JP2020019276A - 少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元物体を付加製造速度を増加させる方法の提供。【解決手段】造形材料層（３）の層ごとの選択的な照射及び固化による製造方法において、各照射領域の層ごとの選択的な照射及び固化は、照射パラメータセット（ＩＰＳ１）及び照射パラメータセット（ＩＰＳ２）により照射領域に特定量のエネルギー入力がもたらされ、前記照射パラメータセット（ＩＰＳ１）は、前記第１の造形材料層（３）の下に直接配置された第２の造形材料層（３）の選択的に照射及び固化された領域と、前記第１の造形材料層（３）の前記照射領域の接続がもたらされ、照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、前記第１の造形材料層（３）の下に直接配置された第２の造形材料層（３）及び前記第２の造形材料層（３）の下に直接配置されたさらなる造形材料層（３）の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層（３）の前記照射領域が接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法であって、各造形材料層は少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含み、各照射領域の連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力をもたらす少なくとも１つの照射パラメータセットに基づいて実行され、前記少なくとも１つの照射パラメータセットは少なくとも１つの照射パラメータを含む、方法に関する。

例えば選択的電子ビーム溶融プロセス又は選択的レーザ溶融プロセスとして実施されてもよい少なくとも１つの３次元物体を付加製造する各方法は、付加製造の技術分野から知られている。

３次元物体を付加製造する各方法の効率を増加すること、すなわち、特に３次元物体を付加製造する造形速度を増加することは、既知の目的である。前記効率又は造形速度のそれぞれを増加するための１つの方法は、特定の照射アプローチ又は照射方策のそれぞれの実施である。

これに関して、種々の有望な照射アプローチ又は照射方策のそれぞれが提案されてきた。しかし、３次元物体を付加製造する各方法の効率に関して、すなわち、特に３次元物体を付加製造する速度に関して、３次元物体を付加製造する方法をさらに発展させることに対する必要性が継続して存在している。

本発明の目的は、少なくとも１つの３次元物体を付加製造する効率を、すなわち、特に少なくとも１つの３次元物体を付加製造する速度を増加することを可能にする、少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法を提供することである。

この目的は、独立請求項に記載の少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法によって達成される。独立請求項に従属する請求項は、独立請求項に記載の方法の可能な実施形態に関する。

本明細書中に記載される方法は、造形材料層、すなわち造形材料の層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（「物体」）を付加製造する方法である。前記造形材料は、セラミック、ポリマー、又は金属であってもよい。前記造形材料は、粉末として提供されてもよい。エネルギービームは、例えば電子ビーム又はレーザビームであってもよい。選択的に照射及び固化される前記造形材料層は、前記方法を実行するために使用される少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置の造形平面内に連続的に塗布される。前記方法は、したがって、少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置によって実行可能であるか又は実行される。

前記方法は、例えば、選択的レーザ焼結方法、選択的レーザ溶融方法、又は選択的電子ビーム溶融方法として実施されてもよい。しかし、前記方法は、例えば接着剤噴射方法、特に金属接着剤噴射方法であることも考えられる。前記方法を実行する装置は、したがって、例えば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置として実現されてもよい。しかし、前記方法を実行する前記装置は、例えば、接着剤噴射装置、特に金属接着剤噴射装置として実現されることも考えられる。

前記方法によれば、各造形材料層は、少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含む。各照射領域は、一般に、各造形材料層内の付加製造される物体の断面に対応する。

各照射領域の連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、少なくとも１つの照射パラメータセットに基づいて実行される。したがって、前記物体を付加製造するために選択的に照射及び固化される各造形材料層の前記照射領域を照射し固化させるために、少なくとも１つの照射パラメータセットが使用される。

各照射パラメータセットは、少なくとも１つの照射パラメータを含む。照射パラメータは、各照射領域を照射するために使用される前記エネルギービームの、１つのエネルギービームパラメータであってもよく又は少なくとも１つのエネルギービームパラメータを含んでもよい。各エネルギービームパラメータは、以下のうちの少なくとも１つであってもよく又は以下のうちの少なくとも１つを含んでもよい：前記エネルギービームの強度又はパワー、前記エネルギービームの強度プロファイル、前記エネルギービームの（断面）形状、前記エネルギービームの焦点サイズ又はスポットサイズ、前記エネルギービームの焦点位置又はスポット位置、エネルギービーム経路であってそれに従って前記エネルギービームが照射領域にわたって移動されるエネルギービーム経路、速度であってそれを用いて前記エネルギービームが照射領域にわたって各エネルギービーム経路に沿って移動される速度、各エネルギービーム経路の間の幾何学的関係、特に各エネルギービーム経路の相対的な向き、各エネルギービーム経路の間の距離、各エネルギービーム経路の重複度、など。その他のエネルギービームパラメータが考えられる。

各照射パラメータセットは、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力をもたらす。言い換えると、特定の照射パラメータセットの各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせは、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力と相互に関連している。以下から明らかになるように、各造形材料層の前記照射領域内への前記量のエネルギー入力は、前記各造形材料層の前記照射領域の結合及び固化のそれぞれをもたらし、また、少なくとも１つの以前に選択的に照射及び固化された造形材料層の前記照射領域との、前記各造形材料層の前記照射領域の結合及び接続のそれぞれももたらす。

前記方法によれば、第１の照射パラメータセット及び少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットが、前記物体を付加製造するために使用される。したがって、従来技術から知られている方法とは対照的に、本明細書中に記載される方法は、少なくとも２つの異なる照射パラメータセットの使用を含む照射アプローチ又は照射方策のそれぞれを実施する。前記照射パラメータセットはそれらのそれぞれの、選択的に照射及び固化される各造形材料層の照射領域内へのエネルギー入力の量において異なる。選択的に照射及び固化される各造形材料層の照射領域内へのエネルギー入力の前記量は、各照射パラメータセット内で規定された各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれと相互に関連しているため、前記照射パラメータセットは一般に、少なくとも１つの照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれにおいて異なる。

前記方法によれば、前記第１の照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の接続がもたらされる。前記方法によれば、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内へのさらなる量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層及び前記第２の造形材料層の下に直接配置された少なくとも１つのさらなる造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の接続がもたらされる。

したがって、前記照射パラメータセットは特に、それらのそれぞれの、各造形材料層の前記照射領域内への前記エネルギー入力の浸入深さにおいて異なり、ここで、前記第１の照射パラメータセットは、一般に、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットと比較してより小さな、各造形材料層の前記照射領域内への前記エネルギー入力の浸入深さを有する。これにより、前記第１の照射パラメータセットが使用される場合、直接互いに重なり合って配置された２つのみの造形材料層の結合及び接続のそれぞれがもたらされ、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットが使用される場合、直接互いに重なり合って配置された少なくとも３つの造形材料層の結合及び接続のそれぞれがもたらされる。

結果として、照射領域の特定のサブ領域は、全ての造形材料層内で照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射されてもよく（ｎは整数）、なぜなら、垂直に隣接して配置された造形材料層の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層、例えば、特に次の造形材料層を照射する際に前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを使用することによって達成され得るからである。言い換えると、いくつかの照射領域は部分的に照射されるのみでそれにより前記第１の照射パラメータセットに基づいた部分的照射が実行されてもよく、なぜなら、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは少なくとも３つの垂直に隣接して配置された造形材料層の結合及び接続を可能にするため、垂直に隣接して配置された造形材料層の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層を照射する際に前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを使用することによって達成され得るからである。

上記から明らかなように、前記さらなる照射パラメータセットは、前記第１の照射パラメータセットと比較して、各造形材料層の前記照射領域内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす少なくとも１つの照射パラメータを含んでもよい。前記さらなる照射パラメータセットは、したがって、前記第１の照射パラメータセットの照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせと比較して、各造形材料層の前記照射領域内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせを含んでもよい。単なる例として、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、前記第１の照射パラメータセットのエネルギービームと比較してより高いエネルギービーム強度又はエネルギービームパワーを有するエネルギービームを使用してもよい。

上記からやはり明らかなように、前記第１の照射パラメータセットは全ての造形材料層において適用／使用されてもよく、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは全ての造形材料層において適用／使用されるわけではなくてもよい。例として、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、１つおきの造形材料層において適用されるのみであってもよい。どの造形材料層においてどの各照射パラメータセットが使用されるかの決定は、一般に、各照射パラメータセットが各造形材料層の前記照射領域内に入力し得る／入力するエネルギー入力に基づいて、すなわち、特に前記各照射パラメータセットを用いて結合及び接続され得る／結合及び接続される垂直に隣接して配置された造形材料層の数に基づいて行われる。

垂直に隣接して配置された造形材料層の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層、例えば、特に次の造形材料層を照射する際に前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを使用することによって達成され得るので、全ての照射領域を同じ照射パラメータセットを用いて照射することは必ずしも必要とされず、特に、全ての造形材料層内で照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射される、照射領域の特定のサブ領域を選択することが可能であるため、本明細書中に記載される方法は、少なくとも１つの物体を付加製造する効率を、すなわち、特に少なくとも１つの物体を付加製造する速度を大幅に増加し得る照射アプローチ又は照射方策のそれぞれを実施する。

前記方法は、少なくとも１つの分割基準に基づいて少なくとも１つの造形材料層の前記照射領域を少なくとも１つの第１のサブ領域及び少なくとも１つのさらなるサブ領域に分割する工程を含んでもよく、それにより前記少なくとも１つの第１のサブ領域は前記第１の照射パラメータセットを用いて照射され、前記少なくとも１つのさらなるサブ領域は前記さらなる照射パラメータセットを用いて照射され、又はその逆が行われる。各照射領域を各第１の及びさらなるサブ領域に分割することは、各照射パラメータセットを各サブ領域に割り当てるための前提条件、すなわち、前記第１の照射パラメータセットを用いて又は前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを用いてそれぞれ照射されるサブ領域を選択するための前提条件であってもよい。各照射領域の分割は、前記分割基準を組み込んだ分割アルゴリズムに基づいて実行されてもよい。各分割アルゴリズムは、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された制御ユニットにおいて実施されてもよい。

前記分割基準は、各造形材料層の前記各照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体の構造特性、特に機械的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域は、各層における前記物体の所望の構造特性に基づいて少なくとも２つのサブ領域に分割されてもよい。

前記構造特性又は各構造特性は、例えば、各造形材料層の各照射領域又は前記照射領域のサブ領域における前記物体の機械的安定性であってもよく又は前記機械的安定性を示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、（より）高い機械的安定性を必要とする前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、さらなるサブ領域は、（より）低い機械的安定性を必要とする前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。したがって、前記物体の特定の負荷状況 − 各負荷状況は例えばコンピュータベースの負荷シミュレーションにおいて生成されてもよい − に関連して、危険な可能性がある部分を含むサブ領域を含む照射領域が検出され、危険がより少ない部分又は危険ではない部分を含むサブ領域から分割されてもよい。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域には、各部分における前記物体の負荷状況のための好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよい。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域は、したがって、各部分における前記物体の負荷状況のための好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

前記分割基準又は１つの分割基準は、加えて又は代替として、各造形材料層の各照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体の幾何学的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域は、各層における前記物体の所望の幾何学的特性に基づいて各サブ領域に分割されてもよい。

前記幾何学的特性又は各幾何学的特性は、例えば、各造形材料層の前記照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体のオーバーハング部分であってもよく又は前記オーバーハング部分を示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、オーバーハング部分を形成するか若しくはオーバーハング部分の一部を形成する前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、さらなるサブ領域は、オーバーハング部分を形成しないか若しくはオーバーハング部分の一部を形成しない前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。オーバーハング部分は、ゆるく固まった造形材料（ｌｏｏｓｅ ｂｕｉｌｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）の固化されていない部分の上、すなわち前記各造形材料層のすぐ下の造形材料層の固化されていない部分の上に配置される部分として理解されるべきである。各オーバーハング部分は、一般に、付加製造される前記物体の外側境界又は外側輪郭の範囲を定める。オーバーハング部分を含む各サブ領域には、オーバーハング部分の生成を可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよい。オーバーハング部分を含む各サブ領域は、したがって、オーバーハング部分の生成を可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

前記幾何学的特性又は１つの幾何学的特性は、事前定義可能な又は事前定義された寸法閾値、例えば事前定義可能な若しくは事前定義された長さ閾値、及び／又は事前定義可能な若しくは事前定義された幅閾値より上又は下の、各造形材料層の前記各照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体の寸法、例えば前記物体の長さ及び／又は幅で（も）あってもよく、又は前記寸法を（さらに）示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、各閾値より下の寸法、例えば長さ及び／若しくは幅を有する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、第２のサブ領域は、各閾値と等しいか若しくはそれより上の寸法、例えば長さ及び／若しくは幅を有する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。各閾値より上又は下の寸法を含む各サブ領域には、前記各閾値より上又は下の各寸法を生成することを可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよい。各閾値より上又は下の寸法を含む各サブ領域は、したがって、前記各閾値より上又は下の各寸法を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

前記幾何学的特性又は１つの幾何学的特性は、例えば、各造形材料層の前記各照射領域若しくは前記各照射領域のサブ領域における前記物体の自由に露出される外側輪郭部分で（も）あってもよく若しくは前記外側輪郭セクションを（さらに）示してもよく、又は、各造形材料層の前記各照射領域若しくは前記各照射領域のサブ領域における前記物体のコア部分で（も）あってもよく若しくは前記コア部分を（さらに）示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、前記物体の自由に露出される外側輪郭、すなわち前記物体のシェル若しくはスキンを形成する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、さらなるサブ領域は、前記物体の自由に露出される外側輪郭を形成するのではなく前記物体のコアを形成する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。前記物体の自由に露出される外側輪郭セクションを含む各サブ領域は、前記物体の自由に露出される外側輪郭を生成することを可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよく、したがって、前記物体の自由に露出される外側輪郭を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。前記物体のコア部分を含む各サブ領域は、前記物体のコア部分を生成することを可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよく、したがって、前記物体のコア部分を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

本明細書中に記載される方法は、したがって、いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれとして、又は前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれにおいて容易に実施されてもよく、前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策においては、前記物体の自由に露出される外側輪郭セクション（シェルセクション）は、特定の照射パラメータセット、例えば前記第１の照射パラメータセットを割り当てられ、それを用いて照射されてもよく、前記物体のコア部分は、異なる特定の照射パラメータセット、例えば前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを割り当てられ、それを用いて照射されてもよい。

本発明はさらに、造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置のためのハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された制御ユニットであって、各造形材料層は少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含む、制御ユニットに関する。前記制御ユニットは、本明細書中に記載される方法に従って各照射領域の連続した層ごとの選択的な照射及び固化を制御するように構成される。

したがって、前記制御ユニットは特に、各照射領域の前記連続した層ごとの選択的な照射及び固化を、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力をもたらす少なくとも１つの照射パラメータセットに基づいて制御するように構成され、前記少なくとも１つの照射パラメータセットは少なくとも１つの照射パラメータを含み、第１の照射パラメータセット及び少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットが使用され、前記第１の照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の結合及び接続のそれぞれがもたらされ、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内へのさらなる量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層及び前記第２の造形材料層の下に直接配置された少なくとも１つのさらなる造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の結合及び接続のそれぞれがもたらされる。

本発明はさらに、造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置であって、各造形材料層は少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含む、装置に関する。前記装置は、本明細書中に記載される制御ユニットを含むか又は前記制御ユニットに接続される。

前記装置は、例えば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置であってもよい。しかし、前記装置は、例えば、接着剤噴射装置、特に金属接着剤噴射装置であることも考えられる。

前記装置は、その動作中に動作可能であるか又は動作される複数の機能ユニット及び／又は構造ユニットを含む。各機能ユニット及び／又は構造ユニットは、複数の機能サブユニット及び／又は構造サブユニットを含んでもよい。例示的な機能ユニット及び／又は構造ユニットは、造形平面内に造形材料層を形成するために、選択的に照射及び固化されるある量の造形材料を前記装置の前記造形平面内に塗布するように構成された、造形材料塗布ユニット、造形材料層を少なくとも１つのエネルギービームを用いて選択的に照射し、それにより固化させるように構成された、照射ユニット、前記造形材料層及び付加製造される前記３次元物体を搬送するための搬送ユニット、及び各制御ユニットである。

前記方法に関する全ての注釈は、前記制御ユニット及び／又は前記装置にも適用される。

本発明の例示的実施形態について図を参照して説明する。

例示的実施形態による３次元物体を付加製造する装置の原理図を示す。 例示的実施形態による方法を用いて製造可能な例示的物体の原理図を示す。 例示的実施形態による方法を用いて製造可能な例示的物体の原理図を示す。 例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。

図１は、例示的実施形態による、少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて固化されることが可能な粉末状の造形材料４、例えば金属粉末の、造形材料層３の連続した層ごとの選択的な照射及びそれに伴う固化によって、３次元物体２、例えば技術的構成要素を付加製造する装置１の例示的実施形態の原理図を示す。エネルギービーム５は、例えば、電子ビーム又はレーザビームであってもよい。装置１は、したがって、例えば選択的電子ビーム溶融装置として又は選択的レーザ溶融装置として実現されてもよい。

装置１は、その動作中に動作可能であり且つ動作される複数の機能ユニット及び／又は構造ユニットを含む。各機能ユニット及び／又は構造ユニットは、複数の機能サブユニット及び／又は構造サブユニットを含んでもよい。前記機能ユニット及び／又は構造ユニット並びに装置１のそれぞれの動作は、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された（中央）制御ユニット６によって制御される。

装置１の例示的な機能ユニット及び／又は構造ユニットは、造形材料塗布ユニット７、照射ユニット８、及び制御ユニット６である。

造形材料塗布ユニット７は、３次元物体２を付加製造する間に選択的に照射及び固化される各造形材料層３を生成するために、ある量の造形材料４を装置１の造形平面ＢＰ内に塗布するように構成されている。造形材料塗布ユニット７は、例えばブレード状の再被覆要素として実現されてもよい造形材料塗布要素９を含んでもよい。造形材料塗布要素９は、装置１のプロセスチャンバ１０内で移動可能に支持され、造形材料塗布要素９は、ある量の調量された造形材料４を造形平面ＢＰ内に塗布するために、及び３次元物体２を付加製造する間に選択的に照射及び固化される各造形材料層３を生成するために、造形平面ＢＰにわたって移動されてもよい。造形平面ＢＰにわたる造形材料塗布要素９の例示的な運動は、両方向矢印Ｐ１によって示されている。造形平面ＢＰにわたって造形材料塗布要素９を移動させるための駆動力を生成するために、駆動ユニット（図示せず）が造形材料塗布ユニット７に割り当てられていてもよい。

照射ユニット８は、造形材料塗布ユニット７を用いて装置１の造形平面ＢＰ内に塗布された各造形材料層３を、少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて選択的に照射し、それにより固化させるように構成されている。照射ユニット８は、少なくとも１つのエネルギービーム５を生成するように構成されたビーム生成ユニット（図示せず）と、少なくとも１つのエネルギービーム５を造形平面ＢＰ内の様々な位置に偏向させるように構成されたビーム偏向ユニット（図示せず）、例えば走査ユニットとを含んでもよい。

制御ユニット６は、３次元物体２を負荷製造する方法を実施するように構成されている − 各物体２の例は、前記方法を用いて製造可能な例示的物体２の原理図をそれぞれが示す図２、図３に示されており、ここで、図２は物体２の斜視図を示し、図３は物体２の正面図を示す（物体２を囲むゆるく固まった造形材料４は図示されていない）。

前記方法によれば、各造形材料層３は、少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域ＩＡを含む。各照射領域ＩＡは、物体２の断面に、すなわち各造形材料層３内の物体２の断面に対応している。

図４〜図６は、例示的実施形態による方法に従って物体２を付加製造する間に選択的に照射及び固化される照射領域ＩＡを含む造形材料層３の原理図をそれぞれが示す。図４〜図６は、各造形材料層３を上面図で示している。

図２、図３、及び図４〜図６は造形材料層３の番号によって互いに関連付けられており、第１の造形材料層３、すなわち最上部の造形材料層３は３．１と番号付けされており、第１の造形材料層３．１の下に直接配置された第２の造形材料層は３．２と番号付けされており、第２の造形材料層３．２の下に直接配置された第３の造形材料層は３．３と番号付けされており、以下同様である。

各照射領域ＩＡの連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、少なくとも１つの照射パラメータセットＩＰＳに基づいて実行される。照射パラメータセットＩＰＳは、少なくとも１つの照射パラメータを含む。前記照射パラメータは、各照射領域ＩＡを照射するために使用されるエネルギービーム５の、１つのエネルギービームパラメータであってもよく又は少なくとも１つのエネルギービームパラメータを含んでもよい。各エネルギービームパラメータは、以下のうちの少なくとも１つであってもよく又は以下のうちの少なくとも１つを含んでもよい：エネルギービーム５の強度又はパワー、エネルギービーム５の強度プロファイル、エネルギービーム５の（断面）形状、エネルギービーム５の焦点サイズ又はスポットサイズ、エネルギービーム５の焦点位置又はスポット位置、エネルギービーム経路であってそれに従ってエネルギービーム５が照射領域ＩＡにわたって移動されるエネルギービーム経路、速度であってそれを用いてエネルギービーム５が照射領域ＩＡにわたって各エネルギービーム経路に沿って移動される速度、各エネルギービーム経路の間の幾何学的関係、特に各エネルギービーム経路の相対的な向き、各エネルギービーム経路の間の距離、各エネルギービーム経路の重複度、など。

各照射パラメータセットＩＰＳは、選択的に照射及び固化される各造形材料層３の照射領域ＩＡ内への特定の量のエネルギー入力をもたらす。したがって、特定の照射パラメータセットＩＰＳの各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせは、各造形材料層３の照射領域ＩＡ内への特定の量のエネルギー入力と相互に関連している。各造形材料層３の照射領域ＩＡ内への前記量のエネルギー入力は、各造形材料層３の照射領域ＩＡの結合及び固化のそれぞれをもたらし、また、少なくとも１つの以前に選択的に照射及び固化された造形材料層３の照射領域ＩＡとの、各造形材料層３の照射領域ＩＡの結合及び接続のそれぞれももたらす。

前記方法の例示的実施形態によれば、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１及び第２の照射パラメータセットＩＰＳ２（第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は複数のさらなる照射パラメータセットを表す）が、物体２を付加製造するために使用される。照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２はそれらのそれぞれの、選択的に照射及び固化される各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのエネルギー入力の量において異なる。選択的に照射及び固化される各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのエネルギー入力の前記量は、各照射パラメータセット内で規定された各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれと相互に関連しているため、照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２は一般に、少なくとも１つの照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれにおいて異なる。

第１の照射パラメータセットＩＰＳ１は、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡ内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、第１の造形材料層３．１の下に直接配置された第２の造形材料層３．２の選択的に照射及び固化された領域との、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡの接続がもたらされる。第１の照射パラメータセットＩＰＳ１によって提供されるエネルギー入力は、図３の左側の矢印によって示されている。

第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡ内へのより大きな量のエネルギー入力を可能にし、これにより、第２の造形材料層３．２及び少なくとも第３の造形材料層３．３の、選択的に照射及び固化された領域との、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡの接続がもたらされる。第２の照射パラメータセットＩＰＳ２によって提供されるエネルギー入力は、図３の右側の矢印によって示されている。

したがって、照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２は特に、それらのそれぞれの、各第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡ内へのエネルギー入力の浸入深さにおいて異なり、ここで、（図３の矢印の長さによって示されているように）第１の照射パラメータセットＩＰＳ１は、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２と比較してより小さなエネルギー浸入深さを有する。これにより、（図３の矢印の長さによって示されているように）第１の照射パラメータセットＩＰＳ１が使用される場合、直接互いに重なり合って配置された２つのみの造形材料層３の結合及び接続のそれぞれがもたらされ、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２が使用される場合、直接互いに重なり合って配置された少なくとも３つの造形材料層３の結合及び接続のそれぞれがもたらされる。

結果として、照射領域ＩＡの特定のサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２は、全ての造形材料層３内で照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射されてもよく（ｎは整数）、なぜなら、垂直に隣接して配置された造形材料層３の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層３、例えば、特に次の造形材料層３を照射する際に第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を使用することによって達成され得るからである（図４〜図６、及び図７〜図９を参照）。言い換えると、いくつかの照射領域ＩＡは部分的に照射されるのみでそれにより第１の照射パラメータセットＩＰＳ１に基づいた部分的照射が実行されてもよく、なぜなら、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は少なくとも３つの垂直に隣接して配置された造形材料層３の結合及び接続を可能にするため、垂直に隣接して配置された造形材料層３の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層３を照射する際に第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を使用することによって達成され得るからである。

第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、したがって、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１と比較して、各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす照射パラメータを含む。第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、したがって、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１の照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせと比較して、各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせを含む。第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、例えば、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１のエネルギービーム５と比較してより高いエネルギービーム強度又はエネルギービームパワーを有するエネルギービーム５を使用してもよい。

３つの造形材料層３．１〜３．３の照射領域ＩＡを示す図４〜図６から明らかなように、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１（第１のハッチングを用いて示されている）は全ての造形材料層３において適用／使用されてもよく、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２（第２のハッチングを用いて示されている）は全ての造形材料層３において適用／使用されるわけではなくてもよい。図４〜図６から明らかなように、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、１つおきの造形材料層３において適用されるのみであってもよい。

垂直に隣接して配置された造形材料層３の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層３、例えば、特に次の造形材料層３を照射する際に第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を使用することによって達成され得るので、全ての照射領域ＩＡを同じ照射パラメータセットＩＰＳを用いて照射することは必ずしも必要とされず、特に、全ての造形材料層３において照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射される、照射領域ＩＡの特定のサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２を選択することが可能であるため、前記方法は、物体２を付加製造する効率を、すなわち、特に物体２を付加製造する速度を大幅に増加し得る照射アプローチ又は照射方策のそれぞれを実施する。

照射領域ＩＡの各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２によって示されているように、前記方法は、少なくとも１つの分割基準に基づいて造形材料層３の照射領域ＩＡを少なくとも前述の第１のサブ領域ＳＡ１及び前述の第２のサブ領域ＳＡ２に分割する工程を含んでもよく、それにより第１のサブ領域ＳＡ１は第１の照射パラメータセットＩＰＳを用いて照射され、第２のサブ領域ＳＡ２は第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を用いて照射される（図４〜図６、及び図７〜図９を参照）。各照射領域ＩＡを各第１及び第２のサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に分割することは、各照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２を各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に割り当てるための前提条件、すなわち、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて又は第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を用いてそれぞれ照射されるサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２を選択するための前提条件であってもよい。各照射領域ＩＡの分割は、前記分割基準を組み込んだ分割アルゴリズムに基づいて実行される。各分割アルゴリズムは、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された制御ユニット６において実施されてもよい。

前記分割基準は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡ又は各照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２の構造特性、すなわち、特に機械的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域ＩＡは、各層における物体２の所望の構造特性に基づいて少なくとも２つのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に分割されてもよい。

前記構造特性は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡ又は照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における、物体２の機械的安定性であってもよく又は前記機械的安定性を示してもよい。図４〜図６の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、（より）高い機械的安定性を必要とする照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応していてもよく、第２のサブ領域ＳＡ２は、（より）低い機械的安定性を必要とする照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。したがって、物体２の特定の負荷状況に関連して、危険な可能性がある部分を含むサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２を含む照射領域ＩＡが検出され、危険がより少ない部分又は危険ではない部分を含むサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２から分割されてもよい。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２には、好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットＩＰＳが割り当てられる。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２は、したがって、好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットＩＰＳ、例えば第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて照射される。

前記分割基準又は１つの分割基準は、加えて又は代替として、各造形材料層３の各照射領域ＩＡ又は各照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２の幾何学的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域ＩＡは、各層における物体２の所望の幾何学的特性に基づいて各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に分割されてもよい。

図４〜図６から明らかなように、前記幾何学的特性は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２のオーバーハング部分ＯＳであってもよく又は前記オーバーハング部分ＯＳを示してもよい。図４〜図６の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、オーバーハング部分ＯＳの一部を形成する照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応していてもよく、第２のサブ領域ＳＡ２は、オーバーハング部分ＯＳの一部を形成しない照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応している。オーバーハング部分ＯＳを含む第１のサブ領域ＳＡ１には、オーバーハング部分ＯＳの生成を可能にする照射パラメータセットＩＰＳ１が割り当てられる。オーバーハング部分ＯＳを含む第１のサブ領域ＳＡ１は、したがって、オーバーハング部分ＯＳの生成を可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて照射される。

図７〜図９は、別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される照射領域ＩＡを含む造形材料層３の原理図をそれぞれが示す。図７〜図９は、各造形材料層３を上面図で示している。

図７〜図９から明らかなように、各幾何学的特性は、事前定義可能な又は事前定義された寸法閾値、例えば事前定義可能な若しくは事前定義された長さ閾値、及び／又は事前定義可能な若しくは事前定義された幅閾値より上又は下の、各造形材料層３の各照射領域ＩＡの各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２の寸法、例えば物体２の長さ及び／又は幅でもあってもよく、又は前記寸法をさらに示してもよい。図７〜図９の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、各閾値より下の寸法、例えば長さ及び／又は幅を有する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応しており、第２のサブ領域ＳＡ２は、各閾値と等しいか又はそれより上の寸法、例えば長さ及び／又は幅を有する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応している。各閾値より下の寸法を含む第１のサブ領域ＳＡ１には、この実施形態では、前記各閾値より下の各寸法を生成することを可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１が割り当てられてもよい。前記各閾値より上又は下の寸法を含む第２のサブ領域ＳＡ２は、この実施形態では、前記各閾値より上の各寸法を生成することを可能にする第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を用いて照射される。

図７〜図９からやはり明らかなように、各幾何学的特性は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡにおける物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣでもあってもよく若しくは前記外側輪郭セクションＯＣをさらに示してもよく、又は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡにおける物体２のコア部分ＣＳでもあってもよく若しくは前記コア部分ＣＳをさらに示してもよい。図７〜図９の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、物体２の自由に露出される外側輪郭ＯＣ、すなわち物体２のシェル又はスキンを形成する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応しており、第２のサブ領域ＳＡ２は、物体２の自由に露出される外側輪郭ＯＣを形成するのではなく物体２のコア部分ＣＳを形成する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応している。物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣを含む第１のサブ領域ＳＡ１は、物体２の自由に露出される外側輪郭ＯＣを生成することを可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１が割り当てられ、したがって、物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣを生成することを可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて照射される。物体２のコア部分ＣＳを含む第２のサブ領域ＳＡ２は、物体２のコア部分を生成することを可能にする第２の照射パラメータセットＩＰＳ２が割り当てられ、したがって、物体２のコア部分を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

図７〜図９の実施形態は、したがって、前記方法が、いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれとして、又は前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれにおいて容易に実施され得ることを示しており、前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策においては、物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣは、特定の照射パラメータセット、例えば第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を割り当てられ、それを用いて照射されてもよく、物体２のコア部分は、異なる特定の照射パラメータセット、例えば第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を割り当てられ、それを用いて照射されてもよい。

特定の実施形態の文脈において述べられた単一の、複数の、又は全ての特徴は、他の実施形態にも適用され得る。したがって、特定の実施形態の文脈において述べられた特徴は、別の特定の実施形態の少なくとも１つの特徴と組み合わせられてもよい。

本発明は、造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法であって、各造形材料層は少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含み、各照射領域の連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力をもたらす少なくとも１つの照射パラメータセットに基づいて実行され、前記少なくとも１つの照射パラメータセットは少なくとも１つの照射パラメータを含む、方法に関する。

例えば選択的電子ビーム溶融プロセス又は選択的レーザ溶融プロセスとして実施されてもよい少なくとも１つの３次元物体を付加製造する各方法は、付加製造の技術分野から知られている。

３次元物体を付加製造する各方法の効率を増加すること、すなわち、特に３次元物体を付加製造する造形速度を増加することは、既知の目的である。前記効率又は造形速度のそれぞれを増加するための１つの方法は、特定の照射アプローチ又は照射方策のそれぞれの実施である。

これに関して、種々の有望な照射アプローチ又は照射方策のそれぞれが提案されてきた。しかし、３次元物体を付加製造する各方法の効率に関して、すなわち、特に３次元物体を付加製造する速度に関して、３次元物体を付加製造する方法をさらに発展させることに対する必要性が継続して存在している。

本発明の目的は、少なくとも１つの３次元物体を付加製造する効率を、すなわち、特に少なくとも１つの３次元物体を付加製造する速度を増加することを可能にする、少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法を提供することである。

この目的は、独立請求項に記載の少なくとも１つの３次元物体を付加製造する方法によって達成される。独立請求項に従属する請求項は、独立請求項に記載の方法の可能な実施形態に関する。

本明細書中に記載される方法は、造形材料層、すなわち造形材料の層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（「物体」）を付加製造する方法である。前記造形材料は、セラミック、ポリマー、又は金属であってもよい。前記造形材料は、粉末として提供されてもよい。エネルギービームは、例えば電子ビーム又はレーザビームであってもよい。選択的に照射及び固化される前記造形材料層は、前記方法を実行するために使用される少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置の造形平面内に連続的に塗布される。前記方法は、したがって、少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置によって実行可能であるか又は実行される。

前記方法は、例えば、選択的レーザ焼結方法、選択的レーザ溶融方法、又は選択的電子ビーム溶融方法として実施されてもよい。しかし、前記方法は、例えば接着剤噴射方法、特に金属接着剤噴射方法であることも考えられる。前記方法を実行する装置は、したがって、例えば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置として実現されてもよい。しかし、前記方法を実行する前記装置は、例えば、接着剤噴射装置、特に金属接着剤噴射装置として実現されることも考えられる。

前記方法によれば、各造形材料層は、少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含む。各照射領域は、一般に、各造形材料層内の付加製造される物体の断面に対応する。

各照射領域の連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、少なくとも１つの照射パラメータセットに基づいて実行される。したがって、前記物体を付加製造するために選択的に照射及び固化される各造形材料層の前記照射領域を照射し固化させるために、少なくとも１つの照射パラメータセットが使用される。

各照射パラメータセットは、少なくとも１つの照射パラメータを含む。照射パラメータは、各照射領域を照射するために使用される前記エネルギービームの、１つのエネルギービームパラメータであってもよく又は少なくとも１つのエネルギービームパラメータを含んでもよい。各エネルギービームパラメータは、以下のうちの少なくとも１つであってもよく又は以下のうちの少なくとも１つを含んでもよい：前記エネルギービームの強度又はパワー、前記エネルギービームの強度プロファイル、前記エネルギービームの（断面）形状、前記エネルギービームの焦点サイズ又はスポットサイズ、前記エネルギービームの焦点位置又はスポット位置、エネルギービーム経路であってそれに従って前記エネルギービームが照射領域にわたって移動されるエネルギービーム経路、速度であってそれを用いて前記エネルギービームが照射領域にわたって各エネルギービーム経路に沿って移動される速度、各エネルギービーム経路の間の幾何学的関係、特に各エネルギービーム経路の相対的な向き、各エネルギービーム経路の間の距離、各エネルギービーム経路の重複度、など。その他のエネルギービームパラメータが考えられる。

各照射パラメータセットは、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力をもたらす。言い換えると、特定の照射パラメータセットの各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせは、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力と相互に関連している。以下から明らかになるように、各造形材料層の前記照射領域内への前記量のエネルギー入力は、前記各造形材料層の前記照射領域の結合及び固化のそれぞれをもたらし、また、少なくとも１つの以前に選択的に照射及び固化された造形材料層の前記照射領域との、前記各造形材料層の前記照射領域の結合及び接続のそれぞれももたらす。

前記方法によれば、第１の照射パラメータセット及び少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットが、前記物体を付加製造するために使用される。したがって、従来技術から知られている方法とは対照的に、本明細書中に記載される方法は、少なくとも２つの異なる照射パラメータセットの使用を含む照射アプローチ又は照射方策のそれぞれを実施する。前記照射パラメータセットはそれらのそれぞれの、選択的に照射及び固化される各造形材料層の照射領域内へのエネルギー入力の量において異なる。選択的に照射及び固化される各造形材料層の照射領域内へのエネルギー入力の前記量は、各照射パラメータセット内で規定された各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれと相互に関連しているため、前記照射パラメータセットは一般に、少なくとも１つの照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれにおいて異なる。

前記方法によれば、前記第１の照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の接続がもたらされる。前記方法によれば、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内へのさらなる量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層及び前記第２の造形材料層の下に直接配置された少なくとも１つのさらなる造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の接続がもたらされる。

したがって、前記照射パラメータセットは特に、それらのそれぞれの、各造形材料層の前記照射領域内への前記エネルギー入力の浸入深さにおいて異なり、ここで、前記第１の照射パラメータセットは、一般に、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットと比較してより小さな、各造形材料層の前記照射領域内への前記エネルギー入力の浸入深さを有する。これにより、前記第１の照射パラメータセットが使用される場合、直接互いに重なり合って配置された２つのみの造形材料層の結合及び接続のそれぞれがもたらされ、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットが使用される場合、直接互いに重なり合って配置された少なくとも３つの造形材料層の結合及び接続のそれぞれがもたらされる。

結果として、照射領域の特定のサブ領域は、全ての造形材料層内で照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射されてもよく（ｎは整数）、なぜなら、垂直に隣接して配置された造形材料層の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層、例えば、特に次の造形材料層を照射する際に前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを使用することによって達成され得るからである。言い換えると、いくつかの照射領域は部分的に照射されるのみでそれにより前記第１の照射パラメータセットに基づいた部分的照射が実行されてもよく、なぜなら、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは少なくとも３つの垂直に隣接して配置された造形材料層の結合及び接続を可能にするため、垂直に隣接して配置された造形材料層の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層を照射する際に前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを使用することによって達成され得るからである。

上記から明らかなように、前記さらなる照射パラメータセットは、前記第１の照射パラメータセットと比較して、各造形材料層の前記照射領域内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす少なくとも１つの照射パラメータを含んでもよい。前記さらなる照射パラメータセットは、したがって、前記第１の照射パラメータセットの照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせと比較して、各造形材料層の前記照射領域内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせを含んでもよい。単なる例として、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、前記第１の照射パラメータセットのエネルギービームと比較してより高いエネルギービーム強度又はエネルギービームパワーを有するエネルギービームを使用してもよい。

上記からやはり明らかなように、前記第１の照射パラメータセットは全ての造形材料層において適用／使用されてもよく、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは全ての造形材料層において適用／使用されるわけではなくてもよい。例として、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、１つおきの造形材料層において適用されるのみであってもよい。どの造形材料層においてどの各照射パラメータセットが使用されるかの決定は、一般に、各照射パラメータセットが各造形材料層の前記照射領域内に入力し得る／入力するエネルギー入力に基づいて、すなわち、特に前記各照射パラメータセットを用いて結合及び接続され得る／結合及び接続される垂直に隣接して配置された造形材料層の数に基づいて行われる。

垂直に隣接して配置された造形材料層の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層、例えば、特に次の造形材料層を照射する際に前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを使用することによって達成され得るので、全ての照射領域を同じ照射パラメータセットを用いて照射することは必ずしも必要とされず、特に、全ての造形材料層内で照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射される、照射領域の特定のサブ領域を選択することが可能であるため、本明細書中に記載される方法は、少なくとも１つの物体を付加製造する効率を、すなわち、特に少なくとも１つの物体を付加製造する速度を大幅に増加し得る照射アプローチ又は照射方策のそれぞれを実施する。

前記方法は、少なくとも１つの分割基準に基づいて少なくとも１つの造形材料層の前記照射領域を少なくとも１つの第１のサブ領域及び少なくとも１つのさらなるサブ領域に分割する工程を含んでもよく、それにより前記少なくとも１つの第１のサブ領域は前記第１の照射パラメータセットを用いて照射され、前記少なくとも１つのさらなるサブ領域は前記さらなる照射パラメータセットを用いて照射され、又はその逆が行われる。各照射領域を各第１の及びさらなるサブ領域に分割することは、各照射パラメータセットを各サブ領域に割り当てるための前提条件、すなわち、前記第１の照射パラメータセットを用いて又は前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを用いてそれぞれ照射されるサブ領域を選択するための前提条件であってもよい。各照射領域の分割は、前記分割基準を組み込んだ分割アルゴリズムに基づいて実行されてもよい。各分割アルゴリズムは、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された制御ユニットにおいて実施されてもよい。

前記分割基準は、各造形材料層の前記各照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体の構造特性、特に機械的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域は、各層における前記物体の所望の構造特性に基づいて少なくとも２つのサブ領域に分割されてもよい。

前記構造特性又は各構造特性は、例えば、各造形材料層の各照射領域又は前記照射領域のサブ領域における前記物体の機械的安定性であってもよく又は前記機械的安定性を示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、（より）高い機械的安定性を必要とする前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、さらなるサブ領域は、（より）低い機械的安定性を必要とする前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。したがって、前記物体の特定の負荷状況 − 各負荷状況は例えばコンピュータベースの負荷シミュレーションにおいて生成されてもよい − に関連して、危険な可能性がある部分を含むサブ領域を含む照射領域が検出され、危険がより少ない部分又は危険ではない部分を含むサブ領域から分割されてもよい。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域には、各部分における前記物体の負荷状況のための好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよい。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域は、したがって、各部分における前記物体の負荷状況のための好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

前記分割基準又は１つの分割基準は、加えて又は代替として、各造形材料層の各照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体の幾何学的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域は、各層における前記物体の所望の幾何学的特性に基づいて各サブ領域に分割されてもよい。

前記幾何学的特性又は各幾何学的特性は、例えば、各造形材料層の前記照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体のオーバーハング部分であってもよく又は前記オーバーハング部分を示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、オーバーハング部分を形成するか若しくはオーバーハング部分の一部を形成する前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、さらなるサブ領域は、オーバーハング部分を形成しないか若しくはオーバーハング部分の一部を形成しない前記照射領域の部分に、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。オーバーハング部分は、ゆるく固まった造形材料（ｌｏｏｓｅ ｂｕｉｌｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）の固化されていない部分の上、すなわち前記各造形材料層のすぐ下の造形材料層の固化されていない部分の上に配置される部分として理解されるべきである。各オーバーハング部分は、一般に、付加製造される前記物体の外側境界又は外側輪郭の範囲を定める。オーバーハング部分を含む各サブ領域には、オーバーハング部分の生成を可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよい。オーバーハング部分を含む各サブ領域は、したがって、オーバーハング部分の生成を可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

前記幾何学的特性又は１つの幾何学的特性は、事前定義可能な又は事前定義された寸法閾値、例えば事前定義可能な若しくは事前定義された長さ閾値、及び／又は事前定義可能な若しくは事前定義された幅閾値より上又は下の、各造形材料層の前記各照射領域又は前記各照射領域のサブ領域における前記物体の寸法、例えば前記物体の長さ及び／又は幅で（も）あってもよく、又は前記寸法を（さらに）示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、各閾値より下の寸法、例えば長さ及び／若しくは幅を有する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、第２のサブ領域は、各閾値と等しいか若しくはそれより上の寸法、例えば長さ及び／若しくは幅を有する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。各閾値より上又は下の寸法を含む各サブ領域には、前記各閾値より上又は下の各寸法を生成することを可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよい。各閾値より上又は下の寸法を含む各サブ領域は、したがって、前記各閾値より上又は下の各寸法を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

前記幾何学的特性又は１つの幾何学的特性は、例えば、各造形材料層の前記各照射領域若しくは前記各照射領域のサブ領域における前記物体の自由に露出される外側輪郭部分で（も）あってもよく若しくは前記外側輪郭セクションを（さらに）示してもよく、又は、各造形材料層の前記各照射領域若しくは前記各照射領域のサブ領域における前記物体のコア部分で（も）あってもよく若しくは前記コア部分を（さらに）示してもよい。単なる例として、第１のサブ領域は、前記物体の自由に露出される外側輪郭、すなわち前記物体のシェル若しくはスキンを形成する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、さらなるサブ領域は、前記物体の自由に露出される外側輪郭を形成するのではなく前記物体のコアを形成する、前記照射領域の部分、したがって前記物体の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。前記物体の自由に露出される外側輪郭セクションを含む各サブ領域は、前記物体の自由に露出される外側輪郭を生成することを可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよく、したがって、前記物体の自由に露出される外側輪郭を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。前記物体のコア部分を含む各サブ領域は、前記物体のコア部分を生成することを可能にする照射パラメータセットが割り当てられてもよく、したがって、前記物体のコア部分を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

本明細書中に記載される方法は、したがって、いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれとして、又は前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれにおいて容易に実施されてもよく、前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策においては、前記物体の自由に露出される外側輪郭セクション（シェルセクション）は、特定の照射パラメータセット、例えば前記第１の照射パラメータセットを割り当てられ、それを用いて照射されてもよく、前記物体のコア部分は、異なる特定の照射パラメータセット、例えば前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットを割り当てられ、それを用いて照射されてもよい。

本発明はさらに、造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置のためのハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された制御ユニットであって、各造形材料層は少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含む、制御ユニットに関する。前記制御ユニットは、本明細書中に記載される方法に従って各照射領域の連続した層ごとの選択的な照射及び固化を制御するように構成される。

したがって、前記制御ユニットは特に、各照射領域の前記連続した層ごとの選択的な照射及び固化を、各造形材料層の前記照射領域内への特定の量のエネルギー入力をもたらす少なくとも１つの照射パラメータセットに基づいて制御するように構成され、前記少なくとも１つの照射パラメータセットは少なくとも１つの照射パラメータを含み、第１の照射パラメータセット及び少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットが使用され、前記第１の照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の結合及び接続のそれぞれがもたらされ、前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセットは、第１の造形材料層の照射領域内へのさらなる量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層の下に直接配置された第２の造形材料層及び前記第２の造形材料層の下に直接配置された少なくとも１つのさらなる造形材料層の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層の前記照射領域の結合及び接続のそれぞれがもたらされる。

本発明はさらに、造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体を付加製造する装置であって、各造形材料層は少なくとも１つのエネルギービームを用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域を含む、装置に関する。前記装置は、本明細書中に記載される制御ユニットを含むか又は前記制御ユニットに接続される。

前記装置は、例えば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置であってもよい。しかし、前記装置は、例えば、接着剤噴射装置、特に金属接着剤噴射装置であることも考えられる。

前記装置は、その動作中に動作可能であるか又は動作される複数の機能ユニット及び／又は構造ユニットを含む。各機能ユニット及び／又は構造ユニットは、複数の機能サブユニット及び／又は構造サブユニットを含んでもよい。例示的な機能ユニット及び／又は構造ユニットは、造形平面内に造形材料層を形成するために、選択的に照射及び固化されるある量の造形材料を前記装置の前記造形平面内に塗布するように構成された、造形材料塗布ユニット、造形材料層を少なくとも１つのエネルギービームを用いて選択的に照射し、それにより固化させるように構成された、照射ユニット、前記造形材料層及び付加製造される前記３次元物体を搬送するための搬送ユニット、及び各制御ユニットである。

前記方法に関する全ての注釈は、前記制御ユニット及び／又は前記装置にも適用される。

本発明の例示的実施形態について図を参照して説明する。

例示的実施形態による３次元物体を付加製造する装置の原理図を示す。 例示的実施形態による方法を用いて製造可能な例示的物体の原理図を示す。 例示的実施形態による方法を用いて製造可能な例示的物体の原理図を示す。 例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。 別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される造形材料層の原理図を示す。

図１は、例示的実施形態による、少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて固化されることが可能な粉末状の造形材料４、例えば金属粉末の、造形材料層３の連続した層ごとの選択的な照射及びそれに伴う固化によって、３次元物体２、例えば技術的構成要素を付加製造する装置１の例示的実施形態の原理図を示す。エネルギービーム５は、例えば、電子ビーム又はレーザビームであってもよい。装置１は、したがって、例えば選択的電子ビーム溶融装置として又は選択的レーザ溶融装置として実現されてもよい。

装置１は、その動作中に動作可能であり且つ動作される複数の機能ユニット及び／又は構造ユニットを含む。各機能ユニット及び／又は構造ユニットは、複数の機能サブユニット及び／又は構造サブユニットを含んでもよい。前記機能ユニット及び／又は構造ユニット並びに装置１のそれぞれの動作は、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された（中央）制御ユニット６によって制御される。

装置１の例示的な機能ユニット及び／又は構造ユニットは、造形材料塗布ユニット７、照射ユニット８、及び制御ユニット６である。

造形材料塗布ユニット７は、３次元物体２を付加製造する間に選択的に照射及び固化される各造形材料層３を生成するために、ある量の造形材料４を装置１の造形平面ＢＰ内に塗布するように構成されている。造形材料塗布ユニット７は、例えばブレード状の再被覆要素として実現されてもよい造形材料塗布要素９を含んでもよい。造形材料塗布要素９は、装置１のプロセスチャンバ１０内で移動可能に支持され、造形材料塗布要素９は、ある量の調量された造形材料４を造形平面ＢＰ内に塗布するために、及び３次元物体２を付加製造する間に選択的に照射及び固化される各造形材料層３を生成するために、造形平面ＢＰにわたって移動されてもよい。造形平面ＢＰにわたる造形材料塗布要素９の例示的な運動は、両方向矢印Ｐ１によって示されている。造形平面ＢＰにわたって造形材料塗布要素９を移動させるための駆動力を生成するために、駆動ユニット（図示せず）が造形材料塗布ユニット７に割り当てられていてもよい。

照射ユニット８は、造形材料塗布ユニット７を用いて装置１の造形平面ＢＰ内に塗布された各造形材料層３を、少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて選択的に照射し、それにより固化させるように構成されている。照射ユニット８は、少なくとも１つのエネルギービーム５を生成するように構成されたビーム生成ユニット（図示せず）と、少なくとも１つのエネルギービーム５を造形平面ＢＰ内の様々な位置に偏向させるように構成されたビーム偏向ユニット（図示せず）、例えば走査ユニットとを含んでもよい。

制御ユニット６は、３次元物体２を負荷製造する方法を実施するように構成されている − 各物体２の例は、前記方法を用いて製造可能な例示的物体２の原理図をそれぞれが示す図２、図３に示されており、ここで、図２は物体２の斜視図を示し、図３は物体２の正面図を示す（物体２を囲むゆるく固まった造形材料４は図示されていない）。

前記方法によれば、各造形材料層３は、少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域ＩＡを含む。各照射領域ＩＡは、物体２の断面に、すなわち各造形材料層３内の物体２の断面に対応している。

図４〜図６は、例示的実施形態による方法に従って物体２を付加製造する間に選択的に照射及び固化される照射領域ＩＡを含む造形材料層３の原理図をそれぞれが示す。図４〜図６は、各造形材料層３を上面図で示している。

図２、図３、及び図４〜図６は造形材料層３の番号によって互いに関連付けられており、第１の造形材料層３、すなわち最上部の造形材料層３は３．１と番号付けされており、第１の造形材料層３．１の下に直接配置された第２の造形材料層は３．２と番号付けされており、第２の造形材料層３．２の下に直接配置された第３の造形材料層は３．３と番号付けされており、以下同様である。

各照射領域ＩＡの連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、少なくとも１つの照射パラメータセットＩＰＳに基づいて実行される。照射パラメータセットＩＰＳは、少なくとも１つの照射パラメータを含む。前記照射パラメータは、各照射領域ＩＡを照射するために使用されるエネルギービーム５の、１つのエネルギービームパラメータであってもよく又は少なくとも１つのエネルギービームパラメータを含んでもよい。各エネルギービームパラメータは、以下のうちの少なくとも１つであってもよく又は以下のうちの少なくとも１つを含んでもよい：エネルギービーム５の強度又はパワー、エネルギービーム５の強度プロファイル、エネルギービーム５の（断面）形状、エネルギービーム５の焦点サイズ又はスポットサイズ、エネルギービーム５の焦点位置又はスポット位置、エネルギービーム経路であってそれに従ってエネルギービーム５が照射領域ＩＡにわたって移動されるエネルギービーム経路、速度であってそれを用いてエネルギービーム５が照射領域ＩＡにわたって各エネルギービーム経路に沿って移動される速度、各エネルギービーム経路の間の幾何学的関係、特に各エネルギービーム経路の相対的な向き、各エネルギービーム経路の間の距離、各エネルギービーム経路の重複度、など。

各照射パラメータセットＩＰＳは、選択的に照射及び固化される各造形材料層３の照射領域ＩＡ内への特定の量のエネルギー入力をもたらす。したがって、特定の照射パラメータセットＩＰＳの各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせは、各造形材料層３の照射領域ＩＡ内への特定の量のエネルギー入力と相互に関連している。各造形材料層３の照射領域ＩＡ内への前記量のエネルギー入力は、各造形材料層３の照射領域ＩＡの結合及び固化のそれぞれをもたらし、また、少なくとも１つの以前に選択的に照射及び固化された造形材料層３の照射領域ＩＡとの、各造形材料層３の照射領域ＩＡの結合及び接続のそれぞれももたらす。

前記方法の例示的実施形態によれば、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１及び第２の照射パラメータセットＩＰＳ２（第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は複数のさらなる照射パラメータセットを表す）が、物体２を付加製造するために使用される。照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２はそれらのそれぞれの、選択的に照射及び固化される各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのエネルギー入力の量において異なる。選択的に照射及び固化される各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのエネルギー入力の前記量は、各照射パラメータセット内で規定された各照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれと相互に関連しているため、照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２は一般に、少なくとも１つの照射パラメータ又はエネルギービームパラメータのそれぞれにおいて異なる。

第１の照射パラメータセットＩＰＳ１は、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡ内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、第１の造形材料層３．１の下に直接配置された第２の造形材料層３．２の選択的に照射及び固化された領域との、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡの接続がもたらされる。第１の照射パラメータセットＩＰＳ１によって提供されるエネルギー入力は、図３の左側の矢印によって示されている。

第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡ内へのより大きな量のエネルギー入力を可能にし、これにより、第２の造形材料層３．２及び少なくとも第３の造形材料層３．３の、選択的に照射及び固化された領域との、第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡの接続がもたらされる。第２の照射パラメータセットＩＰＳ２によって提供されるエネルギー入力は、図３の右側の矢印によって示されている。

したがって、照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２は特に、それらのそれぞれの、各第１の造形材料層３．１の照射領域ＩＡ内へのエネルギー入力の浸入深さにおいて異なり、ここで、（図３の矢印の長さによって示されているように）第１の照射パラメータセットＩＰＳ１は、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２と比較してより小さなエネルギー浸入深さを有する。これにより、（図３の矢印の長さによって示されているように）第１の照射パラメータセットＩＰＳ１が使用される場合、直接互いに重なり合って配置された２つのみの造形材料層３の結合及び接続のそれぞれがもたらされ、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２が使用される場合、直接互いに重なり合って配置された少なくとも３つの造形材料層３の結合及び接続のそれぞれがもたらされる。

結果として、照射領域ＩＡの特定のサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２は、全ての造形材料層３内で照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射されてもよく（ｎは整数）、なぜなら、垂直に隣接して配置された造形材料層３の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層３、例えば、特に次の造形材料層３を照射する際に第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を使用することによって達成され得るからである（図４〜図６、及び図７〜図９を参照）。言い換えると、いくつかの照射領域ＩＡは部分的に照射されるのみでそれにより第１の照射パラメータセットＩＰＳ１に基づいた部分的照射が実行されてもよく、なぜなら、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は少なくとも３つの垂直に隣接して配置された造形材料層３の結合及び接続を可能にするため、垂直に隣接して配置された造形材料層３の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層３を照射する際に第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を使用することによって達成され得るからである。

第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、したがって、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１と比較して、各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす照射パラメータを含む。第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、したがって、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１の照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせと比較して、各造形材料層３の照射領域ＩＡ内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力のより大きな浸入深さをもたらす照射パラメータ及びエネルギービームパラメータのそれぞれの組み合わせを含む。第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、例えば、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１のエネルギービーム５と比較してより高いエネルギービーム強度又はエネルギービームパワーを有するエネルギービーム５を使用してもよい。

３つの造形材料層３．１〜３．３の照射領域ＩＡを示す図４〜図６から明らかなように、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１（第１のハッチングを用いて示されている）は全ての造形材料層３において適用／使用されてもよく、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２（第２のハッチングを用いて示されている）は全ての造形材料層３において適用／使用されるわけではなくてもよい。図４〜図６から明らかなように、第２の照射パラメータセットＩＰＳ２は、１つおきの造形材料層３において適用されるのみであってもよい。

垂直に隣接して配置された造形材料層３の所望される垂直の結合又は接続は、さらなる造形材料層３、例えば、特に次の造形材料層３を照射する際に第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を使用することによって達成され得るので、全ての照射領域ＩＡを同じ照射パラメータセットＩＰＳを用いて照射することは必ずしも必要とされず、特に、全ての造形材料層３において照射されるのではなくｎ番目の層ごとにのみ照射される、照射領域ＩＡの特定のサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２を選択することが可能であるため、前記方法は、物体２を付加製造する効率を、すなわち、特に物体２を付加製造する速度を大幅に増加し得る照射アプローチ又は照射方策のそれぞれを実施する。

照射領域ＩＡの各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２によって示されているように、前記方法は、少なくとも１つの分割基準に基づいて造形材料層３の照射領域ＩＡを少なくとも前述の第１のサブ領域ＳＡ１及び前述の第２のサブ領域ＳＡ２に分割する工程を含んでもよく、それにより第１のサブ領域ＳＡ１は第１の照射パラメータセットＩＰＳを用いて照射され、第２のサブ領域ＳＡ２は第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を用いて照射される（図４〜図６、及び図７〜図９を参照）。各照射領域ＩＡを各第１及び第２のサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に分割することは、各照射パラメータセットＩＰＳ１、ＩＰＳ２を各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に割り当てるための前提条件、すなわち、第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて又は第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を用いてそれぞれ照射されるサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２を選択するための前提条件であってもよい。各照射領域ＩＡの分割は、前記分割基準を組み込んだ分割アルゴリズムに基づいて実行される。各分割アルゴリズムは、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現された制御ユニット６において実施されてもよい。

前記分割基準は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡ又は各照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２の構造特性、すなわち、特に機械的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域ＩＡは、各層における物体２の所望の構造特性に基づいて少なくとも２つのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に分割されてもよい。

前記構造特性は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡ又は照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における、物体２の機械的安定性であってもよく又は前記機械的安定性を示してもよい。図４〜図６の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、（より）高い機械的安定性を必要とする照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応していてもよく、第２のサブ領域ＳＡ２は、（より）低い機械的安定性を必要とする照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応していてもよく、又はその逆であってもよい。したがって、物体２の特定の負荷状況に関連して、危険な可能性がある部分を含むサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２を含む照射領域ＩＡが検出され、危険がより少ない部分又は危険ではない部分を含むサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２から分割されてもよい。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２には、好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットＩＰＳが割り当てられる。危険な可能性がある部分を含む各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２は、したがって、好適な構造特性、例えば（より）高い緻密化度の生成を可能にする照射パラメータセットＩＰＳ、例えば第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて照射される。

前記分割基準又は１つの分割基準は、加えて又は代替として、各造形材料層３の各照射領域ＩＡ又は各照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２の幾何学的特性に関連していてもよい。したがって、照射領域ＩＡは、各層における物体２の所望の幾何学的特性に基づいて各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２に分割されてもよい。

図４〜図６から明らかなように、前記幾何学的特性は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡのサブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２のオーバーハング部分ＯＳであってもよく又は前記オーバーハング部分ＯＳを示してもよい。図４〜図６の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、オーバーハング部分ＯＳの一部を形成する照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応していてもよく、第２のサブ領域ＳＡ２は、オーバーハング部分ＯＳの一部を形成しない照射領域ＩＡの部分に、したがって物体２の部分に対応している。オーバーハング部分ＯＳを含む第１のサブ領域ＳＡ１には、オーバーハング部分ＯＳの生成を可能にする照射パラメータセットＩＰＳ１が割り当てられる。オーバーハング部分ＯＳを含む第１のサブ領域ＳＡ１は、したがって、オーバーハング部分ＯＳの生成を可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて照射される。

図７〜図９は、別の例示的実施形態による方法に従って選択的に照射及び固化される照射領域ＩＡを含む造形材料層３の原理図をそれぞれが示す。図７〜図９は、各造形材料層３を上面図で示している。

図７〜図９から明らかなように、各幾何学的特性は、事前定義可能な又は事前定義された寸法閾値、例えば事前定義可能な若しくは事前定義された長さ閾値、及び／又は事前定義可能な若しくは事前定義された幅閾値より上又は下の、各造形材料層３の各照射領域ＩＡの各サブ領域ＳＡ１、ＳＡ２における物体２の寸法、例えば物体２の長さ及び／又は幅でもあってもよく、又は前記寸法をさらに示してもよい。図７〜図９の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、各閾値より下の寸法、例えば長さ及び／又は幅を有する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応しており、第２のサブ領域ＳＡ２は、各閾値と等しいか又はそれより上の寸法、例えば長さ及び／又は幅を有する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応している。各閾値より下の寸法を含む第１のサブ領域ＳＡ１には、この実施形態では、前記各閾値より下の各寸法を生成することを可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１が割り当てられてもよい。前記各閾値より上又は下の寸法を含む第２のサブ領域ＳＡ２は、この実施形態では、前記各閾値より上の各寸法を生成することを可能にする第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を用いて照射される。

図７〜図９からやはり明らかなように、各幾何学的特性は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡにおける物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣでもあってもよく若しくは前記外側輪郭セクションＯＣをさらに示してもよく、又は、各造形材料層３の各照射領域ＩＡにおける物体２のコア部分ＣＳでもあってもよく若しくは前記コア部分ＣＳをさらに示してもよい。図７〜図９の例示的実施形態において、第１のサブ領域ＳＡ１は、物体２の自由に露出される外側輪郭ＯＣ、すなわち物体２のシェル又はスキンを形成する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応しており、第２のサブ領域ＳＡ２は、物体２の自由に露出される外側輪郭ＯＣを形成するのではなく物体２のコア部分ＣＳを形成する、照射領域ＩＡの部分、したがって物体２の部分に対応している。物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣを含む第１のサブ領域ＳＡ１は、物体２の自由に露出される外側輪郭ＯＣを生成することを可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１が割り当てられ、したがって、物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣを生成することを可能にする第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を用いて照射される。物体２のコア部分ＣＳを含む第２のサブ領域ＳＡ２は、物体２のコア部分を生成することを可能にする第２の照射パラメータセットＩＰＳ２が割り当てられ、したがって、物体２のコア部分を生成することを可能にする照射パラメータセットを用いて照射されてもよい。

図７〜図９の実施形態は、したがって、前記方法が、いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれとして、又は前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策のそれぞれにおいて容易に実施され得ることを示しており、前記いわゆるコア−シェル−照射アプローチ若しくは方策においては、物体２の自由に露出される外側輪郭セクションＯＣは、特定の照射パラメータセット、例えば第１の照射パラメータセットＩＰＳ１を割り当てられ、それを用いて照射されてもよく、物体２のコア部分は、異なる特定の照射パラメータセット、例えば第２の照射パラメータセットＩＰＳ２を割り当てられ、それを用いて照射されてもよい。

特定の実施形態の文脈において述べられた単一の、複数の、又は全ての特徴は、他の実施形態にも適用され得る。したがって、特定の実施形態の文脈において述べられた特徴は、別の特定の実施形態の少なくとも１つの特徴と組み合わせられてもよい。

（付記１）
造形材料層（３）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（２）を付加製造する方法であって、各造形材料層（３）は、少なくとも１つのエネルギービーム（５）を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を含む、方法であって、
各照射領域（ＩＡ）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、各造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）内への特定の量のエネルギー入力をもたらす少なくとも１つの照射パラメータセット（ＩＰＳ）に基づいて実行され、前記少なくとも１つの照射パラメータセット（ＩＰＳ）は少なくとも１つの照射パラメータを含み、
第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）及び少なくとも１つのさらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）が使用され、
前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）は、第１の造形材料層（３）の照射領域（ＩＡ）内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層（３）の下に直接配置された第２の造形材料層（３）の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）の接続がもたらされ、
前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、第１の造形材料層（３）の照射領域（ＩＡ）内へのさらなる量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層（３）の下に直接配置された第２の造形材料層（３）及び前記第２の造形材料層（３）の下に直接配置された少なくとも１つのさらなる造形材料層（３）の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）の接続がもたらされる、
方法。

（付記２）
少なくとも１つの分割基準に基づいて少なくとも１つの造形材料層（３）の少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を少なくとも１つの第１のサブ領域（ＳＡ１）及び少なくとも１つのさらなるサブ領域（ＳＡ２）に分割することを含み、それにより、
前記少なくとも１つの第１のサブ領域（ＳＡ１）は前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）を用いて照射され、
前記少なくとも１つのさらなるサブ領域（ＳＡ２）は前記さらなる照射パラメータ（ＩＰＳ２）セットを用いて照射され、又はその逆が行われる、
付記１に記載の方法。

（付記３）
前記分割基準は、前記各造形材料層（３）の各サブ領域（ＳＡ）において付加製造される前記３次元物体（２）の構造特性に関連している、付記２に記載の方法。

（付記４）
前記構造特性は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）の機械的安定性であるか又は前記機械的安定性を示す、付記３に記載の方法。

（付記５）
前記分割基準は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）において付加製造される前記３次元物体（２）の幾何学的特性に関連している、付記２〜付記４のいずれか一項に記載の方法。

（付記６）
前記幾何学的特性は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）のオーバーハング部分（ＯＳ）であるか又は前記オーバーハング部分（ＯＳ）を示す、付記５に記載の方法。

（付記７）
前記幾何学的特性は、事前定義可能な又は事前定義された閾値より上又は下の、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）の寸法、特に前記３次元物体（２）の長さ及び／又は幅であるか、又は前記寸法を示す、付記５又は付記６に記載の方法。

（付記８）
前記幾何学的特性は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）の自由に露出される外側輪郭セクション（ＯＣ）であるか若しくは前記外側輪郭セクション（ＯＣ）を示し、又は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）のコア部分（ＯＣ）を示す、付記５〜付記７のいずれか一項に記載の方法。

（付記９）
前記さらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）と比較して、各造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力の浸入深さをもたらす少なくとも１つの照射パラメータを含み、又はその逆である、付記１〜付記８のいずれか一項に記載の方法。

（付記１０）
前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）は全ての造形材料層（３）において適用され、前記さらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は全ての造形材料層（３）において適用されるわけではない、付記１〜付記９のいずれか一項に記載の方法。

（付記１１）
前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、１つおきの造形材料層（３）において適用されるのみである、付記１０に記載の方法。

（付記１２）
造形材料層（３）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（２）を付加製造する装置（１）のための制御ユニット（６）であって、各造形材料層（３）は少なくとも１つのエネルギービーム（５）を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を含み、
前記制御ユニット（６）は、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の方法に従って各照射領域（ＩＡ）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化を制御するように構成された、
制御ユニット（６）。

（付記１３）
造形材料層（３）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（２）を付加製造する装置（１）であって、各造形材料層（３）は少なくとも１つのエネルギービーム（５）を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を含み、前記装置（１）は、請求項１２に記載の制御ユニット（６）を含む、装置（１）。

Claims (13)

1. 造形材料層（３）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（２）を付加製造する方法であって、各造形材料層（３）は、少なくとも１つのエネルギービーム（５）を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を含む、方法であって、
   各照射領域（ＩＡ）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化は、各造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）内への特定の量のエネルギー入力をもたらす少なくとも１つの照射パラメータセット（ＩＰＳ）に基づいて実行され、前記少なくとも１つの照射パラメータセット（ＩＰＳ）は少なくとも１つの照射パラメータを含み、
   第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）及び少なくとも１つのさらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）が使用され、
   前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）は、第１の造形材料層（３）の照射領域（ＩＡ）内への第１の量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層（３）の下に直接配置された第２の造形材料層（３）の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）の接続がもたらされ、
   前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、第１の造形材料層（３）の照射領域（ＩＡ）内へのさらなる量のエネルギー入力を可能にし、これにより、前記第１の造形材料層（３）の下に直接配置された第２の造形材料層（３）及び前記第２の造形材料層（３）の下に直接配置された少なくとも１つのさらなる造形材料層（３）の選択的に照射及び固化された領域との、前記第１の造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）の接続がもたらされる、
   方法。
2. 少なくとも１つの分割基準に基づいて少なくとも１つの造形材料層（３）の少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を少なくとも１つの第１のサブ領域（ＳＡ１）及び少なくとも１つのさらなるサブ領域（ＳＡ２）に分割することを含み、それにより、
   前記少なくとも１つの第１のサブ領域（ＳＡ１）は前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）を用いて照射され、
   前記少なくとも１つのさらなるサブ領域（ＳＡ２）は前記さらなる照射パラメータ（ＩＰＳ２）セットを用いて照射され、又はその逆が行われる、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記分割基準は、前記各造形材料層（３）の各サブ領域（ＳＡ）において付加製造される前記３次元物体（２）の構造特性に関連している、請求項２に記載の方法。
4. 前記構造特性は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）の機械的安定性であるか又は前記機械的安定性を示す、請求項３に記載の方法。
5. 前記分割基準は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）において付加製造される前記３次元物体（２）の幾何学的特性に関連している、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記幾何学的特性は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）のオーバーハング部分（ＯＳ）であるか又は前記オーバーハング部分（ＯＳ）を示す、請求項５に記載の方法。
7. 前記幾何学的特性は、事前定義可能な又は事前定義された閾値より上又は下の、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）の寸法、特に前記３次元物体（２）の長さ及び／又は幅であるか、又は前記寸法を示す、請求項５又は請求項６に記載の方法。
8. 前記幾何学的特性は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）の自由に露出される外側輪郭セクション（ＯＣ）であるか若しくは前記外側輪郭セクション（ＯＣ）を示し、又は、前記各造形材料層（３）の前記各サブ領域（ＳＡ）における前記３次元物体（２）のコア部分（ＯＣ）を示す、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記さらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）と比較して、各造形材料層（３）の前記照射領域（ＩＡ）内へのより大きなエネルギー入力を、特に、前記エネルギー入力の浸入深さをもたらす少なくとも１つの照射パラメータを含み、又はその逆である、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第１の照射パラメータセット（ＩＰＳ１）は全ての造形材料層（３）において適用され、前記さらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は全ての造形材料層（３）において適用されるわけではない、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのさらなる照射パラメータセット（ＩＰＳ２）は、１つおきの造形材料層（３）において適用されるのみである、請求項１０に記載の方法。
12. 造形材料層（３）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（２）を付加製造する装置（１）のための制御ユニット（６）であって、各造形材料層（３）は少なくとも１つのエネルギービーム（５）を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を含み、
    前記制御ユニット（６）は、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の方法に従って各照射領域（ＩＡ）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化を制御するように構成された、
    制御ユニット（６）。
13. 造形材料層（３）の連続した層ごとの選択的な照射及び固化によって少なくとも１つの３次元物体（２）を付加製造する装置（１）であって、各造形材料層（３）は少なくとも１つのエネルギービーム（５）を用いて照射及び固化される少なくとも１つの照射領域（ＩＡ）を含み、前記装置（１）は、請求項１２に記載の制御ユニット（６）を含む、装置（１）。