DE112017007840T5 - Dreidimensional-additive fertigungsvorrichtung, dreidimensional-additives fertigungsverfahren und dreidimensional-additiv hergestelltes produkt - Google Patents

Dreidimensional-additive fertigungsvorrichtung, dreidimensional-additives fertigungsverfahren und dreidimensional-additiv hergestelltes produkt Download PDF

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Ryuichi Narita
Toshiya Watanabe
Akio Kondou
Hidetaka HARAGUCHI
Shuji TANIGAWA
Masashi Kitamura
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Abstract

Eine dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung emittiert einen Strahl zu einem Pulverbett, das durch Auftragen eines Pulvers auf eine Grundplatte gebildet wird, um das Pulverbett selektiv zu härten. Ein Sensor erfasst die Form oder die Temperatur einer Oberfläche des Pulverbetts oder einer Modellierfläche. Ein Fehler beim Auftragen des Pulvers oder ein Fehler bei der Emission des Strahls wird auf der Grundlage des Messergebnisses korrigiert, vor dem Abschluss der Bildung einer nächsten Schicht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung, die ein dreidimensional geformtes Produkt durch Ausführen additiver Fertigung durch Emittieren eines Strahls, wie eines Lichtstrahls oder eines elektronischen Strahls, an ein aufgetragenes Pulver herstellt, ein dreidimensional-additives Fertigungsverfahren, das von der dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ausgeführt wird, und ein dreidimensional-additiv gefertigtes Produkt, das durch das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gefertigt werden kann.
  • HINTERGRUND
  • Eine dreidimensional-additive Fertigungstechnik zum Fertigen eines dreidimensional geformten Produkts durch Ausführen einer additiven Fertigung durch Emittieren eines Strahls, wie eines Lichtstrahls oder eines elektronischen Strahls, an in Schichten aufgetragene Pulver ist bekannt. Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel der Technik dieses Typs und beschreibt, dass das dreidimensional geformte Produkt gefertigt wird, indem eine gesinterte Schicht durch Emittieren des Lichtstrahls zu einer mit den Pulvern gebildeten Pulverschicht gebildet und eine Mehrzahl von gesinterten Schichten durch wiederholtes Bilden der gesinterten Schichten zusammengestapelt wird.
  • Zitierliste
  • Patentliteratur
  • Patent Dokument 1: JP2009-1900A
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Technisches Problem
  • Ein dreidimensional-additives Fertigungsverfahren, wie es oben in Patentdokument 1 beschrieben ist, bildet ein großes dreidimensional geformtes Produkt durch wiederholtes Stapeln der geschichteten Sinterschichten und erfordert somit eine lange Arbeitszeit bis zur Fertigstellung des Produkts. Tatsache ist, dass die Arbeitszeit mehrere zehn Stunden erreicht, wenn insbesondere ein Metallpulver aus beispielsweise Eisen, Kupfer, Aluminium oder Titan verwendet wird.
  • Darüber hinaus enthält das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren dieses Typs herkömmlicherweise keine Technik zum Prüfen eines Modellierungsfehlers, während eine Modellierungsarbeit fortschreitet, und daher wird eine Qualitätsbewertung durchgeführt, indem eine Fehlerhaft-Prüfung nach Abschluss einer Reihe von Modellierungsarbeiten durchgeführt wird. Dementsprechend muss ein dreidimensional geformtes Produkt als fehlerhaftes Produkt verworfen werden, wenn eine Abnormalität wie der Modellierungsfehler bei einer Inspektion nach den Modellierungsarbeiten festgestellt wird, wodurch die bis dahin aufgewendete lange Arbeitszeit verschwendet wird. Die obigen Probleme verhindern eine Verbesserung der Produktivität bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren.
  • Mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde im Hinblick auf das oben genannte gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung, die in der Lage ist, in einem frühen Stadium verschiedene Abnormalitäten zu erfassen, die während der Modellierungsarbeiten erzeugt werden, einen Modellierungsfehler durch Ausführen einer Korrekturarbeit in Echtzeit zu vermeiden und eine gute Produktionseffizienz zu erzielen, ein dreidimensional-additives Fertigungsverfahren, das von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung durchgeführt wird, und ein dreidimensional-additiv gefertigtes Produkts, das durch das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren hergestellt werde kann, bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • (1) Um die obigen Probleme zu lösen, enthält eine dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Grundplatte, eine Pulverauftragseinheit zum Auftragen eines Pulvers auf die Grundplatte, um ein Pulverbett zu bilden, eine Strahlemittiereinheit zum Emittieren eines Strahls an das Pulverbett, um das Pulverbett selektiv zu härten, und mindestens einen Sensor zum Messen einer Rauheit auf dem Pulverbett, einer Rauheit oder einer Temperatur auf einer Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett gebildet wird, oder einer Temperatur des Pulverbetts während des Emittierens des Strahls. Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ist konfiguriert, um einen Fehler beim Auftragen des Pulvers, der bereits von der Pulverauftragseinheit ausgeführt wurde, oder einen Fehler beim Emittieren des Strahls, der bereits von der Strahlemittiereinheit ausgeführt wurde, auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des mindestens einen Sensors vor Abschluss des Ausbildens einer nächsten Schicht zu korrigieren.
  • Mit der obigen Konfiguration (1), wird i) die Rauheit auf dem Pulverbett, ii) die Rauheit oder die Temperatur auf der Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls auf das Pulverbett gebildet wird, oder iii) die Temperatur des Pulverbetts während des Emittierens des Strahls durch Messung mit dem Sensor überwacht. Im Ergebnis wird, wenn der Sensor ein Messergebnis als Anomalie oder Zeichen davon erhält, der Fehler beim Auftragen des Pulvers, der bereits von der Pulverauftragseinheit ausgeführt wurde oder der Fehler beim Emittieren des Strahls, der bereits von der Strahlemittiereinheit ausgeführt wurde, korrigiert, bevor die Bildung der nächsten Schicht abgeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, verschiedene Anomalien, die während einer Modellierungsarbeit aufgetreten sind, in einem frühen Stadium zu erfassen und einen Modellierungsfehler zu vermeiden, indem eine Korrekturarbeit in Echtzeit ausgeführt wird.
  • (2) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Konfiguration (1), enthält der mindestens eine Sensor einen ersten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf dem Pulverbett und die Pulverauftragseinheit ist konfiguriert, um das Pulver erneut aufzutragen, um die Rauheit des Pulverbetts vor der Emittierung des Strahls an das Pulverbett zu verringern, wenn ein durch den ersten Formmesssensor erfasster Wert der Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
  • Mit der obigen Konfiguration (2) überwacht der erste Formmesssensor die Rauheit auf dem Pulverbett als Anomalie oder Zeichen davon. Dann trägt die Pulverauftragseinheit das Pulver wieder auf, um die Rauheit vor der Emittierung des Strahls auf das Pulverbett zu reduzieren, wenn der erste Formmesssensor die Rauheit erkennt, die einen Wert außerhalb des zulässigen Bereichs aufweist. So ist es möglich, frühzeitig zu verhindern, dass die Rauheit zu einer schwerwiegenden Anomalie wird, wenn die Modellierungsarbeiten voranschreiten.
  • (3) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Konfiguration (2), enthält die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ferner ein Komponentenaustauschwarnteil, das zum Ausgeben einer Warnung zum Mahnen des Austauschs einer Komponente der Pulverauftragseinheit konfiguriert ist, wenn der durch den ersten Formmesssensor erfasste Wert der Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, nachdem das Pulver von der Pulverauftragseinheit erneut aufgetragen wurde.
  • Mit der obigen Konfiguration (3) kann, wenn die Rauheit auf dem Pulverbett auch durch erneutes Auftragen des Pulvers nicht verbessert wird, ein mechanischer Defekt in der Pulverauftragseinheit in Betracht gezogen werden und somit wird die Warnung zum Mahnen des Komponentenaustauschs ausgesprochen. So ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der eine ergebnislose Zeit für die Modellierungsarbeit aufgewendet wird, während ein Defekt vorliegt, der nicht durch Steuerung überwunden werden kann.
  • (4) In einigen Ausführungsformen, in einer der oben genannten Konfigurationen (1) bis (3), enthält der mindestens eine Sensor einen zweiten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf der Modellierfläche, wobei die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ferner eine Pulverzuführeinheit zum selektiven Zuführen des Pulvers zu einem konkaven Abschnitt enthält, der von dem zweiten Formmesssensor erfasst wird, und
    wobei die Strahlemittiereinheit konfiguriert ist, um den Strahl an das Pulver zu emittieren, das dem konkaven Abschnitt durch die Pulverzuführeinheit zugeführt wird.
  • Mit der obigen Konfiguration (4) überwacht der zweite Formmesssensor die Rauheit auf der Modellierungsfläche, anzeigend eine Anomalie oder ein Zeichen davon. Im Ergebnis führt die Pulverzuführeinheit selektiv (lokal) ein Pulver an den konkaven Teil, um den konkaven Teil zu füllen, wenn der konkave Teil auf der Modellierfläche detektiert wird, und der Strahl wird an das zugeführte Pulver emittiert, das gehärtet werden soll. Der konkave Teil wird somit während der Modellierungsarbeiten in Echtzeit aufgelöst, so dass verhindert werden kann, dass der konkave Teil im Laufe der Modellierungsarbeiten zu einer schwerwiegenden Anomalie wird.
  • (5) In einigen Ausführungsformen, in einer der oben genannten Konfigurationen (1) bis (4), enthält der mindestens eine Sensor einen zweiten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf der Modellierfläche und die Strahlemittiereinheit ist konfiguriert, um den Strahl zu einem konvexen Abschnitt zu emittieren, der durch den zweiten Formmesssensor erfasst wird.
  • Mit der obigen Konfiguration (5) überwacht der zweite Formmesssensor die Rauheit auf der Modellierungsfläche, anzeigend eine Anomalie oder ein Zeichen davon. Wenn der konvexe Teil auf der Modellierungsfläche detektiert wird, wird der Strahl an den zu schmelzenden konvexen Teil abgegeben, wodurch der konvexe Teil eliminiert wird. Der konvexe Teil wird somit während der Modellierungsarbeiten in Echtzeit aufgelöst, so dass verhindert werden kann, dass der konvexe Teil im Laufe der Modellierungsarbeiten zu einer schwerwiegenden Anomalie wird.
  • (6) In einigen Ausführungsformen, in einer der oben genannten Konfigurationen (1) bis (5), enthält der mindestens eine Sensor einen zweiten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf der Modellierfläche und die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung enthält ferner eine Konvexabschnitts-Entfernungseinheit zum Entfernen eines durch den zweiten Formmesssensor erfassten konvexen Abschnitts.
  • Mit der obigen Konfiguration (6) überwacht der zweite Formmesssensor die Rauheit auf der Modellierfläche, anzeigend eine Anomalie oder ein Zeichen davon. Im Ergebnis wird, wenn der konvexe Teil auf der Modellierungsfläche detektiert wird, der konvexe Teil mechanisch von der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit entfernt. Durch das mechanische Entfernen des konvexen Abschnitts ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der ein Bestandteil des konvexen Abschnitts einen negativen Einfluss auf die Qualität eines Körpers eines dreidimensional geformten Produkts durch Integration des konvexe Abschnitts in den Körper hat, wie in dem Fall des Entfernen des konvexen Abschnitts durch Schmelzen.
  • (7) In einigen Ausführungsformen, in der oben genannten Konfiguration (6), enthält die Konvexabschnitts-Entfernungseinheit einen Schneider oder einen Gasbrenner zum Entfernen des konvexen Abschnitts.
  • Mit der obigen Konfiguration (7) kann der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche mechanisch durch den Schneider oder den Gasbrenner entfernt werden.
  • (8) In einigen Ausführungsformen, in den oben genannten Konfigurationen (6) oder (7), enthält die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ferner eine Steuerung zum Steuern mindestens der Strahlemittiereinheit und der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit und die Steuerung ist konfiguriert zum Bestimmen, ob der konvexe Abschnitt ein Spritzer ist, der während des Emittierens des Strahls gebildet wird, auf der Grundlage einer Form des konvexen Abschnitts, die durch den zweiten Formmesssensor erfasst wird, zum Steuern der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit, um die Spritzer zu entfernen, wenn der konvexe Abschnitt der Spritzer ist, und zum Steuern der Strahlemittiereinheit, um den Strahl zum konvexen Abschnitt zu emittieren, wenn der konvexe Abschnitt nicht der Spritzer ist.
  • Bei der obigen Konfiguration (8) wird ermittelt, ob der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche der Spritzer ist und die beiden unterschiedlichen Entfernungsmethoden werden auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses eingesetzt. Der Spritzer, aufweisend den relativ hohen Oxidanteil, wird gebildet, wenn das Pulver durch den Strahl geschmolzen wird. So ist es möglich, den konvexen Abschnitt zuverlässig zu separieren und gleichzeitig die Integration des konvexen Abschnitts in den Körper des dreidimensionalen Produktes zu vermeiden, indem der konvexe Abschnitt mit der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit mechanisch entfernt wird, wenn der Regler bestimmt, dass der konvexe Abschnitt der Spritzer ist. Andererseits gibt es keine solche Bedenken, wenn der konvexe Abschnitt nicht der Spritzer ist, und so ist es möglich, den konvexen Abschnitt schnell zu entfernen, indem der Strahl auf den konvexen Abschnitt emittiert wird.
  • (9) In einigen Ausführungsformen, in der oben genannten Konfiguration (8), bestimmt die Steuerung, dass der konvexe Abschnitt der Spritzer ist, wenn eine projizierte Fläche des konvexen Abschnitts nicht mehr als 300µm × 300µm beträgt.
  • Mit der obigen Konfiguration (9) stellt der Regler fest, dass der konvexe Abschnitt auf der Modellierungsfläche der Spritzer ist, wenn die projizierte Fläche des konvexen Teils nicht mehr als 300µm × 300 µm beträgt, was einer Partikelgröße eines typischen Spritzers entspricht. Spritzer werden auf verschiedene Weise gebildet. In einem Fall, in dem z. B. ein Spritzer durch Streuung aus einem Schmelzbad gebildet wird, indem der Strahl auf das zu härtende Pulverbett emittiert wird, wird erwartet, dass der Spritzer eine relativ große Partikelgröße von etwa 150µm bis 300 µm hat. Somit kann festgestellt werden, dass der konvexe Abschnitt der Spritzer dieses Typs ist, je nachdem, ob die projizierte Fläche des konvexen Abschnitts in den Bereich fällt.
  • (10) Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist ein dreidimensional-additives Fertigungsverfahren gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein dreidimensional-additives Fertigungsverfahren, das eine Modellierung durch Emittieren eines Strahls an ein durch Auftragen eines Pulvers auf eine Grundplatte geformtes Pulverbett durchführt, um das Pulverbett selektiv zu härten, wobei das Verfahren aufweist einen Messschritt zum Messen einer Rauheit auf dem Pulverbett, einer Rauheit oder einer Temperatur auf einer Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls auf das Pulverbett gebildet wird, oder einer Temperatur des Pulverbetts während des Emittierens des Strahls, und einen Korrekturschritt zum Korrigieren eines Fehlers beim Auftragen des Pulvers in dem bereits gebildeten Pulverbett oder eines Fehlers beim Emittieren des Strahls, der bereits von der Strahlemittiereinheit durchgeführt wurde, auf der Grundlage eines Messergebnisses in dem Messschritt vor dem Abschluss des Formens einer nächsten Schicht.
  • Das obige Verfahren (10) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (1) geeignet durchgeführt werden.
  • (11) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Methode (10), beinhaltet der Messschritt das Messen der Rauheit auf dem Pulverbett und der Korrekturschritt beinhaltet das Wiederauftragen des Pulvers, um die Rauheit des Pulverbetts vor dem Emittieren des Strahls an das Pulverbett zu verringern, wenn ein Wert der in dem Messschritt gemessenen Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
  • Das obige Verfahren (11) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (2) geeignet durchgeführt werden.
  • (12) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Methode (10) oder (11), beinhaltet der Messschritt das Messen der Rauheit auf der Modellierfläche und der Korrekturschritt beinhaltet das selektive Zuführen des Pulvers zu einem im Messschritt gemessenen konkaven Abschnitt und das Emittieren des Strahls zu dem dem konkaven Abschnitt zugeführten Pulver.
  • Das obige Verfahren (12) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (4) geeignet durchgeführt werden.
  • (13) In einigen Ausführungsformen, in einer der oben genannten Methoden (10) bis (12), beinhaltet der Messschritt die Messung der Rauheit auf der Modellierfläche und der Korrekturschritt beinhaltet die Emittierung des Strahls an einen konvexen Teil, der im Messschritt gemessen wird.
  • Das obige Verfahren (13) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (5) geeignet durchgeführt werden.
  • (14) In einigen Ausführungsformen, in einer der oben genannten Methoden (10) bis (13), beinhaltet der Messschritt die Messung der Rauheit auf der Modellierfläche und der Korrekturschritt beinhaltet das Entfernen eines konvexen Abschnitts, der im Messschritt gemessen wurde.
  • Das obige Verfahren (14) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (6) geeignet durchgeführt werden.
  • (15) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Methode (14), beinhaltet der Korrekturschritt das Entfernen des konvexen Abschnitts mit einem Schneider oder einem Gasbrenner.
  • Das obige Verfahren (15) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (7) geeignet durchgeführt werden.
  • (16) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Methode (14) oder (15) beinhaltet der Korrekturschritt die Bestimmung, ob der konvexe Abschnitt ein Spritzer ist, der während des Emittieren des Strahls gebildet wird, auf der Grundlage einer Form des konvexen Abschnitts, der im Messschritt gemessen wurde, und die Entfernung des Spritzers wenn der konvexe Abschnitt der Spritzer ist, und Emittieren des Strahls an den konvexen Teil, wenn der konvexe Teil nicht der Spritzer ist.
  • Das obige Verfahren (15) kann von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung entsprechend der oben genannten Konfiguration (8) geeignet durchgeführt werden.
  • (17) Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist ein dreidimensional-additiv gefertigtes Produkt gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein dreidimensional-additiv gefertigtes Produkt, hergestellt durch Ausführen einer additiven Fertigung durch Emittieren eines Strahls an in Schichten aufgetragene Pulver, wobei das dreidimensional-additiv hergestellte Produkt hergestellt ist durch Ausbilden eines Pulverbetts durch Auftragen der Pulver auf eine Grundplatte, selektives Härten des Pulverbetts durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett, Messen einer Rauheit auf dem Pulverbett, einer Rauheit oder einer Temperatur auf einer Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett gebildet wird, oder einer Temperatur des Pulverbetts während des Emittieren des Strahls, und Korrektur eines Fehlers beim Auftragen der Pulver in dem bereits gebildeten Pulverbett oder eines Fehlers beim Emittieren des Strahls, der bereits durchgeführt wurde, auf der Grundlage eines Messergebnisses vor dem Abschluss der Bildung einer nächsten Schicht.
  • Da der Fehler bei dem Auftragen der Pulver oder der Emittierfehler des Strahls vor Abschluss des Formens der nächsten Schicht behoben wird, hat das oben genannte dreidimensional-additiv gefertigte Produkt (17) eine überlegene Qualität.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung, die in der Lage ist, in einem frühen Stadium verschiedene Anomalien zu erkennen, die bei Modellierungsarbeiten entstehen, Modellierfehler durch die Durchführung einer Korrekturarbeit in Echtzeit zu vermeiden und eine gute Produktionseffizienz zu erreichen, und ein dreidimensional-additives Fertigungsverfahren, das von der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung durchgeführt wird, bereitzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung der gesamten Konfiguration einer dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische Ansicht der internen Konfiguration einer strahlemittierenden Einheit in 1.
    • 3 ist eine schematische Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel eines Formmesssensors in 1 zeigt.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines dreidimensional-additiven Fertigungssverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 4 durchgeführt wird. 6 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform anzeigt.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 6 durchgeführt wird.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Subroutine des Schritts S204 in 7 zeigt.
    • 9 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung nach der dritten Ausführungsform zeigt.
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 9 durchgeführt wird.
    • 11 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung nach der vierten Ausführungsform zeigt.
    • 12 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 11 durchgeführt wird.
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung nach der fünften Ausführungsform zeigt.
    • 14 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 13 durchgeführt wird.
    • 15 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung nach der sechsten Ausführungsform zeigt.
    • 16 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 15 durchgeführt wird.
    • 17 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung nach der siebten Ausführungsform anzeigt.
    • 18 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung in 17 durchgeführt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch gedacht, dass, sofern nicht anders angegeben, die Abmessungen, Materialien, Formen, relativen Positionen und dergleichen der in den Ausführungsformen beschriebenen Komponenten nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
  • Beispielsweise soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht ausgelegt werden als Hinweis in einem strengen wörtlichen Sinne, jedoch auch Zustand umfassen, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erzielen.
  • Ferner soll beispielsweise ein Ausdruck einer Form wie einer rechteckigen Form oder einer zylindrischen Form nicht nur als die geometrisch strenge Form ausgelegt werden, sondern umfasst auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Umfangs, in dem der gleiche Effekt erzielt werden kann.
  • Andererseits sollen Ausdrücke wie „umfassen“, „einschließen“, „haben“, „enthalten“ und „darstellen“ andere Komponenten nicht ausschließen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht der gesamten Konfiguration einer dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung 1 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zur Fertigung eines dreidimensional geformten Produkts durch Ausführen einer additiven Fertigung durch Emittieren eines Strahls an in Schichten angeordnete Pulver. Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 umfasst eine Grundplatte 2, die als Basis dient, auf der das dreidimensional geformte Produkt modelliert wird. Die Grundplatte 2 ist so angeordnet, dass sie angehoben/abgesenkt werden kann innerhalb eines Zylinders 4 von im Wesentlichen zylindrischer Form mit der Mittelachse in vertikaler Richtung. Auf der Grundplatte 2 wird ein Pulverbett 8 durch Auftragen eines Pulvers gebildet, wie später beschrieben wird. Das Pulverbett 8 wird neu gebildet, indem das Pulver jedes Mal auf eine Seite der oberen Schicht aufgetragen wird, wenn die Grundplatte 2 während einer Modellierarbeit in jedem Zyklus abgesenkt wird.
  • In der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fall gezeigt, in dem ein Lichtstrahl als ein Strahl emittiert wird. Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist jedoch in ähnlicher Weise auf einen Fall anwendbar, in dem ein anderer Strahltyp wie ein elektronischer Strahl verwendet wird.
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 umfasst eine Pulverauftragseinheit 10 zum Auftragen eines Pulvers auf die Grundplatte 2 zur Bildung des Pulverbetts 8. Die Pulverauftragseinheit 10 bildet das geschichtete Pulverbett 8 mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke über die gesamte Oberseite der Grundplatte 2 durch Zuführen des Pulvers zur Oberseite der Grundplatte 2 und Abflachen der Oberfläche der Grundplatte 2. Das in jedem Zyklus gebildete Pulverbett 8 wird selektiv gehärtet durch Emittieren eines Strahls von einer Strahlemittiereinheit 14, die später beschrieben wird, und in Schichten gestapelt, indem ein neues Pulverbett gebildet wird, indem in einem nächsten Zyklus erneut ein Pulver durch die Pulverauftragseinheit 10 auf die Seite der oberen Schicht aufgetragen wird.
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 umfasst auch eine Pulverzuführeinheit 12 zum lokalen Zuführen des Pulvers zu einem Teilbereich auf der Grundplatte 2. Die Pulverzuführeinheit 12 umfasst eine Ausstoßdüse 12a zum Ausstoßen eines Pulvers. Die Ausstoßdüse 12a ist in Richtung der Grundplatte 2 installiert und so konfiguriert, dass sie das Pulver lokal zu einer bestimmten Position des Pulverbetts 8 auf der Grundplatte 2 zuführen kann, indem sie in der horizontalen Richtung (auf der Oberfläche der Grundplatte 2) durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) bewegt wird.
  • Die Pulver, die von der Pulverauftragseinheit 10 und der Pulverzufuhreinheit 12 zugeführt werden, sind jeweils ein pulverisiertes Material, um einen Grundbestandteil des dreidimensional geformten Produkts zu bilden. Es ist beispielsweise möglich, ein Metallmaterial wie Eisen, Kupfer, Aluminium oder Titan oder ein Nichtmetallmaterial wie Keramik in großem Umfang zu verwenden. Zusätzlich können die Pulver, die von der Pulverauftragseinheit 10 und der Pulverzufuhreinheit 12 gehandhabt werden, die gleichen sein oder sich hinsichtlich der Verwendung voneinander unterscheiden.
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 enthält die Strahlemittiereinheit 14 zum Emittieren eines Strahls an das Pulverbett 8, um das Pulverbett 8 selektiv zu härten. 2 ist eine schematische Ansicht der inneren Konfiguration der Strahlemittiereinheit 14 in 1. Die Strahlemittiereinheit 14 umfasst eine Lichtquelle 18, die Laserlicht als Strahl ausgibt, eine optische Faser 22 zum Leiten des Strahls von der Lichtquelle 18 zu einem Kondensorteil 25 und das aus mehreren optischen Elementen hergestellte Kondensorteil 25.
  • In dem Kondensorteil 25 tritt der von der optischen Faser 22 geleitete Strahl in einen Kollimator 24 ein. Der Kollimator 24 konvergiert den Strahl zu parallelem Licht. Das vom Kollimator 24 abgegebene Licht tritt über einen Isolator 26 und eine Lochblende 28 in einen Strahlaufweiter 30 ein. Nachdem der Strahlaufweiter 30 den Durchmesser des Strahls aufgeweitet hat, wird der Strahl durch einen Galvanospiegel 32 abgelenkt, der in eine beliebige Richtung und schwenkbar ist, und wird über eine fθ-Linse 33 zum Pulverbett 8 emittiert.
  • Der von der Strahlemittiereinheit 14 emittierte Strahl wird auf dem Pulverbett 8 entlang dessen Oberfläche zweidimensional abgetastet. Eine solche 2D-Abtastung des Strahls wird mit einem Muster durchgeführt, das einem zu modellierenden dreidimensional geformtem Produkt entspricht, und kann beispielsweise durch Bewegen der Strahlemittiereinheit 14 entlang der Oberfläche der Grundplatte 2 durch den Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), durch Antriebssteuerung des Winkels des Galvanospiegels 32 oder durch Kombination dieser durchgeführt werden.
  • In der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung 1 mit einer solchen Konfiguration legt die Pulverauftragseinheit 10 in jedem Zyklus das Pulver auf die Grundplatte 2, um das Pulverbett 8 zu bilden, und 2D-Abtastung wird auf dem Pulverbett 8 während des Emittierens des Strahls von der Strahlemissionseinheit 14 durchgeführt, wodurch das in dem Pulverbett 8 enthaltene Pulver selektiv gehärtet wird. Bei der Modellierarbeit wird ein solcher Zyklus wiederholt durchgeführt, um gehärtete Formschichten zu stapeln, fertigend ein dreidimensional geformtes Zielprodukt.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 einen Formmesssensor 34 zum Überwachen einer Form auf dem Pulverbett 8 oder einer Modellierungsfläche (einer Oberfläche, auf die der Strahl emittiert wird) während der Modellierungsarbeit. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Beispiel des Formmessungssensors 34 ein optischer Scanner basierend auf einem Streifenprojektionsverfahren verwendet. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel des Formmesssensors 34 in FIG: 1 zeigt. Der Formmesssensor 34 umfasst einen Projektor 34a, mindestens eine Bilderfassungsvorrichtung (in der vorliegenden Ausführungsform zwei Bilderfassungsvorrichtungen 34b1 und 34b2 als Beispiel) und einen Analyseteil 34c. Der Projektor 34a projiziert verschiedene Streifenmuster auf ein Zielobjekt (das Pulverbett 8 oder die Modellierfläche). Die zwei Bilderfassungsvorrichtungen 34b1 und 34b2 sind vorgesehen, um ein Musterbild zu erhalten, das auf das Zielobjekt projiziert wird. Der Analyseteil 34c analysiert die Form auf dem Pulverbett 8 oder der Modellierungsfläche durch Analysieren des von den Bilderfassungsvorrichtungen 34b1 und 34b2 erhaltenen Bildes. In dem Analyseteil 34c wird ein von den Bilderfassungsvorrichtungen 34b1 und 34b2 erhaltenes 2D-Bild auf der Grundlage eines optischen Umwandlungsausdrucks in ein unabhängiges dreidimensionales Koordinatensystem für jedes Pixel umgewandelt, berechnend die Form auf dem Pulverbett 8 oder der Modellierfläche.
  • In Bezug auf das Streifenprojektionsverfahren, das durch den Formmessungssensor 34 durchgeführt wird, wird einem bekannten Beispiel gefolgt, und daher wird dessen detaillierte Beschreibung hier weggelassen. Ferner kann, obwohl der Analyseteil 34c beispielsweise aus einer elektronischen Rechenvorrichtung wie einem Computer besteht, kann der Analyseteil 34c in einer später zu beschreibenden Steuervorrichtung 100 enthalten sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist beispielhaft ein Fall dargestellt, in dem der gemeinsame Formmesssensor 34 so konfiguriert ist, dass er sowohl das Pulverbett 8 als auch die Modellierfläche überwachen kann. Formmesssensoren mit unterschiedlichen Konfigurationen (d.h. ein erster Formmesssensor und ein zweiter Formmesssensor) können jedoch so konfiguriert sein, dass sie das Pulverbett 8 bzw. die Modellierfläche jeweils überwachen können.
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 umfasst auch einen Temperaturmesssensor 38 zum Überwachen einer Temperatur des Pulverbetts 8 und der Modellierfläche. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 als Temperaturmesssensor 38 einen ersten Temperaturmesssensor 38a und einen zweiten Temperaturmesssensor 38b. Der erste Temperaturmesssensor 38a ist vorgesehen, um eine lokale Temperatur in einem bestrahlten Abschnitt 39 mit einem Strahl von dem Pulverbett 8 und der Modellierfläche zu messen. Der zweite Temperaturmesssensor 38b ist vorgesehen, um eine Temperaturverteilung in einem Sekundärbereich zu messen, der den bestrahlten Abschnitt 39 des Pulverbetts 8 und die Modellierfläche (einen Bereich, der breiter als mindestens der bestrahlte Abschnitt ist) umfasst.
  • Der erste Temperaturmesssensor 38a ist einstückig mit der Strahlemissionseinheit 14 ausgebildet. Insbesondere, wie in 3 gezeigt, ist der erste Temperaturmesssensor 38a ein Strahlungsthermometer, das dazu konfiguriert ist, eine lokale Temperatur des bestrahlten Abschnitts 39 mit dem Strahl auf der Grundlage der Intensität einer elektromagnetischen Welle zu messen, die von dem bestrahlten Abschnitt 39 durch die optische Achse eines Strahls geleitet wird (reflektiertes Licht eines Strahls, der zu dem Pulverbett 8 emittiert wird), und der erste Temperaturmesssensor 38a umfasst ein Pyrometer 40. Das Pyrometer 40 erfasst Wärmestrahlung in Bezug auf einen Teil des reflektierten Lichts und misst eine lokale Temperatur auf der Basis des Stefan-Boltzmann-Gesetzes. Das reflektierte Licht wird durch einen dichroitischen Spiegel 43 extrahiert, der zwischen dem Strahlaufweiter 30 und dem Galvanospiegel 32 des Kondensorteils 25 angeordnet ist. Ein Messergebnis des ersten Temperaturmesssensors 38a wird als elektrisches Signal an die Steuervorrichtung 100 gesendet, die später beschrieben wird, und für verschiedene Prozesse verwendet.
  • Wie oben beschrieben ist es möglich, die lokale Temperatur genau zu messen, da der erste Temperaturmesssensor 38a die lokale Temperatur auf der Basis des reflektierten Lichts des Strahls geleitet ausgehend von dem bestrahlten Abschnitt 39 misst, der eine punktgenaue Strahlemission erfährt. Zusätzlich, da der erste Temperaturmesssensor 38a einstückig mit der Strahlemittiereinheit 14 ausgebildet ist und die Temperatur auf Basis einer reflektierten Welle misst, die denselben Weg wie der zum Pulverbett 8 emittierte Strahl ausbreitet, ist es möglich, gute Folgeleistungen in Bezug auf einen schnell abgetasteten Strahl zu erhalten.
  • Wie in 2 gezeigt, ist der zweite Temperaturmesssensor 38b ein Sensor, der eine Temperaturverteilung in einem Erfassungszielbereich 41 erfasst, der breiter als der bestrahlte Abschnitt 39 eines Bereichs ist, der von dem oben beschriebenen ersten Temperaturmesssensor 38a gemessen wird. Der Erfassungszielbereich 41 ist ein Bereich mit einer größeren Fläche als zumindest der bestrahlte Abschnitt 39, wo der Strahl emittiert wird. Der zweite Temperaturmesssensor 38b ist konfiguriert, um eine 2D-Temperaturverteilung in dem Bereich erfassen zu können.
  • Der oben beschriebene zweite Temperaturmesssensor 38b besteht zum Beispiel aus einem Zweifarbenthermometer (Pyrokamera) oder einer Infrarotkamera, die den Erfassungszielbereich 41 misst, und ist zum Beispiel an einer Decke oder einer Wandfläche eines Modellierbereichs installiert, so dass er dem Erfassungszielbereich 41 auf dem Pulverbett 8 zugewandt ist. Zusätzlich kann der zweite Temperaturmesssensor 38b derart angesteuert werden, dass sich der Erfassungszielbereich 41 bewegt, um einem 2D-Abtaststrahl zu folgen. Beispielsweise kann der zweite Temperaturmesssensor 38b derart nachgesteuert werden, dass der bestrahlte Abschnitt 39 immer in der Mitte des Erfassungszielbereichs 41 positioniert ist. Dann wird, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen ersten Temperaturmesssensor 38a, ein Messergebnis des zweiten Temperaturmesssensors 38b als elektrisches Signal an die später zu beschreibende Steuervorrichtung 100 gesendet und für verschiedene Prozesse verwendet.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1, umfasst die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung eine Konvexabschnitts-Entfernungseinheit 42 zum mechanischen Entfernen eines konvexen Abschnitts, der auf der Modellierfläche vorhanden ist, die durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett 8 gebildet wird. Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 enthält als die Konvexabschnitts-Entfernungseinheit 42 einen Schneidentfernungsteil 42a und einen Luftblasentfernungsteil 42b, die jeweils vorgesehen sind, um den Konvexabschnitt zu entfernen. Das Schneidentfernungsteil 42a ist so konfiguriert, dass es den konvexen Abschnitt, der auf der Oberfläche der Modellierfläche vorhanden ist, mechanisch schneiden kann, indem seine Klingenoberfläche in Bezug auf die Modellierfläche parallel verschoben wird. Andererseits ist das Luftblasentfernungsteil 42b so konfiguriert, dass es den konvexen Abschnitt mechanisch entfernen kann, indem Hochdrucksauerstoff geblasen wird, um ein geschmolzenes Metall wegzublasen, während ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, indem der konvexe Abschnitt mit einem aus einem Kohlenstoffstab oder dergleichen erzeugten Gasbrenner erregt wird.
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 umfasst auch einen Warnteil 44, um einen Bediener und eine externe Vorrichtung auf anormales Auftreten aufmerksam zu machen. In einem Fall, in dem ein Mensch, wie der Bediener, als ein Aufmerksamkeitsziel festgelegt ist, besteht das Warnteil 44 beispielsweise aus einem Summer oder einem Indikator, um den Menschen über das anormale Auftreten in einem durch die fünf physischen Sinne wie Sehvermögen und Hören zu erkennenden Modus zu informieren. Andererseits ist in einem Fall, in dem das externe Gerät als das Aufmerksamkeitsziel eingestellt ist, das Warnteil 44 konfiguriert, um ein elektrisches Signal zu übertragen, das von dem externen Gerät erkannt werden soll. Eine vorbestimmte entsprechende Operation kann automatisch ausgeführt werden, wenn das externe Gerät das elektrische Signal empfängt.
  • Die Steuervorrichtung 100 ist eine Steuereinheit der dreidimensional-additiven Fertigungsvorrichtung 1 und besteht beispielsweise aus einer elektronischen Rechenvorrichtung wie einem Computer. Die Steuervorrichtung 100 umfasst typischerweise eine Eingabevorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen einzugeben, eine Speichervorrichtung, die in der Lage ist, die verschiedenen Arten von Informationen zu speichern, eine Rechenvorrichtung, die in der Lage ist, die verschiedenen Arten von Informationen zu berechnen, und eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, die verschiedenen Arten von Informationen auszugeben. Bezüglich der allgemeinen Konfiguration der elektronischen Rechenvorrichtung wird jedoch einem bekannten Beispiel gefolgt, und daher wird hier deren detaillierte Beschreibung weggelassen. Die oben beschriebene Steuervorrichtung 100 ist konfiguriert, um das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen, indem gemäß einem im Voraus in der Speichervorrichtung gespeicherten Programm gearbeitet wird. In der folgenden Beschreibung ist die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 als Funktionsblöcke entsprechend den jeweiligen Ausführungsformen gezeigt und spezifische Inhalte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens, das durch jeweilige Konfigurationen durchgeführt wird, werden beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 5 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 4 ausgeführt wird.
  • 4 zeigt repräsentativ nur eine Konfiguration, die sich auf später zu beschreibende Steuerinhalte der Funktionskonfigurationen der Steuervorrichtung 100 bezieht, und andere Konfigurationen können nach Bedarf enthalten sein.
  • Wie in 4 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 einen Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, einen Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, einen Formüberwachungsteil 106, einen Rauheitsbestimmungsteil 108, einen Korrektursteuerteil 110 und einen Warnbenachrichtigungsteil 112. Der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Der Formüberwachungsteil 106 misst die Form des Pulverbettes 8 auf der Grundlage eines Messergebnisses des Formmesssensors 34. Der Rauheitsbestimmungsteil 108 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Rauheit auf dem Pulverbett 8 auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses des Formüberwachungsteils 106. Das Korrektursteuerteil 110 führt Korrektursteuerung auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses des Rauheitsbestimmungsteils 108 aus. Der Warnbenachrichtigungsteil 112 steuert den Warnteil 44.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1)-ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte gelegt ist, und bildet das Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S101). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend misst der Formüberwachungsteil 106 die Oberflächenform des Pulverbetts 8 durch Erhalten des Messergebnisses von dem Formmesssensor 34 (Schritt S102). Zu diesem Zeitpunkt misst der Formmesssensor 34 die Oberflächenform des Pulverbetts 8 als eine dreidimensionale Struktur durch Messung auf der Grundlage des oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Streifenherstellungsverfahrens. Vom Formmesssensor 34 erhaltene Messdaten werden als elektrisches Signal an den Formüberwachungsteil 106 gesendet.
  • Anschließend bestimmt der Rauheitsbestimmungsteil 108 auf der Grundlage des Messergebnisses in Schritt S102, ob auf dem Pulverbett 8 eine Rauheit vorliegt (Schritt S103). Eine solche Bestimmung in Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Rauheit erfolgt durch Analysieren einer Oberflächenstruktur des Pulverbetts 8, erhaltend durch den Formüberwachungsteil 106. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt, wenn die erfasste Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, Rauheitsbestimmungsteil 108, dass die Rauheit vorliegt. Der zulässige Bereich wird auf der Grundlage festgelegt, ob die Rauheit des Pulverbetts 8 ein Fehler in einem Ausmaß ist, der für die Produktqualität nicht zulässig ist, wenn der Modellierungszyklus voranschreitet. In der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise ein Bereich, in dem die Größe der Rauheit (das heißt ein Höhenunterschied zwischen einem unteren Punkt eines konkaven Abschnitts und einem oberen Punkt des konvexen Abschnitts) nicht größer als die Dicke tn des Pulverbetts 8, das in Schritt S101 durch die Pulverauftragseinheit 10 gebildet werden soll, als zulässiger Bereich festgelegt.
  • Wenn der Rauheitsbestimmungsteil 108 feststellt, dass auf dem Pulverbett 8 eine Rauheit vorliegt (Schritt S103: JA), trägt der Korrektursteuerteil 110 erneut ein Pulver ab, um die Rauheit auf dem Pulverbett 8 zu verringern, bevor der Strahl auf das Pulverbett 8 emittiert wird (Schritt S104). Das heißt, die Pulverauftragseinheit 10 führt eine Wiederholung (Wiederbeschichtung) einer Auftragsarbeit des Pulverbetts 8 der n-ten Schicht durch. Eine solche Wiederbeschichtungsarbeit wird von der Pulverauftragseinheit 10 durchgeführt, die in Schritt S101 das Pulverbett 8 aufträgt. Es kann jedoch auch eine andere Einheit vorbereitet werden. Ferner kann beispielsweise bei der Wiederbeschichtungsarbeit das Pulverbett 8 der n-ten Schicht wieder gebildet werden, nachdem das Pulverbett 8, wo die Rauheit existiert, vorübergehend entfernt wurde, oder das Pulverbett 8 der n-ten Schicht kann durch Zuführen eines zusätzlichen Pulvers von der Seite der oberen Schicht repariert werden, während das Pulverbett 8, wo die Rauheit existiert, beibehalten wird.
  • Nach Beendigung des erneuten Auftragens des Pulvers misst der Formüberwachungsteil 106 gleichermaßen wie in Schritt S102 erneut die Oberflächenform des Pulverbetts 8 (Schritt S105). Dann bestimmt gleichermaßen zu Schritt S103 der Rauheitsbestimmungsteil 108 erneut auf der Grundlage des Messergebnisses in Schritt S105 (Schritt S106), ob es eine Rauheit auf dem Pulverbett 8 gibt. Im Ergebnis, bleibt die Rauheit weiterhin bestehen (Schritt S106: JA), weist der Warnbenachrichtigungsteil 112 den Warnteil 44 an, eine Warnung auszugeben, um eine Austauscharbeit einer Komponente (zum Beispiel einer Klinge für den Überstreicher) der Pulverauftragseinheit 10 anzumahnen (Schritt S107). Das heißt, wenn die Rauheit selbst durch erneutes Auftragen des Pulvers nicht aufgelöst wird, kann ein mechanischer Defekt in der Pulverauftragseinheit 10 vorliegen. In einem solchen Fall, wird die Warnung ausgegeben, um Komponentenaustausch anzumahnen, da selbst durch Wiederholung der Wiederauftragsarbeit eine geringe Chance auf Verbesserung besteht. Der Bediener und dergleichen wird auf diese Weise über eine Situation informiert, in der es schwierig ist, die Rauheit durch automatische Steuerung aufzulösen, und es ist möglich, eine zunehmende fruchtlose Betriebszeit zu vermeiden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fall beispielhaft dargestellt, in dem die Warnung sofort erfolgt, wenn die Rauheit nicht durch erneutes Auftragen des Pulvers aufgelöst wird. Die Wiederauftragsarbeit kann jedoch vor dem Vornehmen der Warnung vorbestimmte Male wiederholt werden.
  • Wenn dann die Rauheit durch erneutes Auftragen aufgelöst wird (Schritt S106: NEIN), steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um eine Modellierung durchzuführen, indem ein Strahl zum Pulverbett 8 der n-ten Schicht emittiert wird mit einem Abtastmuster, das dem zu modellierenden dreidimensionalen Modellierungsprodukt entspricht (Schritt S108). Dann bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten abgeschlossen ist, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S109). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S109: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S101 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S110).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S109: JA), eine zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem abgeschlossenen dreidimensionalen Modellierungsprodukt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, überwacht gemäß der ersten Ausführungsform der Formmesssensor 34 als eine Abnormalität oder ein Zeichen davon die Rauheit auf dem Pulverbett 8. Dann wird das Pulver erneut aufgetragen, um eine Rauhigkeit mit einer Größe außerhalb des zulässigen Bereichs zu verringern, bevor der Strahl an das Pulverbett 8 emittiert wird, wenn der Formmesssensor 34 die Rauhigkeit erfasst. Auf diese Weise ist es möglich, zu einem frühen Zeitpunkt zu verhindern, dass eine Rauheit, die durch einen Fehler beim Auftragen eines Pulvers erzeugt wird, mit fortschreitender Modellierarbeit zu einer schwerwiegenden Abnormalität wird.
  • Darüber hinaus wird, da ein mechanischer Defekt in der Pulverauftragseinheit vorliegen kann, wenn die Rauheit des Pulverbetts nicht verbessert wird, selbst wenn das Pulver erneut aufgetragen wird, die Warnung zum Anmahnen des Austauschs der Komponenten ausgegeben. Somit ist es möglich, einen Modellierungsfehler zu vermeiden, der durch Voranschreiten der Modellierungsarbeit verursacht wird, während ein Defekt vorliegt, der durch Steuerung nicht überwunden werden kann.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 7 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 6 ausgeführt wird. 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine von Schritt S204 in 7 zeigt.
  • In der folgenden Beschreibung sind Konfigurationen, die denen in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 den Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, einen Temperaturüberwachungsteil 114, einen Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 und den Korrektursteuerteil 110. Der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Der Temperaturüberwachungsteil 114 misst die Temperatur der Modellierfläche auf der Grundlage von Messergebnissen des Temperaturmesssensors (der erste Temperaturmesssensor 38a und der zweite Temperaturmesssensor 38b). Der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines internen Fehlers auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses des Temperaturüberwachungsteils 114. Der Korrektursteuerteil 110 führt eine Korrektursteuerung auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses des Intern-Fehler-Bestimmungsteils 116 durch.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1)-ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte gelegt ist, und bildet das Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S201). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um eine Modellierung durchzuführen, indem ein Strahl mit einem Abtastmuster, das einem zu modellierenden dreidimensionalen Formprodukt entspricht, an das Pulverbett 8 der in Schritt S201 gebildeten n-ten Schicht emittiert wird (Schritt S202).
  • Während der Strahl in Schritt S202 abgetastet/emittiert wird, misst der Temperaturüberwachungsteil 114 die Temperatur der Modellierfläche auf dem Pulverbett 8, indem die Messergebnisse von dem Temperaturmesssensor 38 erhalten werden (Schritt S203). Wie oben beschrieben, umfasst die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 den ersten Temperaturmesssensor 38a und den zweiten Temperaturmesssensor 38b als Temperaturmesssensor. Der erste Temperaturmesssensor 38a misst die lokale Temperatur in dem bestrahlten Abschnitt 39, wo der Strahl emittiert wird. Der zweite Temperaturmesssensor 38b misst die Temperaturverteilung in dem Erfassungszielbereich 41 einschließlich des bestrahlten Abschnitts 39. Die Messergebnisse des ersten Temperaturmesssensors 38a und des zweiten Temperaturmesssensors 38b werden mehrere Male erhalten, während der Strahl auf dem Pulverbett 8 abgetastet wird, und werden in einem Speichermittel (nicht gezeigt) wie einem Speicher der Steuervorrichtung 100 akkumuliert.
  • Anschließend bestimmt der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 auf der Grundlage der Messergebnisse in Schritt S203, ob der interne Fehler auf der Modellierfläche vorliegt (Schritt S204). Da ein Wärmeisolationseffekt an einer Position, an der der interne Fehler vorliegt, größer ist als in der Umgebung davon, kann der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des internen Fehlers auf der Grundlage der Messergebnisse des ersten Temperaturmesssensors 38a und des zweiten Temperaturmesssensors 38b bestimmen. Ein Beispiel eines internen Fehlerbestimmungsverfahrens in Schritt S204 wird hier im Detail unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
  • Zunächst akkumuliert der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 Messwerte des ersten Temperaturmesssensors 38a und des zweiten Temperaturmesssensors 38b, wenn der Strahl auf dem Pulverbett 8 abgetastet wird (Schritt S204a). Der erste Temperaturmesssensor 38a erfasst eine lokale Temperatur an einer Position, an der der Strahl entlang eines Abtastwegs des Strahls emittiert wird (bestrahlter Abschnitt). Der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 berechnet einen Änderungsbetrag der lokalen Temperatur an einer Position in gleicher Ebene (Schritt S204b) und spezifiziert eine Position, an der der Änderungsbetrag nicht kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, als eine Kandidatenposition, an der der interne Fehler vorliegt (Schritt) S204c). Der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 bestimmt, dass ein interner Fehler, der den Wärmeisolationseffekt beeinflusst, wahrscheinlich an einer Position vorliegt, an der der Änderungsbetrag der lokalen Temperatur groß ist. Das heißt, wenn eine lokale Temperatur in dem durch Emittieren eines Strahls gebildeten Schmelzbad kontinuierlich gemessen wird, während auf der Modellierfläche abgetastet wird, ist eine Temperaturdifferenz von einer benachbarten Position, an der kein Fehler vorliegt, aufgrund einer Differenz der Wärmeisoliereigenschaften groß, wenn ein Defekt in einem unteren Teil des Schmelzbads vorliegt. Wie oben beschrieben, wird, da es wahrscheinlich ist, dass der interne Fehler an der Position vorliegt, an der der Änderungsbetrag der lokalen Temperatur größer als die Umgebung davon ist, die Position als die Kandidatenposition für den internen Fehler spezifiziert.
  • Anschließend berechnet der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 eine Abkühlrate an der in Schritt S204c spezifizierten Kandidatenposition auf der Grundlage des Messergebnisses des zweiten Temperaturmesssensors 38b (Schritt S204d) und bestimmt, dass ein interner Fehler an einer Position vorliegt, an der die Abkühlrate niedriger ist als der vorbestimmte Schwellenwert (Schritt S204e). Die Bestimmung wird auf der Grundlage der Tatsache getroffen, dass die Abkühlrate verringert wird, da der Wärmeisolationseffekt an der Position, an der der interne Fehler vorliegt, größer ist als in der Umgebung davon. Wie oben beschrieben, ändert sich an der Position mit den internen Fehlern auch die Abkühlrate entsprechend, da die Wärmeisolationseigenschaft aufgrund des Einflusses einer im unteren Abschnitt einer Strahlemissionsposition vorhandenen Vertiefung zunimmt. Somit ändert sich an der Position, an der der interne Fehler vorliegt, verglichen mit der Abkühlrate an der benachbarten Position die Abkühlrate stärker als an der umgebenden Position, an der kein interner Fehler vorliegt.
  • Der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 bestimmt somit das Vorhandensein oder Fehlen des internen Fehlers auf der Grundlage von zwei Perspektiven genau, nämlich der lokalen Temperatur, die von dem ersten Temperaturmesssensor 38a gemessen wird, und der Abkühlungsrate, die von dem zweiten Temperaturmesssensor 38b gemessen wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist beispielhaft der Fall dargestellt, in dem die Bestimmung auf der Basis der beiden Perspektiven erfolgt. Die Bestimmung kann jedoch nur auf der Grundlage einer der Perspektiven erfolgen.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 7, wenn der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 durch die oben beschriebene langsame Bestimmung (Schritt S204: JA) feststellt, dass auf der Modellierfläche ein interner Fehler vorliegt, steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um erneut einen Strahl zu der Position zu emittieren, bei der festgestellt wird, dass sie den internen Fehler aufweist (Schritt S205). Folglich wird die Modellierfläche an der Position mit dem internen Fehler wieder geschmolzen, wodurch der interne Fehler beseitigt wird.
  • Die Strahlreemittierungsbedingungen (Ausgabe, Abtastgeschwindigkeit, Schraffur Abtastung, Fokus, Trajektorie und dergleichen) in Schritt S205 werden vorzugsweise beispielsweise auf der Grundlage von Zuständen (Größe, Form, Position und dergleichen) von dem interner Fehler eingestellt, der in Schritt S204 bestimmt wurde. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem der interne Fehler in der Nähe eines Konturabschnitts des dreidimensionalen Modellierungsprodukts erfasst wird, der Oberflächenrauheitsgrad des dreidimensionalen Modellierungsprodukts verschlechtert werden, wenn ein Hochleistungs-/ Niedriggeschwindigkeitsstrahl wieder auf die Position emittiert wird. Daher ist es vorzuziehen, die Emissionsbedingungen einzustellen (es ist beispielsweise vorzuziehen, die Ausgangsleistung des Strahls zu verringern oder die Abtastgeschwindigkeit des Strahls zu erhöhen), um eine Energiedichte pro Zeiteinheit, die von dem Strahl geliefert wird, zu verringern.
  • Dann bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten den Prozess beendet, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S206). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S206: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S201 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S207).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S206: JA), die zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem fertiggestellten dreidimensional geformten Produkt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der zweiten Ausführungsform die Korrekturarbeit durch Re-Emittierung des Strahls in einem frühen Stadium durchgeführt, wenn der interne Fehler als Abnormalität oder als Zeichen davon durch Überwachen der Temperatur der Modellierfläche, auf die der Strahl emittiert wird, erfasst wird. Somit ist es möglich, die Korrekturarbeit während der Modellierungsarbeit in Echtzeit durchzuführen, erzielend Verbesserungen in der Qualität und Produktionseffizienz des Modellierungsprodukts.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die FIG: 9 und 10 beschrieben. FIG: 9 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. 10 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungssverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 10 ausgeführt wird.
  • In der folgenden Beschreibung sind Konfigurationen, die denen in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Wie in 9 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 den Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, den Temperaturüberwachungsteil 114, einen Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118 und den Korrektursteuerteil 110. Das Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Der Temperaturüberwachungsteil 114 misst die Temperatur der Modellierfläche auf der Grundlage von Messergebnissen des Temperaturmesssensors (der erste Temperaturmesssensor 38a und der zweite Temperaturmesssensor 38b). Der Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118 berechnet die Durchschnittstemperatur des Pulverbetts 8 auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses des Temperaturüberwachungsteils 114. Der Korrektursteuerteil 110 führt eine Korrektursteuerung auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses des Durchschnittstemperaturberechnungsteils 118 durch.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1)-ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte aufgetragen ist, und bildet das Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S301). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um eine Modellierung durchzuführen, indem ein Strahl mit einem Abtastmuster, das einem zu modellierenden dreidimensionalen Formprodukt entspricht, an das Pulverbett 8 der in Schritt S301 gebildeten n-ten Schicht emittiert wird (Schritt S302).
  • Während der Strahl in Schritt S302 gleichermaßen wie in Schritt S203, der oben beschrieben wurde, abgetastet/emittiert wird, misst der Temperaturüberwachungsteil 114 die Temperatur des Pulverbetts 8 durch Erhalten des Messergebnisses von mindestens einem des ersten Temperaturmesssensors 38a und des zweiten Temperaturmesssensors 38b (Schritt S303). Dann berechnet der Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118 eine Durchschnittstemperatur T1 auf dem Pulverbett 8, nachdem der Strahl auf der Grundlage des Messergebnisses in Schritt S303 emittiert wurde (Schritt S304).
  • Anschließend trägt der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 gemäß dem gleichen Verfahren wie in Schritt S301 das Pulverbett 8 der (n+1)-ten Schicht auf die Seite der oberen Schicht auf (Schritt S305). Dann wird ähnlich zu Schritt S302 der Strahl zu dem Pulverbett 8 der (n + 1) -ten Schicht emittiert (Schritt S306). Dann wird gleichermaßen wie in Schritt S303 die Temperatur des Pulverbetts 8 gemessen (Schritt S307) und der Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118 berechnet erneut eine Durchschnittstemperatur T2 auf dem Pulverbett 8, nachdem der Strahl emittiert wurde (Schritt S308).
  • Anschließend berechnet der Korrektursteuerteil 110 eine Differenz ΔT zwischen der in Schritt S304 berechneten Durchschnittstemperatur T1 und der in Schritt S308 berechneten Durchschnittstemperatur T2 (Schritt S309) und bestimmt, ob die Differenz ΔT größer als ein Referenzwert ΔTref ist (Schritt S310). Wenn die Differenz ΔT größer als der Referenzwert ΔTref ist (Schritt S310: JA), gibt der Korrektursteuerteil 110 eine Korrekturanweisung an den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, um eine Emissionsdichte des von der Strahlemittiereinheit 14 emittierten Strahls zu verringern (S311). Wenn die Strahlemission gemäß dem Modellierungszyklus wiederholt wird, sammelt sich allmählich eine Wärmemenge in dem dreidimensional geformten Produkt an, das modelliert wird, und die Qualität kann aufgrund eines Anstiegs der Durchschnittstemperatur der Modellierfläche in Richtung der Stapelhöhe erheblich variieren. Im Gegensatz dazu ist es möglich, die Qualitätsschwankungen in der Stapelhöhenrichtung zu unterdrücken, indem also eine Steuerung durchgeführt wird, um die Strahlemissionsdichte zu verringern, wenn bestimmt wird, dass die Ansammlung der Wärmemenge auf der Modellierfläche zunimmt, da die Differenz ΔT größer ist als der Referenzwert ΔTref.
  • Die Abnahme der Strahlemissionsdichte in Schritt S311 kann eine räumliche Abnahme oder eine zeitliche Abnahme sein. Ein Anstieg der Durchschnittstemperatur der Modellieroberfläche wird vorzugsweise unterdrückt, indem beispielsweise ein Ausgangspegel des Strahls durch die Strahlemittiereinheit 14 niedriger eingestellt wird als der der Standardzeit oder ein Zeitintervall verlängert wird, wenn der Strahl emittiert wird. Eine solche Korrektursteuerung durch den Korrektursteuerteil 110 kann automatisch freigegeben werden, um zur normalen Steuerung zurückzukehren, wenn die Durchschnittstemperatur auf der Grundlage des Messergebnisses des Temperaturüberwachungsteils ausreichend verringert wird.
  • Dann bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten den Prozess beendet, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S312). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S312: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S301 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S313).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S312: JA), die zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem fertigen dreidimensional geformten Produkt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der dritten Ausführungsform die Strahlemissionsdichte angepasst, wenn die Ansammlung der Wärmemenge auf der Modellierfläche durch Überwachen der Durchschnittstemperatur der Modellierfläche, auf der der Strahl emittiert wird, zunimmt. Somit ist es möglich, Variationen in einer Stapelrichtung aufgrund der Akkumulation der Wärmemenge zu unterdrücken und eine dreidimensional-additive Fertigung mit stabiler Qualität durchzuführen. Infolgedessen ist es möglich, das Risiko eines Modellierungsfehlers wirksam zu verringern, wenn die Modellierungsarbeit voranschreitet.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. 11 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. 12 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 11 durchgeführt wird.
  • In der folgenden Beschreibung sind Konfigurationen, die denen in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Wie in 11 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 den Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, den Formüberwachungsteil 106, einen Konkavabschnitts-Bestimmungsteil 120 und den Korrektursteuerteil 110. Der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Der Formüberwachungsteil 106 misst die Form der Modellierungsoberfläche auf der Grundlage des Messergebnisses des Formmesssensors 34. Der Konkavabschnitt-Bestimmungsteil 120 bestimmt das Vorhandensein oder Fehlen eines konkaven Abschnitts auf der Modellierfläche auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses des Formüberwachungsteils 106. Der Korrektursteuerteil 110 führt eine Korrektursteuerung auf Basis eines Bestimmungsergebnisses des Konkavabschnitts-Bestimmungsteils 120 aus.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1)-ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte gelegt ist, und bildet das Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S401). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um eine Modellierung durchzuführen, indem ein Strahl mit einem Abtastmuster, das einem zu modellierenden dreidimensionalen Formprodukt entspricht, an das Pulverbett 8 der in Schritt S401 gebildeten n-ten Schicht emittiert wird (Schritt S402).
  • Anschließend misst der Formüberwachungsteil 106 gleichermaßen wie in Schritt S102, der oben beschrieben wurde, die Form der Modellierungsoberfläche durch Erhalten des Messergebnisses von dem Formmesssensor 34 (Schritt S403). Zu diesem Zeitpunkt misst der Formmesssensor 34 die Oberflächenform der Modellierfläche als eine dreidimensionale Struktur durch Messung auf der Grundlage des oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Streifenherstellungsverfahrens. Vom Formmesssensor 34 erhaltene Messdaten werden als elektrisches Signal an den Formüberwachungsteil 106 gesendet.
  • Anschließend bestimmt der Konkavabschnitts-Bestimmungsteil 120 auf der Basis des Messergebnisses in Schritt S403, ob sich der konkave Abschnitte auf der Modellierfläche befindet (Schritt S404). Eine solche Bestimmung erfolgt durch Analysieren der dreidimensionalen Struktur der Modellierfläche, die durch den Formüberwachungsteil 106 erhalten wird, um den konkaven Abschnitt zu extrahieren. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt, wenn die Größe des extrahierten konkaven Abschnitts (d.h. die Tiefe, Breite oder dergleichen des konkaven Abschnitts) außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, der Konkavabschnitts-Bestimmungsteil 120, dass der konkave Abschnitt vorliegt.
  • Der zulässige Bereich als Bestimmungskriterium in Schritt S404 wird auf der Grundlage festgelegt, ob der auf der Modellierfläche vorhandene konkave Abschnitt bei fortschreitendem Modellierungszyklus ein schwerwiegender Modellierungsfehler für die Produktqualität sein kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist als Beispiel der zulässige Bereich als ein Bereich definiert, der nicht mehr als die Dicke tn des Pulverbetts 8 pro Schicht ist, das durch die Pulverauftragseinheit 10 in Schritt S401 gebildet wird.
  • Wenn der Konkavabschnitt-Bestimmungsteil 120 bestimmt, dass der konkave Abschnitt vorhanden ist (Schritt S404: JA), steuert der Korrektursteuerteil 110 die Pulverzuführeinheit 12, um selektiv (lokal) das Pulver dem durch den Formmesssensor 34 erfassten konkaven Abschnitts zuzuführen (Schritt S405). Folglich wird der auf der Modellierfläche vorhandene konkave Abschnitt mit dem Pulver gefüllt, das selektiv von der Pulverzufuhreinheit 12 zugeführt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform liefert die Pulverzuführeinheit 12 das Pulver lokal an eine Position, an der der konkave Abschnitt vorhanden ist. Die Pulverauftragseinheit 10 kann jedoch ein Pulver in einem weiten Bereich einschließlich der Position, an der der konkave Abschnitt vorhanden ist, zuführen.
  • Anschließend weist der Korrektursteuerteil 110 den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 an, einen Strahl an das in Schritt S405 zugeführte Pulver zu emittieren (Schritt S406). Folglich wird das Pulver, das den konkaven Abschnitt füllt, gehärtet, wodurch der konkave Abschnitt beseitigt wird. Die Korrekturarbeit für den konkaven Teil, der auf der Modellierfläche gefunden wird, wird somit automatisch mitten in der der Modellierungsarbeit durchgeführt, wodurch verhindert werden kann, dass der konkave Teil bei voranschreitender Modellierungsarbeit zu einem Qualitätsproblem wird.
  • Danach misst der Formüberwachungsteil 106 gleichermaßen wie in Schritt S403 erneut die Form der Modellierfläche (Schritt S407). Dann bestimmt der Konkavabschnitt-Bestimmungsteil 120 ähnlich zu Schritt S404 erneut auf der Grundlage des Messergebnisses in Schritt S407, ob sich der konkave Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S408). Wenn der konkave Abschnitt immer noch vorhanden ist (Schritt S408: JA), kehrt der Prozess zu Schritt S405 zurück, um eine Korrektur durchzuführen, indem die oben beschriebenen Schritte erneut ausgeführt werden.
  • Wenn dann der konkave Abschnitt aufgelöst ist (Schritt S408: NEIN), bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten den Prozess beendet, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S409). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S409: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S401 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S410).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S409: JA), die zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem fertiggestellten dreidimensional geformten Produkt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, überwacht gemäß der vierten Ausführungsform der Formmesssensor 34 die Rauheit auf der Modellierfläche als einen Faktor, der ein Zeichen des Modellierungsfehlers anzeigt. Wenn der konkave Abschnitt auf der Modellierfläche detektiert wird, führt die Pulverzuführeinheit 12 dem konkaven Abschnitt selektiv Pulver zu, und der Strahl wird an das zugeführte Pulver emittiert, wodurch der konkave Abschnitt repariert wird. Da der auf der Modellierfläche vorhandene konkave Abschnitt auf diese Weise mitten in der Modellierarbeit automatisch repariert wird, ist es möglich, frühzeitig zu verhindern, dass der konkave Abschnitt zu einer Abnormalität wird, die bei voranschreitender Modellierarbeit zum Qualitätsproblem wird.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 gemäß der fünften Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. FIF. 13 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. 14 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 14 ausgeführt wird.
  • In der folgenden Beschreibung sind Konfigurationen, die denen in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 den Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, den Formüberwachungsteil 106, einen Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 und den Korrektursteuerteil 110. Der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Der Formüberwachungsteil 106 misst die Form der Modellierfläche auf der Grundlage des Messergebnisses des Formmesssensors 34. Der Konvexabschnitt-Bestimmungsteil 122 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des konvexen Abschnitts auf der Modellierfläche auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses des Formüberwachungsteils 106. Der Korrektursteuerteil 110 führt eine Korrektursteuerung auf der Basis eines Bestimmungsergebnisses des Konvexabschnitt-Bestimmungsteil 122 durch.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der fünften Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1) -ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte aufgetragen ist, und bildet die Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S501). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um eine Modellierung durchzuführen, indem ein Strahl mit einem Abtastmuster, das einem zu modellierenden dreidimensionalen Formprodukt entspricht, auf das Pulverbett 8 der in Schritt S501 gebildeten n-ten Schicht emittiert wird (Schritt S502).
  • Anschließend misst der Formüberwachungsteil 106 gleichermaßen wie in Schritt S102, der oben beschrieben wurde, die Form der Modellierfläche durch Erhalten des Messergebnisses von dem Formmesssensor 34 (Schritt S503). Zu diesem Zeitpunkt misst der Formmesssensor 34 die Oberflächenform der Modellierfläche als eine dreidimensionale Struktur durch Messung auf der Grundlage des oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Streifenherstellungsverfahrens. Vom Formmesssensor 34 erhaltene Messdaten werden als elektrisches Signal an den Formüberwachungsteil 106 gesendet.
  • Anschließend bestimmt der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 in Schritt S503 auf der Grundlage des Messergebnisses, ob sich der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S504). Eine solche Bestimmung erfolgt durch Analysieren der dreidimensionalen Struktur, die durch den Formüberwachungsteil 106 erhalten wird, um den konvexen Abschnitt zu extrahieren. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Größe des extrahierten konvexen Abschnitts (d.h. die Höhe, Breite oder dergleichen des konvexen Abschnitts) außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, bestimmt der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122, dass es den konvexen Abschnitt gibt.
  • Der zulässige Bereich als Bestimmungskriterium in Schritt S504 wird auf der Grundlage festgelegt, ob der auf der Modellierfläche vorhandene konvexe Abschnitt bei voranschreitendem Modellierungszyklus ein schwerwiegender Modellierungsfehler für die Produktqualität sein kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist als Beispiel der zulässige Bereich als ein Bereich definiert, der nicht größer als die Dicke tn des Pulverbetts 8 pro Schicht ist, die durch die Pulverauftragseinheit 10 in Schritt S501 gebildet wird.
  • Wenn der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 bestimmt, dass sich der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S504: JA), weist der Korrektursteuerteil 110 den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 an, den Strahl selektiv (lokal) erneut durch die Strahlemittiereinheit 14 zu dem konvexen Abschnitt zu emittieren, der durch den Formmesssensor 34 erfasst wird (Schritt S505). Folglich wird ein Abschnitt, wo der Strahl emittiert wird, geschmolzen, wodurch der konvexe Abschnitt aufgelöst wird. Auf diese Weise ist es möglich, frühzeitig zu verhindern, dass der konvexe Abschnitt mit voranschreitender Modellierungsarbeit zu einem Modellierungsfehler wird, und das Risiko eines Modellierungsfehlers wirksam zu verringern.
  • Die Strahlreemittierung in Schritt S505 kann mehrere Male durchgeführt werden, wenn es schwierig ist, den konvexen Abschnitt aufgrund der Emittierung des Strahls mit einer einmaligen Emittierung aufzulösen. Ferner kann ein Prozess zum Bestätigen, ob der konvexe Abschnitt aufgelöst ist, ausgeführt werden, nachdem Schritt S505 ausgeführt wurde. In diesem Fall kann, wenn der konvexe Abschnitt nicht aufgelöst ist, der Schritt S505 erneut ausgeführt werden, oder es kann eine Warnung ausgegeben werden, um das Ersetzen der Komponente der Strahlemittiereinheit 14 anzumahnen.
  • Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem der konvexe Abschnitt derart ausgebildet ist, dass sich der Konturabschnitt (Randabschnitt) des dreidimensional geformten Produkts ausbaucht, die Oberflächenform durch normale Strahlemission verloren gehen, wenn der Strahl in Schritt S505 erneut emittiert wird. Dementsprechend können der Fokus, die Ausgabe, die Abtastgeschwindigkeit, das Schraffurintervall und dergleichen des Strahls eingestellt werden.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten den Prozess beendet, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S506). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S506: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S501 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S507).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S506: JA), die zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem fertiggestellten dreidimensional geformten Produkt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der fünften Ausführungsform, wenn der Formmesssensor 34 den konvexen Abschnitt auf der Modellierfläche erfasst, die Reparaturarbeit automatisch durchgeführt, indem der Strahl an den zu schmelzenden konvexen Abschnitt emittiert wird. Da der auf der Modellierfläche vorhandene konvexe Abschnitt somit mitten in der Modellierarbeit repariert wird, ist es möglich, in einem frühen Stadium zu verhindern, dass der konvexe Abschnitt bei voranschreitender Modellierarbeit zu einem Qualitätsproblem wird. Der konvexe Abschnitt kann derart ausgebildet sein, dass sich die Modellierfläche während der Modellierarbeit teilweise ausbaucht, was zu einer Beschädigung der Pulverauftragseinheit 10 und der Pulverzuführeinheit 12 führt. Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 dieses Typs ist besonders effektiv bei der Verhinderung eines solchen Defekts.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 gemäß der sechsten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. 15 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt. 16 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Ferrtigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 15 durchgeführt wird.
  • In der folgenden Beschreibung sind Konfigurationen, die denen in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Wie in 15 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 den Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, den Formüberwachungsteil 106, den Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122, einen Spritzer-Bestimmungsteil 124 und den Korrektursteuerteil 110 Das Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Das Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Das Formüberwachungsteil 106 misst die Form der Modellierfläche auf der Grundlage des Messergebnisses des Formmesssensors 34. Der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des konvexen Abschnitts auf der Modellierfläche auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses des Formüberwachungsteils 106. Der Spritzer-Bestimmungsteil 124 bestimmt, ob der konvexe Abschnitt, der durch den Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 erfasst wird, ein Spritzer ist. Der Korrektursteuerteil 110 führt eine Korrektursteuerung auf der Grundlage von Bestimmungsergebnissen des Konvexabschnitts-Bestimmungsteils 122 und des Spritzer-Bestimmungsteil 124 durch.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der sechsten Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungsverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1)-ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte aufgetragen ist, und bildet das Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S601). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um eine Modellierung durchzuführen, indem ein Strahl mit einem Abtastmuster, das einem zu modellierenden dreidimensionalen Formprodukt entspricht, auf das Pulverbett 8 der in Schritt S601 gebildeten n-ten Schicht emittiert wird (Schritt S602).
  • Anschließend misst der Formüberwachungsteil 106 gleichermaßen wie in Schritt S102, der oben beschrieben wurde, die Form der Modellierfläche durch Erhalten des Messergebnisses von dem Formmesssensor 34 (Schritt S603). Zu diesem Zeitpunkt misst der Formmesssensor 34 die Oberflächenform der Modellierfläche als eine dreidimensionale Struktur durch Messung auf der Grundlage des oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Streifenherstellungsverfahrens. Vom Formmesssensor 34 erhaltene Messdaten werden als elektrisches Signal an den Formüberwachungsteil 106 gesendet.
  • Anschließend bestimmt der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 in Schritt S603 auf der Grundlage des Messergebnisses, ob sich der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S604). Eine solche Bestimmung erfolgt durch Analysieren der dreidimensionalen Struktur, die durch den Formüberwachungsteil 106 erhalten wird, um den konvexen Abschnitt zu extrahieren. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Größe des extrahierten konvexen Abschnitts (d.h. die Höhe, Breite oder dergleichen des konvexen Abschnitts) außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, bestimmt der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122, dass es den konvexen Abschnitt gibt.
  • Der zulässige Bereich als Bestimmungskriterium in Schritt S604 wird auf der Grundlage festgelegt, ob der auf der Modellierfläche vorhandene konvexe Abschnitt bei voranschreitendem Modellierungszyklus ein schwerwiegender Modellierungsfehler für die Produktqualität sein kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist als Beispiel der zulässige Bereich als ein Bereich definiert, der nicht größer als die Dicke tn des Pulverbetts 8 pro Schicht ist, das durch die Pulverauftragseinheit 10 in Schritt S601 gebildet wird.
  • Wenn der Konvexabschnitts-Bestimmungsteil 122 bestimmt, dass sich der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S604: JA), bestimmt der Spritzer-Bestimmungsteil 124, ob der konvexe Abschnitt der Spritzer ist (Schritt S605). Die Bestimmung kann auf der Grundlage erfolgen, ob eine projizierte Fläche eines konvexen Verformungsbetrags (eine projizierte Fläche des konvexen Abschnitts), die auf der Oberfläche des Pulverbetts nach der Strahlemission erzeugt wird, nicht mehr als eine erwartete Partikelgröße des Spritzers ist. Eine Referenzteilchengröße des Spritzers kann in Übereinstimmung mit einem Formationsmodus des Spritzers eingestellt werden. Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem die Spritzer durch Streuung aus dem durch Emittieren des Strahls an das zu verfestigende Pulverbett gebildeten Schmelzbads gebildet werden, erwartet, dass die Spritzer eine relativ große Partikelgröße von etwa 150 µm bis 300 µm aufweisen. Somit ist es möglich zu bestimmen, dass der Spritzer lokal vorhanden ist, wenn der konvexe Abschnitt die projizierte Fläche von nicht mehr als 300 µm × 300 µm aufweist.
  • Wenn der konvexe Abschnitt der Spritzer ist (Schritt S605: JA), entfernt der Korrektursteuerteil 110 den konvexen Abschnitt mechanisch unter Verwendung der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit 42 (mindestens eines von dem Schneidentfernungsteil 42a und dem Luftblasentfernungsteil 42b)). Wenn der konvexe Abschnitt der Spritzer ist, wird, da der Spritzer den relativ hohen Prozentsatz des Oxids enthält, das beim Schmelzen des Pulvers erzeugt wird, das Oxid mechanisch entfernt, um sich nicht in das Modellierprodukt zu mischen, wodurch es möglich wird, eine gute Modellierqualität zu erzielen.
  • Es wird vorzugsweise auf die Möglichkeit geachtet, dass, wenn eine Schneidklinge des Schneidentfernungsteils 42a durch Schlagen auf einen Ausbuchtungsabschnitt eines Modellierartikels beschädigt wird, eine Austauscharbeit erforderlich sein kann oder ein beschädigter Abschnitt des Schneidwerkzeugs in den Modellierartikel übergehen kann und zu einer Fremdsubstanz (Verunreinigung) werden kann, während eine Dickenvariation einer nächsten Schicht verringert wird und die Modellierqualität dank einer guten Ebenheitsgenauigkeit der Modellierfläche nach dem Entfernen durch den Schneider verbessert wird.
  • Es wird vorzugsweise auf die Möglichkeit geachtet, dass der Luftblasentfernungsteil 42b ein anderes Pulver als die Spritzer um den Modellierartikel herum wegblasen kann, obwohl der Luftblasentfernungsteil 42b, wie im Fall des Schneidwerkzeugentfernungsteils 42a, nur die Spritzer entfernen kann auch wenn der gewölbte Abschnitt des Modellierartikels vorhanden ist, und somit ist eine genaue Positionierung erforderlich.
  • Wenn andererseits der konvexe Abschnitt nicht der Spritzer ist (Schritt S605: NEIN), weist der Korrektursteuerteil 110, gleichermaßen wie in voranstehend beschriebenem Schritt S505, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 an, den Strahl durch die Strahlemittiereinheit 14 selektiv (lokal) erneut auf den konvexen Abschnitt zu senden, der durch den Formmesssensor 34 erfasst wird (Schritt S607). Folglich wird der Abschnitt, auf den der Strahl emittiert wird, geschmolzen, wodurch der konvexe Abschnitt aufgelöst wird.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten den Prozess beendet, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S608). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S608: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S601 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S609).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S608: JA), die zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem fertiggestellten dreidimensional geformten Produkt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der sechsten Ausführungsform auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses bestimmt, ob der auf der Modellierfläche erzeugte konvexe Abschnitt der Spritzer ist, und die zwei verschiedenen Verfahren zum Entfernen des konvexen Abschnitts werden verwendet. Wenn der konvexe Abschnitt der Spritzer ist, entfernt, da der Spritzer den relativ hohen Prozentsatz des Oxids enthält, das beim Schmelzen des Pulvers erzeugt wird, die Konvexabschnitts-Entfernungseinheit das Oxid mechanisch, um zu verhindern, dass sich das Oxid in das Modellierprodukt mischt. Andererseits gibt es keine derartigen Bedenken, wenn der konvexe Abschnitt nicht der Spritzer ist und somit der konvexe Abschnitt durch Emittieren des Strahls an den konvexen Abschnitt entfernt wird. Es ist möglich, den Modellierungsfehler wirksam zu verhindern und somit die Modellierungsqualität sicherzustellen.
  • <Siebte Ausführungsform>
  • Die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung 1 gemäß der siebten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 17 und 18 beschrieben. 17 ist ein Blockdiagramm, das funktional die interne Konfiguration der Steuervorrichtung 100 gemäß der siebten Ausführungsform zeigt. 18 ist ein Flussdiagramm, das Schritte des dreidimensional-additiven Fertigungsverfahrens zeigt, das von der Steuervorrichtung 100 in 17 ausgeführt wird.
  • In der folgenden Beschreibung sind Konfigurationen, die denen in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Wie in 17 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 den Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102, den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, den Formüberwachungsteil 106, den Temperaturüberwachungsteil 114, den Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116, den Rauheitsbestimmungsteil 108, den Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118, der Spritzer-Bestimmungsteil 124, der Korrektursteuerteil 110 und der Warnbenachrichtigungsteil 112. Der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 ist vorgesehen, um die Pulverauftragseinheit 10 zu steuern. Der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 ist vorgesehen, um die Strahlemittiereinheit 14 zu steuern. Das Formüberwachungsteil 106 misst die Form der Oberfläche des Pulverbetts 8 oder der Modellierfläche auf der Grundlage des Messergebnisses des Formmesssensors 34. Das Temperaturüberwachungsteil 114 misst die Temperatur der Modellierfläche auf der Grundlage der Messergebnisse des Temperaturmesssensors (des ersten Temperaturmess-sensors 38a und des zweiten Temperaturmesssensors 38b). Der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines internen Fehlers auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses des Temperaturüberwachungsteils 114. Der Rauheitsbestimmungsteil 108 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Rauheit auf der Oberfläche des Pulverbetts 8 oder der Modellierfläche auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses des Formüberwachungsteils 106. Der Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118 berechnet die Durchschnittstemperatur des Pulverbetts 8 auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses des Temperaturüberwachungsteils 114. Der Spritzer-Bestimmungsteil 124 bestimmt, ob der konvexe Abschnitt, der durch den Rauheitsbestimmungsteil 108 erfasst wird, ein Spritzer ist. Der Korrektursteuerteil 110 führt eine Korrektursteuerung auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses jedes oben beschriebenen Teils durch. Der Warnbenachrichtigungsteil 112 steuert den Warnteil 44.
  • In der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird das dreidimensional-additive Fertigungsverfahren gemäß der siebten Ausführungsform durchgeführt, indem diese Bestandteile wie folgt funktionieren. Bei dem dreidimensional-additiven Fertigungssverfahren werden Modellierungszyklen wiederholt, um ein zu modellierendes dreidimensional geformtes Produkt zu bilden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch eine beispielhafte Beschreibung mit einem Fokus auf den n-ten Modellierungszyklus (n ist eine beliebige natürliche Zahl) gegeben.
  • Zunächst steuert der Pulverauftragseinheit-Steuerteil 102 die Pulverauftragseinheit 10, um ein Pulver auf die Grundplatte 2 oder das Pulverbett 8 der (n-1)-ten Schicht aufzutragen, die bereits auf die Grundplatte aufgetragen ist, und bildet das Pulverbett 8 der n-ten Schicht (Schritt S701). Das neu gebildete Pulverbett 8 hat eine Schichtdicke tn von beispielsweise einigen zehn µm.
  • Anschließend misst der Formüberwachungsteil 106 die Oberflächenform des Pulverbetts 8 durch Erhalten des Messergebnisses von dem Formmesssensor 34, und der Rauheitsbestimmungsteil bestimmt auf der Grundlage des Messergebnisses, ob eine Rauheit auf dem Pulverbett 8 vorliegt (Schritt S702). Wenn die Rauheit auf dem Pulverbett 8 vorliegt (Schritt S702: NEIN), trägt der Korrektursteuerteil 110 erneut ein Pulver auf, um die Rauheit auf dem Pulverbett 8 zu verringern, bevor der Strahl auf das Pulverbett 8 emittiert wird (Schritt S703). Infolgedessen wird die Rauheit auf dem Pulverbett 8 aufgelöst, wodurch es möglich wird, das durch die Rauheit erzeugte anormale Vorkommen beim Fortschreiten der Modellierarbeit wirksam zu verringern. Darüber hinaus kann der Korrektursteuerteil 110, wenn sich die Rauheit selbst durch die Wiederauftragsarbeit nicht auflöst, den Warnbenachrichtigungsteil 112 anweisen, eine Warnung von dem Warnteil 44 auszugeben.
  • Da die Details der jeweiligen Schritte in den Schritten S702 bis S704 wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, wird auf deren detaillierte Beschreibung hier verzichtet.
  • Anschließend steuert der Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 die Strahlemittiereinheit 14, um Emittierbedingungen einzustellen, die dem dreidimensional geformten Produkt entsprechen, das für das gebildete Pulverbett 8 der n-ten Schicht zu modellieren ist (Schritt S704), und um Modellierung durch Emittieren eines Strahls auf der Basis der eingestellten Emissionsbedingungen durchzuführen (Schritt S705).
  • Während der Strahl in Schritt S705 abgetastet/emittiert wird, erhält der Temperaturüberwachungsteil 114 die Messergebnisse von dem ersten Temperaturmesssensor 38a und dem zweiten Temperaturmesssensor 38b, und der Intern-Fehler-Bestimmungsteil 116 bestimmt das Vorhandensein oder Fehlen des internen Fehler auf der Basis der Messergebnisse (Schritt S706). Wenn ein interner Fehler vorliegt (Schritt S706: NEIN), veranlasst der Korrektursteuerteil 110 den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, die Strahlemittiereinheit 14 so zu steuern, dass sie erneut einen Strahl an die Position emittiert, die bestimmt worden ist, den internen Fehler aufzuweisen (Schritt S707). Folglich wird die Position mit dem internen Fehler wieder geschmolzen, wodurch der interne Fehler beseitigt wird.
  • Da die Details der jeweiligen Schritte in den Schritten S706 und S707 wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform sind, wird auf deren detaillierte Beschreibung hier verzichtet.
  • Anschließend berechnet der Durchschnittstemperaturberechnungsteil 118 die Durchschnittstemperatur auf der Grundlage der Messergebnisse des ersten Temperaturmesssensors 38a und des zweiten Temperaturmesssensors 38b und bestimmt, ob eine Abnormalität in der Durchschnittstemperatur vorliegt (Schritt S708). Die Bestimmung bestimmt, dass die Abnormalität vorliegt, wenn insbesondere die Differenz ΔT von der Durchschnittstemperatur in dem vorhergehenden Modellierungszyklus nicht kleiner als der Referenzwert Tref ist, wie in der obigen dritten Ausführungsform beschrieben. Wenn es eine Abnormalität in der Durchschnittstemperatur gibt (Schritt S708: NEIN), führt der Korrektursteuerteil 110 eine Korrektursteuerung an dem Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104 durch, um eine Energiedichte des von der Strahlemittiereinheit 14 emittierten Strahls zu verringern (Schritt S709). Folglich werden die in Schritt S704 eingestellten Emissionsbedingungen geändert, um die Emissionsdichte zu verringern. Es ist möglich, die Qualitätsschwankungen in der Stapelhöhenrichtung zu unterdrücken, indem also eine Steuerung durchgeführt wird, um die Strahlemissionsdichte zu verringern, wenn bestimmt wird, dass die Ansammlung der Wärmemenge auf der Modellierfläche zunimmt, da die Differenz ΔT größer als der Referenzwert ΔTref ist.
  • Da die Details der jeweiligen Schritte in den Schritten S708 und S709 wie in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform sind, wird auf deren detaillierte Beschreibung hier verzichtet.
  • Anschließend erhält der Formüberwachungsteil 106 das Messergebnis von dem Formmesssensor 34, und der Rauheitsbestimmungsteil 108 bestimmt auf der Grundlage eines durch den Formüberwachungsteil 106 erhaltenen Ergebnisses, ob die Rauheit auf der Modellierfläche vorliegt (Schritte S710, S712). Wenn sich der konkave Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S710: NEIN), steuert der Korrektursteuerteil 110 die Pulverzuführeinheit 12, um selektiv (lokal) das Pulver dem konkaven Abschnitt zuzuführen, der durch den Formmesssensor 34 erfasst wird, und steuert den Strahlemittiereinheit-Steuerteil 104, um den Strahl an das zugeführte Pulver zu emittieren (Schritt S711). Infolgedessen wird der konkave Teil, der auf der Modellierfläche vorhanden ist, mit dem Pulver gefüllt und durch Strahlemission gehärtet. Da der auf der Modellierfläche vorhandene konkave Teil mitten in der Modellierarbeit aufgelöst wird, ist es möglich, in einem frühen Stadium zu verhindern, dass der konkave Teil bei voranschreitender Modellierarbeit zu einer Anomalität wird.
  • Da die Details der jeweiligen Schritte in den Schritten S710 und S711 wie in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform sind, wird auf deren detaillierte Beschreibung hier verzichtet.
  • Wenn sich andererseits der konvexe Abschnitt auf der Modellierfläche befindet (Schritt S712: NEIN), führt der Korrektursteuerteil 110 aus mindestens eines aus: i) Re-Emittierung eines Strahls an den konvexen Abschnitt, ii) mechanisches Entfernen des konvexen Abschnitts unter Verwendung des Schneidentfernungsteils und/oder des Luftblasentfernungsteils und iii) selektives (lokales) erneutes Emittieren eines Strahls an den konvexen Abschnitt durch die Strahlemittiereinheit 14 (Schritt S713). Da sich der auf der Modellierfläche vorhandene konvexe Teil mitten in der Modellierarbeit auflöst, ist es möglich, in einem frühen Stadium zu verhindern, dass der konvexe Teil bei voranschreitender Modellierarbeit zu einer Anomalität wird.
  • Da i) wie in der oben beschriebenen fünften Ausführungsform ist und ii) und iii) wie in der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform sind, wird die detaillierte Beschreibung davon hier weggelassen.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine Reihe von Modellierungsarbeiten den Prozess beendet, indem der Modellierungszyklus ausreichend wiederholt wird (Schritt S714). Wenn der Modellierungsprozess nicht abgeschlossen ist (Schritt S714: NEIN), kehrt die Steuervorrichtung 100 zum Schritt S701 zurück, um zum Modellierungsprozess für die (n+1)-te Schicht überzugehen (Schritt S715).
  • Danach wird, wenn die Modellierungsarbeit durch ausreichende Wiederholung des Modellierungszyklus abgeschlossen ist (Schritt S714: JA), die zerstörungsfreie Prüfung nach Bedarf an dem fertiggestellten dreidimensional geformten Produkt durchgeführt, und die Reihe von Modellierungsarbeiten wird abgeschlossen (beendet).
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß der siebten Ausführungsform möglich, das Auftreten der Modellierungsanomalität aus verschiedenen Perspektiven in den jeweiligen Schritten während der Modellierungsarbeit in Echtzeit zu verhindern, indem die jeweiligen in der ersten bis sechsten Ausführungsform oben beschriebenen Verfahren kombiniert werden . Dadurch ist es möglich, eine bessere Qualität zu gewährleisten und eine höhere Produktionseffizienz als je zuvor zu erzielen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung anwendbar, die das dreidimensional geformte Produkt durch Ausführen einer additiven Fertigung durch Emittieren eines Strahls an ein aufgetragenes Pulver fertigt, und das dreidimensional-additive Fertigungsverfahrens ausgeführt durch die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung
    10
    Pulverauftragseinheit
    12
    Pulverzuführeinheit
    14
    Strahlemittiereinheit
    34
    Formmesssensor
    38a
    Erster Temperaturmesssensor
    38b
    Zweiter Temperaturmesssensor
    42
    Konvexabschnitts-Entfernungseinheit
    42a
    Schneidentfernungsteil
    42b
    Luftblasentfernungsteil
    44
    Warnteil
    100
    Steuervorrichtung
    102
    Pulverauftragseinheit-Steuerteil
    104
    Strahlemittiereinheit-Steuerteil
    106
    Formüberwachungsteil
    108
    Rauheitsbestimmungsteil
    110
    Korrektursteuerteil
    112
    Warnbenachrichtigungsteil
    114
    Temperaturüberwachungsteil
    116
    Intern-Fehler-Bestimmungsteil
    118
    Durchschnittstemperaturberechnungsteil
    120
    Konkavabschnitts-Bestimmungsteil
    122
    Konvexabschnitts-Bestimmungsteil
    124
    Spritzer-Bestimmungsteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009001900 A [0003]

Claims (17)

  1. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung, aufweisend: eine Grundplatte; eine Pulverauftragseinheit zum Auftragen eines Pulvers auf die Grundplatte, um ein Pulverbett zu bilden; eine Strahlemittiereinheit zum Emittieren eines Strahls an das Pulverbett, um das Pulverbett selektiv zu härten; und mindestens einen Sensor zum Messen einer Rauheit auf dem Pulverbett, einer Rauheit oder einer Temperatur auf einer Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett gebildet wird, oder einer Temperatur des Pulverbetts während des Emittierens des Strahls, wobei die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung konfiguriert ist, um einen Fehler beim Auftragen des Pulvers, der bereits von der Pulverauftragseinheit ausgeführt wurde, oder einen Fehler beim Emittieren des Strahls, der bereits von der Strahlemittiereinheit ausgeführt wurde, auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des mindestens einen Sensors vor Abschluss des Ausbildens einer nächsten Schicht zu korrigieren.
  2. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor einen ersten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf dem Pulverbett aufweist und wobei die Pulverauftragseinheit konfiguriert ist, um das Pulver erneut aufzutragen, um die Rauheit des Pulverbetts vor der Emittierung des Strahls an das Pulverbett zu verringern, wenn ein durch den ersten Formmesssensor erfasster Wert der Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
  3. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend ein Komponentenaustauschwarnteil, das zum Ausgeben einer Warnung zum Mahnen des Austauschs einer Komponente der Pulverauftragseinheit konfiguriert ist, wenn der durch den ersten Formmesssensor erfasste Wert der Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, nachdem das Pulver von der Pulverauftragseinheit erneut aufgetragen wurde.
  4. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Sensor einen zweiten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf der Modellierfläche aufweist, wobei die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ferner eine Pulverzufuhreinheit zum selektiven Zuführen des Pulvers zu einem konkaven Abschnitt aufweist, der von dem zweiten Formmesssensor erfasst wird, und wobei die Strahlemittiereinheit konfiguriert ist, um den Strahl an das Pulver zu emittieren, das dem konkaven Abschnitt durch die Pulverzuführeinheit zugeführt wird.
  5. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mindestens eine Sensor einen zweiten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf der Modellierfläche aufweist und wobei die Strahlemittiereinheit konfiguriert ist, um den Strahl zu einem konvexen Abschnitt zu emittieren, der durch den zweiten Formmesssensor erfasst wird.
  6. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mindestens eine Sensor einen zweiten Formmesssensor zum Erfassen der Rauheit auf der Modellierfläche aufweist und wobei die dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung ferner eine Konvexabschnitts-Entfernungseinheit zum Entfernen eines durch den zweiten Formmesssensor erfassten konvexen Abschnitts aufweist.
  7. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Konvexabschnitts-Entfernungseinheit einen Schneider oder einen Gasbrenner zum Entfernen des konvexen Abschnitts beinhaltet.
  8. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend eine Steuerung zum Steuern mindestens der Strahlemittiereinheit und der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen, ob der konvexe Abschnitt ein Spritzer ist, der während des Emittierens des Strahls gebildet wird, auf der Grundlage einer Form des konvexen Abschnitts, die durch den zweiten Formmesssensor erfasst wird; Steuern der Konvexabschnitts-Entfernungseinheit, um die Spritzer zu entfernen, wenn der konvexe Abschnitt der Spritzer ist; und Steuern der Strahlemittiereinheit, um den Strahl zum konvexen Abschnitt zu emittieren, wenn der konvexe Abschnitt nicht der Spritzer ist.
  9. Dreidimensional-additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuerung bestimmt, dass der konvexe Abschnitt der Spritzer ist, wenn eine projizierte Fläche des konvexen Abschnitts nicht mehr als 300µm × 300µm beträgt.
  10. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren, das eine Modellierung durch Emittieren eines Strahls an ein durch Auftragen eines Pulvers auf eine Grundplatte geformtes Pulverbett durchführt, um das Pulverbett selektiv zu härten, wobei das Verfahren aufweist: einen Messschritt zum Messen einer Rauheit auf dem Pulverbett, einer Rauheit oder einer Temperatur auf einer Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls auf das Pulverbett gebildet wird, oder einer Temperatur des Pulverbetts während des Emittierens des Strahls; und einen Korrekturschritt zum Korrigieren eines Fehlers beim Auftragen des Pulvers in dem bereits gebildeten Pulverbett oder eines Fehlers beim Emittieren des Strahls, der bereits von der Strahlemittiereinheit durchgeführt wurde, auf der Grundlage eines Messergebnisses in dem Messschritt vor dem Abschluss des Formens einer nächsten Schicht.
  11. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 10, wobei der Messschritt das Messen der Rauheit auf dem Pulverbett beinhaltet und wobei der Korrekturschritt das Wiederauftragen des Pulvers beinhaltet, um die Rauheit des Pulverbetts vor dem Emittieren des Strahls an das Pulverbett zu verringern, wenn ein Wert der in dem Messschritt gemessenen Rauheit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
  12. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Messschritt das Messen der Rauheit auf der Modellierfläche beinhaltet, und wobei der Korrekturschritt das selektive Zuführen des Pulvers zu einem im Messschritt gemessenen konkaven Abschnitt und das Emittieren des Strahls zu dem dem konkaven Abschnitt zugeführten Pulver beinhaltet.
  13. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Messschritt das Messen der Rauheit auf der Modellierfläche beinhaltet, und wobei der Korrekturschritt das Emittieren des Strahls an einen im Messschritt gemessenen konvexen Abschnitt beinhaltet.
  14. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Messschritt das Messen der Rauheit auf der Modellierfläche beinhaltet, und wobei der Korrekturschritt das Entfernen eines im Messschritt gemessenen konvexen Abschnitts beinhaltet.
  15. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 14, wobei der Korrekturschritt das Entfernen des konvexen Abschnitts unter Verwendung eines Schneiders oder eines Gasbrenners beinhaltet.
  16. Dreidimensional-additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Korrekturschritt beinhaltet: Bestimmen, ob der konvexe Abschnitt ein Spritzer ist, der während des Emittierens des Strahls gebildet wird, auf der Grundlage einer Form des konvexen Abschnitts, die in dem Messschritt gemessen wurde; Entfernen des Spritzers, wenn der konvexe Teil der Spritzer ist; und Emittieren des Strahls an den konvexen Abschnitt, wenn der konvexe Abschnitt nicht der Spritzer ist
  17. Dreidimensional-additiv hergestelltes Produkt, hergestellt durch Ausführen einer additiven Fertigung durch Emittieren eines Strahls an in Schichten aufgetragene Pulver, wobei das dreidimensional-additiv hergestellte Produkt hergestellt ist durch: Ausbilden eines Pulverbetts durch Auftragen der Pulver auf eine Grundplatte; selektives Härten des Pulverbetts durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett; Messen einer Rauheit auf dem Pulverbett, einer Rauheit oder einer Temperatur auf einer Modellierfläche, die durch Emittieren des Strahls an das Pulverbett gebildet wird, oder einer Temperatur des Pulverbetts während des Emittieren des Strahls; und Korrektur eines Fehlers beim Auftragen der Pulver in dem bereits gebildeten Pulverbett oder eines Fehlers beim Emittieren des Strahls, der bereits durchgeführt wurde, auf der Grundlage eines Messergebnisses vor dem Abschluss der Bildung einer nächsten Schicht.
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