EP3843918A1 - Regelungsverfahren für die additive herstellung - Google Patents

Regelungsverfahren für die additive herstellung

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Publication number
EP3843918A1
EP3843918A1 EP19801700.6A EP19801700A EP3843918A1 EP 3843918 A1 EP3843918 A1 EP 3843918A1 EP 19801700 A EP19801700 A EP 19801700A EP 3843918 A1 EP3843918 A1 EP 3843918A1
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EP
European Patent Office
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layer
component
temperature
interest
temperature values
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19801700.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Goldammer
Henning Hanebuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3843918A1 publication Critical patent/EP3843918A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a control method for the additive manufacture of a component, preferably in powder bed-based manufacture. Furthermore, a device, a computer program product and a method for additive manufacturing of the component are specified, which uses the regulation described.
  • the component is preferably intended for use in a flow machine, preferably in the hot gas path of a gas turbine.
  • the component preferably consists of a super alloy, in particular a nickel- or cobalt-based super alloy.
  • the alloy can, for example, be age hardened or mixed crystal hardened.
  • thermal energy and / or flow energy is generated by burning a fuel, e.g. a gas, hot gas generated converted into kinetic energy (Rotationse nergie) of a rotor.
  • a fuel e.g. a gas
  • hot gas generated converted into kinetic energy (Rotationse nergie) of a rotor.
  • a flow channel is formed in the gas turbine, in the axial direction of which the rotor or a shaft is mounted. If a hot gas flows through the flow channel, the blades are subjected to a force which is converted into a torque acting on the shaft, which drives the turbine rotor, the rotational energy e.g. can be used to operate a generator.
  • Additive manufacturing processes include, for example, as a powder bed process, selective laser melting (SLM) or laser sintering (SLS), or electron beam melting (EBM).
  • SLM selective laser melting
  • SLS laser sintering
  • EBM electron beam melting
  • a method for selective laser melting is known, for example, from EP 2 601 006 B1.
  • Additive manufacturing processes (English: "additive manufacturing") have also proven to be particularly advantageous for complex or complicated or filigree designed components, for example labyrinth-like structures, cooling structures and / or lightweight structures. Additive manufacturing is particularly short chain of process steps advantageous, since a manufacturing or manufacturing step of a component can be largely based on a corresponding CAD file and the selection of appropriate manufacturing parameters.
  • computer program product can represent or include, for example, a computer program means, and for example as a storage medium, such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or also in the form of a downloadable file from a server in one Network can be provided or included, for example in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
  • a pervasive problem in additive manufacturing processes for highly stressed or highly stressable components are the structural properties or material properties, which conventional manufacturing techniques often lag behind.
  • a further heating source can be used in addition to the laser to better control the heating and cooling behavior.
  • induction heating systems are suitable for this purpose, but they also require mechanical positioning of the induction coil (s) due to the uneven introduction of the heating power.
  • the heating power must also be checked, since the geometry has a very strong influence on the heating or the coupling efficiency or effect of the heating.
  • An infrared camera can be used for temperature control and / or detection, which can survey or record the entire construction site (an AM system).
  • the image information can be converted into a temperature via a calibration and, for example, evaluated at the position of the coils. It is possible that only a fixed position ("region-of-interest") within the image is evaluated, which can then be shifted from one position to the next in the image with the coil.
  • This temperature can also be sent to a controller or a control device with fixed parameters After a position shift, for example for heating a further area of a layer that is built or to be built up by way of the production of the component, the coil typically reaches another (cold) point and regulates the heating power again.
  • the control used in conventional heating systems often combines a pyrometer carried with a coil for inductive heating, which is directed towards a fixed, for example through the coil eye, and is controlled with fixed control parameters, for example a PID controller.
  • the pyrometer by means of the size of the measurement spot and an evaluation within the measurement spot is not carried out.
  • the image is from an infrared camera, thermal imaging camera, or thermography device does not provide an ideal image, but rather the individual captured "pixels" have a lot of noise.
  • the temperature in the vicinity of the coil or near the corresponding area of the layer is not constant, but is strongly dependent on the location or the position enough to be chosen to cover the relevant area as far as possible.
  • not only a single pixel (for example the maximum) may be evaluated, since this value fluctuates greatly and this makes regulation more difficult. For a stable control there is therefore a need for a solution that delivers a reliable value close to the maximum within the region of interest, but not that
  • Noise behavior of a single pixel is subject.
  • One aspect of the present invention relates to a control method or a method for regulating or providing control data for the additive manufacture of a component, in particular the powder bed-based manufacture.
  • the method comprises the acquisition of spatially resolved temperature data or temperature values of an additively constructed layer (component layer) during the manufacture of the component.
  • component layer an additively constructed layer
  • the data or values mentioned are preferably recorded and / or stored at several positions in the layer or on the layer.
  • This layer can denote one of many hundreds or thousands of layers which are additively built up via powder bed processes in succession by selective irradiation with a laser or energy beam.
  • the expression "during" in connection with the additive manufacture of the component is intended to mean that, for example, a layer is processed overall by the machining device, for example, during the manufacture of the component, but (layer by layer) after the layer has solidified.
  • the method further comprises determining at least one defined region-of-interest (“region of interest”) of the layer which is to be processed during the production of the component.
  • the area or region-of-interest preferably denotes a selected geometric area when viewed from the top of the respective built-up layer.
  • the area also expediently designates an area in which the temperature data are to be recorded, stored or evaluated.
  • the area of interest is preferably defined by a defined but subsequent processing of the layer, that is to say after the determination, in particular by coordinates of a movable processing device (see below).
  • the method further includes classifying, selecting or classifying temperature values of the at least one region of interest, for example using at least one defined class of temperature values.
  • This classification can be done in the form of a histogram, a set of values being divided into classes based on the width of the class.
  • the method further comprises forming an average of the classified temperature values.
  • the mean value can be, for example, an arithmetic, a geometric or a quadratic mean.
  • the method further comprises the control or regulation of a processing device with the mean value formed as the input value in order to process the layer.
  • a processing device with the mean value formed as the input value in order to process the layer.
  • the machining device may preferably be a preheating or heating of the layer in the region of interest. Processing by preheating can in the present case also relate to a layer of the component that has not yet solidified or built up, but rather a freshly applied base material layer for the component.
  • the means described here are preferably suitable for heating processing or preheating of the component or a component layer to be subsequently produced, to a temperature of over 1000 ° C.
  • the mean value of the classified temperature values is an arithmetic mean value.
  • the mean value can be a geometric or quadratic mean value.
  • the mean value is passed as an actual value to a regulation or regulation device, in particular comprising a PID controller, or used accordingly.
  • a regulation or regulation device in particular comprising a PID controller, or used accordingly.
  • the controller mentioned can be implemented in terms of both software and hardware.
  • the method described allows, for example, a simplification compared to temperature control in additive manufacturing or another application with a movable and entrained pyrometer, since the entrainment of the pyrometer has to be moved, for example, from a first position to a second position on the layer.
  • the evaluation of the recorded temperature values in the region of interest allows, for example, a dynamic or time-dependent evaluation of the individual pixels or temperature values.
  • Such functionality could only be achieved with pyrometers using a combination of several instruments or systems.
  • a significantly improved noise behavior can be achieved with the presented control means.
  • the method is a computer-implemented method.
  • the temperature values or temperature data are recorded by means of an infrared camera, a thermal imaging camera or thermographically, for example by means of appropriate means for thermographic temperature detection.
  • an infrared camera a thermal imaging camera or thermographically, for example by means of appropriate means for thermographic temperature detection.
  • the temperature data or values of the layer are only recorded in one (or more) region-of-interest, but not, for example, in other areas of the layer or the thermal image.
  • This configuration is process- and data-efficient and allows the regulation effort to be minimized.
  • the temperature values are calculated or determined from the temperature data.
  • the temperature data can differ from the temperature values in that the temperature data can preferably describe a temperature or thermal image from which the corresponding specific temperature values have yet to be extracted or converted.
  • a histogram of temperature values is created.
  • an absolute or relative class frequency of the temperature values is determined for the classification.
  • the temperature values are, for example, based on or classified, selected or classified using a defined class width.
  • the largest 10% of the temperature values, in particular in terms of amount, are classified or selected or selected in advance from the at least one region of interest.
  • This configuration corresponds to that of a histogram, in which the area of the individual rectangles or classes denotes the relative class frequencies.
  • the temperature values are classified or selected, for example preselected, from a range of the largest 10 to, for example, the largest 50 values from the at least one region of interest.
  • This configuration corresponds to that of a histogram, in which the areas of the individual rectangles or classes denote the absolute class frequencies.
  • the temperature values mentioned are preferably cardinally scaling values.
  • the processing device comprises an induction heating device for preheating the layer.
  • the processing device comprises a control, in particular a PID control, which receives the mean value as an input value.
  • a large number of selected areas or regions of interest are determined and / or processed in the additive manufacturing of the component. According to this embodiment, the described method can be used particularly expediently and effectively.
  • control regulates the induction heating device at least partially continuously, dynamically or as a function of time.
  • Another aspect of the present invention relates to a device for controlling the machining device, in particular an induction heating device which, for example, has two induction coils which can be moved independently of one another.
  • the device comprises means for executing the control method as described above. These means can be a computer program, a computer program product, a data structure product or corresponding other computer program means.
  • the device further comprises a temperature detection device, preferably an infrared camera or a device for the thermographic detection of temperature data.
  • a temperature detection device preferably an infrared camera or a device for the thermographic detection of temperature data.
  • the device further comprises a control device, in particular comprising a PID controller.
  • a control device in particular comprising a PID controller.
  • the control can be carried out using a PI controller, a PD controller or another controller or another control device.
  • the device is part of an additive manufacturing system, in particular a system for powder bed-based additive manufacturing or manufacturing.
  • a further aspect of the present invention relates to a computer program product comprising commands which cause the computer to execute the program, at least one of the above-described method steps of the control method, that is to say determining classifying, averaging and / or controlling.
  • the computer program product can, for example, include appropriate computer program means which are required, for example, to run appropriate algorithms for solving the problem described.
  • Another aspect of the present invention relates to a computer-readable medium on which the above-mentioned computer program or computer program product or parts thereof can be stored.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for additive manufacturing of a component, comprising the layer-by-layer additive construction of the component from a powdery base material, wherein after or during the solidification (s) of a powder layer by means of an energy beam, this layer using the control method, as described, processed.
  • the particular advantages of the control according to the invention are particularly evident in the actual construction process in the material structure of the component which is improved by thermal management.
  • a temperature detection device or camera is moved or moved during the additive manufacturing of the component from a first position to a second position.
  • the first position can describe a first region of interest.
  • the second position can describe a second region of interest.
  • At least one region-of-interest for example, in terms of software or program technology during the additive manufacturing of the component from a first position to a further or second position
  • Another aspect of the present invention relates to a component which, according to the method for additive manufacturing lung is manufactured or can be produced.
  • the component comprises, for example in contrast to a conventionally manufactured component of the prior art or an additively manufactured component of the prior art, a largely crack-free and / or low-stress, in particular single-crystalline and / or stem-crystalline, microstructure.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of a construction part during its additive manufacturing.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a component cross section, which is processed with a processing device.
  • FIG. 3 exemplifies a histogram of recorded temperature values of a layer, which is greatly simplified for the sake of clarity.
  • FIG. 4 indicates a sequence of several processing steps on the basis of a schematic view of a solidified component layer.
  • FIG. 5 shows a simplified flow diagram for illustrating method steps of the described method.
  • Figure 1 indicates on the basis of a schematic sectional view the additive manufacture of a component 10 from a powder bed, preferably by selective laser melting or electron beam melting.
  • a corresponding additive manufacturing plant is identified by reference number 200.
  • a starting or base material B for the component 10 is selectively irradiated and solidified in layers by an energy beam, preferably a laser beam 105, in accordance with the desired (predetermined) geometry.
  • an energy beam preferably a laser beam 105
  • the component is made on a substrate or a construction platform 12 or welded to it.
  • the platform 12 serves simultaneously as a mechanical support during manufacture in order to protect the component from thermal distortion. After solidifying everyone
  • Layer a manufacturing surface (not explicitly characterizes) preferably newly coated with powder B by a coater 11, and the component is further constructed in this way.
  • Layers 1 and 2 are indicated by dashed lines in FIG. 1, the layer thickness of which is usually between 20 and 80 ⁇ m in such processes.
  • the component 10 is preferably a construction part which is used in the hot gas path of a turbomachine, for example a gas turbine.
  • the component can be a rotor or guide vane, a segment or ring segment, a burner part or a burner tip, a frame, a shield, a heat shield, a nozzle, sealing device, a filter, a mouth or lance, a resonator, a stamp or designate a swirler, or a corresponding transition, use, or a corresponding retrofit part.
  • the component 10 is preferably a thermally and / or mechanically highly stressed component made of a, for example cobalt or nickel-based, superalloy in its intended operation.
  • a processing device 20 is also indicated on the right side of a manufacturing surface (right in the picture).
  • a newly applied powder layer or a freshly solidified or irradiated component layer can expediently be treated before and / or after.
  • This processing is particularly advantageous or expedient to carry out an advantageous or necessary heat treatment (heat management) of the corresponding components, preferably in-situ and / or during construction.
  • the means described here for the machining or the machining device 20 are preferably suitable for heating a machining or preheating of the component 10 or a component layer 2 to be produced subsequently to a temperature of over 1000 ° C.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a layer 1 freshly irradiated and solidified with the energy beam 105.
  • a coater 11 or a coating device 11 can be seen here, which is set up for a layer to be subsequently irradiated (see reference number 2 in Figure 1) apply new powder B.
  • the coater 11 is preferably movable in the X direction along a build-up surface and can be moved back and forth to apply new powder B, in order to distribute powder, for example, from a powder supply (likewise not explicitly marked) on a production surface .
  • the cross section of the component 10 is shown in a rectangular shape for the sake of clarity.
  • the component cross section can have a complicated, for example non-closed, or cavity-like geometry.
  • a processing device 20 can be recognized, which preferably comprises or represents an inductive heating device.
  • the processing device can introduce heat into a component layer by another principle, for example.
  • a conventional additive manufacturing system preferably comprises a temperature temperature detection device 101, preferably an infrared camera, via which, for example, a complete temperature image of the layer or of the production surface can be recorded per irradiated layer.
  • An image information of a pixel (cf. FIG. 2) from the temperature image can, for example, be converted into a temperature value via calibration and evaluated at corresponding positions of the later processing (see FIG. 3 below).
  • recorded temperature data preferably the temperature or thermal image of layer 1 mentioned, can be stored and transferred to the processing device 20 or can be controlled accordingly.
  • a device 100 can accordingly be set up to control the processing device 20 and further include the aforementioned computer program means (see reference number CPP below), the temperature detection device 101, the computer 102 and, for example, the control device 103. Accordingly, the device 100 can be coupled or connected to the processing device 20.
  • the processing device 20 has an inductive heating device or an induction coil 104.
  • the device 20 can also have a plurality of induction coils, for example a coil which can be moved or moved along the X direction and a coil which can be moved or moved along the Y direction.
  • the coils mentioned can also be superimposed in such a way and undisturbed or independently of one another that only in a selected area (cf. English “region of interest” and reference symbol ROI) is desired or predefined heating, for example heating of over 1000 ° C. can be achieved.
  • the region-of-interest can include several hundred temperature values, for example 200, 300, 400 or 500 temperature values; or this number of values can be detected therein by the temperature detection device 101.
  • temperature data or temperature values T of layer 1 are recorded and / or stored in a correspondingly spatially resolved manner by temperature detection device 101.
  • the region-of-interest can be determined, for example, by (predefined) positions or position data of the machining device, more precisely the induction coil 104 or its “eye”.
  • pyrometric detection at a point is now used to classify region-of-interest temperature values. This can be done similar to the construction of a histogram (see FIG. 3 below). Corresponding temperature values or pixels P are recorded in particular on the basis of the temperature image recorded by the temperature detection device. This can be done by calibrating or converting image data into temperature values. The recorded temperature values T in the region-of-interest are now classified automatically or computer-implemented based on the required control quality and efficiency.
  • the largest 10% of the temperature values recorded are classified or used for further control.
  • the largest 10, 20, 30, 40, or 50 values or other values from the region of interest can be selected, for example the largest 25 temperature values.
  • FIG. 2 For the sake of simplicity, only one coil 104 is identified in FIG. 2, which can heat a region ROI to be selected in a predefined manner.
  • the coil 104 is arranged to be movable and movable along the X direction. In the same way, it is possible to provide a similar coil movable along the Y direction, so that the selected area ROI can be focused and appropriately heated by both coils.
  • the processing device 20 is also preferably set up to be moved by its mobility over any positions above the powder bed or the layer surface, in such a way that both an already solidified component layer (compare layer 1) and a layer of newly applied base material or Powder (see layer 2) can be heated.
  • an already solidified component layer compare layer 1
  • a layer of newly applied base material or Powder see layer 2
  • heating of the powder is negligible, and the heating power consumed is dominated by the layers that have already solidified and are below.
  • these layers are generally significantly thinner than the penetration depth of the induction field or the magnetic flux of the coil (s) 104 inducing the eddy currents.
  • FIG. 3 shows a schematic, simplified histogram with classified temperature values of layer 1 or of component 10.
  • Temperature values T are entered on the abscissa, which preferably correspond to recorded temperatures or temperature values from the region of interest (see FIG. 2).
  • a first temperature class between TI and T2 a second temperature class between T2 and T3, a third temperature class between T3 and T4, a fourth temperature class between T4 and T5, a fifth temperature class between T5 and T6 and a sixth temperature class between T6 and T7.
  • the class widths are the same and half as large as the class widths of the first and the sixth Temperature class.
  • the different class widths in the present case can be only one or more tenths of a degree Celsius, for example.
  • the area of the rectangles (compare, for example, al for the first temperature class and a2 for the second temperature class), which in each case denotes the relative or absolute class frequency, corresponds to the product of the respective class width b n and the frequency density p. Ent- speaking, the frequency density p is plotted on the ordinate of the histogram.
  • the class frequency reflects either an absolute or a relative value.
  • the absolute value corresponds to the number of values belonging to a class.
  • the relative value expresses what percentage of the values belong to a class.
  • the largest 10% (in terms of amount) of the temperature values, which are acquired from at least one region-of-interest can be used for averaging, for example.
  • the largest 10, 20, 30, 40 or 50 absolute values (in terms of amount), preferably the largest 25 values can also be used.
  • the temperature values of the sixth temperature class (with class frequency a6) of the histogram are more important for the present application of the control method than, for example, the temperature values of temperature class 1 of the class frequency al.
  • other temperature classes can also represent a valuable input for the temperature control in order to optimize the processing of the layer or of the component 10 during manufacture.
  • the classification or classification of the recorded temperature data can be carried out, for example, by means of machine optimization processes, for example by way of illustration or comprehensively, artificial neural networks or genetic or evolutionary algorithms.
  • an average, preferably the arithmetic average, of the classified temperature values is now formed.
  • the processing device 20 can then be controlled or regulated as an actual or an input value in order to process the layer 1 (see FIG. 1), for example.
  • a robust and accurate control system can be made available which has a significantly improved noise behavior (increased signal-to-noise ratio) than, for example, when evaluating a single pixel with a pyrometer, which , as indicated above, evaluates, for example, only one measurement spot within the region of interest.
  • the noise can be reduced by repeatedly sending or capturing information. Since noise occurs stochastically, the standard deviation of the noise signal for a summation of n transmissions only increases by a factor of Vn, while the signal increases by a factor of n.
  • the signal-to-noise ratio in relation to the signal amplitude increases by Vn.
  • FIG. 4 shows, on the basis of a representation similar to the representation in FIG. 2, a sequence of processing steps by means of which a solidified component layer 1, preferably immediately after hardening, is processed by means of the described processing device 20, preferably heated inductively. Regulation or activation of the processing device 20 is thus carried out according to the invention before, advantageously, with the mean value formed as the input value.
  • the mean value can accordingly designate an actual value for a PID controller, which can function as a control device 103.
  • the control device for example having a PI, PD or PID controller, can be set up, for example, in terms of software as well as via hardware and can be executed, for example, on the computer 102 or another programmable device.
  • a heat treatment tailored, for example, to the alloy of the component may be necessary or advantageous, for example, in order to release stresses in the component, To avoid or prevent hot cracks or also to prevent large process-inherent temperature gradients, which in turn prevent cracks, chemical imbalances or basically weldability of the base material.
  • the corresponding processing areas can be, for example, those positions which are also irradiated one after the other in accordance with an irradiation strategy. Alternatively, they can be specially selected areas, for example regions in the layer, which are particularly susceptible to structural defects or other factors, for example strength-related factors.
  • the positions can continue - unlike shown in Figure 3 - continuously or continuously merge.
  • coil 104 or processing device 20 is moved to a following second position P2 and / or following third position P3, which then indicates an as yet unheated or cold location, and for example in one corresponding ROI of the position can be edited.
  • a following second position P2 and / or following third position P3 which then indicates an as yet unheated or cold location, and for example in one corresponding ROI of the position can be edited.
  • ROIs instead of three positions and / or ROIs, as indicated in FIG. 3, in reality, for example, several hundreds or a thousand positions can be approached and / or processed per shift.
  • the temperature detection device 101 can be moved from one position to the next. However, this is not absolutely necessary. With suitable positioning, even a single temperature image of the layer can be sufficient to successfully carry out the processing on the basis of the recorded temperature values. Then the region of interest can be, for example, in terms of data, software or program technology during the additive manufacturing of the component from a first position to a further or second position be pushed simultaneously with the movement of the processing device 20 ver. In other words, only a corresponding measuring range can be (virtually) shifted accordingly.
  • the temperature data are stored and / or recorded at different positions of the additively constructed layer 1, preferably in the specific region-of-interest ROI (compare method steps a) and b) below) ; and not within the whole recorded temperature picture.
  • the temperature values can be stored and / or recorded during processing of the layer, for example along the positions PI to P3 depending on the position or per ROI.
  • the regulation of the temperature or the processing of layer 1 with processing device 20 can also be carried out quasi-continuously.
  • a dense sequence of images from the infrared camera which can, for example, acquire data or images at 50 Hz, can be used for quasi-continuous or time-dependent control; and this for each region-of-interest and for each additively built or built layer.
  • FIG. 5 shows a schematic flow diagram, which indicates that method steps of the described method can be carried out, for example, individually or cumulatively according to the present invention by a computer program or in a computer-implemented manner.
  • the steps of determining the region-of-interest b), classifying the temperature values c), forming the mean value d) and triggering e) can be carried out in terms of program technology.
  • This is indicated in FIG. 5 by the computer program product CPP.
  • the computer program product or computer program can also be part of the device 100, which in turn can be coupled to the processing device 20 and / or to the additive manufacturing system 200 or can be connected to it.
  • the computer program Product CPP may possibly be read into a processor or a computer of the manufacturing plant 200.

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Abstract

Es wird ein Regelungsverfahren für die additive Herstellung eines Bauteils (10) angegeben. Das Verfahren umfasst, a), das Erfassen von ortsaufgelösten Temperaturdaten (T) einer additiv aufgebauten Schicht (1, 2) während der Herstellung des Bauteils (10), b), das Bestimmen mindestens einer region-of-interest (ROI) der Schicht (1), welche während der Herstellung des Bauteils (10) bearbeitet werden soll, c), das Klassifizieren von Temperaturwerten (T, T1, T2) der region-of-interest (ROI), d), das Bilden eines Mittelwertes (M) der klassifizierten Temperaturwerte (T), und, e), das Ansteuern einer Bearbeitungseinrichtung (20) mit dem gebildeten Mittelwert (M) als Eingangswert, um die Schicht (1) zu bearbeiten. Weiterhin wird eine entsprechende Vorrichtung, ein Computerprogrammprodukt, und ein additives Herstellungsverfahren angegeben.

Description

Beschreibung
Regelungsverfahren für die additive Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für die additive Herstellung eines Bauteils, vorzugsweise in der pulverbett-basierten Herstellung. Weiterhin werden eine Vor richtung, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Verfahren zur additiven Herstellung des Bauteils angegeben, welches die be schriebene Regelung nutzt.
Das Bauteil ist vorzugsweise für den Einsatz in einer Strö mungsmaschine, vorzugsweise im Heißgaspfad einer Gasturbine vorgesehen. Das Bauteil besteht vorzugsweise aus einer Super legierung, insbesondere einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung. Die Legierung kann beispielsweise ausschei dungsgehärtet oder mischkristallgehärtet sein.
In Gasturbinen wird thermische Energie und/oder Strömungs energie eines durch Verbrennung eines Brennstoffs, z.B. eines Gases, erzeugten Heißgases in kinetische Energie (Rotationse nergie) eines Rotors umgewandelt. Dazu ist in der Gasturbine ein Strömungskanal ausgebildet, in dessen axialer Richtung der Rotor bzw. eine Welle gelagert ist. Wird der Strömungska nal von einem Heißgas durchströmt, werden die Laufschaufeln mit einer Kraft beaufschlagt, die in ein auf die Welle wir kendes Drehmoment umgewandelt wird, das den Turbinenrotor an treibt, wobei die Rotationsenergie z.B. zum Betrieb eines Ge nerators genutzt werden kann.
Moderne Gasturbinen sind Gegenstand stetiger Verbesserung, um ihre Effizienz zu steigern. Dies führt allerdings unter ande rem zu immer höheren Temperaturen im Heißgaspfad. Die metal lischen Materialien für Laufschaufeln, insbesondere in den ersten Stufen, werden ständig hinsichtlich ihrer Festigkeit bei hohen Temperaturen (Kriechbelastung, thermomechanische Ermüdung) verbessert. Die generative oder additive Fertigung wird aufgrund ihres disruptiven Potenzials zunehmend interessant auch für die in dustrielle Serienherstellung der oben genannten Turbinenkom ponenten, wie beispielsweise Turbinenschaufeln oder Brenner komponenten .
Additive Herstellungsverfahren umfassen beispielsweise als Pulverbettverfahren das selektive Laserschmelzen (SLM) oder Lasersintern (SLS) , oder das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) .
Ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen ist beispielswei se bekannt aus EP 2 601 006 Bl.
Additive Fertigungsverfahren (englisch: „additive manufac- turing") haben sich weiterhin als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bauteile, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen. Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Pro zessschritten vorteilhaft, da ein Herstellungs- oder Ferti gungsschritt eines Bauteils weitgehend auf Basis einer ent sprechenden CAD-Datei und der Wahl entsprechender Fertigungs parameter erfolgen kann.
Der vorliegend beschriebene Ausdruck „Computerprogrammpro dukt" kann z.B. ein Computerprogramm-Mittel darstellen oder umfassen, und beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form ei ner herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder umfasst werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Ein allgegenwärtiges Problem bei additiven Herstellungsver fahren für hochbelastete oder hochbelastbare Bauteile sind die strukturellen Eigenschaften bzw. Materialeigenschaften, welche konventionellen Fertigungstechniken häufig nachstehen. Um bessere Materialeigenschaften in der additiven Fertigung zu erreichen, kann zur besseren Steuerung des Aufheiz- und Abkühlverhaltens zusätzlich zum Laser eine weitere Heizquelle eingesetzt werden. Bei der Verarbeitung von Metallen, insbe sondere Superlegierungen, eignen sich hierfür Induktions heizsysteme, die allerdings durch die ungleichmäßige Einbrin gung der Heizleistung zusätzlich eine mechanische Positionie rung der Induktionsspule (n) benötigen.
Die Heizleistung muss ebenfalls kontrolliert werden, da die Geometrie sehr starken Einfluss auf die Erwärmung bzw. die Einkoppeleffizienz oder Wirkung der Heizung hat. Für die Tem peraturregelung und/oder -erfassung kann eine Infrarotkamera eingesetzt werden, die das vollständige Baufeld (einer AM- Anlage) überblickt oder erfassen kann. Die Bildinformation kann über eine Kalibrierung in eine Temperatur umgerechnet und beispielsweise an der Position der Spulen ausgewertet werden. Möglicherweise wird dabei nur eine feste Position („region-of-interest" ) innerhalb des Bildes ausgewertet, die mit der Spule dann im Bild von einer Position zur nächsten verschoben werden kann. Diese Temperatur kann weiterhin an einen Regler oder eine Regeleinrichtung mit festen Parametern übergeben werden. Nach einer Positionsverschiebung, bei spielsweise zur Erwärmung eines weiteren Bereichs einer auf gebauten oder aufzubauenden Schicht im Wege der Herstellung des Bauteils, erreicht die Spule typischerweise eine weitere (kalte) Stelle und regelt die Heizleistung erneut.
Die in konventionellen Heizsystemen eingesetzte Regelung kom biniert häufig ein mit einer Spule zur induktiven Erwärmung mitgeführtes Pyrometer, das auf einen festen, beispielsweise durch das Spulenauge gerichtet ist und mit festen Regelpara metern, beispielsweise eines PID-Reglers, geregelt wird. Das Pyrometer mittels dabei über die Größe des Messflecks und ei ne Auswertung innerhalb des Messflecks erfolgt nicht.
Ein Problem, welches auftritt, ist, dass das Bild einer In frarotkamera, Wärmebildkamera oder Thermographieeinrichtung kein ideales Bild liefert, sondern die einzelnen erfassten „Pixel" stark rauschen. Zusätzlich ist die Temperatur in Spu lennähe oder nahe des entsprechenden Bereichs der Schicht nicht konstant, sondern stark ortsabhängig oder positionsab hängig. Daher muss zum einen die „region of interest" groß genug gewählt werden, um den relevanten Bereich weitestgehend abzudecken. Zudem darf nicht nur ein einzelner Pixel (zum Beispiel das Maximum) ausgewertet werden, da dieser Wert stark schwankt und dadurch die Regelung erschwert wird. Daher besteht für eine stabile Regelung ein Bedarf für eine Lösung, die zum einen einen verlässlichen Wert nahe des Maximums in nerhalb der region-of-interest liefert, aber nicht dem
Rauschverhalten eines Einzelpixels unterliegt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, welche das oben beschriebene Problem lösen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Pa tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge genstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Regelungs verfahren oder Verfahren zum Regeln bzw. Bereitstellen von Regelungsdaten für die additive Herstellung eines Bauteils, insbesondere die pulverbettbasierte Herstellung.
Das Verfahren umfasst das Erfassen von ortsaufgelösten Tempe raturdaten oder Temperaturwerten einer additiv aufgebauten Schicht (Bauteilschicht) während der Herstellung des Bau teils. Die genannten Daten oder Werte werden dazu vorzugswei se an mehreren Positionen der Schicht oder auf der Schicht erfasst und/oder gespeichert.
Diese genannte Schicht kann eine von vielen hundert oder tau send Schichten bezeichnen, welche additiv über Pulverbettpro zesse nacheinander durch selektive Bestrahlung mit einem La ser- oder Energiestrahl aufgebaut werden. Der Ausdruck „während" im Zusammenhang mit der additiven Her stellung des Bauteils soll vorliegend bedeuten, dass bei spielsweise eine Schicht zwar insgesamt während der Herstel lung des Bauteils, jedoch (schichtweise) nach dem jeweiligen Verfestigen der Schicht vorzugsweise von der Bearbeitungsvor richtung bearbeitet wird.
Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen mindestens ei ner definierten region-of-interest („Bereich von Interesse") der Schicht, welche während der Herstellung des Bauteils be arbeitet werden soll.
Der Bereich bzw. die region-of-interest bezeichnet vorzugs weise einen ausgewählten geometrischen Bereich in Aufsicht auf die jeweilige aufgebaute Schicht betrachtet. Der Bereich bezeichnet weiterhin zweckmäßigerweise einen Bereich, in dem die Temperaturdaten erfasst, gespeichert oder ausgewertet werden sollen. Der Bereich von Interesse wird vorzugsweise durch eine definierte aber nachträgliche, also nach dem Be stimmen, erfolgende Bearbeitung der Schicht definiert, insbe sondere durch Koordinaten einer beweglichen Bearbeitungsein richtung (siehe weiter unten) .
Das Verfahren umfasst weiterhin das Klassifizieren, Auswählen oder Einteilen von Temperaturwerten der mindestens einen re- gion-of-interest, beispielsweise anhand mindestens einer de finierten Klasse von Temperaturwerten. Diese Klassifizierung kann histogrammartig erfolgen, wobei eine Wertemenge anhand der Klassenbreite in Klassen eingeteilt wird.
Das Verfahren umfasst weiterhin das Bilden eines Mittelwertes der klassifizierten Temperaturwerte. Bei dem Mittelwert kann es sich beispielsweise um einen arithmetischen, einen geomet rischen oder einen quadratischen Mittelwert handeln.
Das Verfahren umfasst weiterhin das Ansteuern oder Regeln ei ner Bearbeitungseinrichtung mit dem gebildeten Mittelwert als Eingangswert, um die Schicht zu bearbeiten. Mit der Bearbei- tung kann vorzugsweise eine Vorwärmung oder Erwärmung der Schicht in der region-of-interest gemeint sein. Eine Bearbei tung durch Vorwärmung kann sich vorliegend auch auf eine noch nicht verfestigte oder aufgebaute Schicht des Bauteils son dern eine frisch aufgetragene Basismaterialschicht für das Bauteil beziehen.
Die vorliegend beschriebenen Mittel sind vorzugsweise geeig net, um eine Bearbeitung oder Vorwärmung des Bauteils oder einer nachfolgend herzustellenden Bauteilschicht, auf eine Temperatur von über 1000 °C zu erwärmen.
In einer Ausgestaltung ist der Mittelwert der klassifizierten Temperaturwerte ein arithmetischer Mittelwert. Alternativ kann der Mittelwert ein geometrischer oder quadratischer Mit telwert sein.
In einer Ausgestaltung wird der Mittelwert als Ist-Wert an eine Regelung oder Regelungseinrichtung, insbesondere umfas send einen PID-Regler, übergeben oder entsprechend verwendet. Der genannte Regler kann sowohl softwaretechnisch also hard waretechnisch ausgeführt werden.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht beispielsweise gegen über einer Temperaturregelung in der additiven Herstellung oder einer anderen Anwendung mit einem beweglichen und mitge führten Pyrometer, eine Vereinfachung, da die Mitführung des Pyrometers beispielsweise von einer ersten Position zu einer zweiten Position auf der Schicht bewegt werden muss.
Gleichwohl erlaubt die Auswertung der erfassten Temperatur werte in der region-of-interest beispielsweise im Gegensatz zur Ausführungsform mit einem Pyrometer eine dynamische oder zeitabhängige Auswertung der einzelnen Pixel oder Temperatur werte. Eine solche Funktionalität könnte mit Pyrometern nur über eine Kombination von mehreren Instrumenten oder Systemen erreicht werden. Weiterhin kann mit den präsentierten Mitteln zur Regelung ein deutlich verbessertes Rauschverhalten erzielt werden.
In einer Ausgestaltung ist das Verfahren ein computerimple mentiertes Verfahren.
In einer Ausgestaltung werden die Temperaturwerte bzw. Tempe raturdaten mittels einer Infrarotkamera, einer Wärmebildkame ra oder thermographisch, beispielsweise über entsprechende Mittel zur thermographischen Temperaturerfassung, erfasst. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, da viele konventionelle additive Fertigungsanlagen bereits mit entsprechenden Geräten zur Temperaturmessung oder Aufnahme von Temperaturbildern ausgestattet sind.
In einer Ausgestaltung werden die Temperaturdaten oder -werte der Schicht nur in einer (oder mehrerer) region-of-interest erfasst, beispielsweise aber nicht in anderen Bereichen der Schicht bzw. des Thermobildes . Diese Ausgestaltung ist pro- zess- und dateneffizient und erlaubt es, den Regelungsaufwand zu minimieren.
In einer Ausgestaltung werden die Temperaturwerte aus den Temperaturdaten berechnet oder bestimmt. Die Temperaturdaten können dahingehend von den Temperaturwerten abweichen, da die Temperaturdaten vorzugsweise ein Temperatur- oder Wärmebild beschreiben können, aus welchem die entsprechenden konkreten Temperaturwerte erst noch extrahiert oder umgerechnet werden müssen .
In einer Ausgestaltung wird ein Histogramm von Temperaturwer ten erstellt.
In einer Ausgestaltung wird - für das Klassifizieren - eine absolute bzw. relative Klassenhäufigkeit der Temperaturwerte bestimmt. Für die Bestimmung oder Konstruktion des Histo gramms werden die Temperaturwerte beispielsweise anhand oder mithilfe einer definierten Klassenbreite eingeteilt, ausge wählt oder klassifiziert.
In einer Ausgestaltung werden die, insbesondere betragsmäßig, größten 10 % der Temperaturwerte aus der mindestens einen re- gion-of-interest klassifiziert oder ausgewählt, bzw. voraus gewählt. Diese Ausgestaltung entspricht derjenigen eines His togramms, bei dem die Flächeninhalte der einzelnen Rechtecke oder Klassen die relativen Klassenhäufigkeiten bezeichnen.
In einer Ausgestaltung werden die Temperaturwerte, insbeson dere betragsmäßig, aus einem Bereich der größten 10 bis bei spielsweise der größten 50 Werte aus der mindestens einen re- gion-of-interest klassifiziert oder ausgewählt, beispielswei se vorausgewählt. Dieser Ausgestaltung entspricht derjenigen eines Histogramms, bei dem die Flächeninhalte der einzelnen Rechtecke oder Klassen die absoluten Klassenhäufigkeiten be zeichnen .
Die genannten Temperaturwerte sind vorliegend vorzugsweise kardinal skalierende Werte.
In einer Ausgestaltung umfasst die Bearbeitungsvorrichtung eine Induktionsheizvorrichtung zum Vorwärmen der Schicht.
In einer Ausgestaltung umfasst die Bearbeitungsvorrichtung eine Regelung, insbesondere eine PID-Regelung, welche den Mittelwert als Eingangswert erhält.
In einer Ausgestaltung werden in der additiven Herstellung des Bauteils eine Vielzahl von ausgewählten Bereichen bzw. regions-of-interest bestimmt und/oder bearbeitet. Gemäß die ser Ausgestaltung kann das beschriebene Verfahren besonders zweckmäßig und effektiv angewendet werden.
In einer Ausgestaltung regelt die Regelung die Induktions heizvorrichtung zumindest teilweise kontinuierlich, dynamisch oder zeitabhängig. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine beson- ders genaue und schnelle Regelung der Vorwärmung bzw. der Be arbeitung, sodass ein entsprechender additiver Herstellungs prozess hinsichtlich der erzielbaren Materialstruktur des Bauteils als auch der Prozesszeit entscheidend verbessert werden kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Bearbeitungseinrichtung, insbe sondere einer Induktionsheizvorrichtung, welche beispielswei se zwei unabhängig voneinander bewegliche Induktionsspulen aufweist. Die Vorrichtung umfasst Mittel zur Ausführung des Regelverfahrens wie oben beschrieben. Bei diesen Mitteln kann es sich um ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt, ein Datenstrukturprodukt oder entsprechende andere Computer programm-Mittel handeln.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Temperaturerfassungs einrichtung, vorzugsweise eine Infrarotkamera oder eine Ein richtung zum thermographischen Erfassen von Temperaturdaten. So kann besonders einfach und zweckmäßig ein Temperaturbild einer additiv aufgebauten Schicht ermittelt und Temperaturda ten besonders einfach und schnell erfasst werden.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Regelungseinrichtung, insbesondere umfassend einen PID-Regler. Alternativ kann die Regelung mit einem PI-Regler, einem PD-Regler oder einem an deren Regler oder einer anderen Regelungseinrichtung durchge führt werden.
In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung Teil einer additi ven Herstellungsanlage, insbesondere eine Anlage zur pulver- bett-basierten additiven Fertigung oder Herstellung.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, welche bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veran lassen, zumindest einen der oben beschriebenen Verfahrens schritte des Regelungsverfahrens, das heißt des Bestimmens, des Klassifizierens, des Bildens des Mittelwertes und/oder des Ansteuerns durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise entsprechende Computerprogramm-Mittel um fassen, welche erforderlich sind, um beispielsweise entspre chende Algorithmen zur Lösung des beschriebenen Problems ab laufen zu lassen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das oben genannte Computer programm bzw. Computerprogrammprodukt oder Teile davon ge speichert sein können.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils, umfassend den schichtweisen additiven Aufbau des Bauteils aus einem pulverförmigen Basismaterial, wobei nach dem oder während des Verfestigen ( s ) einer Pulverschicht mittels eines Energie strahls, diese Schicht anhand des Regelungsverfahren, wie be schrieben, bearbeitet wird. Die besonderen Vorteile der er findungsgemäßen Regelung zeigen sich insbesondere bei dem ei gentlichen Aufbauprozess in der durch das Wärmemanagement verbesserten Materialstruktur des Bauteils.
In einer Ausgestaltung wird eine Temperaturerfassungseinrich tung oder Kamera während der additiven Herstellung des Bau teils von einer ersten Position zu einer zweiten Position be wegt oder mitbewegt. Die erste Position kann eine erste regi- on-of-interest beschreiben. Die zweite Position kann eine zweite region-of-interest beschreiben.
In einer anderen Ausgestaltung wird mindestens eine region- of-interest beispielsweise Software- oder programmtechnisch während der additiven Herstellung des Bauteils von einer ers ten Position zu einer weiteren oder zweiten Position
(mit) bewegt .
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil, welches gemäß dem Verfahren zur additiven Herstel- lung hergestellt oder herstellbar ist. Das Bauteil umfasst, beispielsweise im Gegensatz zu einem konventionell herge stellten Bauteil des Standes der Technik oder einem additiv hergestellten Bauteil des Standes der Technik eine weitgehend rissfreie und/oder spannungsarme, insbesondere einkristalline und/oder stängelkristalline, Mikrostruktur.
Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorlie gend auf das Regelungsverfahren, das Computerprogrammprodukt oder die Vorrichtung beziehen, können - wie dargelegt - fer ner den additiven Herstellungsprozess oder das Bauteil selbst betreffen, oder umgekehrt.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläu tert. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander vorteilhaft. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Er findung abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen.
Der hier verwendete Ausdruck „und/oder", wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeu tet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Bau teils während seiner additiven Herstellung.
Figur 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Bauteil querschnitt, welcher mit einer Bearbeitungseinrich tung bearbeitet wird. Figur 3 deutet beispielhaft ein der Übersichtlichkeit hal ber stark vereinfachtes Histogramm von erfassten Temperaturwerten einer Schicht an.
Figur 4 deutet anhand einer schematischen Aufsicht auf eine verfestigte Bauteilschicht eine Abfolge von mehre ren Bearbeitungsschritten an.
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm zur Illustra tion von Verfahrensschritten des beschriebenen Ver fahrens .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszei chen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Grö ßenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständ nis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein .
Figur 1 deutet anhand einer schematischen Schnittansicht die additive Herstellung eines Bauteils 10 aus einem Pulverbett an, vorzugsweise durch selektives Laserschmelzen oder Elek tronenstrahlschmelzen. Eine entsprechende additive Herstel lungsanlage ist mit dem Bezugszeichen 200 gekennzeichnet.
Ein Ausgangs- oder Basismaterial B für das Bauteil 10 wird dabei schichtweise selektiv von einem Energiestrahl, vorzugs weise einem Laserstrahl 105, gemäß der gewünschten (vorbe stimmten) Geometrie bestrahlt und verfestigt. Das Bauteil wird dazu auf einem Substrat oder einer Bauplattform 12 her gestellt bzw. mit dieser verschweißt.
Die Plattform 12 dient dabei während der Herstellung gleich zeitig als mechanische Stütze, um das Bauteil vor thermischem Verzug zu bewahren. Nach der Verfestigung einer jeden
Schicht, wird eine Herstellungsoberfläche (nicht explizit ge- kennzeichnet) vorzugsweise von einem Beschichter 11 neu mit Pulver B beschichtet, und das Bauteil so weiter aufgebaut. Lediglich exemplarisch sind in Figur 1 gestrichelt Schichten 1 und 2 angedeutet, deren Schichtdicke bei derartigen Prozes sen üblicherweise zwischen 20 und 80 ym beträgt.
Bei dem Bauteil 10 handelt es sich vorzugsweise um ein Bau teil, welches im Heißgaspfad einer Strömungsmaschine, bei spielsweise einer Gasturbine eingesetzt wird. Insbesondere kann das Bauteil eine Lauf- oder Leitschaufel , ein Segment oder Ringsegment, ein Brennerteil oder eine Brennerspitze, eine Zarge, eine Schirmung, ein Hitzeschild, eine Düse, Dich tung, einen Filter, eine Mündung oder Lanze, einen Resonator, einen Stempel oder einen Wirbler bezeichnen, oder einen ent sprechenden Übergang, Einsatz, oder ein entsprechendes Nach rüstteil. Demgemäß handelt es sich bei dem Bauteil 10 vor zugsweise um ein in seinem bestimmungsgemäßen Betrieb ther misch und/oder mechanisch hochbelastetes Bauteil aus einer, beispielsweise kobalt- oder nickelbasierten, Superlegierung.
Eine Bearbeitungseinrichtung 20 ist ebenfalls an der rechten Seite einer Herstellungsoberfläche (rechts im Bild) angedeu tet. Mittels der Bearbeitungseinrichtung 20 kann eine neu aufgebrachte Pulverlage oder eine frisch verfestigte oder be strahlte Bauteilschicht zweckmäßigerweise vor- und/oder nach behandelt werden. Diese Bearbeitung ist insbesondere vorteil haft bzw. zweckmäßig, um eine vorteilhafte oder erforderliche Wärmebehandlung (Wärmemanagement) der entsprechenden Bauteile durchzuführen, vorzugsweise in-situ und/oder während des Auf baus .
Die großen prozessinhärenten Temperaturgradienten übersteigen bei pulverbett-basierten Prozessen häufig 104 K/s und verur sachen demgemäß hohe chemische Ungleichgewichtszustände, Ris se und/oder mechanische Spannungen. Daher ist es zweckmäßig, beispielsweise eine neu aufgebrachte Pulverschicht (verglei che Bezugszeichen 2) oder eine bereits vollständig verfestig te Bauteilschicht (vergleiche Bezugszeichen 1) mit einer Be- arbeitungseinrichtung (vergleiche Bezugszeichen 20) thermisch zu bearbeiten.
Die vorliegend beschriebenen Mittel für die Bearbeitung bzw. die Bearbeitungseinrichtung 20 sind vorzugsweise geeignet, eine Bearbeitung oder Vorwärmung des Bauteils 10 oder einer nachfolgend herzustellenden Bauteilschicht 2 auf eine Tempe ratur von über 1000 °C zu erwärmen.
Figur 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine frisch mit dem Energiestrahl 105 bestrahlte und verfestigte Schicht 1. Wie in Figur 1 ist hier ein Beschichter 11 oder eine Be schichtungseinrichtung 11 zu erkennen, welche eingerichtet ist, für eine nachfolgend zu bestrahlende Schicht (vergleiche Bezugszeichen 2 in Figur 1) neues Pulver B aufzutragen. Der Beschichter 11 ist vorzugsweise in X-Richtung entlang einer Aufbaufläche beweglich und kann, zum Aufträgen von neuem Pul ver B, hin und her bewegt werden, um dabei Pulver beispiels weise aus einem Pulvervorrat (ebenfalls nicht explizit ge kennzeichnet) auf einer Herstellungsfläche zu verteilen.
Gemäß der Darstellung der Figur 2 ist der Querschnitt des Bauteils 10 lediglich der Übersichtlichkeit halber rechteck förmig dargestellt. Bei Bauteilen, bei denen sich eine addi tive Fertigung anbietet bzw. lohnt, ist dies natürlich häufig nicht der Fall und der Bauteilquerschnitt kann eine kompli zierte, beispielsweise nicht geschlossene, oder Hohlräume aufweisende Geometrie haben.
Im Unterschied zur Figur 1 ist, gemäß der vorliegenden Erfin dung, eine Bearbeitungseinrichtung 20 zu erkennen, welche vorzugsweise eine induktive Heizeinrichtung umfasst oder dar stellt. Alternativ kann die Bearbeitungseinrichtung bei spielsweise durch ein anderes Prinzip Wärme in eine Bauteil schicht einbringen.
Eine konventionelle additive Herstellungsanlage (vergleiche Bezugszeichen 200 in Figur 1) umfasst vorzugsweise eine Tem- peraturerfassungseinrichtung 101, vorzugsweise eine Infrarot kamera, über welche beispielsweise pro bestrahlter Schicht ein vollständiges Temperaturbild der Schicht bzw. der Her stellungsoberfläche aufgenommen werden kann. Eine Bildinfor mation eines Pixels (vgl. Figur 2) aus dem Temperaturbild kann beispielsweise über eine Kalibrierung in einen Tempera turwert umgerechnet und an entsprechenden Positionen der spä teren Bearbeitung (vergleiche Figur 3 weiter unten) ausgewer tet werden.
Über einen Computer 102 oder eine Datenverarbeitungseinrich tung und vorzugsweise weiterhin eine Regelungseinrichtung 103 können erfasste Temperaturdaten, vorzugsweise das genannte Temperatur- oder Wärmebild der Schicht 1, gespeichert und an die Bearbeitungseinrichtung 20 übergeben oder diese entspre chend angesteuert werden.
Eine Vorrichtung 100 kann demgemäß eingerichtet sein, die Be arbeitungseinrichtung 20 zu steuern und weiterhin die genann ten Computerprogramm-Mittel (vergleiche Bezugszeichen CPP weiter unten), die Temperaturerfassungseinrichtung 101, den Computer 102 und beispielsweise die Regelungseinrichtung 103 umfassen. Demgemäß kann die Vorrichtung 100 mit der Bearbei tungseinrichtung 20 gekoppelt oder verschaltet sein.
Die Bearbeitungseinrichtung 20 weist in der in Figur 2 ge zeigten Ausführungsform eine induktive Heizeinrichtung bzw. eine Induktionsspule 104 auf. Obwohl dies nicht explizit dar gestellt ist, kann die Einrichtung 20 auch eine Mehrzahl von Induktionsspulen aufweisen, beispielsweise eine entlang der X-Richtung verschiebbar oder beweglich angeordnete Spule und eine entlang der Y-Richtung verschiebbar oder beweglich ange ordnete Spule. Die genannten Spulen können auch derart und ungestört oder unabhängig voneinander überlagert werden, dass nur in einem ausgewählten Bereich (vgl. englisch „region-of- interest" und Bezugszeichen ROI) eine gewünschte oder vorde finierte Erwärmung, beispielsweise eine Erwärmung von über 1000 °C erzielt werden kann. Der „Bereich von Interesse" bzw. die region-of-interest, der in Figur 2 beispielhaft links dargestellt ist, kann auch dem Bereich eines „Spulenauges" entsprechen und mithin einen Be reich darstellen, in dem eine besonders genaue Tempera turüberwachung und -regelung erforderlich ist, um eine vor teilhafte Struktur der Schicht 1 bzw. des Bauteils 10 zu er zielen. Der Bereich ROI ist in Figur 2 mittels Rasterlinien in eine Vielzahl (ca. 80) von Pixeln P unterteilt. Diese Ein teilung ist weiterhin lediglich exemplarisch. In einer realen Anwendung des beschriebenen Verfahrens bzw. der beschriebenen Vorrichtung kann die region-of-interest mehrere hundert Tem peraturwerte, beispielsweise 200, 300, 400 oder 500 Tempera turwerte, umfassen; bzw. kann darin diese Anzahl der Werte von der Temperaturerfassungseinrichtung 101 erfasst werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Temperaturdaten oder Temperaturwerte T der Schicht 1 entsprechend ortsaufgelöst von der Temperaturerfassungseinrichtung 101 erfasst und/oder gespeichert .
Die region-of-interest kann beispielsweise durch (vordefi nierte) Positionen oder Positionsdaten der Bearbeitungsein richtung, genauer der Induktionsspule 104 oder dessen „Auge" bestimmt sein.
Statt, wie im Stand der Technik üblich, beispielsweise ein Pyrometer für die Temperaturerfassung bzw. Bearbeitung der Schicht 1 zu einer Vielzahl von Positionen (vergleiche Figur 4 weiter unten) mitzuführen und auf einen festen Punkt inner halb des Spulenauges zu richten und dort die Temperatur le diglich an einem Punkt pyrometrisch zu erfassen, erfolgt nun gemäß der vorliegenden Erfindung eine Klassifizierung von Temperaturwerten der region-of-interest. Dies kann ähnlich zur Konstruktion eines Histogramms (vergleiche Figur 3 weiter unten) erfolgen. Anhand des durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfass ten Temperaturbildes werden insbesondere entsprechende Tempe raturwerte oder Pixel P erfasst. Dies kann durch eine Kalib rierung oder entsprechende Umrechnung von Bilddaten in Tempe raturwerte erfolgen. Die erfassten Temperaturwerte T in der region-of-interest werden nun aufgrund der erforderlichen Re gelungsgüte und -effizienz vorzugsweise automatisch oder com puterimplementiert klassifiziert.
Für eine zweckmäßige Temperaturregelung in dem beschriebenen Kontext ist es weiterhin am zweckmäßigsten, einen verlässli chen Wert bzw. Mittelwert für eine maximale Temperatur inner halb der region-of-interest bereitzustellen. Daher werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung (vergleiche ebenso Figuren 3, 4 und 5 weiter unten) die be tragsmäßig größten 10 % der erfassten Temperaturwerte klassi fiziert oder zur weiteren Regelung herangezogen. Alternativ können auch beispielsweise die betragsmäßig größten 10, 20, 30, 40, oder 50 Werte oder andere Werte aus der region-of- interest ausgewählt werden, beispielsweise die größten 25 Temperaturwerte .
Der Einfachheit halber ist in Figur 2 nur eine Spule 104 ge kennzeichnet, welche einen auszuwählenden Bereich ROI in vor definierte Art erwärmen kann. Die Spule 104 ist entlang der X-Richtung beweglich und verfahrbar angeordnet. Auf gleiche Art ist es möglich, eine ähnliche Spule entlang der Y- Richtung beweglich vorzusehen, so dass der ausgewählte Be reich ROI von beiden Spulen fokussiert und zweckmäßig erwärmt werden kann.
Die Bearbeitungseinrichtung 20 ist ferner vorzugsweise einge richtet, durch ihre Beweglichkeit über beliebige Positionen über dem Pulverbett bzw. der Schichtoberfläche bewegt zu wer den, derart, dass sowohl eine bereits verfestigte Bauteil schicht (vergleiche Schicht 1) als auch eine Schicht neu auf getragenen Basismaterials oder Pulvers (vergleiche Schicht 2) erwärmt werden kann. Im Gegensatz zur festen Bauteilstruktur ist jedoch eine Erwärmung des Pulvers (vgl. links in Figur 2) vernachlässigbar, und die aufgenommene Heizleistung wird von den unten liegenden, bereits verfestigten Schichten domi niert. Diese Schichten sind beim SLM-Verfahren in der Regel deutlich dünner als die Eindringtiefe des Induktionsfeldes bzw. des die Wirbelströme induzierenden magnetischen Flusses der Spule (n) 104.
Figur 3 zeigt ein schematisches vereinfachtes Histogramm mit klassifizierten Temperaturwerten der Schicht 1 bzw. des Bau teils 10.
Auf der Abszisse sind Temperaturwerte T eingetragen, welche vorzugsweise erfassten Temperaturen oder Temperaturwerten aus der region-of-interest (vergleiche Figur 2) entsprechen.
Insbesondere sind beispielhaft und vereinfacht sechs Tempera turklassen klassifiziert oder eingeteilt; eine erste Tempera turklasse zwischen TI und T2, eine zweite Temperaturklasse zwischen T2 und T3, eine dritte Temperaturklasse zwischen T3 und T4, eine vierte Temperaturklasse zwischen T4 und T5, eine fünfte Temperaturklasse zwischen T5 und T6 und eine sechste Temperaturklasse zwischen T6 und T7. Beispielhaft ist weiter hin gezeigt, dass die Klassenbreiten (vergleiche beispielhaft bl für die erste Temperaturklasse und b2 für die zweite Tem peraturklasse) der zweiten, dritten, vierten und fünften Tem peraturklasse gleich und halb so groß sind wie die Klassen breiten der ersten und der sechsten Temperaturklasse.
Die unterschiedlichen Klassenbreiten können vorliegend bei spielsweise nur eines oder mehrere Zehntel Grad Celsius be tragen .
Der Flächeninhalt der Rechtecke (vergleiche beispielhaft al für die erste Temperaturklasse und a2 für die zweite Tempera turklasse) , welcher jeweils die relative oder absolute Klas senhäufigkeit bezeichnet, entspricht dem Produkt aus der je weiligen Klassenbreite bn und der Häufigkeitsdichte p. Ent- sprechend ist die Häufigkeitsdichte p auf der Ordinate des Histogramms aufgetragen.
Die Klassenhäufigkeit spiegelt entweder einen absoluten oder einen relativen Wert wider. Der absolute Wert entspricht der Anzahl an Werten, die zu einer Klasse gehören. Der relative Wert hingegen drückt aus, wieviel Prozent der Werte einer Klasse angehören.
Wie oben anhand der Beschreibung von Figur 2 angedeutet, kön nen beispielsweise die (betragsmäßig) größten 10 % der Tempe raturwerte, welche aus jeweils mindestens einer region-of- interest erfasst werden, zur Mittelwertbildung herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich können auch beispielsweise die (betragsmäßig) größten 10, 20, 30, 40, oder 50 absoluten Werte, vorzugsweise die größten 25 Werte verwendet werden. Demgemäß haben die Temperaturwerte der sechsten Temperatur klasse (mit Klassenhäufigkeit a6) des Histogramms für die vorliegende Anwendung des Regelverfahrens eine größere Bedeu tung als beispielsweise die Temperaturwerte der Temperatur klasse 1 der Klassenhäufigkeit al . Für eine andere Anwendung oder dieselbe können aber auch weitere Temperaturklassen ei nen wertvollen Input für die Temperaturregelung darstellen, um die Bearbeitung der Schicht bzw. des Bauteils 10 während der Herstellung zu optimieren.
Das Einteilen oder Klassifizieren der erfassten Temperaturda ten kann beispielsweise mittels maschineller Optimierungsver fahren, beispielsweise darstellend oder umfassend künstliche neuronale Netze oder genetische bzw. evolutionäre Algorith men, durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Mittelwert, vorzugsweise der arithmetische Mittelwert, der klassifizier ten Temperaturwerte gebildet. Mit diesem Wert kann dann nach folgend die Bearbeitungseinrichtung 20 als Ist- oder Ein gangswert angesteuert oder geregelt werden, um beispielsweise die Schicht 1 (vergleiche Figur 1) zu bearbeiten. Vorteilhaf- terweise kann durch die Verwendung des Mittelwerts der klas sifizierten Werte ein robustes und akkurates Regelsystem zur Verfügung gestellt werden, welches ein deutlich verbessertes Rauschverhalten (vergrößertes Signal-Rausch-Verhältnis ) auf weist, als beispielsweise bei der Auswertung eines Einzelpi xels mit einem Pyrometer, welches, wie oben angedeutet, bei spielsweise nur einen Messfleck innerhalb der region-of- interest auswertet.
Durch mehrfaches Senden oder Erfassen einer Information lässt sich das Rauschen reduzieren. Da Rauschen stochastisch auf- tritt, wächst beispielsweise auch die Standardabweichung des Rauschsignals bei einer Summation von n Übertragungen nur um den Faktor Vn, während das Signal um den Faktor n zunimmt.
Das Signal-Rausch-Verhältnis bezogen auf die Signalamplitude steigert sich um Vn.
Figur 4 zeigt anhand einer zur Darstellung der Figur 2 ähnli chen Darstellung eine Abfolge von Bearbeitungsschritten, an hand derer eine verfestigte Bauteilschicht 1, vorzugsweise unmittelbar, nach einer Verfestigung mittels der beschriebe nen Bearbeitungseinrichtung 20 bearbeitet, vorzugsweise in duktiv erwärmt wird. Eine Regelung oder ein Ansteuern der Be arbeitungseinrichtung 20 erfolgt also erfindungsgemäß vor teilhafterweise mit dem gebildeten Mittelwert als Eingangs wert .
Der Mittelwert kann demgemäß ein Ist-Wert für einen PID- Regler bezeichnen, welcher als Regelungseinrichtung 103 fun gieren kann. Die Regelungseinrichtung, beispielsweise aufwei send einen PI-, PD- oder PID-Regler kann beispielsweise soft waretechnisch als auch über eine Hardware eingerichtet sein und beispielsweise auf dem Computer 102 oder einer anderen programmierbaren Einrichtung ausgeführt werden.
Eine beispielsweise auf die Legierung des Bauteils maßge schneiderte Wärmebehandlung kann beispielsweise erforderlich oder vorteilhaft sein, um Spannungen im Bauteil zu lösen, Heißrisse zu vermeiden oder zu verhindern oder auch, um große prozessinhärente Temperaturgradienten zu verhindern, welche ihrerseits entstehende Risse, chemische Ungleichgewichte oder grundsätzlich eine Schweißbarkeit des Basismaterials unter binden .
Bei den entsprechenden Bearbeitungsbereichen (vergleiche ROI an den Positionen PI, P2 und P3 in Figur 3) kann es sich bei spielsweise um diejenigen Positionen handeln, welche auch ge mäß einer Bestrahlungsstrategie nacheinander bestrahlt wer den. Alternativ kann es sich um besonders ausgewählte Berei che handeln, beispielsweise Regionen in der Schicht, welche besonders anfällig für Strukturdefekte oder sonstige, bei spielsweise festigkeitsrelevante Faktoren sind. Die Positio nen können weiterhin - anders als in Figur 3 dargestellt - kontinuierlich oder stetig ineinander übergehen.
Typischerweise wird die Spule 104 bzw. die Bearbeitungsein richtung 20 nach der Bearbeitung einer ersten Position PI an eine folgende zweite Position P2 und/oder folgende dritte Po sition P3 gefahren, welche dann eine noch nicht erwärmte oder kalte Stelle anzeigt, und beispielsweise in einer entspre chenden ROI der Position bearbeitet werden kann. Statt, wie in Figur 3 gekennzeichnet, drei Positionen und/oder ROIs kön nen in der Realität pro Schicht beispielsweise mehrere hun dert oder tausend Positionen angefahren und/oder bearbeitet werden .
Die Temperaturerfassungseinrichtung 101 kann dabei ebenso wie die Bearbeitungseinrichtung 20 von einer Position zur nächs ten mitbewegt werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erfor derlich. Bei geeigneter Positionierung kann auch lediglich ein einzelnes Temperaturbild der Schicht ausreichen, um die Bearbeitung auf Basis der erfassten Temperaturwerte erfolg reich durchzuführen. Dann kann die region-of-interest bei spielsweise daten-, Software- oder programmtechnisch während der additiven Herstellung des Bauteils von einer ersten Posi tion zu einer weiteren oder zweiten Position, beispielsweise simultan mit der Bewegung der Bearbeitungseinrichtung 20 ver schoben werden. Mit anderen Worten kann demgemäß lediglich ein entsprechender Messbereich (virtuell) verschoben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Temperaturdaten, wie oben beschrieben, an verschiedenen Positionen der additiv aufgebauten Schicht 1, vorzugsweise in den bestimmten regi- ons-of-interest ROI, gespeichert und/oder erfasst (vergleiche Verfahrensschritte a) und b) weiter unten) ; und nicht etwa innerhalb des ganzen aufgenommenen Temperaturbildes. Weiter hin können die Temperaturwerte während des Bearbeitens der Schicht, beispielsweise entlang der Positionen PI bis P3 po sitionsabhängig oder pro ROI gespeichert und/oder erfasst werden .
Die Regelung der Temperatur bzw. die Bearbeitung der Schicht 1 mit der Bearbeitungseinrichtung 20 kann weiterhin vorlie gend quasi-kontinuierlich durchgeführt werden. Insbesondere kann eine dichte Abfolge von Bildern der Infrarotkamera, wel che beispielsweise Daten oder Bilder mit 50 Hz erfassen kann, für eine quasi-kontinuierliche oder zeitlich abhängige Rege lung herangezogen werden; und dies pro region-of-interest und für jede additiv aufgebaute oder aufzubauende Schicht.
Figur 5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, welches andeu tet, dass Verfahrensschritte des beschriebenen Verfahrens beispielsweise einzeln oder kumulativ gemäß der vorliegenden Erfindung von einem Computerprogramm oder computerimplemen tiert durchgeführt werden können. Insbesondere können die Schritte des Bestimmens der region-of-interest b) , des Klas sifizierens der Temperaturwerte c) , des Bildens des Mittel wertes d) und des Ansteuerns e) programmtechnisch durchge führt werden. Dies ist in Figur 5 durch das Computerprogramm produkt CPP angedeutet. Das Computerprogrammprodukt oder Com puterprogramm kann weiterhin Teil der Vorrichtung 100 sein, welche wiederum an die Bearbeitungseinrichtung 20 und/oder an die additive Herstellungsanlage 200 gekoppelt oder mit dieser verschaltet sein kann. Weiterhin kann das Computerprogramm- Produkt CPP möglicherweise in einen Prozessor oder einen Com puter der Herstellungsanlage 200 eingelesen werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombi nation selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Regelungsverfahren für die additive Herstellung eines Bau teils (10), umfassend:
- a) Erfassen von ortsaufgelösten Temperaturdaten (T) einer additiv aufgebauten Schicht (1, 2) während der Herstellung des Bauteils (10),
- b) Bestimmen mindestens einer region-of-interest (ROI) der Schicht (1), welche während der Herstellung des Bauteils (10) bearbeitet werden soll,
- c) Klassifizieren von Temperaturwerten (T, TI, T2) der re- gion-of-interest (ROI),
- d) Bilden eines Mittelwertes (M) der klassifizierten Tempe raturwerte (T) , und
- e) Ansteuern einer Bearbeitungseinrichtung (20) mit dem ge bildeten Mittelwert (M) als Eingangswert, um die Schicht (1) zu bearbeiten, wobei die Bearbeitungsvorrichtung (20) eine Induktionsheizvorrichtung (104) zum Vorwärmen der Schicht (1) ist und eine Regelung umfasst, welche den Mit telwert (M) als Eingangswert erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperaturdaten (T) mittels einer Infrarotkamera (101) oder thermografisch er fasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Temperaturda ten (T) nur in einer „region of interest" (ROI) der Schicht erfasst werden und wobei die Temperaturwerte aus den Tempera turdaten (T) berechnet oder bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Histogramm von Temperaturwerten erstellt wird und - für das Klassifizieren - eine absolute bzw. relative Klassenhäu figkeit (al, a2) der Temperaturwerte (T) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die größten 10 % der Temperaturwerte (T) aus der mindestens einen region-of-interest (ROI) klassifiziert oder ausgewählt werden .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Temperaturwerte (T) aus einem Bereich der größten 10 bis der größten 50 Werte aus der mindestens einen region-of-interest (ROI) klassifiziert oder ausgewählt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mittelwert (M) der klassifizierten Temperaturwerte (T) ein arithmetischer Mittelwert ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der additiven Herstellung des Bauteils (10) eine Vielzahl von regions-of-interest (ROI) bestimmt und/oder bearbeitet werden .
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Regelung die Induktionsheizvorrichtung kontinuierlich regelt.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wel ches ein computerimplementiertes Verfahren ist.
11. Vorrichtung (100) zum Steuern einer Bearbeitungseinrich tung (20), insbesondere einer Induktionsheizvorrichtung, um fassend :
- Mittel (CPP) zur Ausführung der Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- eine Temperaturerfassungseinrichtung (101),
- einen Computer (102), und
- eine Regelungseinrichtung (103), insbesondere einen PID- Regler .
12. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, welche Teil einer additiven Herstellungsanlage (200), insbesondere eine Anlage zur pulverbett-basierten additiven Fertigung ist.
13. Computerprogrammprodukt (CPP) umfassend Befehle, welche bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen .
14. Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils (10), umfassend den schichtweisen additiven Aufbau des Bauteils (10) aus einem pulverförmigen Basismaterial (B) , wobei nach dem oder während des Verfestigens einer Pulverschicht (1) mittels eines Energiestrahls (105), diese Schicht (1) anhand des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit der Be arbeitungseinrichtung (20) bearbeitet wird.
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