EP4514556A1 - Dynamische zuordnung von herzustellenden objekten zu additiven herstellvorrichtungen - Google Patents

Dynamische zuordnung von herzustellenden objekten zu additiven herstellvorrichtungen

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EP4514556A1
EP4514556A1 EP23713587.6A EP23713587A EP4514556A1 EP 4514556 A1 EP4514556 A1 EP 4514556A1 EP 23713587 A EP23713587 A EP 23713587A EP 4514556 A1 EP4514556 A1 EP 4514556A1
Authority
EP
European Patent Office
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additive manufacturing
manufacturing device
objects
computer
data model
Prior art date
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Pending
Application number
EP23713587.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Prillwitz
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.)
EOS GmbH
Original Assignee
EOS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EOS GmbH filed Critical EOS GmbH
Publication of EP4514556A1 publication Critical patent/EP4514556A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G05B19/41865—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by job scheduling, process planning, material flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C64/00—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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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C64/00—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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    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • 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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    • G—PHYSICS
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    • G05B19/4099—Surface or curve machining, making three-dimensional [3D] objects, e.g. desktop manufacturing
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    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49007—Making, forming 3-D object, model, surface

Definitions

  • the present invention relates to a computer-aided method for controlling a number of additive manufacturing devices, a corresponding control device for controlling the plurality of additive manufacturing devices, a corresponding method for manufacturing the plurality of three-dimensional objects with the plurality of additive manufacturing devices, a corresponding manufacturing system and a associated computer program.
  • Additive manufacturing devices and associated methods are generally characterized in that objects are produced in them layer by layer by solidifying a shapeless building material (e.g. a metal or plastic powder).
  • a shapeless building material e.g. a metal or plastic powder.
  • the solidification can be brought about, for example, by supplying thermal energy to the building material by irradiating it with electromagnetic radiation or particle radiation (e.g. laser sintering (SLS or DMLS) or laser melting or electron beam melting).
  • electromagnetic radiation or particle radiation e.g. laser sintering (SLS or DMLS) or laser melting or electron beam melting.
  • SLS or DMLS laser sintering
  • laser melting laser melting
  • a laser beam is moved over those points of a layer of the building material that correspond to the cross section of the object to be produced in this layer, so that the building material is solidified at these points.
  • WO 2011/100978 A1 discloses a computer-implemented method for preparing a manufacturing process in an additive manufacturing device.
  • data models of a plurality of objects to be manufactured are integrated into a data set (referred to as a batch) to be supplied to the additive manufacturing device for production, which specifies the position of the objects in the construction space.
  • a data set referred to as a batch
  • the aim is in particular to achieve the lowest possible material consumption for the manufacturing process.
  • the object of the present invention is therefore to provide an automated method and an associated device for controlling a plurality of additive manufacturing devices, which make it possible to assign additional objects to be manufactured to an additive manufacturing device in which a manufacturing process is already taking place, without disadvantages.
  • a computer-aided method for controlling a plurality of additive manufacturing devices, each of which is suitable for simultaneously producing a plurality of three-dimensional objects, an object being produced by means of an additive manufacturing device by applying and solidifying a building material, a manufacturing process being carried out in each of the additive manufacturing devices is each controlled by a control data set that specifies the position and orientation of the objects to be produced in a construction space of the additive manufacturing device, has the following steps:
  • Receiving status data and/or property parameters of a plurality of additive manufacturing devices each of which is assigned at least one second computer-based data model of a second object to be manufactured in the additive manufacturing device,
  • the target manufacturing device Transmitting at least a first computer-based data model to a target manufacturing device selected from the plurality of additive manufacturing devices for producing the first object described by the first computer-based data model using the target manufacturing device, the target manufacturing device transmitting the at least one first computer-based data model is selected based on a rule-based automatic decision in which the received status data and / or property parameters are taken into account.
  • the additive manufacturing device can be a device in which objects are manufactured by applying a building material layer upon layer and solidifying the building material in a building level by supplying radiant energy to locations in each layer that correspond to the cross section of the object in this layer assigned.
  • FLM Flash Layer Modeling
  • a control data set (often also referred to as a control command set) is considered here in particular to be a sequence of instructions to apply layers of the building material one after the other and to scan areas of the respective layers, which correspond to the cross section of an object to be manufactured, with radiation in order to solidify the building material.
  • a control data set is considered a sequence of instructions to apply heated build material to locations of areas corresponding to the finished object upon completion of the process.
  • a control data record is based on a data model of the object or objects to be manufactured, preferably a CAD model.
  • the control data set specifies the locations at which the building material is to be solidified by supplying radiation and, optionally, a thickness of the layer.
  • a control data set usually also contains manufacturing device-specific information, for example regarding the position and orientation of the objects in the additive manufacturing device.
  • a first or second computer-based data model is usually a 3D CAD model of an object to be manufactured.
  • the model can also already be in STL format or contain layer information about the individual layers in the intended manufacturing process using a generative layer construction process.
  • the second computer-based data model is already part of a control data set of an additive manufacturing device, whereas this is the case for the first computer-based data model is not yet the case.
  • the term 'number' is always to be understood in the sense of 'one or more'.
  • the following information can be added to a first data model:
  • the additional information can be added to a first data model, for example, by encoding the information in the name of the file containing the first data model, for example by appending "_5" to the file name to indicate that the desired number of items is five. If object parameters, such as the construction material to be used, are left open, this creates scope for assigning your data model to an additive manufacturing device.
  • Status data of an additive manufacturing device is, in particular, information about the current operating status.
  • Property parameters are, in particular, parameters (values) that describe technical characteristics of an additive manufacturing device. In particular, these status data/property parameters of a control device of the additive manufacturing devices are independently transmitted by the additive manufacturing devices.
  • the packing density is defined here as the ratio between the total volume of the objects to be manufactured and the total volume of the installation space
  • an initial packing density which indicates what minimum packing density must be present in the first layers in order to start a manufacturing process
  • the choice of the initial packing density depends on how much unsolidified powder, which has to be processed or disposed of, can be tolerated so that a manufacturing process is still worthwhile:
  • an additive manufacturing device could also independently determine what packing density is present at the start of a manufacturing process and at If the initial packing density is exceeded, the manufacturing process will automatically start;
  • the maximum job height depends on the maximum installation space height of the additive manufacturing device, but can also be limited by the maximum installation height at which a construction material can still be installed in a process-stable manner; Since the cooling time after completion of the manufacturing process increases as the job height increases, the maximum job height can also be limited by the length of the cooling time that remains to be waited after completion of a manufacturing process; Furthermore, the maximum job height can also be limited by the aging characteristics of the construction material, since as the job height increases, the construction material that remains unsolidified and should be reused if possible ages more strongly due to the longer temperature exposure.
  • the maximum packing density i.e. the maximum possible ratio between the volume of all objects to be manufactured and the installation space volume; Since the thermal conditions within the installation space are usually more difficult to control as the packing density increases, a maximum value for the packing density can be predefined
  • a holding time which is a waiting time in which a manufacturing device is kept at an elevated temperature, for example at the working temperature or slightly below it, in order to wait to see whether further objects are to be manufactured in the current manufacturing process before the manufacturing device is cooled;
  • condition data or condition and property parameters are always meant.
  • the target manufacturing device Based on the first and second data models and the state data/property parameters of the plurality of additive manufacturing devices that are theoretically available for the production of the first objects, it can be determined automatically based on predetermined decision rules which target manufacturing device receives the first data models for producing the first Objects are assigned. Since no manual intervention is necessary to assign the first data models to a target manufacturing device, a manufacturing process in the target manufacturing device does not have to be interrupted in particular for such an assignment. This also has the further advantage that the objects to be manufactured can be completed more quickly, since there is no need to wait until there are enough objects for an economical manufacturing process, but a manufacturing process can be started with just a few objects initially.
  • Rules on which a decision about the assignment of first data models to a target manufacturing device is based can be, for example, the following: • Achieving the most efficient use of construction material (along with the highest possible packing density during a manufacturing process in a manufacturing device, since less construction material then has to be disposed of or reprocessed)
  • rules can be prioritized.
  • the most important decision criterion could be that after the first data models have been assigned to an additive manufacturing device, a ratio of the resulting packing density to the resulting final total height is as large as possible.
  • the idea behind this is that for high efficiency, the packing density should be as high as possible and, for example, to ensure a rapid cooling process, the final total height should be kept within limits.
  • the target manufacturing device can also be a manufacturing device in which a manufacturing process of all data models already assigned to it has already been completed and which is kept ready (during the above-mentioned holding time) for still expected manufacturing processes.
  • a user is relieved of the decision as to which manufacturing device objects should be built on. Particularly due to the large amount of data, the user will generally not be able to make a decision at short notice.
  • the downtime of the individual additive manufacturing devices is reduced because there is no need to wait until enough components have accumulated for joint production in a joint manufacturing process.
  • the method involves changing the number of control data sets of the number of additive manufacturing devices on a test basis in such a way that a modified control data set specifies the position and orientation of the number of first objects and the number of second objects in the installation space of the respective active additive manufacturing device and the target manufacturing device for manufacturing the first objects described by the number of first computer-based data models is selected based on the test-modified control data sets.
  • a control device of a plurality of additive manufacturing devices is able to independently simulate whether an addition of the first objects to a manufacturing process intended for a specific additive manufacturing device a result that does not lead to a violation of the boundary conditions specified by the property parameters and the current state of the specific additive manufacturing device.
  • the status data received by the additive manufacturing devices can contain information about the construction progress in the production of second objects.
  • the information about the construction progress can be important in cases in which second objects already under construction must be completed within a predetermined period of time (must be removed from the manufacturing device).
  • the at least one first computer-based data model is transmitted to a target manufacturing device in which the manufacturing of a second object has already begun.
  • placement information is transmitted to the target manufacturing device, which specifies a placement of the first objects in a construction space of the additive manufacturing device in such a way that at least a first object and at least a second object are manufactured with a temporal overlap.
  • a particularly high packing density can be achieved in particular if the newly added first objects are not only produced in the additive manufacturing device when the production of the already assigned second objects has been completed.
  • the first objects are preferably placed in the construction space in such a way that cross-sections of the first objects and the second objects are simultaneously solidified within one layer.
  • the property parameters can specify a maximum overall packing density and/or minimum overall height in the target manufacturing device that can be achieved for given boundary conditions.
  • Specifying a maximum overall packing density can make sense if, when producing objects from a specific construction material, it is very important that a desired temperature distribution in the installation space is maintained as precisely as possible. It should be taken into account that as the packing density increases, it can be more difficult to ensure the desired temperature distribution in the installation space.
  • the specification of a minimum overall height leads to the first objects being preferably assigned to an additive manufacturing device in which the minimum overall height is exceeded after the first objects have been manufactured. Specifying the minimum overall height can therefore ensure that the first objects are received as quickly as possible.
  • the status data contain information about the packing density and/or overall height resulting from the production of the second objects in the additive manufacturing device, and the rule-based decision takes into account the resulting joint
  • the information about the packing density and/or overall height resulting from the production of the second objects in the additive manufacturing device facilitates the determination of the overall packing density or job height achieved by adding the first objects.
  • the rule-based decision takes into account the change in the packing density and/or overall height resulting from the joint production of first and second objects in an additive manufacturing device.
  • the aim can be, for example, to ensure the smallest possible change in the packing density by adding the first objects, since, as already mentioned, the packing density can have an influence on the temperature distribution in the installation space.
  • the rule-based decision is made in such a way that a first computer-based data model is transmitted to that additive manufacturing device for which, in comparison to the others of the plurality of additive manufacturing devices, the joint production of first and second objects packing density resulting in the additive manufacturing device assumes a maximum value and/or the overall height resulting from the joint production of first and second objects in the additive manufacturing device assumes a minimum value.
  • a maximum value of the packing density resulting from the addition of the first objects leads to the most efficient use of construction material.
  • a minimum value of the total height resulting from the addition of the first objects results in the cooling time of the additive manufacturing device being reduced after the manufacturing process has been completed.
  • At least a second computer-based data model of a second object to be produced in the target manufacturing device is transmitted to an additive manufacturing device other than the target manufacturing device in order to to be manufactured in the other manufacturing device.
  • a second computer-based data model of a second object the production of which has not yet begun in the target manufacturing device, is assigned to a different manufacturing device for a manufacturing process, then overall advantages can result from this.
  • the first objects can then be produced in the target manufacturing device, the production of which might otherwise have had to wait because there is no suitable target manufacturing device yet is available.
  • the second objects are preferably assigned to another manufacturing device in which the production of the second objects can begin immediately.
  • control data set specifies the production of generic support structures, which can serve as support structures for added first objects during the production process, for at least one, preferably for all, of the plurality of additive manufacturing devices, each of which has at least one second computer-based data model is assigned to a second object to be produced in the additive manufacturing device.
  • control data set of an additive manufacturing device to which a second data model for the production of second objects is already assigned, additionally specifies the production of generic support structures, then these generic support structures can be used for the production of first objects to be assigned to the additive manufacturing device. Otherwise, it might not be possible to assign first objects to a specific additive manufacturing device.
  • object parameters are also received, which specify boundary conditions for the additive production of objects that are geometrically described by the first data models.
  • a control device for controlling a plurality of additive manufacturing devices, each of which is suitable for simultaneously producing a plurality of three-dimensional objects, an object being manufactured by means of an additive manufacturing device by applying and solidifying a building material, has: an object data input interface for receiving a plurality of first computer-based data models, each of which geometrically describes a first object to be produced using an additive manufacturing device, a status data input interface for receiving status data from a number of additive manufacturing devices, each of which is assigned at least a second computer-based data model of a second object to be produced in the additive manufacturing device is, an object data output interface for transmitting at least a first computer-based data model to a target manufacturing device selected from the plurality of additive manufacturing devices for manufacturing the first object described by the first computer-based data model using the target manufacturing device, and a decision unit that is set up , to select the target manufacturing device
  • the additive manufacturing device can be a device in which objects are manufactured by applying a building material layer upon layer and solidifying the building material in a building level by supplying radiant energy to locations in each layer that correspond to the cross section of the object in this layer assigned.
  • FLM Fusion Layer Modeling
  • control device as a distribution center
  • the computer-based data models can be supplied to the control device by a data model generation or processing unit connected to it via a network, for example by a design computer or a computer that is used to adapt the data models to a specific manufacturing process or, for example, to break down a data model into layers Determination of the orientation of the object to be manufactured in space during production or the assignment of metadata or component parameters to the data model, such as the preferred layer thickness, determination of the building material to be used in additive manufacturing, etc. Further examples of possible component parameters are given in Listed in connection with the description of embodiments.
  • a control device can be implemented not only solely by hardware components, but also solely by software components or mixtures of hardware and software.
  • it can be a software package that is installed on a computer that is connected via cables or by radio to the plurality of manufacturing devices or components from which data models are received.
  • Interfaces mentioned in the present application do not necessarily have to be designed as hardware components, but can also be implemented as software modules, for example if the data fed in or output via them can be taken over by other components already implemented on the same device or to another Components only have to be transferred via software.
  • the interfaces could consist of hardware and software components, such as a standard hardware interface that is specifically configured by software for the specific purpose.
  • several interfaces can also be combined in a common interface, for example an input-output interface.
  • the decision-making unit is preferably designed as an expert system.
  • the rule base can preferably be influenced by the user, for example by specifying a hierarchy of criteria to be taken into account when making the decision.
  • a method according to the invention for producing a plurality of three-dimensional objects with a plurality of additive manufacturing devices, each of which is suitable for producing a plurality of three-dimensional objects at the same time, wherein an object is produced by means of an additive manufacturing device by applying and solidifying a building material, has a method according to the invention computer-aided method for controlling a plurality of additive manufacturing devices.
  • the additive manufacturing device can be a device in which objects are manufactured by applying a building material layer upon layer and solidifying the building material in a building level by supplying radiant energy to locations in each layer that correspond to the cross section of the object in this layer assigned.
  • FLM Fusion Layer Modeling
  • an interruption of an ongoing manufacturing process can be avoided, in particular by the control device automatically communicating with the selected target manufacturing device.
  • a manufacturing system has a plurality of additive manufacturing devices, each of which is suitable for producing a plurality of three-dimensional objects with a temporal overlap, in particular at the same time, an object being manufactured by means of an additive manufacturing device by applying and solidifying the building material, and one with Control device according to the invention connected to the plurality of additive manufacturing devices for controlling a plurality of additive manufacturing devices.
  • the additive manufacturing device can be a device in which objects are manufactured by applying a building material layer upon layer and solidifying the building material in a building level by supplying radiant energy to locations in each layer that correspond to the cross section of the object in this layer assigned.
  • FLM Fusion Layer Modeling
  • the majority of manufacturing devices can be operated efficiently with high throughput.
  • a computer program according to the invention has program code means in order to carry out all steps of a method according to the invention for controlling a plurality of additive manufacturing devices when the computer program is executed by means of a data processor, in particular a data processor that interacts with an additive manufacturing device.
  • the implementation of the method according to the invention as a computer program enables quick installation (for example by the operator of a park of additive manufacturing devices, to which data models of components to be manufactured to order are transmitted by customers).
  • FIG. 1 shows a schematic, partially sectioned view of an exemplary device for the generative production of a three-dimensional object according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows the installation spaces of three additive manufacturing devices, each of which is assigned components that are already to be manufactured.
  • Fig. 3 shows a representation of three exemplary components, the data model of which is to be assigned to one of a plurality of existing manufacturing devices.
  • Fig. 4 shows the installation spaces of two additive manufacturing devices after further components have been arranged in them as a test.
  • FIG. 5 shows schematically an example of a system according to the invention for controlling a plurality of additive manufacturing devices.
  • Fig. 6 shows a schematic structure of a control device.
  • FIG. 7 shows schematically the sequence of a method according to the invention for controlling a plurality of additive manufacturing devices.
  • An exemplary additive manufacturing device according to the embodiments of the present invention will first be described below with reference to FIG. 1.
  • the device shown in FIG. 1 is a laser sintering or laser melting device 1.
  • An upwardly open construction container 5 with a container wall 6 is arranged in the process chamber 3.
  • a working level or building level 7 is defined through the upper opening of the building container 5, the area of the working plane 7 located within the opening, which can be used to build the object 2, being referred to as the building field 8.
  • a carrier 10 Arranged in the construction container 5 is a carrier 10 that can be moved in a vertical direction V and to which a base plate 11 is attached, which closes off the container 5 at the bottom and thus forms its bottom.
  • the base plate 11 may be a plate formed separately from the carrier 10 and fixed to the carrier 10, or it may be formed integrally with the carrier 10.
  • a construction platform 12 can also be attached to the base plate 11 as a construction base on which the object 2 is built.
  • the object 2 can also be built on the base plate 11 itself, which then serves as a construction base.
  • construction space the object 2 to be formed in the container 5 on the construction platform 12 is shown below the working plane 7 in an intermediate state with several solidified layers, surrounded by building material 13 that has remained unsolidified Space limited at the bottom within the construction container 5 is also referred to as construction space.
  • the laser sintering or melting device 1 further contains a storage container 14 for a building material 15, in this example a powder that can be solidified by electromagnetic radiation, and a coater 16 movable in a horizontal direction H for applying the building material 15 within the building field 8.
  • a heating device for example a radiant heater 17, may be arranged in the process chamber 3, which serves to heat the applied building material.
  • An infrared radiator for example, can be provided as the radiant heater 17.
  • the exemplary additive manufacturing device 1 further contains an energy input device 20 with a laser 21, which generates a laser beam 22, which is deflected via a beam deflection 23, for example one or more galvanometer mirrors, and by a focusing device 24 via a coupling window 25, which is at the top of the Process chamber 3 is mounted in the chamber wall 4, is focused on the working plane 7.
  • FIG. 1 The specific structure of a laser sintering or melting device shown in FIG. 1 is only an example of the present invention and can of course also be modified, especially when using a different energy input device than that shown. In particular, it is also possible in the additive manufacturing device 1 to produce a plurality of objects and not just one as in FIG. 1 .
  • the laser sintering device 1 further contains a control device 29, via which the individual components of the device 1 are controlled in a coordinated manner by means of a control data set in order to carry out the construction process.
  • the control device can also be mounted partially or completely outside the additive manufacturing device.
  • the control device may contain a CPU, the operation of which is controlled by a computer program (software).
  • the computer program can be stored separately from the additive manufacturing device in a storage device, from where it can be loaded (e.g. via a network) into the additive manufacturing device, in particular into the control device.
  • controller includes any computer-based controller capable of controlling or regulating the operation of an additive manufacturing device or at least one of the components thereof.
  • the connection between the control device and the controlled components does not necessarily have to be cable-based, but can also be implemented by radio, in that the control device has corresponding radio receivers and transmitters.
  • the carrier 10 is lowered layer by layer by the control device 29, the coater 16 is activated to apply a new powder layer and the energy input device 20, in particular the beam deflection 23 and possibly also the laser 21 and/or the focusing device 24, is activated Solidifying the respective layer at the locations corresponding to the respective object(s) by scanning these locations with the laser.
  • FIG. 5 shows schematically an example of a system according to the invention for controlling a plurality of additive manufacturing devices.
  • three additive manufacturing devices 1A, 1B and 1C are connected to a control device 100 for controlling these additive manufacturing devices.
  • a structure of the control device 100 is shown schematically in FIG. 6.
  • This has an object data input interface 101 for receiving a number of first computer-based data models (On), each of which geometrically describes a first object to be produced using an additive manufacturing device.
  • the data models of the object data input interface 101 can be supplied from a database or a design system on which CAD models of objects to be manufactured are generated.
  • the data transmission can be carried out via cable or via radio.
  • the object data input interface 101 can be connected to a network suitable for data transmission. In other words, the data transmission can also take place over large spatial distances (e.g. via the Internet).
  • control device 100 has a state data input interface 102 for receiving state and property parameters (ZEn) of a plurality of additive manufacturing devices, each of which is assigned at least one second computer-based data model of a second object to be manufactured in the additive manufacturing device. In Fig. 5 these would be the state and property parameters of the manufacturing devices 1 A, 1 B and 1 C.
  • a decision unit 104 for example in the form of a CPU, is used to process the data supplied via the object data input interface 101 and the status data input interface 102. As a result, the decision unit 104 makes a decision as to which of the manufacturing devices 1A, 1B or 1C should be supplied with a data model supplied via the object data input interface 101 for the production of the object associated with the data model.
  • One or more of the first data models (On) are then transmitted to this manufacturing device, hereinafter also referred to as the target manufacturing device, via the object data output interface 103.
  • Fig. 2 shows the installation spaces of three additive manufacturing devices 1A, 1B and 1C, each of which is assigned components that are already to be manufactured. A manufacturing process of an object to be manufactured in the respective device is already specified in the control data record of each of these manufacturing devices. State and property parameters ZE0 to ZE9 are specified as examples for each of the three installation spaces.
  • control device 100 accepts orders for the fastest possible production of three different components over the course of a day, namely for a first component B1 at 9:00 a.m., a second component B2 at 1:00 p.m. and a third component B3 at 6:00 p.m.
  • a first component B1 at 9:00 a.m.
  • a second component B2 at 1:00 p.m.
  • a third component B3 at 6:00 p.m.
  • the shape of the components B1 to B3 is shown in Fig. 3.
  • the state and property parameters ZEO to ZE9 listed above are transmitted to the decision unit 104, for example, after receiving a data model from the three existing additive manufacturing devices 1A, 1B and 1C.
  • the ZEO parameter indicates whether a manufacturing process is currently taking place in the respective device or not.
  • the parameter ZE1 indicates whether additional data models for the manufacturing process currently running or planned in this device may be added to the respective device.
  • the parameters ZE2 and ZE3 indicate the construction material or the layer thickness for the manufacturing process currently taking place or planned in this device.
  • the parameter ZE4 indicates the current height for a manufacturing process currently taking place in this device. If the manufacturing process has not yet started (as with device 1 A), then the current height has the value zero.
  • Another parameter ZE5 is the packing density for a manufacturing process currently specified for this device.
  • Another parameter ZE6 is the total height (job height) for a manufacturing process currently specified for this device, i.e.
  • a parameter ZE7 specifies the initial packing density. This is a minimum value of the packing density that must be achieved in order for a manufacturing process to even start.
  • the parameters ZE8 and ZE9 ultimately indicate the maximum achievable height in the device as well as the maximum achievable packing density at which the components can still be manufactured in a process-stable manner.
  • Control unit 100 transmits a number of component parameters BP1 to BP7 together with the data model of a component.
  • component parameters BP1 to BP3 can also be determined independently by the control unit based on the data model. In this case, the component parameters BP1 to BP3 do not have to be transmitted to the control unit 100 in addition to the data model.
  • BP1 and BP2 describe predetermined, mutually perpendicular spatial directions within the working plane and BP3 describe the direction perpendicular to the working plane, whereby it is assumed that the specified dimensions reflect a predetermined preferred orientation of a component in space during its production.
  • the component parameter BP7 (“overlap") determines whether a component may be arranged in an area of the working plane in which the scanning areas of different radiation sources used to solidify the building material overlap each other. An arrangement in an overlap area can Adversely affect component quality. The latest completion date can represent an additional factor as to whether a component should be manufactured as a priority.
  • the decision unit 104 initially excludes an assignment of this component to the manufacturing device 1C, since this uses a different construction material than that specified for the component B1.
  • the decision unit 104 carries out a test “nesting”. This means that the number of components B1 specified via the component parameter BP 6 is arranged as a test in the installation space of the manufacturing device 1A and the manufacturing device 1B. In both cases, it is determined how an arrangement would change the packing density and the final overall height, which is illustrated in Fig. 4. This also takes into account the fact that components whose production has not yet begun can be arranged differently.
  • the position of all components in the installation space can be changed during test nesting.
  • the state and property parameter ZE4 current layer stack height
  • the decision unit 104 determines based on the test nesting that the respective allocation of the components B1 in the manufacturing device 1A would increase the packing density from 4% to 4.7% and in the manufacturing device 1B the packing density would increase from 9.6 % would increase to 10.4%. In both cases, the final total height would not be different from the initial total height ZE6. Both manufacturing devices would therefore be approximately equivalent, even if the increase in packing density, which is considered advantageous, would be slightly greater in the manufacturing device 1B.
  • the allocation of the components B1 to the manufacturing device 1B by the decision unit 104 means that even after the components B1 have been assigned to the manufacturing device 1A, a manufacturing process in the manufacturing device 1A could not yet start, since the specified initial packing density ZE7 is 6%, i.e. that for one The minimum packing density to be exceeded at the start of a manufacturing process has not yet been reached.
  • the decision unit 104 initially excludes an assignment of this component to the manufacturing device 1B, since a different layer thickness than that specified for the component B2 is used in this device.
  • the decision unit 104 carries out a test “nesting”.
  • the number of components B2 specified via the component parameter BP 6 is arranged as a test in the installation space of the manufacturing device 1A and the manufacturing device 1C. In both cases, it is determined in what way the packing density and the final overall height would change as a result of an arrangement. It is also taken into account that components in a manufacturing device whose production has not yet begun can be arranged differently.
  • the state and property parameter ZE4 current layer stack height
  • the decision unit 104 determines based on the test nesting that the respective allocation of the components B2 in the manufacturing device 1 A would increase the packing density from 4% to 7.33% and in the manufacturing device 1 C the packing density would increase from 10% would reduce to 9.46%.
  • the final overall height would increase from 295mm to 343.6mm in the case of the manufacturing device 1C and would remain the same in the case of the manufacturing device 1A. Therefore, the decision unit 104 becomes the data model of the component B2 Transmit manufacturing device 1A, in which a manufacturing process can then be started, since the specified initial packing density ZE7 of 6% is exceeded as a result of the assignment of the data model for manufacturing the components B2.
  • the decision unit 104 initially excludes an assignment of this component to the manufacturing device 1A, since a different layer thickness than that specified for the component B3 is used in this device.
  • the decision unit 104 takes into account that the additional production of the components B3 should not change the initial total height ZE6.
  • the manufacturing device 1C shows advantages due to the larger dimensions of the installation space parallel to the working plane (visible in FIG. 2), which would also result from a test nesting.
  • the decision unit 104 therefore transmits the data model of the component B3 to the manufacturing device 1C.
  • the component volume BP3.1 can be used to estimate the newly emerging packing density.
  • the component packing density BP3.2 describes the packing density of the components within a cuboid “bounding box” around the components. This parameter can also be used to classify the component according to its “nesting” suitability.
  • a first step S1 the control device 100 receives first data models of first components to be produced and in step S12, state and property parameters are received from additive manufacturing devices connected to the control device 100.
  • the control device 100 can then assign a specific first data model to a specific additive manufacturing device in a step S3.
  • a test nesting of the first data model or models is carried out in some additive manufacturing devices in question, if necessary by means of additional changes to the arrangement in the installation space of second data models already assigned to the additive manufacturing device in a step S211.
  • control device 100/decision unit 104 can also assign second data models already assigned to a manufacturing device to another manufacturing device in order to create space in the installation space for the first data model to be added.
  • second data models already assigned to a manufacturing device can also assign second data models already assigned to another manufacturing device in order to create space in the installation space for the first data model to be added.
  • another component parameter that specifies whether the components can also be manufactured (if necessary in parallel) on different additive manufacturing devices.
  • the already assigned second data models, which are assigned to another manufacturing device would have the role of a first data model.
  • control device 100 can be designed in such a way that it receives information about first data models that are still to be produced, whereby the respective information does not yet contain all the details and can only be limited to the fact that within a predetermined period of time (e.g. until 11:59 p.m.) There are still orders coming for data models to be produced.
  • the control device 100 can activate or possibly extend hold times (HT) of manufacturing devices in which all manufacturing processes have already been completed by default, even if not all details for the first data models yet to be manufactured are available.
  • HT hold times

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Abstract

Ein computergestütztes Verfahren zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen weist die folgenden Schritte aufweist: Entgegennehmen einer Anzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen, die jeweils ein mittels einer additiven Herstellvorrichtung herzustellendes erstes Objekt geometrisch beschreiben, Entgegennehmen von Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparametern einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist, Übermitteln zumindest eines ersten computerbasierten Datenmodells an eine aus der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen ausgewählte Ziel-Herstellvorrichtung für eine Herstellung des durch das erste computerbasierte Datenmodell beschriebenen ersten Objekts mittels der Ziel-Herstellvorrichtung, wobei die Ziel-Herstellvorrichtung, der das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell übermittelt wird, aufgrund einer regelbasierten automatischen Entscheidung ausgewählt wird, bei der die entgegen genommenen Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparameter berücksichtigt werden.

Description

Dynamische Zuordnung von herzustellenden Objekten zu additiven Herstellvorrichtungen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein computergestütztes Verfahren zur Ansteuerung einer Anzahl von additiven Herstellvorrichtungen, eine entsprechende Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten mit der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, ein entsprechendes Fertigungssystem und ein zugehöriges Computerprogramm.
Additive Herstellvorrichtungen und zugehörige Verfahren, auf die sich die Erfindung insbesondere bezieht, sind allgemein dadurch charakterisiert, dass in ihnen Objekte durch Verfestigen eines formlosen Aufbaumaterials (z.B. eines Metall- oder Kunststoffpulvers) Schicht für Schicht hergestellt werden. Die Verfestigung kann beispielsweise durch Zufuhr von Wärmeenergie zum Aufbaumaterial mittels Bestrahlens desselben mit elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung (z.B. Lasersintern (SLS oder DMLS) oder Laserschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen) herbeigeführt werden. Beispielsweise beim Lasersintern oder Laserschmelzen wird ein Laserstrahl über jene Stellen einer Schicht des Aufbaumaterials bewegt, die dem Objektquerschnitt des herzustellenden Objekts in dieser Schicht entsprechen, so dass an diesen Stellen das Aufbaumaterial verfestigt wird. Nachdem an einer Stelle das Aufbaumaterial durch die Zufuhr von Wärmeenergie aufgeschmolzen bzw. gesintert wurde, liegt nach dem Abkühlen das Aufbaumaterial nicht mehr in formlosem Zustand, sondern als Festkörper vor.
Nachdem alle zu verfestigenden Stellen eines Objektquerschnitts abgetastet wurden, wird eine neue Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht und ebenfalls an den dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht entsprechenden Stellen verfestigt. WO 2011/100978 A1 offenbart ein computerimplementiertes Verfahren zur Vorbereitung eines Herstellvorgangs in einer additiven Herstellvorrichtung. Hierzu werden Datenmodelle einer Mehrzahl von herzustellenden Objekten in einen der additiven Herstellvorrichtung für die Herstellung zuzuführenden Datensatz (als Batch bezeichnet) integriert, welcher die Lage der Objekte im Bauraum spezifiziert. Bei der Anordnung der Objekte im Bauraum während ihrer Herstellung, dies wird im Allgemeinen als "Nesting" bezeichnet, wird insbesondere ein möglichst geringer Materialverbrauch für den Herstellungsvorgang angestrebt. Nachdem die Erzeugung des der additiven Herstellvorrichtung zuzuführen Datensatzes (Batches) abgeschlossen ist, wird der Datensatz der additiven Herstellvorrichtung zugeführt und der Herstellvorgang gestartet.
Üblicherweise werden alle herzustellenden Objekte zunächst gesammelt, bevor ein Herstellvorgang in einer ausgewählten additiven Herstellvorrichtung gestartet wird. Der Grund ist, dass für eine hohe Effizienz eine möglichst hohe Füllrate (auch als Packungsdichte bezeichnet) des Bauraums einer additiven Herstellvorrichtung angestrebt wird. Sobald ein Herstellvorgang in der additiven Herstellvorrichtung gestartet wurde, können dabei weitere in dem Herstellvorgang herzustellende Objekte nur dann der additiven Herstellvorrichtung zusätzlich hinzugefügt werden, wenn der Herstellvorgang kurzzeitig unterbrochen wird. Dies ist zum einen nachteilhaft, weil durch die Unterbrechung die Qualität der in Herstellung befindlichen Objekte beeinträchtigt wird (Streifenbildung), zum anderen führt die nachträgliche Hinzufügung von herzustellenden Objekten zu einer Verringerung der Gesamt-Packungsdichte während eines Herstellvorgangs.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein automatisiertes Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen bereitzustellen, welche es ermöglichen, ohne Nachteile weitere herzustellende Objekte eine additiven Herstellvorrichtung zuzuweisen, in der bereits ein Herstellvorgang abläuft.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 12. Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch durch untenstehende bzw. in den abhängigen Ansprüchen ausgeführte Merkmale der erfindungsgemäßen Verfahren weitergebildet sein und umgekehrt. Ferner können die im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Merkmale auch zur Weiterbildung einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt werden, selbst wenn dies nicht explizit angegeben wird.
Ein erfindungsgemäßes computergestütztes Verfahren zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, zeitgleich eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, wobei ein Herstellvorgang in jeder der additiven Herstellvorrichtungen jeweils durch einen Steuerdatensatz gesteuert wird, der die Lage und Orientierung der herzustellenden Objekte in einem Bauraum der additiven Herstellvorrichtung spezifiziert, weist die folgenden Schritte auf:
Entgegennehmen einer Anzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen, die jeweils ein mittels einer additiven Herstellvorrichtung herzustellendes erstes Objekt geometrisch beschreiben,
Entgegennehmen von Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparametern einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist,
Übermitteln zumindest eines ersten computerbasierten Datenmodells an eine aus der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen ausgewählte Ziel- Herstellvorrichtung für eine Herstellung des durch das erste computerbasierte Datenmodell beschriebenen ersten Objekts mittels der Ziel-Herstellvorrichtung, wobei die Ziel-Herstellvorrichtung, der das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell übermittelt wird, aufgrund einer regelbasierten automatischen Entscheidung ausgewählt wird, bei der die entgegen genommenen Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparameter berücksichtigt werden. Insbesondere kann es sich bei der additiven Herstellvorrichtung um eine Vorrichtung handeln, in der Objekte hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Bauebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind. Daneben ist aber auch eine Anwendung in Zusammenhang mit anderen additiven Herstellvorrichtungen möglich, beispielsweise FLM (Fused Layer Modelingj-Vorrichtungen, bei denen erhitztes thermoplastisches Material auf einem Substrat abgelegt wird.
Als Steuerdatensatz (oft auch als Steuerbefehlssatz bezeichnet) wird hier insbesondere eine Abfolge von Anweisungen angesehen, Schichten des Aufbaumaterials nacheinander aufzutragen und Bereiche der jeweiligen Schichten, die dem Querschnitt eines herzustellenden Objektes entsprechen, mit Strahlung abzutasten, um das Aufbaumaterial zu verfestigen. Im Falle von FLM-Vorrichtungen wird als Steuerdatensatz eine Abfolge von Anweisungen angesehen, erhitztes Aufbaumaterial an Stellen von Bereichen aufzutragen, die nach Prozessbeendigung dem fertigen Objekt entsprechen.
Im Detail basiert ein Steuerdatensatz auf einem Datenmodell des oder der herzustellenden Objekte, bevorzugt einem CAD-Modell. Der Steuerdatensatz legt für jede Schicht während der Herstellung die Stellen, an denen durch Strahlungszufuhr eine Verfestigung des Aufbaumaterials bewirkt werden soll, fest und optional eine Dicke der Schicht. Des Weiteren enthält ein Steuerdatensatz in der Regel auch herstellvorrichtungsspezifische Informationen, beispielsweise bezüglich der Lage und Orientierung der Objekte in der additiven Herstellvorrichtung.
Bei einem ersten oder zweiten computerbasierten Datenmodell handelt es sich in der Regel um ein 3D-CAD-Modell eines herzustellenden Objekts. Das Modell kann dabei auch bereits im STL-Format vorliegen bzw. Schichtinformationen über die einzelnen Schichten in dem beabsichtigten Herstellungsvorgang durch ein generatives Schichtbauverfahren enthalten. Bevorzugt ist das zweite computerbasierte Datenmodell bereits Bestandteil eines Steuerdatensatzes einer additiven Herstellvorrichtung, wohingegen dies für das erste computerbasierte Datenmodell noch nicht der Fall ist. Ferner sei an dieser Stelle noch vermerkt, dass in der vorliegenden Anmeldung der Begriff 'Anzahl" stets im Sinne von "ein oder mehrere’ zu verstehen ist.
Optional können einem ersten Datenmodell noch die folgenden Informationen (Objektparameter) hinzugefügt sein oder werden:
• die bevorzugte Orientierung des herzustellenden Objekts im Bauraum während seiner Herstellung
• das bevorzugte Aufbaumaterial zur Herstellung des Objekts
• Vorgaben für die bevorzugt zu verwendende Schichtdicke bei der Herstellung
• Vorgaben für die bevorzugt anzuwendende Belichtungsstrategie, also die Art und Weise in der ein z.B. Laserstrahl zur Verfestigung des Aufbaumaterials über eine Schicht des Aufbaumaterials bewegt wird
• die gewünschte Stückzahl von herzustellenden ersten Objekten
• eine Angabe, ob bei der Herstellung der ersten Objekte zur Verfestigung des Aufbaumaterials innerhalb eines Querschnitts des Objekts mehrere Laserstrahlen gleichzeitig zum Einsatz kommen können
• eine Angabe, ob alle ersten Objekte gemeinsam in einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden sollen oder ob eine Aufteilung auf mehrere Herstellvorrichtungen möglich ist
• dürfen Datenmodelle, die bereits einer bestimmten additiven Herstellungsvorrichtung für einen Herstellvorgang zugewiesen sind, einer anderen additiven Herstellvorrichtung zugewiesen werden?
Die zusätzlichen Informationen können einem ersten Datenmodell beispielsweise dadurch hinzugefügt werden, dass die Informationen im Namen der das erste Datenmodell enthaltenden Datei codiert werden können, also indem beispielsweise "_5" an den Dateinamen angehängt wird um zu kennzeichnen, dass die gewünschte Stückzahl fünf ist. Sofern Objektparameter, wie z.B. das zu verwendende Aufbaumaterial, offengelassen werden, schafft dies Freiräume für die Zuweisung deines Datenmodells zu einer additiven Herstellvorrichtung. Zustandsdaten einer additiven Herstellvorrichtung sind insbesondere Informationen über den aktuellen Betriebszustand. Eigenschaftsparameter sind insbesondere Parameter(werte), welche technische Charakteristika einer additiven Herstellvorrichtung beschreiben. Insbesondere werden diese Zustandsdaten/Eigenschaftsparameter einer Ansteuervorrichtung der additiven Herstellvorrichtungen von den additiven Herstellvorrichtungen selbstständig übermittelt.
Beispiele für Zustandsdaten sind folgende:
• Zulässigkeit des Hinzufügen weiterer Objekte zu den bereits der additiven Herstellvorrichtung zugewiesenen zweiten Objekten (es kann Gründe geben, aufgrund derer der Herstellvorgang der zweiten Objekte möglichst rasch beendet werden sollte, z. B. wenn die zweiten Objekte dringend benötigt werden: in diesem Fall würde eine zusätzlich Herstellung von anderen Objekten zu unerwünschten Verzögerungen führen)
• das Aufbaumaterial, welches gerade in der additiven Herstellvorrichtung verbaut wird
• die Schichtdicken, mit denen ein Herstellvorgang der zweiten Objekte abläuft/ablaufen soll
• die aktuelle Höhe des während eines Bauvorgangs der zweiten Objekte bereits partiell verfestigten Schichtstapels, also die Gesamtdicke der während des Bauvorgangs bereits aufgetragenen Schichten
• die Anfangs-Gesamthöhe (Gesamtdicke der aufgetragenen Schichten), die für die Herstellung aller zweiten Objekte benötigt wird
• die Packungsdichte im Bauraum einer additiven Herstellvorrichtung, die resultiert wenn in dieser Herstellvorrichtung allein die zweiten Objekte hergestellt werden; die Packungsdichte ist hierbei definiert als das Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen der herzustellenden Objekte und dem Gesamtvolumen des Bauraums
• die End-Gesamthöhe (Gesamtdicke der aufgetragenen Schichten), die für die Herstellung der zweiten Objekte benötigt wird. Beispiele für Eigenschaftsparameter sind folgende:
• die Art des in einer additiven Herstellvorrichtung verarbeitbaren Baumaterials
• das Gesamtvolumen des Bauraums einer additiven Herstellvorrichtung
Weitere Parameter lassen sich sowohl als Eigenschaftsparameter als auch als Zustandsdaten auffassen. Dabei handelt es sich insbesondere um folgende:
• eine Anfangspackungsdichte (aPd), die angibt, welche minimale Packungsdichte in den ersten Schichten vorhanden sein muss, damit ein Herstellvorgang gestartet wird; die Wahl der Anfangspackungsdichte richtet sich danach, wie viel unverfestigtes Pulver, welches aufbereitet oder entsorgt werden muss, toleriert werden kann, damit sich ein Herstellvorgang noch lohnt: Insbesondere könnte auch eine additive Herstellvorrichtung selbstständig ermitteln, welche Packungsdichte bei einem Start eines Herstellvorgangs vorliegt und bei Überschreiten der Anfangspackungsdichte automatisch den Herstellvorgang starten; infolge des erfindungsgemäßen Vorgehens ist es insbesondere möglich, einen Herstellvorgang mit niedriger Packungsdichte zu starten, da im weiteren Verlauf des Herstellvorgangs noch weitere herzustellenden Objekte hinzu kommen.
• die maximal mögliche Höhe des Bauraums, die in einer additiven Herstellvorrichtung für einen Herstellvorgang zur Verfügung steht, auch als maximale Jobhöhe (mJh) bezeichnet; die maximale Jobhöhe ist abhängig von der maximalen Bauraumhöhe der additiven Herstellvorrichtung, kann aber auch limitiert sein durch die maximale Bauhöhe, bei der ein Aufbaumaterial noch prozessstabil verbaut werden kann; da sich mit wachsender Jobhöhe auch die Abkühlzeit nach Beendigung des Herstellvorgangs verlängert, kann die maximale Jobhöhe auch durch die Länge der nach Abschluss eines Herstellvorgangs noch abzuwartenden Abkühlzeit limitiert sein; ferner kann die maximale Jobhöhe auch durch die Alterungscharakteristik des Aufbaumaterials limitiert sein, da mit zunehmender Jobhöhe das unverfestigt bleibende Aufbaumaterial, das möglichst wieder verwendet werden soll, durch die längere Temperaturbelastung stärker altert. • die maximale Packungsdichte (mPd), also das maximal mögliche Verhältnis zwischen dem Volumen aller herzustellenden Objekte und dem Bauraumvolumen; da üblicherweise die thermischen Verhältnisse innerhalb des Bauraums mit steigender Packungsdichte schwerer zu kontrollieren sind, kann ein Maximalwert für die Packungsdichte vordefiniert werden
• eine Haltezeit (HT), bei der es sich um eine Wartezeit handelt, in der eine Herstellvorrichtung auf einer erhöhten Temperatur, beispielsweise auf der Arbeitstemperatur oder etwas unterhalb derselben gehalten wird, um abzuwarten, ob noch weitere Objekte in dem aktuellen Herstellvorgang hergestellt werden sollen, bevor die Herstellvorrichtung abgekühlt wird;
Nachfolgend wird der Einfachheit halber manchmal nur von Zustandsdaten oder aber von Zustands- und Eigenschaftsparametern gesprochen, obwohl stets Zustandsdaten und Eigenschaftsparameter gemeint sind.
Basierend auf den ersten und zweiten Datenmodellen und den Zustandsdaten/Eigenschaftsparametern der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, die theoretisch für die Herstellung der ersten Objekte zur Verfügung stehen, kann automatisiert aufgrund vorgegebener Entscheidungsregeln festgelegt werden, welcher Ziel-Herstellvorrichtung die ersten Datenmodelle für eine Herstellung der ersten Objekte zugewiesen werden. Da für eine Zuweisung der ersten Datenmodelle zu einer Ziel-Herstellvorrichtung kein manueller Eingriff notwendig ist, muss insbesondere für solch eine Zuweisung nicht ein Herstellvorgang in der Ziel- Herstellvorrichtung unterbrochen werden. Dies hat auch den weiteren Vorteil, dass die herzustellenden Objekte rascher fertiggestellt werden können, da nicht gewartet werden muss, bis genügend Objekte für einen wirtschaftlichen Herstellvorgang vorhanden sind, sondern ein Herstellvorgang bereits mit zunächst nur wenigen Objekten gestartet werden kann.
Regeln, auf denen eine Entscheidung über die Zuweisung von ersten Datenmodellen zu einer Ziel-Herstellvorrichtung basiert, können beispielsweise folgende sein: • Erzielung einer möglichst effizienten Verwendung von Aufbaumaterial (einhergehend mit einer möglichst hohen Packungsdichte während eines Herstellvorgangs in einer Herstellvorrichtung, da dann weniger Aufbaumaterial entsorgt bzw. wieder aufbereitet werden muss)
• Begrenzung der maximalen Zeitdauer eines in einer Herstellvorrichtung ablaufenden Herstellvorgangs
• Zuordnung der ersten Datenmodelle zu jener additiven Herstellvorrichtung, bei der der Herstellvorgang einschließlich der ersten Objekte möglichst rasch zum Abschluss gelangt, sodass die ersten Objekte der Herstellvorrichtung entnommen werden können; bei der Umsetzung dieser Regel kann beispielsweise auch abgeprüft werden, wie lang die Abkühlzeit einer additiven Herstellvorrichtung ist, die proportional zur Jobhöhe ist;
• Wird durch die Zuweisung der ersten Datenmodelle die zulässige maximale Packungsdichte und/oder maximale Jobhöhe, die für die in Frage kommende additive Herstellvorrichtung vorgegeben sind, überschritten?
Bei der Anwendung der Regeln kann eine Priorisierung von Regeln stattfinden. Beispielsweise könnte als wichtigstes Entscheidungskriterium angesehen werden, dass nach der Zuweisung der ersten Datenmodelle zu einer additiven Herstellvorrichtung ein Verhältnis aus der resultierenden Packungsdichte zur resultierenden End-Gesamthöhe möglichst groß ist. Hier steht der Gedanke im Hintergrund, dass für eine hohe Effizienz die Packungsdichte möglichst groß sein sollte und z.B. für einen raschen Abkühlvorgang die End-Gesamthöhe in Grenzen gehalten werden sollte.
Wenn in der additiven Herstellvorrichtung, der das erste Datenmodell zugewiesen wird, bereits ein Herstellvorgang der zweiten Objekte abläuft, so wird bevorzugt festgelegt, welche der zweiten Objekte noch an anderen Stellen im Bauraum angeordnet werden können, da mit ihrer Herstellung noch nicht begonnen wurde. Dabei kann auch die für den Nesting-Vorgang der Anordnung der ersten Objekte im Bauraum benötigte Zeitdauer berücksichtigt werden. Es sei noch erwähnt, dass als Ziel-Herstellvorrichtung auch eine Herstellvorrichtung in Frage kommen kann, in der bereits ein Herstellvorgang aller ihr bereits zugewiesenen Datenmodelle zum Abschluss gekommen ist und die (während der oben erwähnten Haltezeit) in Bereitschaft für noch erwartete Herstellvorgänge gehalten wird.
Weitere Vorteile aufgrund des beschriebenen Vorgehens sind folgende:
Aufgrund der besseren Ausnutzung des verfügbaren Bauraums einer additiven Herstellvorrichtung, können die Herstellkosten eines Objekts massiv reduziert werden.
Einem Anwender wird die Entscheidung abgenommen, auf welcher Herstellvorrichtung Objekte gebaut werden sollen. Insbesondere aufgrund der hohen Datenmenge wird der Anwender in der Regel nicht in der Lage sein, kurzfristig eine Entscheidung zu treffen.
Die Stillstandszeit der einzelnen additiven Herstellvorrichtungen verringert sich, da nicht abgewartet werden muss, bis sich genügend Bauteile für eine gemeinsame Herstellung in einem gemeinsamen Herstellvorgang angesammelt haben.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden bei dem Verfahren die Anzahl von Steuerdatensätzen der Anzahl von additiven Herstellvorrichtungen testweise so abgeändert, dass ein abgeänderter Steuerdatensatz jeweils die Lage und Orientierung der Anzahl von ersten Objekten und der Anzahl von zweiten Objekten im Bauraum der jeweiligen aktiven additiven Herstellvorrichtung spezifiziert und die Ziel-Herstellvorrichtung für eine Herstellung der durch die Anzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen beschriebenen ersten Objekte wird auf der Grundlage der testweise abgeänderten Steuerdatensätze ausgewählt.
Aufgrund der Vielzahl der ihr zur Verfügung gestellten Informationen ist eine Ansteuervorrichtung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen in der Lage, selbstständig zu simulieren, ob eine Hinzufügung der ersten Objekte zu einem Herstellvorgang der für eine bestimmte additive Herstellvorrichtung vorgesehen ist, zu einem Resultat führt, welches zu keiner Verletzung der durch die Eigenschaftsparameter und den aktuellen Zustand der bestimmten additiven Herstellvorrichtung vorgegebenen Randbedingungen führt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung können die von den additiven Herstellvorrichtungen entgegengenommen Zustandsdaten eine Information über den Baufortschritt bei der Herstellung von zweiten Objekten enthalten.
Die Information über den Baufortschritt kann in Fällen wichtig sein, in denen bereits im Bau befindliche zweite Objekte innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne fertiggestellt sein müssen (der Herstellvorrichtung entnommen werden müssen).
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell an eine Ziel-Herstellvorrichtung übermittelt, in der die Herstellung eines zweiten Objekts bereits begonnen hat.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorgehens ist es insbesondere möglich, weitere herzustellende Objekte einer additiven Herstellvorrichtung zuzuweisen, obwohl in der Herstellvorrichtung bereits ein Herstellvorgang begonnen hat.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden der Ziel-Herstellvorrichtung Platzierungsinformationen übermittelt, die eine Platzierung der ersten Objekte in einem Bauraum der additiven Herstellvorrichtung dergestalt spezifizieren, dass mindestens ein erstes Objekt und mindestens ein zweites Objekt mit zeitlicher Überschneidung hergestellt werden.
Eine besonders hohe Packungsdichte lässt sich insbesondere dann erzielen, wenn die neu hinzugefügten ersten Objekte nicht lediglich erst dann in der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden, wenn die Herstellung der bereits zugewiesenen zweiten Objekte abgeschlossen ist. Bevorzugt werden die ersten Objekte so im Bauraum platziert, dass innerhalb einer Schicht gleichzeitig Querschnitte der ersten Objekte und der zweiten Objekte verfestigt werden. Bei einer Weiterbildung der Erfindung können die Eigenschaftsparameter eine für vorgegebene Randbedingungen erzielbare maximale Gesamt-Packungsdichte und/oder minimale Gesamtbauhöhe in der Ziel-Herstellvorrichtung spezifizieren.
Die Vorgabe einer maximalen Gesamt-Packungsdichte kann dann sinnvoll sein, wenn es bei der Herstellung der Objekte aus einem bestimmten Aufbaumaterial sehr wichtig ist, dass eine gewünschte Temperaturverteilung im Bauraum möglichst genau eingehalten wird. Es ist hierbei nämlich zu berücksichtigen, dass es mit anwachsender Packungsdichte schwerer sein kann, für eine gewünschte Temperaturverteilung im Bauraum zu sorgen. Die Vorgabe einer minimalen Gesamtbauhöhe führt dazu, dass erste Objekte bevorzugt einer additiven Herstellvorrichtung zugewiesen werden, in der nach Fertigung der ersten Objekte die minimale Gesamtbauhöhe überschritten wird. Die Vorgabe der minimalen Gesamtbauhöhe kann daher dazu führen, dass die ersten Objekte möglichst rasch erhalten werden.
Bei einer noch weitergehenden Weiterbildung der Erfindung enthalten die Zustandsdaten eine Information über die bei der Herstellung der zweiten Objekte in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Packungsdichte und/oder Bauhöhe und die regelbasierte Entscheidung berücksichtigt die durch die gemeinsame
Herstellung von ersten und zweiten Objekten in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Gesamt-Packungsdichte und/oder Gesamtbauhöhe.
Die Information über die bei der Herstellung der zweiten Objekte in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Packungsdichte und/oder Bauhöhe erleichtert die Ermittlung der durch die Hinzufügung der ersten Objekte erzielten Gesamt- Packungsdichte bzw Jobhöhe.
Bei einer noch weitergehenden Weiterbildung der Erfindung berücksichtigt die regelbasierte Entscheidung die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in einer additiven Herstellvorrichtung jeweils resultierende Abänderung der Packungsdichte und/oder Bauhöhe. Bei solch einem Vorgehen kann beispielsweise angestrebt werden, durch die Hinzufügung der ersten Objekte für eine möglichst geringe Abänderung der Packungsdichte zu sorgen, da wie bereits erwähnt, die Packungsdichte einen Einfluss auf die Temperaturverteilung im Bauraum haben kann.
Bei einer noch weitergehenden Weiterbildung der Erfindung wird die regelbasierte Entscheidung so getroffen, dass ein erstes computerbasiertes Datenmodell an jene additive Herstellvorrichtung übermittelt wird, für die, im Vergleich zu den anderen der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Packungsdichte einen Maximalwert annimmt und/oder die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Gesamtbauhöhe einen Minimalwert annimmt.
Ein Maximalwert der durch die Hinzufügung der ersten Objekte resultierenden Packungsdichte führt zu einer möglichst effizienten Ausnutzung von Aufbaumaterial. Ein Minimalwert der durch die Hinzufügung der ersten Objekte resultierenden Gesamtbauhöhe führt dazu, dass sich die Abkühlzeit der additiven Herstellvorrichtung nach Abschluss des Herstellvorgangs verringert.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der Ziel-Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts, mit dessen Herstellung vor Übermittlung des zumindest einen ersten computerbasierten Datenmodells noch nicht begonnen wurde, an eine andere additive Herstellvorrichtung als die Ziel-Herstellvorrichtung übermittelt, um in der anderen Herstellvorrichtung hergestellt zu werden.
Wenn ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines zweiten Objekts, mit dessen Herstellung in der Ziel-Herstellvorrichtung noch nicht begonnen wurde, für einen Herstellvorgang einer anderen Herstellvorrichtung zugewiesen wird, dann können daraus insgesamt Vorteile resultieren. In der Ziel-Herstellvorrichtung können dann die ersten Objekte hergestellt werden, mit deren Herstellung ansonsten möglicherweise hätte gewartet werden müssen, da noch keine passende Ziel-Herstellvorrichtung vorhanden ist. Bevorzugt werden die zweiten Objekte einer anderen Herstellvorrichtung zugewiesen, in der mit der Herstellung der zweiten Objekte sofort begonnen werden kann.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung spezifiziert der Steuerdatensatz die Herstellung von generischen Stützstrukturen, welche während des Herstellvorgangs von hinzugefügten ersten Objekten als Stützstrukturen für diese dienen können, für zumindest eine, bevorzugt für alle, der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist.
Abhängig vom verwendeten Aufbaumaterial kann es notwendig sein, herzustellende Objekte während des Herstellvorgangs durch Stützstrukturen abzustützen, damit sie ihre Lage im Bauraum beibehalten und ihre Form nicht ändern. Wenn der Steuerdatensatz einer additiven Herstellvorrichtung, der bereits ein zweites Datenmodell für die Herstellung von zweiten Objekten zugewiesen ist, zusätzlich noch die Herstellung von generischen Stützstrukturen spezifiziert, dann können diese generischen Stützstrukturen für die Herstellung von der additiven Herstellvorrichtung zuzuweisenden ersten Objekten verwendet werden. Unter Umständen wäre ansonsten eine Zuweisung von ersten Objekten zu einer bestimmten additiven Herstellvorrichtung gar nicht möglich.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden zusätzlich zu den ersten Datenmodellen auch Objektparameter (BPn) entgegen genommen, die Randbedingungen für die additive Herstellung von Objekten spezifizieren, die durch die ersten Datenmodelle geometrisch beschrieben werden.
Beispiele für mögliche Objektparameter sind weiter oben angegeben. Ebenso werden im Zusammenhang mit der Beschreibung von ausführungsformen weiter unten Beispiele für mögliche Objektparameter gegeben -- dort als Bauteilparameter bezeichnet. Eine erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, zeitgleich eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, weist auf: eine Objektdaten-Eingangsschnittstelle zum Entgegennehmen einer Mehrzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen, die jeweils ein mittels einer additiven Herstellvorrichtung herzustellendes erstes Objekt geometrisch beschreiben, eine Zustandsdaten-Eingangsschnittstelle zum Entgegennehmen von Zustandsdaten einer Anzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist, eine Objektdaten-Ausgangsschnittstelle zum Übermitteln zumindest eines ersten computerbasierten Datenmodells an eine aus der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen ausgewählte Ziel-Herstellvorrichtung für eine Herstellung des durch das erste computerbasierte Datenmodell beschriebenen ersten Objekts mittels der Ziel-Herstellvorrichtung, und eine Entscheidungseinheit, die eingerichtet ist, die Ziel-Herstellvorrichtung, der das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell übermittelt wird, aufgrund einer regelbasierten automatischen Entscheidung auszuwählen, bei der die entgegen genommenen Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparameter berücksichtigt werden.
Insbesondere kann es sich bei der additiven Herstellvorrichtung um eine Vorrichtung handeln, in der Objekte hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Bauebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind. Daneben ist aber auch eine Anwendung in Zusammenhang mit anderen additiven Herstellvorrichtungen möglich, beispielsweise FLM (Fused Layer Modelingj-Vorrichtungen, bei denen erhitztes thermoplastisches Material auf einem Substrat abgelegt wird.
Man kann sich die Ansteuervorrichtung als Verteilzentrum vorstellen, die
Datenmodelle von herzustellenden Objekten (Bauteilen) entgegennimmt und einer oder mehreren der mit der Ansteuervorrichtung verbundenen Herstellvorrichtungen für einen Herstellvorgang einer Anzahl der Objekte zuweist. Die computerbasierten Datenmodelle können dabei der Ansteuervorrichtung von einer mit dieser über ein Netzwerk verbundenen Datenmodellgenerierungs- oder aufbereitungseinheit zugeführt werden, beispielsweise von einem Entwurfsrechner oder einem Computer, der der Anpassung der Datenmodelle an einen spezifischen Herstellvorgang oder z.B. der Zerlegung eines Datenmodells in Schichten dient, der Festlegung der Orientierung des herzustellenden Objekts im Raum während der Herstellung oder aber der Zuweisung von Metadaten bzw. Bauteilparametern zu dem Datenmodell, wie z.B. der bevorzugten Schichtdicke, der Festlegung des bei der additiven Fertigung zu verwendenden Aufbaumaterials, etc. Weitere Beispiele für mögliche Bauteilparameter werden im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsformen aufgelistet.
Eine erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung kann nicht nur allein durch Hardwarekomponenten, sondern auch allein durch Softwareware-Komponenten oder Mischungen aus Hard- und Software realisiert sein kann. Beispielsweise kann es sich um ein Software-Paket handeln, das auf einem Computer installiert ist, der über Leitungen oder mittels Funk mit der Mehrzahl von Herstellvorrichtungen oder Komponenten, von denen Datenmodelle entgegen genommen werden, verbunden ist.
In der vorliegenden Anmeldung erwähnte Schnittstellen müssen nicht zwangsläufig als Hardware-Komponenten ausgebildet sein, sondern können auch als Softwaremodule realisiert sein, beispielsweise, wenn die darüber eingespeisten bzw. ausgegebenen Daten von bereits auf dem gleichen Gerät realisierten anderen Komponenten übernommen werden können oder an eine andere Komponente nur softwaremäßig übergeben werden müssen. Ebenso könnten die Schnittstellen aus Hardware- und Software-Komponenten bestehen, wie zum Beispiel einer Standard- Hardware-Schnittstelle, die durch Software für den konkreten Einsatzzweck speziell konfiguriert wird. Außerdem können mehrere Schnittstellen auch in einer gemeinsamen Schnittstelle, beispielsweise einer Input-Output-Schnittstelle, zusammengefasst sein. Für eine regelbasierte automatische Entscheidung ist die Entscheidungseinheit bevorzugt als Expertensystem ausgebildet. Die Regelbasis kann dabei bevorzugt vom Nutzer beeinflusst werden, indem z.B. eine Hierarchie von bei der Entscheidung zu berücksichtigenden Kriterien festgelegt wird.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten mit einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, zeitgleich eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, weist ein erfindungsgemäßes computergestütztes Verfahren zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen auf.
Insbesondere kann es sich bei der additiven Herstellvorrichtung um eine Vorrichtung handeln, in der Objekte hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Bauebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind. Daneben ist aber auch eine Anwendung in Zusammenhang mit anderen additiven Herstellvorrichtungen möglich, beispielsweise FLM (Fused Layer Modelingj-Vorrichtungen, bei denen erhitztes thermoplastisches Material auf einem Substrat abgelegt wird.
Mittels des angeführten Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten können diese kostengünstiger hergestellt werden. Es ergeben sich insbesondere die weiter oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen angegebenen Vorteile.
Bei einer Weiterbildung des Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten, bei dem in der Ziel-Herstellvorrichtung die Herstellung eines zweiten Objekts, dem ein zweites computerbasiertes Datenmodell zugeordnet ist, bereits begonnen hat, die Herstellung ohne Unterbrechung des Herstellvorgangs weiter geführt, wobei nach der Übermittlung des ersten computerbasierten Datenmodells sowohl das erste Objekt als auch das zweite Objekt durch die Ziel- Herstellvorrichtung hergestellt werden.
Mittels des angeführten Verfahrens kann eine Unterbrechung eines laufenden Herstellvorgangs insbesondere dadurch vermieden werden, dass die Ansteuervorrichtung selbsttätig mit der ausgewählten Ziel-Herstellvorrichtung kommuniziert.
Ein erfindungsgemäßes Fertigungssystem weist eine Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen auf, von denen jede geeignet ist, mit zeitlicher Überschneidung, insbesondere zeitgleich, eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen des Aufbaumaterials, und eine mit der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen verbundene erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen.
Insbesondere kann es sich bei der additiven Herstellvorrichtung um eine Vorrichtung handeln, in der Objekte hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Bauebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind. Daneben ist aber auch eine Anwendung in Zusammenhang mit anderen additiven Herstellvorrichtungen möglich, beispielsweise FLM (Fused Layer Modelingj-Vorrichtungen, bei denen erhitztes thermoplastisches Material auf einem Substrat abgelegt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem kann die Mehrzahl von Herstellvorrichtungen effizient mit hohem Durchsatz betrieben werden.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm weist Programmcodemittel auf, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen auszuführen, wenn das Computerprogramm mittels eines Datenprozessors, insbesondere eines mit einer additiven Herstellvorrichtung zusammenwirkenden Datenprozessors, ausgeführt wird. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm ermöglicht eine schnelle Installierbarkeit (beispielsweise beim Betreiber eines Parks von additiven Herstellvorrichtungen, dem von Kunden Datenmodell von im Auftrag zu fertigenden Bauteilen übermittelt werden).
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt die Bauräume dreier additiver Herstellvorrichtungen, denen jeweils bereits herzustellende Bauteile zugewiesen sind.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung von drei beispielhaften Bauteilen, deren Datenmodell jeweils einer aus einer Mehrzahl von vorhandenen Herstellvorrichtungen zugewiesen werden soll.
Fig. 4 zeigt die Bauräume zweier additiver Herstellvorrichtungen nachdem in diesen probeweise weitere Bauteile angeordnet wurden.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen.
Fig. 6 zeigt einen schematischen Aufbau einer Ansteuervorrichtung.
Fig. 7 zeigt schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen. Nachfolgend wird mit Bezug auf Fig. 1 zunächst eine beispielhafte additive Herstellvorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 . Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält sie eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4. In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Baubehälter 5 mit einer Behälterwandung 6 angeordnet. Durch die obere Öffnung des Baubehälters 5 ist eine Arbeitsebene bzw. Bauebene 7 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene 7, der zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden kann, als Baufeld 8 bezeichnet wird.
In dem Baubehälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer T räger 10 angeordnet, an dem eine Grundplatte 11 angebracht ist, die den Behälter 5 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 11 kann eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein, die an dem Träger 10 befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger 10 ausgebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte 11 noch eine Bauplattform 12 als Bauunterlage angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 11 selber aufgebaut werden, die dann als Bauunterlage dient. In Fig. 1 ist das in dem Behälter 5 auf der Bauplattform 12 zu bildende Objekt 2 unterhalb der Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13. Der durch die Arbeitsebene 7 nach oben und die Grundplatte 11 nach unten begrenzte Raum innerhalb des Baubehälters 5 wird auch als Bauraum bezeichnet.
Die Lasersinter- oder -Schmelzvorrichtung 1 enthält weiterhin einen Vorratsbehälter 14 für ein Aufbaumaterial 15, in diesem Beispiel ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares Pulver, und einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter 16 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 innerhalb des Baufelds 8. Optional kann in der Prozesskammer 3 eine Heizvorrichtung, z.B. eine Strahlungsheizung 17 angeordnet sein, die zum Beheizen des aufgebrachten Aufbaumaterials dient. Als Strahlungsheizung 17 kann beispielsweise ein Infrarotstrahler vorgesehen sein. Die beispielhafte additive Herstellvorrichtung 1 enthält ferner eine Energieeintragsvorrichtung 20 mit einem Laser 21 , der einen Laserstrahl 22 erzeugt, welcher über eine Strahlablenkung 23, beispielsweise einen oder mehrere Galvanometerspiegel, umgelenkt wird und durch eine Fokussiervorrichtung 24 über ein Einkoppelfenster 25, das an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Kammerwandung 4 angebracht ist, auf die Arbeitsebene 7 fokussiert wird.
Der in Fig. 1 gezeigte spezifische Aufbau einer Lasersinter- oder -Schmelzvorrichtung ist für die vorliegende Erfindung nur beispielhaft und kann natürlich auch abgewandelt werden, insbesondere bei Verwendung einer anderen Energieeintragsvorrichtung als der gezeigten. Insbesondere ist es in der additiven Herstellvorrichtung 1 auch möglich, eine Mehrzahl von Objekten herzustellen und nicht nur eines wie in Fig. 1 .
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiterhin eine Steuereinrichtung 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 mittels eines Steuerdatensatzes in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung auch teilweise oder ganz außerhalb der additiven Herstellvorrichtung angebracht sein. Die Steuereinrichtung kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der additiven Herstellvorrichtung in einer Speichervorrichtung gespeichert sein, von wo aus es (z.B. über ein Netzwerk) in die additive Herstellvorrichtung, insbesondere in die Steuereinrichtung, geladen werden kann.
In der vorliegenden Anmeldung schließt der Begriff "Steuereinrichtung" jede computerbasierte Steuereinrichtung ein, die in der Lage ist, den Betrieb einer additiven Herstellvorrichtung oder zumindest einer der Komponenten derselben zu steuern oder zu regeln. Dabei muss die Verbindung zwischen Steuereinrichtung und gesteuerten Komponenten nicht notwendigerweise kabelgestützt sein, sondern kann auch mittels Funk implementiert werden, indem die Steuereinrichtung entsprechende Funkempfänger und -sender aufweist. Im Betrieb wird durch die Steuereinrichtung 29 der T räger 10 Schicht für Schicht abgesenkt, der Beschichter 16 zum Auftrag einer neuen Pulverschicht angesteuert und die Energieeintragsvorrichtung 20, also insbesondere die Strahlablenkung 23 und gegebenenfalls auch der Laser 21 und/oder die Fokussiervorrichtung 24, angesteuert zum Verfestigen der jeweiligen Schicht an den dem jeweiligen Objekt/den jeweiligen Objekten entsprechenden Stellen mittels Abtastens dieser Stellen mit dem Laser.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen. In Fig. 5 sind beispielhaft drei additive Herstellvorrichtungen 1A, 1 B und 1 C mit einer Ansteuervorrichtung 100 zur Ansteuerung dieser additiven Herstellvorrichtungen verbunden.
Ein Aufbau der Ansteuervorrichtung 100 ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Diese weist eine Objektdaten-Eingangsschnittstelle 101 zum Entgegennehmen einer Anzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen (On), die jeweils ein mittels einer additiven Herstellvorrichtung herzustellendes erstes Objekt geometrisch beschreiben, auf. Beispielsweise können die Datenmodelle der Objektdaten-Eingangsschnittstelle 101 von einer Datenbank oder einem Entwurfssystem, auf dem CAD-Modelle von herzustellenden Objekten generiert werden, zugeführt werden. Die Datenübermittlung kann hierbei kabelgestützt oder per Funk erfolgen. Insbesondere kann die Objektdaten-Eingangsschnittstelle 101 mit einem zur Datenübertragung geeigneten Netzwerk verbunden sein. Mit anderen Worten, die Datenübertragung kann gegebenenfalls auch über große räumliche Entfernungen erfolgen (z.B. über das Internet).
Weiterhin weist die Ansteuervorrichtung 100 eine Zustandsdaten- Eingangsschnittstelle 102 zum Entgegennehmen von Zustands- und Eigenschaftsparametern (ZEn) einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist, auf. In Fig. 5 wären das Zustands- und Eigenschaftsparameter der Herstellvorrichtungen 1 A, 1 B und 1 C. Eine Entscheidungseinheit 104, beispielsweise in Gestalt einer CPU, dient der Verarbeitung der über die Objektdaten-Eingangsschnittstelle 101 und die Zustandsdaten-Eingangsschnittstelle 102 zugeführten Daten. Im Ergebnis trifft die Entscheidungseinheit 104 eine Entscheidung, welcher der Herstellvorrichtungen 1A, 1 B oder 1 C ein über die Objektdaten-Eingangsschnittstelle 101 zugeführtes Datenmodell für die Herstellung des dem Datenmodell zugehörigen Objekts zugeführt werden soll. An diese Herstellvorrichtung, im Folgenden auch als Ziel- Herstellvorrichtung bezeichnet, werden dann über die Objektdaten- Ausgangsschnittstelle 103 ein oder mehrere der ersten Datenmodelle (On) übermittelt.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Funktionsweise der Entscheidungseinheit 104 anhand einiger Beispiele erläutert.
Fig. 2 zeigt die Bauräume dreier additiver Herstellvorrichtungen 1A, 1 B und 1 C, denen jeweils bereits herzustellende Bauteile zugewiesen sind. In dem Steuerdatensatz jeder dieser Herstellvorrichtungen ist bereits ein Herstellvorgang eines in der jeweiligen Vorrichtung herzustellenden Objekts spezifiziert. Für jeden der drei Bauräume sind beispielhaft Zustands- und Eigenschaftsparameter ZE0 bis ZE9 spezifiziert.
Nachfolgend wird angenommen, dass von der Ansteuervorrichtung 100 im Laufe eines Tages Aufträge für die möglichst rasche Fertigung dreier verschiedener Bauteile entgegen genommen werden und zwar für das ein erstes Bauteil B1 um 09:00 Uhr, ein zweites Bauteil B2 um 13:00 Uhr und ein drittes Bauteil B3 um 18:00 Uhr. Dies bedeutet, zu den angegebenen Zeitpunkten wird der Ansteuervorrichtung 100 jeweils das Datenmodell 01 bzw. O2 bzw. 03 des ersten bzw. zweiten bzw. dritten Bauteils über die Objektdaten-Eingangsschnittstelle 101 zugeführt. Die Gestalt der Bauteile B1 bis B3 ist dabei in Fig. 3 gezeigt.
Die oben aufgelisteten Zustands- und Eigenschaftsparameter ZEO bis ZE9 werden der Entscheidungseinheit 104 beispielsweise jeweils nach Entgegennahme eines Datenmodells von den drei vorhandenen additiven Herstellvorrichtungen 1A, 1 B und 1 C übermittelt.
Der Parameter ZEO gibt an, ob gerade in der jeweiligen Vorrichtung ein Herstellvorgang abläuft oder nicht. Der Parameter ZE1 gibt an, ob der jeweiligen Vorrichtung überhaupt weitere Datenmodelle für den aktuell in dieser Vorrichtung ablaufenden oder geplanten Herstellvorgang hinzugefügt werden dürfen. Die Parameter ZE2 und ZE3 geben das Aufbaumaterial bzw. die Schichtdicke für den aktuell in dieser Vorrichtung ablaufenden oder geplanten Herstellvorgang an. Der Parameter ZE4 gibt die aktuelle Bauhöhe für einen aktuell in dieser Vorrichtung ablaufenden Herstellvorgang an. Falls der Herstellvorgang noch nicht gestartet wurde (wie bei der Vorrichtung 1 A), dann hat die aktuelle Bauhöhe den Wert Null. Ein weiterer Parameter ZE5 ist die Packungsdichte für einen aktuell für diese Vorrichtung spezifizierten Herstellvorgang. Ein weiterer Parameter ZE6 ist die Gesamtbauhöhe (Jobhöhe) für einen aktuell für diese Vorrichtung spezifizierten Herstellvorgang, also die maximale Abmessung in z-Richtung, d.h. senkrecht zu den Schichten, die nach Herstellung der aktuell dieser Vorrichtung zugewiesenen herzustellenden Bauteile resultiert. Ein Parameter ZE7 spezifiziert die Anfangs-Packungsdichte. Dies ist ein Minimalwert der Packungsdichte, der erreicht werden muss, damit ein Herstellvorgang überhaupt gestartet wird. Die Parameter ZE8 und ZE9 geben schließlich die maximal erzielbare Bauhöhe in der Vorrichtung sowie die maximal erreichbare Packungsdichte an, bei der die Bauteile noch prozessstabil hergestellt werden können.
Nachfolgend wird ein beispielhaftes Vorgehen der Entscheidungseinheit 104 für jedes der drei Bauteile B1 bis B3 erläutert. Dabei wird angenommen, dass der
Ansteuereinheit 100 gemeinsam mit dem Datenmodell eines Bauteils eine Anzahl von Bauteilparametern BP1 bis BP7 übermittelt wird.
Bauteil B1 Bauteil B2
Bauteil B3 Es sei angemerkt, dass die Bauteilparameter BP1 bis BP3 von der Ansteuereinheit auch selbständig anhand des Datenmodells ermittelt werden können. In diesem Fall müssen die Bauteilparameter BP1 bis BP3 der Ansteuereinheit 100 nicht zusätzlich zum Datenmodell übermittelt werden. Dabei beschreiben BP1 und BP2 im Vorhinein festgelegte, aufeinander senkrecht stehende, Raumrichtungen innerhalb der Arbeitsebene und BP3 die Richtung senkrecht zur Arbeitsebene, wobei angenommen wird, dass die angegebenen Abmessungen eine im Vorhinein festgelegte Vorzugsorientierung eines Bauteils im Raum während dessen Herstellung widerspiegeln. Der Bauteilparameter BP7 ("Überlapp") legt fest, ob ein Bauteil in einem Bereich der Arbeitsebene angeordnet werden darf, in dem die Abtastbereiche verschiedener Strahlungsquellen, die zur Verfestigung des Aufbaumaterials eingesetzt werden, einander überlappen. Eine Anordnung in einem Überlappbereich kann die Bauteilqualität nachteilig beeinflussen. Das späteste Fertigstelldatum kann einen zusätzlichen Faktor darstellen, ob ein Bauteil priorisiert hergestellt werden soll.
Hinsichtlich des Bauteils B1 schließt zunächst die Entscheidungseinheit 104 eine Zuordnung dieses Bauteils zu der Herstellvorrichtung 1 C aus, da in dieser ein anderes Aufbaumaterial als das für das Bauteil B1 spezifizierte verwendet wird. Zur Entscheidung, ob das Datenmodell des Bauteils B1 nun der Herstellvorrichtung 1A oder der Herstellvorrichtung 1 B für dessen Herstellung übermittelt wird, führt in diesem Beispiel die Entscheidungseinheit 104 ein Probe-"Nesting" durch. Dies heißt, die über den Bauteilparameter BP 6 vorgegebene Anzahl von Bauteilen B1 wird testweise im Bauraum der Herstellvorrichtung 1A und der Herstellvorrichtung 1 B angeordnet. In beiden Fällen wird ermittelt, in welcher Weise sich durch eine Anordnung die Packungsdichte und die End-Gesamthöhe ändern würden, was in Fig. 4 veranschaulicht ist. Dabei wird auch berücksichtigt, dass Bauteile, mit deren Herstellung noch nicht begonnen wurde, anders angeordnet werden können. Für die Herstellvorrichtung 1A, in der ein Herstellvorgang noch nicht gestartet wurde, bedeutet das, dass alle Bauteile im Bauraum beim Probe-Nesting in ihrer Lage verändert werden können. Bei der Herstellvorrichtung 1 B, in der ein Herstellvorgang bereits gestartet wurde, wird anhand des Zustands- und Eigenschaftsparameters ZE4 (aktuelle Höhe Schichtstapel) ermittelt, für welche der bereits der Herstellvorrichtung 1 B zugewiesenen Objekte noch nicht mit der Herstellung begonnen wurde. In der rechten Hälfte der Fig. 4 weisen diese eine andere Farbe bzw. Schattierung auf und liegen vollständig oberhalb einer durch den Bauteilparameter ZE 4 vorgegebenen Z- Position im Bauraum.
Im vorliegenden Beispiel ermittelt die Entscheidungseinheit 104 aufgrund des Probe- Nestings, dass sich durch die jeweilige Zuweisung der Bauteile B1 in der Herstellvorrichtung 1A die Packungsdichte von 4% auf 4,7% erhöhen würde und in der Herstellvorrichtung 1 B die Packungsdichte von 9,6% auf 10,4% erhöhen würde. Die End-Gesamthöhe wäre in beiden Fällen nicht von der Anfangs-Gesamthöhe ZE6 verschieden. Somit wären beide Herstellvorrichtungen annähernd gleichwertig, wenn auch die als vorteilhaft angesehene Erhöhung der Packungsdichte bei der Herstellvorrichtung 1 B geringfügig größer wäre. Ausschlaggebend für die letztendlich durch die Entscheidungseinheit 104 erfolgende Zuweisung der Bauteile B1 zur Herstellvorrichtung 1 B ist aber, dass auch nach Zuweisung der Bauteile B1 zur Herstellvorrichtung 1A ein Herstellvorgang in der Herstellvorrichtung 1A noch nicht starten könnte, da die spezifizierte Anfangspackungsdichte ZE7 von 6%, also die für einen Start eines Herstellvorgangs zu überschreitende Mindest-Packungsdichte, noch nicht erreicht wäre.
Hinsichtlich des Bauteils B2 schließt zunächst die Entscheidungseinheit 104 eine Zuordnung dieses Bauteils zu der Herstellvorrichtung 1 B aus, da in dieser eine andere Schichtdicke als jene, die für das Bauteil B2 spezifiziert ist, verwendet wird. Zur Entscheidung, ob das Datenmodell des Bauteils B2 nun der Herstellvorrichtung 1A oder der Herstellvorrichtung 1 C für dessen Herstellung übermittelt wird, führt wiederum die Entscheidungseinheit 104 ein Probe-"Nesting" durch. Mit anderen Worten, die über den Bauteilparameter BP 6 vorgegebene Anzahl von Bauteilen B2 wird testweise im Bauraum der Herstellvorrichtung 1A und der Herstellvorrichtung 1 C angeordnet. In beiden Fällen wird wiederum ermittelt, in welcher Weise sich durch eine Anordnung die Packungsdichte und die End-Gesamthöhe ändern würden. Dabei wird auch berücksichtigt, dass Bauteile in einer Herstellvorrichtung mit deren Herstellung noch nicht begonnen wurde, anders angeordnet werden können. Für die Herstellvorrichtung 1A, in der ein Herstellvorgang noch nicht gestartet wurde, bedeutet das, dass alle Bauteile im Bauraum beim Probe-Nesting in ihrer Lage verändert werden können. Bei der Herstellvorrichtung 1C, in der ein Herstellvorgang bereits gestartet wurde, wird anhand des Zustands- und Eigenschaftsparameters ZE4 (aktuelle Höhe Schichtstapel) ermittelt, für welche der bereits der Herstellvorrichtung 1 C zugewiesenen Objekte noch nicht mit der Herstellung begonnen wurde.
Im vorliegenden Fall ermittelt die Entscheidungseinheit 104 aufgrund des Probe- Nestings, dass sich durch die jeweilige Zuweisung der Bauteile B2 in der Herstellvorrichtung 1 A die Packungsdichte von 4% auf 7,33% erhöhen würde und in der Herstellvorrichtung 1 C die Packungsdichte von 10% auf 9,46% verringern würde. Die End-Gesamthöhe würde sich im Falle der Herstellvorrichtung 1 C von 295mm auf 343,6mm vergrößern und im Falle der Herstellvorrichtung 1A gleich bleiben. Daher wird die Entscheidungseinheit 104 das Datenmodell des Bauteils B2 der Herstellvorrichtung 1A übermitteln, in der daraufhin ein Herstellvorgang gestartet werden kann, da infolge der Zuweisung des Datenmodels zur Herstellung der Bauteile B2 die spezifizierte Anfangspackungsdichte ZE7 von 6% überschritten wird.
Hinsichtlich des Bauteils B3 schließt zunächst die Entscheidungseinheit 104 eine Zuordnung dieses Bauteils zu der Herstellvorrichtung 1 A aus, da in dieser eine andere Schichtdicke als jene, die für das Bauteil B3 spezifiziert ist, verwendet wird. Bei der Entscheidung ob das Datenmodell des Bauteils B3 der Herstellvorrichtung 1 B oder der Herstellvorrichtung 1 C zu übermitteln ist, berücksichtigt die Entscheidungseinheit 104, dass sich durch die zusätzliche Herstellung der Bauteile B3 die Anfangs- Gesamthöhe ZE6 nicht ändern soll. Hier zeigt die Herstellvorrichtung 1 C aufgrund der größeren Abmessungen des Bauraums parallel zur Arbeitsebene (ersichtlich in Fig. 2) Vorteile, was sich auch anhand eines Probe-Nestings ergeben würde. Die Entscheidungseinheit 104 übermittelt daher das Datenmodell des Bauteils B3 der Herstellvorrichtung 1 C. Das Bauteilvolumen BP3.1 kann zur Einschätzung der neu entstehenden Packungsdichte dienen. Die Bauteilpackungsdichte BP3.2 beschreibt, welche Packungsdichte die Bauteile innerhalb einer quaderförmigen "BoundingBox" um die Bauteile herum aufweisen. Auch dieser Parameter kann dazu genutzt werden um das Bauteil nach „nesting“-Eignung zu klassifizieren.
Die anhand der drei Bauteile B1 bis B3 erläuterte Vorgehensweise wird nochmals allgemein anhand des Verfahrensablaufs in Fig. 7 beschrieben:
In einem ersten Schritt S1 werden von der Ansteuervorrichtung 100 erste Datenmodelle von herzustellenden ersten Bauteilen entgegen genommen und im Schritt S12 werden Zustand- und Eigenschaftsparameter von mit der Ansteuervorrichtung 100 verbundenen additiven Herstellvorrichtungen entgegen genommen. Daraufhin kann im Prinzip bereits durch die Ansteuervorrichtung 100 in einem Schritt S3 eine Zuweisung eines bestimmten ersten Datenmodells zu einer bestimmten additiven Herstellvorrichtung erfolgen. Optional wird zuvor noch in einem Schritt S21 ein Probe-Nesting des oder der ersten Datenmodelle in einigen in Frage kommenden additiven Herstellvorrichtungen durchgeführt, gegebenenfalls mittels zusätzlicher Abänderungen der Anordnung im Bauraum von bereits der additiven Herstellvorrichtung zugewiesenen zweiten Datenmodellen in einem Schritt S211.
Es sei noch bemerkt, dass gegebenenfalls die Ansteuervorrichtung 100 / Entscheidungseinheit 104 auch bereits einer Herstellvorrichtung zugewiesene zweite Datenmodelle einer anderen Herstellvorrichtung zuweisen kann, um Platz im Bauraum für hinzuzufügende erste Datenmodell zu schaffen. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn noch ein weiterer Bauteilparameter vorhanden ist, der spezifiziert, ob die Bauteile auch (ggf. parallel) auf verschiedenen additiven Herstellvorrichtungen hergestellt werden können. Bei dem eben beschriebenen "Umnesten" hätten die bereits zugewiesenen zweiten Datenmodelle, die einer anderen Herstellvorrichtung zugewiesen werden, die Rolle eines ersten Datenmodells.
Weiterhin kann die Ansteuervorrichtung 100 so ausgelegt sein, dass sie Informationen über noch zu erwartende herzustellende erste Datenmodelle entgegennimmt, wobei die jeweilige Information noch nicht alle Details enthält und sich lediglich auf die Tatsache beschränken kann, dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (z.B. bis 23.59 Uhr) noch Aufträge für herzustellende Datenmodell kommen. In solch einem Fall kann die Ansteuervorrichtung 100 jeweils Haltezeiten (HT) von Herstellvorrichtungen, in denen alle Herstellvorgänge bereits abgeschlossen sind, standardmäßig aktivieren oder ggf. verlängern, selbst wenn noch nicht sämtliche Details für noch herzustellende erste Datenmodelle verfügbar sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Computergestütztes Verfahren zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, zeitgleich eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, wobei ein Herstellvorgang in jeder der additiven Herstellvorrichtungen jeweils durch einen Steuerdatensatz gesteuert wird, der die Lage und Orientierung der herzustellenden Objekte in einem Bauraum der additiven Herstellvorrichtung spezifiziert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Entgegennehmen einer Anzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen, die jeweils ein mittels einer additiven Herstellvorrichtung herzustellendes erstes Objekt geometrisch beschreiben,
Entgegennehmen von Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparametern einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist,
Übermitteln zumindest eines ersten computerbasierten Datenmodells an eine aus der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen ausgewählte Ziel- Herstellvorrichtung für eine Herstellung des durch das erste computerbasierte Datenmodell beschriebenen ersten Objekts mittels der Ziel-Herstellvorrichtung, wobei die Ziel-Herstellvorrichtung, der das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell übermittelt wird, aufgrund einer regelbasierten automatischen Entscheidung ausgewählt wird, bei der die entgegen genommenen Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparameter berücksichtigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Anzahl von Steuerdatensätzen der Anzahl von additiven Herstellvorrichtungen testweise so abgeändert wird, dass ein abgeänderter Steuerdatensatz jeweils die Lage und Orientierung der Anzahl von ersten Objekten und der Anzahl von zweiten Objekten im Bauraum der jeweiligen aktiven additiven Herstellvorrichtung spezifiziert und die Ziel-Herstellvorrichtung für eine Herstellung der durch die Anzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen beschriebenen ersten Objekte auf der Grundlage der testweise abgeänderten Steuerdatensätze ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die von den additiven Herstellvorrichtungen entgegengenommen Zustandsdaten eine Information über den Baufortschritt bei der Herstellung von zweiten Objekten enthalten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell an eine Ziel-Herstellvorrichtung übermittelt wird, in der die Herstellung eines zweiten Objekts bereits begonnen hat.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Ziel- Herstellvorrichtung Platzierungsinformationen übermittelt werden, die eine Platzierung der ersten Objekte in einem Bauraum der additiven Herstellvorrichtung dergestalt spezifizieren, dass mindestens ein erstes Objekt und mindestens ein zweites Objekt mit zeitlicher Überschneidung hergestellt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Eigenschaftsparameter eine für vorgegebene Randbedingungen erzielbare maximale Gesamt-Packungsdichte und/oder minimale Gesamtbauhöhe in der Ziel- Herstellvorrichtung spezifizieren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Zustandsdaten eine Information über die bei der Herstellung der zweiten Objekte in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Packungsdichte und/oder Bauhöhe enthalten und die regelbasierte Entscheidung die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Gesamt-Packungsdichte und/oder Gesamtbauhöhe berücksichtigt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die regelbasierte Entscheidung die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in einer additiven Herstellvorrichtung jeweils resultierende Abänderung der Packungsdichte und/oder Bauhöhe berücksichtigt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die regelbasierte Entscheidung so getroffen wird, dass ein erstes computerbasiertes Datenmodell an jene additive Herstellvorrichtung übermittelt wird, für die, im Vergleich zu den anderen der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Packungsdichte einen Maximalwert annimmt und/oder die durch die gemeinsame Herstellung von ersten und zweiten Objekten in der additiven Herstellvorrichtung resultierende Gesamtbauhöhe einen Minimalwert annimmt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der Ziel-Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts, mit dessen Herstellung vor Übermittlung des zumindest einen ersten computerbasierten Datenmodells noch nicht begonnen wurde, an eine andere additive Herstellvorrichtung als die Ziel-Herstellvorrichtung übermittelt wird, um in der anderen Herstellvorrichtung hergestellt zu werden.
11 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem für zumindest eine, bevorzugt für alle, der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist, der Steuerdatensatz die Herstellung von generischen Stützstrukturen, welche während des Herstellvorgangs von hinzugefügten ersten Objekten als Stützstrukturen für diese dienen können, spezifiziert.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zusätzlich zu den ersten Datenmodellen auch Objektparameter (BPn) entgegen genommen werden, die Randbedingungen für die additive Herstellung von Objekten spezifizieren, die durch die ersten Datenmodelle geometrisch beschrieben werden.
13. Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, zeitgleich eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Objektdaten-Eingangsschnittstelle (101 ) zum Entgegennehmen einer Mehrzahl von ersten computerbasierten Datenmodellen, die jeweils ein mittels einer additiven Herstellvorrichtung herzustellendes erstes Objekt geometrisch beschreiben, eine Zustandsdaten-Eingangsschnittstelle (102) zum Entgegennehmen von Zustandsdaten einer Anzahl von additiven Herstellvorrichtungen, denen jeweils zumindest ein zweites computerbasiertes Datenmodell eines in der additiven Herstellvorrichtung herzustellenden zweiten Objekts zugeordnet ist, eine Objektdaten-Ausgangsschnittstelle (103) zum Übermitteln zumindest eines ersten computerbasierten Datenmodells an eine aus der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen ausgewählte Ziel-Herstellvorrichtung für eine Herstellung des durch das erste computerbasierte Datenmodell beschriebenen ersten Objekts mittels der Ziel-Herstellvorrichtung, und eine Entscheidungseinheit (104), die eingerichtet ist, die Ziel- Herstellvorrichtung, der das zumindest eine erste computerbasierte Datenmodell übermittelt wird, aufgrund einer regelbasierten automatischen Entscheidung auszuwählen, bei der die entgegen genommenen Zustandsdaten und/oder Eigenschaftsparameter berücksichtigt werden.
14. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten mit einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, zeitgleich eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, wobei das Verfahren ein computergestütztes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei in der Ziel-Herstellvorrichtung die Herstellung eines zweiten Objekts, dem ein zweites computerbasiertes Datenmodell zugeordnet ist, bereits begonnen hat und ohne Unterbrechung des Herstellvorgangs weiter geführt wird, wobei nach der Übermittlung des ersten computerbasierten Datenmodells sowohl das erste Objekt als auch das zweite Objekt durch die Ziel- Herstellvorrichtung hergestellt werden.
16. Fertigungssystem mit einer Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen, von denen jede geeignet ist, mit zeitlicher Überschneidung, insbesondere zeitgleich, eine Mehrzahl von dreidimensionalen Objekten herzustellen, wobei ein Objekt mittels einer additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen und Verfestigen eines Aufbaumaterials, und einer mit der Mehrzahl von additiven Herstellvorrichtungen verbundenen Ansteuervorrichtung nach Anspruch 13.
17. Computerprogramm, mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Computerprogramm mittels eines Datenprozessors, insbesondere eines mit einer additiven Herstellvorrichtung zusammenwirkenden Datenprozessors, ausgeführt wird.
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