DE112013006045T5

DE112013006045T5 - Additives Herstellungsverfahren und Vorrichtung

Info

Publication number: DE112013006045T5
Application number: DE112013006045.0T
Authority: DE
Inventors: Ulric Ljungblad; Martin Wildheim
Original assignee: Arcam AB
Current assignee: Arcam AB
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-09-17
Also published as: GB201509408D0; US9718129B2; US10406599B2; GB2522388A; CN104853901B; US20170282248A1; US20150283610A1; CN104853901A; GB2522388B; WO2014095200A1

Abstract

Verfahren zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstandes, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer ersten Pulverlage an einer Startplatte, Verteilen der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage im einem Pulververteiler, Führen eines Energiestrahls über die Startplatte, was die erste Pulverlage an ausgewählten Orten gemäß einem Modell zum Ausbilden einer ersten Querschnittssektion des dreidimensionalen Gegenstandes schmelzen lässt. Zumindest ein Bild des zu verteilenden Pulvers wird mit einer Kamera zumindest ein Mal während des Verteilens des Pulvers an der Startplatte zum Ausbilden der ersten Pulverlage aufgenommen und zumindest ein Wertes von zumindest einem Parameter in dem durch die Kamera erfassten Bild wird mit einem entsprechenden Referenzparameterwert verglichen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstands gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstands gemäß Oberbegriff des Anspruchs 11.
STAND DER TECHNIK
Eine Freiformfertigung oder eine additive Herstellung ist ein Verfahren zum Ausbilden dreidimensionaler Gegenstände durch sukzessives Verschmelzen ausgewählter Teile von Pulverlagen, die auf einem Arbeitstisch aufgebracht wurden. Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dieser Technik wird in der US 2009/0152771 offenbart.
Eine solche Vorrichtung umfasst eine Startplatte, auf der der dreidimensionale Gegenstand auszubilden ist, einen Pulverspender, der eingerichtet ist, eine dünne Lage des Pulvers auf die Startplatte zum Ausbilden eines Pulverbetts zu legen, eine Strahlkanone zum Zuführen von Energie zum Pulver, wodurch ein Verschmelzen des Pulvers stattfindet, Elemente zum Steuern des Strahls, der von der Strahlkanone abgegeben wird, über dem Pulverbett zum Ausbilden eines Querschnitts des dreidimensionalen Gegenstands durch Verschmelzen von Teilen des Pulverbettes, und ein Steuercomputer, in dem eine Information gespeichert ist, welche nachfolgende Querschnitte des dreidimensionalen Gegenstandes betrifft. Ein dreidimensionaler Gegenstand wird durch aufeinanderfolgendes Verschmelzen von nacheinander ausgebildeten Querschnitten der Pulverlagen ausgebildet, die sukzessive durch den Pulverspender abgelegt werden.
In der US 2009/0152771 wird eine Kamera zum Aufnehmen eines Infrarotstrahlenbildes bereitgestellt, wobei diese Kamera insbesondere zum Erfassen von Unregelmäßigkeiten in einer neu aufgebrachten Pulverlage verwendet wird. Die Unregelmäßigkeiten können gemäß US 2009/0152771 durch unregelmäßiges Aufbringen des Pulvers auf den Arbeitstisch oder Verunreinigung im Pulverspender oder Unreinheiten im Pulver selbst verursacht werden. Es gibt im Stand der Technik eine Anforderung nach einem Verfahren und einer Vorrichtung, bei denen die Ursache für eine ungleichmäßige Pulververteilung für eine zukünftige Reparatur beim additiven Herstellungssystem erfasst werden kann.
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die zuvor erwähnte Anforderung im Stand der Technik lösen.
Das zuvor genannte Ziel wird durch Merkmale im Verfahren gemäß Anspruch 1 und der Vorrichtung gemäß Anspruch 11 erreicht.
Bei einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstandes durch sukzessives Verschmelzen von Teilen eines Pulverbettes bereitgestellt, welche Teile sukzessiven/aufeinanderfolgenden Querschnitten des dreidimensionalen Gegenstandes entsprechen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer ersten Pulverlage an einer Fläche, (b) Verteilen der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage an der Fläche, (c) Führen eines Energiestrahls über die erste Pulverlage, wodurch die erste Pulverlage an bestimmten Orten gemäß einem Modell verschmolzen wird, um eine erste Querschnittssektion des dreidimensionalen Gegenstandes auszubilden, (d) Aufnehmen von zumindest einem Bild des zu verteilenden Pulvers mit einer Kamera zumindest ein Mal während des Verteilens des Pulvers an der Fläche zum Ausbilden der ersten Pulverlage, und (e) Vergleichen zumindest eines Wertes von zumindest einem Parameter in dem durch die Kamera erfassten Bild mit einem entsprechenden Referenzparameterwert.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine Anzeige eines Fehlers im Aufbau bereits bei der Pulververteilphase bereitgestellt werden kann. Eine Nachricht kann an den Bediener gesendet werden, dass die Pulververteilung nicht korrekt sein könnte und/oder die Position des Pulververteilers und die Anzahl der Lagen, in denen dieses geschieht, kann in einer Steuereinheit gespeichert werden.
Bei einer Beispielausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich die bestimmte Pulvermenge zum Ausbilden einer zweiten Pulverlage auf der ersten Pulverlage, die in bestimmten Orten verschmolzen wurde, verändern, falls zumindest ein Parameterwert im Bild zumindest um einen Δ-Wert von einem entsprechenden Referenzparameterwert abweicht.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass es eine Rückmeldung an den Pulverbereitstellungsmechanismus geben kann, in dem die Pulvermenge während eines Ausbildens des Gegenstandes verändert wird. Die Pulvermenge wird erhöht, falls es ein Anzeichen von zu wenig Pulver während des Pulververteilverfahrens gibt, und die Pulvermenge wird verringert, falls es ein Anzeichen gibt, dass zu viel Pulver vorliegt, das über die Startplatte zum Ausbilden der Pulverlage verteilt wird.
Bei einer weiteren Beispielausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine zweite bestimmte Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage ein zweites Mal vorgesehen sowie ein Verteilen der zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage das zweite Mal, falls zumindest ein Parameterwert im Bild zumindest um einen Δ-Wert kleiner ist als ein entsprechender Referenzparameterwert, wenn die erste Pulverlage das erste Mal ausgebildet wird.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass jegliches Versagen beim Pulveraufbringmechanismus korrigiert werden kann, bevor ein Verschmelzen der Pulverlage begonnen wird, und hierdurch Fehlstellen im dreidimensionalen Gegenstand aufgrund einer nicht-homogenen Pulverlage erzeugt werden.
Bei einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Parameter im Bild einer der Gruppe sein von: Gestalt des Pulvers vor einem Pulververteiler, Abstand der Pulverfront zu einer Referenzposition, Breite der Pulverfront und/oder Position der Pulverfront.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine Anzahl verschiedener Parameter verwendet werden kann, um das Pulververteilverfahren und die resultierende Pulverlage zu überprüfen, die von diesem Verteilverfahren kommt. Abweichungen von einem bestimmten Referenzwert von einem der Parameter kann ein Anzeichen einer fehlerhaften Pulverlage sein. In einem solchen Fall kann man ein zweites Pulveraufbringverfahren für eine solche Lage beginnen, d. h., die fehlerhafte Pulverlage kann unmittelbar repariert werden, bevor die Pulverlage an ausgewählten Orten verschmolzen wird.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstandes durch sukzessives Verschmelzen von Teilen eines Pulverbettes bereitgestellt, welche Teile sukzessiven Querschnitten des dreidimensionalen Gegenstandes entsprechen, wobei die Vorrichtung umfasst: (a) Mittel zum Bereitstellen einer bestimmten Größe des Pulvers zum Ausbilden einer ersten Pulverlage an einer Fläche, (b) einen Pulververteiler zum Verteilen der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage, (c) ein Mittel zum Führen eines Energiestrahls über die erste Pulverlage, wodurch die erste Pulverlage an bestimmten Orten gemäß einem Modell verschmolzen wird, um einen ersten Querschnitt des dreidimensionalen Gegenstandes auszubilden, (d) eine Kamera zum Aufnehmen von zumindest einem Bild des zu verteilenden Pulvers zumindest ein Mal während der Verteilung des Pulvers an der Fläche zum Ausbilden der ersten Pulverlage, und (e) ein Mittel zum Vergleichen zumindest eines Wertes von zumindest einem Parameter in dem durch die Kamera erfassten Bild mit einem entsprechenden Referenzparameterwert.
Eine weitere Beispielausführungsform der Vorrichtung ist aus der Beschreibung, den Figuren und den abhängigen Ansprüchen ersichtlich. Der Vorteil der verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung ist ähnlich zum Vorteil des entsprechenden Verfahrens, und muss deshalb in diesem Kontext nicht wiederholt werden.
KURZE BESCHREIBUNG MEHRERER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
The vorliegende Erfindung wird ferner nachfolgend ohne Beschränkung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen werden eingesetzt, um entsprechende ähnliche Teile in den Figuren der Zeichnungen zu kennzeichnen:
1 zeigt Draufsichtkamerabild eines Pulververteilverfahrens;
2 zeigt eine Seitenansicht eines Teils einer Beispielausführungsform einer Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Beispielausführungsform einer Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
4a zeigt ein Flussdiagramm einer ersten Beispielausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
4b zeigt ein Flussdiagramm einer zweiten Beispielausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
4c zeigt ein Flussdiagramm einer dritten Beispielausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Seitenansicht eines alternativen Pulververteilverfahrens;
6 zeigt eine Seitenansicht eines alternativen Pulververteilverfahrens gemäß dem Stand der Technik, und
7 zeigt alternative Parameterwerte, die aus einem einzelnen Bild entnommen wurden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, werden nachfolgend eine Anzahl von Begriffen definiert. Begriffe, die hier definiert werden, haben Bedeutungen, wie sie im Allgemeinen von Personen mit durchschnittlichem Wissenshorizont in den für die vorliegende Erfindung relevanten Gebieten verstanden werden. Begriffe wie „ein”, „eine” und „die/der/das” beziehen sich nicht nur auf eine einzelne Einheit, sondern umfassen die allgemeine Klasse, aus der ein bestimmtes Beispiel zur Veranschaulichung verwendet wird. Die Terminologie wird hier verwendet, um bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, jedoch begrenzt ihre Verwendung die Erfindung nicht, ausgenommen wie in den Ansprüchen dargelegt.
Der Begriff „dreidimensionale Strukturen” und ähnliches, wie hier verwendet, betrifft im Allgemeinen geplante oder tatsächlich hergestellte dreidimensionale Konfigurationen (z. B. eines strukturellen Materials oder Materialien), die für einen bestimmten Zweck verwendet werden sollen. Solche Strukturen können zum Beispiel mit Hilfe eines dreidimensionalen CAD-Systems ausgelegt werden.
Der Begriff „Elektronenstrahl”, wie hier verwendet, betrifft in verschiedenen Ausführungsformen jeglichen geladenen Partikelstrahl. Die Quelle eines geladenen Partikelstrahls kann eine Elektronenkanone, einen Linearbeschleuniger usw. umfassen.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, und 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung für eine Freiformherstellungsvorrichtung oder eine Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 300 umfasst eine Elektronenkanone 302, eine Kamera 304, 260, Pulverbehälter 208, 306, 307, eine Startplatte 316, einen Aufbauspeicher 312, 240, einen Pulververteiler 310, 202, einen Pulvertisch 230, 340, eine Aufbauplattform 314, 206, eine Vakuumkammer 320 und eine Steuereinheit 270, 370.
Die Vakuumkammer 320 kann eine Vakuumumgebung mittels eines Vakuumsystems halten, welches System eine Turbomolekularpumpe, eine Schneckenpumpe, einen Ionenpumpe und eines oder mehrere Ventile umfassen kann, die dem Fachmann bekannt sind und in diesem Kontext deshalb keiner weiteren Erklärung bedürfen. Das Vakuumsystem kann durch eine Steuereinheit 270, 370 gesteuert werden.
Die Elektronenkanoe 302 erzeugt einen Elektronenstrahl, der zum Schmelzen oder Verschmelzen/Verschweißen von Pulvermaterial 318 miteinander verwendet wird, das auf der Startplatte 316 bereitgestellt wird. Zumindest ein Abschnitt der Elektronenkanone 302 kann in einer Vakuumkammer 320 bereitgestellt werden. Eine Steuereinheit 270, 370 kann zum Steuern und Einstellen des Elektronenstrahls verwendet werden, der von der Elektronenstrahlkanone 302 emittiert wird. Zumindest eine Fokussierspule (nicht gezeigt), zumindest eine Umlenkspule und eine Elektronenstrahlenergiezufuhr können elektrisch mit der Steuereinheit 270, 370 verbunden sein. In einer Beispielausführungsform der Erfindung erzeugt die Elektronenkanone einen fokussierbaren Elektronenstrahl mit einer Beschleunigungsspannung von ungefähr 60 kV und mit einer Strahlenergie im Bereich von 0–3 kW. Der Druck in der Vakuumkammer kann im Bereich von 10^–3–10^–6 mBar sein, wenn der dreidimensionale Gegenstand durch Verschmelzen des Pulvers Lage um Lage mit dem Energiestrahl aufgebaut wird.
Anstelle des Schmelzens des Pulvermaterials mit dem Elektronenstrahl kann ein Laserstrahl verwendet werden.
Die Pulverbehälter 306, 307 umfassen das Pulvermaterial, das an der Startplatte 316 im Aufbauspeicher 312 bereitzustellen ist. Das Pulvermaterial kann zum Beispiel reine Metalle oder Metalllegierungen, wie Titan, Titanlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Edelstahl, Co-Cr-W-Legierung, usw. sein.
Der Energieverteiler 310 ist eingerichtet, eine dünne Lage des Pulvermaterials an der Startplatte 316 abzulegen. Während eines Arbeitszyklus wird die Aufbauplattform 314 schrittweise in Relation zur Strahlkanone abgesenkt, und zwar nach jeder hinzugefügten Lage des Pulvermaterials. Um diese Bewegung möglich zu machen, ist die Aufbauplattform 314, 206 in einer Ausführungsform der Erfindung in vertikaler Richtung bewegbar, d. h., in der durch den Pfeil P angezeigten Richtung. Dies bedeutet, dass die Aufbauplattform 314, 206 in einer Anfangsposition startet, in der eine erste Pulvermateriallage einer erforderlichen Dicke auf der Startplatte 316 abgelegt wurde. Eine erste Lage des Pulvermaterials kann dicker sein als die anderen aufgebrachten Lagen. Der Grund, warum mit einer ersten Lage begonnen wird, die dicker ist als die anderen Lagen, ist, dass man kein Durchschmelzen der ersten Lage auf der Startplatte möchte. Die Aufbauplattform wird hiernach in Verbindung mit einem Ablegen einer neuen Pulvermateriallage für die Ausbildung einer neuen Querschnittssektion eines dreidimensionalen Gegenstandes abgesenkt. Mittel zum Absenken der Aufbauplattform 314, 206 können zum Beispiel durch einen Servomotor, der mit einem Getriebe ausgestattet ist, Stellschrauben, usw. ausgeführt sein.
In einer Beispielausführungsform kann die Startplatte 316 die Aufbauplattform 314, 206 sein. In einem solchen Fall ist die Aufbauplattform 314, 206 vom Aufbauspeicher 312 abnehmbar.
In einer Beispielausführungsform eines Verfahrens kann ein dreidimensionaler Gegenstand durch sukzessives Verschmelzen der Teile eines Pulverbettes ausgebildet werden, welche Teile den aufeinanderfolgenden Querschnitten des dreidimensionalen Gegenstandes entsprechen, umfassend einen Schritt des Bereitstellens eines Modells des dreidimensionalen Gegenstandes. Das Modell kann über ein CAD(Computer Aided Design)-Werkzeug erzeugt werden.
Eine bestimmte Pulvermenge kann an einem Pulvertisch 230, 340 bereitgestellt werden, was durch Schritt 402 in 4a gekennzeichnet ist. Die bestimmte Pulvermenge ist in der dargestellten Beispielausführungsform auf dem Pulvertisch 230, 340 mittels eines Pulverbehälters 306, 307, 208 bereitgestellt, der mit einer Öffnung an einem unteren Ende versehen ist, welches einen Schirm des Pulvers 220 am Pulvertisch 230 erzeugt.
Anstelle des Bereitstellens des Pulvers vom Pulverbehälter am Pulvertisch kann eine Anordnung gemäß 5 verwendet werden. In 5 wird ein Pulverbehälter 360 mit einem bewegbaren Boden zum Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge verwendet. Der bewegbare Boden kann in einer durch den Pfeil 368 gekennzeichneten vertikalen Richtung bewegt werden. Der Aufbauspeicher zum Aufbauen des dreidimensionalen Gegenstandes ist benachbart zum Pulverbehälter angeordnet. Eine bestimmte Pulvermenge wird durch Erhöhen der Höhe des Bodens im Pulverbehälter bereitgestellt, wodurch eine bestimmte Pulvermenge vom Pulverbehälter angehoben wird. Ein Pulververteiler 202 kann hiernach das Pulver beharken, welches vom Pulverbehälter hochgehoben wurde, und das Pulver an der Aufbauplattform 314 verteilen. Die Pulvermenge, die vom Pulverbehälter zu verteilen ist, kann leicht verändert werden, indem der Abstand des Bodens vom Pulverbehälter angehoben wird. Ein Steuercomputer 270 kann das Heben des Bodens 362 im Pulverbehälter 360 steuern, was mit einem Motor sein kann, der mit einer Welle 366 verbunden ist, welche wiederum mit dem Boden 362 verbunden sein kann. Der Steuercomputer kann ebenso das Absenken der Aufbauplattform 314 im Aufbauspeicher 312 steuern.
Eine erste Pulverlage kann an der Startplatte 316 bereitgestellt sein. Bei einer Beispielsausführungsform wird die erste Pulverlage an einer Fläche bereitgestellt, welche eine Startplatte oder ein Pulverbett sein kann.
Bei einer ersten Beispielsausführungsform kann Pulver durch einen Pulververteiler oder eine Harke 202, 310 durch Bewegen der Harke 202, 310 mit ihrer ersten Fläche 290 in einem bestimmten Abstand in einer ersten Richtung in die Halde des Pulvers 220 gesammelt werden, wodurch eine bestimmte Pulvermenge über eine Oberseite der Harke 202 fallen kann. Die Harke 202 wird dann in einer zweiten Richtung, entgegen der ersten Richtung, bewegt, wodurch die bestimmte Pulvermenge entfernt wird, die über die Oberseite der Harke 202, 310 von der Halde des Pulvers mit einer zweiten Fläche 291 der Harke 202, 310 gefallen ist.
Bei einem alternativen Verfahren kann das Pulver, das über die Startplatte 316 zu verteilen ist, vom Pulverbehälter 360 mit einem bewegbaren Boden, wie in Verbindung mit obiger 5 beschrieben, gesammelt werden.
Das von der Halde des Pulvers 220 oder vom Pulverbehälter 360 abgekratzte oder durch einen anderen geeigneten Mechanismus vor der Harke 202 bereitgestellte Pulver kann über den Aufbauspeicher 312, 240 mittels der Harke 202, 310 bewegt werden, wodurch das Pulver über die Startplatte 316 oder die Aufbauplattform 314, 206 verteilt wird, was in 4a durch Schritt 404 gekennzeichnet wird.
Der Abstand zwischen einem unteren Teil der Harke und dem oberen Teil der Startplatte oder vorangegangene Pulverlagen bestimmen die Dicke des über die Startplatte verteilten Pulvers. Die Pulverlagendicke kann durch Einstellen der Höhe der Aufbauplattform 314, 206 leicht eingestellt werden.
Ein Energiestrahl kann über die Startplatte 316 gerichtet werden, wodurch die erste Pulverlage in ausgewählten Orten verschmolzen wird, um eine erste Querschnittssektion des dreidimensionalen Gegenstandes gemäß dem Modell auszubilden, das über das CAD-Werkzeug erzeugt wurde, was in 4a mit Schritt 406 gekennzeichnet ist.
Der Energiestrahl kann ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl sein. Der Strahl wird über die Startplatte 316 gerichtet, und zwar durch Instruktionen, die durch die Steuereinheit 270, 370 erteilt werden. In der Steuereinheit 270, 370 können Instruktionen gespeichert sein, wie die Strahlkanone für jede Lage des dreidimensionalen Gegenstandes gesteuert werden kann.
Nachdem eine erste Lage fertiggestellt wurde, d. h., das Verschmelzen des Pulvermaterials zum Herstellen einer ersten Lage des dreidimensionalen Gegenstandes, wird eine zweite Pulverlage an der Startplatte 316 bereitgestellt. Die zweite Pulverlage wird bevorzugt gemäß der gleichen Weise wie die vorangegangene Lage verteilt. Allerdings kann es alternative Verfahren bei der gleichen Maschine für ein alternatives Herstellungsverfahren zum Verteilen von Pulver am Arbeitstisch 316 geben. Zum Beispiel kann eine erste Lage mittels eines ersten Pulververteilers bereitgestellt werden, eine zweite Lage kann mittels eines weiteren Pulververteilers bereitgestellt werden. Die Ausgestaltung des Pulververteilers wird gemäß den Instruktionen von der Steuereinheit automatisch verändert. Ein Pulververteiler in der Gestalt eines einfachen Harkensystems, d. h., wo eine Harke ein Pulver greift, das von sowohl einem linken Pulverbehälter 306 als auch einem rechten Pulverbehälter 307 heruntergefallen ist, kann die Harke an sich eine Ausgestaltung verändern.
Nachdem die zweite Pulverlage am Arbeitstisch 316 verteilt wurde, wird der Energiestrahl über den Arbeitstisch 316 gerichtet, wodurch die zweite Pulverlage an ausgewählten Orten verschmolzen wird, um eine zweite Querschnittssektion des dreidimensionalen Gegenstandes auszubilden.
Verschmolzene Abschnitte in der zweiten Lage können mit verschmolzenen Abschnitten der ersten Lage verbunden werden. Die verschmolzenen Abschnitte in der ersten und zweiten Lage können durch Schmelzen von nicht nur dem Pulver in der obersten Lage geschmolzen werden, sondern ebenso durch erneutes Schmelzen von zumindest einem Teil einer Dicke einer Lage direkt unterhalb der obersten Lage.
Ein Bild des Pulvers, das zu verteilen ist, kann mit einer Kamera zumindest ein Mal während des Verteilens des Pulvers über den Arbeitstisch 316 zum Ausbilden einer Pulverlage aufgenommen werden, was durch 408 in 4a gekennzeichnet ist. Das Bild kann mit der Kamera 304 aufgenommen werden, die innerhalb oder außerhalb der Vakuumkammer 320 vorgesehen ist. Die Kamera 304 kann jegliche Art einer Kamera sein, zum Beispiel eine IR-Kamera (Infrarot-Kamera), NIR-Kamera (Nah-Infrarot-Kamera), eine VISNIR-Kamera (Infrarotkamera im visuell nahen Infrarotbereich), eine CCD-Kamera (ladungsgekoppelte Vorrichtungs-Kamera), eine CMOS-Kamera (komplementäres Metalloxidhalbleiter-Kamera), eine Digitalkamera.
1 zeigt ein mögliches Beispiel eines solchen Bildes 100 des Pulvers, das zu verteilen ist. Das Bild wurde von oben aufgenommen, d. h., eine Draufsicht der Pulverlage und des Pulververteilers 202. In 1 zeigt ein Gebiet 102 ein Gebiet, an dem ein neues Pulver bereits vorgesehen ist. Ein Gebiet 104 zeigt den Pulververteiler 202 und das Pulver, das zu verteilen ist und vor dem Pulververteiler 202 vorgesehen wird. Ein Gebiet 108 zeigt die vorangegangene Lage oder eine freie Startplatte 316. Ein zu verteilendes Pulver wird in einem Gebiet 106 zur rechten des oberen Abschnitts 292 des Pulververteilers konzentriert. Ein Fachmann wird erkennen, dass andere Ausgestaltungen des Pulververteilers als die in den Beispielsausführungsformen gezeigten verwendet werden können.
6 zeigt eine Seitenansicht eines Pulververteilermechanismus. Der Pulververteiler 202 verteilt das Pulver 204 vor dem Pulververteiler 202 an der gebauten Plattform 206. Während des Pulververteilverfahrens über die Aufbauplattform 206 wird der Abstand X, der der Abstand vom Rückabschnitt des Pulververteilers zum Vorderabschnitt des Pulvers, das zu verteilen ist, ist, aufgrund der Tatsache variiert, dass ein Pulver verbraucht wird, wenn es auf der Aufbauplattform bereitgestellt wird, wenn sich der Pulververteiler über die Aufbauplattform bewegt. Der Wert X kann ein Indikator eines unzureichenden oder übermäßigen Pulvers vor dem Pulververteiler an einer vorgegebenen Position während des Pulververteilverfahrens sein.
Zumindest ein Bild kann während des Verteilens des Pulvers zum Ausbilden der Pulverlage an der Startplatte 316 aufgenommen werden. Bei einer Beispielausführungsform werden Bilder zu Beginn der Pulververteilung und am Ende der Pulververteilung aufgenommen. Bei einer weiteren Beispielausführungsform werden Bilder ebenso an jeglichen Positionen zwischen dem Start und dem Ende der Pulververteilung aufgenommen.
Zumindest ein Wert des zumindest einen Parameters in zumindest einem Bild, das mit der Kamera erfasst werden kann, kann mit einem entsprechenden Referenzparameterwert verglichen werden, was mit 410 in 4a gekennzeichnet ist. Bei einer Beispielsausführungsform kann ein Abstand der Pulverfront zu einer Referenzposition ein Referenzparameter sein. Referenzparameter können in einer Nachschlagtabelle gespeichert sein. Die Referenzposition kann zum Beispiel jeglicher Teil des Pulververteilers, wie die Vorderseite oder die Rückseite, sein. Die Referenzposition kann ebenso eine fixe Position innerhalb der Aufbaukammer sein, wie eine bestimmte Position der Vakuumkammer.
Die Gestalt des Pulvers vor dem Pulververteiler und/oder der Abstand zur Rückseite oder Vorderseite des Pulververteilers an einer Pulverfront 120 können Beispiele des Parameters im Bild sein. Referenzbilder der Ausgestaltungen des Pulvers vor dem Pulververteiler können in der Steuereinheit für einen Vergleich mit der tatsächlichen Ausgestaltung gespeichert sein. Falls die Gestalt mehr als eine bestimmte Größe von einem der gespeicherten Bilder abweicht, wird eine Warnmitteilung ausgesendet und/oder in der Steuereinheit 270 gespeichert. Die Referenzgestalt kann zum Beispiel eine geeignete mathematische Gleichung sein, wie ein Polynom oder eine Parabel oder jegliche Ausgestaltung, die für die Pulverfront zu einer gegebenen Zeit während des Pulververteilverfahrens gewünscht wird. Diese mathematische Gleichung kann mit dem tatsächlichen Bild verglichen werden, das von der Pulverfront aufgenommen wird. In einer Nachschlagtabelle kann die gewünschte Ausgestaltung der Pulverfront zur gegebenen Zeit gespeichert sein. Diese Ausgestaltung aus der Nachschlagtabelle kann mit dem tatsächlichen Wert verglichen werden und jegliche Differenz, die mehr als ein Δ-Wert von der gewünschten Ausgestaltung abweicht, kann ein Anzeichen eines Fehlers beim Pulververteilverfahren sein. Die Ausgestaltung der Pulverfront im Bild kann mit einer gegebenen mathematischen Gleichung, wie A + BX + CX² + DX³, angenähert werden, wobei A, B, C und D Konstante sind. Falls einer der Konstanten im angenäherten Polynom vom Bild mehr als ein Δ-Wert von einer entsprechenden Konstante im Referenzpolynom abweicht, kann dies ein Zeichen eines Fehlers beim Pulververteilverfahren sein. Der Δ-Wert kann für verschiedene Konstanten in einem gegebenen Polynom verschieden sein. Der Wert Δ kann in Abhängigkeit von der Toleranz einer Differenz zwischen einer gewünschten und einer tatsächlichen Ausgestaltung der Pulverfront festgelegt sein, wobei ein größerer Δ-Wert eine größere Toleranz für Abweichungen als ein kleinerer Δ-Wert anzeigt.
Jeglicher andere Parameter als die Ausgestaltung kann in einer Nachschlagtabelle gespeichert sein, wie die Abstände, wie nachfolgend erwähnt. Wie mit der Ausgestaltung haben die Abstände einen gewünschten Wert für eine vorgegebene Zeit und können mit dem tatsächlichen Wert verglichen werden. Falls es eine größere Differenz als einen Δ-Wert zwischen dem gewünschten Wert und dem tatsächlichen Wert gibt, kann eine solche Differenz ein Anzeichen für einen Fehler beim Pulververteilverfahren sein.
In 7 sind Beispiele verschiedener Parameterwerte dargestellt, die von einem einzelnen Kamerabild aufgenommen werden können. Nicht nur ein Vergleich der Ausgestaltung der Pulverfront, die zuvor diskutiert wurde, kann möglich sein, um diese mit gespeicherten Referenzbildern zu vergleichen, sondern ebenso der Abstand der Pulverfront zu einer Vorderseite 710, gekennzeichnet durch Y. oder zu einer Rückseite 720, gekennzeichnet durch X. Falls der Abstand vom tatsächlichen Bild an einer vorgegebenen Position des Pulververteilers mehr als ein Δ-Wert von einem gespeicherten Wert für den Pulververteiler an der vorgegebenen Position des Pulververteilers abweicht, kann ein Warnsignal zum Steuercomputer 270 gesendet werden. Ein Abstand von einem ersten Endabschnitt 770 der Pulverfront 120 zu einem ersten Ende des Pulververteilers 740 ist ein weiterer Parameterwert, der von Interesse sein kann, der durch Z1 in 7 gekennzeichnet ist. Ein Abstand von einem zweiten Endabschnitt 780 der Pulverfront 120 zu einem zweiten Ende des Pulververteilers 730 ist noch ein weiterer Parameterwert, der von Interesse sein kann, der in 7 durch Z2 gekennzeichnet ist. Trotz der Tatsache, dass die Gestalt der Pulverfront korrekt sein kann, kann die Pulverfront in einer oder mehreren Richtungen versetzt sein, was zu unterschiedlichen Werten von Z1 und Z2 führt. Falls die Differenz zwischen Z1 und Z2 mehr als bestimmter Wert abweicht, kann ein Signal zum Steuercomputer 270 gesendet werden. Ein weiterer Parameter, der von Interesse sein kann, ist die Länge der Pulverfront vom ersten Endabschnitt 770 zum zweiten Endabschnitt 780. Dieser Parameterwert ist durch Z3 in 7 gekennzeichnet. Die Referenzparameter können in einer Nachschlagtabelle gespeichert sein, die wiederum in oder in Verbindung mit dem Steuercomputer 270 gelegen sein kann. Referenzparameter, die den zuvor erwähnten X, Y, Z1, Z2, Z3 entsprechen, können in einer solchen Nachschlagtabelle für eine Anzahl von Positionen des Pulververteilers gefunden werden. Solche Referenzparameter können für verschiedene Materialien und verschiedene Dicken der Pulverlage unterschiedlich sein.
In der Steuereinheit 270 können ebenso mehrere Werte für den Abstand der Pulverfront zum Pulververteiler gespeichert sein, die mit den tatsächlichen Abständen der Pulverfront 120 des Pulververteilers verglichen werden können. In einer Beispielsausführungsform können mehrere Messungen des Abstands der Pulverfront zum Pulververteiler 202 aus einem einzelnen Bild entnommen werden, d. h., an mehreren Positionen entlang des Pulververteilers 202. Durch Entnehmen mehrerer als einer Messung des Abstands kann man sicherstellen, dass das Pulver nicht ungleichmäßig vor dem Pulververteiler 202 verteilt ist. Ungleichmäßig verteiltes Pulver könnte der Grund für ein ungleichmäßig verteiltes Pulver sein, d. h., weniger oder kein Pulver an einem bestimmten Ort. Falls der gemessene Abstand der Pulverfront zum Pulververteiler 202 für einen Abstand des Pulververteilers 202 und eine Position entlang des Pulververteilers 202 mehr als ein vorbestimmter Wert von einem Referenzwert eines entsprechenden Referenzabstands der Pulverfront zum Pulververteiler 202 abweicht, kann eine Warnmitteilung ausgesendet werden und/oder die Position des Pulververteilers 202 zusammen mit der Position entlang des Pulververteilers 202 kann in der Steuereinheit 270 gespeichert werden.
4b zeigt eine weitere Beispielsausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schritte 402, 404, 406, 408 und 410 sind gleich den Schritten in 4a. Falls der Vergleich bei Schritt 410 aufdeckt, dass es keine Differenz zwischen dem Referenzparameterwert und dem tatsächlich gemessenen Wert vom Bild gibt, wird die nächste Lage an der Startplatte 316 mit den gleichen Einstellungen für den Pulververteiler bereitgestellt. Die Box N + 1 zeigt an, dass die Lage N + 1 an der Startplatte 316 bereitzustellen ist und beginnt deshalb insgesamt vom Schritt 402, wo N ein ganzzahliger Wert größer als 1 ist und der Anzahl der vorangegangenen Lage des Pulvers, das an der Startplatte 316 verteilt wird, gleicht. Auf der anderen Seite, falls es eine Differenz zwischen dem tatsächlichen gemessenen Wert und dem Referenzwert gibt, kann das Verfahren zum Schritt 414 nach 410 gehen. Bei einer Beispielausführungsform muss die Differenz größer sein als ein bestimmter Δ-Wert, um vom Schritt 410 zum Schritt 414 zu gehen. Der vorbestimmte Δ-Wert kann anders festgelegt werden für eine unterschiedliche Pulverdicken und/oder andere Materialien und/oder einen anderen Pulverbereitstellungsmechanismus.
Bei Schritt 414 wird eine andere Pulvermenge am Arbeitstisch bereitgestellt. Eine andere Pulvermenge könnte durch Verändern des Abstands bereitgestellt werden, dass der Pulververteiler 202 in die Halde des Pulvers 220 fährt, bevor er gestoppt wird.
Alternativ kann eine andere Pulvermenge durch Verändern des Abstandes bereitgestellt werden, um den der bewegbare Boden 362 angehoben wird. Ein geringerer Abstand wird weniger Pulver bereitstellen und ein größerer Abstand wird mehr Pulver bereitstellen. In Schritt 416 wird die veränderte Pulvermenge an der Startplatte 316 zum Ausbilden einer Lage N + 1 verteilt. Bei einer Beispielsausführungsform kann die Pulvermenge am Ende des Pulververteilverfahrens eine übermäßige Pulvermenge vor dem Pulververteiler anzeigen, obwohl die Pulververteilung beendet wurde. In einem solchen Fall kann die Pulvermenge für die folgende Lage verringert werden.
Wie zuvor offenbart, kann der Pulververteiler 202 eingestellt werden, dass er sich um einen geringeren Abstand in die Halde des Pulvers 220 bewegt, damit eine geringere Pulvermenge über den Oberteil des Pulververteilers fällt. Auf der anderen Seite, falls die Messung anzeigt, dass das Pulver vor dem Pulververteiler abnimmt, kann die Einstellung des Pulververteilers verändert werden, um mehr Pulver von der Halde des Pulvers 220 zu sammeln. Als eine Alternative zum Bereitstellen von weniger Pulver vor dem Pulververteiler kann der Boden im Pulverspeicher eingestellt werden, dass er sich um einen geringen Abstand nach oben bewegt, wodurch eine geringere Menge des Pulvers bereitgestellt wird, die durch den Pulververteiler herausgeharkt und an der Startplatte 206, 314 verteilt werden kann.
4c zeigt eine weitere Beispielsausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Falls es keine Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Parameterwert und einem bestimmten Referenzparameterwert gibt, kann mit dem Verteilen der nächsten Pulverlage mit den gleichen Einstellungen, wie mit der vorangegangenen Pulverlage begonnen werden, wie in 4c mit einer den Schritt 410 und den Schritt 402 verbindenden Linie angezeigt.
Falls der gemessene Parameterwert tatsächlich mehr als ein bestimmter Wert vom Referenzparameterwert ist, dann kann die nächste Frage, in 4c mit 418 gekennzeichnet, „weniger als der Referenzparameterwert?” sein. Falls die Antwort zu dieser Frage „NEIN” ist, dann kommen die Schritte 414 und 416 zum Tragen, was in Bezug auf 4b offenbart ist. Falls allerdings die Antwort „JA” ist, dann kommt Schritt 420 zum Tragen. In Schritt 420 kann eine zweite bestimmte Menge des Pulvers zum Ausbilden der ersten Pulverlage für ein zweites Mal und für ein Verteilen der zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage für das zweite Mal bereitgestellt werden. Falls an einer Position der tatsächlich gemessene Parameterwert geringer ist als der Referenzparameterwert, kann es ein Risiko geben, dass kein Pulver an einem oder mehreren Orten der Startplatte 316 verteilt ist. Um sicherzustellen, dass Pulver gleichmäßig über den gesamten Arbeitstisch 316 verteilt ist, findet ein weiteres Pulververteilen zum Ausbilden der gleichen Pulverlage ein zweites Mal statt. Dies findet in 4c durch Verbinden 420 zwischen Schritt 402 und Schritt 404 statt. In Schritt 402 ist es vorgesehen, dass eine bestimmte Pulvermenge am Pulvertisch über die Startplatte 316 zum Ausbilden einer Lage N zu verteilen ist.
In Schritt 420 kann eine zweite bestimmte Pulvermenge am Pulvertisch zum Ausbilden einer Lage N bereitgestellt werden. Die zweite bestimmte Pulvermenge kann von der bestimmten Pulvermenge in Schritt 402 verschieden sein. Nachdem ein zweites Pulververteilen nach Bereitstellen der zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer Lage N stattfindet, wird eine relativ geringe Pulvermenge benötigt, um mögliche Aussparungen/Lücken in der bereits beim ersten Mal bereitgestellten Lage zu füllen. Eine geringere Pulvermenge kann von der Halde des Pulvers gesammelt werden, indem sich der Pulververteiler um einen geringeren Abstand in die Halde des Pulvers bewegt als normal, d. h., im Fall, wenn die bestimmte Pulvermenge am Pulvertisch bereitgestellt wird, bewegt sich der Pulververteiler um einen ersten Abstand in die Halde des Pulvers, und wenn die zweite Pulvermenge am Pulvertisch bereitgestellt werden kann, kann sich der Pulververteiler um einen zweiten Abstand in die Halde des Pulvers bewegen. Hier kann der zweite Abstand geringer sein als der erste Abstand, um weniger Pulver beim zweiten Sammeln zu verteilen über die Startplatte 316 beim zweiten Mal zum Ausbilden einer Lage N zu sammeln. Alternativ könnte eine andere Pulvermenge durch Verändern des Abstandes des bewegbaren Tisches 362 bereitgestellt werden, der nach oben angehoben werden könnte.
Ein Rückmeldesignal könnte erzeugt werden, falls es eine Diskrepanz zwischen dem gemessenen Parameterwert und einem entsprechenden Referenzparameterwert gibt. Das Rückmeldesignal kann von der Steuereinheit 270 zu einer Pulverbereitstellungsvorrichtung zum Verändern der Pulvermenge, die am Pulvertisch bereitgestellt wird, gehen. In einer Beispielausführungsform könnte kein Pulvertisch vorliegen. Die bereitgestellte Pulvermenge könnte in einem solchen Fall durch Verändern des Abstandes erreicht werden, um den der bewegbare Boden 362 nach oben angehoben wird.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstandes durch sukzessives Verschmelzen von Teilen eines Pulverbettes bereitgestellt, welche Teile aufeinanderfolgenden Querschnitten des dreidimensionalen Gegenstandes entsprechen. Die Vorrichtung kann ein Mittel zum Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge an einem Pulvertisch zum Ausbilden einer ersten Pulverlage an einer Startplatte umfassen. Das Mittel zum Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge am Pulvertisch kann einen Pulverbehälter sein, wie in 2 und 3 gezeigt, mit einer Öffnung am Unterteil zum Erzeugen einer Halde des Pulvers am Pulvertisch. Ein weiteres Mittel zum Bereitstellen von Pulver am Pulvertisch könnte ein sich drehendes Fass sein, welches für jede Umdrehung zumindest ein Mal eine bestimmte Pulvermenge ausstößt. Ein weiteres Mittel zum Bereitstellen von Pulver kann ein Pulverbehälter mit einer Öffnung am Unterteil sein. Ein mechanischer Verschluss kann die Öffnung zum Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge unterhalb der Öffnung geöffnet und geschlossen werden. Wie für den Fachmann ersichtlich, existieren verschiedene Arten zum Bereitstellen des Pulvers am Pulvertisch und die obigen Beispiele sind lediglich einige von diesen. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Pulververteiler zum Verteilen der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage und Mittel zum Leiten eines Energiestrahls über die Startplatte, was die erste Pulverlage an bestimmten Orten gemäß einem Modell verschmelzen lässt, um eine erste Querschnittssektion des dreidimensionalen Gegenstandes auszubilden. Das Mittel zum Führen/Leiten des Energiestrahls kann eine Magnetspule sein, falls der Energiestrahl in der Gestalt eines Elektronenstrahls vorliegt. Falls der Strahl in der Gestalt eines Laserstrahls vorliegt, kann ein Mittel zum Leiten des Laserstrahls ein reflektierender Spiegel sein, der schwenkbar ist.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Kamera zum Aufnehmen von zumindest einem Bild des zu verteilenden Pulvers zumindest ein Mal während des Verteilens des Pulvers an der Startplatte zum Ausbilden der ersten Pulverlage und Mittel zum Vergleichen zumindest eines Wertes von zumindest einem Parameter, in dem durch die Kamera erfassen Bild mit einem Referenzparameterwert.
Das Mittel zum Vergleichen von Parameterwerten aus dem Bild mit Referenzwerten kann ein Softwareprogramm sein, das eine Analyse und Messungen an bestimmten Bildorten durchführt und diese Messungen mit gespeicherten Referenzwerten vergleicht. Die Vorrichtung kann ferner mit einem Merkmal versehen sein, das einen Alarm bereitstellt, falls sich der gemessene Wert und der Referenzwert mehr als einen bestimmten Wert voneinander unterscheiden. Ein weiteres Merkmal, mit dem die Vorrichtung versehen sein kann, ist eine Speicherfunktion, die den Ort des Pulververteilers speichert, falls sich der gemessene Wert und der Referenzwert mehr als einen bestimmten Wert voneinander unterscheiden.
Bei einer weiteren Beispielausführungsform der Vorrichtung wird ein Mittel zum Verändern der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer zweiten Pulverlage an der Startplatte bereitgestellt, falls zumindest ein Parameterwert im Bild vom Referenzparameterwert abweicht. Das Mittel können programmierbare Instruktionen sein, die von der Steuereinheit 270 zum Pulververteiler gesendet werden, die anzeigen, dass der Abstand der Bewegung in die Halde des Pulvers verändert wurde. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Bereitstellung des Pulvers kann zum Beispiel im Fall eines Verschlusses vor der Unterteilöffnung des Pulverbehälters die Zeit und/oder das Gebiet der Öffnung des Verschlusses verändert werden, um die bestimmte Pulvermenge zu verändern.
Bei noch einer weiteren Beispielausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Mittel zum Bereitstellen einer zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage und Verteilen der zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage, falls zumindest ein Parameterwert geringer ist als ein Referenzparameterwert. Das Mittel kann das Gleiche sein wie zuvor offenbart, zum Bereitstellen der bestimmten Pulvermenge, d. h., es kann eine Frage der Einstellungen des Pulververteilers oder des Verschlusses sein, der die am Pulvertisch bereitzustellende Pulvermenge bestimmt. Eine zweite Pulververteilung zum Ausbilden einer oder der gleichen Pulverlage kann stattfinden, falls es ein Anzeichen geben könnte, dass es einen oder mehrere Orte unzureichenden Pulvers gibt.
Der Energiestrahl, der ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl oder ein Elektronenstrahl sein kann, schmilzt nicht nur die zumindest aufgebrachte Pulverlage, sondern ebenso die Lage des Materials unterhalb der Pulverlage, was zu einer Schmelze führt, die das Pulvermaterial und das bereits geschmolzene Material von einem vorangegangenen Schmelzverfahren umfasst.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und viele Modifikationen sind innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche möglich. Solche Modifikationen können zum Beispiel ein Verwenden einer anderen Quelle der Strahlkanone betreffen, als den beispielhaften Elektronenstrahl, wie einen Laserstrahl. Andere Materialien als Metallpulver können verwendet werden, wie Pulver von Polymeren und Pulver von Keramiken.

Claims

Verfahren zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstandes durch sukzessives Verschmelzen von Teilen eines Pulverbettes, welche Teile sukzessiven Querschnitten des dreidimensionalen Gegenstandes entsprechen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a. Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer ersten Pulverlage an einer Fläche, b. Verteilen der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage an der Fläche, c. Führen eines Energiestrahls über die erste Pulverlage, was die erste Pulverlage an ausgewählten Orten gemäß einem Modell schmelzen lässt, um eine erste Querschnittssektion des dreidimensionalen Gegenstandes auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die Schritte aufweist: d. Aufnehmen von zumindest einem Bild des zu verteilenden Pulvers mit einer Kamera zumindest ein Mal während des Verteilens des Pulvers an der Fläche zum Ausbilden der ersten Pulverlage, e. Vergleichen zumindest eines Wertes von zumindest einem Parameter in dem durch die Kamera erfassten Bild mit einem entsprechenden Referenzparameterwert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt: f. Verändern der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer zweiten Pulverlage auf der ersten Pulverlage, die an ausgewählten Orten verschmolzen ist, falls zumindest ein Parameterwert im Bild des Pulvers, wenn die erste Pulverlage ausgebildet wird, zumindest um einen Δ-Wert von einem entsprechenden Referenzparameterwert abweicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend den Schritt: g. Bereitstellen einer zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage ein zweites Mal und Verteilen der zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage das zweite Mal, falls zumindest ein Parameterwert im Bild zumindest um einen Δ-Wert kleiner als ein entsprechender Referenzparameterwert ist, wenn die erste Pulverlage das erste Mal ausgebildet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem der Energiestrahl ein Elektronenstrahl ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das Pulver ein Metallpulver ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–4, bei dem das Bild durch eine IR-Kamera, eine CCD-Kamera, eine Digitalkamera, eine CMOS-Kamera oder eine NIR-Kamera aufgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–5, bei dem sich die bestimmte Pulvermenge von der zweiten bestimmten Pulvermenge unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die bestimmte Pulvermenge erhöht oder verringert wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Parameter im Bild einer der Gruppe ist: Ausgestaltung des Pulvers vor einem Pulververteiler, Abstand der Pulverfront zu einer Referenzposition, Breite der Pulverfront und/oder Position der Pulverfront.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Fläche, auf der die erste Pulverlage bereitgestellt wird, ein Pulverbett oder eine Startplatte ist.
Vorrichtung zum Ausbilden eines dreidimensionalen Gegenstandes durch sukzessives Verschmelzen von Teilen eines Pulverbettes, welche Teile sukzessiven Querschnitten des dreidimensionalen Gegenstandes entsprechen, wobei die Vorrichtung aufweist: a. ein Mittel zum Bereitstellen einer bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer ersten Pulverlage an einer Fläche, b. einen Pulververteiler zum Verteilen der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage, c. Mittel zum Führen eines Energiestrahls über die erste Pulverlage, was die erste Pulverlage an ausgewählten Orten gemäß einem Modell verschmelzen lässt, um einen ersten Querschnitt des dreidimensionalen Gegenstandes auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist: d. eine Kamera zum Aufnehmen von zumindest einem Bild des zu verteilenden Pulvers zumindest ein Mal während des Verteilens des Pulvers an der Fläche zum Ausbilden der ersten Pulverlage, e. ein Mittel zum Vergleichen zumindest eines Wertes von zumindest einem Parameter in dem durch die Kamera erfassten Bild mit einem entsprechenden Referenzparameterwert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend: f. ein Mittel zum Verändern der bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden einer zweiten Pulverlage auf der ersten Pulverlage, die an ausgewählten Orten verschmolzen wurde, falls zumindest ein Parameterwert im Bild des Pulvers, wenn die erste Pulverlage ausgebildet wird, zumindest um einen Δ-Wert von einem entsprechenden Referenzparameterwert abweicht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend: g. ein Mittel zum Bereitstellen einer zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage ein zweites Mal und Verteilen der zweiten bestimmten Pulvermenge zum Ausbilden der ersten Pulverlage das zweite Mal, falls zumindest ein Parameterwert im Bild zumindest um einen Δ-Wert kleiner ist als ein entsprechender Referenzparameterwert, wenn die erste Pulverlage das erste Mal ausgebildet wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11–13, bei der das Bild durch eine IR-Kamera, eine CCD-Kamera, eine Digitalkamera, eine CMOS-Kamera oder eine NIR-Kamera aufgenommen wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Parameter im Bild einer aus der Gruppe ist: Ausgestaltung des Pulvers vor dem Pulververteiler, Abstand der Pulverfront zu einer Referenzposition, Breite der Pulverfront und/oder Position der Pulverfront.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Fläche, auf der die erste Pulverlage bereitgestellt wird, ein Pulverbett oder eine Startplatte ist.