EP4504443A1 - Verfahren zur schichtweisen fertigung wenigstens eines objekts, mit schrittweiser aktualisierung der koordinatentransformation von scannern - Google Patents

Verfahren zur schichtweisen fertigung wenigstens eines objekts, mit schrittweiser aktualisierung der koordinatentransformation von scannern

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Publication number
EP4504443A1
EP4504443A1 EP23711043.2A EP23711043A EP4504443A1 EP 4504443 A1 EP4504443 A1 EP 4504443A1 EP 23711043 A EP23711043 A EP 23711043A EP 4504443 A1 EP4504443 A1 EP 4504443A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
coordinate transformation
scanners
scanner
coordinate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23711043.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc GRONLE
Joachim Wagner
Matthias Allenberg-Rabe
Oliver Pfefferle
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.)
Trumpf Laser und Systemtechnik SE
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
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 Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH filed Critical Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Publication of EP4504443A1 publication Critical patent/EP4504443A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the invention relates to a method for the layer-by-layer production of at least one object on a construction platform by local solidification of powdery material in a respective layer, with N high-energy beams being used at the same time at least in a majority of the layers with N scanners, at least at times, with N>2, where one Each scanner is assigned a scanner coordinate system, with a control device for exposure of a respective layer for each scanner
  • the exposure data in the reference coordinate system is converted into exposure data in the scanner coordinate system using a programmed coordinate transformation
  • the scanner exposes the processing pattern on the construction platform in the layer, measurements being taken repeatedly during the layer-by-layer production of the at least one object, with which the current actual coordinate transformations of at least Nl Scanners are determined, with M layers being produced between two successive determinations of the current actual coordinate transformations, with M > 2, and wherein during the production of the at least one object, the programmed coordinate transformations for the at least Nl scanners are updated taking into account the current actual coordinate transformations.
  • a scanner also called a scanner system
  • a mirror that can be adjusted using piezo actuators.
  • the surface of the layer to be processed (solidified) resulting from the object is divided into partial areas, each of which is produced with one of the high-energy beams.
  • the partial areas to be processed by the various high-energy beams touch each other at boundary lines.
  • the various scanners of the high-energy beams are controlled by an electronic control device.
  • its 3D data is used to create exposure values for each layer to be manufactured.
  • Patterns are generated for each scanner, which are initially specified in a reference coordinate system.
  • Each scanner is assigned a scanner coordinate system, and a respective scanner receives from the control device the coordinates (exposure data) to be approached with the high-energy beam with reference to its scanner coordinate system.
  • the exposure data for this scanner is converted from the reference coordinate system into the respective scanner coordinate system, for which a coordinate transformation programmed for the respective scanner is used.
  • the reference coordinate system is usually tied to the processing machine (machine coordinate system), but the scanner coordinate system of a selected scanner (“guide scanner”) can also be selected as the reference coordinate system.
  • the coordinate transformation of a scanner i.e. the relationship between the reference coordinate system and its scanner coordinate system, can be measured experimentally, as stated, for example, in EP 3 907 021 Al or in WO 2018/086996 Al or in WO 2019/173000 Al or in DE 10 2018 205 403 Al.
  • the scanner generates one or more measuring points (e.g. reflections or melted test patterns) with its high-energy beam on the construction platform or a calibration object, the positions of which are determined relative to the reference coordinate system.
  • the relative orientation of the scanners to the build platform can change over time. This can be caused, for example, by changes in temperature, changes in gas pressure and changes in humidity. Different scanners are generally affected by changes in alignment in different ways. In other words, the current, actual coordinate transformations may vary from the programmed coordinate transformations for the scanners (except the lead scanner, if one is set up). As a result, the partial areas on the build platform processed by different scanners or their high-energy beams can be misaligned with one another. This can cause errors in the area of the boundary lines of the partial areas of the individual layers Structure of the manufactured object are generated, for example pore seams or local density fluctuations or even geometric errors. This affects the quality of the manufactured object.
  • EP 3 907 021 A1 it has become known from EP 3 907 021 A1 to redetermine the current, actual coordinate transformations of the remaining scanners relative to a guide scanner during the production of an object on a construction platform after every twelve layers have been manufactured, and to update the programmed ones Set the coordinate transformations of the remaining scanners to the current, actual coordinate transformations of the current determination and use them for the production of the next twelve layers.
  • the present invention proposes not to track the programmed coordinate transformation in a single update for a respective scanner between two successive determinations of the coordinate transformations of the at least N-1 scanners, but rather in several updates.
  • Errors in the structure can be minimized or completely avoided by a relative adjustment of scanners relative to one another and/or to the build platform as such, as well as by tracking the programmed coordinate transformations of the at least Nl scanners during the processing of a load on the build platform.
  • pore seams or density fluctuations occur in the areas of the boundary lines in the layers or in areas of corresponding cross-layer interfaces or generally avoid geometry errors and offsets (which would be visible on surfaces).
  • the determination of the current, actual coordinate transformations of the scanners is typically based on a measurement between the production of two layers; However, it is also possible for the determination to be made on the basis of several partial measurements that take place spread over the production of several layers. Measurements with which the instantaneous, actual coordinate transformation of a scanner can be determined are known in the art as such and can be used within the scope of the present invention; In particular, within the scope of the invention, the procedure can be as described in EP 3 907 021 A1 or WO 2018/086996 A1; the contents of these documents are hereby incorporated by reference into the disclosure of the present invention.
  • test structures can be built at fixed locations on the construction platform, and defined structures in the powder or already welded areas are introduced into the powder by remelting with all the high-energy beams or scanners involved; These structures can then be recorded with a camera (the structures then represent detectable measurement points).
  • a sapphire sphere can act as a quasi-retroreflector on the coater (which contains the powder applied to the construction platform) and are occasionally introduced into the construction space and scanned by the coater.
  • the relative position (with one or more measuring points) or the orientation/rotational position (with two or more measuring points) of the scanners can be determined relative to each other or relative to the machine coordinate system. In the case of determining the adjustment of the N scanners among themselves, i.e.
  • N-1 scanners relative to a guide scanner (whose scanner coordinate system is then permanently defined as a reference coordinate system or with a fixed relationship to the reference coordinate system), updates are usually made for Nl scanners the programmed coordinate transformations are carried out, and in the case of a determination of the adjustment of the N scanners to a machine coordinate system, updates of the coordinate transformations are usually carried out for all N scanners.
  • the tracking of the programmed coordinate transformations in the multiple updates between two determinations of the current, actual coordinate transformations of the at least N-l scanners takes into account at least the measured current, actual coordinate transformations of the current determination, and can also take into account the measured results of older determinations.
  • algorithms from classic controllers can be used for tracking, in particular to limit the manipulated variable (change in the programmed coordinate transformation) in a respective control step (update).
  • the tracking of the programmed coordinate transformation per update can be limited to a maximum value (with regard to offset and / or rotation), in particular to a specific maximum offset, for example to 5 pm or 10 pm or 15 pm per update for a spot diameter from approx. 80-100pm; For larger spot diameters, a larger maximum offset can be selected and vice versa.
  • the maximum offset per update is usually in a range of 5%-15% of the spot diameter of the associated high-energy beam.
  • the spot diameter can be determined, for example, according to the 86% criterion so that 86% of the beam power lies in a circle with the spot diameter.
  • a updates take place, with A>2, preferably A>5, and particularly preferably A>10.
  • a total of M layers are produced between two determinations of the current, actual coordinate transformations, where M>2, preferably M>5, particularly preferably M>10, very particularly preferably M>20. Note that M>A.
  • a respective update (or a newly stored set of programmed coordinate transformations) then applies to the subsequent production of one or more layers.
  • a variant of the method according to the invention is particularly preferred, which provides that after a respective current determination of the current, actual coordinate transformations for the at least N-l scanners for a respective one of the at least N-l scanners
  • a target coordinate transformation is determined taking into account the current, actual coordinate transformation of the current determination
  • the programmed coordinate transformation is gradually transferred to the target coordinate transformation.
  • the ones with a respective update The newly programmed coordinate transformation (a respective tracking step) then applies to the production of one or more layers until the next update (to the next tracking step).
  • the programmed coordinate transformation is generally no longer changed after reaching the target coordinate transformation until the next determination of the current, actual coordinate transformation.
  • a maximum change (offset and/or rotation) to the programmed coordinate transformation allowed in a single update can be set for a particular scanner, typically with a maximum value between 2.5 pm and 25 pm for an offset and a maximum value between 0 .05° and 1.0° for rotation (rotation) in the plane of the build platform.
  • a preferred further development of this variant provides that after a respective current determination of the current, actual coordinate transformations for the at least N-l scanners for a respective one of the at least N-l scanners
  • the programmed coordinate transformation is changed step by step in the several updates, with each update adding a further deviation component to a programmed coordinate transformation last applied by the control device is added up.
  • a sub-variant of this further development is advantageous, in which the determined initial deviation is divided into equally large deviation components. This makes it possible to achieve a particularly gentle tracking of the programmed coordinate transformation of a respective scanner to the associated target coordinate transformation. Typically, in this sub-variant, the multiple updates between two successive determinations also take place after an equal number of layers have been produced.
  • a respective deviation component is limited by a maximum offset and/or a maximum rotation. This means that errors in the manufactured object (such as pore seams) can be avoided very reliably.
  • a typical maximum offset per update is usually between 2.5 pm and 25 pm, and a maximum rotation (rotation) per update is usually between 0.05° and 1.0° in the plane of the build platform.
  • an update of the programmed coordinate transformation occurs for each layer and the output deviation is distributed evenly among the updates.
  • the target coordinate transformation corresponds to the current, actual coordinate transformation of the current determination.
  • the programmed coordinate transformation of a respective scanner is updated to the latest, available experimental value of the current, actual coordinate transformation until the next determination of the current, actual coordinate transformation.
  • the target coordinate transformation is determined as a predicted coordinate transformation taking into account the current, actual coordinate transformations of the current determination and at least B, with B>2, previously determined, current actual coordinate transformations.
  • the programmed coordinate transformation of a respective scanner can be kept closer to the current, actual coordinate transformation;
  • the programmed coordinate transformation is particularly close to the current, actual coordinate transformation.
  • a sub-variant of this further development provides that the predicted coordinate transformation is determined using a trend analysis. This means that slow but consistent changes in the alignment of scanners, such as those that usually occur due to heating processes during the processing of a load on the build platform, can be compensated for quite accurately.
  • the trend analysis includes a regression of the current, actual coordinate transformation of the current determination and the at least B, with B>2, previously determined, current actual coordinate transformations.
  • a regression is particularly easy to carry out.
  • the regression can in particular be a linear regression, polynomial regression or exponential regression. In the case of a polyno- In general regression, four or fewer orders (per coordinate direction), and often three or fewer orders, and in some cases even two orders, are sufficient.
  • the target coordinate transformation is determined as an average of the current, actual coordinate transformation of the current determination and the at least B, with B>2, previously determined, current actual coordinate transformations.
  • the actual coordinate transformation is assumed to fluctuate around the mean, and will return to the mean as a forecast in the future. This procedure is comparatively simple. It leads to good results if the current, actual coordinate transformations used fluctuate primarily statistically, for example due to unsystematic and rapidly changing external conditions, or also due to statistical measurement errors. Please note that a separate mean value is generally determined for each of the at least N-1 scanners.
  • Particularly preferred is a variant in which the multiple updates between two successive determinations each take place after the production of an equal number of layers. This helps to track the programmed coordinate transformations particularly smoothly and to maintain good quality of the manufactured object.
  • a variant is also preferred in which the multiple updates between two successive determinations each occur after the production of exactly one layer.
  • an update only applies to a single layer being manufactured at a time. This means that tracking can be carried out particularly precisely.
  • the multiple updates between two successive determinations are distributed evenly over the layers produced between two successive determinations.
  • the entire period between two successive determinations is used to track the programmed coordinate transformations and the updates occur at (at least approximately) equal intervals. This can also help to set up the tracking particularly smoothly.
  • a number of A updates takes place between two determinations, with A>2, with an update taking place after production of M/A layers, with M/A: an integer.
  • M/A an integer.
  • the same (additional) deviation components are provided for the correction of the programmed coordinate transformation for each update.
  • the number M of manufactured layers can be changed between two successive determinations of the current, actual coordinate transformations during the production of the at least one object.
  • the frequency of determinations of the current, actual coordinate transformations can be adapted and optimized to the needs existing in the specific application, in particular with regard to a (predetermined or as good as possible) manufacturing accuracy and a (as low as possible or predetermined) proportion of non-productive time for measurements.
  • M can be selected depending on temporal changes in measured values (e.g.
  • M should be chosen smaller than in the case of a small change.
  • a further development of this variant is also preferred, which provides that the number M of manufactured layers or a moving average of the number M of manufactured layers between two successive determinations at the beginning of the layer-by-layer production of the at least one object is selected to be lower than in the further course of the layer-by-layer production of the at least one object.
  • the moving average Mgld can be formed, for example, over 4 or more, preferably 8 or more, and further, for example, over 24 or less, and preferably 12 or less, determination intervals (i.e. values of M, typically most recent values of M). .
  • a further development is also preferred in which the number M of layers to be produced between a current determination and a next determination of the current, actual coordinate transformation is selected depending on how large a neighbor deviation between the current, actual one is for the at least N-1 scanners Coordinate transformation of the current determination and the current, actual coordinate transformation of the determination that preceded the current determination. This makes it possible to react flexibly to disruptive influences that occur during production.
  • the number M of layers to be produced is chosen to be smaller, the larger the neighbor deviation is for the at least Nl scanners.
  • the proposed procedure allows the changes in the programmed coordinate transformations per determination interval to be kept small without making the determination interval unnecessarily short.
  • an average value is formed for the absolute neighboring deviations of the coordinate transformations of the at least Nl scanners, or the largest deviation that occurs in the Nl scanners is determined and used for the size estimate.
  • a variant is preferred which provides that one of the N scanners is selected as the guide scanner, that the scanner coordinate system of the guide scanner or a further coordinate system that is in a fixed relationship with this scanner coordinate system is selected as the reference coordinate system, and that between two successive determinations of the current, actual coordinate transformations, several updates of the programmed coordinate transformations of only the remaining scanners are carried out.
  • the exposure data in the scanner coordinate system simultaneously correspond to the exposure data in the reference coordinate system, so that the selection of the guide scanner simultaneously sets the associated programmed coordinate transformation of the guide scanner to an identical image.
  • the scanner coordinate system of the guide scanner is in a fixed relationship (for loading the construction platform) with the further coordinate system (reference coordinate system), so that the exposure data from the further coordinate system are converted into the scanner coordinate system with a fixed programmed coordinate transformation.
  • the further coordinate system can include the machine coordinate system or be identical to it.
  • the programmed coordinate transformation of the guide scanner e.g. the identical image
  • the coordinate transformations of the remaining Nl scanners are defined relative to the lead scanner or relative to its scanner coordinate system, and the coordinate transformations of the remaining Nl scanners are updated several times between two determinations. This procedure is particularly simple and reliable.
  • the reference coordinate system is a machine coordinate system of a processing machine that includes the N scanners and the construction platform, and that several updates of the programmed coordinate transformations of the N scanners are carried out between two successive determinations of the current, actual coordinate transformation.
  • changes in the alignment of all scanners can be detected and compensated for by updating the programmed coordinate transformations of the scanners.
  • the measuring system on the processing machine should be particularly stable and not experience any noticeable disturbances that could distort the determination of measuring points in the machine coordinate system.
  • the machine coordinate system is typically defined directly or indirectly by the position of a machine component, whereby the machine component is stationary on the machine or is at least moved to a defined (typically always the same within the scope of delivery accuracy) position for a respective determination, for example with the feeder.
  • the machine coordinate system can be defined via a structure scanned with the scanners during a measurement, in particular via a retroreflector, such as a reflector ball, or also via a measuring structure generated by a machine component, for example a light cross of an adjustment laser.
  • the programmed coordinate transformations and the current, actual coordinate transformations only include displacement information in two orthogonal directions.
  • the two orthogonal directions (x, y) are usually in the plane of the build platform. Determining the displacement information is comparatively easy and is usually sufficient in practice, since rotation of the scanners usually does not occur at all or only to a small extent in practice. The shift is also known as offset.
  • the programmed coordinate transformations and the current, actual coordinate transformations include displacement information in two orthogonal directions as well as rotation information in a plane that is spanned by the two orthogonal directions.
  • the two orthogonal directions (x, y) are usually in the plane of the construction platform, and the rotation takes place around the orthogonal direction (z).
  • the scope of the present invention also includes a system for the layer-by-layer production of at least one object on a construction platform by local solidification of powdered material in a respective layer, comprising a construction platform, N scanners, with N>2, and a control device, set up to carry out a inventive method described above.
  • the at least one object can be manufactured with several scanners or associated high-energy beams with high quality and with low non-productive times in a respective loading of a construction platform.
  • a computer program product which, when used on a system for the layer-by-layer production of at least one object on a construction platform, carries out a method according to the invention and described above by locally solidifying powdered material in a respective layer.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of an exemplary system on which the method according to the invention can be carried out and with which an object is manufactured on a construction platform;
  • FIG. 3 shows a flow chart of a first variant of the method according to the invention, in which the target coordinate transformation corresponds to the current, actual coordinate transformation of the current determination;
  • FIG. 4 shows a flowchart of a second variant of the method according to the invention, in which the target coordinate transformation corresponds to the predicted coordinate transformation;
  • FIG. 6 shows an example of the implementation of a seventh variant of the method according to the invention, with a layer diagram, example calculations and a selection table;
  • 7a shows, using a diagram for an eighth variant of the method according to the invention, the determination of the predicted coordinate transformation using a polynomial regression
  • 7b shows, using a diagram for a ninth variant of the method according to the invention, the determination of the predicted coordinate transformation using a linear regression
  • FIG. 8 shows, using a diagram for a tenth variant of the method according to the invention, the determination of the predicted coordinate transformation by forming an average value.
  • Fig. 1 shows schematically a system 1, comprising a processing machine la and a control device 10, for the invention.
  • a three-dimensional object 2 is manufactured from a powdery material 3.
  • a computer program product which carries out the method according to the invention can be used on system 1.
  • the processing machine la comprises a processing chamber 4, which lies within a housing. Shown here schematically of the housing is a cover 5a with further components (see below) and a base 5b, which delimit the processing chamber 4.
  • the processing chamber 4 is further limited here by side walls and a rear wall (not shown in detail).
  • the processing chamber 4 can be accessed via an access door (not shown in detail).
  • the manufacturing process is carried out on a construction platform 6.
  • the construction platform 6 can be lowered along an axis in a direction Z relative to the floor 5b in order to gradually arrange new layers of powdery material 3 for the layer-by-layer production of the object 2 on the construction platform 6;
  • the powdery material 3 is applied using a feeder (not shown in detail).
  • the construction platform 6 is already lowered relative to the floor 5b.
  • a top layer 7 of the powdery material 3 is irradiated with here two high-energy beams 8a, 8b, here laser beams, which are directed onto the top layer 7 by the two scanners 9a, 9b here.
  • the scanners 9a, 9b include tiltable mirrors here (not shown in detail)
  • the high-energy beams 8a, 8b are directed to predetermined positions in the powdery material 3.
  • the high energy beams 8a, 8b are absorbed by the powdery material 3.
  • the powdery material 3 melts and solidifies again when it is no longer irradiated. The solidified material then forms another part of the object 2 to be manufactured.
  • the two scanners 9a, 9b are connected to the control device 10.
  • the control device 10 For an exposure of a respective layer 7, the control device 10 provides exposure data of a processing pattern in a reference coordinate system for each scanner 9a, 9b.
  • the control device 10 can determine this exposure data from CAD data of the object 2 to be manufactured.
  • a scanner coordinate system is each assigned to the scanners 9a, 9b.
  • the reference coordinate system corresponds to the scanner coordinate system of scanner 9a.
  • Scanner 9a is then referred to as guide scanner 11.
  • a machine coordinate system of the processing machine la can also be selected as the reference coordinate system.
  • the exposure data in the reference coordinate system for a respective scanner are converted into exposure data in the scanner coordinate system using a programmed coordinate transformation.
  • the exposure data in the reference coordinate system and the scanner coordinate system are identical.
  • the exposure data in the reference coordinate system differs from that in the scanner coordinate system.
  • the exposure data is passed on to the associated scanner 9a, 9b in the respective scanner coordinate system.
  • the scanners 9a, 9b then expose the processing pattern in layer 7 on the build platform 6.
  • the processing machine la further comprises a monitoring device 12, here a camera 12a, with which production is monitored.
  • the monitoring device 12 is connected to the control device 10.
  • measurements are carried out repeatedly using the camera 12a. These repeated measurements result in repeated determinations of the current actual coordinate transformation of scanner 9b.
  • the current actual coordinate transform tion of scanner 9b can deviate from the programmed coordinate transformation on which the associated determination was based, since the environmental conditions and influences in the processing chamber 4 can change during production (for example, the processing chamber 4 can heat up during processing or it can a change in differential pressure or humidity occurs).
  • scanner 9b or its scanner coordinate system can shift or rotate relative to the guide scanner 11.
  • the programmed coordinate transformation of scanner 9b is updated, taking into account the current actual coordinate transformation of scanner 9b.
  • the current actual coordinate transformations for all scanners (9a, 9b) are repeatedly determined and updated through repeated measurements.
  • Fig. 2 shows a flow chart which explains how the production of an individual layer of an object to be manufactured takes place within the scope of the invention. Production is controlled via the control device.
  • a step 100 planning is carried out to expose a layer of the powdery material in order to produce a layer of the object. For this purpose, it is determined which surface areas of the entire layer of the powdery material must be exposed to the high-energy beams from the scanner in order to produce the corresponding layer of the object (layer processing area).
  • the layer processing area essentially results from the CAD data of the object and the position of the current layer in the object.
  • the layer processing area is distributed among the N scanners that are involved in the production of the object. Accordingly, N processing patterns are determined for the N scanners. Typically, the distribution among the N processing patterns is done in such a way that the processing time of each scanner is as long as possible.
  • the following steps 102, 103, 104 occur separately for each of the N scanners.
  • the exposure data (target position of the beam spot of the high-energy beam for a variety of times) of the respective processing pattern of the respective scanner are first made available in the reference coordinate system.
  • the exposure data in the reference coordinate system is converted into exposure data in the scanner coordinate system of the respective scanner.
  • the conversion is carried out using the programmed coordinate transformation for this scanner.
  • step 104 the exposure data in the scanner coordinate system is commanded (passed for execution) to the respective scanner.
  • the layer on the construction platform is then exposed in step 105 using the N scanners and the corresponding layer of the object is manufactured.
  • the programmed coordinate transformations are updated in a specific manner, as described below.
  • Fig. 3 shows a flow chart of a first variant of the method according to the invention. If the reference coordinate system is set as the machine coordinate system, this process is applied to all N scanners. If the reference coordinate system is set as the scanner coordinate system of a lead scanner, this process is applied to N-l scanners (i.e. all scanners except the lead scanner).
  • a step 200 in the variant shown, layers have already been manufactured on the construction platform and the object to be manufactured has already been partially manufactured. This can be referred to as previous manufacturing.
  • a current, actual coordinate transformation MTKTAB of the scanner is determined.
  • the scanner is used in a measurement, with one or more measuring points included were generated by the high-energy beam, whereby known coordinates were specified in the reference coordinate system, which were converted into coordinates of the scanner coordinate system using a programmed coordinate transformation PKT AB on which the current determination is based and instructed to the scanner.
  • the actual location of the measuring point or points was then measured in the reference coordinate system ("actual coordinates").
  • the current, actual coordinate transformation MTKTAB can then be derived from the programmed coordinate transformation PKTAB of the current determination plus a deviation, if any, of the specified known coordinates from the measured, actual coordinates are determined.
  • the current, actual coordinate transformation MTKTAB will differ from the temporal previously programmed coordinate transformation PKTAB.
  • a target coordinate transformation ZKT is determined in step 202.
  • the target coordinate transformation ZKT is equated with the current actual coordinate transformation MTKTAB of the current determination. So it applies
  • the coordinate transformation includes values for each coordinate direction (x, y) and possibly also a rotation ( ⁇ p), which can be viewed individually, but are summarized here in a formula symbol to simplify the presentation.
  • step 203 an output deviation OFF is then determined.
  • the output deviation OFF is given by
  • the programmed coordinate transformation PKTi results as follows:
  • the new programmed coordinate transformation PKTi replaces the last programmed coordinate transformation (here PKTAB) and is stored in the control device.
  • the programmed coordinate transformation PKTi updated in this way is then used to produce the mi layers of the manufacturing block belonging to the first update.
  • Step 2O5.j shows the general case of determining a programmed coordinate transformation PKTj and manufacturing the manufacturing block of mj layers after update j.
  • the programmed coordinate transformation PKTj results as follows:
  • the programmed coordinate transformation PKTj is saved and then used in the production of the rnij layers of the production block belonging to the update j.
  • the programmed coordinate transformation PKTA results as follows:
  • step 206 in which the next determination of the current, actual coordinate transformation is carried out. Further layers can subsequently be manufactured and the programmed coordinate transformation updated as in steps 202-205. A described, and further determinations of the current actual coordinate transformation are made, and so on.
  • step 207 Production continues, i.e. H. Steps 201 to 205. A are repeated until the object is finished.
  • step 208 the processing of the object to be manufactured on the construction platform is ended.
  • Fig. 4 shows a flow chart of a second variant of the method according to the invention. If the reference coordinate system is set as the machine coordinate system, this process is applied to all N scanners. If the reference coordinate system is set as the scanner coordinate system of a lead scanner, this process is applied to N-l scanners (i.e. all scanners except the lead scanner).
  • the process of the second variant largely corresponds to the process of the first variant (see Fig. 3), so only the essential differences are explained here.
  • a step 300 layers have already been manufactured on the construction platform and the object to be manufactured has already been partially manufactured. This can be referred to as previous manufacturing.
  • step 300 more current, actual coordinate transformations of the scanner have already been determined, see step 300.
  • a next step 301 the current, actual coordinate transformation MTKTAB of the scanner is determined.
  • the target coordinate transformation ZKT is determined.
  • a predicted coordinate transformation PNSKT is first determined.
  • the predicted coordinate transformation PNSKT is therefore determined via
  • PNSKT f (MTKTAB, MTKTZB,I,...,MTKTZB,B). (GL. 10)
  • the predicted coordinate transformation PNSKT can be determined, for example, via a trend analysis (e.g. a regression, see FIGS. 7a, 7b) or by determining an average value (see FIG. 8).
  • the target coordinate transformation ZKT is then equated with the predicted coordinate transformation PNSKT. So it applies
  • Steps 303-308 correspond to steps 203-208 (see above).
  • Fig. 5 shows further variants of the method according to the invention using different layer diagrams for a single scanner.
  • the layer diagrams are plotted against time t and show index numbers of the respective gen layers (Arabic numerals) made between two determinations (determinations are shown as dotted lines) of the current actual coordinate transformation, as well as the number and distribution of updates (updates are shown as dotted lines) of the programmed coordinate transformation performed between two determinations become.
  • Partial image a shows a third variant of the method according to the invention.
  • the current actual coordinate transformation is determined at times tla, t2a and t3a.
  • An update is made after each layer produced; So five updates are made between times tla and t2a and between times t2a and t3a.
  • the initial deviation is determined and divided here into five equal deviation components, which are divided into the five updates until the next determination at time t2a.
  • the first update of the programmed coordinate transformation is then carried out and layer number 1 is manufactured. Between layer no. 1 and layer no. 2, the programmed coordinate transformation is updated again and layer no. 2 is manufactured. Layers No. 3 to No. 5 are manufactured analogously. After the production of layer no. 5, the current, actual coordinate transformation is determined at time t2a.
  • Partial image bj shows a fourth variant of the method according to the invention.
  • the current actual coordinate transformation is determined at times tlb, t2b and t3b.
  • the shifts are divided into production blocks of two shifts per production block. An update is carried out after a production block has been produced; So four updates are made between times tla and t2a and between times t2a and t3a.
  • the initial deviation is determined and divided here into four equal deviation components, which are divided into the four updates until the next determination at time t2b.
  • the first update of the programmed coordinate transformation is then carried out and layers #1 and #2 are manufactured. Between layer no. 2 and layer no. 3, the programmed coordinate transformation is updated again and layers no. 3 and no. 4 are manufactured. Layers No. 5 to No. 8 are manufactured analogously. After layer no. 8 has been produced, the current, actual coordinate transformation is determined at time t2b.
  • the updates also occur at the same intervals, but less frequently than in the variant in part a).
  • Partial image cj shows a fifth variant of the method according to the invention.
  • production of the object has only just begun.
  • the current actual coordinate transformation is determined at times tlc, t2c, t3c and t4c.
  • Five layers are produced between times tlc and t2c and between times t2c and t3c.
  • Eight layers are produced between times t3c and t4c.
  • An update is made after each layer produced; there will be five each Updates made between times tlc and t2c and between times t2c and t3c, and eight updates made between times t3c and t4c.
  • the initial deviation is determined and divided here into five equally large deviation components, which are divided into the five updates until the next determination at time t2c (determination interval Bll).
  • the first update of the programmed coordinate transformation is then carried out and layer number 1 is manufactured. Between layer no. 1 and layer no. 2, the programmed coordinate transformation is updated again and layer no. 2 is manufactured. Layers No. 3 to No. 5 are manufactured analogously. After layer no. 5 has been produced, the current, actual coordinate transformation is determined at time t2c.
  • the number of layers produced is increased to eight layers between times t3c and t4c (determination interval BI3).
  • the initial deviation is determined and divided here into eight equal deviation components, which are divided into the eight updates until the next determination at time t4c.
  • the first update of the programmed coordinate transformation is then carried out and layer number 1 is manufactured. Between layer no. 1 and layer no. 2, the programmed coordinate transformation is updated again and layer no. 2 is manufactured. Layers No. 3 to No. 8 are manufactured analogously. After layer no. 8 has been produced, the current, actual coordinate transformation is determined at time t4c.
  • the determination intervals B11 and BI2 represent early (first processed), shorter determination intervals, and the determination interval BI3 represents late (later processed), longer determination intervals.
  • Working through the entire loading height of a construction platform generally includes: typically at least 20 determination intervals, and often at least 40 determination intervals.
  • a more precise and quicker tracking of the programmed coordinate transformation can be achieved at the beginning of the production of the object.
  • major changes in the alignment of the scanners are to be expected at the beginning of production, which is why determinations are made more frequently at the beginning in order to control these changes and counteract the changes as quickly and specifically as possible.
  • the later determination intervals are usually at least 1.5 times as long as the earlier determination intervals, and often at least 2 times as long or even at least 3 times as long as the earlier processing intervals.
  • Partial image d shows a sixth variant of the method according to the invention.
  • the current actual coordinate transformation is determined at times tld and t2d. 16 layers are produced between times tld and t2d. Updates are only made at the beginning, namely before the production of layers No. 1 to No. 5; so a total of five updates will be made.
  • the initial deviation is determined and divided here into five equally large deviation components, which are divided into the five updates.
  • the first update of the programmed coordinate transformation is then carried out and layer number 1 is manufactured. Between layer no. 1 and layer no. 2, the programmed coordinate transformation is updated again and layer no. 2 is manufactured. Layers No. 3 to No. 5 are manufactured analogously. After layer No. 5 has been manufactured, layers No. 6 to No. 16 are manufactured without further updates before the next determination of the current, actual coordinate transformation takes place at time t2d.
  • the initial deviation between two determinations was always divided into equal deviation components.
  • Fig. 6 shows an example of the implementation of a seventh variant of the method according to the invention.
  • the specific, current actual coordinate transformation is equated with the target coordinate transformation.
  • Partial image a shows a layer diagram for a single scanner; the representation is analogous to Fig. 5 (see above).
  • the current actual coordinate transformation is determined at times tl, t2, t3 and t4. Ten layers are produced between times tl and t2 and between times t3 and t4, and five layers are produced between times t2 and t3. An update is made after each layer produced; So ten updates are made between times tl and t2 and between times t3 and t4 and five updates between times t2 and t3.
  • the number of layers that are produced between the determinations is determined based on the neighboring deviations of the current, actual coordinate transformations between neighboring times tl, t2, t3, t4.
  • the neighboring deviations are determined based on the amounts of the offset of the coordinate transformations. The exact procedure for this is explained in more detail in parts b) and c).
  • Partial image b lists the specific current actual coordinate transformation and the programmed coordinate transformation on which the determination is based, each at times tl to t4 for the selected example. Also listed is the respective neighboring deviation and the amount of the offset between the times tl and t2, t2 and t3 as well as t3 and t4.
  • NABWtg/h MTKTth - MTKT tg (Equation 12) with tg and th: neighboring times, and with MTKT tg and MTKTth: determination of the current, actual coordinate transformation at times tg and th; h and g are the time indices, with here h: 2,...,4 and g: 1,...,3.
  • the coordinate transformations or the associated displacement information and the neighboring deviations in a direction x and in a direction y are considered.
  • the x-direction and the y-direction are spanned orthogonally to one another and lie in the plane of the construction platform.
  • the determination of the amount of the offset BV tg /h of neighboring deviations between the neighboring times tg and th is carried out as follows (via the Pythagorean theorem):
  • Partial image c) shows a table with selection criteria for the selected example.
  • the determination interval i.e. the interval of layers between the determinations, is adjusted according to the amount of the offset.
  • the selection criteria are chosen so that at BV ⁇ 5pm, 15 layers are manufactured between two determinations, that at 5pm ⁇ BV ⁇ 15pm, ten layers are manufactured between two determinations and that at BV>15pm, five layers are manufactured between two determinations.
  • This variant of the method according to the invention enables flexible adaptation to different situations during the production of the object to be manufactured. If the neighbor deviations are large, the determination intervals are shortened, allowing more accurate monitoring of production, and if the neighbor deviations are small, the determination intervals are increased so that less time is required for measurements and production can be completed more quickly.
  • FIG. 7a shows the determination of the predicted coordinate transformation PNSKT using a polynomial regression for an eighth variant of the method according to the invention.
  • the diagram shows the x coordinate of the current, actual coordinate transformation MTKT versus the number of layers produced (the number of layers produced corresponds to a time coordinate).
  • Three determinations or measuring points are shown in the diagram, namely two previously determined, current actual coordinate transformations MTKTZBI and MTKTZB2 and the currently determined, currently actual coordinate transformation MTKTAB. There are the same number of manufactured layers between all measuring points.
  • a polynomial regression is carried out and a second degree polynomial is fitted to the measurement points as a regression curve.
  • the regression curve can be used to determine the predicted coordinate transformation PNSKT at a future point in time or after a future manufactured layer SZ (see empty circle).
  • the determination of the predicted coordinate transformation PNSKT is applied not only to the x component, but also to the y component and possibly a rotation component of the current, actual coordinate transformation MTKT (not shown in detail).
  • FIG. 7b shows the determination of the predicted coordinate transformation PNSKT using a linear regression for a ninth variant of the method according to the invention. Only the essential differences from the variant of Fig. 7a are explained.
  • a linear regression is carried out and a regression curve in the form of a regression line is fitted to the measuring points. This also allows the predicted coordinate transformation PNSKT to be determined at a selected future point in time, or after the future production of a selected layer SZ.
  • FIG. 8 shows the determination of the predicted coordinate transformation PNSKT by forming an average value for a tenth variant of the method according to the invention. Only the essential differences from the variant of Fig. 7a are explained.
  • PKTAB programmed coordinate transformation on which the current determination was based

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Abstract

Ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts (2) auf einer Bauplattform (6) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (3) in einer jeweiligen Schicht (7), wobei zumindest in einer Mehrzahl der Schichten mit N Scannern (9a, 9b) zumindest zeitweise N Hochenergiestrahlen (8a, 8b) zeitgleich eingesetzt werden, mit N≥2, wobei einem jeweiligen Scanner jeweils ein Scannerkoordinatensystem zugeordnet ist, wobei eine Steuereinrichtung (10) für eine Belichtung einer jeweiligen Schicht für jeden Scanner-Belichtungsdaten eines Bearbeitungsmusters in einem Referenzkoodinatensystem zur Verfügung stellt (102), - die Belichtungsdaten im Referenzkoordinatensystem mittels einer programmierten Koordinatentransformation (PKT) in Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem umrechnet (103), und - die erhaltenen Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem an den zugehörigen Scanner anweist (104), so dass der Scanner das Bearbeitungsmuster auf der Bauplattform in der Schicht belichtet (105), wobei während der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts wiederholt Messungen vorgenommen werden, mit denen jeweils die momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) zumindest von N-1 Scannern bestimmt werden, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen M Schichten gefertigt werden, mit M ≥ 2, und wobei während der Fertigung des wenigstens einen Objekts die programmierten Koordinatentransformationen für die wenigstens N-1 Scanner unter Berücksichtigung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen aktualisiert werden (205.1, 205.j, 205.A; 305.1, 305.j, 305.A), ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen der wenigstens N-1 Scanner durchgeführt werden. Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, mit dem bei der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts auf der Bauplattform eine hohe Qualität des Objekts bei geringer Nebenzeit ermöglicht wird.

Description

Verfahren zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts, mit schrittweiser Aktualisierung der Koordinatentransformation von Scannern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht, wobei zumindest in einer Mehrzahl der Schichten mit N Scannern zumindest zeitweise N Hochenergiestrahlen zeitgleich eingesetzt werden, mit N>2, wobei einem jeweiligen Scanner jeweils ein Scannerkoordinatensystem zugeordnet ist, wobei eine Steuereinrichtung für eine Belichtung einer jeweiligen Schicht für jeden Scanner
- Belichtungsdaten eines Bearbeitungsmusters in einem Referenzkoodinatensys- tem zur Verfügung stellt,
- die Belichtungsdaten im Refe re n zkoo rd inaten system mittels einer programmierten Koordinatentransformation in Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem umrechnet, und
- die erhaltenen Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem an den zugehörigen Scanner anweist, so dass der Scanner das Bearbeitungsmuster auf der Bauplattform in der Schicht belichtet, wobei während der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts wiederholt Messungen vorgenommen werden, mit denen jeweils die momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen zumindest von N-l Scannern bestimmt werden, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen M Schichten gefertigt werden, mit M > 2, und wobei während der Fertigung des wenigstens einen Objekts die programmierten Koordinatentransformationen für die wenigstens N-l Scanner unter Berücksichtigung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen aktualisiert werden.
Ein solches Verfahren ist aus der EP 3 907 021 Al bekannt geworden.
Durch die schichtweise Fertigung von Objekten durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material mittels Hochenergiestrahlen (in der Regel Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen) können dreidimensionale Objekte vergleichsweise einfach und schnell gefertigt werden. Geometrischen Beschränkungen von herkömmlichen Fertigungsverfahren wie Fräsen oder Spritzguss können dabei überwunden werden. Die schichtweise Fertigung wird häufig für Prototypen oder für Objekte, die nur in kleinen Stückzahlen oder sogar nur einmalig hergestellt werden (etwa Zahnkronen) eingesetzt.
Für eine besonders schnelle Fertigung können auf einer Bauplattform auch mehrere Hochenergiestrahlen gleichzeitig eingesetzt werden. Für jeden Hochenergiestrahl gibt es einen Scanner (auch genannt Scannersystem), der beispielsweise bei Laserstrahlen einen mittels Piezoaktuatoren verstellbaren Spiegel umfassen kann.
Zur Fertigung eines großen Objekts auf der Bauplattform werden oft mehrere Hochenergiestrahlen an demselben Objekt gleichzeitig eingesetzt. In einer jeweiligen Schicht wird die sich aus dem Objekt ergebende zu bearbeitende (zu verfestigende) Fläche der Schicht auf Teilflächen aufgeteilt, die jeweils mit einem der Hochenergiestrahlen gefertigt werden. Die zu bearbeitenden Teilflächen der verschiedenen Hochenergiestrahlen berühren sich an Grenzlinien.
Die verschiedenen Scanner der Hochenergiestrahlen werden von einer elektronischen Steuereinrichtung angesteuert. Gemäß dem gewünschten zu fertigenden Objekt werden aus dessen 3D-Daten für jede zu fertigende Schicht Belichtungs- muster für jeden Scanner erzeugt, die zunächst in einem Referenzkoordinaten- system angegeben sind. Jedem Scanner ist ein Scannerkoordinatensystem zugeordnet, und ein jeweiliger Scanner erhält von der Steuereinrichtung die mit dem Hochenergiestrahl anzufahrenden Koordinaten (Belichtungsdaten) mit Bezug auf sein Scannerkoordinatensystem. Hierfür werden die Belichtungsdaten für diesen Scanner vom Referenzkoordinatensystem in das jeweilige Scannerkoordinatensystem umgerechnet, wofür eine für den jeweiligen Scanner programmierte Koordinatentransformation verwendet wird. Das Referenz Koordinaten system ist meist an die Bearbeitungsmaschine gebunden (Maschinenkoordinatensystem), es kann aber auch das Scannerkoordinatensystem eines ausgewählten Scanners („Führungsscanner") als Referenzkoordinatensystem gewählt sein.
Die Koordinatentransformation eines Scanners, d.h. der Zusammenhang zwischen dem Referenzkoordinatensystem und seinem Scannerkoordinatensystem, kann experimentell gemessen werden, wie beispielsweise angegeben in der EP 3 907 021 Al oder in der WO 2018/086996 Al oder in der WO 2019/173000 Al oder in der DE 10 2018 205 403 Al. Im Allgemeinen werden dabei mit dem Scanner ein oder mehrere Messpunkte (z.B. Reflexe oder auch aufgeschmolzene Testmuster) mit dessen Hochenergiestrahl auf der Bauplattform oder einem Kalibrierobjekt erzeugt, deren Positionen relativ zum Referenzkoordinatensystem bestimmt werden.
Während der Fertigung eines dreidimensionalen Objekts auf der Bauplattform kann sich jedoch die relative Ausrichtung der Scanner zur Bauplattform mit der Zeit ändern. Dies kann beispielsweise durch Temperaturänderungen, Gasdruckänderungen und Feuchtigkeitsänderungen bedingt sein. Die unterschiedlichen Scanner werden im Allgemeinen in unterschiedlicher Weise von Veränderungen der Ausrichtung beeinflusst. Mit anderen Worten, die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen können sich gegenüber den programmierten Koordinatentransformationen für die Scanner (mit Ausnahme des Führungsscanners, falls ein solcher eingerichtet ist) verändern. Als Folge dessen können die von verschiedenen Scannern bzw. deren Hochenergiestrahlen bearbeiteten Teilflächen auf der Bauplattform gegeneinander fehlausgerichtet sein. Dadurch können im Bereich der Grenzlinien der Teilflächen der einzelnen Schichten Fehler in der Struktur des gefertigten Objekts erzeugt werden, beispielsweise Porensäume oder lokale Dichteschwankungen oder auch Geometriefehler. Dadurch wird die Qualität des gefertigten Objekts beeinträchtigt.
Aus der EP 3 907 021 Al ist es in einer Variante bekannt geworden, während der Fertigung eines Objekts auf einer Bauplattform nach jeweils zwölf gefertigten Schichten relativ zu einem Führungsscanner die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen der übrigen Scanner neu zu bestimmen, und in einer Aktualisierung die programmierten Koordinatentransformationen der übrigen Scanner auf die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen der aktuellen Bestimmung zu setzen und für die Fertigung der nächsten zwölf Schichten zu verwenden.
Durch dieses Vorgehen können die programmierten Koordinatentransformationen nachgeführt und an Veränderungen der Ausrichtung der Scanner angepasst werden. Jedoch ist anzumerken, dass jede Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen grundsätzlich Zeit benötigt, die dann nicht für die Fertigung des Objekts als solches zur Verfügung steht (so genannte Nebenzeit). Zudem besteht die Gefahr, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der Koordinatentransformationen es zu so starken Veränderungen einer momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation kommt, dass die Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation selbst zu einem Fehler in der Struktur des zu fertigenden Objekts führt (beispielsweise zur Erzeugung eines sichtbaren Versatzes im Objekt, auch als „Stufe" bezeichnet).
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts auf einer Bauplattform vorzustellen, bei dem eine hohe Qualität des Objekts bei geringer Nebenzeit ermöglicht wird.
Beschreibung der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen der wenigstens N-l Scanner durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der Koordinatentransformationen der wenigstens N-l Scanner für einen jeweiligen Scanner die programmierte Koordinatentransformation nicht in einer einzigen Aktualisierung nachzuführen, sondern in mehreren Aktualisierungen.
Dadurch ist es möglich, eine aufgelaufene oder erwartete relative Verstellung eines jeweiligen Scanners durch Störeinflüsse wie Temperaturschwankungen (z.B. durch Sonneneinstrahlung), Druckschwankungen oder Feuchtigkeitsschwankungen (z.B. durch Wettereinflüsse), die sich insbesondere in einer Abweichung zwischen der zuletzt programmierten Koordinatentransformation und der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation manifestiert, in kleinere Einzel- Korrekturen aufzuteilen und mit diesen mehrere Aktualisierungen durchzuführen. Die Nachführung der programmierten Koordinatentransformationen der Scanner kann dadurch auf sanfte Weise erfolgen. Durch die Erfindung können Fehler in der Struktur des wenigstens einen, zu fertigenden Objekts auf der Bauplattform an den Grenzlinien zwischen zwei Teilflächen in einer Schicht, die mit verschiedenen Scannern gefertigt werden, minimiert oder ganz vermieden werden.
Dabei können sowohl Fehler in der Struktur durch eine relative Verstellung von Scannern relativ zueinander und/oder zur Bauplattform als solches als auch durch die Nachführung der programmierten Koordinatentransformationen der wenigstens N-l Scanner während der Abarbeitung einer Beschickung der Bauplattform minimiert oder ganz vermieden werden. Insbesondere werden in den Bereichen der Grenzlinien in den Schichten bzw. in Bereichen von entsprechenden schichtübergreifenden Grenzflächen Porensäume oder Dichteschwankungen oder allgemein Geometriefehler und Versätze (die an Oberflächen sichtbar wären) vermieden.
Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation können vergleichsweise selten stattfinden, da gegebenenfalls auch größere aufgelaufene relative Verstellungen nachgeführt und ausgeglichen werden können, ohne merkliche Fehler in die Struktur des zu fertigenden Objekts einzubringen. Dadurch kann Nebenzeit eingespart werden, und so die Produktivität erhöht werden.
Die Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen der Scanner (oder Scannersysteme) erfolgt typischerweise auf Basis einer Messung zwischen der Fertigung zweier Schichten; es ist aber auch möglich, dass die Bestimmung auf Basis mehrerer Teilmessungen erfolgt, die verteilt über die Fertigung mehrerer Schichten stattfinden. Messungen, mit denen die momentane, tatsächliche Koordinatentransformation eines Scanners bestimmt werden kann sind im Stand der Technik als solches bekannt und können im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewandt werden; insbesondere kann im Rahmen der Erfindung vorgegangen werden wie in der EP 3 907 021 Al oder der WO 2018/086996 Al beschrieben; der Inhalt dieser Dokumente wird hiermit durch Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Beispielsweise können ein oder mehrere Testbaukörper an festgelegten Orten der Bauplattform aufgebaut werden, und im Pulver werden mit allen beteiligten Hochenergiestrahlen bzw. Scannern definierte Strukturen in das Pulver oder bereits aufgeschweißte Bereiche durch erneutes Aufschmelzen eingebracht; diese Strukturen können dann mit einer Kamera erfasst werden (die Strukturen repräsentieren dann erfassbare Messpunkte). Es ist alternativ auch möglich, solche Strukturen in gesonderte Bereiche (mit eigenen Bauzylindern) außerhalb der eigentlichen Baufläche/Bauplattform aufzubringen. Ebenso ist es möglich, feststehende Marker oder bekannte Körper mit allen Scannern mit Laserstrahlen abzutasten und deren aktuelle Lage beispielsweise durch Erfassung des daran rückgestreuten, rückreflektierten oder allgemein rückremittierten Laserlichts unter Verknüpfung mit Positionsstempeln der Scanner zu ermitteln. Insbesondere kann eine Saphir-Kugel als Quasi- Retroreflektor an dem Beschichter (der das Pulver auf die Bauplattform aufbringt) angebracht werden und durch den Beschichter gelegentlich in den Bauraum eingebracht und abgescannt werden. In Abhängigkeit von der Anzahl der unabhängigen Messpunkte (pro Scanner) kann die relative Position (mit einem oder mehr Messpunkten) oder auch die Orientie- rung/Drehstellung (mit zwei oder mehr Messpunkten) der Scanner relativ zueinander oder auch relativ zum Maschinenkoordinatensystem ermittelt werden. Im Falle einer Bestimmung der Verstellung der N Scanner untereinander, also für N- 1 Scanner relativ zu einem Führungsscanner (dessen Scannerkoordinatensystem dann dauerhaft als Refe re n zkoo rd inaten system oder mit einer festen Beziehung zum Referenzkoordinatensystem festgelegt wird) werden üblicherweise für N-l Scanner Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen durchgeführt, und im Falle einer Bestimmung der Verstellung der N Scanner zu einem Maschinenkoordinatensystem werden üblicherweise für alle N Scanner Aktualisierungen der Koordinatentransformationen durchgeführt.
Das Nachführen der programmierten Koordinatentransformationen in den mehreren Aktualisierungen zwischen zwei Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen der wenigstens N-l Scanner berücksichtigt zumindest die gemessenen momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen der aktuellen Bestimmung, und kann darüber hinaus auch die gemessenen Ergebnisse älterer Bestimmungen mitberücksichtigen. Insbesondere können für das Nachführen Algorithmen aus klassischen Reglern genutzt werden, insbesondere um die Stellgröße (Veränderung der programmierten Koordinatentransformation) in einem jeweiligen Regelschritt (Aktualisierung) zu begrenzen.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, die Nachführung der programmierten Koordinatentransformation je Aktualisierung auf einen Maximalwert (bezüglich Versatz und/oder Drehung) zu begrenzen, insbesondere auf einen bestimmten Maximalversatz, beispielsweise auf 5 pm oder 10 pm oder 15 pm je Aktualisierung bei einem Spotdurchmesser von ca. 80-100pm; bei größeren Spotdurchmessern kann ein größerer Maximalversatz gewählt werden und umgekehrt. Meist liegt der nachgeführte Maximalversatz je Aktualisierung in einem Bereich von 5%-15% des Spotdurchmessers des zugehörigen Hochenergiestrahls. Der Spotdurchmesser kann beispielsweise nach dem 86%-Kriterium bestimmt werden, so dass in einem Kreis mit dem Spotdurchmesser 86% der Strahlleistung liegen.
Zwischen zwei Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen finden A Aktualisierungen statt, mit A>2, bevorzugt A>5, und besonders bevorzugt A>10. Zwischen zwei Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen werden insgesamt M Schichten gefertigt, wobei M>2, bevorzugt M>5, besonders bevorzugt M>10, ganz besonders bevorzugt M>20. Man beachte, dass M>A. Eine jeweilige Aktualisierung (bzw. ein dann neu hinterlegter Satz von programmierten Koordinatentransformationen) gilt dann für die nachfolgende Fertigung von einer oder mehreren Schichten.
Bevorzugte Varianten der Erfindung
Besonders bevorzugt ist eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, die vorsieht, dass nach einer jeweiligen aktuellen Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen für die wenigstens N-l Scanner für einen jeweiligen der wenigstens N-l Scanner
- unter Berücksichtigung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung eine Ziel-Koordinatentransformation ermittelt wird,
- und mit den mehreren Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation zwischen der aktuellen Bestimmung und der nächsten Bestimmung die programmierte Koordinatentransformation schrittweise auf die Ziel-Koordinatentransformation überführt wird. Durch die schrittweise Überführung der programmierten Koordinatentransformation auf die Ziel-Koordinatentransformation werden aufgelaufene oder erwartete Verstellungen der Scanner auf sanfte Weise kompensiert, und Fehler in der Struktur des wenigstens einen, zu fertigenden Objekts auf der Bauplattform minimiert. Die mit einer jeweiligen Aktualisierung (einem jeweiligen Nachführungsschritt) neu programmierte Koordinatentransfor- mation gilt dann für die Fertigung von einer oder mehreren Schichten bis zur nächsten Aktualisierung (zum nächsten Nachführungsschritt). Zwischen der aktuellen Bestimmung und der nächsten Bestimmung wird die programmierte Koordinatentransformation nach Erreichen der Ziel-Koordinatentransformation bis zur nächsten Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation im Allgemeinen nicht mehr geändert. Falls gewünscht, kann eine maximale, in einer einzelnen Aktualisierung zulässige Änderung (Versatz und/oder Rotation) der programmierten Koordinatentransformation für einen jeweiligen Scanner festgelegt werden, typischerweise mit einem Maximalwert zwischen 2,5 pm und 25 pm für einen Versatz und einem Maximalwert zwischen 0,05° und 1,0° für eine Rotation (Drehung) in der Ebene der Bauplattform.
Eine bevorzugte Weiterentwicklung dieser Variante sieht vor, dass nach einer jeweiligen aktuellen Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen für die wenigstens N-l Scanner für einen jeweiligen der wenigstens N-l Scanner
- eine Ausgangs-Abweichung zwischen der Ziel-Koordinatentransformation und der programmierten Koordinatentransformation, die der aktuellen Bestimmung zugrunde lag, ermittelt wird,
- die ermittelte Ausgangs-Abweichung in mehrere Abweichungsanteile aufgeteilt wird,
- und für die Schichten, die nach der aktuellen Bestimmung bis zur nächsten Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation gefertigt werden, die programmierte Koordinatentransformation schrittweise in den mehreren Aktualisierungen geändert wird, wobei mit jeder Aktualisierung ein weiterer Abweichungsanteil auf eine zuletzt von der Steuereinrichtung angewandte programmierte Koordinatentransformation aufaddiert wird. Dieses Vorgehen ist einfach und hat sich in der Praxis bewährt.
Vorteilhaft ist eine Untervariante dieser Weiterentwicklung, bei der die ermittelte Ausgangs-Abweichung in gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt wird. Dadurch kann ein besonders sanftes Nachführen der programmierten Koordinatentransformation eines jeweiligen Scanners an die zugehörige Ziel-Koordinatentransformation erreicht werden. Typischerweise erfolgen in dieser Untervariante die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen auch jeweils nach Fertigung einer gleich großen Anzahl von Schichten.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, ungleiche Abweichungsanteile zu wählen. Insbesondere können in einem Bestimmungsintervall frühere Aktualisierungen größere Abweichungsanteile haben als spätere Aktualisierungen. Es ist auch möglich, die ersten Abweichungsanteile in einem Bestimmungsintervall jeweils entsprechend einem maximal zulässigen Abweichungsanteil (bezüglich Versatz und/oder Drehung) zu wählen, und in einer letzten Aktualisierung einen verbleibenden Rest der Ausgangsabweichung auszugleichen.
In einer weiteren Untervariante ist vorgesehen, dass ein jeweiliger Abweichungsanteil durch einen maximalen Versatz und/oder eine maximale Drehung begrenzt ist. Dadurch können sehr zuverlässig Fehler im gefertigten Objekt (etwa Porensäume) vermieden werden. Ein typischer maximaler Versatz je Aktualisierung liegt meist zwischen 2,5 pm und 25 pm, und eine maximale Drehung (Rotation) je Aktualisierung liegt meist zwischen 0,05° und 1,0° in der Ebene der Bauplattform.
Bevorzugt ist zudem eine Untervariante der obigen Weiterentwicklung, die vorsieht, dass zwischen zwei Bestimmungen eine Anzahl von A Aktualisierungen erfolgt, wobei A=M gewählt ist, und dass die Ausgangs-Abweichung auf M gleiche Abweichungsanteile aufgeteilt wird. Mit anderen Worten, eine Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation erfolgt für jede Schicht, und die Ausgangs-Abweichung wird auf die Aktualisierungen gleichmäßig verteilt. Dadurch kann ebenfalls ein besonders sanftes Nachführen der programmierten Koordinatentransformation eines jeweiligen Scanners an die zugehörige Ziel-Koordinatentransformation erreicht werden. Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung, bei der die Ziel-Koordinatentransformation der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung entspricht. Die programmierte Koordinatentransformation eines jeweiligen Scanners wird bis zur nächsten Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation auf den neuesten, verfügbaren experimentellen Wert der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation nachgeführt. Dies ergibt in den meisten Anwendungsfällen bereits eine gute Qualität des wenigstens einen, gefertigten Objekts und ist auch einfach umzusetzen. Es werden keine Prognoseberechnungen oder Prognosemodelle benötigt, und Ergebnisse von vorhergehenden Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen brauchen nicht herangezogen oder gespeichert werden. Das Vorgehen ist besonders bei nicht oder nur mit großer Unsicherheit vorhersehbaren Veränderungen der Ausrichtung des Scanners gegenüber der Bauplattform sehr gut einsetzbar. Falls die momentane tatsächliche Koordinatentransformation im Rahmen eines geplanten Bestimmungsintervalls als Zieltransformation nicht erreichbar ist, beispielsweise weil für die geplante Anzahl von Aktualisierungen und eine maximale Verstellung der programmierten Koordinatentransformation je Aktualisierung die Ausgangs-Abweichung zu groß ist, kann in einer Alternative auch als Zieltransformation eine Koordinatentransformation gewählt werden, die zwischen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation und der Koordinatentransformation, die der aktuellen Bestimmung zugrunde lag, liegt.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Weiterentwicklung, bei der die Ziel-Koordinatentransformation unter Berücksichtigung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen der aktuellen Bestimmung und wenigstens B, mit B>2, zuvor bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen als eine prognostizierte Koordinatentransformation ermittelt wird. Dadurch kann in vielen Anwendungsfällen die Qualität des gefertigten, wenigstens einen Objekts noch weiter gesteigert werden. Für eine jeweilige Schicht kann die programmierte Koordinatentransformation eines jeweiligen Scanners näher bei der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation gehalten werden; meist ist auch zum Zeitpunkt einer jeweiligen Bestimmung dann die programmierte Koordinatentransformation besonders nahe an der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation. Durch die Beobachtung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation über eine Vielzahl von (bekannten) Zeitpunkten der jüngeren Vergangenheit kann in vielen Fällen eine zu erwartende Koordinatentransformation zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft („prognostizierte Koordinatentransformation") durch Modellberechnungen mit guter Genauigkeit bestimmt werden. Die zukünftige Entwicklung der Verstellung eines Scanners kann vorweggenommen werden, indem die programmierte Koordinatentransformation in dem Zeitraum bis zu dem besagten, bestimmten Zeitpunkt auf diese prognostizierte Koordinatentransformation überführt wird. Für die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation können insbesondere Modelle, wie sie aus so genannten Beobachtern aus der Regelungstechnik bekannt geworden sind, eingesetzt werden. Meist wird B mit B>3 oder B>5 oder B>10 gewählt. Falls die prognostizierte Koordinatentransformation im Rahmen eines geplanten Bestimmungsintervalls als Zieltransformation nicht erreichbar ist, beispielsweise weil für die geplante Anzahl von Aktualisierungen und eine maximale Verstellung der programmierten Koordinatentransformation je Aktualisierung die Ausgangs- Abweichung zu groß ist, kann in einer Alternative auch als Zieltransformation eine Koordinatentransformation gewählt werden, die zwischen der prognostizierten Koordinatentransformation und der Koordinatentransformation, die der aktuellen Bestimmung zugrunde lag, liegt.
Eine Untervariante dieser Weiterentwicklung sieht vor, dass die prognostizierte Koordinatentransformation mittels einer Trendanalyse ermittelt wird. Dadurch können langsame, aber gleichmäßige Veränderungen der Ausrichtung von Scannern, wie sie beispielsweise meist durch Erwärmungsprozesse während der Abarbeitung einer Beladung der Bauplattform auftreten, recht genau kompensiert werden.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Trendanalyse eine Regression der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung und der wenigstens B, mit B>2, zuvor bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen umfasst. Eine Regression ist besonders einfach durchzuführen. Die Regression kann insbesondere eine lineare Regression, polynominale Regression oder exponentielle Regression sein. Im Falle einer polyno- minalen Regression sind (je Koordinatenrichtung) meist vier oder weniger Ordnungen, und oft auch drei oder weniger Ordnungen, und in manchen Fällen sogar zwei Ordnungen, ausreichend.
In einer anderen Untervariante ist vorgesehen, dass die Ziel-Koordinatentrans- formation als ein Mittelwert der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung und der wenigstens B, mit B>2, zuvor bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen bestimmt wird. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass die tatsächliche Koordinatentransformation um den Mittelwert schwankt, und sich in Zukunft als Prognose wieder dem Mittelwert annähert. Dieses Vorgehen ist vergleichsweise einfach. Es führt zu guten Ergebnissen, wenn die herangezogenen, momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen vor allem statistisch schwanken, beispielsweise aufgrund von sich unsystematisch und schnell ändernden äußeren Bedingungen, oder auch enthaltenen statistischen Messfehlern. Man beachte, dass für jeden der wenigstens N-l Scanner grundsätzlich ein eigener Mittelwert bestimmt wird.
Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen jeweils nach Fertigung einer gleich großen Anzahl von Schichten erfolgen. Dies trägt dazu bei, die programmierten Koordinatentransformationen besonders sanft nachzuführen, und eine gute Qualität des gefertigten Objekts zu erhalten.
Bevorzugt ist auch eine Variante, bei der die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen jeweils nach Fertigung genau einer Schicht erfolgen. Mit anderen Worten, eine Aktualisierung gilt nur jeweils für eine einzige zu fertigende Schicht. Dadurch kann die Nachführung besonders genau erfolgen.
Weiterhin bevorzugt ist eine Variante, bei der die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen gleichmäßig auf die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen gefertigten Schichten verteilt werden. Mit anderen Worten, es wird der gesamte Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen zum Nachführen der programmierten Koordinatentransformationen genutzt und die Aktualisierungen erfolgen in (zumindest näherungsweise) gleichen Abständen. Dadurch kann ebenfalls dazu beigetragen werden, die Nachführung besonders sanft einzurichten. Bevorzugt erfolgt zwischen zwei Bestimmungen eine Anzahl von A Aktualisierungen, mit A>2, wobei eine Aktualisierung jeweils nach Fertigung von M/A Schichten erfolgt, mit M/A: eine ganze Zahl. Typischerweise sind auch je Aktualisierung gleiche (hinzutretende) Abweichungsanteile für die Korrektur der programmierten Koordinatentransformation vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der die Anzahl M von gefertigten Schichten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen während der Fertigung des wenigstens einen Objekts veränderlich ist. Dadurch kann die Häufigkeit von Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen an die bei der konkreten Anwendung bestehenden Bedürfnisse angepasst und optimiert werden, insbesondere in Hinblick auf eine (vorgegebene oder möglichst gute) Fertigungsgenauigkeit und einen (möglichst niedrigen oder vorgegebenen) Anteil von Nebenzeit für Messungen. Falls gewünscht, kann M in Abhängigkeit von zeitlichen Veränderungen von Messwerten (zB Druck oder Temperatur) innerhalb und/oder in der Umgebung der 3D-Druckanlage gewählt werden; wenn beispielsweise eine starke Veränderung eines Messwerts (der typischerweise mit einer starken Verstellung der Scanner einhergeht) beobachtet wird, sollte M kleiner gewählt werden als bei einer geringen Veränderung.
Bevorzugt ist weiterhin eine Weiterentwicklung dieser Variante, die vorsieht, dass die Anzahl M von gefertigten Schichten oder ein gleitender Durchschnitt Mgld der Anzahl M von gefertigten Schichten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen zu Beginn der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts geringer gewählt ist als im weiteren Verlauf der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts. Erfahrungsgemäß finden zu Beginn der Fertigung (also nach Bereitstellung der frischen Bauplattform in der Beschichtungskammer) zunächst noch Einschwingprozesse statt, die stärkere Veränderungen der Ausrichtung der Scanner erwarten lassen, so dass für eine genaue Nachführung eine häufigere Kontrolle der Koordinatentransformationen empfehlenswert ist. Im späteren Verlauf der Fertigung, typischerweise wenn ein vorgegebener Anteil der Schichten (der beispielsweise zwischen 10% und 35% der Schichten gewählt ist) oder eine vorgegebene Mindestzahl von Schichten (die beispielsweise zu 100 oder größer gewählt ist, bevorzugt zu 200 oder größer gewählt ist) oder Schichten während einer vorgegebene Mindestzeit seit Fertigungsbeginn (die beispielsweise zwischen 1 h und 3 h gewählt ist) auf der Bauplattform gefertigt sind, treten nur noch kleine Veränderungen auf, die mit weniger häufigen Kontrollen der Koordinatentransformation gut nachgeführt werden können. Der gleitende Durchschnitt Mgld kann beispielsweise über jeweils 4 oder mehr, bevorzugt 8 oder mehr, und weiter beispielsweise über jeweils 24 oder weniger, und bevorzugt 12 oder weniger, Bestimmungs-Intervalle (also Werte von M, typischerweise zuletzt zurückliegende Werte von M) gebildet werden.
Bevorzugt ist auch eine Weiterentwicklung, bei der die Anzahl M von zu fertigenden Schichten zwischen einer aktuellen Bestimmung und einer nächsten Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation abhängig davon gewählt wird, wie groß für die wenigstens N-l Scanner jeweils eine Nachbar- Abweichung zwischen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung und der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der Bestimmung, die der aktuellen Bestimmung vorausging, ist. Dadurch kann flexibel auf während der Fertigung auftretende Störeinflüsse reagiert werden.
In einer bevorzugten Untervariante dieser Weiterentwicklung wird die Anzahl M von zu fertigenden Schichten umso kleiner gewählt, umso größer für die wenigstens N-l Scanner die Nachbar-Abweichung ist. Durch das vorgeschlagene Vorgehen können die Änderungen der programmierten Koordinatentransformationen je Bestimmungs-Intervall gering gehalten werden, ohne das Bestimmungs-Intervall unnötig kurz zu wählen. Typischerweise wird für die betragsmäßigen Nachbar- Abweichungen der Koordinatentransformationen der wenigstens N-l Scanner ein Mittelwert gebildet, oder es wird die jeweils größte Abweichung, die bei den N-l Scannern auftritt ermittelt, und für die Größenabschätzung herangezogen. Bevorzugt ist eine Variante, die vorsieht, dass einer der N Scanner als Führungsscanner gewählt wird, dass das Scannerkoordinatensystem des Führungsscanners oder ein mit diesem Scannerkoordinatensystem in einer festen Beziehung stehenden, weiteren Koordinatensystem als Referenz Koordinaten system gewählt wird, und dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen lediglich der N-l übrigen Scanner durchgeführt werden. Für den Führungsscanner entsprechen in der ersten Alternative die Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem gleichzeitig den Belichtungsdaten im Refe re n zkoo rd inaten system, so dass durch die Auswahl des Führungsscanners gleichzeitig die zugehörige programmierte Koordinatentransformation des Führungsscanners auf eine identische Abbildung festgelegt ist. In einer zweiten Alternative steht das Scannerkoordinatensystem des Führungsscanners in einer (für die Beschickung der Bauplattform) festen Beziehung mit dem weiteren Koordinatensystem (Referenzkoordinatensystem), so dass die Belichtungsdaten aus dem weiteren Koordinatensystem mit einer festen programmierten Koordinatentransformation in das Scannerkoordinatensystem umgerechnet werden. Bspw. kann das weitere Koordinatensystem das Maschinenkoordinatensystem umfassen, bzw. mit diesem identisch sein. Die programmierte Koordinatentransformation des Führungsscanners (also z.B. die identische Abbildung) wird zwischen zwei Bestimmungen nicht aktualisiert. Die Koordinatentransformationen der übrigen N-l Scanner sind relativ zum Führungsscanner bzw. relativ zu dessen Scannerkoordinatensystem definiert, und die Koordinatentransformationen der übrigen N-l Scanner werden zwischen zwei Bestimmungen jeweils mehrfach aktualisiert. Dieses Vorgehen ist besonders einfach und zuverlässig. Störungen am Messsystem betreffen Messpunkte aller Scannersysteme (Führungsscanner und übrige Scanner) in der Regel gleichermaßen und bleiben daher ohne Auswirkung für die (relative) Nachführung der N-l übrigen Scanner. Man beachte jedoch, dass bei diesem Vorgehen etwaige Veränderungen in der relativen Ausrichtung des Führungsscanners zur Bauplattform während der Fertigung des wenigstens einen Objekts unerkannt bleiben und nicht nachgeführt werden. Man beachte weiterhin, dass in einer 3D-Druckanlage im Rahmen der Erfindung auch mehrere Sets von N Scannern eingerichtet sein können (mit N>2, wobei N für verschiedene Sets unterschiedlich sein kann), wobei jedes Set einen eigenen Führungsscanner umfasst, und die Koordinatentransformationen der übrigen Scanner des jeweiligen Sets werden auf den zugehörigen Führungsscanner bzw. bezüglich dessen Referenzkoordinatensystem nachgeführt.
In einer alternativen Variante ist vorgesehen, dass das Referenzkoordinatensystem ein Maschinenkoordinatensystem einer Bearbeitungsmaschine ist, die die N Scanner und die Bauplattform umfasst, und dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen der N Scanner durchgeführt werden. Bei diesem Vorgehen können Veränderungen der Ausrichtung aller Scanner erkannt werden und über Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen der Scanner kompensiert werden. Allerdings sollte hier das Messsystem an der Bearbeitungsmaschine besonders stabil sein und keine merklichen Störungen erfahren, die die Bestimmung von Messpunkten im Maschinenkoordinatensystem verfälschen könnten. Das Maschinenkoordinatensystem ist typischerweise direkt oder indirekt durch die Lage einer Maschinenkomponente definiert, wobei die Maschinenkomponente ortsfest an der Maschine ist oder zumindest für eine jeweilige Bestimmung an eine definierte (typischerweise im Rahmen der Zustellgenauigkeit immer gleiche) Position gefahren wird, beispielsweise mit dem Beschicker. Insbesondere kann das Maschinenkoordinatensystem über eine mit den Scannern bei einer Messung abgetastete Struktur definiert sein, insbesondere über einen Retroreflektor, etwa eine Reflektorkugel, oder auch über eine von einer Maschinenkomponente erzeugte Messstruktur, beispielsweise ein Lichtkreuz eines Justagelasers, definiert sein.
Bevorzugt ist eine Variante, bei der die programmierten Koordinatentransformationen und die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen lediglich eine Verschiebungsinformation in zwei orthogonale Richtungen umfassen. Die zwei orthogonalen Richtungen (x, y) liegen in der Regel in der Ebene der Bauplattform. Die Bestimmung der Verschiebungsinformation ist vergleichsweise einfach möglich und in der Praxis meist ausreichend, da Verdrehungen der Scanner in der Praxis meist gar nicht oder nur in geringem Umfang auftreten. Die Verschiebung wird auch als Versatz bezeichnet. In einer alternativen Variante ist vorgesehen, dass die programmierten Koordinatentransformationen und die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen eine Verschiebungsinformation in zwei orthogonale Richtungen sowie eine Drehungsinformation in einer Ebene, die durch die zwei orthogonalen Richtungen aufgespannt wird, umfassen. Die zwei orthogonalen Richtungen (x, y) liegen in der Regel in der Ebene der Bauplattform, und die Drehung erfolgt um die dazu orthogonale Richtung (z). Durch Berücksichtigung einer Verdrehung der Scanner kann die programmierte Koordinatentransformation besonders genau nachgeführt werden.
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Anlage zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht, umfassend eine Bauplattform, N Scanner, mit N>2, und eine Steuereinrichtung, eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Verfahrens. Mit der erfindungsgemäßen Anlage kann in einer jeweiligen Beschickung einer Bauplattform das wenigstens eine Objekt mit mehreren Scannern bzw. zugehörigen Hochenergiestrahlen mit hoher Qualität und mit niedrigen Nebenzeiten gefertigt werden.
Ebenfalls fällt in den Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das bei Anwendung auf einer Anlage zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts auf einer Bauplattform durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material in einer jeweiligen Schicht ein erfindungsgemäßes, oben beschriebenes Verfahren ausführt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Detaillierte Beschreibunq der Erfindunq und Zeichnunq
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer beispielhaften Anlage, auf der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann und mit der ein Objekt auf einer Bauplattform gefertigt wird;
Fig. 2 erläutert anhand eines Ablaufdiagramms die Fertigung einer Schicht des zu fertigenden Objekts, für die Erfindung;
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ziel-Koordinatentransformation der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung entspricht;
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ziel-Koordinatentransformation der prognostizierten Koordinatentransformation entspricht;
Fig. 5 erläutert anhand von vier Schichtdiagrammen vier weitere Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit Variationen nach wie vielen gefertigten Schichten eine Bestimmung durchgeführt wird und mit Variationen der Zahl und Verteilung der Aktualisierungen zwischen zwei Bestimmungen;
Fig. 6 zeigt beispielhaft die Durchführung einer siebten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Schichtdiagram, Beispielrechnungen und einer Auswahltabelle;
Fig. 7a zeigt anhand eines Diagramms für eine achte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation mittels einer polynominalen Regression; Fig. 7b zeigt anhand eines Diagramms für eine neunte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation mittels einer linearen Regression;
Fig. 8 zeigt anhand eines Diagramms für eine zehnte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation mittels der Bildung eines Mittelwerts.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage 1, umfassend eine Bearbeitungsmaschine la und eine Steuereinrichtung 10, für die Erfindung. Mit der Anlage 1 wird ein dreidimensionales Objekt 2 aus einem pulverförmigen Material 3 gefertigt. Auf der Anlage 1 kann ein Computerprogrammprodukt angewendet werden, welches das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Die Bearbeitungsmaschine la umfasst eine Bearbeitungskammer 4, die innerhalb eines Gehäuses liegt. Hier schematisch vom Gehäuse gezeigt ist eine Abdeckung 5a mit weiteren Bauteilen (siehe unten) und ein Boden 5b, die die Bearbeitungskammer 4 begrenzen. Die Bearbeitungskammer 4 wird hier weiterhin durch Seitenwände und eine Rückwand begrenzt (nicht näher dargestellt). Über eine Zugangstür (nicht näher dargestellt) kann auf die Bearbeitungskammer 4 zugegriffen werden.
Der Fertigungsprozess wird auf einer Bauplattform 6 durchgeführt. Die Bauplattform 6 kann entlang einer Achse in einer Richtung Z gegenüber dem Boden 5b abgesenkt werden, um nach und nach neue Lagen pulverförmigen Materials 3 zur schichtweisen Fertigung des Objekts 2 auf der Bauplattform 6 anzuordnen; das Aufträgen des pulverförmigen Materials 3 erfolgt mit einem nicht näher dargestellten Beschicker. In Fig. 1 ist die Bauplattform 6 bereits gegenüber dem Boden 5b abgesenkt.
Zur Fertigung des Objekts 2, hier eines Prototyps 2a, wird eine oberste Schicht 7 des pulverförmigen Materials 3 mit hier zwei Hochenergiestrahlen 8a, 8b, hier Laserstrahlen, die von den hier zwei Scannern 9a, 9b auf die oberste Schicht 7 gelenkt werden, bestrahlt. Die Scanner 9a, 9b umfassen hier verkippbare Spiegel (nicht näher dargestellt) Die Hochenergiestrahlen 8a, 8b werden auf vorbestimmte Positionen im pulverförmigen Material 3 gelenkt. Die Hochenergiestrahlen 8a, 8b werden vom pulverförmigen Material 3 absorbiert. Das pulverförmige Material 3 schmilzt und verfestigt sich wieder, wenn es nicht mehr bestrahlt wird. Das verfestigte Material bildet dann einen weiteren Teil des zu fertigenden Objekts 2.
Die zwei Scanner 9a, 9b sind mit der Steuereinrichtung 10 verbunden. Für eine Belichtung einer jeweiligen Schicht 7 stellt die Steuereinrichtung 10 für jeden Scanner 9a, 9b Belichtungsdaten eines Bearbeitungsmusters in einem Referenzkoordinatensystem zur Verfügung. Die Steuereinrichtung 10 kann diese Belichtungsdaten aus CAD-Daten des zu fertigenden Objekts 2 ermitteln. Den Scannern 9a, 9b ist jeweils ein Scannerkoordinatensystem zugeordnet. In Fig. 1 entspricht das Refe re n zkoo rd inaten system dem Scannerkoordinatensystem von Scanner 9a. Scanner 9a wird dann als Führungsscanner 11 bezeichnet. Alternativ kann auch ein Maschinenkoordinatensystem der Bearbeitungsmaschine la als Referenzkoordinatensystem gewählt werden.
In der Steuereinrichtung 10 werden für einen jeweiligen Scanner die Belichtungsdaten im Referenzkoordinatensystem mittels einer programmierten Koordinatentransformation in Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem umgerechnet. Für das Scannerkoordinatensystem des Führungsscanners 11 sind die Belichtungsdaten im Referenzkoordinatensystem und im Scannerkoordinatensystem identisch. Für das Scannerkoordinatensystem des Scanners 9b weichen die Belichtungsdaten im Referenzkoordinatensystem von denen im Scannerkoordinatensystem ab. Die Belichtungsdaten werden im jeweiligen Scannerkoordinatensystem an den zugehörigen Scanner 9a, 9b weitergegeben. Die Scanner 9a, 9b belichten dann auf der Bauplattform 6 in der Schicht 7 das Bearbeitungsmuster.
Die Bearbeitungsmaschine la umfasst in Fig. 1 weiterhin eine Überwachungsein- richtung 12, hier eine Kamera 12a, mit der die Fertigung überwacht wird. Die Überwachungseinrichtung 12 ist mit der Steuereinrichtung 10 verbunden. Während der Fertigung des Objekts 2 werden mittels der Kamera 12a Messungen wiederholt durchgeführt. Durch diese wiederholt vorgenommenen Messungen erfolgen wiederholte Bestimmungen der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation von Scanner 9b. Die momentane tatsächliche Koordinatentransforma- tion von Scanner 9b kann dabei von der programmierten Koordinatentransformation, die der zugehörigen Bestimmung zugrunde lag, abweichen, da sich in der Bearbeitungskammer 4 während der Fertigung die Umgebungsbedingungen und - einflüsse ändern können (beispielsweise kann sich die Bearbeitungskammer 4 während der Bearbeitung aufheizen oder es kann eine Veränderung im Differenzdruck oder bei der Luftfeuchtigkeit auftreten). Hierdurch kann sich Scanner 9b bzw. dessen Scannerkoordinatensystem relativ zum Führungsscanner 11 verschieben oder verdrehen. Zur Korrektur dieser Verschiebungen oder Verdrehungen wird unter Berücksichtigung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation von Scanner 9b die programmierte Koordinatentransformation von Scanner 9b aktualisiert.
Man beachte, dass für den Fall, dass das Referenzkoordinatensystem ein Maschinenkoordinatensystem ist, die momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen für alle Scanner (9a, 9b) durch wiederholte Messungen wiederholt bestimmt und aktualisiert werden.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem erläutert ist, wie die Fertigung einer einzelnen Schicht eines zu fertigenden Objekts im Rahmen der Erfindung erfolgt. Die Steuerung der Fertigung erfolgt über die Steuereinrichtung.
Zu Beginn erfolgt in einem Schritt 100 die Planung zur Belichtung einer Schicht des pulverförmigen Materials, um eine Schicht des Objekts zu fertigen. Hierzu wird ermittelt, welche Flächenbereiche der gesamten Schicht des pulverförmigen Materials mit den Hochenergiestrahlen der Scanner belichtet werden müssen, um die entsprechende Schicht des Objekts zu fertigen (Schichtbearbeitungsfläche). Die Schichtbearbeitungsfläche ergibt sich im Wesentlichen aus den CAD-Daten des Objekts und der Lage der aktuellen Schicht im Objekt.
In einem nächsten Schritt 101 wird die Schichtbearbeitungsfläche auf die N Scanner verteilt, die an der Fertigung des Objekts beteiligt sind. Entsprechend werden N Bearbeitungsmuster für die N Scanner ermittelt. Typischerweise erfolgt die Aufteilung auf die N Bearbeitungsmuster so, dass die Bearbeitungszeit jeden Scanners möglichst gleich lang ist. Die folgenden Schritte 102, 103, 104 erfolgen separat für jeden der N Scanner. In Schritt 102 werden die Belichtungsdaten (Sollposition des Strahlflecks des Hochenergiestrahls für eine Vielzahl von Zeitpunkten) des jeweiligen Bearbeitungsmusters des jeweiligen Scanners zunächst im Refe re n zkoo rd inaten system zur Verfügung gestellt.
Im darauf folgenden Schritt 103 werden die Belichtungsdaten im Refe re n zkoo rd i- natensystem in Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem des jeweiligen Scanners umgerechnet. Die Umrechnung erfolgt mittels der programmierten Koordinatentransformation für diesen Scanner.
In Schritt 104 werden die Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem an den jeweiligen Scanner angewiesen (zur Ausführung übergeben).
Daraufhin wird in Schritt 105 mit den N Scannern die Schicht auf der Bauplattform belichtet und die entsprechende Schicht des Objekts gefertigt.
Nach Abschluss der Belichtung wird mit der Fertigung der nächsten Schicht fortgefahren (der Ablauf beginnt wieder bei Schritt 100).
Im Rahmen der Erfindung werden die programmierten Koordinatentransformationen in bestimmter Weise aktualisiert, wie nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wenn das Referenzkoordinatensystem als Maschinenkoordinatensystem festgelegt ist, wird dieser Ablauf auf alle N Scanner angewandt. Wenn das Refe re n zkoo rd inaten system als Scannerkoordinatensystem eines Führungsscanners festgelegt ist, wird dieser Ablauf auf N-l Scanner (also alle Scanner außer dem Führungsscanner) angewandt.
In einem Schritt 200 wurden in der dargestellten Variante bereits Schichten auf der Bauplattform gefertigt und das zu fertigende Objekt entsprechend bereits teilweise gefertigt. Dies kann als bisherige Fertigung bezeichnet werden.
In einem nächsten Schritt 201 erfolgt die aktuelle Bestimmung einer momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTAB des Scanners. Dabei wird der Scanner in einer Messung benutzt, wobei ein oder mehrere Messpunkte mit dem Hochenergiestrahl erzeugt wurden, wobei bekannte Koordinaten im Referenzkoordinatensystem vorgegeben wurden, die mit einer der aktuellen Bestimmung zugrundeliegenden, programmierten Koordinatentransformation PKT AB in Koordinaten des Scannerkoordinatensystems umgerechnet und dem Scanner angewiesen wurden. Der tatsächliche Ort des oder der Messpunkte wurde sodann im Referenzkoordinatensystem gemessen („tatsächliche Koordinaten"). Die momentane, tatsächliche Koordinatentransformation MTKTAB kann dann aus der programmierten Koordinatentransformation PKTAB der aktuellen Bestimmung zuzüglich einer Abweichung, sofern vorhanden, der vorgegebenen bekannten Koordinaten von den gemessenen, tatsächlichen Koordinaten ermittelt werden. Typischerweise wird sich während der Fertigung aufgrund der Änderung der Umgebungsbedingungen in der Bearbeitungskammer und die hierdurch einhergehenden Verstellungen (Verschiebungen und ggf. auch Verdrehungen) der Scanner zueinander oder auch der Scanner zur Bearbeitungsmaschine die momentane, tatsächliche Koordinatentransformation MTKTAB von der zeitlich zuvor programmierten Koordinatentransformation PKTAB unterscheiden.
Um eine Korrektur dieser Verstellungen vorzunehmen wird in Schritt 202 eine Ziel- Koordinatentransformation ZKT ermittelt. In der hier gezeigten Variante wird die Zielkoordinatentransformation ZKT mit der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTAB der aktuellen Bestimmung gleichgesetzt. Es gilt also
ZKT = MTKTAB. (Gl. 1)
Man beachte, dass die Koordinatentransformation Werte für jede Koordinatenrichtung (x, y) und ggf. auch eine Drehung (<p) umfassen, die einzeln betrachtet werden können, hier aber zur Vereinfachung in der Darstellung zu einem Formelzeichen zusammengefasst sind.
In Schritt 203 wird dann eine Ausgangsabweichung AUS ermittelt. Die Ausgangsabweichung AUS ergibt sich durch
AUS = ZKT - PKTAB (Gl. 2) und gibt an, wie groß die Abweichung der Zielkoordinatentransformation ZKT von der programmierten Koordinatentransformation PKTAB ist. Im darauf folgenden Schritt 204 wird die ermittelte Ausgangsabweichung AUS auf Abweichungsanteile ABWj für A Aktualisierungen aufgeteilt, mit i = l,...,A, mit i=Ak- tualisierungsindex. Es gilt dann
AUS = ^=1ABWir (Gl. 3) d. h. die Summe aller Abweichungsanteile ABWi ergibt die Ausgangsabweichung AUS. Weiterhin werden die M zu fertigenden Schichten, die bis zur nächsten Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation gefertigt werden sollen, auf A Fertigungsblöcke mit jeweils nrii Schichten für die A Aktualisierungen aufgeteilt. Es gilt dann
M = Zf=1m . (Gl. 4)
In Schritt 205.1 erfolgt die Bestimmung einer neuen programmierten Koordinatentransformation PKTi nach der ersten Aktualisierung j = l (mit j = l,...,A, und j: Index der aktuellen Aktualisierung). Die programmierte Koordinatentransformation PKTi ergibt sich wie folgt:
PKTi = PKTAB + ABW1. (Gl. 5)
Die neue programmierte Koordinatentransformation PKTi ersetzt die letztgültige programmierte Koordinatentransformation (hier PKTAB) und wird in der Steuereinrichtung abgespeichert. Die solchermaßen aktualisierte, programmierte Koordinatentransformation PKTi wird dann zur Fertigung der mi Schichten des zur ersten Aktualisierung gehörenden Fertigungsblocks eingesetzt.
Entsprechend wird für die weiteren Aktualisierungen verfahren. Schritt 2O5.j zeigt den allgemeinen Fall der Bestimmung einer programmierten Koordinatentransformation PKTj und der Fertigung des Fertigungsblocks der mj Schichten nach Aktualisierung j. Die programmierte Koordinatentransformation PKTj ergibt sich wie folgt:
PKTj = PKTj-i + ABWj (Gl. 6) was gleichbedeutend ist mit
PKTj = PKTi + {=1ABWi. (Gl. 7)
Die programmierte Koordinatentransformation PKTj wird abgespeichert und dann angewandt bei der Fertigung der rnij Schichten des zur Aktualisierung j gehörenden Fertigungsblocks.
In Schritt 205. A erfolgt die Bestimmung einer programmierten Koordinatentransformation PKTA nach der letzten Aktualisierung j=A. Die programmierte Koordinatentransformation PKTA ergibt sich wie folgt:
PKTA = PKTA-I + ABWA (Gl. 8) was gleichbedeutend ist mit
PKTA = PKTi + f=1ABWi. (Gl. 9)
Die programmierte Koordinatentransformation PKTA wird abgespeichert und angewandt bei der Fertigung der mA Schichten des zur letzten Aktualisierung j=A gehörenden Fertigungsblocks.
Es folgt Schritt 206, in dem die nächste Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation durchgeführt wird. Im Folgenden können weitere Schichten gefertigt und die programmierte Koordinatentransformation aktualisiert werden wie in den Schritten 202-205. A beschrieben, und weitere Bestimmungen der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation erfolgen, und so fort. Dies ist in Schritt 207 zusammengefasst. Die Fertigung wird fortgesetzt, d. h. die Schritte 201 bis 205. A werden wiederholt, bis das Objekt fertig ist. In Schritt 208 wird die Bearbeitung des zu fertigenden Objekts auf der Bauplattform beendet.
Während des Ablaufs der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens finden zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen mehrere Aktualisierun- gen (Anzahl A) einer programmierten Koordinatentransformation PKT statt. Hierdurch können aufgelaufene Verstellungen eines Scanners in kleine Einzelkorrekturen aufgeteilt werden und die programmierte Koordinatentransformation PKT des Scanners sanft nachgeführt werden. Dadurch kann die Qualität des zu fertigenden Objekts verbessert werden. Die Gleichsetzung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTAB der aktuellen Bestimmung mit der Ziel-Koordina- tentransformation ZKT ist einfach umzusetzen und ergibt eine gute Qualität des zu fertigenden Objekts.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wenn das Referenzkoordinatensystem als Maschinenkoordinatensystem festgelegt ist, wird dieser Ablauf auf alle N Scanner angewandt. Wenn das Refe re n zkoo rd inaten system als Scannerkoordinatensystem eines Führungsscanners festgelegt ist, wird dieser Ablauf auf N-l Scanner (also alle Scanner außer dem Führungsscanner) angewandt. Der Ablauf der zweiten Variante entspricht weitgehend dem Ablauf der ersten Variante (siehe Fig. 3), sodass hier nur die wesentlichen Unterschiede erläutert werden.
In einem Schritt 300 wurden bereits Schichten auf der Bauplattform gefertigt und das zu fertigende Objekt bereits teilweise gefertigt. Dies kann als bisherige Fertigung bezeichnet werden. Während der bisherigen Fertigung wurden bereits mehr momentane, tatsächliche Koordinatentransformationen des Scanners bestimmt, vgl. Schritt 300. a. Die B (mit B>2) zuletzt bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen MTKTZB mit k=l,...,B und k: Zählindex, sind in der Steuereinrichtung hinterlegt, zusammen mit dem Zeitpunkt ihrer Bestimmung.
In einem nächsten Schritt 301 erfolgt die aktuelle Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTAB des Scanners.
In Schritt 302 wird die Ziel-Koordinatentransformation ZKT festgelegt. In der hier gezeigten Variante wird dafür zuerst eine prognostizierte Koordinatentransformation PNSKT ermittelt. Die prognostizierte Koordinatentransformation ist eine Funktion der aktuell bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTAB und der weiteren zuvor bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen MTKTZB , mit k=l,...,B (vorhergehender Schritt 300. a). Die prognostizierte Koordinatentransformation PNSKT wird also bestimmt über
PNSKT = f (MTKTAB, MTKTZB,I,...,MTKTZB,B). (GL. 10)
Dabei deutet f eine Prognosefunktion an. Die prognostizierte Koordinatentransformation PNSKT kann beispielsweise über eine Trendanalyse (z. B. einer Regression, siehe Fig. 7a, 7b) oder über die Bestimmung eines Mittelwerts (siehe Fig. 8) ermittelt werden. Die Zielkoordinatentransformation ZKT wird dann mit der prognostizierten Koordinatentransformation PNSKT gleichgesetzt. Es gilt also
ZKT = PNSKT. (Gl. 11)
Mit der solchermaßen bestimmten Zielkoordinatentransformation ZKT können dann bis zur nächsten Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation 306 unter Vornahme von A Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation auf Werte PKTj A Fertigungsblöcke von jeweils mj Schichten gefertigt werden, mit j = l,...,A, wie in den Schritten 303-305. A beschrieben. Die Schritte 303-308 entsprechen den Schritten 203-208 (siehe oben).
Während des Ablaufs der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens finden zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation PKT statt. Hierdurch können aufgelaufene und auch erwartete Verstellungen eines Scanners in kleine Einzelkorrekturen aufgeteilt werden und die programmierte Koordinatentransformation PKT des Scanners sanft nachgeführt werden. Dadurch kann die Qualität des zu fertigenden Objekts verbessert werden. Die Gleichsetzung der prognostizierten Koordinatentransformation PNSKT mit der Ziel-Koordinatentransformation ZKT ermöglicht ein wirkungsvolles Entgegentreten gegenüber zukünftigen Entwicklungen der Verstellung der Scanner. Eine gute Qualität des zu fertigenden Objekts kann erreicht werden.
Fig. 5 zeigt weitere Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand verschiedener Schichtdiagramme für einen einzelnen Scanner. Die Schichtdiagramme sind gegenüber der Zeit t aufgetragen und zeigen jeweils Indexzahlen der jeweili- gen Schichten (arabische Zahlen), die zwischen zwei Bestimmungen (Bestimmungen sind als gestrichelte Linien dargestellt) der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation gefertigt werden, sowie die Anzahl und Verteilung der Aktualisierungen (Aktualisierungen sind als gepunktete Linien dargestellt) der programmierten Koordinatentransformation, die zwischen zwei Bestimmungen durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass jeweils nur charakteristische Bestimmungsintervalle gezeigt werden, und nicht die gesamte Fertigung in einer Beschickung der Bauplattform.
Teilbild a) zeigt eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Bestimmung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation erfolgt zu den Zeitpunkten tla, t2a und t3a. Zwischen den Zeitpunkten tla und t2a und zwischen den Zeitpunkten t2a und t3a werden jeweils fünf Schichten (M=5) des zu fertigenden Objekts gefertigt. Nach jeder gefertigten Schicht wird eine Aktualisierung vorgenommen; es werden also jeweils fünf Aktualisierungen zwischen den Zeitpunkten tla und t2a und zwischen den Zeitpunkten t2a und t3a vorgenommen.
Nach der Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt tla wird die Ausgangsabweichung ermittelt und hier in fünf gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt, die auf die fünf Aktualisierungen bis zur nächsten Bestimmung zum Zeitpunkt t2a aufgeteilt werden. Es wird dann die erste Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation durchgeführt und Schicht Nr. 1 wird gefertigt. Zwischen Schicht Nr. 1 und Schicht Nr. 2 wird die programmierte Koordinatentransformation wieder aktualisiert und Schicht Nr. 2 wird gefertigt. Die Schichten Nr. 3 bis Nr. 5 werden analog gefertigt. Nach Fertigung von Schicht Nr. 5 erfolgt die Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt t2a.
Die Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 5 zwischen den Zeitpunkten t2a und t3a erfolgt analog zur Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 5 zwischen den Zeitpunkten tla und t2a.
In dieser Variante erfolgen die Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation in gleichen Abständen in besonders kleinen Schritten. Teilbild bj zeigt eine vierte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Bestimmung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation erfolgt zu den Zeitpunkten tlb, t2b und t3b. Zwischen den Zeitpunkten tlb und t2b und zwischen den Zeitpunkten t2b und t3b werden jeweils acht Schichten (M=8) gefertigt. Die Schichten werden hier jeweils in Fertigungsblöcke von zwei Schichten pro Fertigungsblock eingeteilt. Nach einem gefertigten Fertigungsblock wird eine Aktualisierung vorgenommen; es werden also jeweils vier Aktualisierungen zwischen den Zeitpunkten tla und t2a und zwischen den Zeitpunkten t2a und t3a vorgenommen.
Nach der Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt tlb wird die Ausgangsabweichung ermittelt und hier in vier gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt, die auf die vier Aktualisierungen bis zur nächsten Bestimmung zum Zeitpunkt t2b aufgeteilt werden. Es wird dann die erste Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation durchgeführt und die Schichten Nr. 1 und Nr. 2 werden gefertigt. Zwischen Schicht Nr. 2 und Schicht Nr. 3 wird die programmierte Koordinatentransformation wieder aktualisiert und die Schichten Nr. 3 und Nr. 4 werden gefertigt. Die Schichten Nr. 5 bis Nr. 8 werden analog gefertigt. Nach Fertigung von Schicht Nr. 8 erfolgt die Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt t2b.
Die Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 8 zwischen den Zeitpunkten t2b und t3b erfolgt analog zur Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 8 zwischen den Zeitpunkten tlb und t2b.
In dieser Variante erfolgen die Aktualisierungen ebenfalls in gleichen Abständen, aber weniger häufig als in der Variante von Teilbild a).
Teilbild cj zeigt eine fünfte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der hier gezeigten Variante hat die Fertigung des Objekts erst begonnen. Die Bestimmung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation erfolgt zu den Zeitpunkten tlc, t2c, t3c und t4c. Zwischen den Zeitpunkten tlc und t2c und zwischen den Zeitpunkten t2c und t3c werden jeweils fünf Schichten gefertigt. Zwischen den Zeitpunkten t3c und t4c werden acht Schichten gefertigt. Nach jeder gefertigten Schicht wird eine Aktualisierung vorgenommen; es werden jeweils fünf Aktualisierungen zwischen den Zeitpunkten tlc und t2c und zwischen den Zeitpunkten t2c und t3c vorgenommen, und acht Aktualisierungen zwischen den Zeitpunkten t3c und t4c vorgenommen.
Nach der Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt tlc wird die Ausgangsabweichung ermittelt und hier in fünf gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt, die auf die fünf Aktualisierungen bis zur nächsten Bestimmung zum Zeitpunkt t2c aufgeteilt werden (Bestimmungsintervall Bll). Es wird dann die erste Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation durchgeführt und Schicht Nr. 1 wird gefertigt. Zwischen Schicht Nr. 1 und Schicht Nr. 2 wird die programmierte Koordinatentransformation wieder aktualisiert und Schicht Nr. 2 wird gefertigt. Die Schichten Nr. 3 bis Nr. 5 werden analog gefertigt. Nach Fertigung von Schicht Nr. 5 erfolgt die Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt t2c.
Die Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 5 zwischen den Zeitpunkten t2c und t3c (Bestimmungsintervall BI2) erfolgt analog zur Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 5 zwischen den Zeitpunkten tlc und t2c.
Im weiteren Verlauf der schichtweisen Fertigung wird die Anzahl der gefertigten Schichten hier auf acht Schichten zwischen den Zeitpunkten t3c und t4c erhöht (Bestimmungsintervall BI3). Nach der Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt t3c wird die Ausgangsabweichung ermittelt und hier in acht gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt, die auf die acht Aktualisierungen bis zur nächsten Bestimmung zum Zeitpunkt t4c aufgeteilt werden. Es wird dann die erste Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation durchgeführt und Schicht Nr. 1 wird gefertigt. Zwischen Schicht Nr. 1 und Schicht Nr. 2 wird die programmierte Koordinatentransformation wieder aktualisiert und Schicht Nr. 2 wird gefertigt. Die Schichten Nr. 3 bis Nr. 8 werden analog gefertigt. Nach Fertigung von Schicht Nr. 8 erfolgt die Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt t4c.
Die Bestimmungsintervalle Bll und BI2 stehen hier stellvertretend für frühe (zuerst abgearbeitete), kürzere Bestimmungsintervalle, und das Bestimmungsintervall BI3 für späte (später abgearbeitete), längere Bestimmungsintervalle. Zur Abarbeitung der gesamten Beschickungshöhe einer Bauplattform gehören allgemein typischerweise wenigstens 20 Bestimmungsintervalle, und oft wenigstens 40 Bestimmungsintervalle.
In dieser Variante kann eine genauere und zügigere Nachführung der programmierten Koordinatentransformation zu Beginn der Fertigung des Objekts erreicht werden. Typischerweise sind zu Beginn der Fertigung stärkere Veränderungen der Ausrichtung der Scanner zu erwarten, weshalb hier zu Beginn häufiger Bestimmungen stattfinden, um diese Veränderungen zu kontrollieren und den Veränderungen möglichst schnell und gezielt entgegenzutreten. Meist sind die späteren Bestimmungsintervalle wenigstens 1,5 mal so lang wie die früheren Bestimmungsintervalle, und oft auch wenigstens 2 mal so lang oder sogar wenigstens 3 mal so lang wie die früheren Bearbeitungsintervalle.
Teilbild d) zeigt eine sechste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Bestimmung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation erfolgt zu den Zeitpunkten tld und t2d. Zwischen den Zeitpunkten tld und t2d werden 16 Schichten gefertigt. Aktualisierungen werden nur zu Beginn, nämlich jeweils vor der Fertigung der Schichten Nr. 1 bis Nr. 5 vorgenommen; es werden also insgesamt fünf Aktualisierungen vorgenommen.
Nach der Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt tld wird die Ausgangsabweichung ermittelt und hier in fünf gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt, die auf die fünf Aktualisierungen aufgeteilt werden. Es wird dann die erste Aktualisierung der programmierten Koordinatentransformation durchgeführt und Schicht Nr. 1 wird gefertigt. Zwischen Schicht Nr. 1 und Schicht Nr. 2 wird die programmierte Koordinatentransformation wieder aktualisiert und Schicht Nr. 2 wird gefertigt. Die Schichten Nr. 3 bis Nr. 5 werden analog gefertigt. Nach Fertigung von Schicht Nr. 5 werden ohne weitere Aktualisierungen die Schichten Nr. 6 bis Nr. 16 gefertigt, bevor die nächste Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zum Zeitpunkt t2d erfolgt.
In allen oben gezeigten Varianten wurde die Ausgangsabweichung zwischen zwei Bestimmungen immer in gleich große Abweichungsanteile aufgeteilt. Alternativ ist es auch möglich, unterschiedlich große Abweichungsanteile zwischen zwei Bestim- mungen zu wählen (nicht näher dargestellt). Hierbei ist zu beachten, dass die Abweichungsanteile nicht zu groß gewählt sein dürfen, um eine Bildung von Stufen oder Versätzen bei der Fertigung des zu fertigenden Objekts zu vermeiden.
Fig. 6 zeigt beispielhaft die Durchführung einer siebten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dieser Variante wird die jeweils bestimmte, momentane tatsächliche Koordinatentransformation mit der Ziel-Koordinatentransformation gleichgesetzt.
Teilbild a) zeigt ein Schichtdiagramm für einen einzelnen Scanner; die Darstellungsweise ist analog zu Fig. 5 (siehe oben).
Die Bestimmung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation erfolgt zu den Zeitpunkten tl, t2, t3 und t4. Zwischen den Zeitpunkten tl und t2 und zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 werden jeweils zehn Schichten gefertigt, zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 werden fünf Schichten gefertigt. Nach jeder gefertigten Schicht wird eine Aktualisierung vorgenommen; es werden also jeweils zehn Aktualisierungen zwischen den Zeitpunkten tl und t2 und zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 und fünf Aktualisierungen zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 vorgenommen.
In der hier gezeigten Variante wird die Zahl an Schichten, die zwischen den Bestimmungen gefertigt wird, anhand der Nachbarabweichungen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen zwischen benachbarten Zeitpunkten tl, t2, t3, t4 bestimmt. Die Nachbarabweichungen werden dabei anhand von Beträgen des Versatzes der Koordinatentransformationen bestimmt. Die genaue Vorgehensweise hierzu ist in den Teilbildern b) und c) näher erläutert.
Teilbild b) listet die bestimmte momentane tatsächliche Koordinatentransformation und die der Bestimmung zugrunde liegende programmierte Koordinatentransformation jeweils zu den Zeitpunkten tl bis t4 für das gewählte Beispiel. Weiterhin gelistet ist die jeweilige Nachbarabweichung und der Betrag des Versatzes jeweils zwischen den Zeitpunkten tl und t2, t2 und t3 sowie t3 und t4. In der hier gezeigten Variante erfolgt die Bestimmung der jeweiligen Nachbarabweichungen NAB- Wtg/h wie folgt: NABWtg/h = MTKTth - MTKTtg (Gl. 12) mit tg und th: benachbarte Zeitpunkte, und mit MTKTtg und MTKTth: Bestimmung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zu den Zeitpunkten tg und th; h und g sind die Zeitindizes, mit hier h: 2,...,4 und g: 1,...,3.
In der hier gezeigten Variante werden die Koordinatentransformationen bzw. die zugehörigen Verschiebungsinformationen und die Nachbarabweichungen in eine Richtung x und in eine Richtung y betrachtet. Die x-Richtung und die y-Richtung sind orthogonal zueinander aufgespannt und liegen in der Ebene der Bauplattform. Die Bestimmung des Betrags des Versatzes BVtg/h von Nachbarabweichungen zwischen den benachbarten Zeitpunkten tg und th wird folgendermaßen (über den Satz des Pythagoras) durchgeführt:
BVtg/h = x(NABWtg/fl)2 + y(NABWtg/fl)2 (Gl. 13)
Teilbild c) zeigt eine Tabelle mit Auswahlkriterien für das gewählte Beispiel. Entsprechend dem Betrag des Versatzes wird das Bestimmungsintervall, also das Intervall von Schichten zwischen den Bestimmungen, angepasst. Hier sind die Auswahlkriterien so gewählt, dass bei BV<5pm zwischen zwei Bestimmungen 15 Schichten gefertigt, dass bei 5pm<BV<15pm zwischen zwei Bestimmungen zehn Schichten gefertigt werden und dass bei BV>15pm zwischen zwei Bestimmungen fünf Schichten gefertigt werden.
Anhand dreier Beispiele soll diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erläutert werden.
Beispiel 1 :
Zwischen den Zeitpunkten tl und t2 wurden zehn Schichten gefertigt und zehn Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation vorgenommen, wie aus Teilbild a) ersichtlich ist; dies wurde ohne Anwendung der Tabelle von Teilbild c) festgelegt. Ein Vergleich der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTti zum Zeitpunkt tl und der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTt2 zum Zeitpunkt t2 ergibt eine Nachbarabweichung NABWti/2 für die x-Koordinate von x=12|jm (da 17|jm-5|jm = 12|jm) und für die y- Koordinate von y=18|jm (da 25|jm-7|jm = 18|jm). Für den Betrag des Versatzes BVti/2 zwischen den Zeitpunkten tl und t2 folgt dann BVti/2=21,6pm (da A/(12|im)2 + (18|im)2=21,6pm). Dieser Versatz ist recht groß. Nach dem Auswahlkriterium aus der Tabelle von Teilbild c) bedeutet dies, dass das Intervall an gefertigten Schichten zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 mit lediglich fünf Schichten gewählt wird. Hierdurch kann früher eine weitere Bestimmung erfolgen. Das Bestimmungsintervall von M=5 Schichten ist relativ klein, sodass bis zur nächsten Bestimmung mutmaßlich nur wenig Versatz auflaufen wird.
Beispiel 2:
Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wurden wie zuvor festgelegt fünf Schichten gefertigt, und fünf Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation vorgenommen, wie aus Teilbild a) ersichtlich ist. Ein Vergleich der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTt2 zum Zeitpunkt t2 und der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTts zum Zeitpunkt t3 ergibt eine Nachbarabweichung NABWt2/3 für die x-Koordinate von x=-8pm (da 9pm-17pm=-8pm) und für die y-Koordinate von y=-7pm (da 18pm-25pm=-7pm). Für den Betrag des Versatzes BVt2/3 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 folgt dann BVt2/3=10,6pm (da y'f-8!1111)2 + (-7|im)2 = 10,6pm). Nach dem Auswahlkriterium aus der Tabelle von Teilbild c) bedeutet dies, dass das Intervall an gefertigten Schichten zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 mit zehn Schichten gewählt wird. Es werden also mehr Schichten gefertigt bevor eine weitere Bestimmung erfolgt als im ersten Beispiel.
Beispiel 3:
Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wurden wie zuvor festgelegt zehn Schichten gefertigt, und zehn Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation vorgenommen, wie aus Teilbild a) ersichtlich ist. Ein Vergleich der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTts zum Zeitpunkt t3 und der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKTt4 zum Zeitpunkt t4 ergibt eine Nachbarabweichung NABWt3/4 für die x-Koordinate von x=2pm (da ll|jm-9|jm=2|jm) und für die y-Koordinate von y=-3|jm (da 15|jm-18|jm=-3|jm). Für den Betrag des Versatzes BVt3/4 zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 folgt dann BVt3/4=3,2pm (da (2|im)2 + (-3|im)2 = 3,2pm). Nach dem Auswahlkriterium aus der Tabelle von Teilbild c) bedeutet dies, dass das Intervall an gefertigten Schichten zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem folgenden Zeitpunkt (nicht mehr näher dargestellt) mit 15 Schichten gewählt wird.
Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine flexible Anpassung auf unterschiedliche Situationen während der Fertigung des zu fertigenden Objekts. Bei großen Nachbarabweichungen werden die Bestimmungsintervalle verkürzt, sodass eine genauere Überwachung der Fertigung ermöglicht wird, und bei geringen Nachbarabweichungen werden die Bestimmungsintervalle vergrößert, sodass weniger Zeit für Messungen benötigt wird und die Fertigung schneller beendet werden kann.
Fig. 7a zeigt die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation PNSKT mittels einer polynominalen Regression für eine achte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Diagramm aufgetragen ist die x-Koordinate der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKT gegenüber der Zahl der gefertigten Schichten (die Zahl der gefertigten Schichten entspricht einer Zeitkoordinate). Im Diagramm eingezeichnet sind drei Bestimmungen bzw. Messpunkte (ausgefüllte Kreise), nämlich zwei zuvor bestimmte, momentane tatsächliche Koordinatentransformationen MTKTZBI und MTKTZB2 und die aktuell bestimmte, momentan tatsächliche Koordinatentransformation MTKTAB. Zwischen allen Messpunkten liegen hier gleich viele gefertigte Schichten. Es wird eine polynominale Regression durchgeführt und als Regressionskurve ein Polynom 2. Grades an die Messpunkte angefittet. Mit der Regressionskurve lässt sich die prognostizierte Koordinatentransformation PNSKT zu einem zukünftigen Zeitpunkt bzw. nach einer zukünftig gefertigten Schicht SZ bestimmen (siehe leerer Kreis).
Man beachte, dass die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation PNSKT nicht nur auf die x-Komponente angewandt wird, sondern entsprechend auch auf die y-Komponente und möglicherweise eine Drehkomponente der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation MTKT (nicht näher dargestellt).
Fig. 7b zeigt die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation PNSKT mittels einer linearen Regression für eine neunte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es werden nur die wesentlichen Unterschiede zur Variante von Fig. 7a erläutert.
Es wird eine lineare Regression durchgeführt und eine Regressionskurve in Form einer Regressionsgeraden an die Messpunkte angefittet. Auch hierdurch lässt sich die prognostizierte Koordinatentransformation PNSKT zu einem gewählten zukünftigen Zeitpunkt, bzw. nach der zukünftigen Fertigung einer ausgewählten Schicht SZ, ermitteln.
Fig. 8 zeigt die Bestimmung der prognostizierten Koordinatentransformation PNSKT mittels der Bildung eines Mittelwerts für eine zehnte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es werden nur die wesentlichen Unterschiede zur Variante von Fig. 7a erläutert.
Aus den drei Messpunkten wird ein Mittelwert bestimmt: Der Mittelwert ist durch die waagerecht ausgerichtete Gerade markiert. Es wird angenommen, dass sich die momentane, tatsächliche Koordinatentransformation um diesen Mittelwert einpendeln wird bzw. zu diesem Mittelwert zurückkehren wird. Hierdurch lässt sich die prognostizierte Koordinatentransformation PNSKT zum gewählten zukünftigen Zeitpunkt bzw. nach der zukünftigen Fertigung einer ausgewählten Schicht SZ bestimmten (siehe leerer Kreis).
Bezuqszeichenliste
1 Anlage la Bearbeitungsmaschine
2 Objekt
2a Prototyp
3 pulverförmiges Material
4 Bearbeitungskammer
5a Abdeckung
5b Boden
6 Bauplattform
7 Schicht (hier oberste Schicht)
8a, 8b Hochenergiestrahl
9a, 9b Scanner
10 Steuereinrichtung
11 Führungsscanner
12 Überwachungseinrichtung
12a Kamera
A Anzahl der Aktualisierungen zwischen zwei Bestimmungen
AUS Ausgangsabweichung
ABWi i-ter Abweichungsanteil
B Anzahl der für die Prognose genutzten, zuvor bestimmten, momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen
BI1-BI3 Bestimmungsintervall
B tg/h Betrag des Versatzes der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation zwischen den benachbarten Zeitpunkten tg, th g Index h Index i Index j Index k Index
M Anzahl der zwischen zwei Bestimmungen gefertigten Schichten mi Anzahl der Schichten im Fertigungsblock nach Aktualisierung i
MTKT momentane, tatsächliche Koordinatentransformation MTKTAB momentane tatsächliche Koordinatentransformation der aktuellen Bestimmung
MTKTtg momentane tatsächliche Koordinatentransformation zum Zeitpunkt tg
MTKTth momentane tatsächliche Koordinatentransformation zum Zeitpunkt th
MTKTZB zuvor bestimmte, momentane tatsächliche Koordinatentransformation
N Anzahl der Scanner und Anzahl der Hochenergiestrahlen
NABWtg/h Nachbarabweichung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformation zwischen den Zeitpunkten tg und th
PKT programmierte Koordinatentransformation
PKTi programmierte Koordinatentransformation nach Aktualisierung 1
PKTA programmierte Koordinatentransformation nach Aktualisierung A
PKTAB programmierte Koordinatentransformation, die der aktuellen Bestimmung zugrunde lag
PKTj programmierte Koordinatentransformation nach Aktualisierung j
PNSKT prognostizierte Koordinatentransformation
SZ ausgewählte Schicht, die in der Zukunft gefertigt wird t Zeit tl-t4 Zeitpunkt tla-t3a Zeitpunkt tlb-t3b Zeitpunkt tlc-t4c Zeitpunkt tld, t2d Zeitpunkt tg Zeitpunkt th Zeitpunkt x Richtung y Richtung
Z Richtung
ZKT Ziel- Koordinatentransformation

Claims

Patentansprüche Verfahren zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts (2) auf einer Bauplattform (6) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (3) in einer jeweiligen Schicht (7), wobei zumindest in einer Mehrzahl der Schichten (7) mit N Scannern (9a, 9b) zumindest zeitweise N Hochenergiestrahlen (8a, 8b) zeitgleich eingesetzt werden, mit N>2, wobei einem jeweiligen Scanner (9a, 9b) jeweils ein Scannerkoordinatensystem zugeordnet ist, wobei eine Steuereinrichtung (10) für eine Belichtung einer jeweiligen Schicht (7) für jeden Scanner (9a, 9b)
- Belichtungsdaten eines Bearbeitungsmusters in einem Referenzkoodina- tensystem zur Verfügung stellt (102),
- die Belichtungsdaten im Referenzkoordinatensystem mittels einer programmierten Koordinatentransformation (PKT) in Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem umrechnet (103), und
- die erhaltenen Belichtungsdaten im Scannerkoordinatensystem an den zugehörigen Scanner (9a, 9b) anweist (104), so dass der Scanner (9a, 9b) das Bearbeitungsmuster auf der Bauplattform (6) in der Schicht (7) belichtet (105), wobei während der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts (2) wiederholt Messungen vorgenommen werden, mit denen jeweils die momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) zumindest von N-l Scannern (9a, 9b) bestimmt werden, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) M Schichten (7) gefertigt werden, mit M > 2, und wobei während der Fertigung des wenigstens einen Objekts (2) die programmierten Koordinatentransformationen (PKT) für die wenigstens N- 1 Scanner (9a, 9b) unter Berücksichtigung der momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) aktualisiert werden (205.1, 2O5.j, 205. A; 305.1, 3O5.j, 305. A), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen (PKT) der wenigstens N-l Scanner (9a, 9b) durchgeführt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer jeweiligen aktuellen Bestimmung (201; 301) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKTAB) für die wenigstens N-l Scanner (9a, 9b) für einen jeweiligen der wenigstens N-l Scanner (9a, 9b)
- unter Berücksichtigung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKTAB) der aktuellen Bestimmung (201; 301) eine Ziel- Koordinatentransformation (ZKT) ermittelt wird (202; 302),
- und mit den mehreren Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformation (PKT) zwischen der aktuellen Bestimmung (201; 301) und der nächsten Bestimmung (206; 306) die programmierte Koordinatentransformation (PKT) schrittweise auf die Ziel-Koordinatentransformation (ZKT) überführt wird (205.1, 2O5.j, 205. A; 305.1, 3O5.j, 305. A). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer jeweiligen aktuellen Bestimmung (201; 301) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKTAB) für die wenigstens N-l Scanner (9a, 9b) für einen jeweiligen der wenigstens N-l Scanner (9a, 9b)
- eine Ausgangs-Abweichung (AUS) zwischen der Ziel-Koordinatentransformation (ZKT) und der programmierten Koordinatentransformation (PKTAB), die der aktuellen Bestimmung zugrunde lag, ermittelt wird (203; 303),
- die ermittelte Ausgangs-Abweichung (AUS) in mehrere Abweichungsanteile (ABWi) aufgeteilt wird (204; 304),
- und für die Schichten (7), die nach der aktuellen Bestimmung (201; 301) bis zur nächsten Bestimmung (206; 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation gefertigt werden, die programmierte Koordinatentransformation (PKT) schrittweise in den mehreren Aktualisierungen geändert wird (205.1, 2O5.j, 205. A; 305.1, 3O5.j, 305. A), wobei mit jeder Aktualisierung ein weiterer Abweichungsanteil (ABWQ auf eine zuletzt von der Steuereinrichtung (10) angewandte programmierte Koordinatentransformation (PKT) aufaddiert wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Ausgangs-Abweichung (AUS) in gleich große Abweichungsanteile (ABWQ aufgeteilt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Abweichungsanteil (ABWi) durch einen maximalen Versatz und/oder eine maximale Drehung begrenzt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Bestimmungen (201, 206; 301, 306) eine Anzahl von A Aktualisierungen erfolgt, wobei A=M gewählt ist, und dass die Ausgangs-Abweichung (AUS) auf M gleiche Abweichungsanteile (ABWi) aufgeteilt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Koordinatentransformation (ZKT) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKTAB) der aktuellen Bestimmung (201) entspricht. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Koordinatentransformation (ZKT) unter Berücksichtigung der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKTAB) der aktuellen Bestimmung (301) und wenigstens B, mit B>2, zuvor bestimmten (300. a), momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKTZB ) als eine prognostizierte Koordinatentransformation (PNSKT) ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die prognostizierte Koordinatentransformation (PNSKT) mittels einer Trendanalyse ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trendanalyse eine Regression der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKTAB) der aktuellen Bestimmung (301) und der wenigstens B, mit B>2, zuvor bestimmten (300. a), momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKTZB ) umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Koordi- natentransformation (ZKT) als ein Mittelwert der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKTAB) der aktuellen Bestimmung (301) und der wenigstens B, mit B>2, zuvor bestimmten (300. a), momentanen tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKTZB ) bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) jeweils nach Fertigung einer gleich großen Anzahl (mi) von Schichten (7) erfolgen.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) jeweils nach Fertigung genau einer Schicht (7) erfolgen.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Aktualisierungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) gleichmäßig auf die zwi- sehen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) gefertigten Schichten (7) verteilt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl M von gefertigten Schichten (7) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) während der Fertigung des wenigstens einen Objekts (2) veränderlich ist. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl M von gefertigten Schichten (7) oder ein gleitender Durchschnitt Mgld der Anzahl M von gefertigten Schichten (7) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) zu Beginn der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts (2) geringer gewählt ist als im weiteren Verlauf der schichtweisen Fertigung des wenigstens einen Objekts (2). Verfahren nach einem der Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl M von zu fertigenden Schichten (7) zwischen einer aktuellen Bestimmung (201; 301) und einer nächsten Bestimmung (206; 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKT) abhängig davon gewählt wird, wie groß für die wenigstens N-l Scanner (9a, 9b) jeweils eine Nachbar-Abweichung (NABWtg/h) zwischen der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKTAB) der aktuellen Bestimmung (201; 301) und der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation der Bestimmung, die der aktuellen Bestimmung vorausging, ist. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl M von zu fertigenden Schichten (7) umso kleiner gewählt wird, umso größer für die wenigstens N-l Scanner die Nachbar-Abweichung (NABWtg/h) ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass einer der N Scanner (9a, 9b) als Führungsscanner (11) gewählt wird, dass das Scannerkoordinatensystem des Führungsscanners (11) oder ein mit diesem Scannerkoordinatensystem in einer festen Beziehung stehenden Koordinatensystem als Referenz Koordinaten system gewählt wird, und dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen lediglich der N-l übrigen Scanner (9a, 9b) durchgeführt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzkoordinatensystem ein Maschinenkoordinatensystem einer Bearbeitungsmaschine (la) ist, die die N Scanner (9a, 9b) und die Bauplattform (6) umfasst, und dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen (201, 206; 301, 306) der momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformation (MTKT) mehrere Aktualisierungen der programmierten Koordinatentransformationen der N Scanner (9a, 9b) durchgeführt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierten Koordinatentransformationen (PKT) und die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) lediglich eine Verschiebungsinformation in zwei orthogonale Richtungen (x, y) umfassen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierten Koordinatentransformationen (PKT) und die momentanen, tatsächlichen Koordinatentransformationen (MTKT) eine Verschiebungsinformation in zwei orthogonale Richtungen sowie eine Drehungsinformation in einer Ebene, die durch die zwei orthogonalen Richtungen (x, y) aufgespannt wird, umfassen. Anlage (1) zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts (2) auf einer Bauplattform (6) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (3) in einer jeweiligen Schicht (7), umfassend eine Bauplattform (6), N Scanner (9a, 9b), mit N>2, und eine Steuereinrichtung (10), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 22. Computerprogrammprodukt, das bei Anwendung auf einer Anlage (1) zur schichtweisen Fertigung wenigstens eines Objekts (2) auf einer Bauplatt- form (6) durch lokale Verfestigung von pulverförmigem Material (3) in einer jeweiligen Schicht (7) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ausführt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1024052B1 (nl) 2013-12-03 2017-11-08 Layerwise N.V. Werkwijze en inrichting voor het kalibreren van meerdere energiestralen voor het additief vervaardigen van een object
DE102014004919B4 (de) * 2014-04-07 2022-05-12 Abb Schweiz Ag Verfahren und Mittel zum Handhaben eines Objekts
DE102016222186B3 (de) 2016-11-11 2018-04-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Kalibrieren zweier Scannereinrichtungen jeweils zur Positionierung eines Laserstrahls in einem Bearbeitungsfeld und Bearbeitungsmaschine zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen durch Bestrahlen von Pulverschichten
WO2019173000A1 (en) 2018-03-08 2019-09-12 Velo3D, Inc. Calibration in three-dimensional printing
DE102018205403A1 (de) 2018-04-11 2019-10-17 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Kalibrieren einer Bearbeitungsmaschine und Bearbeitungsmaschine
JP6773733B2 (ja) * 2018-08-03 2020-10-21 ファナック株式会社 レーザ加工装置の制御装置及びレーザ加工装置
EP3907021B1 (de) 2020-05-06 2026-04-22 TRUMPF Additive Manufacturing Italia S.r.l. Kalibrierung mehrerer laserstrahlen zur generativen fertigung

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