EP4665526A1

EP4665526A1 - Belichtungsstrategie innerhalb von querschnitten

Info

Publication number: EP4665526A1
Application number: EP24705599.9A
Authority: EP
Inventors: Ludger HÜMMELER; Markus RADEK
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2023-02-13
Filing date: 2024-02-07
Publication date: 2025-12-24
Also published as: CN120813441A; WO2024170379A1; DE102023201157A1

Abstract

Ein Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung (1) weist auf: einen ersten Schritt (S1) des Zugriffs auf Modelldaten einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, einen zweiten Schritt (S2) des Erzeugens eines Datenmodells der Anzahl von Teilquerschnitten, wobei in dem Datenmodell ein Abtasten der Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen (22) entlang einer Mehrzahl von Trajektorien (54) in der Schichtebene (7) spezifiziert ist, wobei in mindestens einem der Teilquerschnitte eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festgelegt ist, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, und einen dritten Schritt (S3), in dem Steuerdaten für die Generierung eines Steuerdatensatzes bereitgestellt werden.

Description

Belichtungsstrategie innerhalb von Querschnitten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung, ein entsprechend angepasstes Verfahren und eine entsprechend angepasste Vorrichtung zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung, ein entsprechend angepasstes additives Herstellverfahren und eine entsprechend angepasste additive Herstellvorrichtung und ein entsprechend angepasstes Computerprogramm.

Additive Herstellvorrichtungen und zugehörige Verfahren, auf die sich die Erfindung 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. Die Erfinder konnten insbesondere bei Verwendung von metallhaltigen Aufbaumaterialien nach dem Verfestigen des Aufbaumaterials an den dem Objektquerschnitt entsprechenden Stellen einer Schicht unerwünschte Höhendifferenzen (Schwankungen der Schichtdicke) des verfestigten Aufbaumaterials beobachten. Solche Inhomogenitäten erschweren die Herstellung von Objekten mit hoher Präzision und beeinträchtigen den Herstellvorgang. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung, ein entsprechend angepasstes Verfahren und eine entsprechend angepasste Vorrichtung zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung, ein entsprechend angepasstes additives Herstellverfahren und eine entsprechend angepasste additive Herstellvorrichtung und ein entsprechend angepasstes Computerprogramm bereitzustellen, durch welche Objekte mit verbesserter Detailauflösung durch einen zuverlässigeren additiven Herstellvorgang erhalten werden können.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten nach Anspruch 1 , eine entsprechende Vorrichtung nach Anspruch 12, ein entsprechend angepasstes Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung nach Anspruch 13, ein entsprechend angepasstes additives Herstellverfahren nach Anspruch 14, eine entsprechend angepasste Vorrichtung zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung nach Anspruch 15, eine entsprechend angepasste additive Herstellvorrichtung nach Anspruch 16 und ein entsprechend angepasstes Computerprogramm nach Anspruch 17.

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 Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels derselben, wobei die additive Herstellvorrichtung so ausgelegt ist, dass Objekte mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die einem Objektquerschnitt in dieser Schicht zugeordnet sind, weist auf: einen ersten Schritt (S1 ) des Zugriffs auf computerbasierte Modelldaten einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, einen zweiten Schritt (S2) des Erzeugens eines Datenmodells der Anzahl von Teilquerschnitten, wobei in dem Datenmodell ein Abtasten der Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene spezifiziert ist, wobei in mindestens einem der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festgelegt ist, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen, und einen dritten Schritt (S3), in dem Steuerdaten entsprechend dem im zweiten Schritt (S2) erzeugten Datenmodell für die Generierung eines Steuerdatensatzes für die Herstellung des Objekts mittels der additiven Herstellvorrichtung bereitgestellt werden.

Das Verfahren kann insbesondere vollständig durch einen Computer ausgeführt werden, der alle Verfahrensschritte selbständig ohne Eingriff eines Bedieners ausführt. Additive Herstellvorrichtungen und -verfahren, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind insbesondere solche, bei denen Energie als elektromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlung selektiv einer Schicht eines formlosen Aufbaumaterials zugeführt wird. Die Arbeitsebene (auch als Bauebene bezeichnet) ist dabei eine Ebene, in der die Oberseite der Schicht liegt, welcher die Energie zugeführt wird und wird hier auch als Schichtebene bezeichnet. Hierbei kann die Strahlungsenergie beispielsweise durch einen Laser oder eine Elektronenstrahlquelle erzeugt werden, wobei auch eine Mehrzahl von Strahlungsquellen und/oder Strahlen zum Einsatz kommen kann. Die dem Aufbaumaterial zugeführte Strahlung erwärmt dieses und bewirkt dadurch einen Sinter- oder Schmelzvorgang. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Lasersinter-, Laserschmelz- und Elektronenstrahlschmelzvorrichtungen sowie die zugehörigen Verfahren. Obwohl die Erfindung sowohl in Zusammenhang mit kunststoffbasiertem Aufbaumaterial als auch in Zusammenhang mit metallbasiertem Aufbaumaterial angewendet werden kann, ist eine Anwendung der Erfindung in Zusammenhang mit additiven Herstellverfahren und -Vorrichtungen, bei denen ein metallenes oder zumindest metallhaltiges Aufbaumaterial verwendet wird, beispielsweise ein Metallpulver oder Metalllegierungspulver, von besonderem Vorteil. Insbesondere kann die Erfindung auch in Zusammenhang mit einer Kombination aus einem metallbasierten Aufbaumaterial und einem kunststoffbasierten Aufbaumaterial angewendet werden, wobei eine Kombination aus einer Mischung zwischen einem metallbasierten und einem kunststoffbasierten Aufbaumaterial besteht, wobei optional zusätzlich auch noch weitere Komponenten enthalten sein können. Beispielweise kann ein Aufbaumaterial pulverförmig sein und insbesondere die Pulverkörnchen aus einem metallhaltigen Kern und einer kunststoffhaltigen Beschichtung (oder umgekehrt) bestehen.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass mittels einer erfindungsgemäßen additiven Herstellvorrichtung nicht nur ein Objekt, sondern auch mehrere Objekte gleichzeitig hergestellt werden können. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von der Herstellung eines Objekts die Rede ist, dann versteht es sich, dass die jeweilige Beschreibung in gleicher Weise auch auf additive Herstellverfahren und -Vorrichtungen anwendbar ist, bei denen mehrere Objekte gleichzeitig hergestellt werden. Der Begriff "Strahl" soll hier nicht zum Ausdruck bringen, dass der Durchmesser des Strahls sehr klein sein muss. Vielmehr kann die Strahlauftrefffläche auf dem Aufbaumaterial (in der Bauebene bzw. Schichtebene) auch einen größeren Durchmesser aufweisen, insbesondere wenn die Strahlung schräg auf das Aufbaumaterial auftrifft oder aber durch Strahlformung bewusst eine größere Strahlauftrefffläche beim Auftreffen auf das Aufbaumaterial erzeugt wird.

Eine in einem Datenmodell spezifizierte Trajektorie eines Strahls gibt eine Spur eines Strahls in der Bauebene beim Richten des Strahls auf das Aufbaumaterial vor. Damit wird in dem Datenmodell spezifiziert, an welchen Orten (zu verfestigenden Stellen) ein Strahl auf die Schichtebene auftreffen soll und in welcher zeitlichen Reihenfolge die Orte in der Schichtebene abgetastet werden sollen. Als Trajektorie wird in dem Zusammenhang der Erfindung eine Bahn definiert, die einen vordefinierten Richtungsverlauf aufweist, der durch eine einzelne konkrete mathematische Funktion beschreibbar ist. Ändert sich die Richtung der Bahn, beispielsweise durch einen Vorzeichenwechsel der Kurve (also eine Richtungsumkehr), so handelt es sich um eine neue Trajektorie, die durch die andersartige Funktion von der zuvor mathematisch beschriebenen Trajektorie abgrenzbar ist. Entlang des Verlaufs der Trajektorie kann der Strahl auf das Aufbaumaterial gerichtet werden, es kann aber entlang der Trajektorie auch Orte geben, an denen der Strahl ausgeschaltet bzw. pausiert wird. Mit anderen Worten, die Strahlungsquelle muss beim Abfahren eines Scanners entlang der Trajektorie nicht zwangsläufig dauerhaft aktiviert sein.

Beim Abtasten der zu verfestigenden Stellen einer Schicht wird manchmal zwischen einem Innenbereich und einem Randbereich (oftmals eine Randlinie, deren Breite in grober Näherung in etwa dem Durchmesser der Strahlauftrefffläche auf das Aufbaumaterial in der Bauebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Strahls entspricht) eines Objektquerschnitts unterschieden. Dabei wird die Innenbereichsfläche durch Bewegen des Strahls entlang meist zueinander im Wesentlichen paralleler Trajektorien verfestigt. Die Fläche wird sozusagen schraffiert (englisch: "hatching"), weshalb die einzelnen Trajektorien auch als "Hatchlinien" bezeichnet werden. Insbesondere wird in der vorliegenden Anmeldung oftmals der Begriff "Trajektorie" synonym zu "Hatchlinie" bzw. Scanlinie verwendet, auch wenn streng genommen sich eine Trajektorie auf eine in den Steuerdaten spezifizierte Linie (der Breite Null) bezieht und eine "Hatchlinie" bzw. Scanlinie sich auf eine Spur in der Bauebene (mit einer von Null verschiedenen Breite, die in grober Näherung in etwa dem Durchmesser der Strahlauftrefffläche auf das Aufbaumaterial in der Bauebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Strahls entspricht) bezieht. Um die von Null verschiedenen Breiten der Schmelzpuren in der Bauebene zu berücksichtigen, sind die Trajektorien bzw. Hatchlinien in dem Datenmodell voneinander beabstandet, so dass ein gleichmäßiger lückenloser Energieeintrag in das Aufbaumaterial bei einer Abtastung desselben ermöglicht wird. Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Hatchlinien als Geraden ausgebildet sind.

Der Randbereich (auch als Konturbereich bezeichnet) eines Objektquerschnitts wird in der Regel durch Verfahren eines Strahls entlang des Verlaufs des Randbereichs verfestigt. Bei den Trajektorien, auf die sich die vorliegende Anmeldung bezieht, handelt es sich demgegenüber um beim Abtasten eines Innenbereichs eines Objektquerschnitts durchlaufene Linien. Eine Abtastung eines Randbereiches des Objektquerschnitts kann entweder vor oder nach dem Abtasten des Innenbereichs erfolgen oder aber auch, insbesondere wenn für die Abtastung des Randbereichs ein anderer Strahl als jener für die Abtastung des Innenbereichs verwendet wird, mit zeitlicher Überschneidung zur Abtastung des Innenbereichs erfolgen.

Die computerbasierten Modelldaten, auf die im ersten Schritt zugegriffen wird, enthalten eine geometrische Beschreibung des (Teilquerschnitts des) Objekts, also insbesondere ein dreidimensionales CAD-Modell, wobei es jedoch auch noch andere Möglichkeiten der geometrischen Beschreibung gibt, z.B. eine Beschreibung mittels eines Parametersatzes und einer Konstruktionsvorschrift. Wichtig ist in diesem Zusammenhang nur, dass durch die Modelldaten die geometrische Gestalt zumindest eines Teilquerschnitts eines herzustellenden Objekts, dem eine Schicht des Aufbaumaterials, bevorzugt genau eine Schicht, zugeordnet ist, beschrieben wird.

Auch wenn der zweite Schritt auf die Erzeugung eines Datenmodells eines

Teilquerschnitts Bezug nimmt, so versteht es sich, dass auch ein Datenmodell erzeugt werden kann, das sich auf eine Mehrzahl von Teilquerschnitten bezieht, also für mindestens einen, bevorzugt eine Mehrzahl, besonders bevorzugt alle dieser Teilquerschnitte ein erfindungsgemäßes Abtasten von Orten des Teilquerschnitts mit einer Anzahl von Strahlen entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene spezifiziert. Voraussetzung hierfür ist, dass im ersten Schritt auf die entsprechenden computerbasierten Modelldaten dieser Teilquerschnitte zugegriffen wird. Dabei umfasst die Erfindung Datenmodelle, bei denen die Anzahl der Teilquerschnitte der gleichen Aufbaumaterialschicht zugeordnet ist. Insbesondere können aber auch Datenmodelle erzeugt werden, die sich auf eine Mehrzahl von Teilquerschnitten beziehen, welche unterschiedlichen Aufbaumaterialschichten zugeordnet sind. Gegebenenfalls kann auch ein Datenmodell des gesamten Objekts erzeugt werden.

Ein Teilquerschnitt eines Objekts ist hier definiert als Teilbereich (Teilfläche) eines Querschnitts eines Objekts, dem während der additiven Herstellung eine Schicht des Aufbaumaterials zugeordnet ist. Dabei ist dieser Teilbereich zusätzlich noch dadurch gekennzeichnet, dass er einen Abschnitt des Rands eines Objektquerschnitts umfasst, also an nicht zu verfestigende Stellen in der Schichtebene außerhalb des Objektquerschnitts angrenzt. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein erfindungsgemäßer Teilquerschnitt zumindest überwiegend durch nicht zu verfestigendes Aufbaumaterial von den übrigen Bereichen des gesamten Objektquerschnitts getrennt. Dies bedeutet, dass der Rand eines dem Teilquerschnitt zugeordneten Bereichs einer Aufbaumaterialschicht mit zumindest 50%, bevorzugt mit zumindest 75%, noch weiter bevorzugt mit zumindest 95% seiner Länge, besonders bevorzugt mit 100% seiner Länge, an nicht zu verfestigendes Aufbaumaterial grenzt. Wenn ein Teilquerschnitt nicht mit seinem gesamten Rand an nicht zu verfestigende Stellen in der Schichtebene grenzt, dann kann die Gestalt und Lage der Teilquerschnitte in der Schichtebene entweder von einem Ausführenden des Verfahrens, beispielsweise durch Abänderung der computerbasierten Modelldaten, vorgegeben werden oder aber vollautomatisch definiert werden. Bei einer automatischen Definition der Gestalt und Lage der Teilquerschnitte kann z.B. eine Teilfläche eines Objektquerschnitts, die sich von den übrigen Bereichen des gesamten Objektquerschnitts durch zumindest eine geometrische Eigenschaft (bspw. ihre geometrische Gestalt und/oder die Orientierung ihrer geometrischen Gestalt in der Schichtebene) unterscheidet, als Teilquerschnitt definiert werden. Insbesondere kann ein Teilquerschnitt auch den gesamten Querschnitt eines herzustellenden Objekts umfassen, jedoch nur dann, wenn der gesamte Querschnitt nicht in voneinander getrennte Teilbereiche (Teilflächen) zerfällt (wenn er also in mathematischem Sinne wegzusammenhängend ist).

Es sei noch bemerkt, dass ein erfindungsgemäßer Teilquerschnitt nur eine Fläche mit einer Mindestausdehnung in jeder Richtung in der Schichtebene sein kann. Die Mindestausdehnung ist bevorzugt zumindest das Dreifache, weiter bevorzugt zumindest das Fünffache des Abstands benachbarter Trajektorien voneinander, die zur Verfestigung des Teilquerschnitts durchlaufen werden.

Ferner sei noch bemerkt, dass die Erfindung unabhängig davon von Vorteil ist, in welcher Weise Teilquerschnitte innerhalb eines (weg-zusammenhängenden) Objektquerschnitts definiert werden.

Eine Starttrajektorie ist vorliegend als jene Trajektorie definiert, die bei der Abtastung eines Teilquerschnitts zeitlich als Erstes durchlaufen wird.

Ein Abstand der Starttrajektorie vom Rand des Teilquerschnitts in der Schichtebene ist vorliegend so definiert, dass an zumindest einem Punkt der Starttrajektorie mindestens eine weitere Trajektorie zwischen der Starttrajektorie und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen der Starttrajektorie und dem Rand liegen. Weiter bevorzugt wird dabei der Abstand eines Punktes der Starttrajektorie vom Rand in einer Richtung senkrecht zum Verlauf der Starttrajektorie durch den Punkt ermittelt. Insbesondere kann es sich bei dem Punkt um den Startpunkt der Starttrajektorie handeln, also jenen Punkt der Starttrajektorie, der die Stelle in der Bauebene spezifiziert, auf die beim Abtasten der Starttrajektorie der Strahl als Erstes gerichtet wird. Dem Startpunkt entspricht dann eine zweidimensionale Fläche in der Bauebene bzw. Schichtebene, die im Wesentlichen so groß ist wie die Auftrefffläche des Strahls auf der Bauebene. Bevorzugt liegt an mindestens 25% der Punkte der Starttrajektorie, denen bevorzugt der Startpunkt angehört, weiter bevorzugt mindestens 50% der Punkte der Starttrajektorie, noch weiter bevorzugt mindestens 75% der Punkte der Starttrajektorie, denen bevorzugt der Startpunkt angehört, noch weiter bevorzugt an allen Punkten der Starttrajektorie, mindestens eine weitere Trajektorie zwischen der Starttrajektorie und dem Rand, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien.

Der Steuerdatensatz kann als Gesamtheit aller für die Steuerung des Herstellungsvorgangs in einer additiven Herstellvorrichtung vorgegebenen Steuerdaten angesehen werden. Die auf eine einzelne Schicht bezogenen Steuerdaten werden dabei üblicherweise als Schichtdatensatz bezeichnet. In der vorliegenden Anmeldung wird insbesondere angenommen, dass ein Schichtdatensatz ein Datenmodell von während des Herstellungsverfahrens in einer Schicht mittels eines oder mehrerer Strahlen zu verfestigenden Stellen eines Objektquerschnitts oder Objektteilquerschnitts enthält. Darüber hinaus können noch weitere Informationen hinsichtlich der Herstellung des Objektquerschnitts enthalten sein, insbesondere die zeitliche Reihenfolge, in der einem Objektquerschnitt oder Objektteilquerschnitt entsprechende Stellen zu verfestigen sind durch Spezifizierung von Scanlinien bzw. Trajektorien, entlang derer der Strahl bewegt werden soll, eine zeitliche Reihenfolge der Abtastung einer Mehrzahl von Scanlinien bzw. Trajektorien oder z. B. die Schichtdicke oder Bestrahlungsparameterwerte, wie beispielsweise der Durchmesser oder die Verfahrgeschwindigkeit eines auf das Aufbaumaterial auftreffenden Strahls, etc.

Die erfindungsgemäße Bereitstellung von Steuerdaten erlaubt die Erzielung gleichförmigerer Dicken der verfestigten Aufbaumaterialschichten bei einem schichtweisen additiven Herstellverfahren. Dies erlaubt zum Einen die Herstellung von Objekten mit präziseren Abmessungen senkrecht zu den Schichtebenen (in der Regel als z-Richtung bezeichnet), zum Anderen wird dadurch eine Beeinträchtigung des Schichtauftrags durch aus einer bereits verfestigten Schicht nach oben hervorstehende Erhöhungen, diese könnten unter Umständen mit einem Beschichtungselement kollidieren, vermieden. Die Erfinder erklären sich die erzielten Verbesserungen folgendermaßen:

Dort wo ein Strahl auf das Aufbaumaterial auftrifft, bildet sich ein Schmelzbad aus Bei der Bewegung des Strahls entlang einer Trajektorie bewegt sich dieses Schmelzbad im Aufbaumaterial, so dass eine Schmelzspur generiert wird, die nach Erstarren eine Verfestigungsbahn bestehend aus verfestigtem Aufbaumaterial darstellt. Aufgrund der Oberflächenspannung, die sich an der Oberfläche des Schmelzbads bildet, wird un verfestigtes Aufbaumaterial aus dem Bereich in der Nähe des Schmelzbads ins Schmelzbad selbst gezogen. Außerdem wird verschmolzenes (noch nicht erstarrtes) Aufbaumaterial von der Schmelzspur in die Richtung des ersten Auftreffpunkts des Strahls gezogen, solange dort ein Schmelzbad weiter entsteht. Beim ersten Auftreffen des Strahls auf eine aufgetragene Aufbaumaterialschicht steht dem Schmelzbad mehr Aufbaumaterial zur Verfügung, sodass der Aufbaumaterialtransport in die Auftreffposition bzw. in die erste Schmelzspur (wenn der Strahl entlang einer Trajektorie in der Bauebene bewegt wird) größer als der Aufbaumaterialtransport in die anderen Positionen ist. Dies führt zu einer Vermehrung des aufgeschmolzenen Materials und daraus resultierend zu einer Verdickung insbesondere der ersten Verfestigungsbahn in z-Richtung (im Folgenden werden auch die Begriffe „Aufbaumaterialansammlung“ und „Überhöhung“ verwendet, um entsprechend die Vermehrung des aufgeschmolzenen Materials und die Verdickung einer Verfestigungsbahn in z-Richtung zu beschreiben). Die nachfolgenden Verfestigungsbahnen sind in geringerem Maße verdickt (erhöht), da seitlich der entsprechenden Schmelzspuren weniger un verfestigtes Aufbaumaterial vorhanden ist. In den nachfolgenden Verfestigungsbahnen (bzw. in Positionen, die vom ersten Auftreffpunkt des Strahls bzw. von der ersten Verfestigungsbahn entfernt sind) ergibt sich also ein Aufbaumaterialmangel, weil Aufbaumaterial von diesen Verfestigungsbahnen (Positionen) zum ersten Auftreffpunkt des Strahls bzw. in die erste Verfestigungsbahn transportiert wurde. Wenn in den folgenden Schichten die Starttrajektorie, die wiederum vom Rand des zugehörigen Objekt(teil)querschnitts beabstandet ist, an anderer Stelle in der Bauebene liegt als in der/den vorangegangenen Schicht/en, dann kann darüberhinaus eine Überhöhung in vorangegangenen Schichten effizienter kompensiert werden. Bevorzugt wird im zweiten Schritt (S2) ein Datenmodell zumindest eines Teilquerschnitts in einer ersten Aufbaumaterialschicht und zumindest eines Teilquerschnitts in einer darüberliegenden zweiten Aufbaumaterialschicht erzeugt und für den Teilquerschnitt in der zweiten Aufbaumaterialschicht eine Starttrajektorie gewählt, die höchstens teilweise, vorzugsweise gar nicht mit der Starttrajektorie für den Teilquerschnitt der ersten Aufbaumaterialschicht überlappt.

Ein Überlapp kann dann vorliegen, wenn die beiden Starttrajektorien sich in der Bauebene schneiden. Alternativ kann ein Überlapp dann vorliegen, wenn die beiden Starttrajektorien zumindest teilweise in der Bauebene deckungsgleich sind oder aber parallel zueinander und geringfügig gegeneinander in der Bauebene versetzt sind. Auch bei einem geringfügigen Versatz der Starttrajektorien in der Bauebene kann ein Überlapp vorliegen, da man berücksichtigen muss, dass den Trajektorien Spuren im Aufbaumaterial mit von Null verschiedener Breite entsprechen. Nimmt man an, dass der für eine Aufbaumaterialschicht spezifizierte Abstand der Trajektorien der Spurbreite im Aufbaumaterial entspricht, dann liegt also bereits ein Überlapp vor, wenn der Versatz der Starttrajektorien geringer als der mittlere Abstand der Trajektorien in einer der beiden Aufbaumaterialschichten, insbesondere der ersten Aufbaumaterialschicht, ist. Da in der Regel ein konstanter Wert für den Abstand der Trajektorien innerhalb einer Aufbaumaterialschicht vorgegeben wird, entspricht der mittlere Abstand in der Regel dem vorgegebenen konstanten Abstand.

Wenn die Starttrajektorie in der zweiten Aufbaumaterialschicht die Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht ohne einen seitlichen Versatz überdeckt, sollte bevorzugt eine Überdeckung (ein Überlapp) von maximal der Hälfte der Länge der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht vorliegen, weiter bevorzugt eine Überdeckung von maximal 1/10, besonders bevorzugt eine Überdeckung von maximal 1/100 der Länge der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht vorliegen. Da den Starttrajektorien jeweils eine Spur mit einer dem Trajektorienabstand entsprechenden Breite in der Aufbaumaterialschicht entspricht, kann man auch verkürzt sagen, dass die oben angegebenen Werte für die maximal überdeckte Länge der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht den Werten für die maximal überdeckte Fläche der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht entsprechen. Sofern ein seitlicher Versatz der beiden Starttrajektorien vorliegt, kann man entsprechend die überdeckte Fläche der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht anhand der folgenden Gleichung berechnen: überdeckte Fläche = überdeckte Länge x (Trajektorienabstand - Versatz)

Dabei wurde angenommen, dass der Versatz einen Wert zwischen Null und dem Trajektorienabstand hat. Damit kann man auch bei Vorliegen eines Versatzes der Starttrajektorien und allgemein bei beliebigem Verlauf der Starttrajektorien sagen, dass bevorzugt eine Überdeckung (ein Überlapp) von maximal der Hälfte der Fläche der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht vorliegen sollte, weiter bevorzugt eine Überdeckung von maximal 1/10, besonders bevorzugt eine Überdeckung von maximal 1/100 der Fläche der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht vorliegen sollte.

Bevorzugt ist der Startpunkt der Starttrajektorie in der zweiten Aufbaumaterialschicht gegenüber dem Startpunkt der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht in der Bauebene seitlich um einen Betrag versetzt, der größer als der mittlere Abstand der Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht, bevorzugt größer als das Doppelte des mittleren Abstands der Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht, noch bevorzugter größer als Dreifache des mittleren Abstands der Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht ist. In der Regel wird für eine Aufbaumaterialschicht ein Abstand der Trajektorien zueinander spezifiziert, so dass der mittlere Abstand der Trajektorien einfach dem für die Aufbaumaterialschicht spezifizierten Abstand entspricht.

Bei diesem Vorgehen wird ein Datenmodell einer Mehrzahl von Teilquerschnitten erzeugt, die unterschiedlichen Aufbaumaterialschichten zugeordnet sind.

Da es im Bereich der Starttrajektorie zu einer Überhöhung in der verfestigten Aufbaumaterialschicht kommt, können sich an den Stellen in der Bauebene, an denen die Bereiche der Starttrajektorien in unterschiedlichen Aufbaumaterialschichten übereinander liegen, hier reichen bereits wenige Schichten aus, die Überhöhungen addieren. Daraus resultierend könnte in einer oberen Schicht die Summe der Überhöhungen so groß sein, dass es beim Aufträgen einer weiteren Aufbaumaterialschicht zu einer Kollision eines hierfür verwendeten Beschichterelements mit einer überhöhten Stelle kommt. Dies würde zu einem Abbruch des Bauvorgangs und eventuell sogar zu einer Beschädigung des Beschichterelements führen.

Durch eine nicht vollständige Überlappung der Starttrajektorie in einer zweiten Aufbaumaterialschicht mit der Starttrajektorie in einer ersten Schicht kann in der zweiten Aufbaumaterialschicht eine Zunahme der aus der ersten Aufbaumaterialschicht resultierenden Überhöhung verhindert bzw. vermindert werden. Durch eine Kompensation der Überhöhungen bspw. in einer ersten und in einer zweiten Schicht kann weiterhin eine Beeinträchtigung des Herstellvorgangs bzw. einen Abbruch desselben vermieden werden.

Weiter bevorzugt überlappen die Starttrajektorien in mehr als zwei aufeinanderfolgenden Aufbaumaterialschichten höchstens teilweise, noch weiter bevorzugt gar nicht, miteinander. Dadurch kommt es zu einer noch effizienteren Vermeidung von großen Überhöhungen.

Weiter bevorzugt wird die Starttrajektorie in dem Teilquerschnitt der zweiten Aufbaumaterialschicht so gewählt, dass sie einen anderen Abstand vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene aufweist als die Starttrajektorie in dem Teilquerschnitt der ersten Aufbaumaterialschicht, wobei der andere Abstand dadurch charakterisiert ist, dass eine andere Anzahl von weiteren Trajektorien zwischen der Starttrajektorie oder einem Punkt derselben und dem Rand liegt.

Besonders wenn die Lage und Orientierung der Teilquerschnitte in der ersten und zweiten Aufbaumaterialschicht einander sehr ähnlich sind, kann mit dieser Vorgehensweise dafür gesorgt werden, dass eine Starttrajektorie in einer ersten Aufbaumaterialschicht und eine Starttrajektorie in einer zweiten Aufbaumaterialschicht in der Bauebene versetzt sind. Dadurch wird ein Überlapp der Starttrajektorien minimiert bzw. ganz verhindert. Bevorzugt wird in der soeben beschriebenen Weise bei den Starttrajektorien in mehr als zwei aufeinanderfolgenden Aufbaumaterialschichten vorgegangen, wobei auch ein Abstand bezüglich einer anderen auf die erste Aufbaumaterialschicht folgenden Aufbaumaterialschicht abgeändert werden kann.

Weiter bevorzugt sind die Trajektorien in der zweiten Aufbaumaterialschicht gegenüber den Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht um einen Winkel verdreht, der von 0°, 90° und 270° verschieden ist.

Die bevorzugten Winkel dienen dazu, effizient einen Zuwachs der Überhöhungen zu verringern, indem durch eine Verdrehung der Trajektorien in einer oberhalb der ersten Aufbaumaterialschicht liegenden Aufbaumaterialschicht eine Aufbaumaterialansammlung und ein Aufbaumaterialmangel im Vergleich zur ersten Aufbaumaterialschicht (oder einer anderen auf die erste Aufbaumaterialschicht folgenden Aufbaumaterialschicht) abgeändert wird.

Die bevorzugten Winkel sind insbesondere in dem Fall anwendbar, in dem die erste und zweite Aufbaumaterialschicht unmittelbar übereinanderliegen. Falls möglich, kann auch ein Drehwinkel gewählt werden, durch den erreicht wird, dass die Starttrajektorie in der zweiten Aufbaumaterialschicht nicht die Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht überlappt. Generell gilt, dass bevorzugt ein Drehwinkel gewählt werden sollte, der, wenn von Schicht zu Schicht eine Verdrehung um diesen Winkel stattfindet, erst nach einer möglichst großen Anzahl von Schichten die Starttrajektorie in einer darüberliegenden Aufbaumaterialschicht mit der Starttrajektorie der ersten Aufbaumaterialschicht überlappt.

Es sei noch angemerkt, dass die obigen Winkelangaben unabhängig von der Richtung, in der die Verdrehung stattfindet, gelten, obwohl bevorzugt die Drehrichtung stets die gleiche ist.

Weiter bevorzugt sind die Trajektorien in der zweiten Aufbaumaterialschicht gegenüber den Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht um einen Winkel verdreht, der größer als 90° ist und/oder kleiner als 270° ist. Noch weiter bevorzugt ist der Winkel größer als 120° oder kleiner als 120°, bevorzugt größer als 100° und kleiner als 140°.

Der Wert von 120° ist ausgenommen, da bei einer Drehung um 120° von Schicht zu Schicht in der übernächsten auf die zweite Aufbaumaterialschicht folgenden Schicht wieder die gleiche Orientierung der Trajektorien in der Bauebene wie in der ersten Aufbaumaterialschicht vorliegen würde, was in der Regel unerwünscht ist.

Für den bevorzugten Winkelbereich konnten besonders homogene Dicken der verfestigten Schichtbereiche erzielt werden. Insbesondere ist es innerhalb dieses Winkelbereichs möglich, dafür zu sorgen, dass die Trajektorien in den aufeinanderfolgenden Aufbaumaterialschichten möglichst heterogen, d.h. möglichst in verschiedenen Richtungen, verlaufen. Durch eine ausreichende Heterogenität der Trajektorien in den sukzessiven Aufbaumaterialschichten kann oftmals sichergestellt werden, dass erst nach einer möglichst großen Anzahl von Schichten die Starttrajektorie in einer folgenden Aufbaumaterialschicht mit der Trajektorie einer vorangegangenen Aufbaumaterialschicht überlappt. Dadurch ist es bei diesem Winkelbereich möglich, effizient die Überhöhungen zu kompensieren, indem durch eine Verdrehung der Trajektorien eine Aufbaumaterialansammlung und ein Aufbaumaterialmangel in der Bauebene an anderen Stellen als jenen bei der ersten Aufbaumaterialschicht auftreten.

Besonders bevorzugte Werte für den Winkel sind 105°, 115°, 125°, 130°, 135° oder 140°.

Bevorzugt wird die Starttrajektorie aus der Mehrzahl von in dem Teilquerschnitt abzutastenden Trajektorien unter Verwendung eines Zufallsgenerators ausgewählt.

Häufig tritt der Fall auf, dass sich die Gestalt eines (Teil-)Querschnitts und seine Lage in der Bauebene von Aufbaumaterialschicht zu Aufbaumaterialschicht nur wenig (unter Umständen gar nicht) ändern. Insbesondere in diesen Fällen lässt sich durch die Abwandlung des Abstands zwischen Starttrajektorie und Rand in den einzelnen Schichten ein Aufaddieren von Überhöhungen durch übereinanderliegende Bereiche der Starttrajektorien vermeiden. In besonderem Maße gilt dies für Fälle, in denen die Trajektorien in der zweiten Aufbaumaterialschicht im Wesentlichen parallel zu den Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht verlaufen. Die Ausnutzung des Zufallsprinzips soll hier sicherstellen, dass es nicht zu einer Überlappung von Starttrajektorien übereinanderliegender Aufbaumaterialschichten kommt bzw. nur zu einer geringen Anzahl von Überlappungen von Starttrajektorien übereinanderliegender Aufbaumaterialschichten kommt.

Bevorzugt haben die Trajektorien in einer zweiten Aufbaumaterialschicht die gleiche Gestalt und Ausrichtung zueinander wie die Trajektorien in einer ersten Aufbaumaterialschicht.

In diesem Fall ist die Wahl einer Starttrajektorie in der zweiten Aufbaumaterialschicht dergestalt, dass diese Starttrajektorie einen möglichst geringen Überlapp mit der Starttrajektorie in der ersten Aufbaumaterialschicht hat, einfacher.

Bevorzugt sind einzelne oder alle Teilabschnitte von zumindest zwei Trajektorien, besonders bevorzugt von allen Trajektorien, in einem Teilquerschnitt parallel zueinander. Die Parallelität der Trajektorien in einem Teilquerschnitt, insbesondere in jedem Teilquerschnitt der Anzahl von Teilquerschnitten erleichtert die Auswahl der Starttrajektorie, da in diesem Falle auf einfache Weise geprüft werden kann, ob noch weitere Trajektorien zwischen der intendierten Starttrajektorie und dem Rand des Objektquerschnitts liegen. Es sei betont, dass parallele Trajektorien oder Teilabschnitte derselben nicht zwangsläufig geradlinig sein müssen. Vielmehr kann Parallelität auch bei gekrümmten Kurven, insbesondere auch bei geschlossenen Linienverläufen der Trajektorien, vorliegen.

Bevorzugt wird ein Teilquerschnitt Segment für Segment verfestigt, wobei ein Segment einer Teilfläche des Teilquerschnitts entspricht und jedes Segment durch Abtasten entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene verfestigt wird. Bei einem Segment handelt es sich um eine Teilfläche eines Teilquerschnitts, sodass bei einer segmentweisen Verfestigung der dem Teilquerschnitt entsprechende Bereich einer Aufbaumaterialschicht Teilfläche für Teilfläche verfestigt wird. Bevorzugt haben die Segmente dabei die gleiche Gestalt und Orientierung in der Schichtebene bzw. Bauebene. Besonders bevorzugt haben die Segmente Rechteckgestalt, insbesondere auch Quadratgestalt. Weiter bevorzugt ist die Gestalt und Orientierung in der Bauebene der Trajektorien in allen Segmenten gleich, besonders bevorzugt auch die Richtung in der die Trajektorien in einem Segment nacheinander abgetastet werden (die Trajektorienabfolgerichtung), so dass auch die Lage der als Erstes abzutastenden Trajektorie relativ zur Fläche des Segments für alle Segmente gleich ist.

Bei einer segmentweisen Verfestigung des dem Teilquerschnitt entsprechenden Bereichs einer Aufbaumaterialschicht kann der Abstand der Starttrajektorie zum Rand des Objektquerschnitts durch entsprechende Auswahl des in dem Teilquerschnitt als Erstes zu verfestigenden Segments bewerkstelligt werden. Insbesondere gilt dies für den Fall, in dem die Lage der als Erstes abzutastenden Trajektorie relativ zur Fläche des Segments in allen Segmenten gleich ist und die Gestalt und Orientierung der Segmente in der Bauebene gleich ist.

Bevorzugt verlaufen die Trajektorien innerhalb eines Segments parallel zueinander.

Weiter bevorzugt haben die Segmente Rechteckgestalt und schließen die Trajektorien in den Segmenten einen Winkel zwischen 5° und 175°, bevorzugt zwischen 45° und 135°, besonders bevorzugt zwischen 85° und 95°, mit einem Rand des Segments ein.

Bevorzugt werden bei dieser Vorgehensweise geradlinige, insbesondere zueinander parallele, Trajektorien in den einzelnen Segmenten verwendet. Die genannten Winkel beziehen sich auf einen Winkel, den ein Anfangsabschnitt oder Endabschnitt der Trajektorie - Anfang und Ende werden durch die Richtung, in der die Trajektorie durchlaufen wird, festgelegt - mit einem Rand des Segments einschließt. Bevorzugt beträgt der Winkel im Wesentlichen 90°, insbesondere auch genau 90°. Noch weiter bevorzugt wird eine in einem der Segmente liegende Trajektorie als Starttrajektorie festgelegt, wobei die Starttrajektorie so festgelegt wird, dass sie in einer Richtung abgetastet wird, die von einer Grenze des Segments zu einem daran angrenzenden Nachbarsegment weg zeigt, und wobei die erste der in dem angrenzenden Nachbarsegment abzutastenden Trajektorien so festgelegt wird, dass sie beginnend an einer Stelle, die der Starttrajektorie benachbart ist, in einer Richtung abgetastet wird, die von der Grenze weg zeigt.

Als Grenze zwischen zwei Segmenten wird die Region in der Ebene angesehen, in der die beiden Segmente aneinandergrenzen. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Grenzlinie bzw. Randlinie. Der Grund, weshalb man die Grenze auch als Region ansehen kann ist der, dass es Ausführungsformen geben kann, bei denen jeweils die Trajektorien des einen Segments ein Stück weit in das andere Segment hineinragen oder aber in einem gewissen Abstand zum anderen Segment anfangen oder enden. Der dadurch entstehende "Überlapp" bzw. der dadurch verbleibende Abstand zum anderen Segment ist jedoch in der Regel geringer als die Breite der den Trajektorien entsprechenden Spur in der Aufbaumaterialschicht, mit anderen Worten geringer als der Abstand der in einem Segment benachbarten Trajektorien zueinander.

Eine zu der Starttrajektorie benachbarte Stelle ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Stelle im Nachbarsegment, deren Abstand zum Startpunkt der Starttrajektorie kleiner ist als die Breite der den Trajektorien entsprechenden Spur in der Aufbaumaterialschicht bzw. kleiner ist als der Abstand, den benachbarte Trajektorien in dem Segment, in dem die Starttrajektorie liegt, zueinander aufweisen.

Wenn eine Trajektorie in einer Richtung abgetastet wird, die von der Grenze weg zeigt, dann ist dies für auf der Grenze senkrecht stehende Trajektorien unmittelbar einsichtig. Wenn die Trajektorien einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Grenze einschließen, dann ist bei einer Abtastung von der Grenze weg, zumindest eine Richtungskomponente der Bewegung vorhanden, die von der Grenze weg zeigt. Die Erfinder erklären sich die Vorteilhaftigkeit dieses Vorgehens damit, dass durch das Abtasten der Starttrajektorie in jenem Bereich des Nachbarsegments, der neben der Starttrajektorie liegt, ein Mangel an Aufbaumaterial entsteht. Wenn im Nachbarsegment dieser Bereich als Erstes abgetastet wird, dann wird dieser Mangel an Aufbaumaterial dadurch kompensiert, dass bei der Verfestigung dieses Bereichs wiederum an diesen Bereich angrenzendes noch nicht verfestigtes Aufbaumaterial zusätzlich zum in diesem Bereich bereits vorhandenen un verfestigten Aufbaumaterial verfestigt wird oder angrenzendes bereits verfestigtes Aufbaumaterial nochmals auf- /angeschmolzen und in diesen Bereich hineingezogen wird.

Weiter bevorzugt werden sowohl im Segment, in dem die Starttrajektorie liegt als auch im daran angrenzenden Nachbarsegment jeweils alle Trajektorien in der gleichen Richtung abgetastet. Dies bedeutet, die Anfangspunkte aller Trajektorien liegen dann bevorzugt an oder nahe der Grenze zwischen den beiden Segmenten. Diese Vorgehensweise kann dem Umstand Rechnung tragen, dass eine Überhöhung tendenziell am Anfang einer Trajektorie auftritt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels derselben, wobei die additive Herstellvorrichtung so ausgelegt ist, dass Objekte mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind, weist auf: eine Zugriffseinheit, die ausgelegt ist, auf computerbasierte Modelldaten einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts zuzugreifen, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, eine Datenmodell-Erzeugungseinheit, die ausgelegt ist, ein Datenmodell der Anzahl von Teilquerschnitten zu erzeugen, wobei in dem Datenmodell ein Abtasten der Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene spezifiziert ist, wobei die Datenmodell-Erzeugungseinheit ausgelegt ist, in mindestens einem der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festzulegen, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen, und eine Steuerdaten-Bereitstellungseinheit, die ausgelegt ist, Steuerdaten entsprechend einem von der Datenmodell-Erzeugungseinheit erzeugten Datenmodell für die Generierung eines Steuerdatensatzes für die Herstellung des Objekts mittels der additiven Herstellvorrichtung bereitzustellen.

Die Bereitstellung des durch die Datenmodell-Erzeugungseinheit erzeugten Datenmodells für die Generierung eines Steuerdatensatzes kann durch die Steuerdaten-Bereitstellungseinheit selbst geschehen, indem diese das erzeugte Datenmodell in einen Steuerdatensatz für die additive Herstellvorrichtung integriert. Bereitstellen umfasst aber auch ein Weiterleiten des Datenmodells an eine Datenverarbeitungsvorrichtung, welche das Datenmodell in einen Steuerdatensatz integriert, oder ein direktes Weiterleiten an eine additive Herstellvorrichtung. Insbesondere ist es möglich, während eines Herstellvorgangs in der additiven Herstellvorrichtung dieser dynamisch Datenmodelle für noch herzustellende Objektquerschnitte zur Verfügung zu stellen.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels derselben, wobei das Objekt mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind, wobei die additive Herstellvorrichtung zur Zufuhr von Strahlungsenergie eine Energieeintragsvorrichtung aufweist, die ausgelegt ist, zur Verfestigung einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, die Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene abzutasten, ist für mindestens einen der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festgelegt, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen.

Zur Abtastung des Aufbaumaterials entlang von Trajektorien kann die Energieeintragsvorrichtung insbesondere eine Anzahl von Strahlablenkeinrichtungen (z.B. Galvanometerscanner) aufweisen, mittels derer Licht von einer Strahlungsquelle (z.B. einem Laser) auf die gewünschten Stellen in der Bauebene gerichtet wird, wobei über die Strahlablenkeinrichtungen auch die Geschwindigkeit der Bewegung des oder der Strahlen über die Bauebene gesteuert wird. Das Verfahren zur Ansteuerung der Energieeintragsvorrichtung kann insbesondere durch die Abarbeitung eines Steuerdatensatzes implementiert werden, der unter Verwendung der von einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten bereitgestellten Steuerdaten generiert wurde.

Bei einem erfindungsgemäßen additiven Herstellverfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels einer additiven Herstellvorrichtung, wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung ausgeführt.

Bevorzugt handelt es sich um Herstellverfahren, bei dem ein metallbasiertes

Aufbaumaterial verwendet wird, also ein Aufbaumaterial, bei dem der Metallgehalt 50 Gewichtsprozent überschreitet, z. B. ein Metallpulver oder Metalllegierungspulver wie Stahlpulver oder chrom-, titan-, wolfram-, kobalt-, nickel-, -kupfer- oder aluminiumhaltige Pulver, wobei die Aufzählung der genannten Elemente nicht abschließend gemeint ist. Insbesondere kann aber auch eine Kombination aus einem metallbasierten Aufbaumaterial und einem kunststoffbasierten Aufbaumaterial verwendet werden, wobei die Kombination aus einer Mischung zwischen einem metallbasierten und einem kunststoffbasierten Aufbaumaterial besteht, wobei optional zusätzlich auch noch weitere Komponenten enthalten sein können. Beispielweise kann ein Aufbaumaterial pulverförmig sein und insbesondere können die Pulverkörnchen aus einem metallhaltigen Kern und einer kunststoffhaltigen Beschichtung (oder umgekehrt) bestehen. Bevorzugt handelt es sich bei dem additiven Herstellverfahren um ein Lasersinterverfahren oder ein Laserschmelzverfahren.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels derselben, wobei die Objekte mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind, wobei die additive Herstellvorrichtung zur Zufuhr von Strahlungsenergie eine Energieeintragsvorrichtung aufweist, die ausgelegt ist, zur Verfestigung einer Anzahl von Teilquerschnitten, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, die Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene abzutasten, weist eine Abtast-Steuereinheit auf, die ausgelegt ist, für mindestens einen der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so vorzugeben, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen.

Die Ansteuervorrichtung einer Energieeintragsvorrichtung ist in der Lage, das oben beschriebene Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung umzusetzen. Die einzelnen Komponenten der Vorrichtung, also insbesondere die Abtast-Steuereinheit, oder aber die gesamte Ansteuervorrichtung können dabei alleine durch Software oder aber alleine durch Hardware oder aber mittels einer Mischung aus Hardware und Software implementiert werden. Schnittstellen müssen nicht zwangsläufig als Hardware-Komponenten ausgebildet sein, sondern können auch als Softwaremodule realisiert sein. Ebenso können Schnittstellen sowohl aus Hardware- als auch aus Software-Komponenten bestehen, zum Beispiel in Form 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.

Insbesondere kann es sich bei der Ansteuervorrichtung um eine Einheit innerhalb einer Steuereinrichtung handeln, die in einer additiven Herstellvorrichtung einen Herstellvorgang steuert. Dennoch sei betont, dass die Ansteuervorrichtung in gleicher Weise auch außerhalb der Steuereinrichtung vorhanden sein kann und über ein Netzwerk Signale mit der additiven Herstellvorrichtung, insbesondere mit der Energieeintragsvorrichtung, austauschen kann. Insbesondere wenn die Ansteuervorrichtung alleine mittels Software implementiert wird, kann die Ansteuervorrichtung in Gestalt eines Computerprogramms vorliegen. Bevorzugt wird dann solch ein Computerprogramm für einen Herstellvorgang durch die additive Herstellvorrichtung in deren Steuereinrichtung ausgeführt.

Eine erfindungsgemäße additive Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels derselben, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung auf. Bevorzugt ist die additive Herstellvorrichtung für eine Herstellung von Objekten aus einem metallbasierten Aufbaumaterial ausgelegt, bei dem der Metallgehalt 50 Gewichtsprozent überschreitet, z. B. ein Metallpulver oder Metalllegierungspulver wie Stahlpulver oder chrom-, titan-, wolfram-, kobalt-, nickel-, -kupfer- oder aluminiumhaltige Pulver, wobei die Aufzählung der genannten Elemente nicht abschließend gemeint ist. Insbesondere kann die additive Herstellvorrichtung für eine Herstellung von Objekten aus einer Kombination aus einem metallbasierten Aufbaumaterial und aus einem kunststoffbasierten Aufbaumaterial ausgelegt sein, wobei die Kombination aus einer Mischung zwischen einem metallbasierten und einem kunststoffbasierten Aufbaumaterial besteht, wobei optional zusätzlich auch noch weitere Komponenten enthalten sein können. Beispielweise kann ein Aufbaumaterial pulverförmig sein und insbesondere können die Pulverkörnchen aus einem metallhaltigen Kern und einer kunststoffhaltigen Beschichtung (oder umgekehrt) bestehen. Bevorzugt handelt es sich bei der additiven Herstellvorrichtung um eine Lasersintervorrichtung oder Laserschmelzvorrichtung.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm, umfasst eine Abfolge von Befehlen, durch welche bei ihrer Ausführung ein erfindungsgemäßes computergestütztes Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung oder ein erfindungsgemäßes additives Herstellverfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels einer additiven Herstellvorrichtung implementiert wird.

Ein Computerprogramm, durch welches ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten implementiert wird, kann auf einem Computer bzw. Datenprozessor ausgeführt werden, der vollkommen unabhängig von der additiven Herstellvorrichtung ist, insbesondere nicht mit dieser Daten austauschen kann. Eine Ausführung der Befehle des Computerprogramms durch einen in die additive Herstellvorrichtung integrierten oder mit dieser zusammenwirkenden Datenprozessor ist natürlich vorteilhaft. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten sowie der zugehörigen Vorrichtung mittels Software ermöglicht eine einfache Installierbarkeit auf verschiedenen EDV-Systemen an verschiedenen Orten (beispielsweise beim Ersteller des Designs des Objekts oder aber beim Betreiber der additiven Herstellvorrichtung).

Ein Computerprogramm, durch welches ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung oder ein erfindungsgemäßes additives Herstellverfahren implementiert wird, wird bevorzugt auf einem Datenprozessor ausgeführt, der in die additive Herstellvorrichtung integriert ist oder aber mit dieser zusammenwirkt. Der oben mehrmals erwähnte Begriff "Zusammenwirken" soll dabei heißen, dass der Datenprozessor mit der additiven Herstellvorrichtung Daten austauschen kann, z.B. über ein Funknetzwerk oder über Datenleitungen.

Fig. 1 zeigt eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß der Erfindung.

Fig. 2a bis 2c dienen der Erläuterung des in der Anmeldung verwendeten Begriffs "Teilquerschnitt.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Vorgehen bei der Festlegung der Starttrajektorie.

Fig. 4 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein erfindungsgemäßes Vorgehen bei der Festlegung der Starttrajektorie.

Fig. 5a bis 5c dienen der Erläuterung der Möglichkeiten der Definition eines Abstands zwischen der Starttrajektorie und dem Rand eines Objektquerschnitts.

Fig. 6a bis 6c dienen der Veranschaulichung des Vorgehens bei der Festlegung der Starttrajektorien in mehreren Schichten. Fig. 7 zeigt schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten.

Fig. 8 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung von Steuerdaten.

Fig. 9a und 9b zeigen ein weiteres Beispiel für das Vorgehen bei der Festlegung der Starttrajektorien in mehreren Schichten.

Fig. 10a und 10b zeigen Varianten des Vorgehens gemäß Figur 4.

Anhand von Fig. 2a, 2b und 2c wird zunächst der in der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriff "Teilquerschnitt" näher erläutert. Fig. 2a zeigt ein beispielhaftes Objekt 200, dass mittels additiver Fertigung hergestellt werden soll. Fig. 2b zeigt einen gesamten Querschnitt 280 durch das Objekt 200 in einer in Fig. 2a dargestellten Ebene A. Dem Querschnitt 280 ist bei der additiven Herstellung eine Schicht des Aufbaumaterials zugeordnet und entsprechend ist die Ebene A parallel zur Schicht des Aufbaumaterials gewählt. Wie man in Fig. 2b erkennt, umfasst der gesamte Querschnitt 280 acht voneinander abgegrenzte Teilbereiche 281 , 282, 283, 284, 285, 286, 287, 288. Jeder dieser Teilbereiche kann als Teilquerschnitt angesehen werden, der vollständig von den anderen Bereichen des gesamten Querschnitts 280 abgegrenzt ist. Fig. 2c zeigt ein beispielhaftes Objekt 210, das ebenfalls mittels additiver Fertigung hergestellt werden soll zusammen mit einem Gesamtquerschnitt 290 durch das Objekt 210 in einer Ebene B. Wie im Falle des Objektquerschnitts 280 ist dem Querschnitt 290 bei der additiven Herstellung eine Schicht des Aufbaumaterials zugeordnet und entsprechend ist die Ebene B parallel zur Schicht des Aufbaumaterials gewählt. Wie man in Fig. 2c erkennt, unterscheiden sich im gesamten Querschnitt 290 vier Teilbereiche 291 , 292, 293 und 294 in ihren geometrischen Eigenschaften voneinander. Der Teilbereich 291 ist im Wesentlichen rechteckig, mit der Ausnahme von zwei halbkreisförmigen Ausbuchtungen am Rand. Der Teilbereich 292 ist ein Bogen. Der Teilbereich 293 ist eine Spiegelung des Teilbereichs 292 an einer horizontalen Geraden in der Zeichenebene und hat die gleiche Form und die gleiche Fläche wie der Teilbereich 292, der Teilbereich 293 unterscheidet sich aber vom Teilbereich 292, weil der Teilbereich 293 in der Ebene B ein anderes Vorzeichen der Krümmung aufweist. Außerdem grenzt jeder der Teilbereiche 291 , 292, 293, 294, die zusammen den Objektquerschnitt 290 bilden, an nicht zu verfestigendes Aufbaumaterial. Erfindungsgemäß wird lediglich der Teilbereich 291 als Teilquerschnitt angesehen, da es der einzige der Teilbereiche ist, bei dem die Mindestausdehnung größer als der fünffache Abstand der Trajektorien in dem Teilbereich zueinander ist. Zur Veranschaulichung dieses Umstands sind in Fig. 2c sind beispielhafte Trajektorien in jedem der Teilbereiche gezeigt. Man erkennt im Teilbereich 291 eine Vielzahl von konzentrischen Trajektorien, während in jedem der Teilbereiche 292, 293 und 294 lediglich eine einzige Trajektorie (die Trajektorien 2992, 2993, 2994) vorhanden ist.

Für eine Beschreibung der Erfindung soll zunächst nachfolgend am Beispiel einer Lasersinter- oder -Schmelzvorrichtung eine erfindungsgemäße additive Herstellvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben werden.

Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält die Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 eine Prozesskammer oder Baukammer 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 7 (auch Bauebene genannt) 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 Träger 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.

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 einen Strahlemitter 23, beispielsweise einen oder mehrere Galvanometerspiegel samt zugehörigem Antrieb, 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. Auch wenn dies in Fig. 1 nicht gezeigt ist, so kann eine additive Herstellvorrichtung zwei oder mehr Strahlemitter 23 aufweisen. Dadurch kann ein Herstellvorgang in kürzerer Zeit ablaufen, da dann das Aufbaumaterial an unterschiedlichen Stellen zeitgleich mit mehreren Strahlen abgetastet und verfestigt werden kann.

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.

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiterhin eine Steuereinrichtung 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 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.

Im Betrieb wird durch die Steuereinrichtung 29 der Träger 10 Schicht für Schicht abgesenkt, der Beschichter 16 zum Auftrag einer neuen Pulverschicht angesteuert und die Energieeintragsvorrichtung 20, also insbesondere die Strahlemitter 23 und gegebenenfalls auch der Laser 21 und/oder die Fokussiervorrichtung 24, angesteuert zum Verfestigen der jeweiligen Schicht an den dem jeweiligen Objekt entsprechenden Stellen mittels Abtastens dieser Stellen mit dem Laser. Hierbei wird in der vorliegenden Anmeldung auf eine für die Ansteuerung der Energieeintragsvorrichtung 20 verantwortliche Einheit 39 innerhalb der Steuereinrichtung 29 als Ansteuervorrichtung 39 der Energieeintragsvorrichtung Bezug genommen. Dennoch sei betont, dass eine Ansteuervorrichtung 39 der Energieeintragsvorrichtung in gleicher weise auch außerhalb der Steuereinrichtung 29 vorhanden sein kann (auch in Gestalt eines Computerprogramms), sofern sichergestellt ist, dass die Ansteuervorrichtung 39 der Energieeintragsvorrichtung für die additive Herstellung von Objekten hinreichend mit der Steuereinrichtung 29 Zusammenwirken kann, also insbesondere Signale mit der Steuereinrichtung 29 austauschen kann.

In der soeben beispielhaft beschriebenen additiven Herstellvorrichtung geht ein Herstellvorgang so vonstatten, dass die Steuereinheit 29 oder die Ansteuervorrichtung 39 der Energieeintragsvorrichtung einen Steuerdatensatz abarbeitet. Durch den Steuerdatensatz wird einer Energieeintragseinrichtung, im Falle der obigen Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung speziell der Umlenkvorrichtung 23, für jeden Zeitpunkt während des Verfestigungsvorgangs vorgegeben, auf welche Stelle der Arbeitsebene 7 Strahlung zu richten ist. Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung. Diese enthält eine Datenzugriffseinheit 101 , eine Datenmodell- Erzeugungseinheit 102 und eine Steuerdaten-Bereitstellungseinheit 103. Die Funktionsweise der Vorrichtung 100 zur Bereitstellung von Steuerdaten wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beispielhaft beschrieben.

In der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung 100 zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung greift zunächst die Datenzugriffseinheit 101 auf computerbasierte Modelldaten des Objekts zu. In dem in Fig. 7 gezeigten Verfahrensablauf ist dieser Datenzugriffsschritt der erste Schritt S1 . Die computerbasierten Modelldaten enthalten eine geometrische Beschreibung des Objekts, also insbesondere ein dreidimensionales CAD-Modell, wobei es jedoch auch noch andere Möglichkeiten der geometrischen Beschreibung gibt, z.B. eine Beschreibung mittels eines Parametersatzes und einer Konstruktionsvorschrift. Wichtig ist in diesem Zusammenhang nur, dass durch die Modelldaten die geometrische Gestalt zumindest eines Teilquerschnitts eines herzustellenden Objekts, dem eine Schicht des Aufbaumaterials zugeordnet ist, beschrieben wird. Mit anderen Worten kann die Datenzugriffseinheit 101 durchaus auch auf die gesamten Modelldaten (das vollständige CAD-Modell) des herzustellenden Objekts (oder der herzustellenden Objekte, falls es sich um mehrere in der additiven Herstellvorrichtung parallel herzustellende Objekte handelt) zugreifen.

Der Datenzugriffsschritt (der erste Schritt S1 ) kann auch eine Weitergabe der Modelldaten an eine nachfolgend beschriebene Datenmodell-Erzeugungseinheit 102 beinhalten, die Datenmodell-Erzeugungseinheit 102 kann sich diese Daten aber auch von der Datenzugriffseinheit 101 holen oder aber diese aus einem in Fig. 8 nicht gezeigten Speicher auslesen, in dem diese abgelegt sind.

In dem in Fig. 7 gezeigten zweiten Schritt S2 spezifiziert nun die Datenmodell- Erzeugungseinheit 102 ein Datenmodell, in dem eine Verfestigung von dem zumindest einen Teilquerschnitt entsprechenden Stellen der diesem zugeordneten Aufbaumaterialschicht in einer zeitlichen Reihenfolge, die der Bewegung eines Strahls entlang von Trajektorien über das Aufbaumaterial entspricht, festgelegt ist. Insbesondere wird dabei die zeitliche Reihenfolge spezifiziert, in der die Trajektorien nacheinander durchlaufen werden.

Nachdem im zweiten Schritt S2 in Fig. 7 zumindest ein Datenmodell erzeugt wurde, werden anschließend durch die in Fig. 8 gezeigte Steuerdaten-Bereitstellungseinheit 103 Steuerdaten für die Generierung eines Steuerdatensatzes bereitgestellt (in Fig. 7 ist dies der Schritt S3). Dabei kann entweder das im zweiten Schritt S2 erzeugte Datenmodell als Steuerinformation (Steuerdaten) bereitgestellt werden oder aber das Datenmodell wird für eine bessere Integrierbarkeit in einen Steuerdatensatz umformatiert.

Nachfolgend werden Beispiele des Vorgehens im zweiten Schritt S2 für unterschiedliche (Teil)-Querschnitte und Linienverläufe der Trajektorien beschrieben.

Die schematische Figur 3 zeigt einen beispielhaften Teilquerschnitt 30, der identisch mit dem gesamten Querschnitt eines Objekts ist und einen elliptischen äußeren Rand 31 zum nicht zu verfestigenden Aufbaumaterial aufweist sowie einen ebenfalls elliptischen inneren Rand 32 zum nicht zu verfestigenden Aufbaumaterial. Zur Verfestigung des Bereichs zwischen den beiden Rändern bietet es sich aufgrund der gekrümmten Ränder an, den Strahl nicht entlang gerader Trajektorien zu bewegen, sondern entlang gekrümmter Trajektorien, die in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 301 bis 309 versehen sind. Da die Trajektorien in dem Beispiel eine an die Gestalt der Ränder 31 und 32 angepasste Gestalt haben, ist die Anzahl der zum Abtasten der Fläche des Querschnitts notwendigen Trajektorien geringer als es bei einer Wahl gerader Trajektorien der Fall wäre.

Das erfindungsgemäße Vorgehen ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Abtasten des Aufbaumaterials nicht entlang einer einem der Ränder 31 , 32 nächstgelegenen Trajektorie 303 bzw. 309 (den Randtrajektorien) zeitlich als erstes abgetastet wird, sondern entlang einer von den Rändern beabstandeten Trajektorie. In Fig. 3 ist die Trajektorie 301 , entlang derer zeitlich als erstes abgetastet wird (die Starttrajektorie) zur Unterscheidung von den anderen Trajektorien mit durchgehender Linie dargestellt. Wie man in der Figur erkennt, liegen zwischen der Starttrajektorie 301 und dem Rand 31 die beiden Trajektorien 302 und 303, die zeitlich nach der Starttrajektorie 301 abgetastet werden. Die Bezugszeichennummern in Fig. 3 sind so gewählt, dass Trajektorien mit höherer Bezugszeichennummer zeitlich nach Trajektorien mit niedrigerer Bezugszeichennummer durchlaufen werden.

Natürlich könnte erfindungsgemäß in Fig. 3 auch eine andere Trajektorie als die Trajektorie 301 als Starttrajektorie gewählt werden, beispielsweise die Trajektorie 307. Wichtig ist nur, dass die Starttrajektorie nicht die dem Rand nächstgelegene Trajektorie ist. Obwohl es bei der allgemeinsten Vorgehensweise der Erfindung ausreichen würde, wenn zumindest ein Punkt der Starttrajektorie, insbesondere der Startpunkt, vom Rand beabstandet ist, kann im vorliegenden Fall eine Starttrajektorie festgelegt werden, bei der alle Punkte vom Rand beabstandet sind.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel für das Vorgehen im zweiten Schritt S2. Der beispielhafte Teilquerschnitt 40, der im Beispiel dem gesamten Querschnitt eines mittels additiver Fertigung herzustellenden Objekts entspricht, hat Rechteckgestalt. Unterschiedlich zu Fig. 3 wird das Aufbaumaterial in dem diesem Querschnitt zugeordneten Bereich einer Aufbaumaterialschicht nicht unter Verwendung von Trajektorien abgetastet, die den ganzen Querschnitt durchqueren. Vielmehr erfolgt die Abtastung segmentweise, indem Segmente definiert werden, die jeweils einer Teilfläche des Querschnitts entsprechen. In Fig. 4 sind beispielhaft die rechteckigen Segmente 401, 402, 403, 404 und 405 dargestellt. Wie an dem Segment 401 veranschaulicht ist, wird die Fläche jedes Segments entlang von Trajektorien 91 , 92, 93, 94 und 95 abgetastet. Dabei wird, wie es oftmals der Fall ist, die Abfolge in der die Trajektorien innerhalb der einzelnen Segmente abgetastet werden, in allen Segmenten gleich gewählt. In Fig. 4 werden entsprechend in jedem der Segmente die Trajektorien von (in der Bildebene) oben nach unten abgetastet. Dies wird in Fig. 4 dadurch veranschaulicht, dass die in jedem der Segmente zeitlich als Erstes abzutastende Trajektorie mit durchgehender Linie dargestellt ist, während die zeitlich nachfolgenden Trajektorien gestrichelt dargestellt sind. Bezogen auf das Segment 401 wird also als erstes die Trajektorie 91 abgetastet, dann die Trajektorie 92, dann die Trajektorie 93, dann die Trajektorie 94 und dann die Trajektorie 95. Obwohl in Fig. 4 die Trajektorien innerhalb eines Segments auf dem Rand des Segments senkrecht stehen, also einen 90°-Winkel mit dem Rand des Segments einschließen, können die Trajektorien auch einen anderen Winkel mit dem Rand des Segments einschließen, also z.B. einen 45°-Winkel, obwohl ein Winkel von im Wesentlichen 90° oder genau 90° bevorzugt ist.

Wenn für die Abtastung des einem (Teil-)Querschnitt entsprechenden Bereichs einer Aufbaumaterialschicht eine segmentweise Abtastung gewählt wird, dann kann ein erfindungsgemäßes Vorgehen dergestalt umgesetzt werden, dass innerhalb des Querschnitts als Erstes ein Segment abgetastet wird, bei dem die in dem Segment zeitlich als Erstes abgetastete Trajektorie vom Rand des Querschnitts beabstandet ist. Diese Trajektorie ist damit die Starttrajektorie bei der Abtastung des (Teil- )Querschnitts. Im Beispiel von Fig. 4 wird entsprechend als Erstes das Segment 401 abgetastet und nachfolgend in der Reihenfolge der Bezugszeichennummerierung die Segmente 402, 403, 404 und 405. Alternativ könnten natürlich auch die Segmente 402 und 403 als Erstes abgetastet werden, nicht jedoch die Segmente 404 und 405, in denen die zeitlich als Erstes abzutastende Trajektorie benachbart zum Rand 41 liegt. Zur Kenntlichmachung, dass es sich bei der im Segment 401 zeitlich als Erstes abzutastenden Trajektorie 91 um die Starttrajektorie für den Querschnitt 40 handelt, ist die Trajektorie 91 mit dickerem Strich wiedergegeben.

Fig. 10a und 10b zeigen ein Ausführungsbeispiel, wie die in zwei benachbarten Segmenten abzutastenden Trajektorien vorteilhaft festgelegt werden können, um bei der Verfestigung eines Objektquerschnitts auftretende Überhöhungen der Dicke der verfestigten Schicht zu vermeiden.

Fig. 10a zeigt in der Draufsicht einen Querschnitt 1000 eines mittels additiver Fertigung herzustellenden Objekts, der beispielhaft Kreisgestalt mit einem äußeren Rand 1100 hat. Wie im Beispiel von Fig. 4 erfolgt auch im Beispiel von Fig. 10a die Abtastung des Aufbaumaterials segmentweise. Wie auch in Fig. 4 sind der Übersichtlichkeit halber nur einige der Segmente gezeigt, die abzutasten sind, um eine Verfestigung des Aufbaumaterials entsprechend dem Querschnitt 1000 herbeizuführen. Wie auch in Fig. 4 weisen die in Fig. 10a gezeigten beiden Segmente 1001 und 1002 Rechteckgestalt auf, wobei wiederum die Trajektorien, entlang derer die Fläche jedes Segments abgetastet wird, durch Pfeile veranschaulicht sind. Dabei ist in jedem der Segmente die in diesem Segment zeitlich als Erstes abzutastende Trajektorie mit durchgehender Linie dargestellt, im Segment 1001 ist das die Trajektorie 1021 und im Segment 1002 ist das die Trajektorie 1020, während die zeitlich nachfolgenden Trajektorien gestrichelt dargestellt sind. Da in dem Beispiel von Fig. 10a in dem Objektquerschnitt als Erstes das Segment 1002 verfestigt wird, ist die Trajektorie 1020 die Starttrajektorie für den Querschnitt 1000 und zur Kenntlichmachung mit dickerem Strich wiedergegeben.

Bei dem Vorgehen gemäß Fig. 10a erkennt man zunächst, dass im Segment 1001 jene Trajektorie 1021 als Erstes abgetastet wird, deren Anfangspunkt 1021a in unmittelbarer Nähe zum Anfangspunkt 1020a der Starttrajektorie 1020 liegt. Darüberhinaus wird die Trajektorie 1021 im Segment 1001 in entgegengesetzter Richtung wie die Starttrajektorie durchlaufen. Durch solch ein Vorgehen kann erreicht werden, dass Material, das am Startpunkt der Starttrajektorie angehäuft wurde, zumindest teilweise mit der Abtastung der ersten Trajektorie im Nachbarsegment abtransportiert wird, wodurch eine Schichtüberhöhung verringert wird.

Fig. 10b zeigt eine Abwandlung des Vorgehens gemäß Fig. 10a, wobei gleiche Bezugszeichen auch gleiche Merkmale kennzeichnen. Bei dem Vorgehen gemäß Fig. 10b werden alle Trajektorien in einem Segment 1001 , 1002 in der gleichen Richtung abgetastet. Darüberhinaus starten alle Trajektorien an der Grenze 1012 zwischen den beiden Segmenten 1001 und 1002. Auf diese Weise können tendenziell jeweils am Anfang der Trajektorien im zuerst abgetasteten Segment 1002 entstehende Schichtüberhöhungen zumindest teilweise beseitigt werden.

Anhand von Fig. 5a bis 5c werden nachfolgend mögliche Definitionen eines Abstands einer Starttrajektorie vom Rand eines Teilquerschnitts erläutert. Fig. 5a bis 5c zeigen hierzu jeweils einen Teilquerschnitt 50, welcher der Einfachheit halber mit dem gesamten Querschnitt des Objekts identisch ist, beispielhaft quadratisch ist und einen Rand 51 aufweist. In Fig. 5a sind in dem Teilquerschnitt 50 vier Trajektorien 501 , 502, 503, 504 gezeigt, von denen die Trajektorie 501 als Starttrajektorie festgelegt ist und daher mit dickerem Strich gezeigt ist. In der Figur sind drei Teilabschnitte 510, 511 und 512 der Starttrajektorie 501 dargestellt. Wie man erkennt, liegen zwischen dem Teilabschnitt 510 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50 in einer Richtung senkrecht zum Verlauf des Teilabschnitts 510 zwei weitere Trajektorien 502 und 503. Weiterhin liegen zwischen dem Teilabschnitt 511 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50 in einer Richtung senkrecht zum Verlauf des Teilabschnitts 511 drei weitere Trajektorien 502, 503 und 504. Schließlich liegt zwischen dem Teilabschnitt 512 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50 in einer Richtung senkrecht zum Verlauf des Teilabschnitts 512 eine weitere Trajektorie 502. Somit kann erfindungsgemäß die Trajektorie 501 als Starttrajektorie festgelegt werden, da es zumindest einen Teilabschnitt der Trajektorie 501 gibt, bei dem mindestens eine weitere Trajektorie zwischen der Starttrajektorie und dem Rand liegt.

Während anhand von Fig. 5a der bevorzugte Fall erläutert wurde, in dem der Abstand der Teilabschnitte bzw. Punkte der Starttrajektorie vom Rand in einer Richtung senkrecht zum Verlauf der Teilabschnitte bzw. der Starttrajektorie durch die Punkte ermittelt wurde, ist eine Ermittlung des Abstands in dieser Weise nicht zwingend erforderlich, was anhand von Fig. 5b und 5c erläutert wird. In Fig. 5b sind eine Starttrajektorie 505 und zwei weitere Trajektorien 555 und 556 gezeigt. Die Trajektorien 555 und 556 liegen zwischen dem Startpunkt 550 der Starttrajektorie 505 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50. Insbesondere liegen die Trajektorien 555 und 556 in einer Richtung parallel zum Verlauf der Starttrajektorie (genauer gesagt in einer Verlaufsrichtung des Anfangsabschnitts der Starttrajektorie) zwischen dem Startpunkt 550 der Starttrajektorie 505 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50. Während im Beispiel der Fig. 5a der Abstand zwischen linienhaften Teilabschnitten der Starttrajektorie und dem Rand ermittelt wurde, wird hier der Abstand eines einzigen Punkts der Starttrajektorie, hier des Startpunkts, zum Rand ermittelt. In Fig. 5b kann erfindungsgemäß die Trajektorie 505 als Starttrajektorie festgelegt werden, da dann mindestens eine weitere Trajektorie zwischen zumindest einem Punkt, hier dem Startpunkt, der Starttrajektorie und dem Rand liegt. Wie in Fig. 5b gezeigt, sind die Trajektorien 555 und 556 weder parallel noch senkrecht zueinander. Außerdem sind die Trajektorien 555 und 556 weder parallel noch senkrecht zur Starttrajektorie 505. Fig. 5c zeigt eine Starttrajektorie 506, einen kreisbogenförmigen Teilabschnitt 560 der Starttrajektorie 506 und die Trajektorien 565 und 566. Die Trajektorien 565 und 566 liegen zwischen dem Teilabschnitt 560 der Starttrajektorie 506 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50. Insbesondere liegen die Trajektorien 565 und 566 in einer, bezogen auf die Kreisbogenform, radialen Richtung des Teilabschnitts 560 der Starttrajektorie zwischen dem Teilabschnitt 560 der Starttrajektorie 506 und dem Rand 51 des Objektquerschnitts 50. Die Trajektorie 506 kann somit erfindungsgemäß als Starttrajektorie festgelegt werden, da es zumindest einen Punkt, hier sogar eine Mehrzahl von Punkten (der Teilabschnitt 560), gibt, für den gilt, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen der Starttrajektorie und dem Rand liegt. Wie in Fig. 5c gezeigt, sind die Trajektorien 565 und 566 weder parallel noch senkrecht zueinander. Außerdem sind die Trajektorien 565 und 566 weder parallel noch senkrecht zum (kreisbogenförmigen) Verlauf des Teilabschnitts 560 der Starttrajektorie 506.

Wie anhand der Figuren 5a, 5b und 5c veranschaulicht werden sollte, spielt es für die Ausführung der vorliegenden Erfindung keine Rolle, in welcher Richtung bezüglich der Verlaufsrichtung der Starttrajektorie die weiteren Trajektorien zwischen dem Rand und der Starttrajektorie liegen. Auch die Verlaufsrichtungen der weiteren Trajektorien, die zwischen einem Punkt bzw. Teilabschnitt der Starttrajektorie und dem Rand liegen, spielen für die Ausführung der Erfindung keine Rolle.

Auch wenn durch das erfinderische Vorgehen die Gleichförmigkeit der Dicke der verfestigten Schicht verbessert werden kann, so tritt dennoch innerhalb eines Teilquerschnitts die größte Dicke in der verfestigten Aufbaumaterialschicht in der Regel weiterhin im Bereich der Starttrajektorie auf. Da ein herzustellendes Objekt in der Regel viele übereinanderliegende Objektquerschnitte (entsprechend vielen übereinanderliegenden Aufbaumaterialschichten) aufweist, kann es durch eine Addition der überhöhten Dicken in den einzelnen Schichten zu einer unerwünscht großen Variation der Gesamthöhe (Ausdehnung in z-Richtung) des Objekts kommen. Insbesondere kann die Variation in der Höhe auch bereits während des Herstellvorgangs so groß sein, dass es zu einer Kollision eines Beschichterelements mit aus einer bereits verfestigten Schicht nach oben herausragenden Vorsprüngen aus verfestigtem Aufbaumaterial kommt. Solch einem unerwünschten Verhalten kann mittels des nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 6a bis 6c beschriebenen Vorgehens begegnet werden.

Fig. 6a zeigt in der Draufsicht einen Querschnitt 60 eines mittels additiver Fertigung herzustellenden Objekts, der beispielhaft Kreisgestalt mit einem äußeren Rand 61 hat. Wie im Beispiel von Fig. 4 erfolgt auch im Beispiel von Fig. 6a die Abtastung des Aufbaumaterials segmentweise. Wie auch in Fig. 4 sind der Übersichtlichkeit halber nur einige der Segmente gezeigt, die abzutasten sind, um eine Verfestigung des Aufbaumaterials entsprechend dem Querschnitt 60 herbeizuführen. Wie auch in Fig. 4 weisen die in Fig. 6a gezeigten beiden Segmente 601 und 602 Rechteckgestalt auf, wobei wiederum die Trajektorien, entlang derer die Fläche jedes Segments abgetastet wird, durch Pfeile veranschaulicht sind. Dabei ist in jedem der Segmente die in diesem Segment zeitlich als Erstes abzutastende Trajektorie mit durchgehender Linie dargestellt, im Segment 601 ist das die Trajektorie 691 und im Segment 602 ist das die Trajektorie 692, während die zeitlich nachfolgenden Trajektorien gestrichelt dargestellt sind. Da in dem Beispiel von Fig. 6a als Erstes das Segment 601 verfestigt wird, ist die Trajektorie 691 die Starttrajektorie für den Querschnitt 60 und zur Kenntlichmachung mit dickerem Strich wiedergegeben.

Fig. 6b zeigt in der Draufsicht einen anderen Querschnitt 60' durch das gleiche Objekt, auf das sich Fig. 6a bezieht. Der Querschnitt 60' bezieht sich dabei auf eine Position in z-Richtung, die höher als jene Position ist, auf die sich der Querschnitt 60 in Fig. 6a bezieht. Mit anderen Worten, bezogen auf die Orientierung des Objekts im Raum während seiner Herstellung befindet sich der Querschnitt 60' von Fig. 6b in größerer Höhe als der Querschnitt 60 von Fig. 6a. Dem Querschnitt 60' ist dadurch eine Aufbaumaterialschicht zugeordnet, die bei der Herstellung oberhalb der Aufbaumaterialschicht liegt, die dem Querschnitt 60 von Fig. 6a zugeordnet ist.

Der Einfachheit halber hat der Querschnitt 60' in Fig. 6b die gleiche Gestalt und Größe wie der Querschnitt 60 in Fig. 6a und die Segmente 60T und 602' in Fig. 6b haben die gleiche Gestalt und Größe wie die Segmente 601 und 602 in Fig. 6a. Allerdings erkennt man, dass die Segmente 60T und 602' gegenüber den Segmenten in Fig. 6a um 25° im Uhrzeigersinn verdreht sind. Weitere mögliche Drehwinkel sind beispielwiese 45°, 65°, 85°, 105°, 115°, 125°, 135°, 155°, 175°. Dies gilt entsprechend auch für die Trajektorien in den Segmenten 601' und 602', z.B. die im Segment 601' zeitlich als Erstes zu verfestigende Trajektorie 691' und die im Segment 602' zeitlich als Erstes zu verfestigende Trajektorie 692'. In Fig. 6b ist die Trajektorie 692' die Starttrajektorie.

Fig. 6c zeigt in der Draufsicht eine Überlagerung der Querschnitte 60 und 60' der Figuren 6a und 6b zusammen mit den in Fig. 6a und 6b gezeigten Segmenten und Trajektorien. In der Überlagerung erkennt man, dass die im Segment 60T des Querschnitts 60' zeitlich als erstes abzutastende Trajektorie 69T die Starttrajektorie 691 des Querschnitts 60 überlappt. Würde man das Segment 60T im Querschnitt 60' als Erstes verfestigen, dann würde die Trajektorie 69T zur Starttrajektorie des Querschnitts 60'. An der Überlappungsstelle der Starttrajektorien 691 und 69T würden sich dann die Schichtdickenvergrößerungen addieren. Je nach Anwendungsfall kann eine Addition der Schichtdickenvergrößerungen in einem kleinen Bereich (in dem hypothetischen Beispiel schneiden sich die Starttrajektorien 691 und 69T lediglich in einem Punkt) akzeptabel sein. Für einige Anwendungen kann allerdings das Vorhandensein einer Überlappung der Starttrajektorien nachteilig bzw. unerwünscht sein, insbesondere wenn die Schichten 60 und 60‘ nur durch eine kleine Anzahl weiterer Schichten (beispielweise weniger als 64 Schichten, bevorzugt weniger als 32, besonders bevorzugt weniger als 16 Schichten) voneinander beabstandet sind. Daher sieht das Beispiel der Fig. 6 vor, dass in dem Querschnitt 60' als Erstes das Segment 602' verfestigt wird, wodurch die Trajektorie 692' zur Starttrajektorie für den Querschnitt 60' wird, wie es auch in Fig. 6b gezeigt ist.

Fig. 9a und 9b zeigen eine weitere beispielhafte Vorgehensweise. Fig. 9a ist sehr ähnlich zu Fig. 6a und zeigt in der Draufsicht einen Querschnitt 90 eines mittels additiver Fertigung herzustellenden Objekts, der beispielhaft Kreisgestalt mit einem äußeren Rand 91 hat. Wie im Beispiel von Fig. 6a erfolgt auch im Beispiel von Fig. 9a die Abtastung des Aufbaumaterials segmentweise. Wie auch in Fig. 6a sind der Übersichtlichkeit halber nur einige der Segmente gezeigt, die abzutasten sind, um eine Verfestigung des Aufbaumaterials entsprechend dem Querschnitt 90 herbeizuführen. Wie auch in Fig. 6a weisen die in Fig. 9a gezeigten beiden Segmente 901 und 902 Rechteckgestalt auf, wobei wiederum die Trajektorien, entlang derer die Fläche jedes Segments abgetastet wird, durch Pfeile veranschaulicht sind. Dabei ist in jedem der Segmente die zeitlich als Erstes abzutastende Trajektorie mit durchgehender Linie dargestellt, im Segment 901 ist das die Trajektorie 991 und im Segment 902 ist das die Trajektorie 992, während die zeitlich nachfolgenden Trajektorien gestrichelt dargestellt sind. Da in dem Beispiel von Fig. 9a als Erstes das Segment 901 verfestigt wird, ist die Trajektorie 991 die Starttrajektorie für den Querschnitt 90 und zur Kenntlichmachung mit dickerem Strich wiedergegeben.

Fig. 9b zeigt in der Draufsicht einen anderen Querschnitt 90' durch das Objekt von Fig. 9a. Der Querschnitt 90' bezieht sich dabei auf eine Position in z-Richtung, die höher als jene Position ist, auf die sich der Querschnitt 90 in Fig. 9a bezieht. Mit anderen Worten, bezogen auf die Orientierung des Objekts im Raum während der Herstellung befindet sich der Querschnitt 90' von Fig. 9b in größerer Höhe als der Querschnitt 90 von Fig. 9a. Dem Querschnitt 90' ist dadurch eine Aufbaumaterialschicht zugeordnet, die bei der Herstellung oberhalb der Aufbaumaterialschicht liegt, die dem Querschnitt 90 von Fig. 9a zugeordnet ist.

Der Einfachheit halber hat in diesem Beispiel der Querschnitt 90' in Fig. 9b die gleiche Gestalt und Größe wie der Querschnitt 90 in Fig. 9a und die Segmente 90T und 902' in Fig. 9b haben die gleiche Gestalt und Größe wie die Segmente 901 und 902 in Fig. 9a. Zusätzlich haben die Segmente 90T und 902' und die Trajektorien darin auch die gleiche Lage und Orientierung in der Bauebene bzw. Schichtebene wie die Segmente 901 und 902 und die Trajektorien darin in Fig. 9a. Allerdings wird bei der Verfestigung des Querschnitts 90' nicht die Trajektorie 99T als Starttrajektorie gewählt (und somit das Segment 90T als Startsegment gewählt), sondern die Trajektorie 992' (und somit das Segment 902' als Startsegment gewählt). Dies geschieht deshalb, weil bei Wahl der Trajektorie 99T als Starttrajektorie diese die Starttrajektorie 991 bei der Verfestigung des darunterliegenden Querschnitts 90 vollständig überlappen würde, wodurch sich die Schichtüberhöhungen addieren würden. Alternativ zu dem in Fig. 9b gezeigten Vorgehen könnte man einen Überlapp der Starttrajektorien auch dadurch vermeiden bzw. vermindern, dass die Segmente 901' und 902' und/oder die darin enthaltenen Trajektorien gegenüber den Segmenten 901 und 902 und/oder den darin enthaltenen Trajektorien in der Schichtebene bzw. Bauebene (ohne Drehung) räumlich versetzt werden. Abhängig vom Ausmaß des Versatzes könnte dann die (nun räumlich versetzte) Trajektorie 99T die Starttrajektorie sein.

Schließlich ist es auch möglich, aus den Trajektorien in einer Schicht, insbesondere einer auf eine erste Schicht nachfolgenden zweiten Schicht, die Starttrajektorie mittels eines Zufallsgenerators auszuwählen. Dieses Vorgehen kann insbesondere gewählt werden, wenn die Segment- und/oder Trajektorienmuster in den aufeinanderfolgenden Schichten gleich sind und/oder die gleiche Orientierung in der Bauebene aufweisen.

Gerade wenn Teilquerschnitte in übereinanderliegenden Aufbaumaterialschichten segmentweise abgetastet werden, kann durch eine Änderung der Orientierung der Trajektorien in der Schichtebene bzw. Bauebene (eine Drehung) manchmal bereits dafür gesorgt werden, dass sich die Starttrajektorien in den unterschiedlichen Aufbaumaterialschichten nicht überlappen (an keiner Stelle übereinanderliegen), obwohl die Abtastreihenfolge der Segmente in den unterschiedlichen Schichten gleich ist.

Allgemein ist es vorteilhaft, wenn in unterschiedlichen Schichten die Lage und Orientierung der Trajektorien in der Ebene unterschiedlich ist, da dies der Ausbildung von anisotropen Eigenschaften bzw. Vorzugsrichtungen im hergestellten Objekt entgegenwirkt. Falls also die Orientierung der Trajektorien in übereinanderliegenden Aufbaumaterialschichten gleich ist, dann sollten bevorzugt die Trajektorien in diesen Schichten nicht direkt übereinanderliegen, sondern horizontal gegeneinander versetzt sein, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Verlaufsrichtung der Trajektorien.

Eine einfache Möglichkeit Anisotropien vorzubeugen ist die Änderung der Orientierung der Trajektorien in der jeweils nachfolgenden Schicht, zumindest in der jeweils übernächsten Schicht. Geht man davon aus, dass die Gestalt der Trajektorien sich von Schicht zu Schicht nicht ändert, so entspricht eine Änderung der Orientierung der Trajektorien einer Drehung in der Bauebene bzw. Schichtebene. Bevorzugt sollte dabei der Drehwinkel kein ganzzahliger Teil von 360° sein, besonders bevorzugt keinen von eins verschiedenen gemeinsamen Teiler mit 360° aufweist. Dadurch wird nämlich vermieden, dass sich die Orientierung der Trajektorien in unterschiedlichen Aufbaumaterialschichten wiederholt.

Claims

Patentansprüche

1 . Computergestütztes Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung (1 ) zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) mittels derselben, wobei die additive Herstellvorrichtung so ausgelegt ist, dass Objekte mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene (7) mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die einem Objektquerschnitt in dieser Schicht zugeordnet sind, wobei das Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten aufweist: einen ersten Schritt (S1 ) des Zugriffs auf computerbasierte Modelldaten einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, einen zweiten Schritt (S2) des Erzeugens eines Datenmodells der Anzahl von Teilquerschnitten, wobei in dem Datenmodell ein Abtasten der Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen (22) entlang einer Mehrzahl von Trajektorien (54) in der Schichtebene (7) spezifiziert ist, wobei in mindestens einem der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festgelegt ist, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen, und einen dritten Schritt (S3), in dem Steuerdaten entsprechend dem im zweiten Schritt (S2) erzeugten Datenmodell für die Generierung eines Steuerdatensatzes für die Herstellung des Objekts mittels der additiven Herstellvorrichtung bereitgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im zweiten Schritt (S2) ein Datenmodell zumindest eines Teilquerschnitts in einer ersten Aufbaumaterialschicht und zumindest eines Teilquerschnitts in einer darüberliegenden zweiten Aufbaumaterialschicht erzeugt wird und für den Teilquerschnitt in der zweiten Aufbaumaterialschicht eine Starttrajektorie gewählt wird, die höchstens teilweise, vorzugsweise gar nicht mit der Starttrajektorie für den Teilquerschnitt der ersten Aufbaumaterialschicht überlappt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Starttrajektorie in dem Teilquerschnitt der zweiten Aufbaumaterialschicht so gewählt wird, dass sie einen anderen Abstand vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene aufweist als die Starttrajektorie in dem Teilquerschnitt der ersten Aufbaumaterialschicht, wobei der andere Abstand dadurch charakterisiert ist, dass eine andere Anzahl von weiteren Trajektorien zwischen der Starttrajektorie oder einem Punkt derselben und dem Rand liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Trajektorien in der zweiten Aufbaumaterialschicht gegenüber den Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht um einen Winkel verdreht sind, der von 0°, 90° und 270° verschieden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Trajektorien in der zweiten Aufbaumaterialschicht gegenüber den Trajektorien in der ersten Aufbaumaterialschicht um einen Winkel verdreht sind, der größer als 90° ist und/oder kleiner als 270° ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Winkel größer als 120° ist oder kleiner als 120° ist, bevorzugt größer als 100° ist und kleiner als 140° ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Starttrajektorie aus der Mehrzahl von in dem Teilquerschnitt abzutastenden Trajektorien unter Verwendung eines Zufallsgenerators ausgewählt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trajektorien in einer zweiten Aufbaumaterialschicht die gleiche Gestalt und Ausrichtung zueinander haben wie die Trajektorien in einer ersten Aufbaumaterialschicht.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Teilquerschnitt Segment für Segment verfestigt wird, wobei ein Segment einer Teilfläche des Teilquerschnitts entspricht und jedes Segment durch Abtasten entlang einer Mehrzahl von Trajektorien in der Schichtebene (7) verfestigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Segmente Rechteckgestalt haben und die Trajektorien in den Segmenten einen Winkel zwischen 5° und 175°, bevorzugt zwischen 45° und 135°, besonders bevorzugt zwischen 85° und 95°, mit einem Rand des Segments einschließen.

11 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine in einem der Segmente liegende Trajektorie als Starttrajektorie festgelegt wird, wobei die Starttrajektorie so festgelegt wird, dass sie in einer Richtung abgetastet wird, die von einer Grenze des Segments zu einem daran angrenzenden Nachbarsegment weg zeigt, und wobei die erste der in dem angrenzenden Nachbarsegment abzutastenden Trajektorien so festgelegt wird, dass sie beginnend an einer Stelle, die der Starttrajektorie benachbart ist, in einer Richtung abgetastet wird, die von der Grenze weg zeigt.

12. Vorrichtung zur Bereitstellung von Steuerdaten für eine additive Herstellvorrichtung (1 ) zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) mittels derselben, wobei die additive Herstellvorrichtung so ausgelegt ist, dass Objekte mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene (7) mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind, wobei die Vorrichtung zur Bereitstellung von Steuerdaten aufweist: eine Zugriffseinheit, die ausgelegt ist, auf computerbasierte Modelldaten einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts zuzugreifen, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, eine Datenmodell-Erzeugungseinheit, die ausgelegt ist, ein Datenmodell der Anzahl von Teilquerschnitten zu erzeugen, wobei in dem Datenmodell ein Abtasten der Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen (22) entlang einer Mehrzahl von Trajektorien (54) in der Schichtebene (7) spezifiziert ist, wobei die Datenmodell-Erzeugungseinheit ausgelegt ist, in mindestens einem der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festzulegen, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen, und eine Steuerdaten-Bereitstellungseinheit, die ausgelegt ist, Steuerdaten entsprechend einem von der Datenmodell-Erzeugungseinheit erzeugten Datenmodell für die Generierung eines Steuerdatensatzes für die Herstellung des Objekts mittels der additiven Herstellvorrichtung bereitzustellen.

13. Verfahren zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung (1 ) zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) mittels derselben, wobei das Objekt mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt wird durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene (7) mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind, wobei die additive Herstellvorrichtung zur Zufuhr von Strahlungsenergie eine Energieeintragsvorrichtung aufweist, die ausgelegt ist, zur Verfestigung einer Anzahl von Teilquerschnitten des herzustellenden Objekts, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, die Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen (22) entlang einer Mehrzahl von Trajektorien (54) in der Schichtebene (7) abzutasten, wobei in dem Verfahren für mindestens einen der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so festgelegt ist, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen.

14. Additives Herstellverfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) mittels einer additiven Herstellvorrichtung, wobei in dem additiven Herstellverfahren ein Verfahren nach Anspruch 13 ausgeführt wird.

15. Vorrichtung zur Ansteuerung einer Energieeintragsvorrichtung einer additiven Herstellvorrichtung (1 ) zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) mittels derselben, wobei die Objekte mittels der additiven Herstellvorrichtung hergestellt werden durch Aufbringen eines Aufbaumaterials Schicht auf Schicht und Verfestigen des Aufbaumaterials in einer Schichtebene (7) mittels Zufuhr von Strahlungsenergie zu jenen Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind, wobei die additive Herstellvorrichtung zur Zufuhr von Strahlungsenergie eine Energieeintragsvorrichtung aufweist, die ausgelegt ist, zur Verfestigung einer Anzahl von Teilquerschnitten, von denen jeder eine Teilfläche eines Objektquerschnitts sowie einen Abschnitt des Rands dieses Objektquerschnitts umfasst, die Stellen der Anzahl von Teilquerschnitten mit einer Anzahl von Strahlen (22) entlang einer Mehrzahl von Trajektorien (54) in der Schichtebene (7) abzutasten, die Vorrichtung eine Abtast-Steuereinheit aufweist, die ausgelegt ist, für mindestens einen der Anzahl von Teilquerschnitten eine Reihenfolge der Abtastung der Trajektorien so vorzugeben, dass als Erstes eine Starttrajektorie abgetastet wird, wobei zumindest ein Punkt der Starttrajektorie vom Rand des Objektquerschnitts in der Schichtebene dergestalt beabstandet ist, dass mindestens eine weitere Trajektorie zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegt, bevorzugt mindestens zwei weitere Trajektorien zwischen dem zumindest einen Punkt und dem Rand liegen.

16. Additive Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts

(2) mittels derselben, wobei die additive Herstellvorrichtung eine Vorrichtung nach Anspruch 15 aufweist.

17. Computerprogramm, das eine Abfolge von Befehlen umfasst, durch welche bei ihrer Ausführung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 implementiert wird.