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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Planungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, sowie ein Verfahren, eine Fertigungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial.
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Bei Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen, wird typischerweise für mindestens eine Pulvermaterialschicht der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten eine Verlagerung des Energiestrahls entlang einer Konturlinie des herzustellenden Bauteils in der jeweiligen Pulvermaterialschicht festgelegt. Eine solche auch als Konturfahrt bezeichnete Verlagerung entlang der Konturlinie bedingt eine vergleichsweise lange, kontinuierliche Bestrahlung, was insbesondere in Überhangbereichen negative Auswirkungen auf deren Baubarkeit haben kann. Gerade bei flachen Überhangwinkeln, insbesondere kleiner als 45° zu dem Arbeitsbereich, werden verbesserungsfähige Prozessergebnisse erhalten oder sogar mit vergleichsweise hoher Wahrscheinlichkeit Ausschuss produziert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Planungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, sowie ein Verfahren, eine Fertigungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial zu schaffen, wobei die genannten Nachteile reduziert, vorzugsweise vermieden sind.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein im Folgenden auch kurz als Planungsverfahren bezeichnetes Verfahren zum - insbesondere computer-implementierten - Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem, das heißt mindestens einem, Energiestrahl, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen, geschaffen wird, wobei für mindestens eine Pulvermaterialschicht der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten eine Verlagerung des Energiestrahls abschnittsweise entlang einer Konturlinie des herzustellenden Bauteils festgelegt wird, wobei für die Verlagerung des Energiestrahls abschnittsweise entlang der Konturlinie eine Mehrzahl von Konturfahrtvektoren festgelegt wird, wobei für die Konturfahrtvektoren eine maximale Länge von weniger als 1 mm festgelegt wird, und wobei ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit dem Energiestrahl erhalten wird. Indem die Verlagerung des Energiestrahls abschnittsweise entlang der Konturlinie mit einer Mehrzahl von Konturfahrtvektoren festgelegt wird, wobei die maximale Länge der einzelnen Konturfahrtvektoren auf weniger als 1 mm begrenzt wird, wird eine ansonsten mit Konturfahrten typischerweise assoziierte lange, kontinuierliche Bestrahlung vermieden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Überhitzung des Pulvermaterials im Bereich der Konturlinie vermieden werden. Hieraus ergibt sich eine verbesserte Baubarkeit insbesondere von Überhangbereichen, ganz besonders von Überhangbereichen mit flachen Überhangwinkeln, insbesondere kleiner als 45° zu einer durch den Arbeitsbereich gegebenen Ebene. Insbesondere ist in einem Überhangbereich eine Wärmeableitung aufgrund des zumindest bereichsweise darunter angeordneten nicht-verfestigten Pulvermaterials geringer als einem Kernbereich, sodass es in dem Überhangbereich leicht zu Überhitzungsphänomenen, insbesondere Spritzern, eines Schmelzbads kommen kann, die sich nachteilig auf die Bauteilqualität auswirken können. Diese Überhitzungsphänomene können vorteilhaft durch die abschnittsweise Verlagerung des Energiestrahls entlang der Konturlinie mit der Mehrzahl von in ihrer Länge begrenzten Konturfahrtvektoren gemildert, vorzugsweise vermieden werden. Nicht zuletzt wird auf diese Weise der Anteil an Ausschuss minimiert, oder Ausschuss gänzlich vermieden. Die verbesserte Baubarkeit gerade von Überhangbereichen führt außerdem vorteilhaft dazu, dass auf Stützstrukturen verzichtet werden kann, wobei zum einen ansonsten für den Aufbau von Stützstrukturen aufgewendetes Pulvermaterial und zum anderen mit dem ansonsten fälligen Entfernen von Stützstrukturen verbundene Prozesszeiten eingespart werden. Dadurch ist das Verfahren insgesamt sehr wirtschaftlich.
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Unter einer Konturlinie wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine gedachte Begrenzungslinie des herzustellenden Bauteils in einer jeweiligen Pulvermaterialschicht verstanden, das heißt insbesondere eine gedachte Grenzlinie oder Umrandung eines in der Pulvermaterialschicht liegenden Querschnittsbereichs des herzustellenden Bauteils.
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Unter einem Konturfahrtvektor wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein spezieller Bestrahlungsvektor verstanden, der sich entlang der Konturlinie erstreckt.
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Unter einem Bestrahlungsvektor wird insbesondere eine kontinuierliche, vorzugsweise lineare Verlagerung des Energiestrahls über eine bestimmte Strecke mit bestimmter Verlagerungsrichtung verstanden. Der Bestrahlungsvektor schließt insbesondere die Richtung oder Orientierung der Verlagerung, das heißt die Vektorausrichtung, ein. Der Bestrahlungsvektor, insbesondere wenn es sich um einen Konturfahrtvektor handelt, muss keinesfalls als Geradenabschnitt ausgebildet sein, vielmehr kann ein insbesondere als Konturfahrtvektor ausgebildeter Bestrahlungsvektor auch einer zumindest bereichsweise gekrümmten Linie oder Kurve folgen. Insbesondere folgt der Konturfahrtvektor bevorzugt lokal der Form der Konturlinie in dem dem Konturfahrtvektor zugeordneten Abschnitt der Konturlinie.
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Unter einem additiven oder generativen Fertigen oder Herstellen eines Bauteils wird insbesondere ein schichtweises Aufbauen eines Bauteils aus Pulvermaterial verstanden, insbesondere ein Pulverbett-basiertes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in einem Pulverbett, insbesondere ein Fertigungsverfahren, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem selektiven Lasersintern, einem Laser-Metall-Fusionieren (Laser Metal Fusion - LMF), einem direkten Metall-Laser-Schmelzen (Direct Metal Laser Melting - DMLM), einem Laser Net Shaping Manufacturing (LNSM), einem selektiven Elektronenstrahlschmelzen ((Selective) Electron Beam Melting - (S)EBM), und einem Laser Engineered Net Shaping (LENS). Die Fertigungsvorrichtung ist demnach insbesondere eingerichtet zur Durchführung von wenigstens einem der zuvor genannten additiven oder generativen Fertigungsverfahren.
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Unter einem Energiestrahl wird allgemein gerichtete Strahlung verstanden, die Energie transportieren kann. Hierbei kann es sich allgemein um Teilchenstrahlung oder Wellenstrahlung handeln. Insbesondere propagiert der Energiestrahl entlang einer Propagationsrichtung durch den physikalischen Raum und transportiert dabei Energie entlang seiner Propagationsrichtung. Insbesondere ist es mittels des Energiestrahls möglich, Energie lokal in dem Arbeitsbereich zu deponieren.
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Der Energiestrahl ist in bevorzugter Ausgestaltung ein optischer Arbeitsstrahl. Unter einem optischen Arbeitsstrahl ist insbesondere gerichtete elektromagnetische Strahlung, kontinuierlich oder gepulst, zu verstehen, die im Hinblick auf ihre Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich geeignet ist zum additiven oder generativen Fertigen eines Bauteils aus Pulvermaterial, insbesondere zum Sintern oder Schmelzen des Pulvermaterials. Insbesondere wird unter einem optischen Arbeitsstrahl ein Laserstrahl verstanden, der kontinuierlich oder gepulst erzeugt sein kann. Der optische Arbeitsstrahl weist bevorzugt eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich im sichtbaren elektromagnetischen Spektrum oder im infraroten elektromagnetischen Spektrum, oder im Überlappungsbereich zwischen dem infraroten Bereich und dem sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums auf.
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Unter einem Arbeitsbereich wird insbesondere ein Bereich, insbesondere eine Ebene oder Fläche, verstanden, in dem das Pulvermaterial angeordnet ist, und der lokal mit dem Energiestrahl bestrahlt wird, um das Pulvermaterial lokal zu verfestigen. Insbesondere wird das Pulvermaterial in dem Arbeitsbereich sequenziell schichtweise angeordnet und mit dem Energiestrahl lokal bestrahlt, um - Schicht für Schicht - ein Bauteil herzustellen.
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Dass der Arbeitsbereich lokal mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, bedeutet insbesondere, dass nicht der gesamte Arbeitsbereich global - weder instantan noch sequenziell - mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, sondern dass der Arbeitsbereich vielmehr stellenweise, insbesondere an einzelnen, zusammenhängenden oder voneinander getrennten Stellen, mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, wobei der Energiestrahl insbesondere mittels der Scannervorrichtung innerhalb des Arbeitsbereichs verlagert wird. Dass der Arbeitsbereich selektiv mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, bedeutet insbesondere, dass der Arbeitsbereich an ausgewählten, vorbestimmten Stellen oder Orten oder in ausgewählten, vorbestimmten Bereichen mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Der Arbeitsbereich ist insbesondere eine Pulvermaterialschicht oder ein vorzugsweise zusammenhängendes Gebiet einer Pulvermaterialschicht, welche/welches mithilfe der Scannervorrichtung durch den Energiestrahl erreichbar ist, das heißt er umfasst insbesondere solche Stellen, Orte oder Bereiche der Pulvermaterialschicht, die mit dem Energiestrahl beaufschlagt werden können.
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Insbesondere kann im Rahmen des Planungsverfahrens eine lokal selektive Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen geplant werden, um mittels der Mehrzahl von Energiestrahlen ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen.
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Insbesondere wird für eine Mehrzahl von Pulvermaterialschichten aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten eine Verlagerung des Energiestrahls abschnittsweise entlang mindestens einer jeweiligen Konturlinie mit einer Mehrzahl von Konturfahrtvektoren festgelegt, wobei für die Konturfahrtvektoren eine maximale Länge von weniger als 1 mm oder mit einem der zuvor genannten Werte festgelegt wird. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird für alle Pulvermaterialschichten der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten eine solche Verlagerung des Energiestrahls entlang mindestens einer jeweiligen Konturlinie festgelegt.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens wird die maximale Länge für die Konturfahrtvektoren mit 900 µm, vorzugsweise 800 µm, vorzugsweise 700 µm, vorzugsweise 600 µm, vorzugsweise 500 µm, vorzugsweise 400 µm, vorzugsweise 300 µm, vorzugsweise 200 µm, vorzugsweise 100 µm, vorzugsweise 75 µm, vorzugsweise 50 µm, festgelegt. Alternativ oder zusätzlich wird für die Konturfahrtvektoren eine minimale Länge von 25 µm, vorzugsweise 50 µm, vorzugsweise 75 µm, vorzugsweise 100 µm, festgelegt.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens wird für mindestens einen Konturfahrtvektor der Konturfahrtvektoren ermittelt, ob der Konturfahrtvektor in einem Überhangbereich oder in einem Kernbereich des herzustellenden Bauteils angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens wird für einen in einem Überhangbereich angeordneten Konturfahrtvektor eine maximale Länge von weniger als 1 mm oder eine der zuvor angegebenen maximalen und/oder minimalen Längen festgelegt. Demgegenüber wird bevorzugt für einen in einem Kernbereich angeordneten Konturfahrtvektor keine Begrenzung der maximalen Länge vorgenommen. Insbesondere wird für die Verlagerung des Energiestrahls in dem Kernbereich je Konturabschnitt nur ein Konturfahrtvektor festgelegt. Die Bestrahlung der Konturlinie wird für den Kernbereich also in bevorzugter Ausgestaltung mit einer herkömmlichen Konturfahrt festgelegt, wobei die Fragmentierung der Konturabschnitte in eine Mehrzahl von Konturfahrtvektoren mit begrenzter maximaler Länge lediglich in dem Überhangbereich vorgenommen wird.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird unter einem Überhangbereich insbesondere ein Bereich verstanden, unterhalb von dem sich in Richtung der Schichtfolge zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Konturlinie oder an einem äußeren Rand des Überhangbereichs, nicht-verfestigtes Pulvermaterial befindet. Ein solcher Überhangbereich wird auch als Downskin-Bereich bezeichnet. Insbesondere ist ein Überhangbereich ein Randbereich eines Querschnittsbereichs. Es ist möglich, dass der Überhangbereich so festgelegt wird, dass er bereichsweise über verfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird unter einem Kernbereich insbesondere ein Bereich verstanden, der in Richtung der Schichtfolge zumindest überwiegend, insbesondere mit mehr als 90 % seiner Fläche, über verfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist. Ein solcher Kernbereich wird auch als Inskin-Bereich bezeichnet. Es ist möglich, dass der Kernbereich so festgelegt wird, dass er vollständig über verfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass der Kernbereich so festgelegt wird, dass er bereichsweise über nichtverfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist, wobei er insbesondere in Richtung auf die Konturlinie eines angrenzenden Überhangbereichs hin um einen vorbestimmten Abstand über das verfestigte Pulvermaterial hinausragen kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die Mehrzahl von Konturfahrtvektoren eine Bestrahlungsreihenfolge festgelegt wird, bei der eine zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgende Bestrahlung von einander unmittelbar entlang ihrer Vektorausrichtung benachbart angeordneten Konturfahrtvektoren vermieden wird. Insbesondere auf diese Weise kann eine Überhitzung des Pulvermaterials vorteilhaft vermieden und die Baubarkeit von Überhängen, gerade auch mit flachen Überhangwinkeln, verbessert werden. Darunter, dass zwei Konturfahrtvektoren einander entlang ihrer Vektorausrichtung unmittelbar benachbart sind, wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass die Konturfahrtvektoren entlang der durch zumindest einen der beiden Konturfahrtvektoren definierten Verlagerungsrichtung des Energiestrahls hintereinander angeordnet sind. Insbesondere ist die Vektorausrichtung eines Konturfahrtvektors gegeben durch die Richtung oder Orientierung der Verlagerung des Energiestrahls entlang des Konturfahrtvektors. Indem also gerade eine Bestrahlung von in Verlagerungsrichtung des Energiestrahls unmittelbar hintereinander angeordneten Konturfahrtvektoren zeitlich unmittelbar nacheinander vermieden wird, wird zugleich die typischerweise vorgesehene Konturfahrt quasi aufgebrochen, wobei die Kontur stattdessen stückweise, gleichsam in nicht zusammenhängender Reihenfolge der einzelnen Versatzstücke der Kontur, bestrahlt wird.
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Unter einer Bestrahlung eines Bestrahlungsvektors wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass der Bestrahlungsvektor abgearbeitet wird, das heißt dass eine Bestrahlung des Pulvermaterials in dem Arbeitsbereich in Übereinstimmung mit der durch den Bestrahlungsvektor gegebenen Definition durchgeführt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass entlang der Konturlinie - vorzugsweise entlang der gesamten Konturlinie - eine Mehrzahl von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren festgelegt wird. Dies entspricht einer mehrfachen - senkrecht zu der Konturlinie versetzten - Bestrahlung der Kontur, oder anders ausgedrückt einer geometrisch breiteren Definition der Kontur in dem Bestrahlungsplan. Dies führt vorteilhaft - insbesondere in einem Überhangbereich - zu einer besonders gut definierten, qualitativ hochwertigen Bauteilkontur.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens ist vorgesehen, dass in einem Überhangbereich entlang der Konturlinie eine Mehrzahl von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren festgelegt wird. Vorzugsweise wird zusätzlich in einem Kernbereich entlang der Konturlinie je zu bestrahlendem Konturabschnitt nur genau ein Konturfahrtvektor festgelegt.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens fluchten die einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren miteinander. Insbesondere sind die Anfänge von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren senkrecht zur Konturlinie nebeneinander angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind die Enden von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren senkrecht zur Konturlinie nebeneinander angeordnet. Insbesondere sind sowohl die Anfänge als auch die Enden von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren senkrecht zur Konturlinie nebeneinander angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform des Planungsverfahrens sind die einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren versetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise können insbesondere vorteilhaft Schwächungen oder Sollbruchstellen in dem entstehenden Bauteil vermieden werden. Insbesondere sind die Anfänge von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren entlang der Konturlinie zueinander versetzt angeordnet.
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Alternativ oder zusätzlich sind die Enden von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren entlang der Konturlinie zueinander versetzt angeordnet. Insbesondere sind sowohl die Anfänge als auch die Enden von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren entlang der Konturlinie zueinander versetzt angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungsreihenfolge derart festgelegt wird, dass zunächst an einem festgehaltenen Ort der Konturlinie die an dem festgehaltenen Ort einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren nacheinander bestrahlt werden, wobei erst danach Konturfahrtvektoren an einem anderen - vorzugsweise dem zuvor festgehaltenen Ort entlang der Konturlinie nicht unmittelbar benachbarten - Ort der Konturlinie bestrahlt werden.
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Alternativ wird die Bestrahlungsreihenfolge derart festgelegt, dass - entlang der Konturlinie - zunächst die Konturfahrtvektoren in einer festgehaltenen radialen Lage zu der Konturlinie bestrahlt werden, wobei erst danach den zunächst bestrahlten Konturfahrtvektoren senkrecht zu der Konturlinie benachbarte Konturfahrtvektoren in einer anderen radialen Lage zu der Konturlinie bestrahlt werden. Unter einer radialen Lage wird dabei insbesondere eine Position senkrecht zu der Konturlinie verstanden. Es werden also insbesondere zunächst solche Konturfahrtvektoren nacheinander bestrahlt, die eine gleiche Position senkrecht zur Konturlinie, das heißt einen gleichen senkrechten Abstand oder eine gleiche senkrecht zur Konturlinie bestimmte Höhe, aufweisen, wobei erst danach Konturfahrtvektoren mit davon abweichender radialer Lage bestrahlt werden. Vorzugsweise wird auch in dieser Ausführungsform eine unmittelbar zeitlich aufeinanderfolgende Bestrahlung von einander in Richtung der Konturlinie unmittelbar benachbarten Konturfahrtvektoren vermieden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungsreihenfolge derart festgelegt wird, dass lokal entlang der Konturlinie - zumindest in einem Überhangbereich - radial innere Konturfahrtvektoren zeitlich vor radial äußeren Konturfahrtvektoren bestrahlt werden. Von zwei Konturfahrtvektoren wird dabei derjenige Konturfahrtvektor als radial innerer Konturfahrtvektor bezeichnet, der einen größeren Abstand von einer Begrenzungskante oder einem Rand des entstehenden Bauteils aufweist als der andere Konturfahrtvektor, wobei derjenige Konturfahrtvektor als der radial äußere Konturfahrtvektor bezeichnet wird, der den kleineren Abstand zu der Begrenzungskante oder dem Rand des entstehenden Bauteils aufweist. Die Bestrahlungsreihenfolge wird also vorteilhaft - zumindest in dem Überhangbereich - lokal stets so festgelegt, dass die Bestrahlung von einem Inneren des Bauteils her in Richtung der Begrenzungskante oder des Randes erfolgt, und nicht umgekehrt von der Begrenzungskante oder dem Rand her in Richtung des Inneren des Bauteils. Vorteilhaft wird so eine verbesserte Wärmeableitung bei der Bestrahlung des Arbeitsbereichs gewährleistet, insbesondere wenn zuerst ein Kernbereich und erst danach ein Überhangbereich bestrahlt wird, wobei die Bestrahlungsreihenfolge vom Inneren des Bauteils her sicherstellt, dass auch in dem Überhangbereich stets eine wärmeleitende Anbindung an bereits verfestigtes Pulvermaterial derselben Pulvermaterialschicht gegeben ist.
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Insbesondere in einem Überhangbereich wird die Bestrahlungsreihenfolge derart festgelegt, dass lokal entlang der Konturlinie radial innere Konturfahrtvektoren zeitlich vor radial äußeren Konturfahrtvektoren bestrahlt werden. In dem Kernbereich kann auch eine andere Bestrahlungsreihenfolge der Konturfahrtvektoren vorgesehen sein, wobei gegebenenfalls auch radial äußere Konturfahrtvektoren zeitlich vor radial inneren Konturfahrtvektoren bestrahlt werden können.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens ist vorgesehen, dass eine Bestrahlung eines Kernbereichs zeitlich vor einer Bestrahlung von mindestens einem an den Kernbereich angrenzenden Überhangbereich festgelegt wird, wobei insbesondere eine zeitliche Reihenfolge der Bestrahlung derart festgelegt wird, dass zunächst der Kernbereich vollständig bestrahlt wird, bevor die Bestrahlung des angrenzenden Überhangbereichs begonnen wird. Insbesondere auf diese Weise kann gerade in Kombination mit der Bestrahlungsreihenfolge vom Inneren des Bauteils her gewährleistet werden, dass auch in dem Überhangbereich stets eine wärmeleitende Anbindung an bereits verfestigtes Pulvermaterial derselben Pulvermaterialschicht gegeben ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass senkrecht zu der Konturlinie einander unmittelbar benachbarte Konturfahrtvektoren derart festgelegt werden, dass deren Schmelzbäder miteinander überlappen. Auf diese Weise wird eine besonders günstige wärmeleitende Anbindung für die Konturfahrtvektoren erreicht, sodass Überhitzungsphänomene vermieden werden. Außerdem wird vorteilhaft ein besonders stabiles, qualitativ hochwertiges und dichtes Bauteil erhalten.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Konturfahrtvektoren, die in entlang der Schichtfolge der Pulvermaterialschichten übereinander angeordneten Pulvermaterialschichten übereinander angeordnet sind, senkrecht zu der Schichtfolge versetzt zueinander festgelegt werden. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Konturfahrtvektoren, die in entlang der Schichtfolge übereinander angeordneten Pulvermaterialschichten übereinander angeordnet sind, mit verschiedenen - insbesondere entgegengesetzten, insbesondere von Pulvermaterialschicht zu Pulvermaterialschicht alternierenden - Bestrahlungsrichtungen, das heißt Vektorausrichtungen, festgelegt werden. Insbesondere auf diese Weisen können eine Ausbildung von Vorzugsrichtungen und damit verbundene Schwächungen oder Sollbruchstellen im entstehenden Bauteil vermieden werden.
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Insbesondere werden in entlang der Schichtfolge der Pulvermaterialschichten unmittelbar übereinander angeordneten Pulvermaterialschichten übereinander angeordnete Konturfahrtvektoren senkrecht zu der Schichtfolge versetzt zueinander und/oder mit verschiedenen Bestrahlungsrichtungen festgelegt.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens wird alternativ oder zusätzlich für mindestens eine erste Pulvermaterialschicht aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl in einem ersten Überhangbereich und in einem ersten Kernbereich der ersten Pulvermaterialschicht festgelegt, wobei für eine zweite Pulvermaterialschicht aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl nur für einen dem ersten Kernbereich zugeordneten zweiten Kernbereich der zweiten Pulvermaterialschicht festgelegt wird, wobei festgelegt wird, dass ein dem ersten Überhangbereich zugeordneter zweiter Überhangbereich der zweiten Pulvermaterialschicht nicht bestrahlt wird. Auf diese Weise wird die Baubarkeit von Überhängen weiter verbessert, wobei Überhitzungsphänomene besonders wirksam vermieden werden, indem Bestrahlungsenergie insbesondere selektiv nur in bestimmte, insbesondere einander zugeordnete Überhangbereiche ausgewählter Pulvermaterialschichten eingebracht wird.
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Dass der zweite Überhangbereich dem ersten Überhangbereich zugeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass der zweite Überhangbereich entlang der Schichtfolge dem ersten Überhangbereich zumindest bereichsweise benachbart, insbesondere darüber angeordnet ist, insbesondere derart, dass der erste Überhangbereich und der zweite Überhangbereich zumindest bereichsweise miteinander überlappen. Dass der zweite Kernbereich dem ersten Kernbereich zugeordnet ist, bedeutet entsprechend insbesondere, dass der zweite Kernbereich entlang der Schichtfolge dem ersten Kernbereich zumindest bereichsweise benachbart, insbesondere darüber angeordnet ist, insbesondere derart, dass der erste Kernbereich und der zweite Kernbereich zumindest bereichsweise miteinander überlappen.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens werden die erste Pulvermaterialschicht und die zweite Pulvermaterialschicht entlang der Schichtfolge unmittelbar übereinander angeordnet.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens wird die Schichtfolge für das herzustellende Bauteil mit einer Mehrzahl von ersten Pulvermaterialschichten und einer Mehrzahl von zweiten Pulvermaterialschichten festgelegt. Gemäß einer Ausführungsform sind dabei die ersten Pulvermaterialschichten und die zweiten Pulvermaterialschichten alternierend angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass entlang der Schichtfolge unmittelbar einander abwechselnd einzelne erste und zweite Pulvermaterialschichten übereinander angeordnet sind.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten Pulvermaterialschichten und die zweiten Pulvermaterialschichten blockweise abwechselnd angeordnet sind. Dies bedeutet insbesondere, dass entlang der Schichtfolge Blöcke von ersten und zweiten Pulvermaterialschichten einander abwechselnd übereinander angeordnet sind, wobei jeder Block mindestens eine Pulvermaterialschicht, insbesondere eine Mehrzahl von Pulvermaterialschichten aufweist. In einer Ausführungsform umfasst jeder Block der zweiten Pulvermaterialschichten eine Mehrzahl der zweiten Pulvermaterialschichten, während jeder Block der ersten Pulvermaterialschichten nur genau eine erste Pulvermaterialschicht aufweist.
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Gemäß wieder einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten Pulvermaterialschichten und die zweiten Pulvermaterialschichten abschnittsweise alternierend und abschnittsweise blockweise abwechselnd entlang der Schichtfolge übereinander angeordnet sind. Dies stellt insbesondere eine abschnittsweise Kombination der zuvor dargestellten Ausführungsformen entlang der Schichtfolge dar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Parametrierung des Konturfahrtvektors abhängig davon gewählt wird, ob der Konturfahrtvektor in einem Überhangbereich oder in einem Kernbereich angeordnet ist. Durch unterschiedliche Parametrierung von Konturfahrtvektoren einerseits für den Überhangbereich und andererseits für den Kernbereich können vorteilhaft optimale Einstellungen für die Bauteilqualität einerseits in Downskin-Bereichen und andererseits in Inskin-Bereichen gewählt werden.
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Unter einer Parametrierung eines Bestrahlungsvektors, hier insbesondere eines Konturfahrtvektors, wird dabei eine Festlegung zumindest eines Parameters, insbesondere einer Mehrzahl von Parametern, für den Bestrahlungsvektor verstanden. Der zumindest eine Parameter ist insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Einer Leistung des Energiestrahls, einem Durchmesser des Energiestrahls auf dem Arbeitsbereich, einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls, einer Mindest-Bestrahlungszeit für den Bestrahlungsvektor, und einer Wartezeit vor und/oder nach der Bestrahlung des Bestrahlungsvektors. Insbesondere ist der zumindest eine Parameter ein Parameter, der einen Energieeintrag in das Pulvermaterial zumindest mit bestimmt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Parametrierung des Konturfahrtvektors abhängig davon gewählt wird, wo der Konturfahrtvektor in dem Überhangbereich angeordnet ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise die Baubarkeit eines Überhangbereichs, insbesondere bei flachen Überhangwinkeln, weiter verbessert werden. Insbesondere wird die Parametrierung des Konturfahrtvektors abhängig davon gewählt, in welchem radialen Abstand von dem Kernbereich der Konturfahrtvektor angeordnet ist. Der radiale Abstand ist dabei insbesondere der senkrecht zur Konturlinie gemessene Abstand von einer gedachten Grenzlinie zwischen dem Kernbereich und dem Überhangbereich. Insbesondere kann der Energieeintrag in das Pulvermaterial in Abhängigkeit des radialen Abstands von dem Kernbereich erhöht oder verringert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für in dem Überhangbereich angeordnete Konturfahrtvektoren eine Bestrahlung mit einem im Vergleich zu dem Kernbereich - insbesondere absolut oder pro Flächeneinheit - verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt wird. Insbesondere auf diese Weise können Überhitzungsphänomene im Überhangbereich vermieden und so die Baubarkeit des Überhangbereichs, insbesondere bei flachen Überhangwinkeln, verbessert werden. Insbesondere ist es möglich, selbst sehr flache Überhangwinkel, insbesondere von weniger als 45° zu einer durch den Arbeitsbereich gegebenen Ebene, prozesssicher und mit guter Bauteilqualität aufzubauen. Insbesondere ist in dem ersten Überhangbereich eine Wärmeableitung aufgrund des zumindest bereichsweise darunter angeordneten nicht-verfestigten Pulvermaterials geringer als in dem ersten Kernbereich, sodass es in dem Überhangbereich leicht zu den genannten Überhitzungsphänomenen, insbesondere Spritzern, des Schmelzbads kommen kann, die sich nachteilig auf die Bauteilqualität auswirken können. Diese Überhitzungsphänomene können vorteilhaft durch eine Reduzierung des mittleren zeitlichen Energieeintrags gemildert, vorzugsweise vermieden werden.
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Unter einem - insbesondere absolut oder pro Flächeneinheit - verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass in dem ersten Überhangbereich im Zeitmittel, das heißt insbesondere gemittelt über die Zeit, - insbesondere absolut oder pro Flächeneinheit - weniger Energie eingebracht wird als in dem ersten Kernbereich.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens ist vorgesehen, dass zur Erzielung des - insbesondere absolut oder pro Flächeneinheit - verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrags zumindest eine Verringerungsmaßnahme festgelegt wird, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Reduzieren einer Leistung des Energiestrahls, Erhöhen einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls, Definieren kürzerer Bestrahlungsvektoren, Reduzieren einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Festlegen, insbesondere Erhöhen, von Wartezeiten für die Bestrahlung das heißt zwischen einzelnen Bestrahlungsvektoren. Diese Maßnahmen sind jeweils für sich genommen, aber auch in Kombination miteinander, geeignet, den mittleren zeitlichen Energieeintrag zu reduzieren. Insbesondere wird bevorzugt eine erhöhte Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls kombiniert mit - insbesondere erhöhten - vorbestimmten Wartezeiten für die Bestrahlung.
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Unter einer Wartezeit für die Bestrahlung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine Wartezeit verstanden, die zwischen der Bestrahlung von Bestrahlungsvektoren, insbesondere lokal an einer Stelle des Arbeitsbereichs zwischen benachbarten, insbesondere unmittelbar benachbarten, Bestrahlungsvektoren vorgesehen wird, insbesondere um eine Überhitzung des Pulvermaterials zu vermeiden. Dabei ist keineswegs ausgeschlossen, dass während der Wartezeit - gegebenenfalls mittels desselben Energiestrahls - mindestens ein Bestrahlungsvektor an einer anderen, thermisch gering gekoppelten oder entkoppelten Stelle des Arbeitsbereichs bestrahlt wird, um insgesamt die Prozesszeit zu reduzieren.
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Die Definition kürzerer - und damit zugleich einer größeren Anzahl von - Bestrahlungsvektoren führt automatisch zu einer höheren Anzahl von Wartezeiten zwischen den einzelnen Bestrahlungsvektoren. Eine Erhöhung der Anzahl von Wartezeiten oder auch ein Erhöhen, das heißt Verlängern der Wartezeiten selbst, führt ohne weiteres zu einer Absenkung des mittleren zeitlichen Energieeintrags. Entsprechend führt auch eine Erhöhung der Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls insbesondere in Kombination mit vorbestimmten Wartezeiten zu einem reduzierten Anteil der Bestrahlungszeit im Verhältnis zur Gesamtprozesszeit, die sich als Summe der Bestrahlungszeit für die einzelnen Bestrahlungsvektoren und der Wartezeiten ergibt, sodass im Ergebnis auch der mittlere zeitliche Energieeintrag reduziert ist.
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Ein Reduzieren einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren führt insbesondere zu einem verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag pro Flächeneinheit.
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Alternativ oder zusätzlich wird für in dem Überhangbereich angeordnete Konturfahrtvektoren eine Bestrahlung mit einem im Vergleich zu dem Kernbereich erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag festgelegt. Auf diese Weise wird vorteilhaft insbesondere ein tieferes Schmelzbad erzielt, welches entlang der Schichtfolge eine größere Zahl von Pulvermaterialschichten umfasst. Dadurch werden zum einen wirksam auch zweite Überhangbereiche darunterliegender zweiter Pulvermaterialschichten mit verfestigt, sodass insgesamt ein stabiles, dichtes Bauteil erreicht wird; zum anderen ergibt sich eine Absenkung des Niveaus des aufgeschmolzenen und verfestigten Pulvermaterials im Bereich der momentan obersten Pulvermaterialschicht, das heißt in dem Arbeitsbereich. Dies wiederum hat vorteilhaft zur Folge, dass ein zur Beschichtung des Arbeitsbereichs mit dem Pulvermaterial vorgesehenes Beschichtungselement nicht an hochstehenden Pulverkörnern hängenbleibt, woraus ansonsten eine Beschädigung des Beschichtungselements oder ein Prozessabbruch resultieren könnte. Insgesamt kann so die Baubarkeit selbst sehr flacher Überhänge, insbesondere mit Überhangwinkeln kleiner als 45° zu dem Arbeitsbereich, zusätzlich erhöht werden, wobei bessere und reproduzierbarere Prozessergebnisse erzielt werden.
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Unter einem erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass in dem ersten Überhangbereich pro Einheitsfläche zeitlich kumuliert, das heißt insbesondere zeitlich integriert, mehr Energie eingebracht wird als in dem ersten Kernbereich. Insbesondere steht somit ein erhöhter flächenbezogener Energieeintrag nicht im Widerspruch zu einem verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag; beispielsweise kann durch eine zeitlich längere Bestrahlung bei geringerer Strahlungsleistung flächenbezogen und zeitlich integriert eine erhöhte Energie bei zugleich verringertem mittleren zeitlichen Energieeintrag eingebracht werden.
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In einer Ausführungsform des Planungsverfahrens ist vorgesehen, dass zur Erzielung des erhöhten flächenbezogenen Energieeintrags zumindest eine Erhöhungsmaßnahme festgelegt wird, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Erhöhen einer Leistung des Energiestrahls, Verringern eines Durchmessers des Energiestrahls auf dem Arbeitsbereich, Verringern einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls, Erhöhen einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Erhöhen einer Anzahl von - repetitiven - Verlagerungen des Energiestrahls entlang eines selben oder benachbarten Bestrahlungspfads. Diese Maßnahmen sind jeweils für sich genommen, aber auch in Kombination miteinander, geeignet, den flächenbezogenen Energieeintrag zu erhöhen. Durch eine mehrfache Verlagerung des Energiestrahls entlang eines selben Bestrahlungspfads oder auch entlang benachbarter Bestrahlungspfade kann vorteilhaft ein mehrfaches Aufschmelzen des Pulvermaterials durchgeführt werden, was auch als Remelting bezeichnet wird.
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Insbesondere wird zumindest eine Erhöhungsmaßnahme, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe der Erhöhungsmaßnahmen, in Kombination mit mindestens einer Verringerungsmaßnahme, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe der Verringerungsmaßnahmen, festgelegt, um zugleich den mittleren zeitlichen Energieeintrag - absolut oder pro Flächeneinheit - zu verringern und den flächenbezogenen Energieeintrag zu erhöhen. Insbesondere wird in einer Ausführungsform die mindestens eine Erhöhungsmaßnahme, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe von Erhöhungsmaßnahmen, mit mindestens einer Verringerungsmaßnahme kombiniert, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Definieren kürzerer Bestrahlungsvektoren und einem Festlegen, insbesondere Erhöhen, von Wartezeiten für die Bestrahlung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan als ein Datensatz für eine Ansteuerung einer Fertigungsvorrichtung, insbesondere einer im Folgenden noch beschriebenen erfindungsgemäßen Fertigungsvorrichtung oder einer Fertigungsvorrichtung gemäß einer oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen, zum additiven Fertigen eines Bauteils aus dem Pulvermaterial erhalten wird. Unabhängig davon, ob das Verfahren auf einer separat zu einer Fertigungsvorrichtung angeordneten Planungsvorrichtung oder auf der Fertigungsvorrichtung selbst durchgeführt wird, wird der Bestrahlungsplan auf diese Weise in einfach handhabbarer, insbesondere maschinenlesbarer Form erhalten. Insbesondere ist es bevorzugt auch möglich, den als Datensatz erhaltenen Bestrahlungsplan zu exportieren und unabhängig von einer bestimmten Vorrichtung, beispielsweise verkörpert auf einem Datenträger oder virtuell über ein Netzwerk, zu transportieren, insbesondere zu übertragen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines mithilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs oder mithilfe eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen erhaltenen Bestrahlungsplans für die lokal selektive Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem, das heißt mindestens einem, Energiestrahl, um das Bauteil mittels des Energiestrahls schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten des Pulvermaterials herzustellen, und Fertigen des Bauteils gemäß dem Bestrahlungsplan, insbesondere mittels der im Folgenden beschriebenen, erfindungsgemäßen Fertigungsvorrichtung oder einer Fertigungsvorrichtung nach einer oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit dem Verfahren zum additiven Fertigen ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen der lokal selektiven Bestrahlung beschrieben wurden.
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Im Rahmen des Verfahrens kann das Bauteil auch mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen gefertigt werden, indem der Arbeitsbereich mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen lokal selektiv bestrahlt wird. Auf diese Weise kann die Fertigung des Bauteils vorteilhaft beschleunigt werden, insbesondere indem verschiedene Querschnittsbereiche des Bauteils innerhalb einer Pulvermaterialschicht simultan verfestigt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, indem ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs oder ein Verfahren zum Planen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt wird. Somit umfasst das Verfahren zum Fertigen des Bauteils zugleich auch - insbesondere in Form vorgelagerter Schritte - das Verfahren zum Planen der Bestrahlung.
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Als Energiestrahl wird vorzugsweise ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl verwendet.
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Vorzugsweise wird das Bauteil mittels selektiven Lasersinterns und/oder selektiven Laserschmelzens gefertigt.
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Als Pulvermaterial kann in bevorzugter Weise insbesondere ein metallisches oder keramisches Pulver verwendet werden.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogrammprodukt geschaffen wird, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs oder ein Verfahren zum Planen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf einer Rechenvorrichtung durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung läuft. In Zusammenhang mit dem Computerprogrammprodukt ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.
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Zur Erfindung gehört auch ein erster Datenträger, umfassend ein solches erstes Computerprogrammprodukt.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogrammprodukt geschaffen wird, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial oder ein Verfahren zum additiven Fertigen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf einer Rechenvorrichtung durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung läuft. In Zusammenhang mit dem Computerprogrammprodukt ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.
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Zur Erfindung gehört auch ein zweiter Datenträger, umfassend ein solches zweites Computerprogrammprodukt.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Planungsvorrichtung zur Planung einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem, das heißt mindestens einem, Energiestrahl, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil aus einem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen, geschaffen wird, wobei die Planungsvorrichtung eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit dem Energiestrahl oder ein Verfahren zum Planen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit der Planungsvorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.
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Insbesondere kann die Planungsvorrichtung eingerichtet sein, um die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen zu planen.
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In einer Ausführungsform ist die Planungsvorrichtung ausgebildet als eine Vorrichtung, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Computer, insbesondere Personal Computer (PC), einer Einschubkarte oder Ansteuerkarte, und einem FPGA-Board. In einer Ausführungsform ist die Planungsvorrichtung eine RTC5- oder RTC6-Ansteuerkarte der SCANLAB GmbH, insbesondere in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag aktuell erhältlichen Ausgestaltung.
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Insbesondere kann die Planungsvorrichtung extern oder separat zu einer Fertigungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei durch die Planungsvorrichtung vorzugsweise ein Datensatz erstellt wird, der dann in geeigneter Weise, beispielsweise mittels eines Datenträgers oder über ein Netzwerk, insbesondere über das Internet, oder über eine andere geeignete drahtlose oder kabelgebundene Übermittlungsform, an eine Fertigungsvorrichtung, insbesondere eine Steuervorrichtung einer Fertigungsvorrichtung, übermittelt wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Planungsvorrichtung aus CAD-Daten CAM-Daten, das heißt insbesondere einen Befehlsablauf, insbesondere ein NC-Programm, zur Steuerung der Fertigungsvorrichtung generiert, wobei dieser Befehlsablauf dann an die Fertigungsvorrichtung zu deren Steuerung übermittelt wird. Auch ist es möglich, dass der Planungsvorrichtung CAD-Daten eines Bauteils übergeben werden, wobei die Planungsvorrichtung hieraus den Befehlsablauf für die Fertigungsvorrichtung generiert. Die Planungsvorrichtung kann aber auch in eine Fertigungsvorrichtung integriert sein. Insbesondere kann die Planungsvorrichtung in die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung integriert sein, oder die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung kann als Planungsvorrichtung ausgebildet sein, insbesondere durch Vorsehen einer geeigneten Hardwarekomponente und/oder durch Implementieren eines geeigneten Computerprogrammprodukts, insbesondere einer Software. Beispielsweise ist es möglich, dass der Fertigungsvorrichtung dann CAD-Daten eines herzustellenden Bauteils übergeben werden, wobei die Fertigungsvorrichtung selbst, insbesondere die in die Steuervorrichtung implementierte Planungsvorrichtung, aus den CAD-Daten entsprechende CAM-Daten beziehungsweise einen Befehlsablauf zur Steuerung der Fertigungsvorrichtung generiert. Es ist aber auch möglich, dass die Planungsvorrichtung eine Mehrzahl von Rechenvorrichtungen umfasst, wobei sie insbesondere physisch verteilt ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die Planungsvorrichtung dann eine Mehrzahl miteinander vernetzter Rechenvorrichtungen. Insbesondere kann die Planungsvorrichtung als Datenwolke oder sogenannte Cloud ausgebildet sein, oder die Planungsvorrichtung ist Teil einer Datenwolke oder Cloud. Es ist in bevorzugter Ausgestaltung auch möglich, dass die Planungsvorrichtung einerseits mindestens eine zu der Fertigungsvorrichtung externe Rechenvorrichtung und andererseits die Fertigungsvorrichtung, insbesondere die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung, umfasst, wobei dann durch die Planungsvorrichtung durchgeführte Schritte teilweise auf der externen Rechenvorrichtung und teilweise auf der Fertigungsvorrichtung, insbesondere auf der Steuervorrichtung, durchgeführt werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Planungsvorrichtung nicht die vollständige Planung der lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs übernimmt, sondern nur Teile hiervon; insbesondere ist es möglich, dass die Planungsvorrichtung nur denjenigen Teil der Planung der lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs übernimmt, der sich auf die zuvor beschriebenen Schritte und/oder Festlegungen bezieht. Andere Teile der Planung der lokal selektiven Bestrahlung können dagegen in anderen Rechenvorrichtungen, insbesondere in zu der Fertigungsvorrichtung externen Rechenvorrichtung, oder auch in der Fertigungsvorrichtung selbst, insbesondere deren Steuervorrichtung, oder aber auch in einer Datenwolke oder Cloud, durchgeführt werden. Insbesondere ist es möglich, dass die Planungsvorrichtung von einer anderen Rechenvorrichtung erzeugte CAM-Daten oder einen Befehlsablauf, insbesondere ein NC-Programm, verändert, anpasst oder korrigiert.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, die eine Strahlerzeugungsvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines, das heißt mindestens eines, Energiestrahls. Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung eine Scannervorrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich lokal selektiv mit dem Energiestrahl zu bestrahlen, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil aus dem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen. Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung auf, die mit der Scannervorrichtung, optional auch mit der Strahlerzeugungsvorrichtung, wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Scannervorrichtung, und gegebenenfalls die Strahlerzeugungsvorrichtung, anzusteuern. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum additiven Fertigen von Bauteilen oder eines Verfahrens zum additiven Fertigen von Bauteilen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Fertigungsvorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.
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Bei einer Ausführungsform ist die Strahlerzeugungsvorrichtung eingerichtet, um eine Mehrzahl von Energiestrahlen zu erzeugen, und/oder die Fertigungsvorrichtung weist eine Mehrzahl von Strahlerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung einer Mehrzahl von Energiestrahlen auf. Es ist möglich, dass für die Mehrzahl von Energiestrahlen eine Mehrzahl von Scannervorrichtungen vorgesehen sind. Es ist aber auch möglich, dass die Scannervorrichtung eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von Energiestrahlen - insbesondere unabhängig voneinander - auf dem Arbeitsbereich zu verlagern. Insbesondere kann die Scannervorrichtung hierfür eine Mehrzahl von separat ansteuerbaren Scannern, insbesondere Scannerspiegeln, aufweisen.
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Die Scannervorrichtung weist bevorzugt mindestens einen Scanner, insbesondere einen Galvanometer-Scanner, Piezoscanner, Polygonscanner, MEMS-Scanner, und/oder einen relativ zu dem Arbeitsbereich verlagerbaren Arbeitskopf oder Bearbeitungskopf auf. Die hier vorgeschlagenen Scannervorrichtungen sind in besonderer Weise geeignet, den Energiestrahl innerhalb des Arbeitsbereichs zwischen einer Mehrzahl von Bestrahlungspositionen zu verlagern.
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Unter einem relativ zu dem Arbeitsbereich verlagerbaren Arbeitskopf oder Bearbeitungskopf wird hier insbesondere ein integriertes Bauteil der Fertigungsvorrichtung verstanden, welches mindestens einen Strahlungsauslass für mindestens einen Energiestrahl aufweist, wobei das integrierte Bauteil, das heißt der Arbeitskopf, als Ganzes entlang zumindest einer Verlagerungsrichtung, vorzugsweise entlang zweier senkrecht aufeinander stehenden Verlagerungsrichtungen, relativ zu dem Arbeitsbereich verlagerbar ist. Ein solcher Arbeitskopf kann insbesondere in Portalbauweise ausgebildet sein oder von einem Roboter geführt werden. Insbesondere kann der Arbeitskopf als Roboterhand eines Roboters ausgebildet sein.
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Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Computer, insbesondere Personal Computer (PC), einer Einschubkarte oder Ansteuerkarte, und einem FPGA-Board. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung eine RTC5- oder RTC6-Ansteuerkarte der SCANLAB GmbH, insbesondere in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag aktuell erhältlichen Ausgestaltung.
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Bevorzugt ist die Strahlerzeugungsvorrichtung als Laser ausgebildet. Der Energiestrahl wird somit vorteilhaft als intensiver Strahl kohärenter elektromagnetischer Strahlung, insbesondere kohärenten Lichts, erzeugt. Bestrahlung bedeutet insoweit bevorzugt Belichtung.
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Die Fertigungsvorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet zum selektiven Lasersintern. Alternativ oder zusätzlich ist die Fertigungsvorrichtung eingerichtet zum selektiven Laserschmelzen. Diese Ausgestaltungen der Fertigungsvorrichtung haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial mit einem Ausführungsbeispiel einer Planungsvorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl;
- 3 eine weitere schematische Darstellung des Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, und
- 4 eine schematische Darstellung weiterer Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fertigungsvorrichtung 1 zum additiven Fertigen eines Bauteils 3 aus einem Pulvermaterial 5 mit einem Ausführungsbeispiel einer Planungsvorrichtung 7.
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Die Fertigungsvorrichtung 1 weist eine vorzugsweise als Laser ausgebildete Strahlerzeugungsvorrichtung 9 auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines Energiestrahls 11, insbesondere eines Laserstrahls, sowie außerdem eine Scannervorrichtung 13, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich 15 lokal selektiv mit dem Energiestrahl 11 zu bestrahlen, um mittels des Energiestrahls 11 das Bauteil 3 aus dem in dem Arbeitsbereich 15 angeordneten Pulvermaterial 5 herzustellen. Die Fertigungsvorrichtung 1 weist weiterhin eine insbesondere als eine Rechenvorrichtung 8 ausgebildete Steuervorrichtung 17 auf, die mit der Scannervorrichtung 13 und bevorzugt auch mit der Strahlerzeugungsvorrichtung 9 wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Scannervorrichtung 13 und gegebenenfalls die Strahlerzeugungsvorrichtung 9 anzusteuern. Dabei ist die Steuervorrichtung 17 eingerichtet zur Durchführung eines im Folgenden näher beschriebenen Verfahrens zum Planen der lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11, kurz auch als Planungsverfahren bezeichnet.
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Insbesondere weist die Steuervorrichtung 17 hierzu die insbesondere als eine weitere Rechenvorrichtung 10 ausgebildete Planungsvorrichtung 7 auf, die entsprechend zur Durchführung des Planungsverfahrens eingerichtet ist. Alternativ ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 17 selbst als die Planungsvorrichtung 7 ausgebildet ist. Es ist aber in einer hier nicht dargestellten Ausgestaltung auch möglich, dass das Planungsverfahren auf einer separat zu der Fertigungsvorrichtung 1 vorgesehenen Planungsvorrichtung 7 ausgeführt wird.
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Die Fertigungsvorrichtung 1 ist insbesondere eingerichtet, um das Bauteil 3 schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich 15 angeordneten Pulvermaterialschichten 19 aufzubauen. Hierzu ist der Arbeitsbereich 15, insbesondere in Form eines Pulverbetts, auf einer Bauplattform 21 angeordnet, die im Zuge der Bereitstellung der zeitlich aufeinanderfolgenden Pulvermaterialschichten 19 in dem Arbeitsbereich 15 schrittweise entgegen einer Hochrichtung Z abgesenkt wird. Das jeweils eine nächste Pulvermaterialschicht 19 bildende Pulvermaterial 5 wird mittels eines insbesondere als Wischer oder Schieber ausgebildeten Beschichtungselements 23 aus dem Bereich eines Vorratszylinders 25 in den Arbeitsbereich 15 gefördert und dort durch das Beschichtungselement 23 geglättet, sodass die jeweils aktuelle Pulvermaterialschicht 19 bereitgestellt wird. In dem Vorratszylinder 25 ist eine Plattform 27 angeordnet, die - insoweit korrespondierend zu dem Absenken der Bauplattform 21 - schrittweise, wie durch einen Pfeil 29 schematisch dargestellt, in der Hochrichtung Z angehoben wird, um das Pulvermaterial 5 aus dem Vorratszylinder 25 heraus auf das Niveau des Arbeitsbereichs 15 zu fördern. Überschüssiges Pulvermaterial 5 wird bevorzugt durch das Beschichtungselement 23 in einen Aufnahmebehälter 31 gefördert. Indem sukzessive auf diese Weise Pulvermaterialschicht 19 für Pulvermaterialschicht 19 Pulvermaterial 5 mittels des Energiestrahls 11 in dem Arbeitsbereich 15 lokal selektiv verfestigt wird, wird das Bauteil 3 Schicht für Schicht, das heißt schichtweise, aufgebaut. Die Schichtfolge der Pulvermaterialschichten 19 erstreckt sich dabei entlang der Hochrichtung Z.
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Im Rahmen eines Verfahrens zum Fertigen des Bauteils 3 aus dem Pulvermaterial 5 wird ein mithilfe des im Folgenden beschriebenen Planungsverfahrens erhaltener Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11 bereitgestellt, und das Bauteil 3 wird gemäß dem bereitgestellten Bestrahlungsplan gefertigt. Der Bestrahlungsplan wird dabei bevorzugt bereitgestellt, indem - insbesondere durch die Planungsvorrichtung 7 - das Planungsverfahren durchgeführt wird.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11.
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Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Insbesondere ist in 2 ein Ausschnitt des Arbeitsbereichs 15 in Draufsicht, das heißt entlang der Hochrichtung Z gemäß 1 von oben gesehen, mit einer Pulvermaterialschicht 19 dargestellt.
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Im Rahmen des Planungsverfahrens wird für die Pulvermaterialschichten 19 die Verlagerung des Energiestrahls 11 abschnittsweise entlang einer Konturlinie 33 festgelegt. Insbesondere ist in 2 schematisch ein Querschnittsbereich 35 des Bauteils 3 dargestellt, der unterteilt ist in einen Kernbereich 37 und einen Überhangbereich 39. Dabei trennt eine gedachte Grenzlinie L den Kernbereich 37 von dem Überhangbereich 39. Die Konturlinie 33 erstreckt sich entlang eines Umfangs des Querschnittsbereich 35 in der Ebene der Pulvermaterialschicht 19. Für die Verlagerung des Energiestrahls 11 abschnittsweise entlang der Konturlinie 33 wird eine Mehrzahl von Konturfahrtvektoren 300 festgelegt, insbesondere erste Konturfahrtvektoren 310 für den Überhangbereich 39 und zweite Konturfahrtvektoren 320 für den Kernbereich 37. Von den Konturfahrtvektoren 300 sind der besseren Übersichtlichkeit wegen jeweils nur einzelne mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Für die Bestrahlung einer von der Konturlinie 33 umgrenzten inneren Fläche des Querschnittsbereich 35 wird vorzugsweise eine Mehrzahl von Bestrahlungsvektoren 41 festgelegt, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur zwei mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.
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Im Rahmen des Planungsverfahrens wird für die Konturfahrtvektoren 300, insbesondere für die ersten Konturfahrtvektoren 310 in dem Überhangbereich 39, eine maximale Länge von weniger als 1 mm festgelegt. Vorzugsweise wird für die zweiten Konturfahrtvektoren 320 in dem Kernbereich 37 keine maximale Länge festgelegt. Insbesondere durch die Festlegung der maximalen Länge für die Konturfahrtvektoren 300 wird eine ansonsten mit Konturfahrten typischerweise assoziierte lange, kontinuierliche Bestrahlung vermieden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Überhitzung des Pulvermaterials 5 im Bereich der Konturlinie 33 vermieden werden. Insbesondere wird durch die Festlegung der maximalen Länge für die ersten Konturfahrtvektoren 310 die Baubarkeit des Überhangbereichs 39 verbessert. Im Rahmen des Planungsverfahrens wird ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11 erhalten. Der Bestrahlungsplan wird bevorzugt als ein Datensatz für die Ansteuerung der Fertigungsvorrichtung 1 erhalten.
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Vorzugsweise wird für die Mehrzahl von Konturfahrtvektoren 300, insbesondere für die Mehrzahl von ersten Konturfahrtvektoren 310 in dem Überhangbereich 39, eine zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgende Bestrahlung von einander unmittelbar entlang ihrer Vektorausrichtung benachbart angeordneten Konturfahrtvektoren 300 vermieden, beispielsweise indem eine hier schematisch mit den Buchstaben A, B und C gekennzeichnete Bestrahlungsreihenfolge gewählt wird, wobei zunächst der mit A gekennzeichnete Konturfahrtvektor 300 bestrahlt wird, dann der mit B gekennzeichnete Konturfahrtvektor 300, und danach der mit C gekennzeichnete Konturfahrtvektor 300. Demgegenüber kann für die zweiten Konturfahrtvektoren 320 in dem Kernbereich 37 auch eine Bestrahlungsreihenfolge festgelegt werden, bei der einander unmittelbar entlang ihrer Vektorausrichtung benachbart angeordnete zweite Konturfahrtvektoren 320 zumindest abschnittsweise zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgend bestrahlt werden, insbesondere derart, dass sich für den in dem Kernbereich 37 liegenden Abschnitt der Konturlinie 33 eine durchgehende Konturfahrt ergibt.
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Vorzugsweise werden entlang der Konturlinie 33 insbesondere in dem Überhangbereich 39 eine Mehrzahl von einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren 300, insbesondere erste Konturfahrtvektoren 310, festgelegt. Insoweit sind hier beispielhaft ein erster erster Konturfahrtvektor 311, ein zweiter erster Konturfahrtvektor 312 und ein dritter erster Konturfahrtvektor 313 eingezeichnet, die einander senkrecht zu der Konturlinie 33 benachbart sind. Die einander senkrecht zu der Konturlinie benachbarten Konturfahrtvektoren 311, 312, 313 können miteinander fluchten oder versetzt zueinander angeordnet sein. In dem Kernbereich 37 wird demgegenüber bevorzugt je Abschnitt der Konturlinie 33 nur genau ein zweiter Konturfahrtvektor 320 festgelegt.
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Die Bestrahlungsreihenfolge wird bevorzugt derart festgelegt, dass zunächst an einem festgehaltenen Ort D der Konturlinie 33 die an dem festgehaltenen Ort D einander senkrecht zu der Konturlinie 33 benachbarten Konturfahrtvektoren 311, 312, 313 nacheinander bestrahlt werden, wobei erst danach Konturfahrtvektoren 300 an einem - entlang der Konturlinie 33 - anderen Ort E der Konturlinie 33 bestrahlt werden.
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Alternativ werden zunächst die Konturfahrtvektoren 300 in einer festgehaltenen radialen Lage zu der Konturlinie 33 bestrahlt, beispielsweise zuerst alle Konturfahrtvektoren 300, die entlang der Konturlinie 33 vor und hinter dem eingezeichneten ersten ersten Konturfahrtvektor 311 angeordnet sind - insbesondere einschließlich des ersten ersten Konturfahrtvektors 311 -, wobei erst danach den zunächst bestrahlten Konturfahrtvektoren 300 senkrecht zu der Konturlinie 33 benachbarte Konturfahrtvektoren 300 in einer anderen radialen Lage zu der Konturlinie 33 bestrahlt werden, beispielsweise als nächstes alle entlang der Konturlinie 33 vor und hinter dem zweiten ersten Konturvektor 312 angeordneten Konturfahrtvektoren 300 - insbesondere einschließlich des zweiten ersten Konturfahrtvektors 312.
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Vorzugsweise wird die Bestrahlungsreihenfolge derart festgelegt, dass lokal entlang der Konturlinie 33 - zumindest in dem Überhangbereich 39 - stets radial innere Konturfahrtvektoren 300 zeitlich vor radial äußeren Konturfahrtvektoren 300 bestrahlt werden. Beispielsweise wird der erste erste Konturfahrtvektor 311 zeitlich vor dem zweiten ersten Konturfahrtvektor 312 bestrahlt, und der zweite erste Konturfahrtvektor 312 wird zeitlich vor dem dritten ersten Konturfahrtvektor 313 bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgt also von dem Inneren des Bauteils 3 her nach außen.
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Vorzugsweise werden die senkrecht zu der Konturlinie 33 einander unmittelbar benachbarten Konturfahrtvektoren 311, 312, 313 derart festgelegt, dass deren Schmelzbäder miteinander überlappen.
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Vorzugsweise wird für die Konturfahrtvektoren 300 jeweils ermittelt, ob diese in dem Überhangbereich 39 oder in dem Kernbereich 37 angeordnet sind, wobei eine Parametrierung für einen jeweiligen Konturfahrtvektor 300 abhängig davon gewählt wird, ob der jeweilige Konturfahrtvektor 300 in dem Überhangbereich 39 oder in dem Kernbereich 37 angeordnet ist. Insbesondere wird die Parametrierung eines jeweiligen ersten Konturfahrtvektors 310 bevorzugt abhängig davon gewählt, wo der erste Konturfahrtvektor 310 in dem Überhangbereich 39 angeordnet ist.
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Vorzugsweise wird für die in dem Überhangbereich 39 angeordneten ersten Konturfahrtvektoren 310 eine Bestrahlung mit einem im Vergleich zu dem Kernbereich 37 - insbesondere absolut oder pro Flächeneinheit - verringerten zeitlichen Energieeintrag und/oder mit einem im Vergleich zu dem Kernbereich 37 erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag festgelegt.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Planungsverfahrens.
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Insbesondere ist auch in 3 ein Ausschnitt des Arbeitsbereichs 15 in Draufsicht, das heißt entlang der Hochrichtung Z gemäß 1 von oben gesehen, mit einer Pulvermaterialschicht 19 dargestellt. Im Unterschied zu 2, die eine äußere Konturlinie 33 des Bauteils 3 zeigt, zeigt 3 eine innere Konturlinie 33, die eine Aussparung 43 in dem Bauteil 3 begrenzt. Für die Anwendung des Planungsverfahrens kommt es insoweit nicht darauf an, ob die Konturlinie 33 eine äußere oder innere Konturlinie 33 des Bauteils 3 ist.
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4 zeigt eine schematische Darstellung weiterer Ausführungsbeispiele des Planungsverfahrens.
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Dabei ist bei a) dargestellt, dass gemäß einer Ausgestaltung des Planungsverfahrens die einander senkrecht zu der Konturlinie 33 benachbarten Konturfahrtvektoren 311, 312, 313 miteinander fluchten.
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Bei b) ist dargestellt, dass gemäß einer anderen Ausgestaltung des Planungsverfahrens die einander senkrecht zu der Konturlinie 33 benachbarten Konturfahrtvektoren 311, 312, 313 versetzt zueinander angeordnet sind. Die beiden Ausgestaltung gemäß a) und b) können bezüglich verschiedener Orte entlang der Konturlinie 33 selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden.
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Bei c) ist dargestellt, dass bevorzugt in entlang der Schichtfolge der Pulvermaterialschichten 19 übereinander angeordneten Pulvermaterialschichten 19 übereinander angeordnete Konturfahrtvektoren 300 - insbesondere in Überhangbereichen 39 - in bevorzugter Weise versetzt zueinander und mit verschiedenen Bestrahlungsrichtungen - wie durch die Vektorpfeile dargestellt - festgelegt werden. Auch diese Ausgestaltung kann selbstverständlich mit den Ausgestaltung gemäß a) und b) kombiniert werden. Auch können die in 4 dargestellten Ausgestaltungen selbstverständlich mit den Ausgestaltungen gemäß 2 und 3 kombiniert werden.
