sein, das bevorzugt größer ist als ein Volumen, das von der Zustellmenge von Pulver eingenommen wird. Das scheibenförmige Volumen kann insbesondere Untervolumen umfassen, die den Messtreifen zugeordnet sind und in denen sich die Pulverauftragsmengen befinden, wobei die Untervolumen jeweils durch den Erstreckungswert, den Messhub und einer Breite des jeweiligen Messstreifens definiert sind. Die Untervolumen können ein Maß für die Pulverauftragsmengen darstellen.
  • In einigen Weiterbildungen kann das Ausgeben der vorgegebenen Zustellmenge auf der Arbeitsfläche zwischen dem Beschichter und dem Baubereich erfolgen. Der Pulvervorratsbehälter kann eine Pulverzufuhröffnung aufweisen, die in der Arbeitsfläche liegt. Die Zustellmengen kann durch Anheben eines Versorgungszylinders im Pulvervorratsbehälter um einen Versorgungshub durch die Pulverzufuhröffnung oberhalb der Arbeitsfläche bereitgestellt werden, wobei optional zusätzlich eine, insbesondere ortsabhängige, Zusatzpulvermenge von oben bereitgestellt werden kann. Alternativ kann die Pulverzufuhröffnung oberhalb der Arbeitsfläche als verschließbare Öffnung angeordnet sein und die Zustellmenge durch Öffnen der Pulverzufuhröffnung auf die Arbeitsfläche abgelassen werden. Ferner kann alternativ die Pulverzufuhröffnung oberhalb der Arbeitsfläche als verschließbare Öffnung angeordnet sein und die Zustellmenge kann durch Öffnen der Pulverzufuhröffnung in eine Pulverkammer des Beschichters abgelassen werden.
  • In einigen Weiterbildungen kann der Verlauf der Abrisskante in der Arbeitsfläche von mindestens einem der folgenden Parameter abhängen: der Zustellmenge von Pulver, eine räumliche Verteilung des Pulvers der Zustellmenge auf der Arbeitsfläche, eine Querschnittsform einer Pulverzufuhröffnung des Pulvervorratsbehälter, eine Querschnittsform einer Auslassöffnung des Beschichters, eine Form des Baubereichs in der Arbeitsfläche , ein Geschwindigkeitsprofil des Beschichters in Fahrtrichtung beim Verteilen der ausgegebene Zustellmenge von Pulver, der Messhub und ein Material und/oder eine Korngröße des Pulvers. Mindestens einer der Parameter kann für einen spezifischen generativen Fertigungsvorgang eines Bauteils, eine spezifische Vorrichtung zur generativen Fertigung eines Bauteils und/oder allgemein einen Typ einer Vorrichtung zur generativen Fertigung eines Bauteils eingestellt werden.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge kann die mindestens eine gemessene Verteilung eines Pulverauftrags in einem Messbeschichtungsvorgang bestimmt worden sein, für den eine vorgegebene und vom Pulvervorratsbehälter ausgegebene Zustellmenge von Pulver durch einen Hubwert eines Versorgungszylinders des Pulvervorratsbehälters gegeben ist. Die mindestens eine gemessene Verteilung eines Pulverauftrags quer zur Fahrtrichtung des Beschichters kann durch Pulverauftragsmengen gegeben sein. Insbesondere kann jeweils eine Pulverauftragsmenge ein Messwert eines, insbesondere in einem Streifen, parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Auftrags an Pulver sein.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge kann das Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags umfassen, einen Unterschied zwischen der zugehörigen Pulverauftragsmenge und der zugehörigen Pulverbedarfsmenge zu berechnen und zwar insbesondere für jeden der Streifen. Ferner umfasst das Bestimmen der Schichtzustellmenge die Schritte:
    • - Bestimmen eines Skalierfaktors aus den Unterschieden, und insbesondere aus einem größten der berechneten Unterschiede, derart, dass, insbesondere für jeden Streifen, eine Multiplikation der Pulverauftragsmenge mit dem Skalierfaktor zu einer skalierten Pulverauftragsmenge führt, die jeweils mindestens so groß ist wie die, insbesondere zum Streifen, zugehörige Pulverbedarfsmenge, und
    • - Berechnen der Schichtzustellmenge durch ein Einberechnen des bestimmten Skalierfaktors in die Zustellmenge der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags.
  • Dabei kann das Einberechnen des bestimmten Skalierfaktors in die Zustellmenge insbesondere den Schritt umfassen:
    • - Berechnen eines skalierten Hubwertes des Versorgungszylinders durch eine Multiplikation des Skalierfaktors mit einem Hubwert des Versorgungszylinders, der die Zustellmenge bewirkt.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge kann das Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags einen Vergleich mit mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags umfassen, wobei das Bestimmen der Schichtzustellmenge die folgenden Schritte umfasst,
    • - Bestimmen einer Untergruppe der mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags, deren Pulverauftragsmengen jeweils mindestens so groß sind wie die zugehörigen Pulverbedarfsmengen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs,
    • - Identifizieren derjenigen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags aus der Untergruppe der gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags, die eine kleinste Zustellmenge aufweist, und
    • - Festlegen der kleinsten Zustellmenge als Schichtzustellmenge.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge kann die mindestens eine gemessene Verteilung eines Pulverauftrags in einem Messbeschichtungsvorgang gewonnen werden, in dem ein, wie zuvor zusammengefasstes, Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver in einem Baubereich einer Vorrichtung zur generativen Fertigung durchgeführt wird. Insbesondere kann der Messbeschichtungsvorgang für mindestens ein Geschwindigkeitsprofil des Beschichters in Fahrtrichtung beim Verteilen der ausgegebene Zustellmenge von Pulver, mindestens eine Zustellmenge von Pulver und mindestens einem spezifischen Pulvermaterial. durchgeführt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge ferner den Schritt umfassen:
    • - Bereitstellen der Zustellmenge für den Messbeschichtungsvorgang in Bewegungsrichtung vor dem Beschichter zumindest teilweise durch Anheben eines Zylinders eines Pulvervorratsbehälters für einen Fall, dass der Pulvervorratsbehälter unterhalb einer den Baubereich umfassenden Arbeitsfläche angeordnet ist, oder durch Öffnen einer Auslassöffnung eines Pulvervorratsbehälters für einen Fall, dass der Pulvervorratsbehälter oberhalb einer den Baubereich umfassenden Arbeitsfläche angeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge kann die Schichtzustellmenge derart bestimmt werden, dass die mit der Schichtzustellmenge bewirkbaren Pulverauftragsmengen um mindestens eine Sicherheitszustellmenge größer sind als die jeweils zugehörigen Pulverbedarfsmengen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge kann das Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags die folgenden Schritte umfassen:
    • - (insbesondere für jeden der Streifen,) Bestimmen eines Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, und eines Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das schichtförmige Teilvolumen zurückgeht;
    • - (insbesondere für jeden der Streifen,) Bestimmen eines Relativwertes zwischen dem Anteil der Pulverbedarfsmenge, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, und dem Anteil der Pulverbedarfsmenge, der auf das schichtförmige Teilvolumen zurückgeht;
    • - Identifizieren eines maximalen Relativwertes der Relativwerte; und
    • - Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags bezogen auf den maximalen Relativwert, insbesondere im Streifen des maximalen Relativwertes.
  • In einigen Weiterbildungen kann, insbesondere für jeden der Streifen, zur Bestimmung des Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, ein Längenanteil der vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung aus einem Bestrahlungsplan abgeleitet werden, zur Bestimmung des Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das schichtförmige Teilvolumen zurückgeht, eine Erstreckung des Baubereichs in Fahrtrichtung abgeleitet werden und als Relativwert ein relativer Längenanteil als Verhältnis des Längenanteils der vorausgehenden Bauteilschicht zur Erstreckung des Baubereichs abgeleitet werden.
  • Weitere Aspekte umfassen ein Computerprogramm (oder ein Computerprogrammprodukt) und ein computerlesbares Medium, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm gespeichert ist. Das Computerprogramm/Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, insbesondere durch eine computerimplementierte Steuereinrichtung zum Betreiben einer Vorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils, den Computer/die Steuervorrichtung dazu veranlassen, die hierin beschriebenen Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver, zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge und zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht auszuführen bzw. zu veranlassen/zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht kann die Schichtzustellmenge durch Anheben eines Versorgungszylinders um einen Versorgungshub und optional Zuführen einer, insbesondere ortsabhängigen, Zusatzpulvermenge von oben, oder durch Auffüllen einer Pulverkammer eines pulvermitführenden Beschichters bereitgestellt werden.
  • Das Computerprogramm/Computerprogrammprodukt und das computerlesbare Medium sind entsprechend zum Ausführen einer der zuvor genannten Verfahren vorgesehen. Das Computerprogramm kann auf einem nicht-flüchtigen Speicher, der insbesondere als Teil einer Steuereinrichtung zum Betreiben einer Vorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils verwendet wird, abgelegt sein.
  • Die hierin offenbarten Ausführungsformen können u. a. folgende Vorteile aufweisen: Eine genaue Kenntnis der ortsabhängigen (absoluten) Pulverauftragsmengen ermöglicht eine Pulverzustellung, die an einen schichtspezifischen Pulverbedarf, insbesondere an berechnete ortsabhängige Pulverbedarfsmengen, angepasst werden kann. Dies erlaubt es, möglichst wenig für den Schichtaufbau nicht benötigtes Pulver zuzustellen. Da weniger Pulver bereitgestellt, entsorgt und optional wiederaufbereitet werden muss, können der Aufwand bei der Pulverhandhabung und die damit verbundenen Betriebskosten reduziert werden. Durch ein automatisierbares Bestimmen einer Schichtzustellmenge an Pulver, insbesondere eines dynamischen Dosierfaktors, der von Beschichtungsvorgang zu Beschichtungsvorgang angepasst wird, kann der Aufwand und das Know-how für deren Bestimmen reduziert werden/entfallen und somit das Betreiben einer Vorrichtung zur generativen Fertigung vereinfacht und weiter automatisiert werden.
  • Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
    • 1 eine schematische räumliche Darstellung einer Vorrichtung zur generativen Fertigung,
    • 2A bis 2C Skizzen zur Verdeutlichung der Ausbildung einer zu bestrahlenden Pulverschicht,
    • 3A bis 3C Skizzen zur Verdeutlichung eines Messbeschichtungsvorgangs,
    • 4A und 4B Skizzen zur Erläuterung eines ersten Ansatzes zur Berechnung eines Pulverbedarfs,
    • 5 eine Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Ansatzes zur Berechnung eines Pulverbedarfs,
    • 6A bis 6C Skizzen zur Erläuterung eines Vergleichs von Pulverbedarf und Pulverauftrag,
    • 7A und 7B Skizzen zu einem Beschichtungsvorgang mit einem Beschichter mit einer Pulverkammer und
    • 8 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Verfahrens zur generativen Fertigung.
  • Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis bei der generativen Fertigung, dass das vor einem Beschichter (Pulverschieber) dosierte Pulver während des Verschiebens entlang des Pulverschiebers (d. h., seitlich zur Verschieberichtung, hierin auch Fahrtrichtung genannt) wandern kann. Dadurch zerläuft ein bereitgestellter „Pulverberg“ seitlich, während er vom Beschichter verschoben wird. Dies bewirkt, dass die an einer lateralen Position des Beschichters zu Beginn der Pulververschiebung bereitgestellte Menge an Pulver nicht notwendigerweise der Pulvermenge entspricht, die entlang einem an dieser lateralen Position des Pulverschiebers liegenden Streifen eines Baubereichs auch tatsächlich aufgetragen wird. Ferner beeinflussen Pulverfehlstellen im Baubereich die Pulververschiebung. Entsprechend wurde erkannt, dass für eine optimierte Ausbildung einer zu bestrahlenden Pulverschicht eine für den Pulverauftrag bereitgestellte Pulvermenge unter Berücksichtigung des Vorgangs der Pulververschiebung und damit an einem schichtspezifischen Pulverbedarf auszurichten ist. Mit anderen Worten wurde festgestellt, dass eine für den Pulverauftrag bereitgestellte Menge an Pulver durch das Verschieben des Pulvers eine spezifische Pulverauftragsverteilung im mit Pulver zu versehenden Baubereich ausbildet.
  • In diesem Zusammenhang wurde ferner erkannt, dass für ein besseres Abstimmen von Pulverauftrag zu Pulverbedarf die absoluten Pulverauftragsmengen gemessen werden können, die bei einer vorgegebenen bereitgestellten Menge an Pulver (Zustellmenge) letztendlich auf einem Streifen parallel zur Fahrtrichtung verteilt werden. Insbesondere wurde erkannt, dass eine solche Messung in einem spezifischen Messbeschichtungsvorgang durchgeführt werden kann, bei dem beispielsweise Kameraaufnahmen des Baubereichs vor und nach dem Verteilen einer vorgegebenen Zustellmenge an Pulver ausgewertet werden.
  • Hierin beschriebene Aspekte basieren ferner zum Teil auf der Erkenntnis, dass bei der generativen Fertigung einer Bauteilschicht der Verschmelzungsvorgang des Pulvers zu einem zusätzlichen Teilvolumen führt, das bei der Ausbildung einer zu bestrahlenden Schicht, insbesondere bei der Bestimmung des Pulverbedarfs, zu berücksichtigen ist. Diesbezüglich wurde erkannt, dass ein zusätzliches Teilvolumen streifenweise dadurch abgeschätzt werden kann, dass für eine Mehrzahl von Streifen das Ausmaß einer vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung eines Beschichters relativ zur Erstreckung des Baubereichs, wie sie einem jeweiligen Streifen zugrunde liegt, gesetzt werden kann. Basierend auf diesem relativen Ausmaß, insbesondere basierend auf einem maximalen relativen Ausmaß, kann eine für das zusätzliche Teilvolumen benötigte Pulvermenge abgeschätzt/berechnet werden, die in eine Pulverbedarfsverteilung einfließen kann.
  • 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer generativen Fertigungsvorrichtung 1 als Beispiel einer Einrichtung zur additiven Erzeugung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem pulverförmigen Aufbaumaterial. Das Aufbaumaterial ist z. B. ein metallisches oder keramisches Pulver, das hierin allgemein als Pulver 3 bezeichnet wird. Die Fertigungseinrichtung 1 ist vorzugsweise eingerichtet zum selektiven Lasersintern und/oder zum selektiven Laserschmelzen im Rahmen der additiven Fertigung von Bauteilen. Zum Fertigungsvorgang wird beispielhaft ergänzend auf die eingangs erwähnte EP 2 732 890 A2 verwiesen. In 1 ist ein bereits teilweise gefertigtes Bauteil 5 angedeutet, wobei bereits erzeugte Bauteilschichten des Bauteils 5 in einem Pulverbett verdeckt sind.
  • Die generative Fertigung erfolgt in einem Fertigungsraum. In 1 werden ein Abschnitt einer Gehäusedecke 7A und eine Arbeitsfläche 9 einer Bodenplatte 7B angedeutet, die den Fertigungsraum begrenzen. Der Fertigungsvorgang findet in einem Baubereich 11 auf der Arbeitsfläche 9 statt. Der Baubereich 11 ist in 1 zwischen einem Pulvervorratsbereich 13 und einem Pulversammelbereich 15 angeordnet. In 1 sind der Pulvervorratsbereich 13, der Baubereich 11 und der Pulversammelbereich 15 in x-Richtung versetzt angeordnet.
  • Im Baubereich 11 ist eine Bauplattform 19 angeordnet, die in einem Bauzylinder 21 in der Höhe (in 1 in ±z-Richtung) verfahren werden kann. Die Einstellung der Höhe erfolgt über eine Hubeinstellvorrichtung 21A. Ein Pulverbett über der Bauplattform 19 umfasst das Pulver 3, aus dem das Bauteil 5 schichtweise hergestellt werden soll.
  • Im Pulvervorratsbereich 13 wird zur Ausbildung von zu bestrahlenden Pulverschichten frisches Pulver 3A aus einem Pulvervorratsbehälter 23 bereitgestellt. Beispielhaft zeigt 1 einen Versorgungszylinder, der eine Pulverzufuhröffnung 24 in der Arbeitsfläche 9 ausbildet. Der Versorgungszylinder kann in seinem Hub (in 1 in ±z-Richtung) eingestellt werden, um eine gewünschte Menge an frischem Pulver 3A (hierin als Schichtzustellmenge bezeichnet) über die Arbeitsfläche 9 anzuheben. Die Einstellung des (Versorgungs-) Hubs und damit der Schichtzustellmenge erfolgt über eine Hubeinstellvorrichtung 23A.
  • Die Schichtzustellmenge wird für einen Fertigungsvorgang einer Bauteilschicht mit einem Beschichter 25 (auch als Schieber oder Wischer bezeichnet) in +x-Richtung in den Baubereich 11 verschoben. Hierzu ist der Beschichter 25 über eine Verstelleinrichtung 27 in ±x-Richtung verschiebbar. Eine lineare Unterkante des Beschichters erstreckt sich in 1 bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche 9 (bevorzugt auf der Arbeitsfläche 9). Restpulver 3B kann einem Sammelbehälter 29 durch eine Öffnung in der Arbeitsfläche 9 zugeführt und zur erneuten Verwendung wiederaufbereitet werden.
  • Zur Einstellung der Schichtzustellmenge kann ergänzend eine Pulverzustellung von oben erfolgen. Hierzu ist in 1 gestrichelt beispielhaft ein oberer Pulvervorratsbehälter 31 angeordnet, der oberhalb der Arbeitsfläche 9 angeordnet ist. Der Pulvervorratsbehälter 31 ist beispielsweise in Segmenten 31A, 31B, 31C, 31D ansteuerbar, um ortsabhängig Pulver von oben auf die Arbeitsfläche 9 abzulassen. Zu diesem Ansatz der Pulverzustellung wird ergänzend auf die eingangs erwähnte WO 2019/091930 A1 verwiesen. In weiteren Ansätzen kann die Schichtzustellmenge nur von oben bereitgestellt werden, insbesondere auch unter der Verwendung eines wie in Zusammenhang mit 7 beschriebenen Beschichtersystems. Hierzu wird ergänzend auf die eingangs erwähnte WO 2017/009249 A1 verwiesen.
  • Ein Bestrahlungssystem 33 ist zur Erzeugung eines Energiestrahls (z. B. ein Laserstrahl 33A) eingerichtet. Das Bestrahlungssystem 33 umfasst eine Strahlerzeugungseinrichtung, die zum Erzeugen eines Energiestrahls eingerichtet ist, und eine Scannereinrichtung, die eingerichtet ist, um den Energiestrahl innerhalb des Baubereichs 11 über das Pulverbett entlang eines Bestrahlungspfads 35 zu führen. Der Energiestrahl schmilzt das Pulver 3 (und evtl. darunter liegendes bereits bearbeitetes Material) auf, sodass sich nach dem Verfestigen der Schmelze eine (weitere) Materialschicht des Bauteils 5 ausbildet.
  • Ferner ist zur optischen Aufnahme des Baubereichs an der Gehäusedecke 7A eine Pulverbettkamera 37 vorgesehen. Die Pulverbettkamera 37 dient der Prozessüberwachung und ist auf den Baubereich 11 ausgerichtet. Die Pulverbettkamera 37 kann Aufnahmen der Pulverbettoberfläche, die z. B. vor einem Bestrahlungsvorgang (d. h. nach einem Pulverbeschichtungsvorgang) und nach dem Bestrahlungsvorgang (d. h. vor einem Pulverbeschichtungsvorgang) aufgenommen werden, in Form von Bildpixelwerten der Oberfläche des Pulverbetts zur Bildverarbeitung bereitstellen. Ferner kann die Fertigungsvorrichtung 1 ein Beleuchtungssystem umfassen, das eine ausreichende Ausleuchtung des Baubereichs unter einer z. B. für eine Dunkelfeldaufnahme vorgesehenen Richtung für kontraststarke Aufnahmen bewirkt.
  • Der Fertigungsvorgang umfasst zusammenfassend ein wiederholtes Absenken der Bauplattform 19 im Bauzylinder 21, ein Auftragen einer frischen Pulverschicht im Baubereich 11 und ein Verschmelzen der Pulverschicht in dem Gebiet des Baubereichs 11, in dem gemäß einem auf einer Schichtmodellstruktur basierenden Bestrahlungsplan das Bauteil 5 entstehen soll. Es wird angemerkt, dass der Verschmelzungsvorgang sich über mehrere Schichten (z.B. fünf Schichtdicken) in des Pulverbett hinein erstrecken kann.
  • Zu Steuerung der hierin offenbarten Verfahren umfasst die Fertigungsvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 41. Die Steuereinrichtung 41 umfasst mindestens einen Mikroprozessor 41A und mindestens eine Speichervorrichtung 41B. Wie in 1 angedeutet ist die Steuereinrichtung 41 über Datenverbindungen 43 (kabellos oder kabelgebunden) mit dem Bestrahlungssystem 33, der Pulverbettkamera 37, den Hubeinstellvorrichtungen 21A, 23A des Bauzylinders 21 und des Versorgungszylinders, den Segmenten des oberen Pulvervorratsbehälters 31 sowie der Verstelleinrichtung 27 des Beschichters 25 zum Übersenden von (z. B. Befehls-) Datensätzen oder zum Empfangen von (z. B. Mess-) Datensätzen verbunden. Die mindestens eine Speichervorrichtung 41B speichert z. B. Befehle, die bei Ausführung durch den mindestens einen Mikroprozessor 41A die Fertigungsvorrichtung 1 veranlassen, Schritte der hierin vorgeschlagenen Verfahren zu veranlassen. In der Speichervorrichtung 41B ist hierfür z. B. ein Bestrahlungsplan abgelegt, der Querschnittsinformation des Bauteils 5 umfasst, sodass ein Fertigungsvorgang nach dem Bestrahlungsplan abgearbeitet werden kann. Die mindestens eine Speichervorrichtung 41B speichert z. B. Befehle, die bei Ausführung durch den mindestens einen Mikroprozessor 41A die Fertigungsvorrichtung 1 veranlassen, die vertikale Position (Hubwerte) einer der Hubeinstellvorrichtungen 21A, 23A einzustellen, Bilddaten von der Pulverbettkamera 37 zu empfangen und auszuwerten oder das Bestrahlungssystem 33 anzusteuern.
  • Ferner kann die Steuereinrichtung 41 mit einem Fertigungssteuerungssystem 45 verbunden sein, um beispielsweise Messdatensätze einzulesen, die an einer vergleichbaren Fertigungsvorrichtung im Rahmen von Messbeschichtungsvorgängen gewonnen wurden.
  • Die Steuereinrichtung 41 ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Computer, insbesondere Personal Computer (PC), einer Einschubkarte oder Ansteuerkarte, und einem FPGA-Board.
  • Die 2A bis 2C zeigen Schnittskizzen im Bereich der Arbeitsfläche 9 in x-Richtung. Wie gezeigt dient der Beschichter 25 zum Verteilen des frischen Pulvers 5A in x-Richtung, um im Baubereich 11 eine neu zu bestrahlende (oberste) Pulverschicht aufzutragen. Hierzu wird im Pulvervorratsbereich 13 eine Schichtzustellmenge 51 bereitgestellt. 2A zeigt, wie Pulver des Pulvervorratsbehälters 23 mit der Hubeinstellvorrichtung 23A über die Arbeitsfläche 9 um einen Hubhöhe HV angehoben wurde. Aufgrund eines kreisförmigen Querschnitts des Pulvervorratsbehälters 23 liegt die Schichtzustellmenge 51 in Form eines dünnen Zylinders der Höhe HV vor. Unter eine Zustellmenge/Schichtzustellmenge wird hierin allgemein ein Pulvermenge mit einer vorgegeben, im Allgemeinen reproduzierbar einstellbaren, räumlichen Verteilung verstanden.
  • Während des Beschichtens streicht ein (sich in 1 in y-Richtung erstreckendes) unteres Ende 25A des Beschichters 25 über die Arbeitsfläche 9, zuerst (in 2A von links kommend) über den Pulvervorratsbereich 13. Der Beschichter 25 nimmt das Pulver 5A mit, sodass sich dieses vor dem Beschichter 25 ansammelt und anhäuft (verdeutlicht in 2B). Dabei kann das mitgenommene Pulver teilweise seitlich (in 1 in y-Richtung) verlaufen. Das Verschieben des Pulvers wird in den Baubereich 11 fortgesetzt, sodass dort ein Volumen befüllt werden kann, das hinsichtlich der Arbeitsfläche 9 in ‚-z‘-Richtung abgesenkt ist. Für dieses Volumen definiert das untere Ende 25A des Beschichters 25 ein Niveau (Position in z-Richtung) einer planen Oberfläche 53A der auf diese Weise ausgebildeten, nun zur Bestrahlung vorbereiteten Pulverschicht 53. Das Niveau liegt bevorzugt auf Höhe der Arbeitsfläche 9.
  • Bezugnehmend auf 2B erkennt man, dass das Volumen von dem Verlauf einer Oberfläche 55A einer vorausgehend bestrahlten und nun abgesenkten Pulverschicht abhängt. Mit anderen Worten wird der Pulverbedarf durch ein Volumen erzeugt, das ein schichtförmiges Teilvolumen 57 und ein fertigungsbedingtes Teilvolumen 59 umfasst. Das schichtförmige Teilvolumen 57 ist durch eine Absenkhöhe HB der Bauplattform 19 im Baubereich 11 und der Fläche des Baubereichs 11 in der x-y-Ebene gegeben. Das fertigungsbedingte Teilvolumen 59 ergibt sich aus einem „Pulververbrauch“ bei der generativen Fertigung der vorausgehenden Bauteilschicht(en), da, wie gesagt, eine erzeugte Bauteilschicht (d. h., das Pulver im verschmolzenen Zustand) ein im Vergleich zum lockeren Pulver reduziertes Volumen einnimmt.
  • Enthält die Schichtzustellmenge 51 Pulver, das für den Aufbau der Pulverschicht 53 nicht benötigt wird, wird dieses als Restpulver 3B vom Beschichter 25 in den Pulversammelbereich 15 weiter verschoben (siehe 2C).
  • Das Verteilungsverhalten des Pulvers im Baubereich 11 (ausgehend von einer vorgegebenen Zustellmenge) wirkt sich auf den Vorgang des Auftragens einer neuen Pulverschicht aus. Das angesprochene seitliche Zerfließen hängt z. B. von den Fließeigenschaften des Pulvers, die u. a. von der Pulverfeuchte abhängen können, der Bewegungsgeschwindigkeit bzw. allgemein dem Geschwindigkeitsprofil der Bewegung des Beschichters (insbesondere der Bewegung des unteren Endes 25A des Beschichters 25) und möglicherweise anderen Faktoren ab.
  • Die für eine Beschichtungsvorgang zu verwendende Schichtzustellmenge 51 kann z. B. über einen Dosierfaktor, welcher beispielsweise relativ zur Dicke der Pulverschicht 53 (Hubhöhe HB) festgelegt wird, eingestellt werden. Es wird angemerkt, dass in vorteilhaften Ausführungsformen - siehe auch 1 - der Versorgungszylinder und der Bauzylinder im Querschnitt aufeinander abgestimmt sind und z. B. gleiche Zylinderdurchmesser aufweisen. Dadurch bewirken vergleichbare (entgegengerichtete) Hubwerte HV und HB von Versorgungszylinder und Bauzylinder Verteilungen von Pulverauftrag und Pulverbedarf in Y-Richtung, die sich im Wesentlichen ähneln. Aufgrund von „Pulververlusten“ durch Zerfließen des Pulverbergs während des Beschichtungsvorgangs ist ein Dosierfaktor etwas größer als 1 notwendig, um auf einer planen Ebene, beispielsweise auf der ursprünglichen Substratplatte, eine neue Pulverschicht aufzutragen. In diesem Fall hat der Dosierfaktor, der mit der Hubhöhe HB (d. h., der Schichtdicke) multipliziert wird, einen minimalen Wert („minimaler Dosierfaktor“).
  • Bei Verwendung eines festen maximalen Dosierfaktors, der für jede Bauteilkonfiguration einen fehlerfreien Schichtaufbau gewährleisten soll, ist dieser (meist) nicht an den tatsächlich vorliegenden Pulverbedarf einer Schicht angepasst. Gerade im Fall eines festen maximalen Dosierfaktors wird somit (meist) zu viel Pulver zugestellt, sodass unnötig viel Restpulver 3B entsorgt oder wiederaufbereitet werden muss.
  • Abweichend vom Verwenden eines konstanten (maximalen) Dosierfaktors wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, wie ein dynamischer (schichtspezifischer) Dosierfaktor verwendet werden kann.
  • Für ein genaueres schichtspezifisches Einstellen des Dosierfaktors kann zum einen ein Pulverauftrag im Baubereich 11 in Abhängigkeit von einer Anzahl von verschiedenen Zustellmengen ermittelt werden (siehe 3). Zum anderen kann der erwartete Pulververbrauch pro Schicht streifenweise abgeschätzt oder mittels eines numerischen Modells ortsabhängig berechnet werden (siehe 4 und 5). Unter Verwendung eines automatisiert bestimmten Pulververbrauchs und eines ermittelten Pulverauftrags kann die schichtspezifische Pulverdosierung (Schichtzustellmenge 51) automatisch veranlasst werden, sodass die Menge an nichtbenötigtem zugestellten Pulver 3A verringert werden kann.
  • Da der ortsabhängige Pulverauftrag von den Pulvereigenschaften und den Einstellungen der Fertigungsvorrichtung 1 abhängt, wird hierin vorgeschlagen, Verteilungen eines Pulverauftrags zu vermessen, um zum Beispiel Aspekte wie Beschichtergeschwindigkeit, Geschwindigkeitsprofil der Beschichterbewegung, Temperatur in der Baukammer, Größe der benötigten Pulvermenge berücksichtigen zu können.
  • Die 3A bis 3C verdeutlichen Messvorgänge, mit denen im Rahmen einer Anfangsmessung vor Beginn eines Fertigungsprozesses das Auftragsverhalten eines Pulvers im Baubereich 11 ermittelt werden kann. Die Anfangsmessung kann für eine Pulverfüllung/einen Pulvermaterialtyp oder allgemein für eine Konfiguration einer Anlage zur generativen Fertigung vorgenommen werden. Im Rahmen der Anfangsmessung werden unterschiedliche Zustellmengen 52_A, 52_B, 52_C vermessen, wie sie beispielhaft auf der linken Seite der 3A bis 3C dargestellt sind. 3A verdeutlicht eine Hubhöhe HV von 20 µm, 3B eine Hubhöhe HV von 30 µm und 3C eine Hubhöhe HV von 40 µm.
  • Das Auftragsverhalten wird jeweils auf einer planen Oberfläche 53B im Baubereich 11 vermessen, wobei die plane Oberfläche 53B bezüglich einer Arbeitsfläche um einen vorgegebenen Messhub HM (in den 3A bis 3C von z. B. 30 µm) abgesenkt ist, sodass ein mit Pulver zu füllendes definiertes Messvolumen entsteht. Eine plane Oberfläche kann beispielsweise durch eine vollständige Beschichtung der Bauplattform (ohne Aufschmelzung von Pulver) bereitgestellt werden.
  • Die Zustellmengen, die auf den unterschiedlichen Hubwerten HV basieren, werden durch Verfahren des Beschichters 25 in Fahrtrichtung (in 1 die x-Richtung) auf der planen Oberfläche 53B verteilt. und bilden dort jeweils eine Messpulverschicht 60 aus. Die Messpulverschicht 60 weist eine einheitliche Dicke entsprechend dem Messhub HM auf. Bei einer Zustellmenge, die das Messvolumen nicht füllen kann (z. B. HM > HV bei gleichem Zylinderdurchmesser), kann sich die Messpulverschicht 60 bis zu einer Abrisskante erstrecken. Der Verlauf der Abrisskante in der Arbeitsfläche hängt von der Zustellmenge ab. Ein Vergleich von Aufnahmen des Pulverbetts vor und nach der Beschichtung zeigt an, an welchen Stellen im Baubereich 11 Pulver aufgetragen wurde.
  • In den 3A bis 3C werden Differenzbilder 61_A, 61_B, 61_C von Aufnahmen des Baubereichs 11 mit der Pulverbettkamera 37 gezeigt, wobei die Aufnahmen vor und nach dem Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge von Pulver erfasst wurden. Die Differenzbilder 61_A, 61_B, 61_C können beispielsweise mit Bildauswerteverfahren, wie sie in der eingangs genannten WO 2020/094672 A1 der Anmelderin beschrieben sind, ermittelt werden. Insbesondere unterscheiden sich Pixelwerte der Aufnahmen des Baubereichs 11 in einem unbeschichteten Abschnitt nicht, sodass Bildpixelwerte eines Differenzbildes sich im unbeschichteten Abschnitt von denen im beschichteten Abschnitt im Durchschnitt signifikant abgrenzen lassen (dargestellt durch unterschiedliche Füllungen in 3A bis 3C).
  • Entsprechend erkennt man jeweils einen beschichteten Abschnitt 63 des Baubereichs 11, der sich im Baubereich 11 über der abgesenkten planen Oberfläche 53B erstreckt, sowie einen unbeschichteten Abschnitt 65 des Baubereichs 11 (d. h., entsprechend der planen Oberfläche 53B), auf den während der Beschichtung kein Pulver mehr verschoben wurde. Der Übergangsbereich zwischen den Abschnitten stellt eine Abrisskante 67 dar, bis zu der sich je nach y-Position unterschiedlich lange „Mess-‟Streifen 71_A, 71_B, 71_C der Dicke HM ausbilden. In den Differenzbildern 61_A, 61_B, 61_C sind schematisch Pulververluste 3C gepunktet beispielhaft seitlich des Baubereichs 11 (aufgrund des Auseinanderlaufens des Pulverbergs) und im Fall der 3C auch nach dem Baubereich 11 auf der Arbeitsfläche angedeutet. In 3B erkennt man, dass aufgrund der Pulververluste bei identischen Hubwerten (gleiche Durchmesser von Bauzylinder und Pulvervorratszylinder angenommen) ein vollständiger Schichtaufbau im Bauraum 11 nicht erreicht wird.
  • Aus dem Verlauf der Abrisskante 67 können bereitgestellte (absolute) Pulverauftragsmengen (powder coating: Pc) für y-Positionen entlang des Beschichters 25 bestimmt werden. Hierzu können für die Abrisskante 67 z. B. Erstreckungswerte in Fahrtrichtung gemessen werden. Beispielhaft wurden in den 3A bis 3C für die Streifen 71_A, 71_B, 71_C am Ort Y0 Erstreckungswerte E_A, E_B, E_C eingezeichnet. Entsprechend bestimmte Pulverauftragsverteilungen Pc(y)_A, Pc(y)_B, Pc(y)_C sind in den 3A bis 3C in beispielhaften Graphen gezeigt. In den Graphen sind für die Y0-Position, d. h. für die Streifen 71_A, 71_B, 71_C, Pulverauftragsmengenwerte Pc(Y0)_A, Pc(Y0)_B, Pc(Y0)_C vermerkt.
  • Mit Verweis auf 1 erkennt man, dass der Verlauf der Abrisskante 67 in der Arbeitsfläche 9 von die Zustellmenge betreffenden Parametern abhängt. Parameter umfassen z. B. eine räumliche Verteilung des Pulvers der Zustellmenge auf der Arbeitsfläche 9 (zylinderförmig in 1), das Pulver (insbesondere eine Korngrößenverteilung des Pulvers und ein Material des Pulvers), eine Querschnittsform einer Pulverzufuhröffnung des Pulvervorratsbehälter (kreisförmig in 1 bzw. rechteckig für den oberen Pulvervorratsbehälter in 1), eine Querschnittsform einer Auslassöffnung des Beschichters (rechteckig für das Beschichtersystem in 7). Der Verlauf der Abrisskante 67 in der Arbeitsfläche 9 hängt ferner von den Baubereich betreffenden Parameter ab. Parameter umfassen z. B. eine Form des Baubereichs 11 in der Arbeitsfläche 9 (kreisförmig in 1) und den Messhub HM (Absenkung der Bauplattform 19 in 1).
  • Eine Pulverauftragsverteilung gibt die (absoluten) Pulverauftragsmengen an, die je nach y-Position entlang des Beschichters (d. h., quer zur Fahrtrichtung) zur Verteilung im Baubereich 11 bei einer vorgegebenen Zustellmenge zur Verfügung stehen. Mit dieser Kenntnis kann eine automatische Pulverzustellung für einen bestimmten Anwendungsfall (Pulverbedarf) umgesetzt werden.
  • Es wird angemerkt, dass ein solcher Messvorgang für Zustellmengen durchgeführt werden kann, die auf unterschiedlichste Weise, jedoch möglichst reproduzierbar bereitgestellt werden können. Beispielsweise kann eine Zustellmenge (in Fahrtrichtung vor dem Beschichter) zumindest teilweise durch Anheben des Versorgungszylinders im Pulvervorratsbehälter bereitgestellt werden, wenn der Pulvervorratsbehälter unterhalb einer den Baubereich umfassenden Arbeitsfläche angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Zustellmenge durch Öffnen einer Auslassöffnung eines Pulvervorratsbehälters bereitgestellt werden, wenn der Pulvervorratsbehälter oberhalb einer den Baubereich umfassenden Arbeitsfläche angeordnet ist (siehe 1 und 7).
  • In einer Anwendung derartig bestimmter Pulverauftragsverteilungen kann zur Bestimmung einer unteren Grenze für die bei einer Zustellmenge zur Verfügung stehenden Pulverauftragsmengen für viele verschiedene Pulvermaterialien und Maschineneinstellungen die Ermittlung der ortsabhängigen Pulverauftragsmengen (beispielsweise mit dem beschriebenen auf einer Pulverbettüberwachung basierenden Messvorgang) vorgenommen werden. Beispielsweise kann ein Messbeschichtungsvorgang für mindestens ein Geschwindigkeitsprofil des Beschichters in Fahrtrichtung beim Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge von Pulver, mindestens eine Zustellmenge von Pulver und mindestens einen spezifischen Pulvermaterialtyp vermessen werden. Als untere Grenze kann z. B. aus mehreren ermittelten ortsabhängigen Pulverauftragsmengen der niedrigste ermittelte Wert als eine mit Sicherheit verfügbare Pulverauftragsverteilung bestimmt und in der Steuereinrichtung der Fertigungseinrichtung hinterlegt werden. Auf diese Weise können Daten (in Form von Pulverauftragsmengen-Datensätzen) ermittelt werden, die einem Anwender einer Fertigungsvorrichtung bereitgestellt werden, um z. B. für eine neue Pulversorte eine Hilfestellung bei der Ermittlung von Dosierfaktoren zu geben.
  • Ferner kann (alternativ oder ergänzend) in einem weiteren Anwendungsfall, und zwar für ein Pulvermaterial und vorgegebene Maschineneinstellungen, vor Durchführung eines generativen Fertigungsvorgangs ein automatisierter Messvorgang veranlasst werden, der die Pulverauftragsverteilungen für z. B. verschiedene Zustellmengen und Geschwindigkeitsprofile des Beschichters misst, sodass ortsabhängige Pulverauftragsmengen in Abhängigkeit von der Zustellmenge und der Beschichterbewegung für nachfolgende generative Fertigungsvorgänge in der Steuereinrichtung der Fertigungseinrichtung hinterlegt werden können. Wie nachfolgend erläutert können diese mit einem durchzuführenden Bestrahlungsplan abgeglichen werden.
  • Wie eingangs erläutert ergibt sich die Menge an Pulver, die für das Beschichten einer Schicht im Pulverbett benötigt wird (powder need: Pn), aus der Summe der Pulvermenge, die für das Auffüllen des verbrauchten Pulvers der vorausgehenden Schicht(en) (zusätzlicher Pulverbedarf) benötigt wird, und der Pulvermenge, die benötigt wird, das fehlende Pulver aufgrund der Absenkbewegung der Substratplatte um die Schichtdicke (Hubhöhe HB) auszugleichen (Grundbedarf an Pulver).
  • Wie ferner bereits angesprochen kann als minimaler Dosierfaktor dmin die Pulvermenge gewählt werden, die dem Grundbedarf entspricht. Ein beispielhafter Wert für einen minimalen Dosierfaktor dmin ist z. B. 1,2 bei gleichen Zylinderdurchmessern bezogen auf die Hubhöhe HB.
  • Für einen Fertigungsvorgang, allgemein für eine Fertigungseinrichtung, kann ferner ein maximaler Dosierfaktor dmax erstellt werden, dessen Pulvermenge bei jedem möglichen Bauauftrag verwendet werden kann; in einem Extremfall könnte zum Beispiel eine Bestrahlung von 100 % des Ausmaßes des Baubereichs 11 ermöglicht werden müssen. Z.B. kann der Dosierfaktor in 3C für die Hubhöhe HV = 40 µm für eine zu beschichtende Schicht der Höhe HB = 20 µm als maximaler Dosierfaktor (dmax = 2) angenommen werden. Dies sollte z. B. für den Fall ausreichen, dass die Bestrahlung einer Pulverschicht diese in ihrer Dicke auf z. B. 50 % reduziert. Wird überdies nicht jede Schicht bestrahlt, kann sich die effektive Schichtdicke für einen späteren Bestrahlungsvorgang erhöhen. Übliche Werte für den maximalen Dosierfaktor dmax liegen im Bereich von 2,0 bis 3,0 (z. B. 2,5), da meist nur Teilbereiche einer Pulverschicht (üblicherweise im Bereich von 1 % bis 80 % der Fläche des Baubereichs 11) bestrahlt werden.
  • Ziel ist es, in Kenntnis von Pulverbedarf und Pulverauftrag einen dynamischen Dosierfaktor ddyn festzulegen, der schichtspezifisch - d. h., in Abhängigkeit der schichtspezifischen Situation und damit in Abhängigkeit der Bestrahlung der vorausgehenden Schicht(en) - in einem durch die Grenzwerte minimaler Dosierfaktor dmin und maximaler Dosierfaktor dmax gegebenen Bereich liegt (dmin ≦ ddyn ≦ dmax). Beispielsweise kann in Abhängigkeit von einer Pulverbedarfsverteilung einer Schicht ausgehend vom maximalen Dosierfaktor dmax eine Reduzierung oder ausgehend vom minimalen Dosierfaktor dmin eine Erhöhung vorgenommen werden, wobei der dynamische Dosierfaktor ddyn derart gewählt wird, dass einem Maximum in der Pulverbedarfsverteilung ausreichend Pulver durch die bereitgestellte Pulverauftragsverteilung zugeteilt wird.
  • Eine Herausforderung bei der Bestimmung des Pulverbedarfs für einen Beschichtungsvorgang liegt darin, dass der Bedarf an zusätzlichem Pulver aufgrund der Bestrahlung einer vorausgehenden Schicht (verbrauchtes Pulver) nicht von der Schichtdicke abhängt, sondern von der Dicke des jeweils an einem Ort bestrahlten Pulvers. Diese Dicke ergibt sich aus dem Verlauf der Oberfläche der vorausgehend gefertigten Schicht des bis dahin gefertigten Bauteils. Dazu kommt, dass in den meisten Fällen der zusätzliche Pulverbedarf in Streifen entlang der Bewegungsrichtung des Beschichters variieren wird.
  • Bezugnehmend auf die 4A und 4B wird in einem ersten Beispiel der dynamische Dosierfaktor ddyn basierend auf den relativen Längen von bestrahlten Anteilen des Baubereichs 11 in Fahrtrichtung des Beschichters (x-Richtung in 1) berechnet. Dabei beziehen sich die relativen Längen auf das Ausmaß des Baubereichs 11 in Fahrtrichtung des Beschichters.
  • Ist der maximale Anteil der Beschichtung in Bewegungsrichtung an einem Ort Y1 beispielsweise 50 %, so kann in einer ersten einfachen Abschätzung des Pulverbedarfs der Unterschied zwischen minimalem Dosierfaktor dmin und maximalem Dosierfaktor dmax ebenfalls beispielsweise zu 50 % in den dynamischen Dosierfaktor ddyn eingehen.
  • Im Fall des runden Baubereichs 11 der 1 ist das Ausmaß des Baubereichs in Fahrtrichtung mittig am Ort y = 0 maximal und weist die Größe des Durchmessers des Baubereichs 11 auf. Mit zunehmendem Abstand von der Mitte (y = 0) nimmt das Ausmaß ab. Dies hat zur Folge, dass bezüglich der Fahrtrichtung am Rand liegende zu bestrahlende Bereiche stärker bei der Bestimmung einer relativen Länge gewichtet werden. Zur Erläuterung wird in 4A ein beispielhafter Querschnitt 81A eines Bauteils gezeigt, wie er einem Bestrahlungsplan zugrunde liegt. Ferner sind an den y-Positionen y = 0, y = Y1 und y = Y2 Verfahrwege 83_0, 83_1 und 83_2 des Beschichters 25 gezeigt. In 4A sind entlang der oberen und unteren Verfahrwege 83_2 und 83_0 die absoluten Ausmaße des Bauteils gleich groß (Länge L), sodass jedem der bestrahlten Streifen folglich der maximale Wert des absoluten Ausmaßes (Länge L) zugeordnet ist. An der y-Position Y2 ist das Ausmaß des Bauzylinders 11 in x-Richtung kleiner als an der y-Position 0. Die relative Länge des bestrahlten Bereichs des Bauteils bezüglich des Bauzylinders, insbesondere zur Schnittlänge durch den Bauzylinder in Streifen, ist im Beispiel beim oberen Verfahrweg 83_2 in etwa doppelt so groß und stellt in diesem Fall einen Maximalwert der relativen Länge dar.
  • Im Rahmen einer „eindimensional“ durchgeführten Abschätzung des dem zusätzlichen Pulverbedarf zugrunde liegenden Teilvolumens wird somit vorgeschlagen, ein absolutes Ausmaß des oder der bestrahlten Bereiche der vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung (x-Richtung) zu einem Ausmaß des Baubereichs an der gleichen y-Position in Relation zu setzen. Mit anderen Worten werden Relativwerte hinsichtlich der Länge des oder der bestrahlten Bereiche der vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung an verschiedenen y-Positionen ermittelt. Aus diesen Relativwerten wird dann das Maximum gewählt (z. B. als Prozentangabe) und für die Berechnung des Pulverbedarfs verwendet.
  • Nimmt man noch ein Ausmaß in z-Richtung hinzu („mehrdimensional“ durchgeführte Abschätzung), berücksichtigt also z. B. die Volumenreduzierung, kann man für Streifen Relativwerte zwischen jeweils einem Anteil einer der Pulverbedarfsmengen, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, und einem Anteil, der auf das schichtförmige Teilvolumen zurückgeht, berechnen. Ein berechneter maximaler Relativwert dieser Relativwerte kann man wieder für die Berechnung des Pulverbedarfs verwenden.
  • Wieder bezugnehmend auf das Beispiel der 4A können ausgehend vom im Bestrahlungsplan abgelegten Querschnitt 81A für die Verfahrwege Längenanteile der vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung relativ zur jeweiligen Erstreckung des Baubereichs in Fahrtrichtung bestimmt werden. In einem Diagramm 85A der 4A sind zugehörige relative Längenanteile rL für die y-Positionen y = 0, y = Y1 und y = Y2 eingetragen. Beispielsweise liegen für den Querschnitt 81A die Werte der relativen Längenanteile rL zwischen 15 % an der Position y = Y1 und 30 % an der Position y = Y2 (maximaler Relativwert).
  • Unter Berücksichtigung der relativen Längenanteile rL kann eine Verteilung eines Pulverbedarfs für die Ausbildung der zu bestrahlenden Pulverschicht berechnet werden. Die Verteilung des Pulverbedarfs gibt quer zur Fahrtrichtung (in 1 Fahrtrichtung in x-Richtung, d. h., die Verteilung des Pulverbedarfs wird in y-Richtung aufgetragen) Pulverbedarfsmengen an, die jeweils einem Bedarf an Pulver entsprechen, der in einem Streifen (beispielhaft in 4A: Streifen 84) parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumuliert wird.
  • Ein Diagramm 87A der 4A dient der Erläuterung eines Pulverbedarfs als auch der Erläuterung des Vergleichs mit einem Pulverauftrag, der für eine fehlerfreie Beschichtung bereitzustellen ist. Eine Verteilung des Pulverbedarfs Pn(y)_A ist im Diagramm 87A mit Kreuzchen eingezeichnet, die jeweils Pulverbedarfsmengen entlang Verfahrwegen an entsprechenden y-Positionen angeben. Die Verteilung des Pulverbedarfs Pn(y)_A umfasst den Pulverbedarf für das Füllen des schichtförmigen Teilvolumens, das durch eine Absenkhöhe der Bauplattform 19 im Baubereich 11 gegeben ist. Dieser ist im Diagramm 87A als Pulverauftragskurve Pc_dmin, angedeutet, da dieses Teilvolumen durch den Dosierfaktor Dmin abgedeckt werden kann.
  • Ferner umfasst die Verteilung des Pulverbedarfs Pn(y)_A den Pulverbedarf für das Füllen des fertigungsbedingten Teilvolumens, das sich aufgrund eines Pulververbrauchs in einem Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung einer vorausgehenden Bauteilschicht ausbildet. Im Fall des Querschnitts 81A liegt der maximale relative Beitrag des Teilvolumens für den Verfahrweg 83_2 vor, bei dem 30 % des Verfahrwegs bestrahlt werden. Schätzt man als einfachen Fall ab, dass in diesem Bereich wiederum eine Schichtdicke an Pulver aufzutragen ist, ist am Ort Y2 entsprechend 30 % der Pulvermenge, die gemäß der Pulverauftragskurve Pc_dmin am Ort Y2 benötigt wird, hinzuzunehmen. Für den Ort Y2 ergibt sich somit eine Zusatzbedarf von 0,3 * Pc_dmin(Y2) (siehe Diagramm 87A: Pulverbedarfsmenge Pn(Y2)_A = 1,3 * Pc_dmin(Y2)).
  • Zusätzlich kann man eine Sicherheitszustellmenge in die Pulverbedarfsmengen einbeziehen, um fertigungsprozessbedingte Schwankungen (z. B. aufgrund von Inhomogenitäten beim verwendeten Pulvermaterial auszugleichen (siehe auch Diagramm 87A).
  • Mit Blick auf Verdichtungen im Fertigungsprozess, die weniger als 100 % sind, kann die Verteilung des Pulverbedarfs alternativ beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass die Pulverauftragskurve Pc_dmin mit dem maximalen relativen Längenanteil rL (hier an der Position Y2: 30 %) des Unterschieds und mit einem Faktor zur Kompensation der teilweisen Volumenreduzierung (zum Beispiel 50 %) gewichtet werden. Im Fall der 4A ergibt sich dann z. B. eine Pulverbedarfsmenge von 1,15 * Pc_dmin(Y2) am Ort Y2.
  • Die Verteilung des Pulverbedarfs Pn(y)_A kann vereinfacht werden, indem man die gesamte Pulverauftragskurve Pc_dmin z. B. auf das 1,3-fache (d. h., den maximalen Relativwert) oder 1,15 (unter Berücksichtigung der Volumenreduzierung) hochskaliert.
  • Allgemein entspricht das oben beschriebene Vorgehen im Wesentlichen einem Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags im Streifen des maximalen Relativwertes, wobei der Relativwert zwischen jeweils einem Anteil einer der Pulverbedarfsmengen, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, und einem Anteil, der auf das schichtförmige Teilvolumen zurückgeht, gebildet wird.
  • Ausgehend vom in Zusammenhang mit den 3A bis 3C erläuterten Messvorgang kann nun eine der gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags identifiziert werden, bei der die Pulverauftragsmengen größer sind als die jeweils zugehörigen Pulverbedarfsmengen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs. Ein zugehöriger dynamischer Dosierfaktor stellt eine Schichtzustellmenge sicher, bei der an jedem Ort (x,y) im Bauraum ausreichend Pulver für die Auftragung zur Verfügung gestellt wird.
  • Im Diagramm 87A ist eine beispielhafte für den gewählten dynamischen Dosierfaktor/der zugehörigen Schichtzustellmenge gemessene Pulverauftragsverteilung Pc_HV_A eingezeichnet. Bei der Pulverauftragsverteilung Pc_HV_A sind die Pulverauftragsmengen an allen y-Positionen immer größer als die jeweils zugehörigen Pulverbedarfsmengen an den zugehörigen y-Positionen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs.
  • 4B zeigt eine weitere Bauteilschicht mit einem Querschnitt 81B, bei dem eine absolute Länge der vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung entlang des Verfahrwegs 83_2 eine Länge 2L ist. In einem Diagramm 85B der 4B sind zugehörige relative Längenanteile rL für die y-Positionen y = 0, y = Y1 und y = Y2 eingetragen, wobei der relative Längenanteil der y-Position Y2 nun bei 60 % liegt und wieder das Maximum bildet. Diagramm 87B der 4B zeigt wieder den Grundbedarf (Pulverauftragskurve Pc_dmin) sowie die zusätzliche Pulverbedarfsmengen an den Positionen 0, Y1 und Y2. Die zusätzliche Pulverbedarfsmenge am Ort Y2 kann beispielsweise abgeschätzt werden zu 0,6 * Pc_dmin(Y2) (siehe Diagramm 87B: Pulverbedarfsmenge Pn(Y2)_A = 1,6 * Pc_dmin(Y2)). Es ergibt sich wieder eine mit Kreuzchen angegebene Verteilung des Pulverbedarfs Pn(y)_B.
  • Auch hier kann wieder ein dynamischer Dosierfaktor bestimmt werden, der sicherstellt, dass an jedem Ort (x,y) ausreichend Pulver für die Auftragung zur Verfügung steht. Eine zum dynamischen Dosierfaktor gehörende gemessene Pulverauftragsverteilung Pc_HV_B ist in 4B eingezeichnet.
  • Wie in Zusammenhang mit 5 erläutert wird, kann eine „genaue“ Berechnung des verbrauchten Pulvers positionsabhängig basierend auf der Bauteilgeometrie erfolgen. Beispielsweise kann die Berechnung auf einer Simulation einer vorliegenden Bauteiloberfläche basieren, die bei der Bestrahlung einer Schicht entsteht.
  • 5 zeigt eine Aufsicht 91 auf einen für die Fertigung geplanten Baubereich 93, in dem in einem vorausgehenden Bestrahlungsvorgang eine Bauteilschicht 94 mit einem dreieckigen Querschnitt gemäß einem Bestrahlungsplan bestrahlt werden soll. Eine Seite S der dreieckigen Form liegt an der y-Position Yu und ist entlang der geplanten Fahrtrichtung des Beschichters (x-Richtung) ausgerichtet. Für diese Situation soll eine positionsabhängige Berechnung des verbrauchten Pulvers vorgenommen werden. Zum Pulververbrauch gehören zusätzliche Pulverbedarfsmengen P'n(x,y) an jeweiligen Orten (x,y) auf dem Baubereich 93. Aus den zusätzlichen Pulverbedarfsmengen P'n(x,y) kann eine Verteilung des zusätzlichen Pulverbedarfs P'n(y) quer zur Fahrtrichtung abgeleitet werden.
  • Die zusätzlichen Pulverbedarfsmengen P'n(x,y) hängen von einer jeweilig an einem Ort (x,y) vorliegenden Oberfläche des Bauteils ab. Bei Kenntnis der Verdichtung des Pulvers aufgrund der Bestrahlung können z-Positionen der Oberfläche des bereits erzeugten Bauteils berechnet werden. Daraus kann eine Höhendifferenz zwischen der Oberfläche des bereits erzeugten Bauteils und der Oberfläche der zuletzt bestrahlten Schicht und somit eine lokale zusätzliche Pulverbedarfsmenge bestimmt werden.
  • Dies verdeutlicht 5 in einer Sequenz eines schematisierten Querschnitts durch ein Paar von nebeneinanderliegenden Bereichen an einer Ecke der Bauteilschicht 94. Gezeigt wird ein simulierter beispielhafter generativer Fertigungsvorgang für mehrere Beschichtungs- und Bestrahlungsvorgänge, die Teil eines Bestrahlungsplans sind. Zur Abschätzung der zusätzlichen Pulverbedarfsmengen P'n(x,y) wird ein Oberflächenverlauf einer jeweils erzeugten Bauteilschicht basierend auf dem Bestrahlungsplan abgeleitet werden.
  • Gemäß Bestrahlungsplan wird für einen ersten Bestrahlungsvorgang in einem ersten Beschichtungsvorgang eine Pulverschicht nP1 mit einer Dicke Dneu oberhalb der Bauplattform 19 aufgetragen. Im ersten Bestrahlungsvorgang wird der dargestellte Querschnitt nur auf einer Seite mit dem Laserstrahl 33A bestrahlt, um das Pulver zu verschmelzen.
  • Es wird sich eine erste Bauteilschicht nB1 ausbilden, die an nicht-verschmolzenes Pulver angrenzt. In 5 wird zur Verdeutlichung der Volumenreduzierung eine Verdichtung um 50 % angenommen, sodass die erste Bauteilschicht nB1 nur eine Dicke von 0,5 * Dneu aufweisen wird. Für einen zweiten Bestrahlungsvorgang wird die Bauplattform 19 um die Hubhöhe Dneu abgesenkt.
  • Man erkennt, dass die Ausgangsoberfläche für den nun anstehenden zweiten Beschichtungsvorgang nicht eben ist. Neben dem Auftrag des Grundbedarfs (schichtförmiges Teilvolumen mit der Pulverschichtdicke Dneu) ist im Bereich der Bauteilschicht nB1 noch ein fertigungsbedingtes Teilvolumen der Dicke 0,5 * Dneu zu befüllen.
  • Ein zweiter Bestrahlungsvorgang einer so aufgetragenen Pulverschicht nP2 wird durchgeführt, wodurch sich eine zweite Bauteilschicht nB2 auf der ersten Bauteilschicht nB 1 ausbildet.
  • Für einen dritten Bestrahlungsvorgang wird die Bauplattform 19 wieder um die Hubhöhe Dneu abgesenkt. Auch für den dritten Beschichtungsvorgang ist die Ausgangsoberfläche nicht eben. In der schematisierten vereinfachten Darstellung in 5 ist nun neben dem Grundbedarf über der Bauteilschicht nB2 ein fertigungsbedingtes Teilvolumen der Dicke Dneu zusätzlich zu befüllen. Die aufgetragene Pulverschicht nP3 wird im dritten Bestrahlungsvorgang weiter mit dem Laserstrahl 33A bearbeitet, usw.
  • Betrachtet man nun alle Positionen (x,y) einer vorausgehend bestrahlten Schicht, ergibt sich hinsichtlich des zusätzlichen Pulverbedarfs entlang des Beschichters (senkrecht zur Bewegungsrichtung des Beschichters) für den zweiten und dritten Beschichtungsvorgang jeweils eine Verteilung des zusätzlichen Pulverbedarfs P'n(y).
  • Beispielhafte Pulverbedarfsverteilungen 95A und 95B sind in einem Diagramm 97 der 5 angedeutet. Hierbei wurde angenommen, dass die Seite S der dreieckigen Form 60 % des Verfahrwegs des Beschichters über dem Baubereich und relativ zur Länge des Baubereichs an dieser Position gemäß Bestrahlungsplan in x-Richtung (siehe Aufsicht 91) beträgt. Dann liegt an der y-Position Yu eine maximale zusätzliche Pulverbedarfsmenge für den zweiten Beschichtungsvorgang zur generativen Fertigung der Bauteilschicht nB2 vor, die - unter Annahme einer Volumenreduktion beim Aufschmelzen auf ca. 50 % - ungefähr 30 % der Menge des Grundbedarfs an dieser y-Position entspricht. Dies ist im Diagramm 97 durch einen maximalen Pulverbedarfswert von 0,3 * dmin angedeutet. Für den dritten Beschichtungsvorgang ergibt sich z. B. an der y-Position Yu eine maximale zusätzliche Pulverbedarfsmenge, die ungefähr 45 % der Menge des Grundbedarfs an dieser y-Position entspricht. Dies ist im Diagramm 97 durch einen maximalen zusätzlichen Pulverbedarfswert von 0,45 * dmin angedeutet. Die Pulverbedarfsverteilungen 95A und 95B fallen in y-Richtung jeweils linear ab.
  • Die 6A bis 6C verdeutlichen, wie aus mehreren Pulverauftragsverteilungen mit Hubhöhen HV des Versorgungszylinders (1,5 dmin, 1,8 dmin bzw. 2 dmin) für den zweiten und den dritten Beschichtungsvorgang Schichtzustellmengen identifiziert werden können. In den Figuren wird für jede Hubhöhe eine beispielhafte gemessene Verteilung eines Pulverauftrags (Pc_HV_1,5, Pc_HV_1,8, Pc_HV_2) sowie die Verteilung eines Pulverauftrags Pc_min für den minimalen Dosierfaktor dmin gezeigt.
  • Ferner werden berechnete maximale Pulverbedarfsmengenwerte Pn(Yu)_A und Pn(Yu)_B an der Position Yu für den zweiten und den dritten Beschichtungsvorgang eingezeichnet. Die oben beispielhaft abgeschätzten maximalen zusätzlichen Pulverbedarfswerte von 0,3 * dmin und 0,6 * dmin führen beispielsweise zu maximalen Pulverbedarfs-mengenwerten von Pn(Yu)_A = 1,3 * dmin und Pn(Yu)_B = 1,6 * dmin für den zweiten und den dritten Beschichtungsvorgang an der Position Yu.
  • Man erkennt, dass die Hubhöhe HV = 1,5 dmin für den zweiten Beschichtungsvorgang eingesetzt werden kann. Es ergibt sich ein für die Pulverschicht nP2 spezifischer dynamischer Dosierfaktor ddyn_nP2 = 1,5 (für dmin ≈ Dneu). Für den dritten Beschichtungsvorgang würde mit der Hubhöhe HV = 1,5 dmin im Bereich der unteren Seite unzureichend Pulver aufgetragen. Jedoch könnte die Hubhöhe HV = 1,8 dmin für den dritten Beschichtungsvorgang eingesetzt werden (für die Pulverschicht nP3 spezifischer dynamischer Dosierfaktor ddyn_nP3 = 1,8). Die Verwendung der Hubhöhe HV = 2 dmin (beispielsweise als maximaler Dosierfaktor dmax verwendet) führt bei beiden Pulverschichten nP2 und nP3 zu erheblichem Pulververlust.
  • Die 7A und 7B zeigen die Verwendung einer alternativen Konfiguration eines Beschichtersystems 101 in einem Schnitt entlang der Fahrtrichtung (x-Richtung). Das Beschichtersystem 101 arbeitet mit einem oberhalb der Arbeitsfläche 9 angeordneten Pulvervorratsbehälter 23' zusammen.
  • Das Beschichtersystem 101 umfasst eine Pulverkammer 103 mit einer an der Unterseite angeordneten verschließbaren Öffnung 24' sowie ein vorderes Beschichterblatt 105A und ein hinteres Beschichterblatt 105B. Zwischen dem vorderen Beschichterblatt 105A und dem hinteren Beschichterblatt 105B ist eine Auslassöffnung 105C.
  • Zur Aufnahme einer vorgegebenen Schichtzustellmenge wird die Pulverkammer 103 von oben mit Pulver aus dem Pulvervorratsbehälter 23' befüllt (siehe 7A). Bewegt sich das Beschichtersystem 101 entlang der Arbeitsfläche 9, kann Pulver aus der Pulverkammer 103 gleichmäßig auf der Arbeitsfläche 9 verteilt werden. Im Baubereich 11 wird entsprechend eine neue oberste Pulverschicht 107 aufgetragen, wobei das hintere Beschichterblatt 105B das Oberflächenniveau der aufgetragenen Pulverschicht definiert.
  • Eine mit einem derartigen Beschichtersystem 101 bewirkte Pulverauftragsverteilung kann für eine bereitgestellte Zustellmenge mit den in Zusammenhang mit 3A bis 3C beschriebenen Messvorgängen bestimmt werden.
  • Zusammenfassend wird in Verbindung mit 8 ein beispielhafter Ablauf einer generativen Fertigung einer Bauteilschicht basierend auf den hierin beschriebenen Aspekten erläutert.
  • Das Ablaufdiagramm umfasst einen Messvorgang (Schritt 201). Darin werden zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver in einem Baubereich einer generativen Fertigungsvorrichtung die folgenden Schritte beispielsweise unter Steuerung der Steuereinrichtung 41 in 1 durch Steuerungsbefehle durchgeführt:
  • Schritt 201A: Der Mikroprozessor 41A veranlasst, im Baubereich eine plane Oberfläche zu erzeugen/bereitzustellen und diese bezüglich einer Arbeitsfläche der Fertigungsvorrichtung um einen vorgegebenen Messhub abzusenken.
  • Schritt 201B: Der Mikroprozessor 41A veranlasst, eine vorgegebene Zustellmenge von Pulver von einem Pulvervorratsbehälter zur Verteilung mit einem Beschichter auszugeben.
  • Schritt 20IC: Der Mikroprozessor 41A veranlasst, die ausgegebene Zustellmenge von Pulver durch Verfahren des Beschichters in einer Fahrtrichtung zu verteilen, wodurch sich auf der planen Oberfläche eine Messpulverschicht ausbildet, die eine einheitliche Dicke bis zu einer Abrisskante aufweist. Der Verlauf der Abrisskante in der Arbeitsfläche hängt von der Zustellmenge ab.
  • Schritt 201D: Der Mikroprozessor 41A berechnet Erstreckungswerte der aufgetragenen Messpulverschicht für mehrere sich in Fahrtrichtung erstreckende Streifen der Messpulverschicht, beispielsweise durch Identifizieren einer Abrisskante in einer Aufnahme, insbesondere in einem einen beschichteten Abschnitt und eine unbeschichteten Abschnitt zeigenden Differenzbild zweier Kameraaufnahmen.
  • Schritt 201E: Der Mikroprozessor 41A berechnet aus den Erstreckungswerten und dem Messhub Pulverauftragsmengen, die einem jeweils in einem der Streifen parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Auftrag an Pulver entsprechen. Die Pulverauftragsmengen stellen eine im Rahmen des Messvorgang berechnete Verteilung eines Pulverauftrags für die jeweils vorgegeben Zustellmenge dar.
  • In einer alternativen Umsetzung kann - anstelle der Betrachtung eines parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Auftrags an Pulver - auch eine binäre Auswertung (ja/nein-Betrachtung) vorgenommen werden, ob in einem Messstreifen genug Pulver aufgetragen wurde. Anhand dieser Information kann die Zustellmenge festgelegt werden. In dieser Alternative kann das Messen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags beispielsweise die folgenden Schritte im Anschluss an Schritt 201B umfassen:
  • Schritt 201C': Der Mikroprozessor 41A veranlasst, die ausgegebene Zustellmenge von Pulver durch Verfahren des Beschichters in einer Fahrtrichtung zu verteilen, wodurch sich auf der planen Oberfläche eine Messpulverschicht ausbildet, die eine einheitliche Dicke bis zu einer Abrisskante aufweist und sich bevorzugt zumindest streifenweise über das gesamte Ausmaß der Bauplattform erstreckt. Das Ausmaß der Messpulverschicht hängt von der Zustellmenge ab.
  • Schritt 201D': Der Mikroprozessor 41A untergliedert die aufgetragene Messpulverschicht in mehrere sich in Fahrtrichtung erstreckende Messstreifen beispielsweise durch Identifizieren einer Abrisskante (allgemein nicht vollständig befüllter Bereiche über der Bauplattform in einer Aufnahme, insbesondere in einem einen beschichteten Abschnitt und eine unbeschichteten Abschnitt zeigenden Differenzbild zweier Kameraaufnahmen.
  • Schritt 201E': Der Mikroprozessor 41A prüft, ob ein Messtreifen vollständig mit Pulver gefüllt ist, sich als über das gesamte Ausmaß der Bauplattform erstreckt und erstellt eine ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags als eine binäre Verteilung, die angibt, welche Messtreifen vollständig mit Pulver gefüllt sind.
  • Es wird angemerkt, dass der Schritt 201 mehrfach für verschiedene Beschichtungsparameter, wie unterschiedliche Geschwindigkeitsprofile des Beschichters beim Verteilen einer ausgegebene Zustellmenge von Pulver, unterschiedliche Messhübe, und verschiedene Pulverparameter, wie Materialart und/oder Korngröße des Pulvers, wiederholt werden kann, beispielsweise als Messung für einen spezifischen Fertigungsvorgang, eine spezifische Fertigungsvorrichtung oder allgemein einen Typ einer Fertigungsvorrichtung.
  • Das Ablaufdiagramm umfasst ferner ein Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge von Pulver für eine generative Fertigung einer Bauteilschicht eines zu fertigenden Bauteils, bei dem gemessene Verteilungen eines Pulverauftrags verwendet werden, um eine schichtspezifische Schichtzustellmenge zu identifizieren. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, die beispielsweise unter Kontrolle der Steuereinrichtung 41 in 1 durchgeführt werden:
  • Schritt 203: Der Mikroprozessor 41A berechnet eine Verteilung eines Pulverbedarfs für die Ausbildung einer (für die Fertigung der Bauteilschicht) zu bestrahlenden Pulverschicht. Die Verteilung des Pulverbedarfs ist (analog zu den Verteilungen eines Pulverauftrags) quer zur Fahrtrichtung durch Pulverbedarfsmengen gegeben. Die Pulverbedarfsmengen entsprechen jeweils einem in einem Streifen parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Bedarf an Pulver. Verschiedene Ansätze zur Berechnung wurden hierin vorausgehend beschrieben.
  • Schritt 205: Der Mikroprozessor 41A vergleicht die berechnete Verteilung des Pulverbedarfs mit einer oder mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags. Dabei wurden, wie angesprochen, die zugrundeliegenden Messbeschichtungsvorgänge zum Beispiel für mindestens ein Geschwindigkeitsprofil des Beschichters in Fahrtrichtung beim Verteilen der ausgegebene Zustellmenge von Pulver, verschiedene Zustellmengen von Pulver und/oder mindestens einem spezifischen Pulvermaterial-Typ durchgeführt. Der Mikroprozessor 41A liest zum Beispiel berechnete Verteilungen eines Pulverauftrags ein, die auf der Speichervorrichtung 41B abgelegt sind oder von dem Fertigungssteuerungssystem 45 bereitgestellt werden. Der Vergleich kann insbesondere an einem maximalen Wert in der Verteilung des Pulverbedarfs berechnet werden.
  • Schritt 207: Der Mikroprozessor 41A identifiziert eine der gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags, bei der die Pulverauftragsmengen größer sind als die jeweils zugehörigen Pulverbedarfsmengen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs.
  • Schritt 209: Der Mikroprozessor 41A bestimmt die Schichtzustellmenge basierend auf der Zustellmenge der identifizierten gemessenen Verteilung. Hier kann beispielweise eine Sicherheitszustellmenge berücksichtigt werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform zur Berechnung der Verteilung eines Pulverbedarfs kann mindestens einer der folgenden Schritte zur Bestimmung eines Anteils einer der Pulverbedarfsmengen, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, in der Steuereinrichtung 41 in 1 durchgeführt werden:
  • Schritt 203A: Der Mikroprozessor 41 berechnet für einen aus der Speichervorrichtung 41B eingelesenen Bestrahlungsplan relative Längenanteile der vorausgehenden Bauteilschicht in Fahrtrichtung relativ zur jeweiligen Erstreckung des Baubereichs in Fahrtrichtung, um basierend auf einem maximalen Längenanteil eine am Ort des maximalen Längenanteils das fertigungsbedingte Teilvolumen derart abzuschätzen, dass auch am Ort des maximalen Längenanteils eine ausreichende Beschichtung gewährleistet ist.
  • Schritt 203B: Der Mikroprozessor 41 berechnet das Teilvolumen unter Einbezug einer Schichtdicke, einer vorliegenden bestrahlten Pulvertiefe, insbesondere am Ort des maximalen Längenanteils, und/oder eines Volumenreduzierfaktors aufgrund der Bestrahlung von Pulver.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann die berechnete Verteilung eines Pulverbedarfs mit den Verteilungen des Pulverauftrags mit den folgenden z. B. in der Steuereinrichtung 41 durchgeführten Schritten in 1 verglichen werden:
  • Schritt 205A: Der Mikroprozessor 41 berechnet Relativwerte zwischen jeweils einem Anteil einer der Pulverbedarfsmengen, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen zurückgeht, und einem Anteil, der auf das schichtförmige Teilvolumen zurückgeht.
  • Schritt 205B: Der Mikroprozessor 41 identifiziert einen maximalen Relativwert der Relativwerte.
  • Schritt 205C: Der Mikroprozessor 41 vergleicht die berechnete Verteilung des Pulverbedarfs mit den gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags im Streifen des maximalen Relativwertes.
  • Wie in 8 ferner dargestellt ist, kann der Messvorgang und das Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge in ein Verfahren zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht eines zu fertigenden Bauteils eingebunden werden. So kann ein Fertigungsvorgang die folgenden Schritte umfassen, die beispielsweise von der Steuereinrichtung 41 in 1 gesteuert werden:
  • Schritt 211: Durchführen eines Bestrahlungsvorgangs einer Pulverschicht, die oberhalb einer absenkbaren Bauplattform bereitgestellt ist und eine plane Oberfläche aufweist, zur Fertigung einer der Bauteilschicht vorausgehenden Bauteilschicht durch Aufschmelzen von Pulver der Pulverschicht, wodurch ein nicht-planer Oberflächenverlauf der bestrahlten Pulverschicht entsteht.
  • Schritt 213: Absenken der Bauplattform um eine Absenkhöhe.
  • Schritt 215: Bestimmen einer Schichtzustellmenge (unter Einbezug der Schritte 201A-207C) für ein durch die Absenkhöhe bestimmtes schichtförmiges Teilvolumen und ein durch den Bestrahlungsvorgang bestimmtes fertigungsbedingtes Teilvolumen.
  • Schritt 217: Bereitstellen von Pulver mindestens im Umfang der bestimmten Schichtzustellmenge (beispielsweise durch Anheben eines Versorgungszylinders um einen Versorgungshub und optional Zuführen einer, insbesondere ortsabhängigen, Zusatzpulvermenge von oben, oder durch Auffüllen einer Pulverkammer eines pulvermitführenden Beschichters).
  • Schritt 219: Verschieben des Pulvers mit einem Beschichter in eine Fahrtrichtung zum Auftragen des Pulvers über die bestrahlte Pulverschicht, um eine neue Pulverschicht zu erzeugen, wobei das Pulver ein durch das Absenken und durch das Aufschmelzen erzeugtes Volumen oberhalb des nicht-planen Oberflächenverlaufs der bestrahlten Pulverschicht befüllt.
  • Schritt 221: Durchführen eines weiteren Bestrahlungsvorgangs der neuen Pulverschicht zur generativen Fertigung der Bauteilschicht.
  • Für die Fertigung des Bauteils können - wie durch einen Pfeil 223 in 8 angedeutet - die Schritte 213 bis 221 mit entsprechenden Bestrahlungsvorgängen wiederholt werden, wobei schichtspezifische Schichtzustellmengen für die Fertigung der Bauteilschichten verwendet werden.
  • Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung ist nachfolgend zusammengefasst. Es wird darauf hingewiesen, dass der nachfolgend zusammengefasste Aspekt insbesondere in ein Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge und in ein Verfahren zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht aufgenommen werden kann.
  • Aspekt 1. Verfahren zum Bestimmen eines dynamischen Dosierfaktors (ddyn) für eine Ausbildung einer zu bestrahlenden Pulverschicht (53) auf einer vorausgehend erzeugten Bauteilschicht (nB1), die in einem Pulverbett oberhalb einer Bauplattform (19) in einem Baubereich (11) im Rahmen eines generativen Fertigungsvorgangs eines Bauteils (5) mit einer Vorrichtung zur generativen Fertigung ausgebildet wurde, wobei die Bauplattform (19) in einem Bauzylinder um einen Hubwert (HB) bezüglich einer auszubildenden planen Oberfläche der zu bestrahlenden Pulverschicht (53) abgesenkt ist und die zu bestrahlende Pulverschicht (53) durch Verschieben von Pulver parallel zu einer Fahrtrichtung (x) über den Baubereich (11) mit einem Beschichter (25) der Vorrichtung zur generativen Fertigung ausgebildet wird, mit den folgenden Schritten:
    • - Einlesen eines Bestrahlungsplans, der für den Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung Querschnitte des Bauteils (5) in Relation zur gegebenen Fahrtrichtung des Beschichters (25) umfasst, sowie eines für die Vorrichtung zur generativen Fertigung festgelegten minimalen Dosierfaktors (dmin) und eines für die Vorrichtung zur generativen Fertigung festgelegten maximalen Dosierfaktors (dmax), wobei der minimale Dosierfaktor (dmin) festgelegt ist, um eine zu bestrahlende Pulverschicht (53) auf einer ebenen Oberfläche im Baubereich (11) auszubilden, die um den Hubwert (HB) abgesenkt ist, und der maximale Dosierfaktor (dmax) festgelegt ist, um eine zu bestrahlende Pulverschicht (53) unabhängig von einem vorausgehenden Bestrahlungsvorgang zu gewährleisten;
    • - für eine Mehrzahl von Streifen, die sich über den Baubereich (11) parallel zur Fahrtrichtung erstrecken: Bestimmen einer kumulierten Länge der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) in Fahrtrichtung (x) für den Querschnitt der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) und einer Länge des Baubereichs (11) in Fahrtrichtung (x);
    • - für jeden Streifen der Mehrzahl von Streifen: Berechnen eines relativen Längenanteils, der gegeben ist als Verhältniswert der kumulierten Länge relativ zur Länge des Baubereichs (11);
    • - Bestimmen eines maximalen relativen Längenanteils der berechneten relativen Längenanteile;
    • - Bestimmen eines dynamischen Anteils eines Unterschieds zwischen dem maximalen Dosierfaktor (dmax) und dem minimalen Dosierfaktor (dmin) basierend auf dem maximalen relativen Längenanteil, insbesondere durch Multiplizieren des Unterschieds mit dem maximalen relativen Längenanteil;
    • - Bestimmen des dynamischen Dosierfaktors (ddyn) durch Erhöhen des minimalen Dosierfaktors (dmin) um den dynamischen Anteil, sodass der dynamische Dosierfaktor (ddyn) insbesondere in einem Wertebereich liegt, der gegeben ist durch den minimalen Dosierfaktor (dmin) als unterer Grenzwert und den maximalen Dosierfaktor (dmax) als oberer Grenzwert.
  • Aspekt 2. Verfahren nach Aspekt 1, wobei der Versorgungszylinder und ein den Baubereich (11) definierender Bauzylinder eine identische Querschnittsform aufweisen und das Verfahren ferner umfasst:
    • - Multiplizieren des dynamischen Dosierfaktors (ddyn) mit dem Hubwert (HB) und Ausgeben des Ergebnisses als Hubwert (HV) für einen Versorgungszylinder der Vorrichtung zur generativen Fertigung.
  • Aspekt 3. Verfahren nach Aspekt 1, wobei die kumulierte Länge eines Streifens Längen aller in diesem Streifen liegenden bestrahlten Bereiche der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) umfasst.
  • Aspekt 4. Verfahren zum Bestimmen einer Verteilung eines Pulverbedarfs (Pn(y)_A) für die Ausbildung einer zu bestrahlenden Pulverschicht (53) in einem Baubereich (11) mit einer Bauplattform (19), wobei die Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)_A) quer zur Fahrtrichtung (x) durch Pulverbedarfsmengen (Pd(Y2)), die jeweils einem in einem Streifen (84) parallel zur Fahrtrichtung über einen Baubereich hinweg kumulierten Bedarf an Pulver entsprechen, gegeben ist, mit den folgenden Schritten:
    • - Einlesen eines Bestrahlungsplans, der für den Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) einen Querschnitt der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) in Relation zu einer geplanten Fahrtrichtung eines Beschichters (25) für die Ausbildung der zu bestrahlenden Pulverschicht (53) umfasst,
    • - Abschätzen eines schichtförmigen Teilvolumens (57), das durch eine Absenkhöhe (HB) der Bauplattform (19) im Baubereich (11) gegeben ist,
    • - Abschätzen eines fertigungsbedingten Teilvolumens (59), das sich aufgrund eines Pulververbrauchs im Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) ergibt,
    • - für mehrere Streifen (84), die sich parallel zur Fahrtrichtung über einen Baubereich hinweg erstrecken: Bestimmen eines Relativwertes zwischen jeweils einem Anteil einer der Pulverbedarfsmengen, der in einem der Streifen (84) auf das fertigungsbedingte Teilvolumen (59) zurückgeht, und einem Anteil, der in dem gleichen Streifen auf das schichtförmige Teilvolumen (57) zurückgeht, und
    • - Bestimmen der Verteilung eines Pulverbedarfs (Pn(y)_A) basierend auf dem Pulverbedarf für das schichtförmige Teilvolumen (57) und mindestens einem der Relativwerte, insbesondere einem maximalen Relativwert der Relativwerte.
  • Aspekt 5. Verfahren nach Aspekt 4, ferner mit den Schritten:
    • - Identifizieren des maximalen Relativwertes der Relativwerte; und
    • - Abschätzen der Verteilung eines Pulverbedarfs (Pn(y)_A) basierend auf dem maximalen Relativwert der Relativwerte.
  • Aspekt 6. Verfahren nach Aspekt 5, wobei zum Abschätzen der Verteilung eines Pulverbedarfs (Pn(y)_A) der Pulverbedarf des schichtförmigen Teilvolumen (57) mit dem maximalen Relativwert der Relativwerte skaliert wird.
  • Aspekt 7. Verfahren nach Aspekt 4 oder 5, ferner mit:
    • - Ausgeben der Position des Streifens, der zum maximalen Relativwert gehört.
  • Aspekt 8. Verfahren nach einem der Aspekte 4 bis 7, wobei als Relativwerte relative Längenanteile (rL) bestimmt werden, die jeweils in einem Streifen als Verhältnis von absoluter Länge von bestrahlten Bereichen der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) in Fahrtrichtung (x) relativ zur jeweiligen Erstreckung des Baubereichs (11) in Fahrtrichtung (x) berechnet werden.
  • Aspekt 9. Verfahren nach Aspekt 8, ferner mit:
    • - Abschätzen des fertigungsbedingten Teilvolumens (59) basierend auf einem maximalen relativen Längenanteil.
  • Aspekt 10. Verfahren nach einem der Aspekt 4 bis 9, ferner mit:
    • - Einberechnen einer Schichtdicke (Dneu) des schichtförmigen Teilvolumens (57) in das fertigungsbedingte Teilvolumen (59).
  • Aspekt 11. Verfahren nach einem der Aspekt 4 bis 10, ferner mit:
    • - Einberechnen eines Volumenreduzierfaktors aufgrund der Bestrahlung von Pulver in die Abschätzung des fertigungsbedingtes Teilvolumens (59).
  • Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
  • 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
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    • WO 2017/009249 A1 [0044]

Claims (20)

  1. Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver (3) in einem Baubereich (11) einer Vorrichtung zur generativen Fertigung (1) mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen einer planen Oberfläche (57) im Baubereich (11), die bezüglich einer Arbeitsfläche (9) um einen vorgegebenen Messhub (HM) abgesenkt ist, - Ausgeben einer vorgegebenen Zustellmenge (52_A) von Pulver von einem Pulvervorratsbehälter (23) zur Verteilung mit einem Beschichter (25), - Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge (52_A) von Pulver durch Verfahren des Beschichters (25) in einer Fahrtrichtung (x), wodurch sich auf der planen Oberfläche (57) eine Messpulverschicht (60) ausbildet, und - Messen einer ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A) der aufgetragenen Messpulverschicht (60).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messpulverschicht (60) eine einheitliche Dicke bis zu einer Abrisskante (67) aufweist, deren Verlauf in der Arbeitsfläche von der Zustellmenge abhängt, und das Messen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A) die Schritte umfasst: - Messen von Erstreckungswerten (E_A) der aufgetragenen Messpulverschicht (60) für mehrere sich in Fahrtrichtung erstreckende Messstreifen (71_A) der Messpulverschicht (60) und - Berechnen aus den Erstreckungswerten (E_A) und dem Messhub die Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A), sodass die Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A) Pulverauftragsmengen (Pc(YO)A) für die Messstreifen (71_A) umfasst und die Pulverauftragsmengen (Pc(YO)A) einem jeweils in einem der Messstreifen (71 A) parallel zur Fahrtrichtung (x) über den Baubereich (11) hinweg kumulierten Auftrag an Pulver entsprechen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zum Messen der Erstreckungswerte (E_A) für die Messstreifen (71_A) die Abrisskante (67) mithilfe von mindestens einer Aufnahme des Baubereichs (11) mit der aufgetragenen Messpulverschicht (60) identifiziert wird und sich der Erstreckungswert eines der Messstreifen (71_A) insbesondere aus einer Form des Baubereichs (11) in der Arbeitsfläche (9) und einem Verlauf der Abrisskante (67) in der Arbeitsfläche (9) ergibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, ferner mit - Erfassen von Aufnahmen des Baubereichs (11) vor und nach dem Verteilen der ausgegebenen Zustellmenge (52_A) von Pulver und - Berechnen eines Differenzbildes (61_A) aus den Aufnahmen, wobei sich Bildpixelwerte des Differenzbildes (61_A) in einem beschichteten Abschnitt (63) des Baubereichs (11), auf den die Messpulverschicht (60) aufgetragen wurde, von Bildpixelwerten des Differenzbildes in einem unbeschichteten Abschnitt (65) des Baubereichs (11) unterscheiden, und - Identifizieren der Abrisskante (67) in einem Übergangsbereich vom beschichteten Abschnitt (63) zum unbeschichteten Abschnitt (65).
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A) die folgenden Schritte umfasst: - Untergliedern der aufgetragenen Messpulverschicht (60) in mehrere sich in Fahrtrichtung erstreckende Messstreifen (71 A), - Prüfen, ob ein Messtreifen (71_A) vollständig mit Pulver gefüllt ist, und - Erstellen der ortsabhängigen Verteilung eines Pulverauftrags (Pc(y)A) als binäre Verteilung, die angibt, welche Messtreifen (71_A) vollständig mit Pulver gefüllt sind.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgeben der vorgegebenen Zustellmenge (52_A) auf der Arbeitsfläche (9) zwischen dem Beschichter (25) und dem Baubereich (11) erfolgt und der Pulvervorratsbehälter (23) eine Pulverzufuhröffnung aufweist, wobei die Pulverzufuhröffnung (24) in der Arbeitsfläche (9) liegt, und die Zustellmengen (52_A) durch Anheben eines Versorgungszylinders im Pulvervorratsbehälter (23) um einen Versorgungshub (HV) durch die Pulverzufuhröffnung (24) oberhalb der Arbeitsfläche (9) bereitgestellt wird, wobei optional zusätzlich eine, insbesondere ortsabhängige, Zusatzpulvermenge von oben bereitgestellt wird, oder die Pulverzufuhröffnung oberhalb der Arbeitsfläche (9) als verschließbare Öffnung angeordnet ist und die Zustellmenge durch Öffnen der Pulverzufuhröffnung auf die Arbeitsfläche (9) abgelassen wird oder die Pulverzufuhröffnung oberhalb der Arbeitsfläche als verschließbare Öffnung (24') angeordnet ist und die Zustellmenge durch Öffnen der Pulverzufuhröffnung (24') in eine Pulverkammer (103) des Beschichters abgelassen wird.
  7. Verfahren zum Bestimmen einer Schichtzustellmenge (51) von Pulver für eine generative Fertigung einer Bauteilschicht (nB2) eines zu fertigenden Bauteils (5) mit einem Energiestrahl (33A), wobei für die generative Fertigung der Bauteilschicht (nB2) die Schichtzustellmenge (51) dazu vorgesehen ist, von einem Pulvervorratsbehälter (23) für einen Beschichtungsvorgang mit einem Beschichter (25) ausgegeben zu werden, um in einem Baubereich (11) oberhalb einer Bauplattform (19) eine zu bestrahlende Pulverschicht (53) mit einer planen Oberfläche (53A) durch Verschieben der Schichtzustellmenge (51) mit dem Beschichter (25) in einer Fahrtrichtung (x) auszubilden und mit dem Energiestrahl (33A) Energie in die zu bestrahlende Pulverschicht (53) in einem Bereich des zu fertigenden Bauteils (5) zur Fertigung der Bauteilschicht (nB2) einzutragen, wobei die Schichtzustellmenge (51) mit den folgenden Schritten bestimmt wird: - Berechnen einer Verteilung eines Pulverbedarfs (Pn(y)A) für die Ausbildung der zu bestrahlenden Pulverschicht (53), wobei der Pulverbedarf für ein Füllen eines schichtförmigen Teilvolumens (57), das durch eine Absenkhöhe (HB) der Bauplattform (19) im Baubereich gegeben ist, und eines fertigungsbedingten Teilvolumens (59), das sich aufgrund eines Pulververbrauchs in einem vorausgehenden Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung mindestens einer vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) ergibt, abgeleitet wird und die Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)A) quer zur Fahrtrichtung (x) durch Pulverbedarfsmengen (Pd(Y2)), die jeweils einem, insbesondere jeweils einem in einem Streifen (84), parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Bedarf an Pulver entsprechen, gegeben ist, - Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)A) mit mindestens einer gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags, und - Bestimmen der Schichtzustellmenge (51) basierend auf der Zustellmenge (52_A) der gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags (Pc_HV_A).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine gemessene Verteilung eines Pulverauftrags in einem Messbeschichtungsvorgang bestimmt wurde, für den eine vorgegebene und vom Pulvervorratsbehälter ausgegebene Zustellmenge (52_A) von Pulver durch einen Hubwert eines Versorgungszylinders des Pulvervorratsbehälters gegeben ist, und wobei die mindestens eine gemessene Verteilung eines Pulverauftrags quer zur Fahrtrichtung (x) des Beschichters (25) durch Pulverauftragsmengen gegeben ist, und wobei insbesondere jeweils eine Pulverauftragsmenge ein Messwert eines, insbesondere in einem Streifen (84), parallel zur Fahrtrichtung über den Baubereich hinweg kumulierten Auftrags an Pulver ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)A) mit der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags umfasst, insbesondere für jeden der Streifen, einen Unterschied zwischen der zugehörigen Pulverauftragsmenge und der zugehörigen Pulverbedarfsmenge zu berechnen, und wobei das Bestimmen der Schichtzustellmenge (51) umfasst, - Bestimmen eines Skalierfaktors aus den Unterschieden, und insbesondere aus einem größten der berechneten Unterschiede, derart, dass, insbesondere für jeden Streifen, eine Multiplikation der Pulverauftragsmenge mit dem Skalierfaktor zu einer skalierten Pulverauftragsmenge führt, die jeweils mindestens so groß ist wie die, insbesondere zum Streifen, zugehörige Pulverbedarfsmenge, und - Berechnen der Schichtzustellmenge (51) durch ein Einberechnen des bestimmten Skalierfaktors in die Zustellmenge der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags, und wobei insbesondere das Einberechnen des bestimmten Skalierfaktors in die Zustellmenge umfasst: - Berechnen eines skalierten Hubwertes des Versorgungszylinders durch eine Multiplikation des Skalierfaktors mit einem Hubwert des Versorgungszylinders, der die Zustellmenge bewirkt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)A) mit der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags einen Vergleich mit mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags umfasst, und wobei das Bestimmen der Schichtzustellmenge (51) umfasst, - Bestimmen einer Untergruppe der mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags, deren Pulverauftragsmengen jeweils mindestens so groß sind wie die zugehörigen Pulverbedarfsmengen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)A), - Identifizieren derjenigen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags aus der Untergruppe der gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags, die eine kleinste Zustellmenge aufweist, und - Festlegen der kleinsten Zustellmenge als Schichtzustellmenge (51).
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die mindestens eine gemessene Verteilung eines Pulverauftrags in einem Messbeschichtungsvorgang gewonnen wird, in dem ein Verfahren zum Messen eines Auftragsverhaltens von Pulver in einem Baubereich einer Vorrichtung zur generativen Fertigung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Messbeschichtungsvorgang durchgeführt wird für - mindestens ein Geschwindigkeitsprofil des Beschichters (25) in Fahrtrichtung (x) beim Verteilen der ausgegebene Zustellmenge (52_A) von Pulver, - mindestens eine Zustellmenge (52_A) von Pulver und - mindestens einem spezifischen Pulvermaterial.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner mit: Bereitstellen der Zustellmenge (52_A) für den Messbeschichtungsvorgang in Bewegungsrichtung (x) vor dem Beschichter (25) zumindest teilweise - durch Anheben eines Zylinders eines Pulvervorratsbehälters (23) für einen Fall, dass der Pulvervorratsbehälter (23) unterhalb einer den Baubereich (11) umfassenden Arbeitsfläche (9) angeordnet ist, oder - durch Öffnen einer Auslassöffnung (24') eines Pulvervorratsbehälters (23') für einen Fall, dass der Pulvervorratsbehälter (23') oberhalb einer den Baubereich (11) umfassenden Arbeitsfläche (9) angeordnet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Schichtzustellmenge (51) derart bestimmt wird, dass die mit der Schichtzustellmenge (51) bewirkbaren Pulverauftragsmengen um mindestens eine Sicherheitszustellmenge größer sind als die jeweils zugehörigen Pulverbedarfsmengen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei das Berechnen einer Verteilung eines Pulverbedarfs (Pn(y)A) für die Ausbildung der zu bestrahlenden Pulverschicht (53) umfasst: - Berechnen eines Verlaufs einer Oberfläche (55A) einer vorausgehend bestrahlten und nun abgesenkten Pulverschicht für einen Bestrahlungsplan, der jeweils einen Querschnitt des Bauteils (5) für den Bestrahlungsvorgang zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht in Relation zur geplanten Fahrtrichtung des Beschichters (25) umfasst, - Berechnen eines Füllvolumens über der Oberfläche (55A), das das schichtförmige Teilvolumen (57) und das fertigungsbedingte Teilvolumen (59) umfasst, und - Bestimmen der Pulverbedarfsmenge, insbesondere für jeden der Streifen (84), aus einem, insbesondere dem Streifen, zugeordneten Anteil des Füllvolumens, wobei insbesondere ein Volumenreduzierfaktor aufgrund der Bestrahlung von Pulver beim Berechnen des Verlaufs einer Oberfläche (55A) einberechnet wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei das Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs (Pn(y)A) mit der mindestens einen gemessenen Verteilung eines Pulverauftrags die folgenden Schritte umfasst: - insbesondere für jeden der Streifen (84), Bestimmen eines Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen (59) zurückgeht, und eines Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das schichtförmige Teilvolumen (57) zurückgeht; - insbesondere für jeden der Streifen (84), Bestimmen eines Relativwertes zwischen dem Anteil der Pulverbedarfsmenge, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen (59) zurückgeht, und dem Anteil der Pulverbedarfsmenge, der auf das schichtförmige Teilvolumen (57) zurückgeht; - Identifizieren eines maximalen Relativwertes der Relativwerte; und - Vergleichen der berechneten Verteilung des Pulverbedarfs mit mehreren gemessenen Verteilungen eines Pulverauftrags bezogen auf den maximalen Relativwert, insbesondere im Streifen des maximalen Relativwertes.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei, insbesondere für jeden der Streifen (84), - zur Bestimmung des Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das fertigungsbedingte Teilvolumen (59) zurückgeht, ein Längenanteil der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) in Fahrtrichtung (x) aus einem Bestrahlungsplan abgeleitet wird, - zur Bestimmung des Anteils der Pulverbedarfsmenge, der auf das schichtförmige Teilvolumen (57) zurückgeht, eine Erstreckung des Baubereichs (11) in Fahrtrichtung (x) abgeleitet wird und - als Relativwert ein relativer Längenanteil (rL) als Verhältnis des Längenanteils der vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) zur Erstreckung des Baubereichs (11) abgeleitet wird.
  18. Verfahren zur generativen Fertigung einer Bauteilschicht (nB2) eines zu fertigenden Bauteils (5) mit einem Energiestrahl (33A), mit den Schritten: - Durchführen eines Bestrahlungsvorgang einer Pulverschicht (nP1), die oberhalb einer absenkbaren Bauplattform (19) bereitgestellt ist und eine plane Oberfläche aufweist, zur Fertigung einer der Bauteilschicht (nB2) vorausgehenden Bauteilschicht (nB1) durch Aufschmelzen von Pulver der Pulverschicht (nP1), wodurch ein nicht-planer Oberflächenverlauf der bestrahlten Pulverschicht entsteht, - Absenken der Bauplattform (19) um eine Absenkhöhe (HB), - Bestimmen einer Schichtzustellmenge (51) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17 für ein durch die Absenkhöhe (HB) bestimmtes schichtförmiges Teilvolumen (57) und ein durch den Bestrahlungsvorgang bestimmtes fertigungsbedingtes Teilvolumen (59), - Bereitstellen von Pulver mindestens im Umfang der bestimmten Schichtzustellmenge (51), - Verschieben des Pulvers mit einem Beschichter (25) in eine Fahrtrichtung (x) zum Auftragen des Pulvers über die bestrahlte Pulverschicht, um eine neue Pulverschicht (nP2) zu erzeugen, wobei das Pulver ein durch das Absenken und durch das Aufschmelzen erzeugtes Volumen oberhalb des nicht-planen Oberflächenverlaufs der bestrahlten Pulverschicht befüllt, und - Durchführen eines weiteren Bestrahlungsvorgangs der neuen Pulverschicht (nP2) zur generativen Fertigung der Bauteilschicht (nB2).
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Schichtzustellmenge (51) durch - Anheben eines Versorgungszylinders um einen Versorgungshub (HV) und optional Zuführen einer, insbesondere ortsabhängigen, Zusatzpulvermenge von oben, oder - Auffüllen einer Pulverkammer (103) eines pulvermitführenden Beschichters (101) bereitgestellt wird.
  20. Vorrichtung zur generativen Fertigung eines Bauteils (5) mit: - einer Arbeitsfläche (9), die einen Baubereich (11), einen Pulvervorratsbereich (13) und einen Pulversammelbereich (15) umfasst, - einem im Pulvervorratsbereich (13) angeordneten Pulvervorratsbehälter (23) zur Ausgabe einer Zustellmenge an Pulver, - einem im Baubereich (11) angeordneten Bauzylinder (21) zur Ausbildung eines zu bestrahlenden Pulverbetts, - optional einem im Pulversammelbereich (15) angeordneten Sammelbehälter (29) für Restpulver, - einem Beschichter (25) zum Verteilen einer Zustellmenge an Pulver, - einer Pulverbettkamera (37) für eine Überwachung des Baubereichs (11) mittels Aufnahmen, - einem Bestrahlungssystem (33) zur Erzeugung und Führung eines Energiestrahls (33A) auf den Baubereich (11) und - einer Steuereinrichtung (41) mit mindestens einem Mikroprozessor (41A) und mindestens einer Speichervorrichtung (41B), die dazu eingerichtet ist, Befehle zu speichern, die, wenn sie von dem mindestens einen Mikroprozessor (41A) ausgeführt werden, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 durchführen.
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