DE102022108550A1 - Verfahren zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten und entsprechendes Planungsverfahren, mit volumenbasierter Aufteilung der Objekte auf Teilbereiche der Bauplattform - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten (5; 5.1-5.9) auf einer Bauplattform (3) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (9) in einer jeweiligen Schicht, umfassend folgende Schritte:Schritt a) Eine anzuwendende Anordnung von zu fertigenden Objekten (5; 5.1-5.9) auf der Bauplattform (3) wird festgelegt, undSchritt b) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) werden mit der in Schritt a) festgelegten, anzuwendenden Anordnung schichtweise gefertigt, wobei zumindest in einer Mehrzahl der Schichten zumindest zeitweise mehrere Hochenergiestrahlen (8a, 8b) zeitgleich eingesetzt werden,ist dadurch gekennzeichnet,dass die Bauplattform (3) in eine Mehrzahl von Teilbereichen (T1-T3) unterteilt ist,wobei in Schritt a) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) so auf die Teilbereiche (T1-T3) verteilt werden, dass die Volumensummen (VS(Tk)) von zumindest angenäherten Volumen der Objekte (5; 5.1-5.9), die in jedem der Teilbereiche (T1-T3) angeordnet sind, über einen vollen Beschickungshöhenbereich (60) näherungsweise gleich sind,und wobei in Schritt b) ein jeweiliger Teilbereich (T1-T3) zumindest für alle ausschließlich in diesem Teilbereich (T1-T3) angeordneten zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) über alle Schichten ausschließlich von demselben Hochenergiestrahl (8a, 8b) bearbeitet wird. Mit dem Verfahren kann auf einfache Weise eine schnelle Herstellung der Objekte mit guter Qualität der Objekte erfolgen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht, umfassend folgende Schritte:
• Schritt a) Eine anzuwendende Anordnung von zu fertigenden Objekten auf der Bauplattform wird festgelegt, und
• Schritt b) die zu fertigenden Objekte werden mit der in Schritt a) festgelegten, anzuwendenden Anordnung schichtweise gefertigt, wobei zumindest in einer Mehrzahl der Schichten zumindest zeitweise mehrere Hochenergiestrahlen zeitgleich eingesetzt werden.
• Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Planung einer schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht, umfassend folgende Schritte:
• Schritt a) Eine anzuwendende Anordnung von zu fertigenden Objekten auf der Bauplattform wird festgelegt, und
• Schritt b) bezüglich der zu fertigenden Objekte mit der in Schritt a) festgelegten, anzuwendenden Anordnung wird zumindest in einer Mehrzahl der Schichten festgelegt, zumindest zeitweise mehrere Hochenergiestrahlen zeitgleich einzusetzen.
• Solche Verfahren sind aus der DE 10 2015 118 162 A1 bekannt geworden.
• Mit der schichtweisen Fertigung von Objekten durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material mittels Hochenergiestrahlen (in der Regel Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen) können dreidimensionale Objekte vergleichsweise einfach und schnell gefertigt werden. Geometrischen Beschränkungen von herkömmlichen Fertigungsverfahren wie Fräsen oder Spritzguss können dabei überwunden werden. Die schichtweise Fertigung wird häufig für Prototypen oder für Objekte, die nur in kleinen Stückzahlen hergestellt werden, eingesetzt.
• Um die additive Fertigung von Objekten zu beschleunigen, ist es bekannt, mehrere Hochenergiestrahlen gleichzeitig bei der Abarbeitung der einzelnen Schichten einzusetzen. Die Hochenergiestrahlen werden mittels Scannern auf die Bauplattform gerichtet; im Falle von Laserstrahlen kann der Scanner beispielsweise eine mittels Piezoaktuatoren verstellbaren Spiegel umfassen. Werden mehrere Hochenergiestrahlen gleichzeitig eingesetzt, muss die Bearbeitungsaufgabe auf diese verteilt werden.
• Die US 2020/0238623 A1 beschreibt ein Verfahren zum Angleichen der Auslastung und zur Minimierung der Fertigungszeit in der additiven Fertigung. Eine Bauplattform, auf der mehrere Objekte gefertigt werden sollen, wird mit mehreren Lasern bearbeitet, die überlappende, mit einem jeweiligen Laser erreichbare Scanfelder aufweisen. Die Zuordnung von zu fertigenden Regionen zu den Lasern wird iterativ auf eine möglichst kurze Fertigungszeit optimiert.
• Aus der WO 2016/075026 A1 ist es bekannt, jedem Abschnitt eines Baufeldes einen gesonderten Scanner zuzuordnen, oder die Scanner derart anzubringen oder auszubilden, dass sie auch zumindest teilweise Baufeldabschnitte belichten können, die eigentlich einem anderen Scanner zugeordnet sind, um diesen anderen Scanner bei der Belichtung des ihn zugeordneten Baufeldes zu unterstützen. Es wird vorgeschlagen, die Bestrahlungszeiten oder Bestrahlungsflächen eines jeweiligen Scanners gesondert zu erfassen und abzuspeichern, miteinander zu vergleichen, und die Aufteilung der Scanfelder der Scanner für die nächste Schicht oder einen nächsten Schichtabschnitt so festzulegen, dass die Bestrahlungszeiten oder Bestrahlungsflächen für die Scanner möglichst weit aneinander angeglichen sind.
• Durch die dynamische Anpassung der Scanfelder kann eine hohe Auslastung der Scanner erreicht werden, und eine schnelle Abarbeitung der Schichten und der Beschickung der Bauplattform insgesamt erreicht werden. Nachteilig ist jedoch, dass der räumliche Einsatz der unterschiedlichen Hochenergiestrahlen auf dem Baufeld bzw. auf der Bauplattform je nach Geometrie und Platzierung des oder der Objekte auf dem Baufeld bzw. auf der Bauplattform von Schicht zu Schicht unterschiedlich ausfallen kann. Insbesondere können in einem jeweiligen Objekt von Schicht zu Schicht wechselnde Hochenergiestrahlen oder sogar mehrere Hochenergiestrahlen jeweils für Teilflächen desselben Objekts in derselben Schicht eingesetzt werden, was die Qualität der gefertigten Objekte beeinflussen und insbesondere verschlechtern kann. Bei diesem Vorgehen ist daher die Qualität der gefertigten Objekte nur schwer zu kontrollieren.
• Wenn mehrere Objekte parallel auf einer Bauplattform gefertigt werden sollen, werden die Objekte üblicherweise so platziert, dass möglichst viele Objekte auf der Bauplattform angeordnet werden können.
• Aus der DE 10 2015 118 162 A1 ist eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen dreidimensionaler Objekte bekannt geworden, wobei eine Isoliereinrichtung wenigstens eine Funktionsöffnung als Materialdurchlass und eine Funktionsöffnung als Strahlungsdurchlass aufweist. In einer Ausführungsform sind zwei Verfestigungsstrahlungsquellen vorgesehen, deren Strahlung gleichzeitig durch eine gemeinsame Belichtungsöffnung tritt. Jeder Verfestigungsstrahlungsquelle ist ein von ihr zu bestrahlender Zielbereich zugeordnet, wobei sich benachbarte Zielbereiche zumindest teilweise überlappen. Es wird die Anwendung eines Datenmodells vorgeschlagen, mit dem eine Anordnung und eine Lage der Objekte auf der Aufbauplattform so ausgewählt wird, dass eine besonders schnelle Herstellung der Objekte unter Berücksichtigung der Belichtungs- und Vorwärmstrategie erfolgen kann.
• Aufgabe der Erfindung
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten auf einer Bauplattform oder ein entsprechendes Verfahren zur Planung der schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten auf einer Bauplattform vorzustellen, mit dem auf einfache Weise eine schnelle Herstellung der Objekte mit guter Qualität der Objekte erfolgen kann.
• Beschreibung der Erfindung
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bauplattform in eine Mehrzahl von Teilbereichen unterteilt ist,
  wobei in Schritt a) die zu fertigenden Objekte so auf die Teilbereiche verteilt werden, dass die Volumensummen von zumindest angenäherten Volumen der Objekte, die in jedem der Teilbereiche angeordnet sind, über einen vollen Beschickungshöhenbereich näherungsweise gleich sind,
  und wobei in Schritt b) ein jeweiliger Teilbereich zumindest für alle ausschließlich in diesem Teilbereich angeordneten zu fertigenden Objekte über alle Schichten ausschließlich von demselben Hochenergiestrahl bearbeitet wird.
• Ebenso wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Planung einer schichtweisen Fertigung der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bauplattform in eine Mehrzahl von Teilbereichen unterteilt ist,
  wobei in Schritt a) die zu fertigenden Objekte so auf die Teilbereiche verteilt werden, dass die Volumensummen von zumindest angenäherten Volumen der Objekte, die in jedem der Teilbereiche angeordnet sind, über einen vollen Beschickungshöhenbereich näherungsweise gleich sind,
  und wobei in Schritt b) festgelegt wird, einen jeweiligen Teilbereich zumindest für alle ausschließlich in diesem Teilbereich angeordneten zu fertigenden Objekte über alle Schichten ausschließlich von demselben Hochenergiestrahl zu bearbeiten.
• Die Erfindung schlägt zum einen vor, auf der Bauplattform Teilbereiche einzurichten (zu definieren), in welchen jeweils der anzuwendende Hochenergiestrahl im Wesentlichen auf einen bestimmten, einzigen Hochenergiestrahl festgelegt ist. Die Bauplattform wird bezüglich ihrer Fertigungsebene (X-Y-Ebene, entlang der jeweils eine Schicht aufgetragen wird, auch einfach als Ebene der Bauplattform bezeichnet) in die Teilbereiche aufgeteilt, und diese Aufteilung ist gültig für alle Schichten der Beschickung der Bauplattform. Die Schichten werden in einer Richtung (Z) der Schichtenabfolge aufeinander aufgetragen. X, Y und Z bilden ein kartesisches Koordinatensystem.
• Durch die Einzelzuordnung der Hochenergiestrahlen zu den über die gesamte Beschickung (d.h. über die Abarbeitung aller Schichten auf der Bauplattform bis zum Entfernen der Bauplattform aus der Baukammer) festen Teilbereichen kann eine Interaktion von Hochenergiestrahlen auf vergleichsweise einfache Weise ausgeschlossen oder minimiert werden. Die Qualität der gefertigten Objekte (Bauteile) ist hoch und zudem leichter kontrollierbar, insbesondere mit weniger Kontrollexperimenten verifizierbar. Dies ist insbesondere vorteilhaft für gefertigte Objekte, die im Bereich der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden sollen.
• Zumindest diejenigen Objekte, die vollständig in einem Teilbereich liegen, werden ausschließlich mit dem diesem Teilbereich zugeordneten Hochenergiestrahl bearbeitet (belichtet). Sollten zu fertigende Objekte jeweils mit Teilen in unterschiedlichen Teilbereichen angeordnet sein, so kann vorgesehen sein, das jeweilige gesamte Objekt mit einem einzigen Hochenergiestrahl zu bearbeiten (beispielsweise mit dem Hochenergiestrahl desjenigen Teilbereichs, auf welchen der größte Anteil des Volumens des Objekts entfällt); dadurch kann eine hohe Qualität des Objekts sichergestellt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Objekt mit dem Anteil des Volumens, der auf einen jeweiligen Teilbereich entfällt, mit dem Hochenergiestrahl dieses Teilbereichs gefertigt wird; dadurch kann die Auslastung der Hochenergiestrahlen einfacher vergleichmäßigt und die Fertigungszeit der Beschickung der Bauplattform einfacher niedrig gehalten werden, da die Zuordnung der Hochenergiestrahlen zu den Teilbereichen in diesem Fall streng gilt. Im Allgemeinen wird jedoch die Platzierung von zu fertigenden Bauteilen auf der Grenzlinie zwischen Teilbereichen minimiert oder ganz vermieden; typischerweise liegen maximal 10%, bevorzugt maximal 5%, besonders bevorzugt maximal 2%, und ganz besonders bevorzugt 0%, der zu fertigenden Objekte jeweils mit Anteilen in mehreren Teilbereichen.
• Zum anderen schlägt die Erfindung vor, in Hinblick auf die festgelegten Teilbereiche das zumindest angenäherte Volumen der zu fertigenden Objekte so auf die Teilbereiche aufzuteilen, dass auf die Teilbereiche jeweils näherungsweise gleiche Volumensummen der zu fertigenden Objekte entfallen. In den meisten Anwendungsfällen ist bereits durch diese Maßnahme gewährleistet, dass die Hochenergiestrahlen über die Abarbeitung der Bauplattform über die volle Beschickungshöhe näherungsweise gleich ausgelastet werden und die Abarbeitung der Bauplattform in näherungsweise minimierter Zeit erfolgt. Insbesondere wenn die zu fertigenden Objekte eine näherungsweise gleiche Bauhöhe in Z aufweisen, eine im jeweiligen Objekt über Z näherungsweise konstante Querschnittsfläche aufweisen, und näherungsweise auf gleicher Höhe in Z auf der Bauplattform platziert werden (was bei der Fertigung von Zahnkronen meist zutrifft), kann die Fertigungszeit im Rahmen der Erfindung sehr einfach und effizient minimiert werden.
• Die Volumensummen sind vergleichsweise einfach und schnell zu bestimmen bzw. näherungsweise gleiche Volumensummen sind für eine anzuwendende Anordnung vergleichsweise einfach zu gewährleisten, typischerweise mit Hilfe von bekannten, gespeicherten CAD-Daten der zu fertigenden Objekte. Eine aufwändige exakte Bestimmung der Fertigungszeit, insbesondere unter Berücksichtigung der genauen Belichtungsvektoren in jeder Schicht, ist im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich. Für die Volumensummen genügt es im Rahmen der Erfindung, von den zu fertigenden Objekten angenäherte Volumen zu kennen. Dadurch können bei der Auswahl der anzuwendenden Anordnung in der Regel gegenüber den vollständigen CAD-Daten reduzierte Daten der Objekte verwendet werden, was Rechenprozesse vereinfachen und beschleunigen kann.
• Typischerweise entsprechen die im Verfahren berücksichtigten, zumindest angenäherten Volumen der Objekte den tatsächlichen Volumen der Objekte (Sollvolumen gemäß CAD-Daten, oder auch erwartete Ist-Abmessungen der Objekte nach der Fertigung) mit einer Genauigkeit von +/-50% oder besser, bevorzugt +/-40% oder besser, besonders bevorzugt +/- 30% oder besser, ganz besonders bevorzugt +/-20% oder besser, bezogen auf das tatsächliche Volumen der Objekte. Bevorzugt berücksichtigt das zumindest angenäherte Volumen der einzelnen Objekte auch das zumindest angenäherte Volumen von zugehörigen Stützen, falls vorhanden.
• Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, bereits bei der Anordnung der Teile auf der Bauplattform die spätere Bearbeitung durch die Hochenergiestrahlen und deren zugeordnete Teilbereiche auf der Bauplattform zu berücksichtigen, in dem die Objekte so auf die vordefinierten Teilbereiche verteilt werden, dass sich bei diesen Teilbereichen die näherungsweise gleichen Volumensummen ergeben. Insbesondere erfolgt nicht zunächst eine Verteilung der Objekte auf der Bauplattform, und dann erst eine Festlegung der Teilbereiche für die Hochenergiestrahlen.
• Die Hochenergiestrahlen können insbesondere Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen sein.
• Bevorzugte Varianten der Erfindung
• In einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass in Schritt a) für das zumindest angenäherte Volumen eines jeweiligen Objekts in einem Teilbereich über den vollen Beschickungshöhenbereich ein Voll-Maßwert ermittelt wird,
  und dass die näherungsweise gleichen Volumensummen dadurch eingerichtet sind, dass Voll-Maßwertsummen für die Teilbereiche näherungsweise gleich sind, wobei die Voll-Maßwertsummen für die Teilbereiche erhältlich sind, indem die Voll-Maßwerte der Objekte in einem jeweiligen Teilbereich addiert werden. Dieses Vorgehen ist besonders einfach. Jedem Objekt (sofern es nicht auf einer Grenzlinie zwischen Teilbereichen liegt) wird ein einziger Voll-Maßwert
  zugeordnet, und dieser wird für das erfindungsgemäße Verfahren gewertet (Falls ein Objekt auf einer Grenzlinie liegt, kann jedem Anteil des Objekts, das in einen der Teilbereiche liegt, jeweils ein Voll-Maßwert zugeordnet werden, der dem zumindest angenäherten Volumen des Objekts in diesem Teilbereich entspricht).
  Dieses einfache Vorgehen liefert bereits weitgehend minimierte Fertigungszeiten, insbesondere wenn die zu fertigenden Objekte eine näherungsweise gleiche Bauhöhe in Z aufweisen, eine im jeweiligen Objekt über Z näherungsweise konstante Querschnittsfläche aufweisen, und näherungsweise auf gleicher Höhe in Z auf der Bauplattform platziert werden.
• Besonders vorteilhaft ist eine Variante, die vorsieht,
  dass in Schritt a) mehrere Teilhöhenbereiche des vollen Beschickungshöhenbereichs bestimmt werden,
  dass für ein zumindest angenähertes Volumen eines jeweiligen Objekts in einem Teilbereich über einen jeweiligen Teilhöhenbereich ein Teil-Maßwert ermittelt wird,
  und dass die näherungsweise gleichen Volumensummen dadurch eingerichtet sind, dass Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche näherungsweise gleich sind, wobei die Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche erhältlich sind, indem die Teil-Maßwerte der Objekte in einem jeweiligen Teilbereich über alle Teilhöhenbereiche addiert werden. Durch dieses Vorgehen kann eine etwaige ungleiche Verteilung des Volumens der zu fertigenden Objekte auf der Bauplattform über die Z-Richtung auf der Bauplattform bei der Auswahl der anzuwendenden Anordnung berücksichtigt werden, und entsprechend die Auslastung der Hochenergiestrahlen noch besser vergleichmäßigt werden, und die Fertigungsdauer der Beschickung der Bauplattform weiter minimiert werden. Typischerweise werden wenigstens drei Teilhöhenbereiche, bevorzugt wenigstens fünf Teilhöhenbereiche, und oft wenigstens zehn Teilhöhenbereiche bestimmt. Bevorzugt werden jedoch maximal 40, besonders bevorzugt maximal 20, und oft maximal 10 Teilhöhenbereiche eingerichtet. Es ist auch möglich, für jede zu fertigende Schicht einen Teilhöhenbereich vorzusehen. Je mehr Teilhöhenbereiche eingerichtet werden, umso genauer, aber auch aufwändiger wird das Verfahren. Man beachte, dass die Teilhöhenbereiche auf für den Satz von Objekten charakteristischen Höhen eingerichtet werden können, oder auch gleichmäßig über den vollen Beschickungshöhenbereich verteilt werden können.
• In einer bevorzugten Weiterentwicklung der obigen Variante ist vorgesehen, dass für einen jeweiligen Teilhöhenbereich die Teil-Maßwerte der Objekte in einem jeweiligen Teilbereich addiert werden, wodurch Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche erhalten werden,
  und dass in Schritt a) die zu fertigenden Objekte so auf die Teilbereiche verteilt werden, dass zumindest für eine Mehrzahl der Teilhöhenbereiche, bevorzugt alle Teilhöhenbereiche, die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche für den jeweiligen Teilhöhenbereich näherungsweise gleich sind. Durch dieses Vorgehen kann eine besonders gleichmäßige Auslastung der Hochenergiestrahlen und eine besonders geringe Fertigungszeit erreicht werden. Durch näherungsweise gleiche Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche für alle jeweiligen Teilhöhenbereiche ergeben sich im Allgemeinen auch näherungsweise gleiche Teil-Maßwertsummen bzw. näherungsweise gleiche Volumensummen der Teilbereiche.
• Bevorzugt ist eine Untervariante dieser Weiterentwicklung, bei der zumindest für die Mehrzahl der Teilhöhenbereiche
• - die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche des jeweiligen Teilhöhenbereichs sich um maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 5%, unterscheiden, bezogen auf die kleinste Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsumme des jeweiligen Teilhöhenbereichs,
• - und/oder dass die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche des jeweiligen Teilhöhenbereichs sich um maximal einen ersten Grenzwert unterscheiden, der dem größten Teil-Maßwert entspricht, der in den Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen dieses Teilhöhenbereichs enthalten ist,
und/oder wobei die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche des jeweiligen Teilhöhenbereichs sich um maximal einen zweiten Grenzwert unterscheiden, der kleiner ist als der größte Teil-Maßwert, der in den Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen dieses Teilhöhenbereichs enthalten ist. Wenn in dieser Genauigkeit näherungsweise gleiche Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche für alle jeweiligen Teilhöhenbereiche eingerichtet sind, kann eine sehr gleichmäßige Auslastung der Hochenergiestrahlen und eine sehr kurze Bearbeitungszeit für die gesamte Beschickung der Bauplattform erreicht werden.
• Besonders bevorzugt ist eine Weiterentwicklung der obigen Variante, bei der die Gesamtheit der Teilhöhenbereiche den vollen Beschickungshöhenbereich überspannt. Dadurch kann das zumindest angenäherte Volumen aller Objekte mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
• Bevorzugt ist weiterhin eine Weiterbildung der obigen beiden Varianten, bei der der Teil-Maßwert oder der Voll-Maßwert, im Folgenden Maßwert, für das zumindest angenäherte Volumen des Objekts über den Teilhöhenbereich oder den vollen Beschickungshöhenbereich, im Folgenden Höhenbereich, ermittelt wird durch
• - eine berechnete Fläche eines Querschnitts des Objekts oder
• - eine Fläche wenigstens einer zweidimensionalen Boundary Box um einen Querschnitt des Objekts

auf einer Schnitthöhe innerhalb des Höhenbereichs,
insbesondere wobei die Schnitthöhe in der Mitte des Höhenbereichs oder an einem unteren, bauplattformnahen Rand des Höhenbereichs gewählt ist,
und insbesondere wobei der Maßwert direkt proportional zu der Fläche des Querschnitts des Objekts oder der Fläche der wenigstens einen zweidimensionalen Boundary Box gewählt ist. Die berechnete Fläche des Querschnitts oder der zweidimensionalen Boundary Box sind relativ einfach zu bestimmen. Die Schnitthöhe kann für alle Objekte eines Höhenbereichs gleich gewählt werden, insbesondere
wenn der Höhenbereich ein Teilhöhenbereich ist. Alternativ kann die Schnitthöhe auch objektspezifisch gewählt werden, insbesondere wenn der Höhenbereich der volle Beschickungshöhenbereich ist. Zur Ermittlung des Querschnitts des Objekts können CAD-Daten des Objekts herangezogen werden (Sollabmessungen oder auch erwartete Istabmessungen nach der Fertigung, gegebenenfalls auch über Dreiecksflächen angenähert, wie im STL-Format vorgesehen). Ein Proportionalitätsfaktor, mit dem die berechnete Fläche oder Fläche der zweidimensionalen Boundary Box multipliziert wird, um den Maßwert zu erhalten, kann entsprechend einer bekannten Höhe des Objekts gewählt werden. Wenn alle Objekte eine näherungsweise gleiche Höhe haben, kann der Proportionalitätsfaktor für alle Objekte einfach auf „1“ gesetzt werden.
• Eine alternative, vorteilhafte Weiterbildung der obigen beiden Varianten sieht vor, dass der Teil-Maßwert oder der Voll-Maßwert, im Folgenden Maßwert, für das zumindest angenäherte Volumen des Objekts über den Teilhöhenbereich oder den vollen Beschickungshöhenbereich, im Folgenden Höhenbereich, ermittelt wird durch
• - ein berechnetes Volumen des Objekts, soweit es innerhalb des Höhenbereichs liegt, oder
• - ein Volumen wenigstens einer dreidimensionalen Boundary Box, die um das Objekt, soweit es innerhalb des Höhenbereichs liegt, gelegt ist,
insbesondere wobei der Maßwert direkt proportional zu dem berechneten Volumen oder dem Volumen der wenigstens einen, dreidimensionalen Boundary Box gewählt ist. Mit diesem Vorgehen kann das zumindest angenäherte Volumen der zu fertigenden Objekte im jeweiligen Höhenabschnitt genauer bestimmt und berücksichtigt werden. Zur Ermittlung des berechneten Volumens des Objekts oder auch zum Platzieren der (wenigstens einen) Boundary Box um das Objekt können CAD-Daten des Objekts herangezogen werden (Sollabmessungen oder auch erwartete Istabmessungen nach der Fertigung, gegebenenfalls auch über Dreiecksflächen angenähert, wie im STL-Format vorgesehen). Wenn Voll-Maßwerte bestimmt werden oder Teilmaßwerte bestimmt werden, deren Teilhöhenbereiche die volle Beschickungshöhe abdecken, braucht in der Regel kein Proportionalitätsfaktor angewandt werden (bzw. dieser kann auf „1“ gesetzt werden). Falls die angewandten Teilhöhenbereiche den vollen Beschickungshöhenbereich nur teilweise und/oder ungleichmäßig über die Höhenrichtung Z abdecken, kann über Proportionalitätsfaktoren ein Ausgleich eingerichtet werden, um die Volumenverteilung der Objekte in Z-Richtung besser zu erfassen.
• Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der in Schritt a) die zu fertigenden Objekte ausschließlich so angeordnet werden, dass sie jeweils vollständig in einem der Teilbereiche liegen. Das vereinfacht die Bestimmung der zumindest angenäherten Volumen der Objekte in den Teilbereichen, und die Zuordnung der Hochenergiestrahlen zu den Teilbereichen kann ohne Ausnahmen erfolgen, was die Vermeidung von Interaktionen der Hochenergiestrahlen vereinfacht. Zudem ist die Qualität der gefertigten Objekte stets hoch und leichter zu kontrollieren, da diese stets von einem einzigen, feststehenden Hochenergiestrahl gefertigt werden.
• Besonders bevorzugt ist eine Weiterentwicklung dieser Ausführungsform, bei der auf der Bauplattform zwischen den Teilbereichen eine oder mehrere verbotene Zonen eingerichtet sind, in denen keine der zu fertigenden Objekte und auch keine Teile der zu fertigenden Objekte angeordnet sind, wobei die verbotenen Zonen eine nicht-verschwindende Breite aufweisen, bevorzugt eine Breite von wenigstens 0,2 mm, besonders bevorzugt von wenigstens 0,5 mm. Die Einrichtung der verbotenen Zonen vermindert oder verhindert eine gegenseitige Beeinflussung der Hochenergiestrahlen. Die Breite wird in der Ebene der Bauplattform gemessen. Typische verbotene Zonen sind Streifen entlang einer Gasstromrichtung. Verbotene Zonen gelten für alle Schichten. Allgemein werden die Objekte innerhalb der Teilbereiche ebenfalls mit einem Abstand bevorzugt von wenigstens 0,2 mm, besonders bevorzugt von wenigstens 0,5 mm zueinander angeordnet. Eine Breite oder ein Abstand von 0,2 mm stellt in der Regel sicher, dass die Objekte bei der Fertigung nicht miteinander verschmelzen. Eine Breite oder ein Abstand von 0,5 mm verringert das Risiko einer gegenseitigen thermischen Beeinflussung der Objekte bei der Fertigung. Typischerweise sind an allen Grenzen zwischen Teilbereichen verbotene Zonen eingerichtet.
• Bevorzugt ist weiterhin eine Variante, die vorsieht,
• - dass in Schritt a) die zu fertigendenden Objekte so auf die Teilbereiche aufgeteilt werden, dass sich die Volumensummen der Teilbereiche um maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 5%, voneinander unterscheiden, bezogen auf die kleinste Volumensumme,
• - und/oder dass sich die Volumensummen um maximal einen ersten Begrenzungswert unterscheiden, der dem zumindest angenäherten Volumen des Objekts mit dem größten zumindest angenäherten Volumen der zu fertigenden Objekte entspricht,
• - und/oder wobei sich die Volumensummen um maximal einen zweiten Begrenzungswert unterscheiden, der dem zumindest angenäherten Volumen eines ausgewählten, zu fertigenden Objekts entspricht, das kleiner ist als das Objekt mit dem größten zumindest angenäherten Volumen der zu fertigenden Objekte.
• Dadurch wird eine gute Auslastung der Hochenergiestrahlen und eine schnelle Fertigung der Beschickung der Bauplatte erreicht. Je genauer die Volumensummen übereinstimmen, desto genauer kann die Auslastung der Hochenergiestrahlen aneinander angenähert werden, und desto näher kann die Fertigungszeit an das theoretische Minimum heranrücken.
• Bevorzugt ist auch eine Variante, bei der die Teilbereiche näherungsweise gleich große Flächen auf der Bauplattform einnehmen. Dadurch kann in vielen Fällen die Anzahl der Objekte (Bauteile), die insgesamt in einer Beschickung gefertigt werden können, im Rahmen der Erfindung maximiert werden, insbesondere wenn viele Objekte mit einer Objektgrundfläche, die klein ist im Verhältnis zur Bauplattform (z.B. 1/50 oder weniger), gefertigt werden. Typischerweise unterscheiden sich die Flächen der Teilbereiche um maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 5%, bezogen auf die kleinste Fläche der Teilbereiche. Die Flächen der Teilbereiche werden in der Ebene der Bauplattform bestimmt.
• Bevorzugt ist weiterhin eine Variante, bei der zumindest einige, insbesondere alle, der Teilbereiche in einem Innenbereich der Bauplattform gerade verlaufende Grenzen aufweisen, die entlang einer Richtung eines während der Fertigung der Objekte wirkenden Gasstroms ausgerichtet sind. Dadurch kann die Einwirkung von Rauchfahnen, die durch die Strahlflecken auf der obersten Schicht erzeugt werden, auf die Hochenergiestrahlen minimiert werden. Der Fertigungsfortschritt der Hochenergiestrahlen schreitet (in einer jeweiligen Schicht) typischerweise zeilenweise entgegen der Gasstromrichtung voran (insbesondere in der Alternative „alle“ Teilbereiche). Zum äußeren Rand der Bauplattform hin entsprechend die Grenzen der Teilbereiche typischerweise der Form der Bauplattform. Bevorzugt verlaufen alle im Innenbereich der Bauplattform verlaufenden Grenzen gerade und entlang einer Richtung des während der Fertigung wirkenden Gasstroms.
• Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der für die Festlegung der anzuwendenden Anordnung in Schritt a) eine Vielzahl von Kandidaten-Anordnungen von zu fertigenden Objekten miteinander verglichen werden, und auf Basis dieses Vergleichs eine der Kandidaten-Anordnungen als anzuwendende Anordnung festgelegt wird. Dadurch kann die Auslastung der Hochenergiestrahlen auf einfache Weise wirkungsvoll vergleichmäßigt werden und die Fertigungszeit der Schichten einer Beschickung (Belegung) der Bauplattform wirkungsvoll minimiert werden. Die Kandidaten-Anordnungen können sich insbesondere unterscheiden
• - in der Auswahl der jeweils zu fertigenden Objekte (meist aus einem Pool von insgesamt über mehrere Bauplattform-Belegungen zu fertigenden Objekte), und/oder
• - in der Verteilung der zu fertigenden Objekte auf die Teilbereiche, und/oder
• - in der Positionierung und/oder Drehorientierung der Objekte in der Ebene der Bauplattform, und/oder
• - in der Positionierung der Objekte in Richtung der Schichtabfolge (also durch die Höhe von Stützen).
• Bei einer originären Zusammenstellung einer Kandidaten-Anordnung werden typischerweise zunächst die größeren Objekte platziert, und dann die kleineren Objekte.
  Bevorzugt werden (zumindest auch) zufällig ausgewählte Objekte platziert.
  Bei iterativen Abwandlungen werden gegenüber einer vorhergehenden Kandidaten-Anordnung typischerweise einzelne Objekte getauscht (mit dem Pool, oder auch bezüglich der Teilbereiche untereinander), ergänzt und/oder entfernt, insbesondere um die Volumensumme in einem Teilbereich mit unterdurchschnittlicher Volumensumme zu erhöhen und/oder die Volumensumme in einem Teilbereich mit überdurchschnittlicher Volumensumme zu verringern.
  Typischerweise werden durch einen programmierten Algorithmus automatisch Kandidaten-Anordnungen ermittelt und miteinander verglichen, und die anzuwendende Anordnung automatisch festgelegt, unter zugrunde liegenden Randbedingungen (etwa ein Pool von über eine Vielzahl von Bauplattform-Bestückungen zu fertigenden Objekten).
• Bevorzugt ist eine Weiterentwicklung dieser Variante, die vorsieht,
  dass zumindest für einige Kandidaten-Anordnungen, insbesondere alle Kandidaten-Anordnungen, jeweils die Volumensummen der Teilbereiche berechnet werden,
  insbesondere wobei die Volumensummen der Teilbereiche mittels Voll-Maßwertsummen wie oben beschrieben (vgl. Anspruch 3) oder Teil-Maßwertsummen wie oben beschreiben (vgl. Anspruch 4) bestimmt werden,
  und dass Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig geringeren Differenzen der der Volumensummen als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig größeren Differenzen der Volumensummen. Durch dieses Vorgehen können auf einfache und effiziente Weise Kandidaten-Anordnungen ermittelt werden, mit denen eine bessere Auslastung der Hochenergiestrahlen und eine kürzere Fertigungszeit einer Beschickung der Bauplattform erreicht werden kann.
• Bei einer vorteilhaften Untervariante dieser Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass für eine jeweilige Kandidaten-Anordnung die betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen der Teilbereiche bestimmt wird,
  und dass Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig geringeren, maximalen Differenzen der Volumensummen als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig größeren, maximalen Differenzen der Volumensummen,
  insbesondere wobei die anzuwendende Anordnung als diejenige Kandidaten-Anordnung festgelegt wird, die die kleinste, betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen aufweist. Die betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen ist ein einfaches und leicht bestimmbares Maß für die Unterauslastung des am schlechtesten ausgelasteten Hochenergiestrahls und damit ein gutes Maß für die Gesamteffizienz der Kandidaten-Anordnung. Typischerweise werden allgemein Kandidaten-Anordnungen miteinander verglichen, die ein näherungsweise gleiches, zumindest angenähertes Gesamtvolumen von Objekten abarbeiten (zum Beispiel mit einem Unterschied von maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 5%, bezogen auf die Kandidaten-Anordnung mit dem kleinsten, zumindest angenäherten Gesamtvolumen von Objekten).
• Eine weitere, bevorzugte Weiterentwicklung der obigen Variante sieht vor, dass zumindest für einige Kandidaten-Anordnungen, bevorzugt alle Kandidaten-Anordnungen,
• - mehrere Teilhöhenbereiche des vollen Beschickungshöhenbereichs bestimmt werden,
• - für ein zumindest angenähertes Volumen eines jeweiligen Objekts in einem Teilbereich über einen jeweiligen Teilhöhenbereich ein Teil-Maßwert ermittelt wird,
• - die Teil-Maßwerte der Objekte in einem jeweiligen Teilbereich für einen jeweiligen Teilhöhenbereich addiert werden, wodurch Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen für die Teilbereiche erhalten werden,
• - für die Teilhöhenbereiche jeweils betragsmäßige Differenzen der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen der Teilbereiche bestimmt werden,
und dass Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig geringeren Differenzen der der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig größeren Differenzen der der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen. Durch dieses Vorgehen kann eine gute Auslastung der Hochenergiestrahlen über die einzelnen Teilhöhenbereiche, und damit auch insgesamt über die gesamte Beschickung, mit guter Genauigkeit erreicht werden und eine entsprechend schnelle Fertigung erreicht werden.
• Bevorzugt ist eine Untervariante dieser Weiterbildung, die vorsieht,
  dass für einen jeweiligen Teilhöhenbereich eine betragsmäßig maximale Differenz der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen der Teilbereiche bestimmt wird, dass die Beträge der betragsmäßig maximalen Differenzen der der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen der Teilbereiche über alle Teilhöhenbereiche addiert werden, wodurch sich eine Differenzensumme für die Kandidaten-Anordnung ergibt,
  und dass Kandidaten-Anordnungen mit kleineren Differenzensummen als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit größeren Differenzensummen,
  insbesondere wobei die anzuwendende Anordnung als diejenige Kandidaten-Anordnung festgelegt wird, die die kleinste Differenzensumme aufweist. Die Differenzensumme indiziert die Summe der Wartezeiten des in einem jeweiligen Teilhöhenbereich jeweils am schlechtesten ausgelasteten Hochenergiestrahls über alle Teilhöhenbereiche, und ist somit ein recht genaues Maß für die Gesamteffizienz der Kandidaten-Anordnung.
• Bevorzugt ist in einer Unter-Weiterentwicklung, bei der die maximale Differenzen der Volumensummen bestimmt werden und Differenzensummen bestimmt werden, die dadurch gekennzeichnet ist,
  dass zunächst aus der Vielzahl von Kandidaten-Anordnungen eine Untermenge ausgewählt wird, für die die betragsmäßig maximalen Differenzen der Volumensummen am niedrigsten sind und/oder einen festgelegten Auswahlwert unterschreiten,
  und dass nur für die Kandidaten-Anordnungen der Untermenge die Differenzensummen bestimmt werden. Über die maximalen Differenzen der Volumensummen können auf einfache und schnelle Weise weniger gute Kandidaten-Anordnungen ausgeschlossen werden, und über die Bestimmung der etwas aufwändigeren Differenzensummen kann dann eine beste Kandidaten-Anordnung ermittelt werden, die angewandt werden kann. Dieses Vorgehen erfordert vergleichsweise kleinen Rechenaufwand und ist daher vergleichsweise schnell, kann aber dennoch eine sehr gute Optimierung der Kandidaten-Anordnungen erreichen.
• Bevorzugt ist weiterhin eine Weiterbildung, die vorsieht, dass zumindest für einige der Kandidaten-Anordnungen eine iterative Optimierung der Kandidaten-Anordnungen durchgeführt wird, wobei jeweils eine letztbeste Kandidaten-Anordnung mit einer dieser gegenüber abgewandelten Kandidaten-Anordnung verglichen wird, wobei im Falle einer Verbesserung die abgewandelte Kandidaten-Anordnung die neue letztbeste Kandidaten-Anordnung wird, oder im Falle einer Verschlechterung die abgewandelte Kandidaten-Anordnung verworfen wird. Dieses Vorgehen ist in der Praxis leicht umzusetzen, und führt bei begrenztem Rechenaufwand meist relativ rasch zu einer Kandidaten-Anordnung mit guter Auslastung der Hochenergiestrahlen. Alternativ kann auch eine Vielzahl von Kandidaten-Anordnungen erzeugt werden, ohne für die Erzeugung weiterer Kandidaten-Anordnungen eine Rückkopplung durch eine Bewertung zuvor erzeugter Kandidaten-Anordnungen vorzunehmen (beispielsweise wobei die Kandidaten-Anordnungen vollständig unabhängig voneinander zufällig erzeugt werden), und nach einer Bewertung aller Kandidaten-Anordnungen diejenige als anzuwendende Anordnung ausgewählt werden, die am besten bewertet wird.
• Bevorzugt ist auch eine Variante, bei der in Schritt a) zumindest 8, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt mindestens 20, zu fertigende Objekte auf die Teilbereiche verteilt werden. In diesem Fall kann das Verfahren zu besonders guten, also gleichmäßigen Auslastungen der Hochenergiestrahlen führen. Bevorzugt haben die Objekte im Vergleich zur Bauplattform mehrheitlich oder alle kleine Grundflächen, z.B. mit Grundflächen für zumindest eine Mehrzahl der Objekte, die kleiner als 2% der Grundfläche der Bauplattform (Substratplatte oder Preform) ist.
• Ebenfalls bevorzugt ist eine Variante, bei der die zu fertigenden Objekte Medizinprodukte zum temporären oder dauerhaften Verbleib am und/oder im menschlichen oder tierischen Körper oder Teile solcher Medizinprodukte sind, insbesondere wobei die Medizinprodukte Implantate, Prothesen und/oder Dentalbauteile sind. Solche Medizinprodukte sind oft für den Patienten individuell konstruiert und lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach und kostengünstig fertigen. Zudem können oft Medizinprodukte ähnlicher Bauhöhe in einer Beschickung einer Bauplattform zusammengefasst werden. Die Medizinprodukte können insbesondere Knochenprothesen (einschließlich Gelenkprothesen) umfassen. Die Medizinprodukte verbleiben meist auf Dauer im menschlichen oder tierischen Körper (beispielsweise Knochenprothesen), es kann aber auch ein temporärer Verbleib vorgesehen sein (z.B. im Falle eines so genannten „Provisoriums“, oder auch für eine vorgesehene Behandlungsdauer, z.B. bis eine Verletzung verheilt ist). Dentalbauteile, insbesondere Zahnkronen, haben meist eine im Wesentlichen einheitliche Bauhöhe und eine näherungsweise gleichmäßig verteiltes Objektvolumen über die Höhenrichtung Z, so dass die vorliegende Erfindung hier auf einfache Weise zu besonders guten, gleichmäßigen Auslastungen der Hochenergiestrahlen führen kann.
• In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Anlage zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht, eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen, oben angegebenen Verfahrens. Auf der Anlage kann das erfindungsgemäße Verfahren automatisiert oder teilautomatisiert ablaufen. Es kann eine hohe Effizienz der Anlage erreicht werden. Die Anlage umfasst typischerweise eine Steuerungseinrichtung, die programmiert ist zur Durchführung eines Algorithmus, mit dem gemäß Schritt a) eine anzuwendende Anordnung von zu fertigenden Objekten automatisiert festgelegt werden kann.
• Ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt ein Computerprogrammprodukt, das bei Anwendung auf einer Anlage zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht ein erfindungsgemäßes, oben angegebenes Verfahren ausführt.
• Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
• Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
• Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• 1 zeigt in schematischem Längsschnitt eine Anlage zur schichtweisen Fertigung dreidimensionaler Objekte, für die Erfindung;
• 2 zeigt in schematischer Aufsicht eine Bauplattform, die in einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, mit zwei Teilbereichen;
• 3 zeigt in schematischer Aufsicht eine Bauplattform, die in einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, mit zwei Teilbereichen und einer verbotenen Zone;
• 4 zeigt in schematischer Aufsicht eine Bauplattform, die in einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, mit drei Teilbereichen;
• 5 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht in Teilbild (a) eine Kandidaten-Anordnung mit einer Vielzahl von zu fertigenden Objekten auf einer Bauplattform, die mit erheblich ungleichen Volumensummen auf zwei Teilbereiche verteilt sind, und in Teilbild (b) eine Kandidaten-Anordnung, bei der gegenüber Teilbild (a) einige Objekte umverteilt wurden, so dass die Volumensummen in den beiden Teilbereichen nunmehr näherungsweise gleich sind;
• 6 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine Kandidaten-Anordnung mit einer Vielzahl von zu fertigenden Objekten auf einer Bauplattform mit zwei Teilbereichen, mit einer Schnittebene zur Bestimmung von Voll-Maßwerten für die Erfindung;
• 7 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang einer Schnittebene durch eine Kandidaten-Anordnung, mit zweidimensionalen Boundary Boxen zur Bestimmung der Voll-Maßwerte für die Erfindung;
• 8 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine Kandidaten-Anordnung mit einer Vielzahl von zu fertigenden Objekten auf einer Bauplattform mit zwei Teilbereichen, mit objektspezifischen Schnittebenen zur Bestimmung von Voll-Maßwerten für die Erfindung;
• 9 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine Kandidaten-Anordnung mit einer Vielzahl von zu fertigenden Objekten auf einer Bauplattform mit zwei Teilbereichen, mit dreidimensionalen Boundary Boxen zur Bestimmung von Voll-Maßwerten für die Erfindung;
• 10 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine Kandidaten-Anordnung mit einer Vielzahl von zu fertigenden Objekten auf einer Bauplattform mit drei Teilbereichen und mit drei Teilhöhenbereichen, zur Bestimmung von Teil-Maßwertsummen;
• 11 zeigt die Kandidaten-Anordnung von 10, mit Erläuterung der Bestimmung von zumindest angenäherten Volumen der Objekte in den Teilbereichen über die jeweiligen Teilhöhenbereiche für die Teil-Maßwerte in unterschiedlichen Alternativen;
• 12 zeigt die Kandidaten-Anordnung von 10, mit Erläuterung der Bestimmung von Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen und Differenzensummen.
• Die 1 zeigt in schematischer Schnittansicht eine Anlage 1 zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten 5 auf einer Bauplattform 3, für die Erfindung. Insbesondere kann auf der Anlage 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten 5 ablaufen, oder auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Planung einer schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten 5 auf einer Bauplattform 3 ablaufen. Zu diesem Zweck kann ein entsprechendes Computerprogrammprodukt auf der Anlage 1 installiert werden und angewandt werden.
• Die Anlage 1 umfasst eine Baukammer 2, in der typischerweise eine inerte Atmosphäre (z.B. eine N₂-Atmosphäre oder eine Edelgasatmosphäre eingerichtet) ist.
• Eine Bauplattform 3 ist gegenüber einem Boden 4 der Baukammer 2 in einer Richtung Z (Höhenrichtung) verfahrbar. Die Bauplattform 3 weist eine in der xy-Ebene ausgerichtete, ebene Oberseite 3a auf, auf der mehrere Objekte 5 gefertigt werden.
• Auf der Bauplattform 3 wird dazu mit einem Beschicker 6 schichtweise ein pulverförmiges Material 9 (hier ein Metallpulver) aufgetragen. Mit mehreren Scannern 7a, 7b werden mehrere Hochenergiestrahlen 8a, 8b (hier Laserstrahlen) auf eine oberste Schicht 9a des pulverförmigen Materials 9 gerichtet, die das pulverförmige Material 7 in ausgewählten Regionen der obersten Schicht 9a aufschmelzen und an die Bauplattform 3 und später an bereits gefertigte Teile der Objekte 5 anschmelzen. Dadurch schreitet die Fertigung der Objekte 5 voran. Nach vollständiger Bearbeitung der obersten Schicht 9a wird die Bauplattform 3 um eine Schichthöhe in Richtung Z abgesenkt, eine nächste Schicht pulverförmigen Materials 9 aufgetragen und mit den Hochenergiestrahlen 8a, 8b bearbeitet, und so fort, bis die Beschickung der Bauplattform 3 fertig bearbeitet ist.
• Die Hochenergiestrahlen 8a, 8b werden hier mit einer gemeinsamen Laserquelle 11 erzeugt, wobei ein Ursprungslaserstrahl mittels eines Strahlteilers 12 auf die zwei Scanner 7a, 7b bzw. die zwei Hochenergiestrahlen 8a, 8b aufgeteilt wird. Alternativ können auch eigene Strahlungsquellen für jeden Hochenergiestrahl vorgesehen sein (nicht näher dargestellt)
• Die Anlage 1 verfügt über eine elektronische Steuereinrichtung 13, die insbesondere die Scanner 7a, 7b, den Beschicker 6 und das Verfahren der Bauplattform 3 während der Fertigung der Objekte 5 kontrolliert. Die Steuereinrichtung 13 ist hier zudem dazu programmiert, die anzuwendende (zu fertigende) Anordnung der Objekte auf der Bauplattform 3 vor Fertigungsbeginn zu planen. Die anzuwendende Anordnung der Objekte 5 auf der Bauplattform 3 wird erfindungsgemäß so ausgewählt, dass Volumensummen von zumindest angenäherten Volumen der zu fertigenden Objekte 5, die auf vordefinierte Teilbereiche (nicht näher dargestellt in 1, vgl. aber z.B. 2 bis 4) der Bauplattform 3 entfallen, näherungsweise gleich sind. Zudem legt die Steuereinrichtung 13 fest, dass die Objekte 5 in einem jeweiligen Teilbereich lediglich von einem einzigen, fest zugeordneten Hochenergiestrahl 8a, 8b bearbeitet werden, und weist bei der Fertigung der Objekte 5 entsprechende Fertigungsvektoren an die Scanner 7a, 7b an.
• Die 2 illustriert eine Aufsicht auf eine Bauplattform 3, die im Rahmen einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann (z.B. auf einer Anlage wie in 1 gezeigt). Die Bauplattform 3 ist hier kreisrund und an ihrer Oberseite 3a in zwei Teilbereiche T1 und T2 aufgeteilt. Die Teilbereiche T1 und T2 weisen hier in einem Innenbereich der Bauplattform 3 eine gemeinsame Grenze 20 auf. Die Grenze 20 verläuft gerade und ist entlang einer Richtung GS eines Gasstroms, der bei der Fertigung eingerichtet ist, ausgerichtet.
• In der gezeigten Variante sind beispielhaft vier zu fertigende Objekte 5 im ersten Teilbereich T1 angeordnet, und vier zu fertigende Objekte 5 im zweiten Teilbereich T2 angeordnet; die Objekte 5 sind dabei jeweils vollständig in einem der Teilbereiche T1 oder T2 angeordnet, und liegen nicht auf der Grenze 20. Die Flächen der Teilbereiche T1 und T2 auf der Oberseite 3a der Bauplattform 5 sind hier gleich groß.
• Die Objekte 5 im Teilbereich T1 werden ausschließlich mit einem ersten Hochenergiestrahl gefertigt (z.B. mit dem Hochenergiestrahl 8a aus 1), und die Objekte 5 im Teilbereich T2 werden ausschließlich mit einem zweiten Hochenergiestrahl gefertigt (z.B. mit dem Hochenergiestrahl 8b aus 1).
• Die 3 erläutert in einer schematischen Aufsicht eine Bauplattform 3, die in einer zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann. Zur Vereinfachung sind hier keine zu fertigenden Objekte markiert (siehe aber z.B. 2 hierzu).
• Auf der Bauplattform 5 sind wiederum ein erster Teilbereich T1 und ein zweiter Teilbereich T2 eingerichtet, die jeweils eine gleich große Fläche auf der Bauplattform 3 einnehmen. Die Teilbereiche T1 und T2 werden hier durch eine verbotene Zone 30 voneinander getrennt, die eine Breite BR aufweist. Eine typische Breite BR ist 0,5 mm oder mehr. In der verbotenen Zone 30 werden keine Objekte und keine Teile von Objekten angeordnet. Die Teilbereiche T1 und T2 weisen im Innenbereich der Bauplattform 3 die Grenzen 20 auf, die auch die verbotene Zone 30 begrenzen.
• Die Grenzen 20 sind wiederum parallel zur Richtung GS des Gasstroms ausgerichtet. Bei der Abarbeitung der Bauplattform 3 mit den beiden Hochenergiestrahlen werden die zu bearbeiteten Regionen im jeweiligen Teilbereich T1, T2 zeilenweise entlang einer generellen Bearbeitungsrichtung BA, die entgegen der Richtung GS des Gasstroms verläuft, abgearbeitet, vgl. die beispielhaften Trajektorien 31a, 31b der beiden Hochenergiestrahlen. Dadurch wird erreicht, dass entstehender Rauch in Richtung bereits bearbeiteter Bereiche geblasen wird, und die voranschreitenden Hochenergiestrahlen nicht vom bereits gebildeten Rauch absorbiert werden. Bezüglich der Richtung quer zur Richtung GS des Gasstroms beginnen die Trajektorien 31a, 31b jeweils auf derselben Seite (hier links), um einen großen Abstand der gleichzeitig wirkenden Strahlflecken einzurichten. Die Zeilen der Trajektorien 31a, 31b verlaufen quer zur Bearbeitungsrichtung BA.
• Man beachte, dass eine Bauplattform 3, wie in einer dritten Variante in 4 in Aufsicht illustriert, auch noch mehr Teilbereiche aufweisen kann, beispielsweise drei Teilbereiche T1, T2, T3, die hier wiederum durch verbotene Zonen 30 getrennt sind. Die gezeigte Bauplattform 3 ist hier quadratisch.
• Im Rahmen der Erfindung wird für die Fertigung der dreidimensionalen Objekte auf der Bauplattform eine Anordnung der zu fertigenden Objekte ausgewählt und angewandt, bei der eine näherungsweise gleiche Verteilung der (zumindest angenäherten) Volumen der zu fertigenden Objekte auf die Teilbereiche eingerichtet ist. Dadurch kann eine hohe Auslastung der Hochenergiestrahlen, die diese Teilbereiche über die gesamte Beschickung der Bauplattform exklusiv bearbeiten, erreicht werden. Zudem kann durch Vermeidung der Einwirkung mehrerer Hochenergiestrahlen auf dasselbe Objekt eine hohe Bearbeitungsqualität und hohe Kontrolle über diese Qualität erreicht werden. Die 5 illustriert die Erfindung dazu an einem Beispiel.
• Im Teilbild (a) oben ist eine Bauplattform 3 zu sehen, die (ähnlich wie in 2 oder 3 dargestellt) zwei Teilbereiche T1 und T2 aufweist. Auf der Bauplattform 3 ist probeweise die Fertigung von Objekten 5 geplant („Kandidaten-Anordnung“). Die auf den Teilbereich T1 entfallenden Objekte 5 sind hell dargestellt, die auf den Teilbereich T2 entfallenden Objekte 5 sind dunkel dargestellt. In der Kandidaten-Anordnung von Teilbild (a) entfällt auf den Teilbereich 1 und den zugehörigen Laser hier eine Volumensumme VS(T1) von 3346 mm³, und auf den Teilbereich T2 entfällt eine Volumensumme VS(T2) von 5910 mm³. Die Volumensummen wurden hier anhand von (aus CAD-Daten) genau bekannten Volumen der einzelnen Objekte 5 bestimmt. Die Volumensumme VS(T2) weicht von der Volumensumme VS(T1) deutlich ab. Die betragsmäßige Differenz der Volumensummen beträgt hier 2564 mm³, was einer Abweichung von ca. 77% (bezogen auf die kleinere Volumensumme) entspricht. Man beachte, dass die besagte betragsmäßige Differenz hier gleichzeitig die betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen der Kandidaten-Anordnung ist (auch bezeichnet als BMDVS), weil es nur die zwei Teilbereiche T1, T2 und damit auch nur eine Differenz gibt.
• Die Differenz bzw. Abweichung zeigt ein deutliches Ungleichgewicht der Auslastung der Hochenergiestrahlen, und bei der Fertigung würde der erste Hochenergiestrahl, der dem ersten Teilbereich T1 zugeordnet ist, nach Abarbeitung des ersten Teilbereichs T1 lange stillstehen, bis auch der zweite Hochenergiestrahl mit der Abarbeitung des zweiten Teilbereichs T2 fertig ist.
• Im Rahmen der Erfindung kann die Kandidaten-Anordnung von Teilbild (a) iterativ verändert werden, mit dem Ziel, die betragsmäßige (maximale) Differenz BMDVS der Volumensummen zu reduzieren bzw. zu minimieren, oder zumindest unter einen vorgegebenen Zielwert (Abbruchgrenze) zu bringen, um die Auslastung der Hochenergiestrahlen aneinander zumindest näherungsweise anzugleichen. In der hier vorgestellten Variante werden dazu Objekte 5 zwischen den Teilbereichen T1, T2 getauscht, bis eine betragsmäßig minimale Differenz der Volumensummen |VS(T2)-VS(T1)| erreicht ist; es wird also BMDVS durch Verschieben (und Verdrehen) von Objekten minimiert. Alternativ wäre es auch möglich, Objekte mit einem Pool von zu fertigenden Objekte zu tauschen oder Objekte einfach zu entfernen oder hinzuzunehmen; dann würde aber die Vergleichbarkeit der Kandidaten-Anordnungen beeinträchtigt.
• In der gezeigten Variante wurde ein besonders großes Objekt 5 sowie ein mittelgroßes Objekt 5 von Teilbereich T2 nach Teilbereich T1 verschoben (siehe durchgezogene Pfeile), und ein mittelgroßes Objekt 5 und vier kleinere Objekte 5 wurden von Teilbereich T1 nach Teilbereich T2 verschoben (siehe gepunktete Pfeile), wodurch die in Teilbild (b) gezeigte abgeänderte Kandidaten-Anordnung erhalten wurde. Die abgeänderte Kandidaten-Anordnung von Teilbild (b) weist eine Volumensumme VS(T1) von 4637 mm³ im ersten Teilbereich T1, und eine Volumensumme VS(T2) von 4619 mm³ im zweiten Teilbereich T2 auf. Die betragsmäßige (maximale) Differenz beträgt nur noch 18 mm³, was einer relativen Abweichung von ca. 0,4% (bezogen auf die kleinere Volumensumme) entspricht. Damit werden die beiden Hochenergiestrahlen, die die beiden Teilbereiche T1, T2 jeweils exklusiv fertigen, jeweils nahezu gleich ausgelastet.
• In 5 sind die zu fertigenden Objekte jeweils Dentalbauteile. Die Objekte weisen zudem eine näherungsweise gleiche Bauhöhe auf.
• Die 6 bis 9 erläutern in schematischer Weise, wie das Volumen von Objekten unter Verwendung von Voll-Maßwerten angenähert bestimmt werden kann, um Volumensummen in Teilbereichen für die Erfindung zu bestimmen.
• Die 6 zeigt beispielhaft eine Längsschnittansicht durch eine Bauplattform 3 und darauf angeordnete, zu fertigende Objekte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 in einer Kandidaten-Anordnung. Ebenfalls markiert ist der obere Rand 60a des vollen Beschickungsbereichs 60 auf der Bauplattform 3, also der Höhe (in Z), bis zu der in der Beschickung der Bauplattform 3 Schichten des pulverförmigen Materials aufgetragen werden und lokal mittels der Hochenergiestrahlen verfestigt werden. Die Bauplattform 3 ist in hier zwei Teilbereiche T1 und T2 aufgeteilt; die Objekte 5.1 und 5.2 entfallen auf den ersten Teilbereich T1, und die Objekte 5.3 und 5.4 auf den zweiten Teilbereich T2. Man beachte, dass sich die Bauplattform 5 auch in die Tiefe (senkrecht zur Zeichenebene) erstreckt.
• Um die Volumen der Objekte 5.1 bis 5.4 angenähert zu bestimmen, wird in der hier gezeigten Variante durch die Objekte 5.1-5.4 eine gemeinsame Schnittebene 61 gelegt, die parallel zur xy-Ebene liegt (also parallel zur Bauplattform 3 liegt). Die gemeinsame Schnittebene 61 wird so gelegt, dass sie bei möglichst vielen Objekten 5.1-5.4 diese an Stellen mit einer typischen (d.h. für das jeweilige Objekt ungefähr durchschnittlichen) Querschnittsfläche liegt; dies ist meist in der Mitte des vollen Beschickungshöhenbereichs 60 der Fall; hier wurde aber die Schnittebene 61 etwas unterhalb dieser Mitte gewählt. In der Schnittebene 61 wird dann jeweils die Querschnittsfläche Q1-Q4 der Objekte 5.1-5.4 bestimmt (berechnet), etwa aus den CAD-Daten. Diese Querschnittsfläche Q1-Q4 wird dann jeweils mit der Höhe des Objekts H1-H4 des Objekts 5.1-5.4 multipliziert, wodurch jeweils ein Voll-Maßwert VMi (i: Objektindex) für das Objekt erhalten wird, mit VM1=Q1*H1 für das Objekt 5.1 usw., also allgemein VMi=Qi*Hi.
• Die Volumensumme VS(T1) des ersten Teilbereichs T1 ergibt sich dann als die Voll-Maßwertsumme VMS(T1) aus VS(T1)=VMS(T1)=VM1+VM2 und die Volumensumme VS(T2) des zweiten Teilbereichs T2 als Voll-Maßwertsumme VMS(T2) aus VS(T2)=VMS(T2)=VM3+VM4. Eine betragsmäßig (maximale) Differenz BMDVS der Volumensummen VS(T1), VS(T2) beträgt für die Kandidaten-Anordnung dann BMDVS=|VS(T2)-VS(T1)|.
• Die Erfindung sieht im Allgemeinen vor, eine Kandidaten-Anordnung auszuwählen, für die die betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen BMDVS gering ist (z.B. 20% oder weniger, bevorzugt 10% oder weniger, besonders bevorzugt 5% oder weniger, bezogen auf die kleinste Volumensumme) oder minimiert ist. Oft wird über einen Auswahlwert für BMDVS (beispielsweise BMDVS gleich oder kleiner 5%, bezogen auf die kleinste Volumensumme) eine Vorauswahl von Kandidaten-Anordnungen aus einer Vielzahl von Kandidaten-Anordnungen getroffen, also eine Untermenge bestimmt, aus der oder von der ausgehend dann die Auswahl noch verfeinert wird, beispielsweise über die Bestimmung von Differenzensummen (siehe bei 12).
• Falls die genauen Querschnittsflächen der Objekte aus den CAD-Daten nicht ermittelt werden können oder wegen des Aufwands nicht ermittelt werden sollen, können die Querschnittsflächen angenähert werden wie in 7 gezeigt. Die 7 zeigt eine Aufsicht auf einen Schnitt durch eine Kandidaten-Anordnung auf einer Bauplattform 3. Die Schnittebene kann ähnlich wie in 6 gezeigt eine gemeinsame Schnittebene für alle Objekte 5 sein. Um den Querschnitt eines jeden Objekts 5 wird eine zweidimensionale Boundary Box („Begrenzungsschachtel“) 70 gelegt. Die zweidimensionale Boundary Box 70 ist das kleinste Rechteck, in das der jeweilige Querschnitt des Objekts 5 passt. Die Boundary Boxen 70 können sehr einfach an die Objekte 5 angefittet werden, insbesondere auch automatisch. Die Boundary Boxen 70 werden dabei entlang der Koordinatenachsen x und y ausgerichtet, wie sie beispielsweise für die Bestimmung der Belichtungsvektoren verwendet werden; wenn die Objekte 5 im Wesentlichen zufällige Drehorientierungen haben, kommt es auf die (Dreh-)Ausrichtung der Boundary Boxen 70 bzw. der Koordinatenachsen x, y nicht an. Die Querschnittsfläche des jeweiligen Objekts 5 wird entsprechend der Fläche FBB der Boundary Box 70 (die über Länge x Breite leicht zu bestimmen ist) angenommen. Die Boundary Boxen 70 überschätzen die Querschnittsflächen der Objekte 5 ein wenig; jedoch trifft diese Überschätzung alle Objekte 5 in ähnlicher Weise, so dass dadurch keine merkliche Verfälschung der Volumenverhältnisse zwischen den Teilbereichen T1, T2 eintritt.
• Falls ein Objekt 5 in der verwendeten Schnittebene mehrere unverbundene Teilquerschnitte hat, kann für jeden Teilquerschnitt eine eigene Boundary-Box gesetzt werden; die Querschnittsfläche des Objekts 5 entspricht dann der Summe der Flächen dieser Boundary Boxen (nicht näher dargestellt).
• Die 8 illustriert beispielhaft eine Längsschnittansicht durch eine Bauplattform 3 und darauf angeordnete, zu fertigende Objekte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 in einer Kandidaten-Anordnung ähnlich 6; es werden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert. Bei dieser Variante wird für jedes Objekt 5.1-5.4 eine eigene Schichtebene 81.1-81.4 bestimmt, die jeweils an einer für dieses Objekt 5.1-5.4 typischen Stelle liegt, an der die Querschnittsfläche Q1-Q4 des Objekts typisch (durchschnittlich für die gesamte Höhe des Objekts 5.1-5.4 im vollen Beschickungshöhenbereich 60) ist. Dadurch können etwas genauere Voll-Maßwerte bestimmt werden.
• Es ist auch möglich, um ein jeweiliges Objekt 5.1-5.4 eine dreidimensionale Boundary Box 90.1-90.4 zu legen, wie in 9 schematisch illustriert; die 9 entspricht weitgehend 6, so dass nur die wesentlichen Unterschiede erläutert werden. Die dreidimensionalen Boundary Boxen 90.1-90.4 sind jeweils die kleinsten Quader, die um die Objekte 5.1- 5.4 gelegt werden können. Die Boundary Boxen 90.1-90.4 können einfach an die Objekte 5.1-5.4 angefittet werden, insbesondere auch automatisch. Das Volumen der Boundary Boxen 90.1-90.4 ist leicht zu bestimmen (über Länge x Breite x Höhe), und wird mit dem Volumen der Objekte 5.1-5.4 gleichgesetzt. Die Boundary Boxen 90.1-90.4 überschätzen das Volumen der Objekte 5.1-5.4 ein wenig, jedoch für alle Objekte in ähnlicher Weise, so dass dadurch keine Verfälschung der Volumenverhältnisse zwischen den Teilbereichen T1, T2 eintritt. Die Volumen VBB1-VBB4 der Boundary Boxen 90.1-90.4 können direkt als Voll-Maßwerte VM1-VM4 der entsprechenden Objekte herangezogen werden, also VBB1=VM1 usw.. Die Volumensummen ergeben sich wiederum zu VS(T1)=VM1+VM2 und VS(T2)=VM3+VM4, und die betragsmäßig (maximale) Differenz BMDVS der Volumensummen beträgt BMDVS= |VS(T2)-VS(T1)|.
• Die 10 bis 12 erläutern in schematischer Weise, wie das Volumen von Objekten unter Verwendung von Teil-Maßwerten angenähert bestimmt werden kann, um Volumensummen in Teilbereichen für die Erfindung zu bestimmen, und auch um Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen zu bestimmen und deren Differenzen zu minimieren.
• Die 10 zeigt beispielhaft eine Längsschnittansicht durch eine Bauplattform 3 und darauf angeordnete, zu fertigende Objekte 5.1-5.9 in einer Kandidaten-Anordnung. Ebenfalls markiert ist der obere Rand 60a des vollen Beschickungsbereichs 60 auf der Bauplattform 3, also der Höhe (in Z), bis zu der in der Beschickung der Bauplattform 3 Schichten des pulverförmigen Materials aufgetragen werden und lokal mittels der Hochenergiestrahlen verfestigt werden. Die Bauplattform 3 ist in hier drei Teilbereiche T1, T2 und T3 aufgeteilt; die Objekte 5.1-5.3 entfallen auf den ersten Teilbereich T1, die Objekte 5.4-5.6 auf den zweiten Teilbereich T2, und die Objekte 5.1-5.9 auf den dritten Teilbereich T3. Man beachte, dass sich die Bauplattform 3 auch in die Tiefe (senkrecht zur Zeichenebene) erstreckt. Der volle Beschickungshöhenbereich 60 ist hier in drei Teilhöhenbereiche TH1, TH2, TH3 aufgeteilt. Die Teilhöhenbereiche T1, T2, T3 sind hier jeweils in Z-Richtung gleich groß und decken den vollen Beschickungshöhenbereich 60 vollständig ab.
• Um die Volumen der Objekte 5.1-5.9 annähernd zu bestimmen, werden hier Teil-Maßwerte bestimmt. Jeder Teil-Maßwert gibt ein zumindest angenähertes Volumen eines Objekts in einem Teilbereich über einen jeweiligen Teilhöhenbereich an. Im folgenden werden Teilmaßwerte notiert mit TMi(THj), mit i: Objektindex, i=1,...,9, und j: Teilhöhenbereichsindex, mit j= 1, 2, 3. Beispielsweise beschreibt TM6(TH2) den Teil-Maßwert, der das Volumen des Objekts 5.6 (i=6) im Teilhöhenbereich TH2 (j=2) zumindest angenähert angibt.
• Für die hier neun Objekte 5.1 bis 5.9, die sich über drei Teilhöhenbereiche TH1, TH2, TH3 erstrecken können, werden also 27 Teil-Maßwerte bestimmt; man beachte, dass einige der Teil-Maßwerte „null“ sein können, wenn sich ein zugehöriges Objekt in einem Teilhöhenbereich nicht erstreckt. Die Bestimmung der Teil-Maßwerte wird beispielhaft in 11 erläutert (siehe unten).
• Wenn die Teil-Maßwerte TMi(THj) für eine Kandidaten-Anordnung bestimmt wurden, können die Volumensummen VS(T1), VS(T2), VS(T3) für die Teilbereiche T1, T2, T3 bestimmt werden über Teil-Maßwertsummen TMS(T1), TMS(T2), TMS(T3) für die Teilbereiche T1, T2, T3 mit hier $$\text{VS}\left(\text{T}1\right)=\text{TMS}\left(\text{T}1\right)={\displaystyle {\sum }_{i=1}^3\left[TMi\left(TH1\right)+TMi\left(TH2\right)+TMi\left(TH3\right)\right]}$$

  

  und $$\text{VS}\left(\text{T}2\right)=\text{TMS}\left(\text{T}2\right)={\displaystyle {\sum }_{i=4}^6\left[TMi\left(TH1\right)+TMi\left(TH2\right)+TMi\left(TH3\right)\right]}$$

  

  und $$\text{VS}\left(\text{T}3\right)=\text{TMS}\left(\text{T}3\right)={\displaystyle {\sum }_{i=7}^9\left[TMi\left(TH1\right)+TMi\left(TH2\right)+TMi\left(TH3\right)\right]}.$$

  
• Mit diesen drei Volumensummen VS(T1), VS(T2), VS(T3) können drei verschiedene, betragsmäßige Differenzen von Volumensummen gebildet werden mit $$\text{DIF}12=\left|\text{VS}\left(\text{T}1\right)-\text{VS}\left(\text{T}2\right)\right|$$

  

  und $$\text{DIF}23=\left|\text{VS}\left(\text{T}2\right)-\text{VS}\left(\text{T}3\right)\right|$$

  

  und $$\text{DIF}13=\left|\text{VS}\left(\text{T}1\right)-\text{VS}\left(\text{T}3\right)\right|.$$

  
• Die betragsmäßig größte Differenz der Differenzen DIF12, DIF23, DIF13 repräsentiert die betragsmäßig maximale Differenz BMDVS der Volumensummen VS(T1), VS(T2), VS(T3).
• Kandidaten-Anordnungen mit geringeren betragsmäßig maximalen Differenzen DIF12, DIF23, DIF13 bzw. einem geringen BMDVS sind im Allgemeinen besser als solche mit höheren betragsmäßig maximalen Differenzen oder höherem BMDVS bezüglich der Auslastung der Hochenergiestrahlen.
• 11 illustriert die Bestimmung der Teil-Maßwerte anhand von verschiedenen Beispielen.
• In 11 ist im Teilbereich T1 vorgesehen, in einem jeweiligen Teilhöhenbereich TH1, TH2, TH3 jeweils eine gemeinsame Schnittebene 61 für die Objekte 5.1-5.3 einzurichten, und jeweils die Querschnittsflächen Qi(THj) der Objekte (Objektindex i, mit hier i=1, 2, 3) in den jeweiligen Teilhöhenbereichen (Teilhöhenbereichsindex j, mit hier j= 1, 2, 3) zu bestimmen. Die Schnittebenen 61 sind hier jeweils mittig in dem jeweiligen Teilhöhenberiech TH1, TH2, TH3 bezüglich der Richtung Z gewählt. Ebenso können Höhen (Höhenerstreckungen in Z) Hi(THj) der Objekte (mit Objektindex i, mit hier i=1, 2, 3) in den einzelnen Teilhöhenbereichen (Teilhöhenbereichsindex j, mit j=1, 2, 3) bestimmt werden. Der jeweilige Teil-Maßwert TMi(THj) für das zumindest angenäherte Volumen des Anteils des Objekts i (bzw. 5.i) im Teilhöhenbereich THj ergibt sich dann zu TMi(THj)=Qi(THj)*Hi(THj).
• Man beachte, dass die Querschnittsfläche Qi(THj) und auch die Höhenerstreckung Hi(THj) null sein können, hier z.B. für die Kombination i=2/j=2, 3, weil das Objekt 5.2 (also i=2) sich nur in Teilhöhenbereich TH1 (also j=1) erstreckt.
• Man beachte weiterhin, dass Stützen, wie sie z.B. im Teilhöhenbereich TH1 bei Objekt 5.3 verwendet werden, dem Objektvolumen zugeschlagen werden, da sie wie auch das eigentliche Objekt mit dem Hochenergiestrahl des Teilbereichs abgearbeitet werden müssen.
• In 11 im Teilbereich T2 ist vorgesehen, das jeweilige Volumen eines Anteils eines Objekts 5.4, 5.5, 5.6, der in einen Teilhöhenbereich TH1, TH2, TH3 liegt, jeweils über eine dreidimensionale Boundary Box 110 angenähert zu bestimmen. Die Boundary Box 110 ist der kleinste Quader, der um den Anteil des jeweiligen Objekts, der auf den jeweiligen Teilhöhenbereich TH1, TH2, TH3 entfällt, gelegt werden kann. Das Volumen VBBi(THj) der Boundary Box 110 um den Anteil des Objekts i im Teilhöhenbereich j kann leicht über Länge x Breite x Höhe bestimmt werden, und repräsentiert dann den entsprechenden Teil-Maßwert TMi(THj), mit i: Objektindex, hier mit i=4, 5, 6, und j: Teilhöhenbereichsindex, hier mit j= 1, 2, 3, also VBBi(THj)=TMi(THj). Falls das Objekt in einem Teilhöhenbereich THj mehrere unverbundene Anteile aufweist, können dort auch mehrere Einzel-Boundary Boxen 111, 112 vergeben werden (wie beispielsweise beim Objekt 5.5 im Teilhöhenbereich TH2 bei den beiden Stützen), deren addiertes Volumen dann den Teil-Maßwert TMi(THj) repräsentiert. Die dreidimensionalen Boundary Boxen 110 überschätzen das Volumen der Objekte bzw. von deren Anteilen ein wenig, jedoch für alle Objekte bzw. deren Anteile in den Teilhöhenbereichen in ähnlicher Weise, so dass keine merkliche Verfälschung der Volumenverhältnisse eintritt.
• Wie angedeutet in Teilbereich T3 ist es auch möglich, aus vorhandenen (bekannten) CAD-Daten der Objekte 5.7, 5,8, 5.9 die zumindest angenäherten Volumen Vi(THj) der Anteile der Objekte (Objektindex i, hier mit i=7, 8, 9), die auf einen jeweiligen Teilhöhenbereich THj entfallen (mit j: Teilhöhenbereichsindex, hier mit j=1, 2, 3) direkt zu berechnen. Grundlage sind dabei meist die Soll-Abmessungen gemäß CAD, oder auch erwartete tatsächliche Abmessungen nach der Fertigung). Die berechneten Volumen Vi(THj) können dann direkt als Teil-Maßwerte TMi(THj) verwendet werden, also TMi(THj)=Vi(THj).
• In 12 wird erläutert, wie die Kandidaten-Anordnungen noch genauer bezüglich der Auslastung der Hochenergiestrahlen bewertet werden können, und auf dieser Grundlage optimiert und/oder ausgewählt werden können. Ausgangspunkt ist die Kandidaten-Anordnung, die bereits in 10 gezeigt wurde.
• Für jeden Teilhöhenbereich TH1, TH2, TH3 und jeden Teilbereich T1, T2, T3 werden die Teil-Maßwerte TMi(THj) der Objekte, die dort mit einem Anteil ihres Volumens liegen, aufaddiert, wodurch Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen THTMS(Tk, THj) erhalten werden, mit k: Teilbereichsindex, mit hier k=1, 2, 3, und j:Teilhöhenbereichsindex, mit hier j=1, 2, 3.
• Im vorliegenden Beispiel gilt (mit i: Objektindex) $$\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{1,}\text{THj}\right)={\displaystyle {\sum }_{i=1}^{3}TMi\left(THj\right)}$$

  

  und $$\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{2,}\text{THj}\right)={\displaystyle {\sum }_{i=4}^{6}TMi\left(THj\right)}$$

  

  und $$\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{3,}\text{THj}\right)={\displaystyle {\sum }_{i=7}^{9}TMi\left(THj\right)}.$$

  
• Im vorliegenden Beispiel gibt es also insgesamt neun Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen.
• Für jeden Teilhöhenbereich TH1, TH2, TH3 können nun die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen der Teilbereiche T1, T2, T3 miteinander vergleichen werden. Beispielhaft soll dies für den ersten Teilhöhenbereich TH1 vorgeführt werden. Für den ersten Teilhöhenbereich TH1 wurden drei Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen berechnet, nämlich THTMS(T1, TH1), THTMS(T2, TH1) und THTMS(T3, TH1). Mit diesen können drei betragsmäßige Differenzen gebildet werden: $$\text{BDT}1\text{T}2\left(\text{TH}1\right)=\left|\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{1,}\text{TH}1\right)-\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{2,}\text{TH}1\right)\right|$$

  

  und $$\text{BDT}1\text{T}3\left(\text{TH}1\right)=\left|\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{1,}\text{TH}1\right)-\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{3,}\text{TH}1\right)\right|$$

  

  und $$\text{BDT}2\text{T}3\left(\text{TH}1\right)=\left|\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{2,}\text{TH}1\right)-\text{THTMS}\left(\text{T}\mathrm{3,}\text{TH}1\right)\right|.$$

  
• Die betragsmäßig maximale Differenz von BDT1T2(TH1), BDT1T3(TH1), BDT2T3(TH1) für den Teilhöhenbereich TH1 wird mit BMDTT(TH1) bezeichnet. Der Wert von BMDTT(TH1) gibt an, wie gut die Auslastung der Hochenergiestrahlen im Teilhöhenbereich TH1 ist; große Werte von BMDTT(TH1) deuten eine schlechte Auslastung zumindest eines Hochenergiestrahls an, und kleine Werte von BMDTT(TH1) deuten eine gute, gleichmäßige Auslastung aller Hochenergiestrahlen an.
• In analoger Weise können für die anderen Teilhöhenbereiche TH2 und TH3 die betragsmäßig maximalen Differenzen BMDTT(TH2) und BMDTT(TH3) für die Kandidatenanordnung bestimmt werden. Diese betragsmäßig maximalen Differenzen werden addiert zu einer Differenzensumme DS der Kandidaten-Anordnung, mit DS= BMDTT(TH1) + BMDTT(TH2) + BMDTT(TH3).
• Die Differenzensumme DS ist ein Maß dafür, wie gut die Auslastung der Hochenergiestrahlen bei dieser Kandidaten-Anordnung insgesamt über den vollen Beschickungshöhenbereich ist, unter Berücksichtigung der Auslastung in jedem Teilhöhenbereich. Große Werte von DS deuten eine schlechte Auslastung der Hochenergiestrahlen an, und kleine Werte eine gute, gleichmäßige Auslastung (die auch eine kurze Fertigungszeit mit sich bringt).
• Anhand der Werte von DS für verschiedene Kandidaten-Anordnungen können diese Kandidaten-Anordnungen miteinander verglichen werden. Insbesondere kann eine Kandidaten-Anordnung mit einem minimalen Wert von DS bestimmt und für die Fertigung ausgewählt werden, beispielsweise durch einen iterativen Ansatz. Ebenso kann eine Berechnung von DS auf eine Untermenge von Kandidaten-Anordnungen beschränkt werden, die beispielsweise über einen Auswahlwert für BMDVS zuvor ausgewählt wurden (siehe oben).
• Bezugszeichenliste

1

Anlage

2

Baukammer

3

Bauplattform

3a

Oberseite der bauplattform

4

Boden der Baukammer

5

Objekt

5.1-5.9

Objekte

6

Beschicker

7a, 7b

Scanner

8a, 8b

Hochenergiestrahlen (hier: Laserstrahlen)

9

pulverförmiges Material

9a

oberste Schicht des pulverförmigen Materials

11

Laserquelle

12

Strahlteiler

13

Steuereinrichtung

20

Grenze

30

verbotene Zone

31a, 31b

Trajektorie

60

voller Beschickungshöhenbereich

60a

oberer Rand des vollen Beschickungshöhenbereichs

61

(gemeinsame) Schnittebene

70

zweidimensionale Boundary Box

81.1-81.4

(objektspezifische) Schnittebene

90.1-90.4

dreidimensionale Boundary Box (voller Beschickungshöhenbereich)

110

dreidimensionale Boundary Box (Teilhöhenbereich)

111, 112

Einzel-Boundary Boxen

BA

Richtung der Bearbeitung

BDT1T2(THj), BDT1T3(THj), BDT2T3(THj)

betragsmäßige Differenzen der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen im Teilhöhenbereich j

BMDTT(THj)

betragsmäßig maximale Differenz der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen im Teilhöhenbereich j

BMDVS

betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen

BR

Breite der verbotenen Zone

DIF12, DIF23, DIF13

Differenzen der Volumensummen

DS

Differenzensumme

FBB

Fläche der zweidimensionalen Boundary Box

GS

Richtung des Gasstroms

H1-H4

Höhe des Objekts in Z

Hi

Höhe des Objekts i (voller Beschickungshöhenbereich)

Hi(THj)

Höhe des Objekts i im Teilhöhenbereich THj

i

Objektindex

j

Teilhöhenbereichsindex

k

Teilbereichsindex

Q1-Q4

berechnete Querschnittsfläche des Objekts in Schnittebene (voller Beschickungshöhenbereich)

Qi

berechnete Querschnittsfläche des Objekts i in Schnittebene (voller Beschickungshöhenbereich)

Qi(THj)

berechnete Querschnittsfläche des Objekts i in Schnittebene im Teilhöhenbereich j

T1-T3

Teilbereiche

Ti

Teilbereich i

TH1-TH3

Teilhöhenbereiche

THj

Teilhöhenbereich j

THTMS(Tk,

THj) Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsumme im Teilbereich k im Teilhöhenbereich j

TMS(Tk)

Teil-Maßwertsumme im Teilbereich k

TMi(THj)

Teil-Maßwert des Objekts i im Teilhöhenbereich j

VBBi

Volumen der Boundary Box um Objekt i

VBBi(THj)

Volumen der Boundary Box um den Anteil des Objekts i im Teilhöhenbereich j

Vi(THj)

berechnetes Volumen des Anteils des Objekts i im Teilbereich THj

VMS(Tk)

Voll-Maßwertsumme des Teilbereichs k

VM1-VM4

Voll-Maßwert des Objekts

VMi

Voll-Maßwert des Objekts i

VS(Tk)

Volumensumme des Teilbereichs Tk

X

Richtung (in Ebene der Bauplattform)

Y

Richtung (in Ebene der Bauplattform)

Z

Richtung (senkrecht zur Bauplattform), Höhenrichtung

• 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
• DE 102015118162 A1 [0003, 0010]
• US 20200238623 A1 [0006]
• WO 2016075026 A1 [0007]

Claims (25)

1. Verfahren zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten (5; 5.1-5.9) auf einer Bauplattform (3) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (9) in einer jeweiligen Schicht, umfassend folgende Schritte: Schritt a) Eine anzuwendende Anordnung von zu fertigenden Objekten (5; 5.1-5.9) auf der Bauplattform (3) wird festgelegt, und Schritt b) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) werden mit der in Schritt a) festgelegten, anzuwendenden Anordnung schichtweise gefertigt, wobei zumindest in einer Mehrzahl der Schichten zumindest zeitweise mehrere Hochenergiestrahlen (8a, 8b) zeitgleich eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplattform (3) in eine Mehrzahl von Teilbereichen (T1-T3) unterteilt ist, wobei in Schritt a) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) so auf die Teilbereiche (T1-T3) verteilt werden, dass die Volumensummen (VS(Tk)) von zumindest angenäherten Volumen der Objekte (5; 5.1-5.9), die in jedem der Teilbereiche (T1-T3) angeordnet sind, über einen vollen Beschickungshöhenbereich (60) näherungsweise gleich sind, und wobei in Schritt b) ein jeweiliger Teilbereich (T1-T3) zumindest für alle ausschließlich in diesem Teilbereich (T1-T3) angeordneten zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) über alle Schichten ausschließlich von demselben Hochenergiestrahl (8a, 8b) bearbeitet wird.
2. Verfahren zur Planung einer schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten (5; 5.1-5.9) auf einer Bauplattform (3) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (9) in einer jeweiligen Schicht, umfassend folgende Schritte: Schritt a) Eine anzuwendende Anordnung von zu fertigenden Objekten (5; 5.1-5.9) auf der Bauplattform (3) wird festgelegt, und Schritt b) bezüglich der zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) mit der in Schritt a) festgelegten, anzuwendenden Anordnung wird zumindest in einer Mehrzahl der Schichten festgelegt, zumindest zeitweise mehrere Hochenergiestrahlen (8a, 8b) zeitgleich einzusetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplattform (3) in eine Mehrzahl von Teilbereichen (T1-T3) unterteilt ist, wobei in Schritt a) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) so auf die Teilbereiche (T1-T3) verteilt werden, dass die Volumensummen (VS(Tk)) von zumindest angenäherten Volumen der Objekte (5; 5.1-5.9), die in jedem der Teilbereiche (T1-T3) angeordnet sind, über einen vollen Beschickungshöhenbereich (60) näherungsweise gleich sind, und wobei in Schritt b) festgelegt wird, einen jeweiligen Teilbereich (T1-T3) zumindest für alle ausschließlich in diesem Teilbereich (T1-T3) angeordneten zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) über alle Schichten ausschließlich von demselben Hochenergiestrahl (8a, 8b) zu bearbeiten.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) für das zumindest angenäherte Volumen eines jeweiligen Objekts (5; 5.1-5.9) in einem Teilbereich (T1-T3) über den vollen Beschickungshöhenbereich (60) ein Voll-Maßwert (VMi) ermittelt wird, und dass die näherungsweise gleichen Volumensummen (VS(Tk)) dadurch eingerichtet sind, dass Voll-Maßwertsummen (VMS(Tk)) für die Teilbereiche (T1-T3) näherungsweise gleich sind, wobei die Voll-Maßwertsummen (VMS(Tk)) für die Teilbereiche (T1-T3) erhältlich sind, indem die Voll-Maßwerte (VMi) der Objekte (5; 5.1-5.9) in einem jeweiligen Teilbereich (T1-T3) addiert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) mehrere Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) des vollen Beschickungshöhenbereichs (60) bestimmt werden, dass für ein zumindest angenähertes Volumen eines jeweiligen Objekts (5; 5.1-5.9) in einem Teilbereich (T1-T3) über einen jeweiligen Teilhöhenbereich (TH1-TH3) ein Teil-Maßwert (TMi(THj)) ermittelt wird, und dass die näherungsweise gleichen Volumensummen (VS(Tk) dadurch eingerichtet sind, dass Teil-Maßwertsummen (TMS(Tk)) für die Teilbereiche (T1-T3) näherungsweise gleich sind, wobei die Teil-Maßwertsummen (TMS(Tk)) für die Teilbereiche (T1-T3) erhältlich sind, indem die Teil-Maßwerte (TMi(THj)) der Objekte (5; 5.1-5.9) in einem jeweiligen Teilbereich (T1-T3) über alle Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) addiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für einen jeweiligen Teilhöhenbereich (TH1-TH3) die Teil-Maßwerte (TMi(THj)) der Objekte (5; 5.1-5.9) in einem jeweiligen Teilbereich (T1-T3) addiert werden, wodurch Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) für die Teilbereiche (T1-T3) erhalten werden, und dass in Schritt a) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) so auf die Teilbereiche (T1-T3) verteilt werden, dass zumindest für eine Mehrzahl der Teilhöhenbereiche (TH1-TH3), bevorzugt alle Teilhöhenbereiche (TH1-TH3), die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) für die Teilbereiche (T1-T3) für den jeweiligen Teilhöhenbereich (TH1-TH3) näherungsweise gleich sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für die Mehrzahl der Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) - die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) für die Teilbereiche (T1-T3) des jeweiligen Teilhöhenbereichs (TH1-TH3) sich um maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 5%, unterscheiden, bezogen auf die kleinste Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsumme (THTMS(Tk, THj)) des jeweiligen Teilhöhenbereichs (TH1-TH3), - und/oder dass die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) für die Teilbereiche (T1-T3) des jeweiligen Teilhöhenbereichs (TH1-TH3) sich um maximal einen ersten Grenzwert unterscheiden, der dem größten Teil-Maßwert (TMi(THj)) entspricht, der in den Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) dieses Teilhöhenbereichs (TH1-TH3) enthalten ist, und/oder wobei die Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) für die Teilbereiche (T1-T3) des jeweiligen Teilhöhenbereichs (TH1-TH3) sich um maximal einen zweiten Grenzwert unterscheiden, der kleiner ist als der größte Teil-Maßwert (TMi(THj)), der in den Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) dieses Teilhöhenbereichs (TH1-TH3) enthalten ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) den vollen Beschickungshöhenbereich (60) überspannt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil-Maßwert (TMi(THj)) oder der Voll-Maßwert (VMi), im Folgenden Maßwert, für das zumindest angenäherte Volumen des Objekts (5; 5.1-5.9) über den Teilhöhenbereich (TH1-TH3) oder den vollen Beschickungshöhenbereich (60), im Folgenden Höhenbereich, ermittelt wird durch - eine berechnete Fläche (Qi; Qi(THj)) eines Querschnitts des Objekts (5; 5.1-5.9) oder - eine Fläche (FBB) wenigstens einer zweidimensionalen Boundary Box (70) um einen Querschnitt des Objekts (5; 5.1-5.9) auf einer Schnitthöhe innerhalb des Höhenbereichs, insbesondere wobei die Schnitthöhe in der Mitte des Höhenbereichs oder an einem unteren, bauplattformnahen Rand des Höhenbereichs gewählt ist, und insbesondere wobei der Maßwert direkt proportional zu der Fläche (Qi; Qi(THj)) des Querschnitts des Objekts (5; 5.1-5.9) oder der Fläche (FBB) der wenigstens einen zweidimensionalen Boundary Box (70) gewählt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil-Maßwert (TMi(THj)) oder der Voll-Maßwert (VMi), im Folgenden Maßwert, für das zumindest angenäherte Volumen des Objekts (5; 5.1-5.9) über den Teilhöhenbereich (TH1-TH3) oder den vollen Beschickungshöhenbereich (60), im Folgenden Höhenbereich, ermittelt wird durch - ein berechnetes Volumen (Vi(THj)) des Objekts (5; 5.1-5.9), soweit es innerhalb des Höhenbereichs liegt, oder - ein Volumen (VBBi; VBBi(THj)) wenigstens einer dreidimensionalen Boundary Box (110, 111, 112), die um das Objekt (5; 5.1-5.9), soweit es innerhalb des Höhenbereichs liegt, gelegt ist, insbesondere wobei der Maßwert direkt proportional zu dem berechneten Volumen (Vi(THj)) oder dem Volumen (VBBi; VBBi(THj)) der wenigstens einen dreidimensionalen Boundary Box (110, 111, 112) gewählt ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) ausschließlich so angeordnet werden, dass sie jeweils vollständig in einem der Teilbereiche (T1-T3) liegen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bauplattform (3) zwischen den Teilbereichen (T1-T3) eine oder mehrere verbotene Zonen (30) eingerichtet sind, in denen keine der zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) und auch keine Teile der zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) angeordnet sind, wobei die verbotenen Zonen (30) eine nicht-verschwindende Breite (BR) aufweisen, bevorzugt eine Breite (BR) von wenigstens 0,2 mm, besonders bevorzugt von wenigstens 0,5 mm.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass in Schritt a) die zu fertigendenden Objekte (5; 5.1-5.9) so auf die Teilbereiche (T1-T3) aufgeteilt werden, dass sich die Volumensummen (VS(Tk)) der Teilbereiche (T1-T3) um maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 5%, voneinander unterscheiden, bezogen auf die kleinste Volumensumme (VS(Tk)), - und/oder dass sich die Volumensummen (VS(Tk)) um maximal einen ersten Begrenzungswert unterscheiden, der dem zumindest angenäherten Volumen des Objekts (5; 5.1-5.9) mit dem größten zumindest angenäherten Volumen der zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) entspricht, - und/oder wobei sich die Volumensummen (VS(Tk)) um maximal einen zweiten Begrenzungswert unterscheiden, der dem zumindest angenäherten Volumen eines ausgewählten, zu fertigenden Objekts (5; 5.1-5.9) entspricht, das kleiner ist als das Objekt (5; 5.1-5.9) mit dem größten zumindest angenäherten Volumen der zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (T1-T3) näherungsweise gleich große Flächen auf der Bauplattform (3) einnehmen.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, insbesondere alle, der Teilbereiche (T1-T3) in einem Innenbereich der Bauplattform (3) gerade verlaufende Grenzen (20) aufweisen, die entlang einer Richtung (GS) eines während der Fertigung der Objekte (5; 5.1-5.9) wirkenden Gasstroms ausgerichtet sind.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Festlegung der anzuwendenden Anordnung in Schritt a) eine Vielzahl von Kandidaten-Anordnungen von zu fertigenden Objekten (5; 5.1-5.9) miteinander verglichen werden, und auf Basis dieses Vergleichs eine der Kandidaten-Anordnungen als anzuwendende Anordnung festgelegt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einige Kandidaten-Anordnungen, insbesondere alle Kandidaten-Anordnungen, jeweils die Volumensummen (VS(Tk)) der Teilbereiche (T1-T3) berechnet werden, insbesondere wobei die Volumensummen (VS(Tk)) der Teilbereiche (T1-T3) mittels Voll-Maßwertsummen (VMS(Tk)) nach Anspruch 3 oder Teil-Maßwertsummen (TMS(Tk)) nach Anspruch 4 bestimmt werden, und dass Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig geringeren Differenzen der der Volumensummen (DIF12, DIF23, DIF13) als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig größeren Differenzen der Volumensummen (DIF12, DIF23, DIF13).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für eine jeweilige Kandidaten-Anordnung die betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen (BMDVS) der Teilbereiche (T1-T3) bestimmt wird, und dass Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig geringeren, maximalen Differenzen der Volumensummen (BMDVS) als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig größeren, maximalen Differenzen der Volumensummen (BMDVS), insbesondere wobei die anzuwendende Anordnung als diejenige Kandidaten-Anordnung festgelegt wird, die die kleinste, betragsmäßig maximale Differenz der Volumensummen (BMDVS) aufweist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einige Kandidaten-Anordnungen, bevorzugt alle Kandidaten-Anordnungen, - mehrere Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) des vollen Beschickungshöhenbereichs (60) bestimmt werden, - für ein zumindest angenähertes Volumen eines jeweiligen Objekts (5; 5.1-5.9) in einem Teilbereich (T1-T3) über einen jeweiligen Teilhöhenbereich (TH1-TH3) ein Teil-Maßwert (TMi(THj)) ermittelt wird, - die Teil-Maßwerte (TMi(THj)) der Objekte (5; 5.1-5.9) in einem jeweiligen Teilbereich (T1-T3) für einen jeweiligen Teilhöhenbereich addiert werden, wodurch Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) für die Teilbereiche (T1-T3) erhalten werden, - für die Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) jeweils betragsmäßige Differenzen (BDT1T2(THj), BDT1T3(THj), BDT2T3(THj)) der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) der Teilbereiche (T1-T3) bestimmt werden, und dass Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig geringeren Differenzen (BDT1T2(THj), BDT1T3(THj), BDT2T3(THj)) der der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit betragsmäßig größeren Differenzen (BDT1T2(THj), BDT1T3(THj), BDT2T3(THj)) der der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für einen jeweiligen Teilhöhenbereich (TH1-TH3) eine betragsmäßig maximale Differenz (BMDTT(THj)) der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) der Teilbereiche (T1-T3) bestimmt wird, dass die Beträge der betragsmäßig maximalen Differenzen (BMDTT(THj)) der der Teilhöhenbereichs-Teil-Maßwertsummen (THTMS(Tk, THj)) der Teilbereiche (T1-T3) über alle Teilhöhenbereiche (TH1-TH3) addiert werden, wodurch sich eine Differenzensumme (DS) für die Kandidaten-Anordnung ergibt, und dass Kandidaten-Anordnungen mit kleineren Differenzensummen (DS) als besser angesehen werden als Kandidaten-Anordnungen mit größeren Differenzensummen (DS), insbesondere wobei die anzuwendende Anordnung als diejenige Kandidaten-Anordnung festgelegt wird, die die kleinste Differenzensumme (DS) aufweist.
20. Verfahren nach Anspruch 17 und nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst aus der Vielzahl von Kandidaten-Anordnungen eine Untermenge ausgewählt wird, für die die betragsmäßig maximalen Differenzen der Volumensummen (BMDVS) am niedrigsten sind und/oder einen festgelegten Auswahlwert unterschreiten, und dass nur für die Kandidaten-Anordnungen der Untermenge die Differenzensummen (DS) bestimmt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einige der Kandidaten-Anordnungen eine iterative Optimierung der Kandidaten-Anordnungen durchgeführt wird, wobei jeweils eine letztbeste Kandidaten-Anordnung mit einer dieser gegenüber abgewandelten Kandidaten-Anordnung verglichen wird, wobei im Falle einer Verbesserung die abgewandelte Kandidaten-Anordnung die neue letztbeste Kandidaten-Anordnung wird, oder im Falle einer Verschlechterung die abgewandelte Kandidaten-Anordnung verworfen wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zumindest 8, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt mindestens 20, zu fertigende Objekte (5; 5.1-5.9) auf die Teilbereiche (T1-T3) verteilt werden.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu fertigenden Objekte (5; 5.1-5.9) Medizinprodukte zum temporären oder dauerhaften Verbleib am und/oder im menschlichen oder tierischen Körper oder Teile solcher Medizinprodukte sind, insbesondere wobei die Medizinprodukte Implantate, Prothesen und/oder Dentalbauteile sind.
24. Anlage (1) zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten (5; 5.1-5.9) auf einer Bauplattform (3) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (9) in einer jeweiligen Schicht, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23.
25. Computerprogrammprodukt, das bei Anwendung auf einer Anlage (1) zur schichtweisen Fertigung einer Vielzahl von Objekten (5; 5.1-5.9) auf einer Bauplattform (3) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (9) in einer jeweiligen Schicht ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23 ausführt.

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