DE102022116140A1

DE102022116140A1 - Verfahren und Planungsvorrichtung zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, Verfahren und Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial, und Computerprogramm zum Durchführen eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102022116140A1
Application number: DE102022116140.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gutmann
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2024-01-04
Also published as: WO2024002609A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen (11), um mittels der Energiestrahlen (11) ein Bauteil (3) schichtweise aus einer Mehrzahl an in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials (5) herzustellen, wobei- eine erste Verlagerung eines ersten Bestrahlungsabschnitts (19.1) für einen ersten Energiestrahl (11.1) der Mehrzahl an Energiestrahlen (11) entlang eines ersten Bestrahlungsbereichs (21.1) auf dem Arbeitsbereich (15) von einer ersten Startposition (23.1) zu einer ersten Endposition (25.1) innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs (21.1) und- eine zweite Verlagerung eines zweiten Bestrahlungsabschnitts (19.2) für einen zweiten Energiestrahl (11.2) der Mehrzahl an Energiestrahlen (11) in einem zweiten Bestrahlungsbereich (21.2) auf dem Arbeitsbereich (15) von einer zweiten Startposition (23.2) zu einer zweiten Endposition (25.2) innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2)- derart aufeinander abgestimmt werden, dass◯ eine Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) mit dem zweiten Energiestrahl (11.2) erst beginnt, wenn der erste Bestrahlungsabschnitt (19.1) und die zweite Startposition (23.2) für den zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) relativ zueinander nicht innerhalb einer Wechselwirkungszone (27) angeordnet sind, und dass◯ ein Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) zeitlich auf einen Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt (19.1) abgestimmt ist, wobei- ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs (15) mit den Energiestrahlen (11) erhalten oder verändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Planungsvorrichtung zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, ein Verfahren und eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial, und ein Computerprogramm zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Aus DE 10 2020 210 724 A1 geht eine Fertigungseinrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial hervor, bei der ein erster Bestrahlungsbereich zur Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem ersten Energiestrahl und ein zweiter Bestrahlungsbereich zu Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit einem zweiten Energiestrahl vorgesehen sind. Dabei ist vorgesehen, dass ein erster Bestrahlungsabschnitt entlang des ersten Bestrahlungsbereichs von einer ersten Startposition zu einer ersten Endposition innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs verlagert wird, wobei ein zweiter Bestrahlungsabschnitt entlang des zweiten Bestrahlungsbereichs von einer zweiten Startposition zu einer zweiten Endposition innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs verlagert wird. Um zu vermeiden, dass die Energiestrahlen im Bereich von insbesondere durch eine Schutzgasströmung mit vorbestimmter Schutzgas-Strömungsrichtung fortgetragenen Schadstoffwolken des jeweils anderen Energiestrahls arbeiten, wird eine Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs mit dem zweiten Energiestrahl erst begonnen, wenn der erste Bestrahlungsabschnitt und die zweite Startposition für den zweiten Bestrahlungsabschnitt relativ zueinander nicht innerhalb einer durch die Schutzgas-Strömungsrichtung bestimmten Wechselwirkungszone angeordnet sind. Die Wechselwirkungszone ist dabei so definiert, dass dort eine nachteilige Wechselwirkung des einen Energiestrahls mit durch den anderen Energiestrahl erzeugten Schadstoffen stattfinden würde, wenn der erste Bestrahlungsabschnitt und die zweite Startposition gemeinsam innerhalb der Wechselwirkungszone angeordnet wären. Die Wechselwirkung kann insbesondere darin bestehen, dass der betroffene Energiestrahl mit Schmutzpartikeln, Rauch oder Schmauch interagiert und dadurch insbesondere in unvorhersehbarer Weise gestreut und/oder abgeschwächt wird, was die Qualität des entstehenden Bauteils mindern kann. Zugleich soll auch vermieden werden, dass ein Energiestrahl auf einen Ort innerhalb des Arbeitsbereichs trifft, an dem Schadstoffe angeordnet sind, die von einem anderen Ort - insbesondere aufgrund der Schutzgasströmung oder auch aufgrund anderer Mechanismen wie Konvektion oder Diffusion - eingetragen wurden. Mit der Wechselwirkungszone wird insbesondere ein Sperrbereich definiert, in dem die Energiestrahlen nicht gleichzeitig arbeiten dürfen.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass es während der Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen bei zu kleiner Definition solcher, auch unabhängig von einer Schutzgasströmung sinnvoller Sperrbereiche dazu kommen kann, dass ein Energiestrahl negativ durch Schadstoffe eines anderen Energiestrahls beeinflusst wird, insbesondere wenn ein Abstand zwischen zwei Energiestrahlen zu Beginn undefiniert ist und/oder sich im Verlauf der Bestrahlung ändert. Um dies zu vermeiden, bedarf es daher einer großzügigen Bemessung der Sperrbereiche. Hierdurch leidet aber die Produktivität der Fertigung, da die Auslastung der einzelnen Energiestrahlen gering ist. Es ergibt sich insbesondere ein Zielkonflikt zwischen hoher Produktivität auf der einen Seite und hoher Qualität des herzustellenden Bauteils auf der anderen Seite.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Planungsvorrichtung zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, ein Verfahren und eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial, und ein Computerprogramm zum Durchführen eines solchen Verfahrens zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.
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.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein auch als Planungsverfahren bezeichnetes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, um mittels der Energiestrahlen ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl an in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen, geschaffen wird, wobei eine erste Verlagerung eines ersten Bestrahlungsabschnitts für einen ersten Energiestrahl der Mehrzahl an Energiestrahlen entlang eines ersten Bestrahlungsbereichs auf dem Arbeitsbereich von einer ersten Startposition zu einer ersten Endposition innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs und eine zweite Verlagerung eines zweiten Bestrahlungsabschnitts für einen zweiten Energiestrahl der Mehrzahl an Energiestrahlen in einem zweiten Bestrahlungsbereich auf dem Arbeitsbereich von einer zweiten Startposition zu einer zweiten Endposition innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs mit dem zweiten Energiestrahl erst beginnt, wenn der erste Bestrahlungsabschnitt und die zweite Startposition für den zweiten Bestrahlungsabschnitt relativ zueinander nicht innerhalb einer - insbesondere durch eine vorbestimmte Schutzgas-Strömungsrichtung über dem Arbeitsbereich bestimmten - Wechselwirkungszone angeordnet sind, und dass ein Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt zeitlich auf einen Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt abgestimmt ist. Insbesondere wird auf diese Weise ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit den Energiestrahlen erhalten oder verändert. Durch die zeitliche Abstimmung des Bestrahlungsbeginns in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt auf den Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt wird vorteilhaft erreicht, dass die Energiestrahlen zumindest zu dem Zeitpunkt, wo der zweite Energiestrahl mit der Abarbeitung des zweiten Bestrahlungsbereichs beginnt, an jeweils definierten und aufeinander abgestimmten Positionen innerhalb der jeweiligen Bestrahlungsabschnitte angeordnet und damit einen definierten Abstand voneinander aufweisen. Dies wiederum ermöglicht es, die Wechselwirkungszone und damit auch entsprechende Sperrbereiche kleiner zu definieren, wodurch bei gleichbleibend hoher Bauteilqualität die Produktivität der Fertigung gesteigert werden kann.
Der zweite Bestrahlungsbereich ist insbesondere mit Bezug auf die Schutzgas-Strömungsrichtung stromaufwärts des ersten Bestrahlungsbereichs angeordnet, was insbesondere bedeutet, dass durch den zweiten Energiestrahl erzeugte Schadstoffe mit der Schutzgasströmung in den ersten Bestrahlungsbereich gelangen können.
Insbesondere erfolgt die Planung derart, dass der jeweilige Bestrahlungsabschnitt systematisch, insbesondere mit definierter Verlagerungsrichtung, innerhalb des jeweiligen Bestrahlungsbereichs verlagert wird, insbesondere am Stück, das heißt ohne Sprünge, was letztlich bedeutet, dass der Bestrahlungsabschnitt auf dem Weg von der Startposition zu der Endposition nicht zunächst Bereiche des Bestrahlungsbereichs überspringt, um anschließend dorthin zurückzuspringen, sondern dass von der Startposition zu der Endposition hintereinander angeordnete Bereiche des Bestrahlungsbereichs auch zeitlich nacheinander in der durch die geometrische Lage zwischen der Startposition und der Endposition vorbestimmten Reihenfolge bestrahlt werden.
Die zweite Startposition ist insbesondere der ersten Startposition auf dem Arbeitsbereich benachbart angeordnet. Insbesondere liegt die erste Startposition innerhalb der Wechselwirkungszone der zweiten Startposition, und/oder umgekehrt.
Die Verlagerung des zweiten Bestrahlungsabschnitts von der zweiten Startposition zu der zweiten Endposition innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs wird insbesondere gleichsinnig geplant, insbesondere mit gleicher Verlagerungsrichtung, mit der Verlagerung des ersten Bestrahlungsabschnitts innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs.
Unter einem Bestrahlungsbereich wird insbesondere ein Bereich verstanden, der vollständig, insbesondere systematisch, insbesondere mit definierter Verlagerungsrichtung, insbesondere am Stück, insbesondere ohne Sprünge, mit einem der Energiestrahlen bestrahlt wird, insbesondere ohne dass der Energiestrahl zwischenzeitlich zu einem anderen Bestrahlungsbereich verlagert wird. Ist ein Bestrahlungsbereich vollständig bestrahlt, springt der Energiestrahl bevorzugt zu einem nächsten Bestrahlungsbereich, der dann systematisch mit dem Energiestrahl bestrahlt wird, bevor der Energiestrahl wiederum zu einem weiteren Bestrahlungsbereich springt. Ein Bestrahlungsbereich ist also insbesondere ein zusammenhängendes Gebiet auf dem Arbeitsbereich, welches ohne Unterbrechung mit dem Energiestrahl überstrichen wird.
Ein Bestrahlungsabschnitt ist demgegenüber insbesondere ein Teilbereich des Bestrahlungsbereichs, in welchem der Energiestrahl zu einem gegebenen Zeitpunkt, insbesondere zu einem jeweils momentanen Zeitpunkt, das in dem Arbeitsbereich angeordnete Pulvermaterial bestrahlt. Demnach verlagert sich der Bestrahlungsabschnitt innerhalb des Bestrahlungsbereichs, wenn der Bestrahlungsbereich mit dem Energiestrahl überstrichen wird.
Unter einer Wechselwirkungszone wird insbesondere ein Gebiet auf dem Arbeitsbereich verstanden, welches durch an einem bestimmten Ort innerhalb oder außerhalb der Wechselwirkungszone entstandene Schadstoffe beeinträchtigt ist, sei es durch eine Schadstoffwolke oder durch abgelagerte Schadstoffe, wie beispielsweise Rauch, Schmauch oder Schmutzpartikel. Insbesondere ist jedem momentan bearbeiteten Bestrahlungsabschnitt eines Energiestrahls eine Wechselwirkungszone zugeordnet, die durch in dem Bestrahlungsabschnitt entstandene Schadstoffe beeinflusst ist. Dass der erste Bestrahlungsabschnitt und die zweite Startposition für den zweiten Bestrahlungsabschnitt relativ zueinander nicht innerhalb einer solchen Wechselwirkungszone angeordnet sind, bedeutet demnach insbesondere, dass der erste Bestrahlungsabschnitt nicht in einer der zweiten Startposition zugeordneten Wechselwirkungszone angeordnet ist, und/oder dass - bevorzugt zusätzlich - die zweite Startposition nicht in einer dem ersten Bestrahlungsabschnitt zugeordneten Wechselwirkungszone angeordnet ist.
Dass die Wechselwirkungszone insbesondere durch die Schutzgas-Strömungsrichtung bestimmt ist, bedeutet insbesondere, dass die Schutzgas-Strömungsrichtung für die Ausrichtung und Anordnung der Wechselwirkungszone zumindest mitbestimmend ist, wobei sie vorzugsweise die Anordnung und Ausrichtung der Wechselwirkungszone definiert. Die Schutzgas-Strömungsrichtung bestimmt wesentlich, wohin in einem Bestrahlungsabschnitt entstehende Schadstoffe verlagert werden. Zugleich ist es aber nicht notwendig, dass die Schutzgas-Strömungsrichtung überhaupt oder allein für die Wechselwirkungszone bestimmend ist. Vielmehr kann die Wechselwirkungszone sich auch aufgrund anderer Mechanismen wie Konvektion und/oder Diffusion, oder in andere Richtungen, insbesondere auch bereichsweise entgegen der Schutzgas-Strömungsrichtung, erstrecken, da nämlich aufgrund eines initialen Impulses sowie Konvektion und/oder Diffusion Schadstoffe, insbesondere Rauch, Schmauch und/oder Spritzer, auch zumindest über eine eingeschränkte Distanz ohne Schutzgasströmung, entgegen der Schutzgas-Strömungsrichtung oder seitlich zur Schutzgas-Strömungsrichtung verlagert werden können. Die Wechselwirkungszone kann also alternativ oder zusätzlich zu der Schutzgas-Strömungsrichtung durch weitere Parameter bestimmt sein.
Die hier beschriebenen Planungsschritte werden insbesondere innerhalb einer Pulvermaterialschicht solange wiederholt, bis die Bestrahlung der Pulvermaterialschicht für alle zu bestrahlenden Gebiete oder Bauteilabschnitte geplant ist. Dabei ist insbesondere der zweite Bestrahlungsbereich vorzugsweise ein weiterer erster Bestrahlungsbereich für einen dritten Bestrahlungsbereich, der dann in Bezug auf den weiteren ersten Bestrahlungsbereich, das heißt den vorhergehenden zweiten Bestrahlungsbereich, wiederum ein neuer, zweiter Bestrahlungsbereich ist. Die hier beschriebene Vorgehensweise kann also insbesondere beliebig entlang der Pulvermaterialschicht iteriert werden. Dabei ist es möglich, dass die verschiedenen Bestrahlungsbereiche wechselweise mit dem ersten Energiestrahl und dem zweiten Energiestrahl beaufschlagt werden; es ist aber auch möglich, dass mehr als zwei Energiestrahlen eingesetzt werden, beispielsweise drei Energiestrahlen, oder mehr als drei Energiestrahlen.
Zugleich wird die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Vorgehensweise bevorzugt für jede neue Pulvermaterialschicht erneut durchgeführt, also von Pulvermaterialschicht zu Pulvermaterialschicht wiederholt, bis die Bestrahlung für alle Pulvermaterialschichten des herzustellenden Bauteils geplant ist. Insbesondere bezieht sich dabei die bisher beschriebene Vorgehensweise auf genau eine Pulvermaterialschicht; die verschiedenen Bestrahlungsbereiche werden also insbesondere in derselben Pulvermaterialschicht definiert, und dies vorzugsweise für jede neue Pulvermaterialschicht neu.
Insbesondere werden die Verlagerungen des ersten Energiestrahls und des zweiten Energiestrahls derart aufeinander abgestimmt, dass der Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt mit dem Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt synchronisiert ist.
Insbesondere wird die Verlagerung des zweiten Energiestrahls in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt mit der Verlagerung des ersten Energiestrahls in dem ersten Bestrahlungsabschnitt synchronisiert.
Insbesondere werden die Verlagerungen derart aufeinander abgestimmt, dass die Energiestrahlen innerhalb ihrer zugeordneten Bestrahlungsabschnitte zueinander phasengleich, oder phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben verlagert werden. Insbesondere wird eine periodische Verlagerung der Energiestrahlen von einer jeweils ersten Grenze des zugeordneten Bestrahlungsbereichs zu einer jeweils zweiten Grenze des zugeordneten Bestrahlungsbereichs entsprechend abgestimmt, sodass die periodische Verlagerung phasengleich, oder phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben erfolgt.
In einer Ausführungsform wird der Bestrahlungsplan erhalten. Dies bedeutet insbesondere, dass der Bestrahlungsplan im Rahmen des Planungsverfahrens erstellt wird. Insbesondere wird dabei die Abstimmung der zweiten Verlagerung des zweiten Bestrahlungsabschnitts mit der ersten Verlagerung des ersten Bestrahlungsabschnitts durch dieselbe Rechenvorrichtung durchgeführt, die auch im Übrigen die Planung der Bestrahlung des Arbeitsbereichs, insbesondere die Erzeugung von Bestrahlungsvektoren für die Bestrahlung des Arbeitsbereichs übernimmt. Insbesondere erfolgt die Erzeugung der Bestrahlungsvektoren und die Abstimmung der zweiten Verlagerung auf die erste Verlagerung innerhalb eines einheitlichen Rechenvorgangs, insbesondere innerhalb der Abarbeitung eines selben Computerprogramms. Vorteilhaft bedarf es für die hier beschriebene Abstimmung nicht zwingend einer expliziten Synchronisation der Energiestrahlen in Echtzeit, da die einzelnen Verlagerungszeiten, insbesondere Abarbeitungszeiten für Bestrahlungsvektoren, sowie Sprungzeiten oder Totfahrtzeiten zwischen der Abarbeitung einzelner Bestrahlungsvektoren sehr genau bekannt sind. Die Verlagerung der Energiestrahlen kann daher bei gegebenem Start der Bestrahlung sehr genau im Voraus berechnet werden. Auf diese Weise kann auch im Vorfeld der Herstellung eines Bauteils eine Abstimmung der Verlagerung der Energiestrahlen, insbesondere eine Synchronisation, implizit, insbesondere durch Definition von Wartezeiten und/oder Totfahrtabschnitten, erfolgen. Insbesondere kann dazu beispielsweise ein Schlafbefehl (Sleep) eines für die Planung der Bestrahlung verwendeten Computerprogramms eingesetzt werden.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan verändert wird. In diesem Fall wird ein anderweitig, insbesondere von einer anderen Rechenvorrichtung oder einem anderen Computerprogramm, erstellter Bestrahlungsplan erhalten, und im Rahmen des hier vorgeschlagenen Planungsverfahrens wird dieser Bestrahlungsplan modifiziert, wobei die zweite Verlagerung des zweiten Bestrahlungsabschnitts in erfindungsgemäßer Weise auf die erste Verlagerung des ersten Bestrahlungsabschnitts abgestimmt wird. Dies kann auf derselben Rechenvorrichtung erfolgen, die auch im Übrigen die Bestrahlung des Arbeitsbereichs plant, insbesondere die Bestrahlungsvektoren erzeugt; die Abstimmung der zweiten Verlagerung auf die erste Verlagerung erfolgt dann aber insbesondere durch einen separaten Rechenvorgang, insbesondere durch Abarbeitung eines separaten Computerprogramms. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Veränderung oder Modifizierung des Bestrahlungsplans bevorzugt auf einer anderen, separaten Rechenvorrichtung, insbesondere auf einer Steuervorrichtung einer Fertigungsvorrichtung. Insbesondere ist es möglich, dass der Bestrahlungsplan in Echtzeit während der Fertigung eines Bauteils modifiziert wird. Vorteilhaft ist es dabei möglich, die Verlagerungen der Energiestrahlen explizit miteinander zu synchronisieren.
Insbesondere kann also die erfindungsgemäße Abstimmung der zweiten Verlagerung auf die erste Verlagerung während der übrigen Planung der Bestrahlung, insbesondere der Definition der Bestrahlungsvektoren, nach der übrigen Planung der Bestrahlung aber vor der Abarbeitung des Bestrahlungsplans zur Herstellung eines Bauteils, oder aber während der Abarbeitung des Bestrahlungsplans, das heißt in Echtzeit während der Herstellung des Bauteils, erfolgen.
Unter einem additiven oder generativen Fertigen oder Herstellen eines Bauteils wird insbesondere ein Pulverbett-basiertes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils verstanden, 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.
Der mindestens eine Energiestrahl ist insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem elektromagnetischen Strahl, insbesondere einem optischen Arbeitsstrahl, insbesondere einem Laserstrahl, und einem Teilchenstrahl, insbesondere einem Elektronenstrahl. Der mindestens eine Energiestrahl kann kontinuierlich oder gepulst sein, insbesondere kontinuierliche Laserstrahlung oder gepulste Laserstrahlung.
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 muss keinesfalls als Geradenabschnitt ausgebildet sein, vielmehr kann ein Bestrahlungsvektor auch einer zumindest bereichsweise gekrümmten Linie oder Kurve folgen.
Unter einer Bestrahlung oder Abarbeitung eines Bestrahlungsvektors wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass eine Bestrahlung des Pulvermaterials in dem Arbeitsbereich in Übereinstimmung mit der durch den Bestrahlungsvektor gegebenen Definition durchgeführt wird.
In einer Ausführungsform wird der Beginn der Abarbeitung eines zeitlich ersten Bestrahlungsvektors in dem zweiten Bestrahlungsbereich auf den Beginn der Abarbeitung eines bestimmten Bestrahlungsvektors in dem ersten Bestrahlungsbereich abgestimmt, insbesondere derart, dass die Abarbeitung des zeitlich ersten Bestrahlungsvektors in dem zweiten Bestrahlungsbereich gleichzeitig mit der Abarbeitung des bestimmten Bestrahlungsvektors in dem ersten Bestrahlungsbereich beginnt. Dabei ist der bestimmte Bestrahlungsvektor in dem ersten Bestrahlungsbereich so gewählt, dass zumindest ein Anfang des bestimmten Bestrahlungsvektors - insbesondere erstmals in der Abarbeitungsreihenfolge der Bestrahlungsvektoren des ersten Bestrahlungsbereichs - außerhalb der Wechselwirkungszone des zeitlich ersten Bestrahlungsvektors in dem zweiten Bestrahlungsbereich liegt. Der bestimmte Bestrahlungsvektor ist also insbesondere der erste Bestrahlungsvektor des ersten Bestrahlungsbereichs, der nicht mehr in der Wechselwirkungszone des zeitlich ersten Bestrahlungsvektors des zweiten Bestrahlungsbereichs liegt. Zugleich erfolgt eine Synchronisation der Abarbeitung der Bestrahlungsvektoren, sodass die Energiestrahlen insbesondere zu Beginn der Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs einen definierten Abstand zueinander aufweisen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Bestrahlung einer Mehrzahl zweiter Bestrahlungsvektoren in dem zweiten Bestrahlungsbereich mit einer Bestrahlung einer Mehrzahl erster Bestrahlungsvektoren in dem ersten Bestrahlungsbereich paarweise zeitlich abgestimmt wird. Insbesondere auf diese Weise kann eine Abstimmung der zweiten Verlagerung mit der ersten Verlagerung erfolgen.
Insbesondere wird die Bestrahlung der Mehrzahl zweiter Bestrahlungsvektoren mit der Bestrahlung der Mehrzahl erster Bestrahlungsvektoren synchron, insbesondere phasengleich, phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben, geplant. Dabei bedeutet eine phasengleiche Bestrahlung insbesondere, dass die Abarbeitung eines zweiten Bestrahlungsvektors jeweils zeitgleich mit der Abarbeitung eines zugeordneten ersten Bestrahlungsvektors begonnen wird; eine phasenverschobene Bestrahlung bedeutet, dass ein durch eine bestimmte Phasenverschiebung definierter zeitlicher Versatz zwischen dem jeweiligen Beginn der Abarbeitung der einander zugeordneten ersten und zweiten Bestrahlungsvektoren besteht, beispielsweise bei maximaler Phasenverschiebung derart, dass die Abarbeitung des zweiten Bestrahlungsvektors in dem Moment begonnen wird, in der die Abarbeitung des ersten Bestrahlungsvektors endet; eine abwechselnd phasengleiche und phasenverschobene Bestrahlung bedeutet, dass eine erste vorbestimmte Anzahl von Paaren einander zugeordneter erster und zweiter Bestrahlungsvektoren phasengleich bestrahlt wird, wobei danach eine zweite - insbesondere zu der ersten identische - vorbestimmte Anzahl solcher Paare phasenverschoben bestrahlt wird, usw. Insbesondere können die erste und zweite vorbestimmte Anzahl gleich eins sein, sodass die Bestrahlung alternierend, im unmittelbar aufeinanderfolgenden Wechsel phasengleich und phasenverschoben erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ausgehend von einem Zeitpunkt, zu dem erstmals der erste Bestrahlungsabschnitt und die zweite Startposition für den zweiten Bestrahlungsabschnitt relativ zueinander nicht innerhalb der Wechselwirkungszone angeordnet sind, eine Wartezeit bis zu dem Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt an der zweiten Startposition des zweiten Bestrahlungsbereichs bestimmt wird, um den Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt auf den Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt zeitlich abzustimmen, insbesondere synchron, insbesondere phasengleich, oder phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben, zu planen. Dies stellt eine sehr einfache Ausgestaltung der Abstimmung dar, wobei sich aufgrund der Wartezeit ein definierter Abstand der Energiestrahlen zueinander zumindest zu Beginn der Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs ergibt. Insbesondere wird die Wartezeit derart bestimmt, dass die Bestrahlung der Mehrzahl zweiter Bestrahlungsvektoren auf die Bestrahlung der Mehrzahl erster Bestrahlungsvektoren zeitlich abgestimmt, insbesondere synchronisiert ist, insbesondere wie zuvor dargestellt, insbesondere wahlweise phasengleich, phasenverschoben oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt an mindestens einer Position entlang des zweiten Bestrahlungsbereichs außerhalb der zweiten Startposition eine Wartezeit bestimmt wird. Auf diese Weise kann nicht nur der Beginn der Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs zeitlich auf die Bestrahlung des ersten Bestrahlungsbereichs abgestimmt werden, sondern es kann auch eine nachfolgende zeitliche Abstimmung erfolgen. Hierdurch kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass sich der Abstand der Energiestrahlen auf dem Arbeitsbereich nicht während der Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs ändert, beispielsweise weil der zweite Bestrahlungsbereich zumindest bereichsweise im Vergleich zu dem ersten Bestrahlungsbereich kürzere Bestrahlungsvektoren aufweist, sodass der zweite Energiestrahl im Vergleich zu dem ersten Energiestrahl aufholt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die zweiten Bestrahlungsvektoren - insbesondere für alle zweiten Bestrahlungsvektoren, denen ein erster Bestrahlungsvektor zugeordnet werden kann - jeweils Wartezeiten bestimmt werden, um die Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren zeitlich abzustimmen, insbesondere synchron, insbesondere phasengleich, oder phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben, zu planen. Insbesondere auf diese Weise kann vorteilhaft eine fortlaufende Abstimmung der Verlagerung der Energiestrahlen gewährleistet werden, sodass es insbesondere zu keinem Zeitpunkt während der Bestrahlung zu einem Aufholen des zweiten Energiestrahls relativ zu dem ersten Energiestrahl kommen kann. Insbesondere erfolgt die Definition der Wartezeiten jeweils so, dass die Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren zeitlich abgestimmt, insbesondere synchronisiert ist, insbesondere wie zuvor dargestellt, insbesondere wahlweise phasengleich, phasenverschoben oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben.
Alternativ werden die zweiten Bestrahlungsvektoren mit Totfahrtabschnitten am Anfang und/oder am Ende des jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektors geplant, um die Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren zeitlich abzustimmen, insbesondere synchron, insbesondere phasengleich, oder phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben, zu planen. Insbesondere werden die Totfahrtabschnitte derart geplant, dass die Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren zeitlich abgestimmt, insbesondere synchronisiert ist, insbesondere wie zuvor dargestellt, insbesondere wahlweise phasengleich, phasenverschoben oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben.
Unter einem Totfahrtabschnitt wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Abschnitt eines Bestrahlungsvektors verstanden, in dem oder für den der Energiestrahl abgeschaltet, von dem Arbeitsbereich weggelenkt oder blockiert ist. Während der Verlagerung einer Scannervorrichtung entlang des Totfahrtabschnitts findet also keine Bestrahlung des Arbeitsbereichs statt. Dass die Scannervorrichtung entlang des Totfahrtabschnitt verlagert wird, bedeutet dabei insbesondere, dass die Scannervorrichtung, die zur Verlagerung des Energiestrahls auf dem Arbeitsbereich vorgesehen ist, derart verlagert wird, dass der Energiestrahl entlang des Totfahrtabschnitts verlagert würde, wenn er nicht abgeschaltet, von dem Arbeitsbereich weggelenkt oder blockiert wäre.
Mithilfe derartiger Totfahrtabschnitte kann eine zeitliche Abstimmung der Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren insbesondere erfolgen, wenn die zweiten Bestrahlungsvektoren eine Länge aufweisen, die von der Länge der ersten Bestrahlungsvektoren abweicht, insbesondere wenn sie kürzer sind als die ersten Bestrahlungsvektoren. Auch im Übrigen aber können Totfahrtabschnitte analog zu Wartezeiten oder sogar als eine spezielle Form der Verwirklichung von Wartezeiten eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform werden die Totfahrtabschnitte stets am Anfang der zweiten Bestrahlungsvektoren geplant. In einer anderen Ausführungsform werden die Totfahrtabschnitte stets am Ende der zweiten Bestrahlungsvektoren geplant. Bei wieder einer anderen Ausführungsform werden die Totfahrtabschnitte abwechselnd, insbesondere nach jedem - zweiten - Bestrahlungsvektor alternierend, am Anfang und am Ende der zweiten Bestrahlungsvektoren geplant.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweilige Totfahrtabschnitt abhängig von einer Bestrahlungsrichtung, das heißt Vektorausrichtung, des jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektors in Bezug auf den ersten Bestrahlungsbereich entweder am Anfang oder am Ende des zweiten Bestrahlungsvektors geplant wird, insbesondere abhängig von der Bestrahlungsrichtung alternierend. Insbesondere wenn die Bestrahlungsbereiche als Streifen ausgebildet sind, in denen die Bestrahlungsvektoren quer, insbesondere senkrecht zu einer Streifen-Längsrichtung mit alternierender Vektorausrichtung nebeneinander angeordnet sind, kann durch diese Ausgestaltung gewährleistet werden, dass die Totfahrtabschnitte stets auf einer wohldefinierten Seite des zweiten Bestrahlungsbereichs relativ zu dem ersten Bestrahlungsbereich angeordnet sind, beispielsweise immer auf der dem ersten Bestrahlungsbereich abgewandten Seite des zweiten Bestrahlungsbereichs.
Dabei kann allerdings dort ein Problem auftreten, wo eine sehr kurze Sprungzeit vom Ende eines zweiten Bestrahlungsvektors zum Anfang eines unmittelbar benachbarten zweiten Bestrahlungsvektors verwirklicht wird. Insbesondere kann dort eine Überhitzung des Pulvermaterials drohen, wenn eine Länge der zweiten Bestrahlungsvektoren eine bestimmte Mindest-Vektorlänge unterschreitet.
Alternativ ist daher vorgesehen, dass der jeweilige Totfahrtabschnitt bei Unterschreiten der vorbestimmten Mindest-Vektorlänge durch den jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektor am Anfang oder am Ende des zweiten Bestrahlungsvektors geplant wird. Insbesondere wird in diesem Fall der jeweilige Totfahrtabschnitt stets am Anfang oder stets am Ende der zweiten Bestrahlungsvektoren geplant. Auf diese Weise kann effektiv eine Überhitzung vermieden werden, da in jedem Fall zwischen der Bestrahlung zweier benachbarter zweiter Bestrahlungsvektoren eine durch den entweder stets am Anfang oder stets am Ende eingefügten Totfahrtabschnitt bedingte Wartezeit gegeben ist. Alternativ oder zusätzlich kann dann, wenn die Vektorlänge eines zweiten Bestrahlungsvektors die vorbestimmte Mindest-Vektorlänge unterschreitet, wahlweise am Ende dieses zweiten Bestrahlungsvektors oder am Anfang des unmittelbar nachfolgenden zweiten Bestrahlungsvektors ein Totfahrtabschnitt geplant werden, um eine geeignete Wartezeit zu verwirklichen und damit eine Überhitzung zu vermeiden.
Insbesondere wird 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. 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.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein auch als Fertigungsverfahren bezeichnetes Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, wobei ein Bauteil mittels einer Mehrzahl an Energiestrahlen schichtweise aus einer Mehrzahl an in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in einem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials hergestellt wird, wobei ein Bestrahlungsbeginn in einem zweiten Bestrahlungsabschnitt für einen zweiten Energiestrahl der Mehrzahl an Energiestrahlen, der entlang eines zweiten Bestrahlungsbereichs auf dem Arbeitsbereich von einer zweiten Startposition zu einer zweiten Endposition innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs verlagert wird, zeitlich auf einen Bestrahlungsbeginn in einem ersten Bestrahlungsabschnitt für einen ersten Energiestrahl der Mehrzahl an Energiestrahlen, der entlang eines ersten Bestrahlungsbereichs auf dem Arbeitsbereich von einer ersten Startposition zu einer ersten Endposition innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs verlagert wird, abgestimmt wird. In Zusammenhang mit dem Fertigungsverfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Planungsverfahren erläutert wurden.
Die Abstimmung des Bestrahlungsbeginns in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt auf den Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt erfolgt insbesondere durch Verwendung eines zuvor erstellten oder erhaltenen Bestrahlungsplans. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Abstimmung durch eine Synchronisation der Verlagerung der Energiestrahlen in Echtzeit während der Abarbeitung eines zuvor erstellten oder erhaltenen Bestrahlungsplans, das heißt insbesondere durch Änderung oder Modifizierung des Bestrahlungsplans.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein mithilfe eines erfindungsgemäßen Planungsverfahrens oder eines Planungsverfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen erhaltener Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, wobei das Bauteil gemäß dem Bestrahlungsplan gefertigt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, indem ein erfindungsgemäßes Planungsverfahren oder ein Planungsverfahren 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.
Als Energiestrahl wird vorzugsweise ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl verwendet.
Vorzugsweise wird das Bauteil mittels selektiven Lasersinterns und/oder selektiven Laserschmelzens gefertigt.
Als Pulvermaterial kann in bevorzugter Weise insbesondere ein metallisches oder keramisches Pulver oder ein Thermoplast verwendet werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogramm geschaffen wird, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Planungsverfahren oder ein Planungsverfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf einer Rechenvorrichtung durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf der Rechenvorrichtung läuft.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das Computerprogramm maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Fertigungsverfahren oder ein Fertigungsverfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf der Rechenvorrichtung durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf der Rechenvorrichtung läuft.
In Zusammenhang mit dem Computerprogramm ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Planungsverfahren oder dem Fertigungsverfahren erläutert wurden.
Zur Erfindung gehört auch ein erster Datenträger, umfassend ein erfindungsgemäßes Computerprogramm oder ein Computerprogramm nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Planungsvorrichtung zur Planung einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, um mittels der Energiestrahlen ein Bauteil aus einem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen, geschaffen wird, wobei die Planungsvorrichtung eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Planungsverfahren oder ein Planungsverfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit der Planungsvorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Planungsverfahren, dem Fertigungsverfahren oder dem Computerprogramm erläutert wurden.
Insbesondere kann die Planungsvorrichtung eingerichtet sein, um die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen zu planen.
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.
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. 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 Computerprogramms, insbesondere einer Software. Es ist aber auch möglich, dass die Planungsvorrichtung eine Mehrzahl an 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.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial geschaffen wird. Die Fertigungsvorrichtung weist mindestens eine Strahlerzeugungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer Mehrzahl an Energiestrahlen. Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung mindestens eine Scannervorrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich lokal selektiv mit den Energiestrahlen zu bestrahlen, um mittels der Energiestrahlen ein Bauteil aus dem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen. Schließlich weist die Fertigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung auf, die mit der mindestens einen Scannervorrichtung wirkverbunden und eingerichtet ist, um diese anzusteuern. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens oder eines Fertigungsverfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Fertigungsvorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Planungsverfahren, dem Fertigungsverfahren, dem Computerprogramm und der Planungsvorrichtung erläutert wurden.
Bei einer Ausführungsform ist die Strahlerzeugungsvorrichtung eingerichtet, um die Mehrzahl an Energiestrahlen zu erzeugen, und/oder die Fertigungsvorrichtung weist eine Mehrzahl an Strahlerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung der Mehrzahl an Energiestrahlen auf. Es ist möglich, dass für die Mehrzahl an Energiestrahlen eine Mehrzahl an Scannervorrichtungen vorgesehen sind. Es ist aber auch möglich, dass genau eine Scannervorrichtung eingerichtet ist, um die Mehrzahl an Energiestrahlen - insbesondere unabhängig voneinander - auf dem Arbeitsbereich zu verlagern. Insbesondere kann die Scannervorrichtung hierfür eine Mehrzahl an separat ansteuerbaren Scannern, insbesondere Scannerspiegeln, aufweisen.
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 an Bestrahlungspositionen zu verlagern.
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.
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.
Bevorzugt ist die mindestens eine Strahlerzeugungsvorrichtung als Laser ausgebildet. Die Energiestrahlen werden somit vorteilhaft als intensive Strahlen kohärenter elektromagnetischer Strahlung, insbesondere kohärenten Lichts, erzeugt. Bestrahlung bedeutet insoweit bevorzugt Belichtung.
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.
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, und
2 eine schematische Darstellung von Ausführungsbeispielen eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen.

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.
Die Fertigungsvorrichtung 1 weist mindestens eine vorzugsweise als Laser ausgebildete Strahlerzeugungsvorrichtung 9 auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer Mehrzahl an Energiestrahlen 11, insbesondere Laserstrahlen, sowie außerdem mindestens eine Scannervorrichtung 13, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich 15 lokal selektiv mit den Energiestrahlen 11 zu bestrahlen, um mittels der Energiestrahlen 11 das Bauteil 3 aus dem in dem Arbeitsbereich 15 angeordneten Pulvermaterial 5 herzustellen. Insbesondere erzeugt die Strahlerzeugungsvorrichtung 9 mehr als einen Energiestrahl 11, oder die Fertigungsvorrichtung 1 weist mehr als eine Strahlerzeugungsvorrichtung 9 zur Erzeugung der Mehrzahl an Energiestrahlen 11 auf, hier eine erste Strahlerzeugungsvorrichtung 9.1 zur Erzeugung eines ersten Energiestrahls 11.1 und eine zweite Strahlerzeugungsvorrichtung 9.2 zur Erzeugung eines zweiten Energiestrahls 11.2. Vorzugsweise weist die Fertigungsvorrichtung 1 für jeden Energiestrahl 11 eine separate Scannervorrichtung 13 auf, nämlich eine erste Scannervorrichtung 13.1 für den ersten Energiestrahl 11.1 und eine zweite Scannervorrichtung 13.2 für den zweiten Energiestrahl 11.2. Die Fertigungsvorrichtung 1 weist weiterhin eine insbesondere als eine Rechenvorrichtung 8 ausgebildete Steuervorrichtung 17 auf, die mit der mindestens einen Scannervorrichtung 13 und bevorzugt auch mit der mindestens einen Strahlerzeugungsvorrichtung 9 wirkverbunden und eingerichtet ist, um die mindestens eine Scannervorrichtung 13 und gegebenenfalls die mindestens eine 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.
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.
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 aufzubauen. Hierzu ist der Arbeitsbereich 15, insbesondere in Form eines Pulverbetts, auf einer Bauplattform angeordnet, die im Zuge der Bereitstellung der zeitlich aufeinanderfolgenden Pulvermaterialschichten in dem Arbeitsbereich 15 schrittweise entgegen einer Hochrichtung abgesenkt wird. Das jeweils eine nächste Pulvermaterialschicht bildende Pulvermaterial 5 wird mittels eines insbesondere als Wischer oder Schieber ausgebildeten Beschichtungselements aus dem Bereich eines Vorratszylinders in den Arbeitsbereich 15 gefördert und dort durch das Beschichtungselement geglättet, sodass die jeweils aktuelle Pulvermaterialschicht bereitgestellt wird. Indem sukzessive auf diese Weise das Pulvermaterial 5 Pulvermaterialschicht für Pulvermaterialschicht mittels der Energiestrahlen 11 in dem Arbeitsbereich 15 lokal selektiv verfestigt wird, wird das Bauteil 3 Schicht für Schicht, das heißt schichtweise, aufgebaut.
Im Rahmen eines Verfahrens zum Fertigen des Bauteils 3 aus dem Pulvermaterial 5 wird insbesondere ein mithilfe des im Folgenden beschriebenen Planungsverfahrens erhaltener Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit den Energiestrahlen 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.
Im Rahmen des Planungsverfahrens werden eine erste Verlagerung eines ersten Bestrahlungsabschnitts 19.1 für den ersten Energiestrahl 11.1 entlang eines ersten Bestrahlungsbereichs 21.1 einer Mehrzahl von Bestrahlungsbereichen 21 auf dem Arbeitsbereich 15 von einer ersten Startposition 23.1 zu einer ersten Endposition 25.1 innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs 21.1 und eine zweite Verlagerung eines zweiten Bestrahlungsabschnitts 19.2 für den zweiten Energiestrahl 11.2 in einem zweiten Bestrahlungsbereich 21.2 der Mehrzahl von Bestrahlungsbereichen 21 auf dem Arbeitsbereich 15 von einer zweiten Startposition 23.2 zu einer zweiten Endposition 25.2 innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs 21.2 derart aufeinander abgestimmt, dass zum Einen eine Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs 21.2 mit dem zweiten Energiestrahl 11.2 erst beginnt, wenn der erste Bestrahlungsabschnitt 19.1 und die zweite Startposition 23.2 relativ zueinander nicht innerhalb einer Wechselwirkungszone 27, insbesondere innerhalb einer dem zweiten Energiestrahl 11.2 zugeordneten zweiten Wechselwirkungszone 27.2, angeordnet sind, und dass zum Anderen ein Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt 19.2 zeitlich auf einen Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt 19.1 abgestimmt ist, wobei insbesondere ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit den Energiestrahlen 11 erhalten oder verändert wird.
Die Fertigungseinrichtung 1 weist außerdem eine Schutzgasvorrichtung 29 auf, die eingerichtet ist, um eine Schutzgasströmung mit definierter Schutzgas-Strömungsrichtung - die hier durch erste Pfeile Pl dargestellt ist, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einer der ersten Pfeile P1 mit dem entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet ist - über dem Arbeitsbereich 15 zu erzeugen. Die Wechselwirkungszone 27 ist insbesondere durch die Schutzgas-Strömungsrichtung bestimmt. Insbesondere ist jedem Energiestrahl 11 eine eigene Wechselwirkungszone 27 zugeordnet, nämlich dem ersten Energiestrahl 11.1 eine erste Wechselwirkungszone 27.1, und dem zweiten Energiestrahl 11.2 die zweite Wechselwirkungszone 27.2.
Die Bestrahlungsbereiche 21 sind insbesondere als Streifen ausgebildet, in denen sich Bestrahlungsvektoren 31 bevorzugt in Breitenrichtung des jeweiligen Streifens erstrecken, das heißt senkrecht zu einer Längserstreckung des Streifens. Bevorzugt erstrecken sich die Bestrahlungsvektoren 31 entlang der gesamten Breite des jeweiligen streifenförmigen Bestrahlungsbereichs 21. Die Breite des Bestrahlungsbereichs 21 definiert also bevorzugt die Länge der Bestrahlungsvektoren 31. Insbesondere wird ein streifenförmiger Bestrahlungsbereich 21 bevorzugt sequenziell mit einer Vielzahl von in Breitenrichtung ausgerichteten, in Längsrichtung des Bestrahlungsbereichs 21 zueinander versetzt oder nebeneinander angeordneten Bestrahlungsvektoren 31 überstrichen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel alterniert die Vektorausrichtung der antiparallel zueinander benachbart angeordneten Bestrahlungsvektoren 31 innerhalb der Streifen; alternativ ist es aber auch möglich, dass die Bestrahlungsvektoren 31 mit gleicher Vektorausrichtung, also parallel zueinander, angeordnet sind.
Insbesondere sind hier erste Bestrahlungsvektoren 31.1 in dem ersten Bestrahlungsbereich 21.1 als durchgezogene Pfeile dargestellt, wobei zweite Bestrahlungsvektoren 31.2 in dem zweiten Bestrahlungsbereich 21.2 als gestrichelte Pfeile dargestellt sind.
2 zeigt eine schematische Darstellung von Ausführungsbeispielen des Planungsverfahrens.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei a) ist schematisch insbesondere dargestellt, dass ausgehend von einem Zeitpunkt, zu dem erstmals der erste Bestrahlungsabschnitt 19.1 und die zweite Startposition 23.2 für den zweiten Bestrahlungsabschnitt 19.2 relativ zueinander nicht innerhalb der insbesondere zweiten Wechselwirkungszone 27.2 angeordnet sind, eine Wartezeit bis zu dem Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt an der zweiten Startposition 23.2 bestimmt wird, um den durch einen Punkt B dargestellten zweiten Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt 19.2 auf den durch einen Punkt A dargestellten ersten Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt 19.1 zeitlich abzustimmen, insbesondere zu synchronisieren.
Insbesondere sind bei a) der zweite Bestrahlungsbeginn B und der erste Bestrahlungsbeginn A phasengleich zueinander, das heißt der Beginn der Bestrahlung eines ersten zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 an der zweiten Startposition 23.2 erfolgt zeitgleich mit dem Beginn der Bestrahlung eines ersten Bestrahlungsvektors 31.1 in dem momentanen ersten Bestrahlungsabschnitt 19.1.
Bei b) sind der zweite Bestrahlungsbeginn B und der erste Bestrahlungsbeginn phasenverschoben zueinander, insbesondere derart, dass der Beginn der Bestrahlung des ersten zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 an der zweiten Startposition 23.2 zeitgleich mit dem als Punkt A' dargestellten Ende der Bestrahlung des ersten Bestrahlungsvektors 31.1 in dem momentanen ersten Bestrahlungsabschnitt 19.1 erfolgt.
Vorzugsweise wird eine Bestrahlung einer Mehrzahl zweiter Bestrahlungsvektoren 31.2 in dem zweiten Bestrahlungsbereich 21.2 mit einer Bestrahlung einer Mehrzahl erster Bestrahlungsvektoren 31.1 in dem ersten Bestrahlungsbereich 21.1 paarweise zeitlich abgestimmt, insbesondere synchron, insbesondere phasengleich, phasenverschoben, oder auch abwechselnd phasengleich und phasenverschoben, geplant.
Vorzugsweise wird für den Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt 19.2 an mindestens einer Position entlang des zweiten Bestrahlungsbereichs 21.2 außerhalb der zweiten Startposition 23.2 eine Wartezeit bestimmt.
Insbesondere werden für alle zweiten Bestrahlungsvektoren 31.2 jeweils Wartezeiten bestimmt.
Alternativ werden die zweiten Bestrahlungsvektoren 31.2 mit Totfahrtabschnitten 33 am Anfang und/oder am Ende des jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 geplant, um die Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren 31.2 auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren 31.1 zeitlich abzustimmen.
Bei c) ist schematisch insbesondere dargestellt, dass der jeweilige Totfahrtabschnitt 33 abhängig von einer Vektorausrichtung des jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 in Bezug auf den ersten Bestrahlungsbereich 21.1 entweder am Anfang oder am Ende des zugeordneten zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 geplant wird, insbesondere dergestalt, dass der Totfahrtabschnitt 33 stets auf der dem ersten Bestrahlungsbereich 21.1 abgewandten Seite des zweiten Bestrahlungsbereichs 21.2 angeordnet ist.
Insbesondere bei Unterschreiten einer vorbestimmten Mindest-Vektorlänge durch den jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektor 31.2 wird allerdings der Totfahrtabschnitt 33 stets am Anfang oder stets am Ende des zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 geplant, um Überhitzungen zu vermeiden.
Dabei ist bei d) schematisch dargestellt, dass der Totfahrtabschnitt 33 stets am Anfang des zugeordneten zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 geplant wird. Bei e) ist schematisch dargestellt, dass der Totfahrtabschnitt 33 stets am Ende des zugeordneten zweiten Bestrahlungsvektors 31.2 geplant wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020210724 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen (11), um mittels der Energiestrahlen (11) ein Bauteil (3) schichtweise aus einer Mehrzahl an in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials (5) herzustellen, wobei - eine erste Verlagerung eines ersten Bestrahlungsabschnitts (19.1) für einen ersten Energiestrahl (11.1) der Mehrzahl an Energiestrahlen (11) entlang eines ersten Bestrahlungsbereichs (21.1) auf dem Arbeitsbereich (15) von einer ersten Startposition (23.1) zu einer ersten Endposition (25.1) innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs (21.1) und - eine zweite Verlagerung eines zweiten Bestrahlungsabschnitts (19.2) für einen zweiten Energiestrahl (11.2) der Mehrzahl an Energiestrahlen (11) in einem zweiten Bestrahlungsbereich (21.2) auf dem Arbeitsbereich (15) von einer zweiten Startposition (23.2) zu einer zweiten Endposition (25.2) innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) - derart aufeinander abgestimmt werden, dass o eine Bestrahlung des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) mit dem zweiten Energiestrahl (11.2) erst beginnt, wenn der erste Bestrahlungsabschnitt (19.1) und die zweite Startposition (23.2) für den zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) relativ zueinander nicht innerhalb einer Wechselwirkungszone (27) angeordnet sind, und dass o ein Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) zeitlich auf einen Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt (19.1) abgestimmt ist, wobei - ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs (15) mit den Energiestrahlen (11) erhalten oder verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bestrahlung einer Mehrzahl zweiter Bestrahlungsvektoren (31.2) in dem zweiten Bestrahlungsbereich (21.2) mit einer Bestrahlung einer Mehrzahl erster Bestrahlungsvektoren (31.1) in dem ersten Bestrahlungsbereich (21.1) paarweise zeitlich abgestimmt, insbesondere synchron, insbesondere phasengleich, phasenverschoben, oder abwechselnd phasengleich und phasenverschoben, geplant wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ausgehend von einem Zeitpunkt, zu dem erstmals der erste Bestrahlungsabschnitt (19.1) und die zweite Startposition (23.2) für den zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) relativ zueinander nicht innerhalb der Wechselwirkungszone (27) angeordnet sind, eine Wartezeit bis zu dem Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) an der zweiten Startposition (23.2) des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) bestimmt wird, um den Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) auf den Bestrahlungsbeginn in dem ersten Bestrahlungsabschnitt (19.1) zeitlich abzustimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Bestrahlungsbeginn in dem zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) an mindestens einer Position entlang des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) außerhalb der zweiten Startposition (23.2) eine Wartezeit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die zweiten Bestrahlungsvektoren (31.2) jeweils Wartezeiten bestimmt werden, oder wobei die zweiten Bestrahlungsvektoren (31.2) mit Totfahrtabschnitten (33) am Anfang und/oder am Ende des jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektors (31.2) geplant werden, um die Bestrahlung der zweiten Bestrahlungsvektoren (31.2) auf die Bestrahlung der ersten Bestrahlungsvektoren (31.1) zeitlich abzustimmen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der jeweilige Totfahrtabschnitt (33) - abhängig von einer Bestrahlungsrichtung des jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektors (31.2) in Bezug auf den ersten Bestrahlungsbereich (21.1) am Anfang oder am Ende des zweiten Bestrahlungsvektors (31.2), oder - bei Unterschreiten einer vorbestimmten Mindest-Vektorlänge durch den jeweiligen zweiten Bestrahlungsvektor (31.2) am Anfang oder am Ende des zweiten Bestrahlungsvektors (31.2), geplant wird.
Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils (3) aus einem Pulvermaterial (5), wobei ein Bauteil (3) mittels einer Mehrzahl an Energiestrahlen (11) schichtweise aus einer Mehrzahl an in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in einem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials (5) hergestellt wird, wobei ein Bestrahlungsbeginn in einem zweiten Bestrahlungsabschnitt (19.2) für einen zweiten Energiestrahl (11.2) der Mehrzahl an Energiestrahlen (11), der entlang eines zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) auf dem Arbeitsbereich (15) von einer zweiten Startposition (23.2) zu einer zweiten Endposition (25.2) innerhalb des zweiten Bestrahlungsbereichs (21.2) verlagert wird, zeitlich auf einen Bestrahlungsbeginn in einem ersten Bestrahlungsabschnitt (19.1) für einen ersten Energiestrahl (11.1) der Mehrzahl an Energiestrahlen (11), der entlang eines ersten Bestrahlungsbereichs (21.1) auf dem Arbeitsbereich (15) von einer ersten Startposition (23.1) zu einer ersten Endposition (25.1) innerhalb des ersten Bestrahlungsbereichs (21.1) verlagert wird, abgestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein mithilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erhaltener Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, und wobei das Bauteil (3) gemäß dem Bestrahlungsplan gefertigt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, indem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchgeführt wird.
Computerprogramm, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 auf einer Rechenvorrichtung (8, 10) durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf der Rechenvorrichtung (8, 10) läuft.
Planungsvorrichtung (7) zur Planung einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen (11), um mittels der Energiestrahlen (11) ein Bauteil (3) aus einem in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterial (5) herzustellen, wobei die Planungsvorrichtung (7) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Fertigungsvorrichtung (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen (3) aus einem Pulvermaterial (5), mit - mindestens einer Strahlerzeugungsvorrichtung (9), die eingerichtet ist zum Erzeugen einer Mehrzahl an Energiestrahlen (11), - mindestens einer Scannervorrichtung (13), die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich (15) lokal selektiv mit den Energiestrahlen (11) zu bestrahlen, um mittels der Energiestrahlen (11) ein Bauteil (3) aus dem in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterial (5) herzustellen, und mit - einer Steuervorrichtung (17), die mit der mindestens einen Scannervorrichtung (13) wirkverbunden und eingerichtet ist, um die mindestens eine Scannervorrichtung (13) anzusteuern, wobei - die Steuervorrichtung (17) eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9.