DE4416901A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen ObjektsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines
dreidimensionalen Objekts nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren ist
unter dem Begriff "Stereographie" bekannt und kann, wie
beispielsweise in der EP-A-0 171 069 beschrieben, durch
schichtweises Verfestigen eines flüssigen, photopolymeri
sierbaren Materials mittels eines gebündelten Laserstrahls
erfolgen. Ebenso kann dieses Verfahren auch durch Sinterung
von Pulver mittels des Laserstrahls durchgeführt werden
(siehe EP-A-0 287 657). In allen Fällen tritt das Problem
auf, daß die Herstellungsgeschwindigkeit nicht beliebig
erhöht werden kann, da bei vorgebener Bündelung des Laser
strahls eine vom Typ des Lasers und des zu verfestigenden Ma
terials abhängige Scan-Geschwindigkeit des Laserstrahls nicht
überschritten werden kann. Auch kann eine eventuelle
Dejustierung des Laserstrahls nicht festgestellt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Geschwindigkeit und
Genauigkeit bei der Herstellung des Objekts zu verbessern.
Ferner soll ein effizienter Betrieb auch bei Einsatz von
gepulsten Lasern möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Erfindungsgemäß läßt sich die Bündelung des zur Verfestigung
verwendeten Strahls verändern und messen, sodaß je nach dem
zu verfestigenden Bereich der Schichten, dem Typ des
verwendeten Lasers und des Materials jeweils eine bezüglich
der Herstellungsgeschwindigkeit und Genauigkeit optimale
Bündelung und Ausrichtung des Strahls eingestellt werden
kann. Ferner kann eine eventuelle Verstaubung oder
Dejustierung der Optik, ein Defekt der optischen oder
elektronischen Komponenten zur Einstellung des Strahls und
eine Strahländerung aufgrund von Alterungserscheinungen
festgestellt, angezeigt und gegebenenfalls korrigiert werden.
Die Erfindung wird im weiteren anhand von Ausführungsbeispie
len unter Bezug auf die Figuren beschrieben. Von den Figuren
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 2 eine Darstellung des Prinzips zur Veränderung der
Bündelung des Strahls;
Fig. 3 eine Darstellung der je nach zu verfestigendem
Bereich unterschiedlichen Bündelung des Strahls
vorzugsweise bei Verwendung eines gepulsten Lasers;
Fig. 4 eine perspektivische, schematische Darstellung
einer Positioniervorrichtung für einen
erfindungsgemäßen Sensor;
Fig. 5 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform des
Sensors; und
Fig. 6 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform des
Sensors.
Die Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig. 1
zeigt eine Schicht 1 eines mittels elektromagnetischer
Strahlung verfestigbaren Materials, beispielsweise einer
polymerisierbaren Flüssigkeit oder Paste oder eines
sinterbaren Pulvermaterials, sowie eine über dieser Schicht 1
angeordnete Vorrichtung 2 zum Verfestigen des Materials der
Schicht 1 an dem herzustellenden Objekt entsprechenden
Stellen. Die Verfestigungsvorrichtung 2 weist eine
Strahlungsquelle 3 in Form eines Lasers auf, die einen
gebündelten Lichtstrahl 4 auf eine Ablenkeinrichtung 5
richtet, mittels der der Lichtstrahl 4 auf die gewünschten
Stellen der Schicht 1 abgelenkt werden kann. Zu diesem Zweck
ist die Ablenkeinrichtung mit einer Steuereinheit 6 zur
entsprechenden Steuerung der Ablenkeinrichtung 5 verbunden.
Zwischen der Strahlungsguelle 3 und der Ablenkeinrichtung 5
ist im Lichtstrahl 4 nacheinander ein Modulator 7 und eine
variable Fokuseinheit 8 angeordnet, die ebenfalls mit der
Steuereinheit 6 zur Steuerung in der weiter unten
beschriebenen Weise verbunden sind. Der Modulator kann
beispielsweise als akusto-optischer, elektro-optischer oder
mechanischer Modulator ausgebildet sein und dient als
"Schalter" zum Durchschalten bzw. Unterbrechen des Strahls 4.
Die variable Fokuseinheit 8 dient dazu, die Bündelung des
Strahls 4 zu verändern. Zu diesem Zweck weist sie in der in
Fig. 2 genauer dargestellten Weise in Richtung des Strahls 4
eine Zerstreuungslinse 9 und nachfolgend eine Sammellinse 10
auf. Die Sammellinse ist in Richtung des Strahls 4
beispielsweise zwischen der gestrichelten Position in Fig. 2
und der in durchgezogenen Linien gezeichnete Position posi
tionierbar und bewirkt damit je nach ihrer Position eine
Veränderung der Fokus und damit des Durchmessers des Strahls
an einer Arbeits- oder Referenzebene 11, die beispielsweise
die Oberfläche der Schicht 1 sein kann. Die Verschiebung der
Sammellinse 10 erfolgt durch einen (nicht gezeigten)
Verschiebevorrichtung unter Verwendung eines Schrittmotors
oder Servomotors, die mit der Steuereinheit 6 verbunden ist.
Anstelle der Anordnung mit zwei Linsen 9, 10 kann auch jede
andere geeignete Mehrlinsenanordnung verwendet werden, bei
der die Fokusveränderung durch Verschieben von 2 Linsen
relativ zueinander erfolgt.
Zwischen der Ablenkeinrichtung 5 und der Schicht 1 ist ferner
ein Sensor 12 angeordnet, der mittels der in Fig. 4 näher
dargestellten Positioniervorrichtung 13 in einer Ebene paral
lel zu und vorzugsweise unmittelbar oberhalb der Schicht 1 an
jede Stelle oberhalb der Schicht 1 verschoben werden kann.
Die Positioniervorrichtung 13 ist als x,y-Positioniervorrich
tung ausgebildet, wobei der Sensor 12 in einer ersten
X-Richtung entlang der Oberseite eines sich in X-Richtung
über die Schicht 1 erstreckenden Abstreifers 14 verschiebbar
ist, der wiederum in Y-Richtung über die Schicht 1 zum
Einstellen einer gewünschten Schichtdicke des Materials
verschoben werden kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform
kann der Sensor aber auch unabhängig vom Abstreifer
positioniert werden. Der Ausgang des Sensors ist mit der
Steuereinheit 6 verbunden.
Eine erste Ausführungsform des Sensors 12 ist in Fig. 5
dargestellt. Der Sensor 12 nach Fig. 5 ist als
Quadrantensensor mit einer in jedem Quadranten angeordneten
Photodiode 15, 16, 17, 18 ausgebildet. Die Photodiode 18 eines
Quadranten ist mittels eines strahlungsundurchlässigen
Metallplättchens 19 abgedeckt, in deren Mitte sich eine
Blendenöffnung 20 befindet. Gemäß einer in Fig. 6 gezeigten
zweiten Ausführungsform ist der Sensor 12 als Einzelsensor
mit nur einem einzigen Feld ausgebildet, wobei in dem Feld
eine Photodiode 21 angeordnet ist, die wiederum mit einem
strahlungsundurchlässigen Metallplättchen bis auf eine
zentrale Blendenöffnung 23 abgedeckt ist. Der Durchmesser der
Blendenöffnungen 20, 23 ist etwa 20 bis 50 µm, vorzugsweise
etwa 35 µm.
Im Betrieb wird zunächst der Laserstrahl 4 bezüglich seiner
Position, Leistung und seines Durchmessers gemessen. Die
Positionsbestimmung erfolgt dabei beispielsweise mittels des
in Fig. 5 gezeigten Sensors 12 dadurch, daß der Sensor 12 an
einer bestimmten definierten X,Y-Stelle positioniert wird und
die Ablenkeinrichtung 5 von der Steuereinheit 6 so gesteuert
wird, daß der abgelenkte Strahl 4 den Sensor 12 überstreicht
und dabei vom Feld der Photodiode 15 zu dem der Photodiode 16
wandert. Dabei werden die von beiden Photodioden abgegebenen
Ausgangssignale verglichen; bei Gleichheit entspricht die Po
sition des Strahls 4 genau dem Übergang zwischen den beiden
Photodiodenfeldern und damit der Mittenposition des Sensors
12. Dieselbe Messung wird auch für den Übergang von der
Photodiode 15 zur Photodiode 17 vorgenommen. Durch Vergleich
der erhaltenen Positionsdaten mit der entsprechenden Posi
tionsvorgabe für die Ablenkeinrichtung 5 wird festgestellt,
ob die Steuerung für den Strahl 4 korrekt ist oder ob eine
Dejustierung vorliegt. Im letzteren Fall wird eine Korrektur
der Steuerung in der Steuereinheit 6 oder auch eine Neujusta
ge der Vorrichtung vorgenommen. Die Positionsmessung wird
durch Verfahren des Sensors 12 an über die Schichtoberfläche
1 verteilte Positionen mittels der Positioniervorrichtung 13
an beliebigen Stellen innerhalb des Belichtungsfeldes
vorgenommen, sodaß die Positioniergenauigkeit der
Verfestigungsvorrichtung 2 exakt bestimmbar ist. Ebenso ist
es allerdings auch möglich, nur an ausgewählen Punkten,
beispielsweise an 2 Punkten, zu messen, um eine globale Drift
beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen
festzustellen. Diese kann wiederum durch entsprechende
Korrektur der Steuereinheit 6 bzw. der darin gespeicherten
Steuersoftware kompensiert werden.
Die Leistung des Strahls 4 kann durch direkte Auswertung der
Ausgangssignale der Photodioden 15, 16 und 17, deren Ampli
tude der Leistung entspricht, vorgenommen werden. Durch
Vergleich mit Sollwerten kann wiederum ein Fehler in der
Verfestigungsvorrichtung 2 festgestellt werden,
beispielsweise eine Verstaubung der Optik, eine Alterung oder
auch ein Ausfall von optischen oder elektronischen
Komponenten.
Für die Messung des Durchmessers bzw. des Fokus des Strahls 4
wird die Ablenkeinrichtung 5 und/oder die Positioniervor
richtung 13 so gesteuert, daß der abgelenkte Strahl 4 die
Blendenöffnung 20 des Sensors nach Fig. 5 oder die
Blendenöffnung 23 des Sensors nach Fig. 6 in zwei
Koordinatenrichtungen überstreicht. Dadurch wird das
Intensitätsprofil des Strahls 4 abgetastet und aus den
gewonnenen Intensitätsdaten des Profils der Fokus bzw.
Durchmesser der Strahls 4 berechnet. Diese Messung kann im
gesamten Belichtungsfeld oder auch nur an ausgewählten
Punkten, beispielsweise in Verbindung mit der
Leistungsmessung, durchgeführt werden. Durch Vergleich mit
entsprechenden Sollwerten kann wiederum eine Abweichung
beispielsweise aufgrund der Alterung des Lasers oder einer
Dejustage des optischen Systems festgestellt werden. In
diesem Fall kann in gewissem Rahmen eine Korrektur durch
Veränderung des Fokus mittels Ansteuerung der variablen
Fokuseinheit 8 vorgenommen werden.
Bei Verwendung des in Fig. 6 gezeigten Sensors 12 wird die
Position und Leistung des Strahls 4 aufgrund von Berechnungen
ermittelt, und zwar die Position durch Bestimmung des
Intensitätsmaximums und die Leistung durch Integration des
Profils. Derartige Rechenverfahren sind bekannt, sodaß sie
hier nicht näher erläutert werden müssen.
Nach der Einstellung und Messung des Strahls 4 wird eine
Materialschicht 1 aufgetragen und durch gezieltes Bestrahlen
der Schicht 1 mittels des abgelenkten Strahls 4 an den dem
Objekt entsprechenden Punkten verfestigt. In Fig. 3 ist ein
Bereich 24 dargestellt, der beispielhaft die zu
verfestigenden Stellen des Objekts dieser Schicht umfassen
soll. Dieser Bereich wird für die Verfestigung in einen
äußeren Hüllbereich 25 und einen inneren Kernbereich 26
aufgeteilt, wobei der Hüllbereich 25 den Kernbereich 26
vorzugsweise vollständig umschließt. Zur Verfestigung steuert
die Steuereinheit 6 die variable Fokuseinheit 8 und die
Ablenkeinrichtung 5 derart, daß die Schicht 1 in der in Fig.
3 durch die kleinen Kreise angedeuteten Weise im Hüllbereich
25 mit einem kleinen Strahldurchmesser bzw. Fokus und im
Kernbereich 26, angedeutet durch die größeren Kreise, mit
einem größeren Strahldurchmesser bzw. Fokus bestrahlt wird.
Damit wird im Hüllbereich eine feinere und genauere
Verfestigung des Materials im Hüllbereich 25, der die
Oberfläche bzw. Kontur des Objekts bildet, erreicht. Wird
gleichzeitig gemäß einer bevorzugten Weiterbildung die
Ablenkeinrichtung 5 so gesteuert, daß die Geschwindigkeit,
mit der der abgelenkte Strahl 4 über die Schicht 1 streicht
(d. h. die Scan-Geschwindigkeit), im Kernbereich 26 höher als
im Hüllbereich 25 ist, dann läßt sich auch die
Herstellungszeit wesentlich verkürzen. Diese Maßnahme ist
insbesondere bei hohen Leistungen des Lasers 3 sinnvoll, da
dann auch bei größerem Strahldurchmesser oder Fokus eine
ausreichende Leistungsdichte vorhanden ist, um eine Verfesti
gung auch bei höherer Scangeschwindigkeit zu erreichen. Bei
Einsatz einer Strahlungsguelle mit einstellbarer Leistung
kann in diesem Fall die Leistung bei der Verfestigung des
Hüllbereichs 25 verringert werden, um die Energie- bzw.
Leistungsdichte auf einen für die Verfestigung geeigneten
Wert einzustellen.
Eine besonders bevorzugte Anwendung findet das oben
beschriebene Verfahren bei Verwendung eines gepulsten Lasers
als Strahlungsquelle 3. Die Pulsrate derartiger Laser ist in
der Regel zu niedrig, um bei kleinem Fokus hohe
Scangeschwindigkeiten zu erzielen. Vielmehr werden dann nur
noch einzelne voneinander beabstandete Stellen verfestigt.
Andererseits nimmt die mittlere Leistung dieser Laser ab
einer bestimmten Pulsrate ab. Weiterhin ist die Pulsdauer von
beispielsweise frequenzvervielfachten FK-Lasern sehr kurz
(ca. 30ns). Die Einstellung der in das Material eingebrachten
Energie- bzw. Leistungsdichte ist nicht mehr über die
Scangeschwindigkeit, sondern nur noch durch Abschwächung, die
Repetitionsrate des Lasers und/oder die Einstellung des
Strahldurchmessers möglich. Für einen Betrieb mit
größtmöglicher Effizienz hat sich erfindungsgemäß die
Einstellung des Strahldurchmessers herausgestellt. Für einen
vorgegebenen Wert des Strahldurchmessers ergibt sich dann
eine optimale Repetitionsrate in Verbindung mit einer
optimalen Scangeschwindigkeit.
Erfindungsgemäß wird damit zur Erzielung einer kurzen
Herstellungszeit bei gepulsten Lasern im Hüllbereich 25 mit
kleinerem Fokus und im Kernbereich 26 mit größerem Fokus
verfestigt und die Scangeschwindigkeit jeweils so
eingestellt, daß in beiden Bereichen die bei jedem Puls
verfestigten Bereiche 27 überlappen und damit eine
durchgehende Linie verfestigt wird. Dieser Sachverhalt ist in
Fig. 3 dargestellt: da die damit zulässige Scangeschwindig
keit proportional zum Durchmesser des in Fig. 3 kreisförmig
dargestellten Strahls oder Fokus 27 ist, kann die Scange
schwindigkeit im Kernbereich 26 gegenüber derjenigen des
Hüllbereichs 25 um denselben Faktor erhöht werden, um den der
Durchmesser im Kernbereich vergrößert ist. Außerdem sind im
Kernbereich 26 auch entsprechend weniger Überstreichungen
erforderlich. Damit reduziert sich die Herstellungszeit mit
dem Quadrat der relativen Durchmesservergrößerung. In beiden
Bereichen 25, 26 ergibt sich aus der entsprechenden
Scangeschwindigkeit die Repetitionsrate und damit mittlere
Leistung des Lasers, sodaß im Ergebnis im Hüllbereich 25 mit
kleinerer mittlerer Leistung und im Kernbereich 26 mit
größerer mittlerer Leistung gefahren wird.
Zur Einstellung des Fokus wird von der Steuereinheit 6 je
nachdem, ob die Ablenkeinrichtung 5 den Strahl 4 gerade auf
den Kernbereich 26 oder den Hüllbereich 25 ablenkt, die Posi
tion der Sammellinse 10 relativ zur Zerstreuungslinse durch
Axialverschiebung verändert. Die entsprechenden Steuerdaten
sind in der Steuereinheit 6 gespeichert. Vorzugsweise wird
zunächst mit einer kleinen Fokuseinstellung der Hüllbereich
25 verfestigt, danach der Fokus vergrößert und mit der einmal
eingestellten Vergrößerung der Kernbereich 26 verfestigt.
Eine Messung und Korrektur der Fokuseinstellung des Strahls
ist wiederum mittels des Sensors 12 in der oben dargelegten
Weise möglich.
Die weiteren Schichten des Objekts werden in der gleichen
Weise aufgetragen und verfestigt.
Claims (28)
1. Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen
Objekts durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von
Schichten eines durch Einwirkung elektromagnetischer
Strahlung verfestigbaren Materials, mit einer
Vorrichtung zum Erzeugen einer Schicht (1) des Materi
als, einer Strahlungsquelle (3) zur Erzeugung eines
gebündelten Strahls (4) der elektromagnetischen
Strahlung und einer Ablenkvorrichtung (5) zum Ablenken
des gerichteten Strahls (4) auf dem Objekt entsprechende
Stellen der Schicht (1),
dadurch gekennzeichnet, daß im Strahl (4) eine variable
Fokuseinheit (8) zur Veränderung der Bündelung des
Strahls (4) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die variable Fokuseinheit
(8) zwischen der Strahlungsquelle (1) und der
Ablenkvorrichtung (5) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die variable Fokuseinheit
(8) im Strahl zwei in Axialrichtung relativ zueinander
verschiebbare Linsen (9, 10) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß im Strahl (4) ein Modulator
(7) zum gesteuerten Unterbrechen bzw. Durchlassen des
Strahls angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die variable Fokuseinheit
(8) und die Ablenkvorrichtung (5) und gegebenfalls der
Modulator (7) mit einer Steuereinheit (6) zur
Veränderung des Fokus des Strahls (4) in Abhängigkeit
von der Ablenkung verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (3)
einen Laser aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Laser als gepulster La
ser ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
Ablenkeinrichtung (5) und der Schicht (1) ein Sensor
(12) zur Messung des Strahls (4) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) mit einer
Positioniervorrichtung (13) zum Positionieren des Sen
sors an einer Mehrzahl von Stellen in einer Ebene paral
lel zur Schicht (1) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung
(13) als x,y-Positioniervorrichtung ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß eine sich in einer ersten
Richtung (X) quer über die Schicht (1) erstreckende und
in einer zweiten Richtung (Y) über die Schicht (1)
verfahrbare Abstreifvorrichtung vorgesehen ist und daß
der Sensor (12) an der Abstreifvorrichtung in der ersten
Richtung (X) verschiebbar angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) zur Messung
der Position, der Leistung und/oder des Durchmessers des
Strahls (4) ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) als
Quadrantendetektor mit mindestens drei Detektorsektoren
(15, 16, 17) ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) einen
Einzeldetektor mit einer bis auf eine Blendenöffnung
(23) Strahlungsundurchlässig abgedeckten,
strahlungsempfindlichen Detektorfläche (21) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einzeldetektor im
vierten Quadranten angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) und/oder die
Positioniervorrichtung (13) mit der Steuereinheit
verbunden sind.
17. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen
Objekts, bei dem aufeinanderfolgende Schichten eines
durch elektromagnetische Strahlung verfestigbaren Ma
terials aufgetragen und durch Bestrahlung mittels eines
gebündelten Strahls an den dem Objekt entsprechenden
Stellen der Schichten verfestigt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung des Strahls
bei der Verfestigung verändert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung in
Abhängigkeit von der zu verfestigenden Stelle der
Schicht verändert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem einem Randbereich
des Objekts entsprechenden ersten Bereich die Bündelung
zur Bildung eines kleineren Fokus verstärkt wird und in
einem einem Innenbereich des Objekts entsprechenden
zweiten Bereich die Bündelung zur Bildung eines größeren
Fokus verringert wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung in
Abhängigkeit von der Leistung der Strahlungsquelle für
den gebündelten Strahl verändert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung in Abhängigkeit
von einer Geschwindigkeit, mit der der gebündelte Strahl
über die Schicht bewegt wird, verändert wird.
22. Verfahren nach einen der Ansprüche 17 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß eine gepulste
Strahlungsquelle verwendet wird und die Bündelung in
Abhängigkeit von der Pulsenergie eingestellt wird.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung im ersten
Bereich mit einer starken Bündelung und einer niedrigen
Geschwindigkeit und im zweiten Bereich mit einer
schwächeren Bündelung und einer höheren Geschwindigkeit
durchgeführt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Bereich die
Strahlleistung bzw. bei Verwendung eines gepulsten La
sers die mittlere Strahlleistung erhöht ist.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Position, die Leistung
und/oder der Fokusdurchmesser des Strahls an einer
Stelle vorzugsweise unmittelbar oberhalb der zu
verfestigenden Schicht gemessen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung in
Abhängigkeit vom Meßergebnis verändert wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis mit
vorgegebenen Referenzwerten verglichen wird und aufgrund
des Vergleichs eine Korrektur des Strahls vorgenommen
wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß die Messung an einer
Mehrzahl von Stellen vorgenommen wird.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4416901A DE4416901A1 (de) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
US08/727,532 US5753171A (en) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | Method and apparatus for producing a three-dimensional object |
DE59501852T DE59501852D1 (de) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen dreidimensionaler objekte |
PCT/EP1995/001742 WO1995031326A1 (de) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objektes |
JP52933195A JP3520310B2 (ja) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | 3次元物体の製造方法及び装置 |
EP95920004A EP0758952B1 (de) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen dreidimensionaler objekte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4416901A DE4416901A1 (de) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4416901A1 true DE4416901A1 (de) | 1995-11-16 |
Family
ID=6518056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4416901A Ceased DE4416901A1 (de) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4416901A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997030836A1 (de) * | 1996-02-20 | 1997-08-28 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objektes |
DE19929199A1 (de) * | 1999-06-25 | 2001-01-18 | Hap Handhabungs Automatisierun | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
WO2005011959A1 (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-10 | Loughborough University Enterprises Limited | Method and apparatus for combining particulate material |
DE10157647C5 (de) * | 2001-11-26 | 2012-03-08 | Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh | Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken in einer Laser-Materialbearbeitungsanlage oder einer Stereolitographieanlage |
WO2013117185A1 (de) | 2012-02-10 | 2013-08-15 | Additech Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines 3-dimensionalen objektes |
WO2018052649A1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | General Electric Company | Methods and apparatus for thin-walled geometries for additive manufacturing |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988002677A2 (en) * | 1986-10-17 | 1988-04-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
US5014207A (en) * | 1989-04-21 | 1991-05-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Solid imaging system |
WO1991012510A1 (de) * | 1990-02-07 | 1991-08-22 | Leica Heerbrugg Ag | Verfahren und anordnung zur prüfung optischer komponenten oder systeme |
US5151813A (en) * | 1989-03-14 | 1992-09-29 | Sony Corporation | Method and apparatus for producing three-dimensional objects |
GB2262817A (en) * | 1991-12-27 | 1993-06-30 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Making 3-d resin images |
-
1994
- 1994-05-13 DE DE4416901A patent/DE4416901A1/de not_active Ceased
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988002677A2 (en) * | 1986-10-17 | 1988-04-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
US5151813A (en) * | 1989-03-14 | 1992-09-29 | Sony Corporation | Method and apparatus for producing three-dimensional objects |
US5014207A (en) * | 1989-04-21 | 1991-05-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Solid imaging system |
WO1991012510A1 (de) * | 1990-02-07 | 1991-08-22 | Leica Heerbrugg Ag | Verfahren und anordnung zur prüfung optischer komponenten oder systeme |
GB2262817A (en) * | 1991-12-27 | 1993-06-30 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Making 3-d resin images |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Lexikon der Optik, H. Haferkorn, Leipzig 1988, S. 210 u. 291 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997030836A1 (de) * | 1996-02-20 | 1997-08-28 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objektes |
US5904890A (en) * | 1996-02-20 | 1999-05-18 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Apparatus and method for producing three-dimensional objects |
DE19929199A1 (de) * | 1999-06-25 | 2001-01-18 | Hap Handhabungs Automatisierun | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
DE10157647C5 (de) * | 2001-11-26 | 2012-03-08 | Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh | Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken in einer Laser-Materialbearbeitungsanlage oder einer Stereolitographieanlage |
WO2005011959A1 (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-10 | Loughborough University Enterprises Limited | Method and apparatus for combining particulate material |
US7879282B2 (en) | 2003-07-25 | 2011-02-01 | Loughborough University Enterprises Limited | Method and apparatus for combining particulate material |
US8535036B2 (en) | 2003-07-25 | 2013-09-17 | Loughborough University Enterprises Limited | Method and apparatus for combining particulate material |
WO2013117185A1 (de) | 2012-02-10 | 2013-08-15 | Additech Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines 3-dimensionalen objektes |
WO2018052649A1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | General Electric Company | Methods and apparatus for thin-walled geometries for additive manufacturing |
CN110121405A (zh) * | 2016-09-16 | 2019-08-13 | 通用电气公司 | 用于薄壁几何结构的增材制造的方法和设备 |
US10792907B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-10-06 | General Electric Company | Methods and apparatus for thin-walled geometries for additive manufacturing |
CN112045996A (zh) * | 2016-09-16 | 2020-12-08 | 通用电气公司 | 用于薄壁几何结构的增材制造的方法和设备 |
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