DE19953000C2 - Verfahren und Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern

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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur schnel­ len Herstellung von Körpern nach den Oberbegriffen der Patent­ ansprüche 1 und 5.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Körpern aus schichtweise aufgebrachtem Pulver und einem selektiven Sin­ tern der jeweilig aufgebrachten Schicht sind aus der US 4 863 538 (Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Körpern durch selektives Sintern) bekannt. Dabei wird durch energierei­ che Strahlung das Pulver der jeweiligen Schicht partiell gesin­ tert. Über das Auftreffen einer Strahlung auf die Pulverschicht wird dabei der Körper realisiert. Zur Erzeugung des jeweiligen Körpervolumens wird die energiereiche Strahlung gescannt. Die Einrichtung dieser Lösung besteht in einem durch einen Mikro­ rechner gesteuerten Verfahrensablauf. In bekannten Industrie­ anlagen kommen vorwiegend CO2- oder Nd:YAG-Laser mit Scanner, mit einer Leistung von 50 W bis 200 W und einem Fokus von 100 µm bis 300 µm zum Einsatz. Das Ergebnis ist ein gesinterter Körper. Dieser zeichnet sich allerdings dadurch aus, dass eine Verbindung, ohne dass eine Schmelze wie beim Schweißen gebildet wird, entsteht. Damit ergeben sich Körper, die nur bedingt z. B. als Druckgusswerkzeuge einsetzbar sind. Durch eine nachträg­ liche Infiltration kann die Dichte des Sinterkörpers gesteigert werden. Ein wesentlicher Nachteil besteht weiterhin in der sehr langen Sinterzeit insbesondere bei größeren Körpern, die je nach Bauteilgröße bis zu 100 h beträgt. Ein weiterer Nachteil ist die relativ große Oberflächenrauhheit des gesinterten Körpers.
Weitere derartige Veröffentlichungen sind die US 5 314 003 und US 5 393 613, bei denen die Körper aus einem vorher bereiteten Pulvergemisch verschiedener Metalle hergestellt werden. Eines der Metalle weist dabei einen geringen Schmelzpunkt auf, so dass bei einer partiellen Erwärmung diese Pulverteile sintern. In der US 5 508 489 (Vorrichtung zum Lasersintern mit mehreren Strahlen) kommen zwei Laser-Strahlungsquellen zum Einsatz. Der Strahl der zweiten Strahlungsquelle dient dazu, die unmittel­ bare Umgebung des mit dem ersten Strahl zu sinternden Bereiches auf Temperaturen unterhalb der Sintertemperatur zu erwärmen, um den Temperaturgradienten zwischen dem Sinterbereich und der unmittelbaren Umgebung zu reduzieren.
Eine weitere Möglichkeit der Herstellung eines Körpers aus schichtweise aufgetragenem Teilchen ist das Laserauftrags­ schweißen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die Herstellung dichter Metallkörper, die Eigenschaften ähnlich des kompakten Materials aufweisen. Zur Anwendung kommen Nd:YAG-, CO2- oder Hochleistungsdioden-Laser mit einer Leistung von 500 W bis mehrere kW und einem Strahlfleck von 0,2 bis mehrere mm Durch­ messer. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass keine dreidimensionalen Formen mit Hinterschneidungen realisierbar sind. Damit ergibt sich eine nur sehr eingeschränkte Formen­ vielfalt. Ein weiterer Nachteil ist die mangelnde Konturen­ schärfe.
Der in den Patentansprüchen 1 und 5 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, insbesondere als Werkzeuge, Werkstücke, Urmodelle, Gussformen oder Prototypen ausgebildete Körper unter Verwendung von schichtweise aufgebrachten pulverförmigen Stof­ fen insbesondere schnell herzustellen.
Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 5 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Das Verfahren und die Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern unter Verwendung von schichtweise aufgebrachten pulver­ förmigen Stoffen, insbesondere zur schnellen Herstellung von Werkzeugen, Werkstücken, Urmodellen, Gussformen oder Prototy­ pen, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Körper maßgenau und konturscharf hergestellt werden. Formkorrigierende Nachbehandlungen werden weitestgehend vermieden, so dass der­ artige Körper sehr ökonomisch herstellbar sind. Dieser Sachver­ halt wird durch eine gleichzeitige Steigerung der Schnelligkeit bei der Realisierung wesentlich unterstützt. Das wird durch die Verwendung zweier Strahlungsquellen erreicht, wobei die Erste der Erzeugung der Kontur und die Zweite zur Realisierung des Innenraumes dient. Bei der ersten Strahlungsquelle handelt es sich vorwiegend um einen Laser guter Strahlqualität, da ein kleiner Fokus erzielt werden soll. Bei einer gleichzeitigen Anwendung beider Strahlungsquellen wird eine schnellstmögliche Realisierung des Werkstückes gewährleistet.
Das gilt insbesondere bei der Herstellung gesinterter Körper, die insbesondere aus Pseudolegierungen oder Verbundwerkstoffen einer metallischen und nichtmetallischen Komponente bestehen. Durch die energiereiche Strahlung werden die an den Oberflächen liegenden Atome des Pulvers beweglicher, so dass diese die Plätze von einem Teilchen zum nächsten wechseln können. Dadurch entstehen an den Berührungsflächen der Pulverteilchen Verbin­ dungen. Bei höherer Temperatur nehmen auch die im Inneren be­ findlichen Atome an dieser Bewegung teil. Es erfolgt eine Ver­ bindung ohne dass eine Schmelze wie beim Schweißen gebildet wird. Bei einem Pulver, das nur aus einer Komponente besteht, genügt zum Sintern eine Temperatur, die bei etwa 2/3 der Schmelzpunkttemperatur in Kelvin liegt. Bei Pulvermischungen oder legierten Pulvern ist auch eine Bildung einer Schmelze möglich, das entspricht dem Sintern mit flüssiger Phase. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung bestehen darin, dass auch ein Schweißen der Konturen möglich ist. Dabei wird zuerst die Kontur mit einem Laserstrahl mit einem kleinen Fokus erzeugt und anschließend oder gleichzeitig der zukünftige Innenraum des Körpers mit einem Laserstrahl mit einem großen Fokus ge­ schweißt. Durch den sehr kleinen Fokus des Lasers für die Kontur werden nur kleinste Gebiete aufgeschmolzen, wodurch eine Konturtreue gewahrt bleibt. Die so gebildete Kontur stellt für den anschließenden Schmelzvorgang im Inneren des Körpers ein Gefäß dar und verhindert eine Zerstörung der äußeren Form durch die Schmelze.
Weitere Möglichkeiten sind dadurch gegeben, dass die äußere Kontur gesintert und der Innenraum aufgeschmolzen wird. Dies führt zu einem sehr festen Körper mit feinster Außenkontur. Die umgekehrte Vorgehensweise, eine geschweißte Kontur mit einem gesinterten Innenraum führt zu einer erhöhten Herstellungsge­ schwindigkeit bei hoher Haltbarkeit der Oberfläche des Körpers. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich hinterschneidende Körperkanten realisierbar sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patent­ ansprüchen 2 bis 4 und 6 bis 14 angegeben.
Die Strahlen der zweiten Strahlungsquelle sind je nach der Her­ stellungstechnologie, der verwendeten Stoffe, der geometrischen Formen oder Abmessungen des Körpers nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 gleichzeitig und/oder nach den Strahlen der ersten Strahlungsquelle auf die Schicht oder die Schichten aufbringbar.
Der Innenraum des Körpers ist nach der Weiterbildung des Pa­ tentanspruchs 3 sowohl einzeln schichtweise als auch nach dem Auftragen mehrerer Schichten gleichzeitig mit den Strahlen der zweiten Strahlungsquelle überstreichbar. Besonders beim Sintern der Pulverteilchen sind auch mehrere Schichten miteinander ver­ bindbar. Dadurch sind unter anderem auch großvolumige Körper schnell realisierbar.
Die Steuerung der Anzahl der Schichten sowohl der Kontur als auch des Innenraumes und von Bahnen der ersten, der zweiten Strahlungsquelle und damit von die Strahlen führenden und/oder ablenkenden Einrichtungen erfolgt vorteilhafterweise nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 über eine in eine Steuer­ einrichtung implizierte Software.
Mit den Weiterbildungen des Patentanspruchs 6 werden vorteil­ hafterweise, zum einen über eine fokussierte Strahlung der Körper scharfkantig hergestellt und zum anderen über eine flä­ chenhaft wirkende Strahlung höherer Leistung mit einem großen Fokus, einem Linienfokus oder einer flächenhaften Belichtung der Innenraum zwischen den Konturen schnell realisiert.
Günstige Strahlungsquellen sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 ein Nd:YAG-, CO2-, Faser- oder Diodenlaser jeweils mit einer fokussierten Strahlung und ein Hochleistungs­ diodenlaser mit einem Linienfokus, ein TEA- oder Excimer-Laser mit einer flächenhaften Strahlung, eine Hochleistungslampe, sowie ein Hochleistungs-Nd:YAG-Laser mit entsprechend großem Fokus oder ein Hochleistungs-CO2-Laser mit einem entsprechend großem Fokus.
Die Steuereinrichtung nach der Weiterbildung des Patentan­ spruchs 8 ermöglicht das gezielte Erzeugen des Körpers.
In den Weiterbildungen der Patentansprüche 9 und 10 sind güns­ tige Parameter für die erste und die zweite Strahlungsquelle angegeben.
Eine Erwärmung des Körpers mit einer Wärmequelle während und nach seiner Herstellung mit der Weiterbildung des Patentan­ spruchs 11 verringert die Möglichkeit einer Rissbildung durch eine ungesteuerte Abkühlung der bereits bearbeiteten Schichten. Damit steigt die Qualität des hergestellten Körpers und Aus­ schuss wird weitestgehend eingeschränkt. Durch eine konstante Temperierung auf erhöhter Temperatur bereits vor Beginn der Bearbeitung ist eine zusätzlich durch einen Laser eingebrachte Energie kompensierbar. Maßabweichungen des Körpers durch unter­ schiedliche Temperaturen während der Bearbeitung werden ver­ mieden.
Durch die Herstellung des Körpers unter Vakuumbedingungen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 ist keine reaktive Atmosphäre vorhanden, so dass eine chemische Reaktion der Pulverteilchen weitestgehend unterdrückt wird und Fehlstellen im Gefüge des Körpers weitestgehend vermieden werden. Die Qua­ lität der unter Vakuum hergestellten Körper steigt wesentlich. Ein weiterer Vorteil des Arbeitens unter Vakuum besteht darin, dass gleichzeitig eine an den Pulverteilchen vorhandene Wasser­ haut entfernt wird. Das Pulver trocknet und die Handhabbarkeit des Pulvers steigt. Weiterhin wird eine Klumpenbildung während des Auftragens weitestgehend vermieden. Damit sind dünne Schichten, auch < 50 µm, realisierbar.
Bei einem Schweißen der Pulverteilchen sind weiterhin auch dichte und porenfreie Körper herstellbar.
Ein undefiniertes Aufheizen der Vakuumkammer und des Einkoppel­ fensters werden durch die Weiterbildung des Patentanspruchs 13 weitestgehend verhindert, so dass stabile optische Bedingungen für den Prozess garantiert werden.
Eine Positionierung der Scanner in verschiedenen Ebenen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 14 sichert ein mechanisch unabhängiges Arbeiten der Scanner über die gesamte Fläche des Körpers.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden näher beschrieben.
Die Figur zeigt dazu eine prinzipielle Darstellung einer Ein­ richtung zur schnellen Herstellung von Körpern.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beinhalten jeweils zu­ sammen sowohl Verfahren als auch Einrichtungen zur schnellen Herstellung von Körpern unter Verwendung von schichtweise auf­ gebrachten pulverförmigen Stoffen, insbesondere zur schnellen Herstellung von Werkzeugen, Werkstücken, Urmodellen, Gussformen oder Prototypen.
1. Ausführungsbeispiel
In einem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung der Kontur 2 eines Körpers 1 nach dem Aufbringen einer Schicht aus einem in Pulverform vorliegenden Stoff. Dazu wird mittels eines Rakels 5 aus einem Vorratsbehälter 15 eine Schicht mit einer Schichtdicke von 50 µm des pulverförmigen Stoffes 4 flächig aufgebracht. Der Körper 1 wird in einem Behältnis erzeugt. Nach dem Aufbringen einer Schicht erfolgt die Realisierung der Kon­ tur 2 des Körpers 1 in dieser Schicht. Dazu wird die Kontur 2 mittels der Laserstrahlung 10 eines cw-Faserlasers 9 mit einer Leistung von 50 W und einem im Strahlengang nachgeordneten zweidimensionalen ersten Scanners 12 erzeugt. Der cw-Faser­ laserstrahl 10 besitzt einen Fokusdurchmesser von 20 µm. Der zweidimensionale erste Scanner 12 befindet sich dazu an einer ersten xy-Positioniereinheit 14, so dass der cw-Faserlaser­ strahl 10 linienförmig und in hoher Geschwindigkeit über die Pulverschicht führbar ist. Damit ist die Fläche des Körpers 1 vollständig überstreichbar. Der erste Scanner 12 wird entspre­ chend seinem Arbeitsbereich schrittweise verfahren. Je nach dem pulverförmigen Stoff 4 wird der cw-Faserlaserstrahl 10 mehr­ fach in nebeneinanderliegenden Spuren zur Erzeugung der Kontur 2 des Körpers 1 geführt.
Danach wird mittels des Rakels 5 die nächste Schicht des pulverförmigen Stoffes 4 aufgetragen und mittels der cw-Faser­ laserstrahlung 10 wiederum aufgeschmolzen oder gesintert.
Falls die vertikale Struktur des Körpers 1 es erlaubt, wird der Innenraum 3 des Körpers 1 nach jeweils 10 bis 30 Schichten des pulverförmigen Stoffes 4 mit der Diodenlaserstrahlung 8 eines Hochleistungsdiodenlasers 7 aufgeschmolzen oder gesintert. Es wird dazu über einen zweiten eindimensionalen Scanner 11 ein Linienfokus von ungefähr 0,8 × 3 mm2 angewandt. Der zweite Scanner 11 ist an einer zweiten xy-Positioniereinheit 13 ange­ koppelt.
Die Realisierung der Kontur 2 und des Innenraums 3 des Körpers 1 erfolgt über eine Steuerung in Form eines Computers 16. Dazu sind die Anordnungen zum Auftragen des pulverförmigen Stoffes 4 in Form des Antriebs 6 des Rakels 5, der cw-Faserlaser 9, der Hochleistungsdiodenlaser 7, die Scanner 11, 12 und die xy-Po­ sitioniereinheiten 13, 14 mit dem Computer 16 verbunden. Über den Computer 16 erfolgt die Berechnung der Anzahl der neben­ einanderliegenden Kontur- und der Innenspuren je nach der Geo­ metrie des Körpers 1 unter Beachtung der vorhandenen Fokusgeo­ metrien. Weiterhin wird die Berechnung der Anzahl der überein­ anderliegenden Konturspuren je nach der Geometrie des Körpers 1 durchgeführt. Gleichzeitig wird der Herstellungsprozess des Körpers 1 automatisch gesteuert. Über an den Computer 16 ange­ schlossene Prozesssensorik wird der gesamte Herstellungsprozess überwacht und ausgewertet.
Nach Beendigung des Herstellungsprozesses werden die lose an­ gelagerten Teilchen des pulverförmigen Stoffes 4 mechanisch, physikalisch und/oder chemisch entfernt.
Die Figur zeigt prinzipiell eine derartig ausgebildete Einrich­ tung.
Eine in weiteren Ausführungen durchgeführte Nachbehandlung des Körpers durch Glühen oder Härten vermindert die Spannungen oder erhöht die Festigkeit des hergestellten Körpers.
2. Ausführungsbeispiel
Der Verfahrensablauf und die verwendete Struktur des Auftragens der Pulverteilchen, von zwei Lasern, deren Strahlen geformt und abgelenkt werden, die weiterhin mit einem Computer als Steuer­ einrichtung verbunden sind, in einem zweiten Ausführungsbei­ spiel entspricht im wesentlichen der des ersten Ausführungsbei­ spiels. Die Realisierung der Kontur des Körpers erfolgt nahezu analog denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Zusätzlich befinden sich jedoch der Vorratsbehälter für das Pulver und der Bauraum für das Werkstück in einem Vakuumbe­ hälter. Der Bauraum ist mit einer Wärmequelle verbunden. Das Vakuum verhindert eine übermäßige Wärmeableitung zum Vakuum­ behälter.
Es ergeben sich zusätzliche Prozessschritte.
Vor Beginn des eigentlichen Erzeugens der Kontur wird zunächst im Vakuumgefäß ein Druck im Vorvakuumbereich von 1 mbar bis 10 mbar erzeugt. Anschließend erfolgt ein Aufheizen des Bau­ raumes auf 600°C bis 800°C. Die Temperatur wird entsprechend dem verwendeten Werkstoff so hoch gewählt, dass beim Schweißen der Schichten keine Spannungen entstehen, aber noch so niedrig, dass die Pulverteilchen noch nicht großflächig sintern. Das führt zum Herstellen spannungsarmer geschweißter und damit dichter und porenfreier Werkstücke. Durch die Anwendung einer hohen Temperatur kurz unterhalb der Sintertemperatur ist der Körper vorteilhafterweise mit einer wesentlich geringeren Laserleistung und/oder einer wesentlich höheren Geschwindigkeit herstellbar. Das führt zu ökonomischen Vorteilen, so dass der Aufwand für das Heizen weitestgehend kompensierbar ist.
Durch die Anwendung des Vakuums ist es möglich, die Dicke der aufgebrachten Schichten auf 10 µm bis 30 µm zu verringern. Die Schichten können im Vakuum geschweißt werden, so dass dichte und völlig porenfreie Körper entstehen. Die benötigte Laser­ leistung ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel wesent­ lich geringer. Während der Prozess abläuft, wird die Vakuum­ kammer außen und vor allem am Einkoppelfenster gekühlt. Dies verhindert unerwünschte Brechungsindexgradienten über dem Einkoppelfenster, welche zu Unschärfen im Laserfokus führen können.
Nach Beendigung des Formprozesses wird der Körper langsam abge­ kühlt. Zur Beschleunigung des Abkühlprozesses kann in die Kam­ mer Inertgas, z. B. Argon, eingelassen werden.
3. Ausführungsbeispiel
Der Verfahrensablauf und die verwendete Struktur des Auftragens der Pulverteilchen, von zwei Lasern, deren Strahlen geformt und abgelenkt werden, die weiterhin mit einem Computer als Steuer­ einrichtung verbunden sind, entspricht denen des ersten Aus­ führungsbeispiels.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird mit einem gepulsten Nd:YAG-Laser mit einer kurzen Einwirkzeit < 1 ms und einem begrenzten Aufschmelzbereich < 40 µm eine sehr große Schärfe der Kontur des Körpers erreicht. Dabei wird der Nd:YAG-Laser mit einer Frequenz von f < 200 Hz gepulst. Die Führung des Laserstrahles auf der jeweiligen Pulverschicht erfolgt über einen zweidimensionalen ersten Scanner, der mit einer ersten xy-Positioniereinheit verbunden ist.
Entsprechend der vertikalen Struktur des Körpers wird der Innenbereich des Körpers nach mehreren Schichten mit einem Hochleistungsdiodenlaser aufgeschmolzen oder gesintert. Es wird dazu über einen zweiten eindimensionalen Scanner ein Linien­ fokus von ungefähr 0,8 × 3 mm2 verwendet. Der zweite Scanner ist an einer zweiten xy-Positioniereinheit angekoppelt.
Die Scanner und die xy-Positioniereinheiten sind mit dem Com­ puter als Steuereinrichtung verbunden. Mittels des Computers werden der Pulverauftrag, die Laser, die Scanner und die xy- Positioniereinheiten so gesteuert, dass die Geometrie des Körpers realisiert wird.
4. Ausführungsbeispiel
Der Verfahrensablauf und die verwendete Struktur des Auftragens der Pulverteilchen, von zwei Lasern, deren Strahlen geformt und abgelenkt werden, die weiterhin mit einem Computer als Steuer­ einrichtung verbunden sind, entspricht denen des ersten Aus­ führungsbeispiels. Die Realisierung der Kontur des Körpers er­ folgt analog denen des ersten oder dritten Ausführungsbei­ spiels.
In einem vierten Ausführungsbeispiel wird entsprechend der ver­ tikalen Struktur des Körpers der Innenraum des Körpers nach mehreren Schichten mit einem gepulsten Hochleistungslaser mit einer flächenhaften Bestrahlung, insbesondere einem TEA-Laser mit einer Leistung < 500 W, aufgeschmolzen oder gesintert. Die Form der bestrahlten Fläche wird durch Maskenprojektion mit einer gesteuerten variablen Maske der Kontur weitestgehend an­ gepasst.
Der Scanner, die xy-Positioniereinheit und die gesteuerte variable Maske sind mit dem Computer als Steuereinrichtung verbunden. Mittels des Computers werden der Pulverauftrag, die Laser, die Scanner, die xy-Positioniereinheiten und die variable Maske so gesteuert, dass die Geometrie des Körpers realisiert wird.
In weiteren Ausführungsformen der Ausführungsbeispiele wird der Körper innerhalb einer Vakuumkammer hergestellt. Der Vorratsbe­ hälter für die Pulverteilchen ist vorteilhafterweise ebenfalls ein Bestandteil dieser Vakuumkammer.
In weiteren Ausführungsformen der Ausführungsbeispiele wird während der Realisierung des Körpers der Behälter zur Aufnahme des Körpers auf ca. 100°C mittels einer daran angekoppelten Wärmequelle temperiert.

Claims (14)

1. Verfahren zur schnellen Herstellung von Körpern unter Verwendung von nacheinander schichtweise aufgebrachten pulverförmigen Stoffen, insbesondere zur schnellen Herstellung von Werkzeugen, Werkstücken, Urmodellen, Gussformen oder Prototypen, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen (2) des Körpers (1) schichtweise nacheinander mit einen kleinen Fokus aufweisenden Strahlen einer ersten Strahlungsquelle geschweißt oder gesintert werden und dass mit Strahlen einer zweiten Strahlungsquelle zum einen die jeweilige Schicht oder zum anderen nach der Beaufschlagung der Konturen (2) mit Strahlen der ersten Strahlungsquelle mehrere Schichten der Fläche zwischen den Konturen (2) geschweißt oder gesintert werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen der zweiten Strahlungsquelle gleichzeitig und/oder nach den Strahlen der ersten Strahlungsquelle auf die Schicht oder die Schichten gelangen.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (2) durch die Strahlen der ersten Strahlungsquelle und dass der Innenraum (3) des Körpers (1) durch die Strahlen der zweiten Strahlungsquelle schichtweise oder über mehrere Schichten ein- oder mehrmals überstrichen werden.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Anzahl der Schichten der Kontur (2) und des Innenraumes (3) und dass die Steuerung von Bahnen der ersten, der zweiten Strahlungsquelle und damit von die Strahlen führenden und/oder ablenkenden Einrichtungen über eine in einer Steuereinrichtung implizierten Software erfolgt.
5. Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern unter Verwendung von schichtweise aufgebrachten pulverförmigen Stoffen, insbesondere zur schnellen Herstellung von Werkzeugen, Werkstücken, Urmodellen, Gussformen oder Prototypen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzichnet, dass eine erste Strahlungsquelle mit einen kleinen Fokus aufweisenden Strahlen so angeordnet ist, dass deren Strahlen die Konturen (2) des Körpers (1) schichtweise nacheinander schweißt oder sintert und dass eine zweite Strahlungsquelle so angeordnet ist, dass deren Strahlen zum Einen die jeweilige Schicht oder zum Anderen nach der Beaufschlagung der Konturen (2) mit Strahlen der ersten Strahlungsquelle mehrere Schichten der Fläche zwischen den Konturen (2) schweißt oder sintert.
6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass in Strahlrichtung nach der ersten Strahlungsquelle eine erste die Strahlen fokussierende und führende und/oder ablenkende Vorrichtung zur Strahlformung angeordnet ist und
dass zum Ersten im Strahlengang nach der zweiten einen großen Fokus aufweisenden Strahlenquelle eine zweite die Strahlen führende und/oder ablenkende Vorrichtung zur Strahlformung angeordnet ist,
dass zum Zweiten im Strahlengang nach der zweiten Strahlungsquelle eine zweite die Strahlen linienfokussierende und führende und/oder ablenkende Vorrichtung angeordnet ist oder
dass zum Dritten eine flächenhaft belichtende Strahlungsquelle die zweite Strahlungsquelle ist und
dass sich wenigstens eine feste, bewegbare und/oder in der Kontur veränderbare Maske zwischen der zweiten Strahlungsquelle und dem Körper (1) zur flächenhaften Belichtung befindet.
7. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlungsquelle ein eine fokussierte Strahlung sendender Nd:YAG-, CO2-, Faser- oder Diodenlaser und dass die zweite Strahlungsquelle ein linienfokussierter Hochleistungsdiodenlaser, ein TEA-Laser mit einer flächenhaften Strahlung, ein Excimer-Laser, eine Hochleistungslampe, ein Hochleistungs-Nd:YAG-Laser mit einer gering fokussierten Strahlung oder ein Hochleistungs-CO2-Laser mit einer gering fokussierten Strahlung sind.
8. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Strahlungsquelle oder dass die erste und die zweite Strahlungsquelle und die Strahlen führenden und/oder ablenkenden Einrichtungen über wenigstens eine Steuereinrichtung miteinander verbunden sind.
9. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsbereich der ersten Strahlungsquelle 10 W bis 200 W und dass der Leistungsbereich der zweiten Strahlungsquelle größer 200 W ist.
10. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus der ersten Strahlungsquelle von 5 bis 100 µm ist und dass entweder der Fokus der zweiten Strahlungsquelle von 100 µm bis mehrere mm ist oder dass eine Maske zwischen der zweiten Strahlungsquelle und dem Körper (1) so angeordnet ist, dass eine Fläche von 0,1 bis mehreren mm2 bestrahlt wird.
11. Einrichtung nach den Patentansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger oder ein Behälter zur Aufnahme des Körpers (1) mit einer Wärmequelle verbunden ist und dass die Wärmequelle mit der Steuereinrichtung so zusammengeschaltet ist, dass die Temperierung des Trägers oder des Behälters, entsprechend der Geometrie des Körpers (1) entweder konstant oder entsprechend wenigstens einer Schicht erfolgt.
12. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Körper (1) in einer Vakuumkammer befindet und dass wenigstens ein Einkoppelfenster in die Vakuumkammer für die Strahlung eingebracht ist.
13. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer und das Einkoppelfenster mit einer Kühleinrichtung verbunden sind.
14. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Scanner (11, 12) mit xy-Positioniereinrichtungen (13, 14) die Strahlen führenden und/oder ablenkenden Einrichtungen sind und dass sich die Scanner (11, 12) in gleichen oder verschiedenen Ebenen übereinander befinden.
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