DE202011110084U1

DE202011110084U1 - data model

Info

Publication number: DE202011110084U1
Application number: DE202011110084U
Authority: DE
Original assignee: FIT Fruth Innovative Technologien GmbH
Current assignee: Fit AG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-11-30
Anticipated expiration: 2021-09-01

Abstract

Datenmodell zur Beschreibung eines mit Hilfe eines Schichtaufbauverfahrens herzustellenden Bauteils (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Datenmodell eine wenigstens teilweise Aufteilung des Bauteils (1) in eine Anzahl von 3D-Volumenbereiche (2) beschreibt, wobei wenigstens einer der 3D-Volumenbereiche (2) mehr als eine Aufbauschicht (3) umfaßt und eine schräg zur Aufbaurichtung (4) verlaufende Außenfläche (5) aufweist, wodurch übereinanderliegende, benachbarte Schichten (3) des 3D-Volumenbereiches (2) unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen derart, daß bei der Bauteilerzeugung entstehende Spannungen zumindest anteilig in unterschiedliche Richtungen geleitet werden.Data model for describing a component (1) to be produced using a layer construction method, characterized in that the data model describes an at least partial division of the component (1) into a number of 3D volume regions (2), at least one of the 3D volume regions (2 ) comprises more than one build-up layer (3) and has an outer surface (5) that runs obliquely to the build-up direction (4), as a result of which superimposed, adjacent layers (3) of the 3D volume area (2) have different cross-sectional areas such that stresses that arise during component generation at least partly in different directions.

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der additiven Fertigungsverfahren. Genauer betrifft die Erfindung ein Datenmodell zur Beschreibung eines mit Hilfe eines Schichtaufbauverfahrens herzustellenden Bauteils. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Schichtbauanlage, die zur Durchführung eines Verfahrens zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils unter Verwendung eines solchen Datenmodells ausgebildet ist sowie ein Computerprogramm für eine solche Schichtbauanlage.The invention relates to the field of additive manufacturing processes. More particularly, the invention relates to a data model for describing a device to be fabricated using a layer-building process. Moreover, the invention also relates to a layer construction plant, which is designed to carry out a method for the layered construction of a component using such a data model and a computer program for such a layer construction plant.

Schichtbauverfahren dienen zur Herstellung von Bauteilen aus schichtweise aufgebrachtem, verfestigbarem Material, wie Harz, Kunststoff, Metall oder Keramik und werden beispielsweise zur Fertigung von technischen Prototypen verwendet. Ein solches Bauteil wird dabei auch als Formkörper oder allgemein als Objekt bezeichnet. Anlagen, mit denen ein solches Schichtbauverfahren durchgeführt wird, werden auch als Rapid Prototyping-Systeme bezeichnet.Layer construction methods are used for the production of components made of layer-wise applied, solidifiable material, such as resin, plastic, metal or ceramic and are used, for example, for the production of technical prototypes. Such a component is also referred to as a shaped body or generally as an object. Systems with which such a layer construction process is carried out are also referred to as rapid prototyping systems.

Bei einem derartigen additiven Fertigungsverfahren werden Schichten eines Aufbaumaterials sukzessive übereinander aufgetragen. Vor dem Auftragen der jeweils nächsten Schichten werden die dem Querschnitt des zu fertigenden Objekts entsprechenden Stellen in den jeweiligen Schichten selektiv verfestigt. Das Verfestigen erfolgt beispielsweise durch lokales Erhitzen eines pulverförmigen Schichtrohmaterials mit Hilfe einer Strahlungsquelle. Indem gezielt Strahlung in geeigneter Weise in die gewünschten Bereiche eingebracht wird, kann eine exakt definierte, beliebig geartete Objektstruktur erzeugt werden. Das Einbringen von Strahlungsenergie zum Verfestigen des Aufbaumaterials erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines ablenkbaren Laserstrahls. Ein solches additives Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern verwendbar, indem mehrere dünne, individuell gestaltete Schichten aufeinanderfolgend erzeugt werden. Verschiedene auf dem Prinzip des Schichtaufbaus beruhende additive Fertigungsverfahren und Anlagen zu deren Durchführung sind aus dem Stand der Technik bekannt, so beispielsweise Stereolithographie, selektives Laserschmelzen, selektives Maskensintern, Fused Deposition Moulding, Polyjet, 3D Printing usw.In such an additive manufacturing process, layers of a building material are successively applied one above the other. Before the application of the respective next layers, the points corresponding to the cross section of the object to be manufactured in the respective layers are selectively solidified. The solidification is carried out, for example, by locally heating a pulverulent layer raw material with the aid of a radiation source. By deliberately introducing radiation into the desired regions in a suitable manner, an exactly defined, arbitrary type of object structure can be generated. The introduction of radiant energy for solidifying the building material, for example, by means of a deflectable laser beam. Such an additive process is particularly useful for making three-dimensional bodies by sequentially creating a plurality of thin, individually designed layers. Various layer-building-based additive manufacturing processes and equipment for carrying them out are known in the art, such as stereolithography, selective laser melting, selective mask sintering, fused deposition molding, polyjet, 3D printing, etc.

Bei einem schichtweisen Aufbau von Bauteilen mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren treten beim Abkühlen bzw. Aushärten der Aufbaumaterialien Spannungen auf, die zu einer Verformung einzelner Schichten und damit zu einem Verzug im Bauteil führen. Dies wirkt sich nachteilig auf die Maßhaltigkeit des Bauteils aus und kann zum Abbruch des schichtweisen Aufbaus führen.In a layered construction of components by means of additive manufacturing processes occur during cooling or curing of the building materials tensions, which lead to a deformation of individual layers and thus to a distortion in the component. This has an adverse effect on the dimensional accuracy of the component and can lead to the termination of the layered structure.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen bekannt, einen Materialschwund während des Aufbaus zu minimieren. Zu diesen Zweck wird versucht, das Auftreten von Spannungen lokal zu begrenzen, indem einzelne Schichten in kleinere zweidimensionale Schichtbereiche aufgeteilt werden, welche zum Zweck des Spannungsabbaus nacheinander verfestigt bzw. verschmolzen werden. Derartige Schichtbereiche werden auch als Regionen oder Partitionen bezeichnet. Bei dieser „Schichtpartitionierung” erfolgt anders ausgedrückt die Aufteilung in Bereiche stets schichtorientiert. Die Betrachtung ist stets zweidimensional (2D-Sichtweise). Wegen der real vorhandenen, wenn auch sehr geringen Schichtdicke spricht man auch von einer „2,5D-Sichtweise”.Various measures are known from the prior art to minimize material shrinkage during construction. For this purpose, it is attempted to locally limit the occurrence of stresses by dividing individual layers into smaller two-dimensional layer areas, which are successively solidified for the purpose of stress relief. Such layer areas are also referred to as regions or partitions. In other words, in this "layer partitioning" the division into areas is always layer-oriented. The viewing is always two-dimensional (2D view). Because of the real existing, albeit very small layer thickness one speaks also of a "2.5D view".

Der Energieeintrag in diese Schichtbereiche erfolgt beispielsweise beim Laserschmelzen dadurch, daß der Laserstrahl linienförmig, nämlich unter Bildung von eng benachbarten geradlinigen Schraffurlinien, eine zeilenweise Abtastung bzw. Rasterung des betreffenden Flächenbereiches vornimmt, um den Schichtbereich zu verfestigen. Es ist bekannt, dieses Schraffur- oder Belichtungsmuster, insbesondere die Schraffurrichtung, von Schicht zu Schicht oder auch von Schichtbereich zu Schichtbereich zu variieren, um die Ausbildung von Vorzugsrichtungen zu vermeiden, die zu einem Materialverzug bei der Fertigung führen können. Auch ein regelmäßiger Versatz der zweidimensionalen Regionen von Schicht zu Schicht zur Erzeugung einer Überlappung mit jeweils benachbarten Schichten, ist bekannt. Bei einzelnen Verfahrens-Material-Kombinationen sind die genannten Maßnahmen hinreichend erfolgreich. Bei anderen führen sie nicht zu dem gewünschten Erfolg.The energy input into these layer areas takes place, for example, during laser melting in that the laser beam performs line-shaped scanning, namely the formation of closely adjacent straight-line hatching lines, line by line scanning of the surface area concerned in order to solidify the layer area. It is known to vary this hatching or exposure pattern, in particular the hatching direction, from layer to layer or even from layer region to layer region, in order to avoid the formation of preferred directions, which can lead to material distortion during production. A regular offset of the two-dimensional regions from layer to layer to produce an overlap with adjacent layers is also known. For individual process-material combinations, the measures mentioned are sufficiently successful. For others, they do not lead to the desired success.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Auftreten von Bauteilverzug zu verringern. Diese Aufgabe wird durch ein Datenmodell nach Anspruch 1 bzw. durch eine Schichtbauanlage nach Anspruch 4 bzw. durch ein Computerprogramm nach Anspruch 6 gelöst.An object of the present invention is to reduce the occurrence of component distortion. This object is achieved by a data model according to claim 1 or by a layer construction plant according to claim 4 or by a computer program according to claim 6.

Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Datenmodell erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. eine zur Durchführung des Verfahrens mit Hilfe des Datenmodells ausgebildete Schichtbauanlage und umgekehrt.The advantages and embodiments explained below in connection with the data model also apply mutatis mutandis to the method according to the invention or to a laminating system designed for carrying out the method with the aid of the data model and vice versa.

Alle bekannten Lösungen betrachten das Problem von Schicht zu Schicht und erzeugen im wesentlichen flache Schichtbereiche senkrecht zur Aufbaurichtung. Die freien Ränder dieser Bereiche liegen stets parallel zur Aufbaurichtung. Die wesentlichen Spannungen treten daher, wenn auch reduziert, parallel zur Aufbaurichtung auf. Dies führt zu einem Verzug im Bauteil.All known solutions consider the problem from layer to layer and produce substantially flat layer areas perpendicular to the construction direction. The free edges of these areas are always parallel to the direction of construction. The essential stresses therefore occur, albeit reduced, parallel to the construction direction. This leads to a delay in the component.

Die Erfindung behält das Prinzip eines schichtweisen Aufbaus des Bauteils grundsätzlich bei. Es erfolgt jedoch eine nicht an einzelne Schichten gebundene, d. h. schichtübergreifende Aufteilung des Objektes in 3D-Volumenbereiche, wobei hierunter „echte” dreidimensionale Volumenbereiche zu verstehen sind und es sich um frei definierbare Volumina und nicht etwa um parallel zur Aufbaurichtung ausgerichtete gleichförmige Würfel oder Voxel handelt. Es findet mit anderen Worten eine Aufteilung des Bauteils in schichtübergreifende Volumenbereiche statt. Ein einzelner Volumenbereich kann dabei in Einzelfällen auch lediglich eine einzige Schicht umfassen. Üblicherweise erstreckt sich ein Volumenbereiche jedoch über mehrere Schichten. An die Stelle der aus dem Stand der Technik bekannten Schicht- oder Würfelpartitionierung tritt somit eine schichtunabhängige Volumenpartitionierung des gesamten Objektes. Selbstverständlich kann zusätzlich innerhalb einzelner Aufbauschichten wiederum eine schichtintere Aufteilung in Regionen erfolgen. The invention basically retains the principle of a layered construction of the component. However, there is a non-bound to individual layers, ie cross-layered division of the object in 3D volume areas, which are "real" three-dimensional volume areas to understand and it is freely definable volumes and not about aligned parallel to the body direction uniform cube or voxel , In other words, there is a division of the component into cross-layer volume areas. In individual cases, a single volume area may also comprise only a single layer. Usually, however, a volume area extends over several layers. In place of the known from the prior art layer or cube partitioning thus occurs a layer-independent volume partitioning of the entire object. Of course, in addition within a single construction layer, a layered division into regions can again take place.

Zur Steuerung der Schichtbauanlage werden daher erfindungsgemäß Steuerungsdaten verwendet, welche auf der Grundlage bzw. unter Berücksichtigung einer derartigen Volumenpartitionierung des Objektes erzeugt sind. Die Steuerungsdaten umfassen ein entsprechendes Datenmodell zur Beschreibung des herzustellenden Bauteils bzw. werden unter Verwendung eines solchen Datenmodells erzeugt.For controlling the layer construction system, control data are therefore used according to the invention which are generated on the basis of or in consideration of such volume partitioning of the object. The control data comprises a corresponding data model for the description of the component to be produced or is generated using such a data model.

Das erfindungsgemäße Datenmodell zur Beschreibung eines mit Hilfe eines Schichtaufbauverfahrens herzustellenden Bauteils zeichnet sich dadurch aus, daß das Datenmodell eine wenigstens teilweise Aufteilung des Bauteils in eine Anzahl von Volumenbereiche beschreibt, wobei wenigstens ein Volumenbereich mehr als eine Aufbauschicht umfaßt.The data model according to the invention for describing a component to be produced with the aid of a layer construction method is characterized in that the data model describes an at least partial division of the component into a number of volume regions, wherein at least one volume region comprises more than one build-up layer.

Anders formuliert beschreibt das Datenmodell ein in eine Anzahl von Volumenbereiche aufgeteiltes Bauteil, wobei wenigstens einer der Volumenbereiche zwei oder mehr zueinander benachbarte Aufbauschichten teilweise oder vollständig umfaßt. Die Daten beschreiben mit anderen Worten das Bauteil unabhängig von Aufbauschichten und schichtübergreifend mit Hilfe von dreidimensionalen Volumenbereichen. Im Ergebnis ist das Bauteil in Volumenbereiche unterteilt, von denen jeder wenigstens Teile von mindestens zwei benachbarten Schichten umfaßt.In other words, the data model describes a component divided into a number of volume regions, wherein at least one of the volume regions comprises partially or completely two or more build-up layers adjacent to one another. In other words, the data describe the component independently of the build-up layers and across layers with the aid of three-dimensional volume ranges. As a result, the component is divided into volume regions, each comprising at least parts of at least two adjacent layers.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein Aufbauschritt mittelbar oder unmittelbar unter Verwendung eines Datenmodells nach den Ansprüchen 1 bis 4 erfolgt. Das bedeutet, daß der schichtweise Aufbau, insbesondere der Materialauftrag und/oder das Verfestigen des Aufbaumaterials, nach dem beschriebenen Datenmodell erfolgt bzw. daß der schichtweise Aufbau unter Verwendung von Steuerungsdaten erfolgt, welche auf der Grundlage des Datenmodells erzeugt wurden.The method according to the invention for the layered construction of a component is characterized in that at least one assembly step takes place indirectly or directly using a data model according to claims 1 to 4. This means that the layered structure, in particular the material application and / or the solidification of the building material, takes place according to the described data model or that the layered construction is carried out using control data which was generated on the basis of the data model.

Die erfindungsgemäße Schichtbauanlage zeichnet sich dadurch aus, daß sie zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 ausgebildet ist.The layer construction plant according to the invention is characterized in that it is designed for carrying out the method according to claim 4.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 und/oder zur Steuerung einer Schichtbauanlage nach Anspruch 6, zeichnet sich durch Computerprogrammanweisungen aus zur wenigstens teilweise Aufteilung eines mit Hilfe eines Schichtaufbauverfahrens herzustellenden Bauteils in eine Anzahl von 3D-Volumenbereiche, wobei wenigstens ein 3D-Volumenbereich mehr als eine Aufbauschicht umfaßt und/oder zur Erzeugung eines Datenmodells nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird.The computer program according to the invention for carrying out the method according to claim 4 and / or for controlling a layer construction plant according to claim 6, is characterized by computer program instructions for at least partially dividing a component to be produced by means of a layer construction method into a number of 3D volume regions, wherein at least one 3D Volume range comprises more than one build-up layer and / or for generating a data model according to one of claims 1 to 4, when the computer program is executed on a computer.

Das Datenmodell und/oder die Steuerungsdaten sind dabei vorteilhafterweise in einem universell einsetzbaren, standardisierten Datenformat gefaßt, das unabhängig von dem gewählten Aufbauverfahren einsetzbar ist.The data model and / or the control data are advantageously taken in a universally applicable, standardized data format that can be used independently of the chosen construction method.

Alle im Zusammenhang mit der Erzeugung des Datenmodells, der Erzeugung von Steuerungsdaten für eine Schichtbauanlage bzw. die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Steuerung der Schichtbauanlage erforderlichen Rechenoperationen werden durch eine oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten ausgeführt, die zur Durchführung dieser Operationen ausgebildet sind. Jede dieser Datenverarbeitungseinheiten weist vorzugsweise eine Anzahl von Funktionsmodulen auf, wobei jedes Funktionsmodul ausgebildet ist zur Durchführung einer bestimmten Funktion oder einer Anzahl bestimmter Funktionen gemäß den beschriebenen Verfahren. Bei den Funktionsmodulen kann es sich um Hardwaremodule oder Softwaremodule handeln. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die Datenverarbeitungseinheit betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in Form von Software, also als Computerprogrammprodukt, verwirklicht ist, werden sämtliche beschriebenen Funktionen durch Computerprogrammanweisungen realisiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner mit einem Prozessor ausgeführt wird. Die Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art und Weise in einer beliebigen Programmiersprache verwirklicht und können dem Rechner in beliebiger Form bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein Rechnernetz übertragen werden, oder in Form eines auf einer Diskette, einer CD-ROM oder einem anderen Datenträger gespeicherten Computerprogrammprodukts.All the arithmetic operations required in connection with the generation of the data model, the generation of control data for a layer construction plant or the execution of the method according to the invention or the control of the layer plant are carried out by one or more data processing units which are designed to carry out these operations. Each of these data processing units preferably has a number of functional modules, each functional module being designed to perform a specific function or a number of specific functions in accordance with the described methods. The function modules can be hardware modules or software modules. In other words, as far as the data processing unit is concerned, the invention can be implemented either in the form of computer hardware or in the form of computer software or in a combination of hardware and software. Insofar as the invention is implemented in the form of software, ie as a computer program product, all the functions described are realized by computer program instructions when the computer program is executed on a computer with a processor. The computer program instructions are implemented in a manner known per se in any programming language and can be provided to the computer in any form, for example in the form of data packets which are transmitted via a computer network or in the form of a computer program product stored on a floppy disk, CD-ROM or other medium.

Zusammenfassend läßt sich festhalten: Die vorliegende Erfindung löst sich von der herkömmlichen zweidimensionalen, schichtbezogenen Betrachtungsweise. Anstelle der Zerlegung einer Bauteilschicht in unterschiedliche Bereiche innerhalb der einzelnen Schicht wird das Bauteil als ganzes in mehrere dreidimensionale Bereiche aufgeteilt (3D-Partitionierung). Vorzugsweise ergeben sich dabei freie Kanten und Flächen schräg zur Aufbaurichtung. Durch die schräg zur Aufbaurichtung verlaufenden Grenzflächen der Volumenbereiche erfolgt ein Aufteilen bzw. Umlenken von Spannungen innerhalb des Bauteils. Dadurch, daß freie Spannungen in verschiedene Raumrichtungen geleitet werden, wird das Entstehen von Vorzugsrichtungen sehr stark reduziert. Bei der Bauteilerzeugung entstehend daher weniger Spannungen, die zu Formveränderungen führen. Zugleich ändert sich die Spannungsverteilung über das Gesamtbauteil. Durch entsprechende Ausgestaltung der Nachbar-Volumenbereiche (Offsets, Überlappungsbereiche, Spalten etc.) werden die von einzelnen Volumenbereichen abgegebenen Spannungen aufgenommen und weitergeleitet, ohne daß es zu einer Spannungsverstärkung kommt, bzw. es kommt zu einer Kompensation von Spannungen. Im Ergebnis führt dies zu einer Spannungs-Homogenisierung des Bauteils, wodurch der Verzug im Bauteil minimiert wird. Daher können auch neuartige Aufbaumaterialien verwendet werden, die bisher nicht zur Anwendung kommen konnten. Der Aufbau mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren kann mit einer höheren Genauigkeit oder aber mit größerer Geschwindigkeit erfolgen.In summary, it can be stated that the present invention is detached from the conventional two-dimensional, layered approach. Instead of dividing a component layer into different areas within the single layer, the component as a whole is divided into several three-dimensional areas (3D partitioning). Preferably, this results in free edges and surfaces at an angle to the direction of construction. By running obliquely to the mounting direction boundary surfaces of the volume areas is a division or redirecting voltages within the component. The fact that free voltages are conducted in different spatial directions, the emergence of preferred directions is greatly reduced. In the case of component production, therefore, less stresses occur which lead to changes in shape. At the same time, the stress distribution across the entire component changes. By appropriate configuration of the neighboring volume areas (offsets, overlapping areas, columns, etc.), the voltages delivered by individual volume areas are absorbed and forwarded, without the voltage being amplified, or a compensation of voltages occurs. As a result, this leads to a stress homogenization of the component, whereby the distortion in the component is minimized. Therefore, new construction materials can be used, which could not be used previously. The construction with the aid of additive manufacturing methods can be done with a higher accuracy or at a higher speed.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die 3D-Volumenbereiche der vorliegenden Erfindung sind in Abgrenzung von solchen Aufbautechniken, bei denen parallel zur Aufbaurichtung ausgerichtete gleichförmige Würfel oder Voxel verwendet werden, frei definierbar. Zur Vermeidung von Spannungen innerhalb des Bauteils während der Fertigung beschreibt das verwendete Datenmodell in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Aufteilung in Volumenbereiche derart, daß wenigstens einer der Volumenbereiche eine schräg zur Aufbaurichtung verlaufende Außenfläche aufweist. Das bedeutet, daß wenigstens eine der Schichten eines Volumenbereiches eine Außen- oder Randfläche aufweist, die schräg zu der Aufbaurichtung verläuft. Vorzugsweise bilden aber eine Vielzahl der Schichten eines Volumenbereiches Außen- oder Randflächen, die schräg zu der Aufbaurichtung verlaufen. Eine solche Außenfläche definiert entweder als Grenzfläche die Grenze einer Schicht bzw. eines Schichtteilbereiches oder die Grenze eines Volumenbereiches zu einer benachbarten Schicht, einem benachbarten Schichtteilbereich oder einem benachbarten Volumenbereich. Oder die Außenfläche definiert die Außengrenze des Bauteils bzw. die Grenze des Bauteilinneren zu der Bauteiloberfläche.The 3D volume ranges of the present invention are freely definable as distinct from such construction techniques in which uniform cubes or voxels oriented parallel to the direction of construction are used. In order to avoid stresses within the component during manufacture, the data model used in a particularly preferred embodiment of the invention describes the division into volume regions such that at least one of the volume regions has an outer surface running obliquely to the construction direction. This means that at least one of the layers of a volume region has an outer or peripheral surface which extends obliquely to the construction direction. Preferably, however, a plurality of the layers of a volume region form outer or edge surfaces which run obliquely to the construction direction. Such an outer surface defines either the boundary of a layer or of a layer subarea or the border of a volume region to an adjacent layer, an adjacent layer subarea or an adjacent volume region. Or the outer surface defines the outer boundary of the component or the boundary of the component interior to the component surface.

Der Verlauf der Grenzflächen schräg zur Aufbaurichtung dient zur Abgabe von schräg gerichteten Spannungen an benachbarte Volumenbereiche. Vorzugsweise weisen im wesentlichen alle Volumenbereiche wenigstens eine schräg zur Aufbaurichtung verlaufende Außenfläche auf. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn dies für im wesentlichen alle Außenflächen zutrifft.The course of the boundary surfaces obliquely to the construction direction serves to deliver obliquely directed voltages to adjacent volume areas. Preferably, substantially all volume regions have at least one outer surface running obliquely to the direction of construction. It is particularly advantageous if this applies to substantially all external surfaces.

Eine Schrägstellung einer Außenfläche bedeutet, daß übereinanderliegende, benachbarte Schichten eines Volumenbereiches unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen. Anders ausgedrückt ist das Bauteil in Volumenbereiche mit sich in Aufbaurichtung ändernden Querschnittsflächen aufgeteilt. Bei einem mehrere Schichten umfassenden Volumenbereich, der in jeder Schichtebene wenigstens einen Teilbereich einer Schicht aufweist, bedeutet dies, daß sich die Grenze des Volumenbereiches vorzugsweise stetig über eine Schicht hinaus in eine oder mehrere benachbarte Schichten hinein fortsetzt.An inclination of an outer surface means that superimposed, adjacent layers of a volume region have different cross-sectional areas. In other words, the component is divided into volume regions with cross-sectional areas that change in the direction of construction. In the case of a multi-layer volume region which has at least one subregion of a layer in each layer plane, this means that the boundary of the volume region preferably continues continuously over one layer into one or more adjacent layers.

Die bei der Bauteilerzeugung während des Aushärtens bzw. Verfestigens des Aufbaumaterials entstehende Spannungen werden zumindest anteilig in unterschiedliche Richtungen, vorzugsweise in alle drei Raumdimensionen geleitet. Dies führt letztendlich zu einer Eliminierung oder deutlichen Reduzierung dieser Spannungen und des damit einhergehenden Verzuges des Bauteils. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem die Volumenbereiche derart gewählt sind, daß die freien Spannungen an den Partitionsgrenzen schräg zu der Aufbaurichtung gerichtet werden. Im Ergebnis weisen die Spannungsvektoren in eine Vielzahl unterschiedlicher Richtungen. Dadurch kommt es zu einer Verteilung und/oder teilweisen Auslöschung der Spannungen. Verbleibende Spannungen werden vorzugsweise in verringertem Umfang, jedenfalls aber nicht verstärkt von benachbarten Volumenbereichen aufgenommen. Diese benachbarten Volumenbereiche sind ebenfalls hinsichtlich des Spannungsverhaltens optimiert, d. h. weisen ebenfalls Außenflächen auf, welche im Blick auf eine optimale Aufnahme und Weiterleitung der Spannungen ausgeführt sind. Im Ergebnis kommt es zu einer wenigstens teilweisen Kompensation der Spannungen über die Volumenbereiche des Bauteils betrachtet.The resulting in the component production during curing or solidification of the building material stresses are at least partially directed in different directions, preferably in all three spatial dimensions. This ultimately leads to elimination or significant reduction of these stresses and the associated distortion of the component. According to the invention this is achieved by the volume ranges are selected such that the free voltages are directed obliquely to the mounting direction at the partition boundaries. As a result, the voltage vectors are in a variety of different directions. This leads to a distribution and / or partial extinction of the voltages. Remaining stresses are preferably absorbed to a lesser extent, but in any case not amplified by adjacent volume ranges. These adjacent volume regions are also optimized for voltage behavior, i. H. also have outside surfaces, which are designed in view of an optimal recording and transmission of the voltages. As a result, an at least partial compensation of the voltages over the volume ranges of the component is considered.

Größe und Form der Volumenbereiche sowie insbesondere der Verlauf der Außenflächen der Volumenbereiche sind derart optimiert, daß die sich nach Fertigstellung des Bauteils ergebenden Spannungen minimal sind.Size and shape of the volume areas and in particular the course of the outer surfaces of the volume areas are optimized so that after Completion of the component resulting stresses are minimal.

Hierzu weisen die Volumenbereiche beispielsweise einen dreidimensionalen Offset auf. Ein solcher Offset mindestens eines Volumenbereiches dient zur Erzeugung eines Überlappbereiches oder eines Spaltes zwischen mindestens zwei Volumenbereichen. Der dreidimensionale Offset ist vorzugsweise in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedlich groß. Überlappen sich Volumenbereiche zumindest teilweise, ist in einer Ausführung der Erfindung ein mehrfacher Energieeintrag in die Überlappungsbereiche vorgesehen, so daß das betreffende Aufbaumaterial mehrfach verfestigt wird. Durch die Mehrfachverfestigung ändert sich die Dichte des Materials in diesen Bereichen. Die Volumenbereiche können jedoch auch voneinander beabstandet vorgesehen sein, so daß sie durch Spalten oder dergleichen voneinander getrennt werden. Spalten und/oder Überlappbereiche können aber auch wiederum als separate eigene Volumenbereiche definiert sein. Der Offset einzelner Volumenbereiche kann in Abhängigkeit von geometrischen Nachbarschaftsbeziehungen aneinandergrenzender Volumenbereiche unterschiedlich sein.For this purpose, the volume areas have, for example, a three-dimensional offset. Such an offset of at least one volume area serves to generate an overlap area or a gap between at least two volume areas. The three-dimensional offset is preferably different in different spatial directions. If volume areas overlap at least partially, in one embodiment of the invention a multiple energy input into the overlapping areas is provided, so that the construction material in question is solidified several times. Multiple solidification changes the density of the material in these areas. However, the volume areas may also be provided spaced apart so as to be separated from one another by gaps or the like. However, columns and / or overlapping areas can also be defined as separate separate volume areas. The offset of individual volume areas may be different depending on geometric neighborhood relationships of contiguous volume areas.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist mindestens ein Volumenbereich vollständig von einem Überlapp eines anderen Volumenbereiches überdeckt.In a further embodiment of the invention, at least one volume area is completely covered by an overlap of another volume area.

Die Definition der Volumenbereiche und damit die Partitionierung des Bauteils erfolgt vorzugsweise zumindest auch unter Berücksichtigung geometrischer Kennwerte des zu fertigenden Bauteils. Die Partitionierung kann aber auch unter Verwendung analytischer, errechneter Kennwerte berechnet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Partitionierung unter Verwendung von Meß- oder Sensorwerten, beispielsweise unter Verwendung von Meßwerten zur Verzugsspannung an einem oder mehreren Meßpunkten des Bauteils, zur Laufzeit während des Aufbaus zu berechnen. Ebenfalls möglich ist es, die Partitionierung unter Verwendung ausgewerteten Meß- oder Sensorwerte im Anschluß an den Aufbau für einen folgenden Aufbau zu berechnen. Die Partitionierung kann aber auch durch eine Simulation errechnet werden. Schließlich ist es ebenfalls möglich, die Partitionierung zufällig zu errechnen. Darüber hinaus ist es möglich, mehrere der oben beschriebenen Methoden zur Definition der Volumenbereiche miteinander zu kombinieren.The definition of the volume areas and thus the partitioning of the component is preferably carried out at least also taking into account geometrical characteristics of the component to be manufactured. However, partitioning can also be calculated using analytical, calculated characteristics. Another possibility is to compute the partitioning using measurement or sensor values, for example using delay voltage measurements at one or more measuring points of the component, during runtime during assembly. It is also possible to calculate the partitioning using evaluated measurement or sensor values following the setup for a following setup. The partitioning can also be calculated by a simulation. Finally, it is also possible to calculate the partitioning at random. In addition, it is possible to combine several of the methods described above for defining the volume ranges.

Die Partitionierung wird vorteilhafterweise auch für die Berechnung von Hilfskonstruktionen verwendet, beispielsweise zur Berechnung von Stützstrukturen zur Stützung bestimmter Bereiche, insbesondere überstehender Bereiche des Bauteils, oder zur Berechnung von Verstärkungen einer solchen Stützkonstruktion.The partitioning is advantageously also used for the calculation of auxiliary structures, for example for the calculation of support structures for supporting certain areas, in particular overhanging areas of the component, or for calculating reinforcements of such a support structure.

Das Datenmodell des herzustellenden Bauteils umfaßt mit den Angaben zu den Volumenbereichen Beschreibungsdaten der Bauteilgeometrie. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung definiert das Datenmodell für jeden Volumenbereich wenigstens einen Aufbauparameter. Vorzugsweise definieren die Daten für jede Schicht bzw. jeden Schichtabschnitt innerhalb eines Volumenbereiches wenigstens einen Aufbauparameter.The data model of the component to be produced includes information about the volume areas and description data of the component geometry. In a further preferred embodiment of the invention, the data model defines for each volume area at least one design parameter. Preferably, the data for each layer or each layer section within a volume range defines at least one design parameter.

Bei dem wenigstens einen Aufbauparameter handelt es sich insbesondere um einen oder mehrere die Verfestigung des Aufbaumaterials betreffenden Parameter. So wird durch diesen Parameter insbesondere auf die Art und Weise des Materialauftrags und/oder der Verfestigung Einfluß genommen.The at least one set-up parameter is, in particular, one or more parameters relating to the consolidation of the building material. Thus, this parameter influences in particular the manner of material application and / or solidification.

Beispielsweise wird durch den oder die Aufbauparameter die Reihenfolge der zu verfestigenden Volumenbereiche festgelegt. So ist es beispielsweise möglich, daß der Aufbau des Bauteils volumenbereichsweise erfolgt derart, daß einzelne Volumenbereiche Schicht für Schicht nacheinander aufgebaut werden. Anders ausgedrückt können insbesondere bei der Verwendung von selektiv materialauftragenden additiven Fertigungsverfahren einzelne Volumenbereiche auch über mehrere Schichten hinweg aufgebaut werden, bevor weitere Volumenbereiche, ebenfalls über mehrere Schichten hinweg, aufgebaut werden.For example, the order or building parameters determine the order of the volume areas to be consolidated. Thus, it is possible, for example, that the construction of the component volume-wise, such that individual volume areas are built one behind the other layer by layer. In other words, individual volume areas can also be built up over several layers, in particular when using additive material-applying additive manufacturing methods, before further volume areas, also over several layers, are built up.

Alternativ dazu kann ein Aufbauparameter auch festlegen, daß die Volumenbereiche gleichzeitig aufgebaut werden. In diesem Fall werden jeweils sich entsprechende Schichten mehrerer Volumenbereiche gleichzeitig verfestigt.Alternatively, a build parameter may also specify that the volume areas be built up simultaneously. In this case, respective layers of several volume regions are solidified at the same time.

In einer Ausführung der Erfindung legt ein Aufbauparameter für jeden Volumenbereich bzw. jede einzelne Schicht eines Volumenbereiches ein bestimmtes Füllmuster (z. B. Schraffur) fest. In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist mindestens ein Volumenbereich ein von einem anderen Volumenbereich abweichendes Füllmuster auf. In einer weiteren Ausführung ist mindestens ein Volumenbereich über mehrere Schichten mit ein und demselben Füllmuster belegt. In einer weiteren Ausführung sind unterschiedliche Volumenbereiche mit unterschiedlichen Füllmustern belegt. In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Volumenbereich mit einem schichtweise unterschiedlichen Füllmuster belegt.In one embodiment of the invention, a build parameter defines a particular fill pattern (eg, hatch) for each volume area or layer of a volume area. In a further embodiment of the invention, at least one volume area has a filling pattern deviating from another volume area. In a further embodiment, at least one volume area is occupied over several layers with one and the same filling pattern. In a further embodiment, different volume areas are occupied by different filling patterns. In a further embodiment, at least one volume area is occupied by a layer-by-layer different filling pattern.

Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Füllmuster derart festzulegen, daß keine langen geraden Linien entstehen, da diese hohe Spannungen während der Bauteilfertigung hervorrufen können. Je nach Anwendungsfall werden daher nicht nur mit Hilfe von Vektoren beschreibbare Füllmuster-Linien verwendet. Es kommen auch Füllmuster zum Einsatz, bei denen es in Abhängigkeit von dem verwendeten Aufbaumaterial zu dynamischen Energieeinträgen in punkt- oder flächenförmigen Arealen kommt. In diesem Fall werden bestimmte Punkte oder Flächen in der zu verfestigenden Schicht angefahren und der Energieeintrag erfolgt dann während einer definierten Verweilzeit, während der zugleich die Bestrahlungsstärke bzw. Energieeintragsmenge variiert werden kann. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch bei Aufbauverfahren anwendbar ist, bei denen die Verfestigung nicht durch einen Linien oder Punkte beschreibenden Laser, sondern durch eine flächige Bestrahlung des Aufbaumaterials oder durch selektiven Materialauftrag erfolgt.For example, it has proven to be advantageous to set fill patterns such that no long straight lines arise, since they cause high voltages during component production can. Therefore, depending on the application, not only fill pattern lines describable by means of vectors are used. Fill patterns are also used in which, depending on the construction material used, dynamic energy inputs occur in point or area areas. In this case, certain points or areas are approached in the layer to be consolidated and the energy input then takes place during a defined residence time during which the irradiance or energy input amount can be varied at the same time. In this context, it should be noted that the invention is also applicable to construction methods in which the solidification is not done by a laser describing lines or dots, but by a planar irradiation of the building material or by selective material application.

In einer Ausführung der Erfindung beschreibt ein Aufbauparameter den Energieeintrag und definiert damit für einzelne Schichten oder schichtübergreifend für jeden Volumenbereich unterschiedliche Verfestigungsenergien. In einer weiteren Ausführung definiert ein Aufbauparameter auch die Verwendung einer bestimmten zur Auswahl stehenden Strahlungsquelle zur Materialverfestigung.In one embodiment of the invention, a design parameter describes the energy input and thus defines different solidification energies for individual layers or across layers for each volume region. In a further embodiment, a design parameter also defines the use of a particular radiation source available for selection for material consolidation.

In einer Ausführung der Erfindung legt ein Aufbauparameter die Verwendung eines bestimmten Aufbaumaterials für einen Teil des Volumenbereiches oder den gesamten Volumenbereich fest, so daß innerhalb des Bauteils bzw. innerhalb eines Volumenbereiches unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen.In one embodiment of the invention, a design parameter specifies the use of a particular build material for a portion of the volume range or the entire volume range such that different materials are employed within the component or within a volume range, respectively.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung gibt ein Aufbauparameter für jeden Volumenbereich bzw. jede einzelne Schicht eines Volumenbereiches eine bestimmte Materialdichte und/oder Schichtdicke vor, d. h. nimmt Einfluß auf die Art und Weise des schichtweisen Materialauftrags von zu verfestigendem Material.In a further embodiment of the invention, a construction parameter for each volume area or each individual layer of a volume area predetermines a specific material density and / or layer thickness, ie. H. influences the manner of layered material application of material to be consolidated.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung legt ein Aufbauparameter die Aufbaurichtung der zu verfestigenden Volumenbereiche fest.In a further embodiment of the invention, a design parameter specifies the construction direction of the volume regions to be consolidated.

Alle genannten Aufbauparameter können je nach Anwendungsfall und den gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Bauteils einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden. Die Aufbauparameter können dabei je nach dem zur Anwendung kommenden additiven Fertigungsverfahren oder je nach gewünschtem Ergebnis algorithmisch, zufällig oder durch Meß- oder Sensordaten beeinflußt, gewählt oder analytisch oder durch Simulation errechnet werden. Beispielsweise erfolgt die Auswahl eines bestimmten Füllmusters aus einer Anzahl von möglichen vordefinierten Füllmustern oder aber die Berechnung eines neuen Füllmusters für einen Volumenbereich oder einen Teil eines Volumenbereiches unter Verwendung von Meß- oder Sensorwerten, erhalten beispielsweise durch Messung der Verzugsspannung. Die Auswahl bzw. Berechnung des Füllmusters kann aber auch unter Verwendung von Ergebnissen einer Simulation oder einer analytische Berechnung erfolgen.All mentioned design parameters can be used individually or in any combination with one another depending on the application and the desired properties of the component to be produced. Depending on the additive manufacturing process used or depending on the desired result, the design parameters can be influenced algorithmically, randomly or by measurement or sensor data, selected or calculated analytically or by simulation. By way of example, the selection of a specific filling pattern from a number of possible predefined filling patterns or the calculation of a new filling pattern for a volume region or a part of a volume region is carried out using measurement or sensor values obtained, for example, by measuring the drawing voltage. However, the selection or calculation of the filling pattern can also be carried out using results of a simulation or an analytical calculation.

Sowohl die Partionierung, als auch die Festlegung der Aufbauparameter für die einzelnen Volumenbereiche erfolgt dabei stets unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung bzw. Verringerung von Materialspannungen, Materialverzug oder sonstigen nicht erwünschten Verformungen des Bauteils. Zugleich ergibt sich daraus eine Vielzahl von Möglichkeiten, Eigenschaften des herzustellenden Bauteils, wie beispielsweise mechanische oder strukturelle Eigenschaften, gezielt zu beeinflussen. Beispielsweise kann die interne Struktur des Bauteils durch gezielt variierte Energieeinträge und/oder unterschiedlich dichte Volumenbereiche gezielt beeinflußt werden.Both the Partionierung, as well as the definition of the structure parameters for the individual volume ranges always takes place from the viewpoint of avoiding or reducing material stresses, material distortion or other undesirable deformations of the component. At the same time, this results in a large number of possibilities for specifically influencing properties of the component to be produced, such as, for example, mechanical or structural properties. For example, the internal structure of the component can be influenced in a targeted manner by specifically varied energy inputs and / or differently dense volume ranges.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschreibt das Datenmodell eine Aufteilung des Bauteilinneren in eine Anzahl von Volumenbereiche sowie eine separate Aufteilung der Bauteiloberfläche in eine Anzahl von Volumenbereiche.In a further preferred embodiment of the invention, the data model describes a division of the component interior into a number of volume regions as well as a separate division of the component surface into a number of volume regions.

Durch eine separate, das heißt von der Aufteilung des Bauteilinneren unabhängige Aufteilung der Bauteiloberfläche zum Erreichen eines spannungsreduzierten Aufbaus ist es nicht nur möglich, die Bauteiloberfläche unabhängig von dem Bauteilinneren durch ein Datenmodell zu beschreiben und mit Hilfe des entsprechenden Datenmodells den Aufbau der Bauteiloberfläche unabhängig von dem Bauteilinneren durchzuführen. Eine voneinander unabhängige und getrennte, jedoch aufeinander abgestimmte Partitionierung ermöglicht auch eine optimierte Ausbildung benachbarter Volumenbereiche zur Weiterleitung und Aufnahme der verbleibenden Spannungen. Eine Grenzflächenoptimierung zur Spannungsreduzierung ist daher nicht nur für das Bauteilinnere, sondern unabhängig davon auch für die Bauteiloberfläche möglich.By a separate, that is independent of the division of the component interior division of the component surface to achieve a reduced voltage structure, it is not only possible to describe the component surface independently of the component inside by a data model and with the help of the appropriate data model, the structure of the component surface regardless of the Perform inside the component. An independent and separate, but coordinated partitioning also allows for an optimized formation of adjacent volume areas for the transmission and recording of the remaining voltages. An interface optimization for stress reduction is therefore not only possible for the component interior, but also for the component surface.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Hereby show:

1 eine perspektivische Ansicht eines würfelförmigen Ausschnittes aus einem ersten Bauteil mit mehreren Volumenbereichen, 1 a perspective view of a cube-shaped cutout of a first component with a plurality of volume areas,

2 einen Schnitt durch einen Teil eines zweites Bauteils mit mehreren Volumenbereichen. 2 a section through a portion of a second component with multiple volume areas.

Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.All figures show the invention only schematically and with its essential components. The same reference numerals correspond to elements of the same or comparable function.

Unter Verwendung eines zuvor mit Hilfe eines Computerprogramms, gegebenenfalls unter Verwendung von Meß- oder Sensordaten erzeugten Datenmodells werden in einer Steuereinheit einer Schichtbauanlage Steuerungsdaten zur Steuerung der Schichtbauanlage erzeugt. Die unter Verwendung dieser Steuerungsdaten angesteuerte Schichtbauanlage erzeugt unter Ausführung eines Schichtaufbauverfahrens ein durch das Datenmodell beschriebenes Bauteil 1.Using a data model previously generated with the aid of a computer program, if appropriate using measurement or sensor data, control data for controlling the layer construction plant are generated in a control unit of a layer construction plant. The layer building system controlled using this control data generates a component described by the data model while carrying out a layer construction method 1 ,

Das verwendete Datenmodell beschreibt eine vollständige Aufteilung des Bauteils 1 in eine Anzahl von 3D-Partitionen 2, wobei wenigstens eine 3D-Partition 2 mehr als eine Aufbauschicht 3 umfaßt. Wenigstens eine der 3D-Partitionen 2 weist eine schräg zur Aufbaurichtung 4 verlaufende Außenfläche 5 auf. Das Datenmodell definiert für jede 3D-Partition 2 wenigstens einen Aufbauparameter. Entsprechend dieser Bauteilbeschreibung erfolgt der Aufbau des Bauteils 1 durch die Schichtbauanlage.The data model used describes a complete division of the component 1 in a number of 3D partitions 2 where at least one 3D partition 2 more than a make-shift look 3 includes. At least one of the 3D partitions 2 has an oblique to the direction of construction 4 extending outer surface 5 on. The data model defined for each 3D partition 2 at least one setup parameter. According to this component description, the structure of the component takes place 1 through the layer construction plant.

Beispielhaft ist in 1 ein würfelförmiger Ausschnitt eines realen ersten Bauteil 1 mit mehreren Partitionen 2 perspektivisch dargestellt.Exemplary is in 1 a cube-shaped section of a real first component 1 with several partitions 2 shown in perspective.

Einen Schnitt durch einen Teil eines fiktiven zweites Bauteils 1 mit mehreren Partitionen 2 zeigt 2. Zu Anschauungszwecken ist eine vereinfachte, regelmäßige Aufteilung des Bauteils 1 in Partitionen 2 dargestellt.A section through a part of a fictitious second component 1 with several partitions 2 shows 2 , For illustrative purposes is a simplified, regular division of the component 1 in partitions 2 shown.

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, umfaßt jede Partition 2 mehrere Aufbauschichten 3, wobei die Dicke der Aufbauschichten 3 der Partitionen P3, P4 größer ist als die Dicke der Aufbauschichten 3 der übrigen Partitionen P1, P2, P5 und P6. Aufgrund der hier beispielhaft gezeigten besonderen Form der Partitionen 2 ist in der abgebildeten Ausführungsform eine nahezu frei wählbare Aufbaureihenfolge möglich, bei der Partitionen 2 gruppenweise nacheinander aufgebaut werden können. Der Aufbau der Partitionen 2 erfolgt dabei nacheinander, jeweils Schicht für Schicht, in der Reihenfolge P1 bis P6, wobei zunächst die Gruppe P1, P2, P3 und anschließend die Gruppe P4, P5, P6 aufgebaut wird. Bei dem Aufbau der Partitionen 2 können für jede Schicht 3 und/oder jede Partition 2 andere Aufbauparameter verwendet werden.As can be seen in the figure, each partition includes 2 several construction layers 3 , where the thickness of the build-up layers 3 the partitions P3, P4 is greater than the thickness of the build-up layers 3 the remaining partitions P1, P2, P5 and P6. Due to the special form of partitions shown here by way of example 2 In the illustrated embodiment, an almost arbitrary order of construction is possible in the partitions 2 can be built in groups one after the other. The structure of the partitions 2 takes place successively, in each case layer by layer, in the order P1 to P6, wherein first the group P1, P2, P3 and then the group P4, P5, P6 is constructed. In the construction of the partitions 2 can for each layer 3 and / or each partition 2 other design parameters are used.

Durch einen Offset von Partitionen können Spalten 6 und Überlappbereichen 7 gebildet werden, die während des Verfestigungsschrittes mehrfach bestrahlt werden. Beispielhaft ist in 2 ein Offset der Partition P6 dargestellt.By offsetting partitions columns can 6 and overlap areas 7 are formed, which are repeatedly irradiated during the solidification step. Exemplary is in 2 an offset of the partition P6 is shown.

Kommt ein Datenmodell zum Einsatz, das neben einer Aufteilung des Bauteilinneren in eine Anzahl von 3D-Partitionen auch eine Aufteilung der Bauteiloberfläche in eine Anzahl von 3D-Partitionen beschreibt, können sowohl die Bauteilhülle (nicht dargestellt), als auch das Bauteilinnere spannungsoptimiert aufgebaut werden.If a data model is used which, in addition to a division of the component interior into a number of 3D partitions, also describes a division of the component surface into a number of 3D partitions, both the component shell (not shown) and the component interior can be constructed stress-optimally.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln. als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features set forth in the description, the appended claims and the drawings may be considered individually. as well as in any combination with each other essential to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bauteilcomponent
22: Volumenbereichvolume range
33: Schichtlayer
44: Aufbaurichtungbuild direction
55: Außenflächeouter surface
66: Spaltecolumn
77: Überlappbereichoverlap

Claims

Data model for describing a component to be produced by means of a layer-building method ( 1 ), characterized in that the data model at least partially dividing the component ( 1 ) into a number of 3D volume areas ( 2 ), wherein at least one of the 3D volume areas ( 2 ) more than a construction layer ( 3 ) and an oblique to the mounting direction ( 4 ) outer surface ( 5 ), whereby superimposed, adjacent layers ( 3 ) of the 3D volume range ( 2 ) have different cross-sectional areas such that voltages generated in the component production are at least partially directed in different directions.

Data model according to Claim 1, characterized in that the data model for each 3D volume area ( 2 ) defines at least one construction parameter, wherein the construction parameter is a filling pattern and / or an energy input.

Data model according to Claim 1 or 2, characterized in that the data model divides the component interior into a number of 3D volume areas ( 2 ) as well as a separate division of the component surface into a number of 3D volume regions ( 2 ) describes.

Layer construction plant for the layered construction of a component ( 1 ), characterized in that it is designed to carry out a method in which at least one assembly step takes place directly or indirectly using a data model according to claims 1 to 3.

Layer construction plant according to claim 4, characterized in that it is designed to carry out a method in which individual 3D volume areas ( 2 ) over several building layers ( 3 ) before further 3D volume areas ( 2 ) also over several building layers ( 3 ).

Computer program for carrying out a method for the layered construction of a component ( 1 ) and / or for controlling a layer construction plant according to claim 4, with computer program instructions for the at least partial division of a component to be produced by means of a layer construction method ( 1 ) into a number of 3D volume areas ( 2 ), wherein at least one 3D volume area ( 2 ) more than a construction layer ( 3 ) and an oblique to the mounting direction ( 4 ) outer surface ( 5 ), whereby superimposed, adjacent layers ( 3 ) of the 3D volume range ( 2 ) have different cross-sectional areas such that in the component generation voltages are at least partially directed in different directions and / or for generating a data model according to one of claims 1 to 3, when the computer program is executed on a computer.