WO2019034259A1 - Method for processing a material layer using energetic radiation having variable energy distribution - Google Patents

Method for processing a material layer using energetic radiation having variable energy distribution Download PDF

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WO2019034259A1
WO2019034259A1 PCT/EP2017/070916 EP2017070916W WO2019034259A1 WO 2019034259 A1 WO2019034259 A1 WO 2019034259A1 EP 2017070916 W EP2017070916 W EP 2017070916W WO 2019034259 A1 WO2019034259 A1 WO 2019034259A1
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energetic
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spot
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Wilhelm Meiners
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for processing a material layer with
  • energetic radiation in particular laser radiation
  • a plurality of separate energetic beams directed at least temporarily on the material layer and guided in a direction of movement over the material layer, wherein the material ⁇ layer is locally melted within a region to be machined to produce at least one coherent molten bath.
  • Laser radiation is carried out in many technical areas in which the surface is modified by this machining or components are to be built generatively on a substrate surface.
  • powder bed-based beam melting processes such as selective laser melting, the components are generated directly from 3D CAD models
  • a thin powder layer of typically less than 100 ⁇ thickness is applied by means of slider on a substrate plate and selectively melted in a next step with laser radiation according to the geometry information from the 3D-CAD model.
  • This cycle process allows the production of three-dimensional components with minor restrictions on the constructive complexity.
  • the compaction of the component is based on a complete melting of the powder and at least partially of the preceding layer. This achieves component densities of up to 100% and comparable mechanical properties with conventional production methods. Due to the layered
  • Manufacturing process provides selective laser melting ⁇ an almost unlimited geometric freedom and allows new design options for complex components. For industrial use of a
  • Components in a generative manufacturing process require an increase in the build-up rate, i. of the melted per unit time material volume.
  • Increase of the build-up rate precludes. To increase the build-up rate, it is also possible to increase the powder layer thickness. However, this also results in a reduced surface quality and detail resolution.
  • sheath-core strategy areas in which a high surface quality and detail resolution are required are processed with a small spot diameter, whereas inner component areas with larger layer thicknesses, spot diameters and higher laser power are produced, since only a high material density is required in these areas. This is called the sheath-core strategy
  • Laser beam source and beam deflection unit - be limited by the size of the associated scan fields. In this way, the build rate is increased without changing the actual process parameters.
  • the disadvantage here is the cost of the additional irradiation facilities and the constructive
  • WO 2016/128430 A1 discloses a device for laser processing, in which an optical system for generating a line intensity distribution is described.
  • This laser line is variable in size and can theoretically be adapted to the requirements of the construction process.
  • the intensity ⁇ distribution within the line itself is not actively influenced, but results from the properties of the radiation source and the particular optical system, ie, depending on the current line and shape - large.
  • the movement of this laser line over the building level is done by galvanometer scanner.
  • process-related aspects have a disadvantageous effect. Investigations show that when used
  • Apparatus for laser processing in which by means of an axis system, an exposure or processing head is moved over a powder bed, for example, to produce a linear intensity distribution.
  • the machining head forms by means of an optical
  • the laser beams are each generated by a separate beam source, guided by optical fibers to the processing head and modulated simultaneously to the movement of the processing ⁇ head according to the component geometry to be generated or turned on and off.
  • US 2017/0021454 A1 describes a method for generative production with laser beams, in which an array of laser spots is also used for the machining.
  • the individual laser spots are arranged in such a way that they produce spatially separate individual melt baths on the workpiece surface. In this way, the emergence of formed by interaction of several laser spots
  • the object of the present invention is a method for processing a material layer with energetic radiation, in particular
  • Laser radiation which can be used for the additive manufacturing of components and allows rapid component production without loss of surface quality and detail resolution.
  • a coherent molten bath is understood as meaning a molten bath which is formed by the interaction of several energetic rays and thus a greater extent
  • the optics of the machining head are designed such that the spots of respectively adjacent beams in the focal plane touch or overlap. It can also be used a plurality of these processing heads, which simultaneously performed on the material layer ⁇ but independent with respect to the emitted energy beams from each other
  • the proposed method is characterized in that by a variation of the radiation power and / or spot distance perpendicular to the direction of movement and / or the spot size of each directed in the area to be processed energetic beams and / or by setting a mutual offset of each in the zu
  • the molten bath bath the geometric shape of the molten bath, the molten bath depth, the molten bath depth profile,
  • adjacent beams with different radiation power can be directed into the area to be processed, without then changing this beam power during the processing of the respective material layer (spatial
  • the neighboring beams can also be processed with the same radiant power in the
  • Multispot arrays in the proposed method allows in a known manner an increase in the
  • the microstructure of the solidified material can also be influenced.
  • Melting trace is compared with a processing without such a variation or without such offset. This can be undesirable
  • a molten bath set at least partially different from each other, that the melting depth is made uniform over the area occupied by the molten bath.
  • Homogeneity of the material distribution within the melting trace can be achieved, for example, by setting a mutual offset of the energetic rays directed in each case into the region to be processed in the direction of movement, starting from a first side of the (contiguous) melt bath in the direction of the opposite one second side of the molten bath each adjacent beam has an offset in the direction of movement, and the radiant power of the energetic beams from the first side to the second side increases. In the same way, it can be influenced in such a way that the radiant power of the energetic beams is reduced or decreased from the first side to the second side.
  • a homogenization can also be targeted by appropriate adjustment or variation of the above parameters
  • Processing without such a variation of the parameters or without such an offset - are generated, for example, in one side of the fuse track or in the middle of which more material is accumulated than in the remaining area. Such redistribution may be beneficial for certain component geometries in additive manufacturing.
  • the variation of the parameters of the individual energy beams directed in each case into the area to be processed preferably takes place relatively in the proposed method
  • the proposed method is preferably used for generative production of a component in which a powdered material for the component is melted in layers according to the component geometry by irradiation with the energetic radiation, in particular for the method of selective laser melting or laser sintering.
  • laser radiation is used in the method.
  • the method is also suitable for the use of other energetic
  • Radiation such as electron beams.
  • energetic radiation can be both continuous (cw) as well as pulsed radiation, for example in the form of pulsed laser beams used.
  • the processing of the material layer takes place with the aid of a
  • Processing head from which the energetic rays are directed side by side and / or with their spots partially overlapping on the material layer, wherein the machining head moves over the material layer or the material layer relative to
  • irradiated area can be achieved.
  • Melting depth can be specifically induced.
  • the melting depth can be adapted to the component geometry to be generated, in particular within a single layer in the layered construction of
  • Radiation power of individual spots also makes it possible to influence the material distribution within the melting trace towards regions of higher or lower temperature, caused by material-dependent
  • an anti-aliasing element can be achieved by producing a melt flow.
  • Radiation power for one or more spots in the array can also be the melt pool locally increase or decrease. This can be an increase or
  • Melting trace can be achieved. Comparable effects can be achieved by enlarging or reducing the spot diameter on the material layer.
  • the edge accuracy allows for a reduction or enlargement of the overlap area between two adjacent spots. This also leads to a reduction or increase in the energy input in the overlapping area.
  • the melting or melting depth in the area between two adjacent spots can be adapted to the component geometry to be produced, in particular within a layer in the case of the layered construction of three-dimensional components. This measure also makes it possible to compensate for changed heat conduction conditions, caused by material distribution below the currently exposed layer, thereby avoiding temperature fluctuations. Furthermore, by this measure, the edge accuracy
  • the proposed method is primarily for the additive production of components, in particular for powder bed-based production techniques such as
  • the method can also be used for non-generative methods such as, for example, laser polishing, remelting or heat treatment.
  • FIG. 2 shows an example of the arrangement of the laser spots on the material layer on exposure to such a machining head
  • FIG. 3 shows an example of a mutual offset of the laser spots on the material layer in FIG.
  • Fig. 5 shows an example of the anti-aliasing
  • Fig. 6 shows an example of the influence of the variation of the spot distance in the proposed
  • Fig. 7 shows an example of the influence of the variation of the laser power with the proposed method.
  • Fig. 8 shows an example of the influence of
  • a machining head is preferably used, with which a plurality of separate laser beams are directed with their laser spots adjacent to one another or partially overlapping onto the material layer. This creates a coherent intensity distribution in the Machining plane generated, which is composed of the individual spots of the laser beams.
  • FIG. 1 shows an example of a machining head 1, with which in this example five a laser line
  • the laser spots 2 are each formed from fiber-coupled diode lasers whose radiation is guided via the optical fibers 3 to optical focusing elements 4 in the machining head 1 and focused with these focusing elements 4 onto the material layer.
  • the machining head 1 by means of linear axes in the x and y direction line by line over the material layer
  • Figure 2 shows an example of overlapping
  • Laser spots 2 as they can be generated with the machining head of Figure 1 on the material layer.
  • the spots 2 partially overlap and form a coherent line-shaped intensity distribution, which is moved in the direction of the arrow over the material layer.
  • processing area with at least two neigh ⁇ barter spots 2 of this multi-spot array is a
  • spot spacing Ay s , i and / or offset ⁇ 3 , in the direction of movement can be used in accordance with the proposed method to within the contiguous melt pool specifically to cause certain effects, as shown by way of example with reference to the melting traces of Figure 4 generated during processing.
  • This FIG. 4 shows in each case in the lower region in each case a transverse section through the material layer and in the upper area a plan view of the section
  • FIG. 4 show from left to right the result for a line array with identical power per spot, for a line array with a spot offset in the exposure direction, the power being reduced to trailing spots (here: right spots), and FIG
  • FIG. 3 schematically shows an offset of FIG
  • the melting depth profile is still approximately homogeneous, but the influences of the individual spots are to be recognized as semicircular structures.
  • the accumulation of material in the middle of the lane is clearly smoothed. This is due to the fact that by moving the spots in the exposure direction a Exposure break in the overlap areas is created, so that the respective sections can cool briefly. This affects the material distribution within the melting trace.
  • the reduction in power towards the trailing spots also results in a more uniform temperature field due to any preheat effects from the front spots.
  • FIG. 6 shows four examples in which the
  • Spot distance between two adjacent spots was varied.
  • the four partial images each represent transverse sections of the melting traces produced thereby.
  • the spot distance Ay s was gradually increased from the upper left sub-image to the lower right sub-image.
  • FIG. 7 shows the influence of the variation of
  • the laser power of the middle spot was in this case in the four sub-images, which in turn each represent a cross-section of the generated melting traces, with constant power of the respective outer spots starting from the upper left
  • Figure 8 shows a highly schematic representation, on the basis of the better adaptation enabled with the pre ⁇ chosen method to the component geometry in the manufacture dreidimensio ⁇ tional components is illustrated.
  • the left part of the figure is the left part of the figure
  • Target geometry 5 and to recognize in the right part of the figure with the conventional method using a single spot generated component 6.
  • the target geometry 5 is subdivided in a known manner into individual layers 7, which correspond to the layers in the layer structure of the three-dimensional component to be produced. Due to the illustrated
  • Target Geometry 5 is approached much better. This is achieved by suitably varying the power distribution 8 within the multispot array (here with 5 spots) and therefore within a layer to be exposed, with the proposed method, as shown in the figure for the various

Abstract

The invention relates to a method for processing a material layer using energetic radiation, in which method a plurality of separate energetic beams 2 are directed, at least intermittently, onto the material layer and are guided in a movement direction over the material layer, the material layer being locally melted within a region to be processed while producing at least one continuous melt pool. By varying the radiated power and/or the spot spacing and/or the spot size of energetic beams 2 directed in each case into the region to be processed and/or by adjusting a mutual offset of energetic beams directed in each case into the region to be processed, one or more properties of the melt pool and/or of a melt track produced by solidification of the melt pool are influenced in a targeted manner. As a result, in generative manufacturing methods, the length of the production process of the components can be increased without reducing the surface quality, and improved adaptation to the component geometry can also be achieved.

Description

Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit energetischer Strahlung variabler Energieverteilung  Process for processing a material layer with energetic radiation of variable energy distribution
Technisches Anwendungsgebiet Technical application
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit  The present invention relates to a method for processing a material layer with
energetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, bei dem mehrere voneinander getrennte energetische Strahlen zumindest zeitweise auf die WerkstoffSchicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die WerkstoffSchicht geführt werden, wobei die Werkstoff¬ schicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufgeschmolzen wird. Die Bearbeitung von Werkstoffschichten mittels energetischer Strahlung, insbesondere mittels energetic radiation, in particular laser radiation, in which a plurality of separate energetic beams directed at least temporarily on the material layer and guided in a direction of movement over the material layer, wherein the material ¬ layer is locally melted within a region to be machined to produce at least one coherent molten bath. The processing of material layers by means of energetic radiation, in particular by means of
Laserstrahlung, wird in vielen technischen Bereichen durchgeführt, in denen die Oberfläche durch diese Bearbeitung modifiziert oder Bauteile generativ auf einer Substratoberfläche aufgebaut werden sollen. Bei pulverbettbasierten Strahlschmelzverfahren wie zum Beispiel dem selektiven Laserschmelzen werden die Bauteile generativ direkt aus 3D-CAD-Modellen Laser radiation is carried out in many technical areas in which the surface is modified by this machining or components are to be built generatively on a substrate surface. In powder bed-based beam melting processes, such as selective laser melting, the components are generated directly from 3D CAD models
gefertigt. In einem sich wiederholenden Prozess wird eine dünne Pulverschicht von typisch unter 100 μιη Dicke mittels Schieber auf einer Substratplatte aufgetragen und in einem nächsten Schritt mit Laserstrahlung selektiv entsprechend den Geometrieinformationen aus dem 3D-CAD-Modell geschmolzen. Dieser Kreislaufprozess erlaubt die Herstellung dreidimensionaler Bauteile mit geringen Einschränkungen bezüglich der konstruktiven Komplexität. Das Verdichten des Bauteils beruht auf einem vollständigen Schmelzen des Pulvers und zumindest teilweise der vorangegangenen Schicht. Dadurch werden Bauteildichten von bis zu 100% und mit konventionellen Fertigungsverfahren vergleichbare mechanische Eigenschaften erreicht. Aufgrund des schichtweisen manufactured. In a repetitive process, a thin powder layer of typically less than 100 μιη thickness is applied by means of slider on a substrate plate and selectively melted in a next step with laser radiation according to the geometry information from the 3D-CAD model. This cycle process allows the production of three-dimensional components with minor restrictions on the constructive complexity. The compaction of the component is based on a complete melting of the powder and at least partially of the preceding layer. This achieves component densities of up to 100% and comparable mechanical properties with conventional production methods. Due to the layered
Herstellungsprozesses bietet das selektive Laser¬ schmelzen eine nahezu unbegrenzte Geometriefreiheit und ermöglicht neue Gestaltungsmöglichkeiten für komplexe Bauteile. Für den industriellen Einsatz eines Manufacturing process provides selective laser melting ¬ an almost unlimited geometric freedom and allows new design options for complex components. For industrial use of a
derartigen generativen Fertigungsverfahrens muss die Herstellungsdauer für die Bauteile möglichst gering ausfallen . Such generative manufacturing process, the manufacturing time for the components must be as low as possible.
Eine Reduzierung der Herstellungsdauer von A reduction in the production time of
Bauteilen bei einem generativen Fertigungsverfahren erfordert eine Erhöhung der Aufbaurate, d.h. des pro Zeiteinheit aufgeschmolzenen Materialvolumens. Components in a generative manufacturing process require an increase in the build-up rate, i. of the melted per unit time material volume.
Abgesehen von einer Erhöhung der Effizienz der Apart from an increase in the efficiency of
Absorption der Laserstrahlung im Pulverbett kann eine Steigerung der Aufbaurate nur durch einen größeren Energieeintrag erreicht werden. Für die aktuell  Absorption of the laser radiation in the powder bed, an increase in the build-up rate can only be achieved by a larger energy input. For the current
eingesetzten kreisförmigen Laserspots, aber auch für linienförmige Intensitätsverteilungen oder ebenfalls bereits bekannte zusammenhängende Spotarrays geht dies einher mit einer Vergrößerung der Abmessungen des used circular laser spots, but also for linear intensity distributions or also already known contiguous spot arrays, this is accompanied by an increase in the dimensions of the
Schmelzbades, woraus zwei negative Effekte resultieren. Zum einen werden aufgrund der größeren Abmessungen des Schmelzbades sowohl Oberflächenqualität als auch erreichbare Detailauflösung reduziert. Zum anderen nehmen die durch fluiddynamische Phänomene hervor¬ gerufenen Strömungen innerhalb des Schmelzbades mit größeren zusammenhängenden Belichtungsbereichen zu, was zu Instabilitäten der nach dem Aushärten des Schmelzbades erhaltenen Schmelzspur führt. Um diesen Effekten entgegenzuwirken, muss die Belichtungsgeschwindigkeit reduziert werden, was jedoch wiederum dem Ziel derMelting bath, resulting in two negative effects. On the one hand, both the surface quality and the achievable detail resolution are reduced due to the larger dimensions of the molten bath. Second, the apparent ¬ caused by fluid dynamic phenomena currents within the melt pool take larger contiguous exposure areas, which leads to instabilities of the obtained after curing of the molten bath melting track. To counteract these effects, the exposure speed must be reduced, which, however, again the goal of
Erhöhung der Aufbaurate entgegensteht. Zur Erhöhung der Aufbaurate ist es auch möglich, die Pulverschichtdicke zu erhöhen. Daraus resultiert jedoch ebenfalls eine verringerte Oberflächenqualität und Detailauflösung. Increase of the build-up rate precludes. To increase the build-up rate, it is also possible to increase the powder layer thickness. However, this also results in a reduced surface quality and detail resolution.
Stand der Technik State of the art
Zur Reduzierung der Herstellungsdauer ohne  To reduce the production time without
Reduzierung der Detailauflösung und Oberflächenqualität sind bereits unterschiedliche Techniken bekannt. Zum einen sind Vorrichtungen bekannt, mittels derer der Prozess des selektiven Laserschmelzens mit unterschied¬ lichen Spotdurchmessern durchgeführt werden kann. Reduction of detail resolution and surface quality are already known different techniques. On the one hand devices are known, by means of which can be carried out with different union ¬ spot diameters of the process of selective laser melting.
Hierbei werden Bereiche, in denen eine hohe Ober- flächenqualität und Detailauflösung gefordert sind, mit kleinem Spotdurchmesser bearbeitet, wohingegen innere Bauteilbereiche mit größeren Schichtdicken, Spotdurchmessern und höherer Laserleistung erzeugt werden, da in diesen Bereichen nur eine hohe Materialdichte benötigt wird. Diese als Hülle-Kern-Strategie bezeichnete In this case, areas in which a high surface quality and detail resolution are required are processed with a small spot diameter, whereas inner component areas with larger layer thicknesses, spot diameters and higher laser power are produced, since only a high material density is required in these areas. This is called the sheath-core strategy
Vorgehensweise wird beispielsweise in der EP 2 596 901 Bl näher beschrieben. Auf diese Weise kann eine erhöhte Aufbaurate ohne negative Auswirkungen auf die Bauteil¬ qualität umgesetzt werden. Nachteilig ist jedoch, dass zur Erzeugung der unterschiedlichen Spotdurchmesser ein gegenüber konventionellen Systemen erhöhter technischer Aufwand notwendig ist. Darüber hinaus ist der Approach is described for example in EP 2 596 901 Bl closer. In this way, an increased build-up rate can be implemented without negative effects on the component quality ¬ . The disadvantage, however, is that in order to produce the different spot diameters increased compared to conventional systems technical effort is necessary. In addition, the
wirtschaftliche Nutzen stark von der Bauteilgeometrie abhängig. Dieser ist umso größer, je massiver das economic benefits strongly from the component geometry dependent. This is the bigger, the more massive it is
Bauteil bzw. je größer dessen Kernvolumen ist. Daher ist die Anwendung dieses Verfahrens nur für bestimmte Bauteilklassen sinnvoll. Component or the larger its core volume. Therefore, the application of this method only makes sense for certain component classes.
Diese Nachteile werden umgangen, indem anstelle einer Umschaltung des Strahldurchmessers mehrere, voneinander unabhängig gesteuerte einzelne Laserspots eingesetzt werden, wie dies beispielsweise aus der EP 2 875 897 Bl bekannt ist. Auf diese Weise wird der These disadvantages are avoided by using, instead of switching the beam diameter, a plurality of independently controlled individual laser spots, as is known, for example, from EP 2 875 897 B1. In this way, the
Schmelzprozess parallelisiert und die Belichtungszeit proportional zur Anzahl der Anzahl der Einzelspots verringert. Zudem können mit derartigen Vorrichtungen auch die nutzbaren Bauräume entsprechender Anlagen vergrößert werden, da diese bei Verwendung einer einzelnen Bestrahlungseinrichtung - bestehend aus  Parallelized melting process and the exposure time is reduced in proportion to the number of individual spots. In addition, with such devices and the usable space of corresponding facilities can be increased, since these using a single irradiation device - consisting of
Laserstrahlquelle und Strahlablenkeinheit - durch die Größe der zugehörigen Scanfelder begrenzt werden. Auf diese Weise wird die Aufbaurate erhöht, ohne die eigentlichen Prozessparameter zu verändern. Nachteilig wirken sich hier allerdings die Kosten der zusätzlichen Bestrahlungseinrichtungen sowie die konstruktive Laser beam source and beam deflection unit - be limited by the size of the associated scan fields. In this way, the build rate is increased without changing the actual process parameters. However, the disadvantage here is the cost of the additional irradiation facilities and the constructive
Komplexität der anlagentechnischen Realisierung aus. Aufgrund ihrer Abmessungen ist die Anzahl an Complexity of the plant-technical realization. Due to their dimensions, the number is
Bestrahlungseinrichtungen, die eine bestimmte Fläche belichten können, begrenzt, so dass eine beliebige Erhöhung derselben immer auch mit einer Vergrößerung des Bauraums der Anlage einhergeht. Die WO 2016/128430 AI offenbart eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung, in der ein optisches System zur Erzeugung einer Linienintensitätsverteilung beschrieben ist. Diese Laserlinie ist in ihren Abmessungen variabel und kann theoretisch ortsgebunden an die Erfordernisse des Bauprozesses angepasst werden. Die Intensitäts¬ verteilung innerhalb der Linie selbst wird nicht aktiv beeinflusst, sondern ergibt sich aus den Eigenschaften der Strahlquelle und des jeweiligen optischen Systems, d.h. in Abhängigkeit der aktuellen Linienform und - große. Die Bewegung dieser Laserlinie über die Bauebene erfolgt durch Galvanometerscanner. Neben den zusätzlichen Kosten zur Erzeugung der Laserlinie wirken sich jedoch insbesondere prozessbedingte Aspekte nachteilig aus. Untersuchungen zeigen, dass bei Verwendung Irradiation facilities that can expose a certain area limited, so that any increase of the same always accompanied by an increase in the installation space of the system. WO 2016/128430 A1 discloses a device for laser processing, in which an optical system for generating a line intensity distribution is described. This laser line is variable in size and can theoretically be adapted to the requirements of the construction process. The intensity ¬ distribution within the line itself is not actively influenced, but results from the properties of the radiation source and the particular optical system, ie, depending on the current line and shape - large. The movement of this laser line over the building level is done by galvanometer scanner. In addition to the additional costs for the production of the laser line, however, in particular process-related aspects have a disadvantageous effect. Investigations show that when used
linienförmiger Intensitätsverteilungen mit im Vergleich zum Einzelspot unveränderter Gesamtintensität die line - shaped intensity distributions with unchanged overall intensity compared to the single spot the
Scangeschwindigkeit verringert werden muss, um stabile Schmelzspuren zu erzeugen. Im Gegensatz dazu ist eine Erhöhung der Schichtstärke im Vergleich zum Einzelspot in wesentlich größerem Umfang möglich. Dadurch kann zwar eine erhöhte Aufbaurate erzielt werden, jedoch auf Kosten der möglichen Detailauflösung. Daher ist eine derartige Maßnahme nicht allgemein, sondern nur in geeigneten Anwendungsfällen möglich. Scanning speed must be reduced to produce stable melting traces. In contrast, an increase in the layer thickness compared to the single spot is possible to a much greater extent. As a result, although an increased build-up rate can be achieved, but at the expense of the possible detail resolution. Therefore, such a measure is not general, but only possible in appropriate applications.
Auch die WO 2015/003804 AI beschreibt eine Also WO 2015/003804 AI describes a
Vorrichtung zur Laserbearbeitung, bei der mittels eines Achssystems ein Belichtungs- oder Bearbeitungskopf über ein Pulverbett bewegt wird, um beispielsweise eine linienförmige Intensitätsverteilung zu erzeugen. Der Bearbeitungskopf bildet mittels einer optischen Apparatus for laser processing, in which by means of an axis system, an exposure or processing head is moved over a powder bed, for example, to produce a linear intensity distribution. The machining head forms by means of an optical
Vorrichtung hierzu mehrere einzelnen Laserstrahlen in einer Anordnung nebeneinander oder teilweise Device for this purpose, a plurality of individual laser beams in an array next to each other or partially
überlappend auf die Bearbeitungsebene ab, beispiels¬ weise in einer Linienanordnung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfes. Die Laserstrahlen werden dabei jeweils von einer separaten Strahlquelle erzeugt, mittels Lichtleitfasern zum Bearbeitungskopf geführt und simultan zur Bewegung des Bearbeitungs¬ kopfes entsprechend der zu erzeugenden Bauteilgeometrie moduliert bzw. ein- und ausgeschaltet. overlapping on the working plane from, ¬ example, in a linear arrangement perpendicular to the direction of movement of the machining head. The laser beams are each generated by a separate beam source, guided by optical fibers to the processing head and modulated simultaneously to the movement of the processing ¬ head according to the component geometry to be generated or turned on and off.
Die US 2017/0021454 AI beschreibt ein Verfahren zur generativen Fertigung mit Laserstrahlen, bei dem ebenfalls ein Array aus Laserspots für die Bearbeitung genutzt wird. Die einzelnen Laserspots sind dabei so angeordnet, dass sie auf der Werkstückoberfläche voneinander räumlich getrennte Einzelschmelzbäder erzeugen. Auf diese Weise wird die Entstehung von durch Zusammenwirken mehrerer Laserspots gebildeten US 2017/0021454 A1 describes a method for generative production with laser beams, in which an array of laser spots is also used for the machining. The individual laser spots are arranged in such a way that they produce spatially separate individual melt baths on the workpiece surface. In this way, the emergence of formed by interaction of several laser spots
zusammenhängenden Schmelzbädern vermieden, so dass keine unerwünschte Schmelzbaddynamik auftreten kann. contiguous molten baths avoided, so that no undesirable molten bath dynamics can occur.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstoff- schicht mit energetischer Strahlung, insbesondere The object of the present invention is a method for processing a material layer with energetic radiation, in particular
Laserstrahlung, anzugeben, das sich für die generative Fertigung von Bauteilen einsetzen lässt und eine schnelle Bauteilfertigung ohne Verlust an Oberflächenqualität und Detailauflösung ermöglicht.  Laser radiation, which can be used for the additive manufacturing of components and allows rapid component production without loss of surface quality and detail resolution.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß  The object is achieved with the method according to
Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method are the subject of the dependent
Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit energetischer Strahlung, insbesondere mit Laserstrahlung, werden mehrere Claims or can be taken from the following description and the exemplary embodiments. In the proposed method for processing a material layer with energetic radiation, in particular with laser radiation, several
voneinander getrennte energetische Strahlen zumindest zeitweise auf die WerkstoffSchicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die WerkstoffSchicht geführt, wobei die WerkstoffSchicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufge- schmolzen wird. Unter einem zusammenhängenden Schmelzbad wird hierbei ein Schmelzbad verstanden, das durch Zusammenwirken von mehreren energetischen Strahlen gebildet wird und somit eine größere Ausdehnung energy beams separated from one another are directed at least temporarily to the material layer and guided over the material layer in a direction of movement, wherein the material layer is locally melted within a region to be processed to produce at least one contiguous melting bath. In this context, a coherent molten bath is understood as meaning a molten bath which is formed by the interaction of several energetic rays and thus a greater extent
aufweist als ein durch einen einzelnen Strahl erzeugtes Einzelschmelzbad. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden jeweils mehrere der energetischen Strahlen über einen Bearbeitungskopf auf die WerkstoffSchicht has as a single melt generated by a single jet. In a preferred embodiment, in each case several of the energetic beams are transmitted to the material layer via a machining head
gerichtet. Die Optik des Bearbeitungskopfes ist dabei so ausgebildet, dass sich die Spots jeweils benach- barter Strahlen in der Fokusebene berühren oder überlappen. Es können auch mehrere dieser Bearbeitungsköpfe eingesetzt werden, die simultan über die Werkstoff¬ schicht geführt, aber hinsichtlich der emittierten energetischen Strahlen unabhängig voneinander directed. The optics of the machining head are designed such that the spots of respectively adjacent beams in the focal plane touch or overlap. It can also be used a plurality of these processing heads, which simultaneously performed on the material layer ¬ but independent with respect to the emitted energy beams from each other
angesteuert werden. Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Variation der Strahlungsleistung und/oder Spotabstands senkrecht zur Bewegungsrichtung und/oder der Spotgröße der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen und/oder durch Einstellung eines gegenseitigen Versatzes der jeweils in den zu be controlled. The proposed method is characterized in that by a variation of the radiation power and / or spot distance perpendicular to the direction of movement and / or the spot size of each directed in the area to be processed energetic beams and / or by setting a mutual offset of each in the zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen working area directed energetic
Strahlen parallel zur Bewegungsrichtung eine oder mehrere Eigenschaften des Schmelzbades und/oder einer durch Erstarren des Schmelzbades erzeugten Schmelzspur beeinflusst werden. Unter den Eigenschaften des Rays parallel to the direction of movement one or several properties of the molten bath and / or a melting trace produced by solidification of the molten bath are influenced. Under the properties of
Schmelzbades werden dabei insbesondere die Schmelzbad- ausdehnung, die geometrische Form des Schmelzbades, die Schmelzbadtiefe, das Schmelzbadtiefenprofil, die In particular, the molten bath bath, the geometric shape of the molten bath, the molten bath depth, the molten bath depth profile,
Schmelzbaddynamik und die Temperaturverteilung Melting bath dynamics and the temperature distribution
innerhalb des Schmelzbades verstanden. Unter den understood within the molten bath. Among the
Eigenschaften der erzeugten Schmelzspur werden Properties of the produced melting trace become
insbesondere die äußere Form der Schmelzspur und diein particular the external shape of the melting trace and the
Materialverteilung bzw. das Höhenprofil der Schmelzspur verstanden. Unter einer Variation ist dabei sowohl eine räumliche als auch eine zeitliche Variation der Material distribution or the height profile of the melting track understood. Under a variation is both a spatial and a temporal variation of
Parameter zu verstehen. So können bspw. benachbarte Strahlen mit unterschiedlicher Strahlungsleistung in den zu bearbeitenden Bereich gerichtet werden, ohne diese Strahlenleistung dann während der Bearbeitung der jeweiligen WerkstoffSchicht zu ändern (räumliche To understand parameters. Thus, for example, adjacent beams with different radiation power can be directed into the area to be processed, without then changing this beam power during the processing of the respective material layer (spatial
Variation) . Die benachbarten Strahlen können auch mit gleicher Strahlungsleistung in den zu bearbeitendenVariation). The neighboring beams can also be processed with the same radiant power in the
Bereich gerichtet werden und diese Strahlungsleistung dann während der Bearbeitung der jeweiligen Werkstoffschicht innerhalb des zu bearbeitenden Bereiches verändert werden (zeitliche Variation). Auch eine Be directed area and this radiation power then be changed during the processing of the respective material layer within the area to be processed (temporal variation). Also one
Kombination der räumlichen und zeitlichen Variation ist möglich . Combination of spatial and temporal variation is possible.
Der Einsatz des ein- oder zweidimensionalen The use of one-dimensional or two-dimensional
Multispot-Arrays bei dem vorgeschlagenen Verfahren ermöglicht in bekannter Weise eine Erhöhung des Multispot arrays in the proposed method allows in a known manner an increase in the
Energieeintrags im Prozess und damit eine reduzierte Bearbeitungsdauer bzw. - bei der generativen Fertigung - eine reduzierte Herstellungsdauer dreidimensionaler Bauteile. Durch die vorgeschlagene Variation der angegebenen Parameter bzw. den gegenseitigen Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen wird dem bisher bei Erzeugung zusammenhängender Schmelzbäder auftretenden negativen Effekten entgegengewirkt, so dass damit eine hohe Energy input in the process and thus a reduced processing time or - in the generative production - a reduced production time three-dimensional Components. By the proposed variation of the specified parameters or the mutual offset of each directed in the area to be processed energy beams counteracts the hitherto occurring in generating interconnected melt baths negative effects, so that thus a high
Oberflächenqualität und Detailauflösung erreicht werden kann. Insbesondere können durch diese Variation bzw. den gegenseitigen Versatz bestimmte, durch Schmelzbad- dynamik hervorgerufene Effekte gezielt verstärkt und genutzt werden. So wird durch eine Variation der genannten Parameter bzw. den gegenseitigen Versatz eine gezielte Veränderung des Temperaturfeldes innerhalb des zusammenhängenden Schmelzbades erreicht, welches wiederum Oberflächenspannungsgradienten in der Schmelze erzeugt und somit Schmelzbadströmungen induziert. Dies wirkt sich insbesondere auf die Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur, aber auch auf das Surface quality and detail resolution can be achieved. In particular, by means of this variation or the mutual offset, certain effects caused by melt-bath dynamics can be purposefully intensified and utilized. Thus, by a variation of the mentioned parameters or the mutual offset a targeted change in the temperature field within the contiguous melt bath is achieved, which in turn generates surface tension gradients in the melt and thus induces melt pool flows. This affects in particular the material distribution within the melting trace, but also on the
Aufschmelz- bzw. Schmelzbadtiefenprofil und die lokalen Erstarrungsbedingungen aus, die dadurch gezielt Melting bath or melting bath depth profile and the local solidification conditions, thereby targeted
beeinflusst oder eingestellt werden können. Über die Veränderung der lokalen Erstarrungsbedingungen lässt sich auch die Mikrostruktur des verfestigten Materials beeinflussen . can be influenced or adjusted. By changing the local solidification conditions, the microstructure of the solidified material can also be influenced.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann In an advantageous embodiment can
beispielsweise die Strahlungsleistung und/oder der Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der For example, the radiation power and / or the spot distance and / or the spot size and / or the
gegenseitige Versatz der jeweils in den zu mutual offset of each in the too
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen working area directed energetic
Strahlen so variiert oder zumindest teilweise Rays so varied or at least partially
voneinander abweichend (räumliche Variation) divergent (spatial variation)
eingestellt werden, dass die Materialverteilung innerhalb der bei der Bearbeitung entstandenen be adjusted that the material distribution within the resulting during processing
Schmelzspur gegenüber einer Bearbeitung ohne eine derartige Variation bzw. ohne einen derartigen Versatz vergleichmäßigt wird. Damit können unerwünschte Melting trace is compared with a processing without such a variation or without such offset. This can be undesirable
Materialerhöhungen innerhalb der Schmelzspur vermieden werden . Material increases within the melting lane are avoided.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung werden die genannten Parameter so variiert oder In another advantageous embodiment, the parameters mentioned are varied or
zumindest teilweise voneinander abweichend eingestellt, dass die Aufschmelztiefe über den vom Schmelzbad eingenommenen Bereich vergleichmäßigt wird. Eine set at least partially different from each other, that the melting depth is made uniform over the area occupied by the molten bath. A
Vergleichmäßigung der Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein gegenseitiger Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung eingestellt wird, bei dem ausgehend von einer ersten Seite des (zusammenhängenden) Schmelzbades jeder in Richtung der gegenüber- liegenden zweiten Seite des Schmelzbades jeweils benachbarte Strahl einen Versatz in Bewegungsrichtung aufweist, und die Strahlungsleistung der energetischen Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin ansteigt. In gleicher Weise kann eine Beeinflussung dahingehend erfolgen, dass die Strahlungsleistung der energetischen Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin verringert wird bzw. abnimmt. Anstelle einer Vergleichmäßigung kann durch geeignete Einstellung bzw. Variation der obigen Parameter auch eine gezielte Homogeneity of the material distribution within the melting trace can be achieved, for example, by setting a mutual offset of the energetic rays directed in each case into the region to be processed in the direction of movement, starting from a first side of the (contiguous) melt bath in the direction of the opposite one second side of the molten bath each adjacent beam has an offset in the direction of movement, and the radiant power of the energetic beams from the first side to the second side increases. In the same way, it can be influenced in such a way that the radiant power of the energetic beams is reduced or decreased from the first side to the second side. Instead of a homogenization can also be targeted by appropriate adjustment or variation of the above parameters
Materialumverteilung - jeweils bezogen auf eine Material redistribution - each related to one
Bearbeitung ohne eine derartige Variation der Parameter bzw. ohne einen derartigen Versatz - erzeugt werden, bei der beispielsweise an einer Seite der Schmelzspur oder in deren Mitte mehr Material angehäuft wird als im verbleibenden Bereich. Eine derartige Umverteilung kann für bestimmte Bauteilgeometrien bei der generativen Fertigung von Vorteil sein. Die Variation der Parameter der einzelnen jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen erfolgt bei dem vorgeschlagenen Verfahren vorzugsweise relativ Processing without such a variation of the parameters or without such an offset - are generated, for example, in one side of the fuse track or in the middle of which more material is accumulated than in the remaining area. Such redistribution may be beneficial for certain component geometries in additive manufacturing. The variation of the parameters of the individual energy beams directed in each case into the area to be processed preferably takes place relatively in the proposed method
zueinander, so dass zumindest zeitweise nicht alle in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten Strahlen die gleichen Parameter aufweisen. to each other, so that at least temporarily not all rays directed into the area to be processed have the same parameters.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die genannten Parameter so variiert oder In a further advantageous embodiment, the parameters mentioned are varied or
zumindest teilweise voneinander abweichend eingestellt, dass die Schmelzbadkonvektion innerhalb des zusammenhängenden Schmelzbades verringert oder gezielt hervor¬ gerufen oder verstärkt wird. Dies hängt von dem set at least partially deviating from each other so that the Schmelzbadkonvektion within the contiguous melt bath reduced or targeted hervor ¬ called or reinforced. This depends on that
gewünschten Effekt bzw. der gewünschten Wirkung auf die resultierende Schmelzspur ab. desired effect or the desired effect on the resulting melting trace.
Das vorgeschlagene Verfahren wird vorzugsweise zur generativen Fertigung eines Bauteils eingesetzt, bei der ein pulverförmiger Werkstoff für das Bauteil entsprechend der Bauteilgeometrie schichtweise durch Bestrahlung mit der energetischen Strahlung aufgeschmolzen wird, insbesondere für das Verfahren des selektiven Laserschmelzens oder Lasersinterns . The proposed method is preferably used for generative production of a component in which a powdered material for the component is melted in layers according to the component geometry by irradiation with the energetic radiation, in particular for the method of selective laser melting or laser sintering.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren Laserstrahlung eingesetzt. Prinzipiell eignet sich das Verfahren jedoch auch für den Einsatz anderer energetischer Preferably, laser radiation is used in the method. In principle, however, the method is also suitable for the use of other energetic
Strahlung, beispielsweise von Elektronenstrahlen. Als energetische Strahlung kann sowohl kontinuierliche (cw) als auch gepulste Strahlung, beispielsweise in Form gepulster Laserstrahlen, eingesetzt werden. Radiation, such as electron beams. As energetic radiation can be both continuous (cw) as well as pulsed radiation, for example in the form of pulsed laser beams used.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Bearbeitung der WerkstoffSchicht mit Hilfe eines In a preferred embodiment, the processing of the material layer takes place with the aid of a
Bearbeitungskopfes, von dem die energetischen Strahlen nebeneinander und/oder mit ihren Spots teilweise überlappend auf die WerkstoffSchicht gerichtet werden, wobei der Bearbeitungskopf über die WerkstoffSchicht bewegt oder die WerkstoffSchicht relativ zum  Processing head from which the energetic rays are directed side by side and / or with their spots partially overlapping on the material layer, wherein the machining head moves over the material layer or the material layer relative to
Bearbeitungskopf bewegt wird. Auch der simultane  Machining head is moved. Also the simultaneous
Einsatz mehrerer Bearbeitungsköpfe zur gleichzeitigen Bearbeitung einer größeren Fläche ist selbstverständ¬ lich möglich. Using a plurality of machining heads for the simultaneous processing of a larger area is selbstverständ ¬ Lich possible.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann durch In the proposed method can by
Erhöhung oder Verringerung der Leistung für einen oder mehrere energetische Strahlen im Array eine Increase or decrease the power for one or more energy rays in the array
Vergrößerung oder Verkleinerung der Temperatur in dem von den jeweiligen Strahlen bzw. Spots gerade Increase or decrease the temperature in the of the respective beams or spots straight
bestrahlten Bereich erreicht werden. Dadurch kann unter anderen eine Vergrößerung oder Verkleinerung der irradiated area can be achieved. As a result, among other things, an enlargement or reduction of the
Aufschmelztiefe gezielt hervorgerufen werden. Damit lässt sich die Aufschmelztiefe an die zu erzeugende Bauteilgeometrie anpassen, insbesondere innerhalb einer einzelnen Schicht beim schichtweisen Aufbau von Melting depth can be specifically induced. Thus, the melting depth can be adapted to the component geometry to be generated, in particular within a single layer in the layered construction of
Bauteilen. Die Erhöhung oder Verringerung der Components. The increase or decrease in the
Strahlungsleistung einzelner Spots ermöglicht auch die Beeinflussung der Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur hin zu Bereichen höherer oder niedrigerer Temperatur, hervorgerufen durch materialabhängige Radiation power of individual spots also makes it possible to influence the material distribution within the melting trace towards regions of higher or lower temperature, caused by material-dependent
Oberflächenspannungsgradienten. Dies ermöglicht die Anpassung der Materialverteilung an die zu erzeugende Bauteilgeometrie innerhalb des zu erzeugenden Surface tension gradient. This allows the adaptation of the material distribution to the generated Component geometry within the to be created
dreidimensionalen Bauteils. In Randbereichen des three-dimensional component. In peripheral areas of
Bauteils kann hierdurch auch eine Kantenglättung durch Erzeugen von Schmelzetluss erreicht werden. As a result, an anti-aliasing element can be achieved by producing a melt flow.
Durch die Erhöhung oder Verringerung der By increasing or decreasing the
Strahlungsleistung für einen oder mehrere Spots im Array lässt sich auch das Schmelzbad lokal vergrößern oder verkleinern. Damit kann eine Erhöhung oder Radiation power for one or more spots in the array can also be the melt pool locally increase or decrease. This can be an increase or
Verringerung der Erstarrungsdauer und dadurch eine Beeinflussung der Mikrostruktur in der erstarrten Reducing the solidification time and thereby influencing the microstructure in the solidified
Schmelzspur erreicht werden. Vergleichbare Effekte lassen sich durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Spotdurchmessers auf der WerkstoffSchicht erreichen. Melting trace can be achieved. Comparable effects can be achieved by enlarging or reducing the spot diameter on the material layer.
Eine Vergrößerung oder Verkleinerung des An enlargement or reduction of the
Spotabstandes senkrecht zur Bewegungsrichtung Spot distance perpendicular to the direction of movement
ermöglicht eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Überlappungsbereiches zwischen zwei benachbarten Spots. Dies führt auch zu einer Verringerung bzw. Erhöhung des Energieeintrags im Überlappungsbereich. Durch diese Maßnahme lässt sich die Ein- bzw. Aufschmelztiefe im Bereich zwischen zwei benachbarten Spots an die zu erzeugende Bauteilgeometrie anpassen, insbesondere innerhalb einer Schicht bei dem schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile. Diese Maßnahme ermöglicht auch den Ausgleich von veränderten Wärmeleitungsbedingungen, hervorgerufen durch Materialverteilung unterhalb der aktuell belichteten Schicht, um dadurch Temperaturschwankungen zu vermeiden. Weiterhin kann durch diese Maßnahme die Kantengenauigkeit durch allows for a reduction or enlargement of the overlap area between two adjacent spots. This also leads to a reduction or increase in the energy input in the overlapping area. As a result of this measure, the melting or melting depth in the area between two adjacent spots can be adapted to the component geometry to be produced, in particular within a layer in the case of the layered construction of three-dimensional components. This measure also makes it possible to compensate for changed heat conduction conditions, caused by material distribution below the currently exposed layer, thereby avoiding temperature fluctuations. Furthermore, by this measure, the edge accuracy
Vergrößerung oder Verkleinerung der Größe des nicht belichteten Bereichs zwischen zwei benachbarten Spots erhöht werden, da der o.g. Schmelzefluss bzw. Increase or decrease the size of the unexposed area between two adjacent spots be increased because the above melt flow or
Ausgleichsströmungen innerhalb des Schmelzbades neben der Strahlungsleistung je Spot maßgeblich vom Spotabstand abhängt bzw. abhängen. Compensation flows within the molten bath, in addition to the radiant power per spot, depend significantly on the spot distance or depend on it.
Eine Vergrößerung oder Verkleinerung des An enlargement or reduction of the
Spotabstandes parallel zur Belichtungsrichtung führt zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des zeitlichen Abstandes von Einzelbelichtungen im Überlappbereich. Dadurch kann die Abkühlphase des Schmelzbades Spot distance parallel to the exposure direction leads to an enlargement or reduction of the time interval of individual exposures in the overlap area. As a result, the cooling phase of the molten bath
verlängert oder verkürzt werden, um dadurch das Einbzw. Aufschmelztiefenprofil sowie die Erstarrungs¬ bedingungen gezielt zu beeinflussen. Das vorgeschlagene Verfahren ist vor allem für die generative Fertigung von Bauteilen, insbesondere für pulverbettbasierte Fertigungstechniken wie das be extended or shortened, thereby the Einbzw. Aufschmelztiefenprofil and the solidification ¬ conditions to influence targeted. The proposed method is primarily for the additive production of components, in particular for powder bed-based production techniques such as
selektive Laserschmelzen geeignet. Prinzipiell lässt sich das Verfahren jedoch auch für nicht-generative Verfahren wie beispielsweise das Laserpolieren, das Umschmelzstrukturieren oder zur Wärmebehandlung einsetzen . selective laser melting suitable. In principle, however, the method can also be used for non-generative methods such as, for example, laser polishing, remelting or heat treatment.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 ein Beispiel für einen Aufbau eines  The proposed method will be explained in more detail using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. 1 shows an example of a structure of a
Bearbeitungskopfes zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens; Fig. 2 ein Beispiel für die Anordnung der Laserspots auf der WerkstoffSchicht bei Belichtung mit einem derartigen Bearbeitungskopf; Processing head for carrying out the proposed method; FIG. 2 shows an example of the arrangement of the laser spots on the material layer on exposure to such a machining head; FIG.
Fig. 3 ein Beispiel für einen gegenseitigen Versatz der Laserspots auf der WerkstoffSchicht in 3 shows an example of a mutual offset of the laser spots on the material layer in FIG
Kombination mit einer Variation der Combination with a variation of
Strahlungsleistung;  Radiated power;
Fig. 4 ein Beispiel für die Beeinflussung des  4 shows an example of the influence of
Aufschmelztiefenprofils und der Material- Verteilung mit dem vorgeschlagenen Verfahren; Melt depth profile and material distribution with the proposed method;
Fig. 5 ein Beispiel für die Kantenglättung durch Fig. 5 shows an example of the anti-aliasing
ortsabhängige Anpassung der Intensitätsverteilung mit dem vorgeschlagenen Verfahren;  location-dependent adaptation of the intensity distribution with the proposed method;
Fig. 6 ein Beispiel für den Einfluss der Variation des Spotabstandes beim vorgeschlagenen Fig. 6 shows an example of the influence of the variation of the spot distance in the proposed
Verfahren; Method;
Fig. 7 ein Beispiel für den Einfluss der Variation der Laserleistung mit dem vorgeschlagenen Verfahren; und  Fig. 7 shows an example of the influence of the variation of the laser power with the proposed method; and
Fig. 8 ein Beispiel für die Beeinflussung der Fig. 8 shows an example of the influence of
Bauteilgeometrie durch Variation der Strahlungsleistung mit dem vorgeschlagenen Verfahren . Wege zur Ausführung der Erfindung  Component geometry by varying the radiation power with the proposed method. Ways to carry out the invention
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird vorzugsweise ein Bearbeitungskopf eingesetzt, mit dem mehrere voneinander getrennte Laserstrahlen mit ihren Laserspots aneinandergrenzend oder teilweise überlappend auf die WerkstoffSchicht gerichtet werden. Dadurch wird eine zusammenhängende Intensitätsverteilung in der Bearbeitungsebene erzeugt, die sich aus den einzelnen Spots der Laserstrahlen zusammensetzt. Die Figur 1 zeigt hierzu ein Beispiel für einen Bearbeitungskopf 1, mit dem in diesem Beispiel fünf eine Laserlinie In the proposed method, a machining head is preferably used, with which a plurality of separate laser beams are directed with their laser spots adjacent to one another or partially overlapping onto the material layer. This creates a coherent intensity distribution in the Machining plane generated, which is composed of the individual spots of the laser beams. FIG. 1 shows an example of a machining head 1, with which in this example five a laser line
bildende Laserspots 2 auf der WerkstoffSchicht erzeugt werden. Die Laserspots 2 werden hierbei jeweils aus fasergekoppelten Diodenlasern gebildet, deren Strahlung über die optischen Fasern 3 zu optischen Fokussier- elementen 4 im Bearbeitungskopf 1 geführt und mit diesen Fokussierelementen 4 auf die WerkstoffSchicht fokussiert wird. Im vorliegenden Beispiel wird der Bearbeitungskopf 1 mittels Linearachsen in x- und y- Richtung zeilenweise über die WerkstoffSchicht forming laser spots 2 are generated on the material layer. In this case, the laser spots 2 are each formed from fiber-coupled diode lasers whose radiation is guided via the optical fibers 3 to optical focusing elements 4 in the machining head 1 and focused with these focusing elements 4 onto the material layer. In the present example, the machining head 1 by means of linear axes in the x and y direction line by line over the material layer
verfahren . proceed.
Figur 2 zeigt ein Beispiel für überlappende Figure 2 shows an example of overlapping
Laserspots 2, wie sie mit dem Bearbeitungskopf der Figur 1 auf der WerkstoffSchicht erzeugt werden können. Die Spots 2 überlappen dabei teilweise und bilden eine zusammenhängende linienförmige Intensitätsverteilung, die in Pfeilrichtung über die WerkstoffSchicht bewegt wird. Bei gleichzeitiger Belichtung eines zu Laser spots 2, as they can be generated with the machining head of Figure 1 on the material layer. The spots 2 partially overlap and form a coherent line-shaped intensity distribution, which is moved in the direction of the arrow over the material layer. With simultaneous exposure of one too
bearbeitenden Bereiches mit wenigstens zwei benach¬ barter Spots 2 dieses Multispot-Arrays wird ein processing area with at least two neigh ¬ barter spots 2 of this multi-spot array is a
zusammenhängendes Schmelzbad erzeugt. Eine Veränderung der Spotanordnung (Spotabstand Ays, i und/oder Versatz Δχ3, ι in Bewegungsrichtung) , des Spotdurchmessers ds,± oder der Strahlungsleistung für die einzelnen Spots 2 kann gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren dafür genutzt werden, um innerhalb des zusammenhängenden Schmelzbades gezielt bestimmte Effekte hervorzurufen, wie dies beispielhaft anhand der bei der Bearbeitung erzeugten Schmelzspuren der Figur 4 dargestellt ist. Diese Figur 4 zeigt jeweils im unteren Bereich jeweils einen Querschliff durch die WerkstoffSchicht und im oberen Bereich eine Draufsicht auf die coherent molten bath generated. A change in the spot arrangement (spot spacing Ay s , i and / or offset Δχ 3 , in the direction of movement), the spot diameter d s , ± or the radiation power for the individual spots 2 can be used in accordance with the proposed method to within the contiguous melt pool specifically to cause certain effects, as shown by way of example with reference to the melting traces of Figure 4 generated during processing. This FIG. 4 shows in each case in the lower region in each case a transverse section through the material layer and in the upper area a plan view of the section
WerkstoffSchicht , in denen jeweils die Schmelzspur zu erkennen ist. Die Belichtungsrichtung ist durch denMaterial layer in which the melting trace can be seen. The exposure direction is through the
Pfeil angedeutet. Die drei Teilabbildungen der Figur 4 zeigen von links nach rechts das Ergebnis bei einem Linienarray mit identischer Leistung je Spot, bei einem Linienarray mit einem Spotversatz in Belichtungs- richtung, wobei die Leistung zu nachlaufenden Spots (hier: rechte Spots) verringert wird, und einen Arrow indicated. The three partial images of FIG. 4 show from left to right the result for a line array with identical power per spot, for a line array with a spot offset in the exposure direction, the power being reduced to trailing spots (here: right spots), and FIG
Spotversatz in Belichtungsrichtung, wobei die Leistung zu nachlaufenden Spots (hier: rechte Spots) erhöht wird. Im Querschliff ist bei identischer Leistung je Spot zu erkennen (linke Teilabbildung) , dass eine nahezu homogene Aufschmelztiefe über der Spurbreite erreicht wird, während sich eine deutliche Spot offset in the exposure direction, whereby the performance is increased to trailing spots (here: right spots). In the cross section, with identical power per spot, it can be seen (left partial image) that an almost homogeneous melting depth over the track width is achieved, while a clear
Materialanhäufung in der Schmelzspurmitte ergibt. Figur 3 zeigt schematisch einen Versatz der Material accumulation in the melting lane center results. FIG. 3 schematically shows an offset of FIG
Spotpositionen 2 parallel zu der durch den Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung bei gleichzeitiger  Spot positions 2 parallel to the direction of movement indicated by the arrow at the same time
Verringerung der Strahlungsleistung PL, i in Richtung der nachlaufenden Spots (vgl. oberes Diagramm der Figur 3) . Wie der mittleren Teilabbildung der Figur 4 zu Reduction of the radiation power P L , i in the direction of the trailing spots (see top diagram of Figure 3). As in the middle part of Figure 4 to
entnehmen ist, werden dadurch sowohl das Aufschmelztiefenprofil als auch die Materialverteilung As a result, both the melting depth profile and the material distribution are determined
beeinflusst. Das Aufschmelztiefenprofil ist immer noch näherungsweise homogen, jedoch sind die Einflüsse der Einzelspots als halbrunde Strukturen zu erkennen. Die Materialanhäufung in der Spurmitte wird deutlich geglättet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Verschiebung der Spots in Belichtungsrichtung eine Belichtungspause in den Überlappbereichen entsteht, so dass die jeweiligen Teilbereiche kurzzeitig abkühlen können. Dies wirkt sich auf die Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur aus. Die Verringerung der Leistung in Richtung der nachlaufenden Spots führt auch zu einem gleichmäßigeren Temperaturfeld aufgrund etwaiger Vorwärmeffekte durch die vorderen Spots. affected. The melting depth profile is still approximately homogeneous, but the influences of the individual spots are to be recognized as semicircular structures. The accumulation of material in the middle of the lane is clearly smoothed. This is due to the fact that by moving the spots in the exposure direction a Exposure break in the overlap areas is created, so that the respective sections can cool briefly. This affects the material distribution within the melting trace. The reduction in power towards the trailing spots also results in a more uniform temperature field due to any preheat effects from the front spots.
Bei einer Umkehrung der Leistungsverteilung, d.h. einer Erhöhung der Leistung je Spot in Richtung der nachlaufenden Spots wird ein gegenteiliger Effekt hervorgerufen. Sowohl die Aufschmelztiefe als auch die Höhe des aufgebauten Materials werden in Richtung der nachlaufenden Spots größer (rechte Teilabbildung) . Die Begründung dafür liegt wiederum in einem veränderten Temperaturfeld. Vorteilhaft sind derartige Prozesss¬ trategien insbesondere zur Erhöhung der Detailauflösung einzusetzen, da damit die Materialverteilung während des Prozesses dynamisch der Geometrie des zu Reversing the power distribution, ie increasing the power per spot towards the trailing spots, will have the opposite effect. Both the melting depth and the height of the built-up material become larger in the direction of the trailing spots (right partial illustration). The reason for this lies again in a changed temperature field. Such Prozesss ¬ trategies also advantageously be used in particular to increase the resolution of detail, as this material distribution during the process dynamically the geometry of
erzeugenden Bauteils angepasst werden kann. can be adapted to the generating component.
Eine weitere Möglichkeit, die sich durch eine Änderung des Energieeintrags ergibt, ist die Beein¬ flussung von Schmelzbadströmungen in Randbereichen des Bauteils. Im Allgemeinen werden die Spots des Another possibility that results of the energy input by a change in the Impress ¬ flussung of Schmelzbadströmungen in peripheral regions of the component. In general, the spots of the
Multispot-Arrays während der Überfahrt an einer  Multispot arrays during the crossing at one
Bauteilkante entsprechend der Geometrie des Bauteils an- bzw. abgeschaltet. Abgesehen von wenigen Sonderfällen (z.B. Kanten senkrecht zur Belichtungsrichtung bei Verwendung eines Linienarrays ) erfolgt dies nicht zeitgleich. Durch den dadurch plötzlich wegfallenden Energieeintrag einzelner Spots erstarrt das Schmelzbad an diesen Stellen näherungsweise in der Form des Spots, d.h. typischerweise sichtbar halbkreisförmig. Dies ist in der linken Teilabbildung der Figur 5 dargestellt, die eine Draufsicht auf die auf diese Weise mit einem Linienarray (ohne Versatz der Spots in Bewegungs- richtung) erzeugte Schmelzspur darstellt. Durch eine stetige Erhöhung der Laserleistung des jeweils als nächstes abzuschaltenden Spots innerhalb des Arrays unter Ausnutzung des in der rechten Teilabbildung der Figur 4 beschriebenen Effekts lässt sich jedoch ein Glättungseffekt durch einen dadurch hervorgerufenenComponent edge switched on or off according to the geometry of the component. Apart from a few special cases (eg edges perpendicular to the exposure direction when using a line array) this is not done at the same time. As a result of the suddenly lost energy input of individual spots, the melting pool solidifies at these points approximately in the form of the spot, ie typically semi-circular visible. This is illustrated in the left-hand sub-figure of FIG. 5, which is a plan view of the melting track thus produced with a line array (without offset of the spots in the direction of movement). However, by steadily increasing the laser power of each spot to be turned off next within the array by utilizing the effect described in the right-hand sub-figure of FIG. 4, a smoothing effect can be provided by one caused thereby
Schmelzbadtransport erzielen. Das Ergebnis ist in der rechten Teilabbildung der Figur 5 dargestellt. Melt bath transport achieve. The result is shown in the right part of Figure 5.
Figur 6 zeigt vier Beispiele, bei denen der  FIG. 6 shows four examples in which the
Spotabstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Spots variiert wurde. Die vier Teilabbildungen repräsentieren jeweils Querschliffe der damit erzeugten Schmelzspuren. In diesem Beispiel wurde der Spotabstand Ays ausgehend von der linken oberen Teilabbildung bis zur rechten unteren Teilabbildung schrittweise erhöht. Die Unter- schiede im Schmelzbadtiefenprofil und der Spot distance between two adjacent spots was varied. The four partial images each represent transverse sections of the melting traces produced thereby. In this example, the spot distance Ay s was gradually increased from the upper left sub-image to the lower right sub-image. The differences in the melting bath depth profile and the
Materialanhäufung in der Schmelzspur sind in den dargestellten Querschliffen deutlich zu erkennen. Die durchgezogene Linie kennzeichnet die Grenze zwischen aufgeschmolzenem und nicht aufgeschmolzenem Material.  Material accumulation in the melting trace can be clearly seen in the cross sections shown. The solid line indicates the boundary between molten and unfused material.
Figur 7 zeigt den Einfluss der Variation der  FIG. 7 shows the influence of the variation of
Laserleistung bei drei nebeneinanderliegenden Spots. Die Laserleistung des mittleren Spots wurde hierbei in den vier Teilabbildungen, die wiederum jeweils einen Querschliff der erzeugten Schmelzspuren repräsentieren, bei gleichbleibender Leistung der jeweils außenliegenden Spots ausgehend von der linken oberen  Laser power with three adjacent spots. The laser power of the middle spot was in this case in the four sub-images, which in turn each represent a cross-section of the generated melting traces, with constant power of the respective outer spots starting from the upper left
Teilabbildung bis zur rechten unteren Teilabbildung schrittweise erhöht. Auch hier ist wiederum der Partial image up to the right lower part illustration gradually increased. Again, here is the
Einfluss auf das Aufschmelztiefenprofil und die Influence on the melting depth profile and the
Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur deutlich zu erkennen. Material distribution within the melting trace clearly visible.
Figur 8 zeigt schließlich eine stark schematisierte Darstellung, anhand der die mit dem vorge¬ schlagenen Verfahren ermöglichte bessere Anpassung an die Bauteilgeometrie bei der Herstellung dreidimensio¬ naler Bauteile veranschaulicht wird. Im oberen Teil der Figur ist hierbei in der linken Teilabbildung die Figure 8, finally, shows a highly schematic representation, on the basis of the better adaptation enabled with the pre ¬ chosen method to the component geometry in the manufacture dreidimensio ¬ tional components is illustrated. In the upper part of the figure here is the left part of the figure
Zielgeometrie 5 und in der rechten Teilabbildung das mit dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines einzelnen Spots generierte Bauteil 6 zu erkennen. Die Zielgeometrie 5 wird dabei in bekannter Weise in einzelne Schichten 7 unterteilt, die den Schichten beim Schichtaufbau des zu erzeugenden dreidimensionalen Bauteils entsprechen. Aufgrund der dargestellten  Target geometry 5 and to recognize in the right part of the figure with the conventional method using a single spot generated component 6. The target geometry 5 is subdivided in a known manner into individual layers 7, which correspond to the layers in the layer structure of the three-dimensional component to be produced. Due to the illustrated
Schichten und der Bearbeitung mittels eines einzelnen Spots wird hier nur eine grobe Annäherung an die zu erzeugende Zielgeometrie 5 erreicht. Im unteren Teil der Figur sind die Verhältnisse bei der Nutzung des vorgeschlagenen Verfahrens dargestellt, bei dem das generierte Bauteil 6 (rechte Teilabbildung) der Layers and the processing by means of a single spot is achieved here only a rough approximation to the target geometry to be generated 5. In the lower part of the figure, the conditions in the use of the proposed method are shown, in which the generated component 6 (right part illustration) of the
Zielgeometrie 5 deutlich besser angenähert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Leistungsverteilung 8 innerhalb des Multispot-Arrays (hier mit 5 Spots) und damit innerhalb einer gerade zu belichtenden Schicht mit dem vorgeschlagenen Verfahren geeignet variiert wird, wie dies in der Figur für die verschiedenen Target Geometry 5 is approached much better. This is achieved by suitably varying the power distribution 8 within the multispot array (here with 5 spots) and therefore within a layer to be exposed, with the proposed method, as shown in the figure for the various
Schichten angedeutet ist, so dass dadurch die Layers is indicated, so that the
Materialverteilung auch innerhalb einer gerade Material distribution also within a straight
bearbeiteten Schicht gezielt beeinflusst werden kann. Bezugs zeichenliste machined layer can be specifically influenced. Reference sign list
1 Bearbeitungskopf 1 machining head
2 Laserspot 2 laser spot
3 optische Fasern  3 optical fibers
4 Fokussierelemente  4 focusing elements
5 Zielgeometrie  5 target geometry
6 Bauteil  6 component
7 Schicht 7 shift
8 Leistungsverteilung  8 power distribution

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit energetischer Strahlung, insbesondere Method for processing a material layer with energetic radiation, in particular
Laserstrahlung, bei dem mehrere voneinander Laser radiation, in which several of each other
getrennte energetische Strahlen zumindest zeitweise auf die WerkstoffSchicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die WerkstoffSchicht geführt werden, wobei die WerkstoffSchicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung directed separate energetic beams at least temporarily on the material layer and are guided over the material layer in a direction of movement, wherein the material layer within a region to be machined to produce
wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufgeschmolzen wird, at least one coherent molten bath is melted locally,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass durch eine Variation einer Strahlungsleistung und/oder eines Spotabstands senkrecht zur that by a variation of a radiation power and / or a spot distance perpendicular to
Bewegungsrichtung und/oder einer Spotgröße von jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen und/oder durch Einstellung eines gegenseitigen Versatzes von jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen parallel zur Bewegungsrichtung eine oder mehrere Eigenschaften des Schmelzbades und/oder einer durch Erstarren des Schmelzbades erzeugten Schmelzspur beeinflusst werden. Movement direction and / or a spot size of each directed into the area to be processed energetic rays and / or by setting a mutual offset of each directed in the area to be processed energy beams parallel to the direction of movement one or more properties of the molten bath and / or by solidification of the Melting bath produced melt trace are influenced.
Verfahren nach Anspruch 1, Method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zur Bearbeitung der WerkstoffSchicht ein that for processing the material layer a
Bearbeitungskopf (1), von dem die energetischen Strahlen nebeneinander und/oder mit ihren Spots (2) teilweise überlappend auf die WerkstoffSchicht gerichtet werden, über die WerkstoffSchicht oder die WerkstoffSchicht relativ zum Bearbeitungskopf (1) bewegt wird. Processing head (1), of which the energetic beams next to each other and / or with their spots (2) partially overlapping on the material layer are directed over the material layer or the material layer relative to the machining head (1) is moved.
Verfahren nach Anspruch 2, Method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zur generativen Fertigung eines Bauteils (6) ein pulverförmiger Werkstoff für das Bauteil (6) entsprechend der Bauteilgeometrie schichtweise durch Bestrahlung mit der energetischen Strahlung aufgeschmolzen wird. in that, for generative production of a component (6), a powdery material for the component (6) is melted in layers in accordance with the component geometry by irradiation with the energetic radiation.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 3, characterized
dass die Strahlungsleistung und/oder der that the radiation power and / or the
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine Spot distance and / or the spot size and / or the mutual offset of each directed in the area to be processed energy beams is varied or set to differing from that one
Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur vergleichmäßigt wird. Material distribution is homogenized within the melting track.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 3, characterized
dass die Strahlungsleistung und/oder der that the radiation power and / or the
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine Spot distance and / or the spot size and / or the mutual offset of each directed in the area to be processed energy beams is varied or set to differing from that one
Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur gegenüber einer Bearbeitung ohne eine derartige Variation und/oder einen derartigen Versatz verändert wird. Material distribution within the melting trace against machining without such Variation and / or such an offset is changed.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 5, characterized
dass die Strahlungsleistung und/oder der that the radiation power and / or the
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu Spot distance and / or the spot size and / or the mutual offset of each in the zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine Schmelzbad- konvektion verringert oder gezielt hervorgerufen oder verstärkt wird. are varied or deviated from one another in such a way that a fusion convection is reduced or deliberately induced or intensified.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 6, characterized
dass die Strahlungsleistung und/oder der that the radiation power and / or the
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu Spot distance and / or the spot size and / or the mutual offset of each in the zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine Aufschmelz¬ tiefe über den vom Schmelzbad eingenommenen Bereich vergleichmäßigt wird. are adjusted or varied so that a melting ¬ depth is made uniform over the area occupied by the molten bath.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 6, characterized
dass die Strahlungsleistung und/oder der that the radiation power and / or the
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu Spot distance and / or the spot size and / or the mutual offset of each in the zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass ein Aufschmelztiefenprofil über den vom Schmelzbad eingenommenen Bereich gegenüber einer Bearbeitung ohne eine derartige Variation und/oder einen derartigen Versatz verändert wird. Machining area directed energetic rays are so varied or set divergently or will be that one Melting depth profile is changed over the area occupied by the molten bath with respect to a machining without such a variation and / or such an offset.
Verfahren nach Anspruch 4, Method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass ein gegenseitiger Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung eingestellt wird, bei dem ausgehend von einer ersten Seite des Schmelzbades jeder in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Seite des Schmelzbades jeweils benachbarte Strahl einen Versatz in Bewegungsrichtung aufweist, und die Strahlungsleistung der energetischen  in that a mutual offset of the energetic rays respectively directed in the region to be processed is set in the direction of movement, in which, starting from a first side of the molten bath, each adjacent beam in the direction of the opposite second side of the molten bath has an offset in the direction of movement, and the radiation power of energetic
Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin ansteigt .  Rays rise from the first side to the second side.
Verfahren nach Anspruch 5, Method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass ein gegenseitiger Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung eingestellt wird, bei dem ausgehend von einer ersten Seite des Schmelzbades jeder in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Seite des Schmelzbades jeweils benachbarte Strahl einen Versatz in Bewegungsrichtung aufweist, und die Strahlungsleistung der energetischen  in that a mutual offset of the energetic rays respectively directed in the region to be processed is set in the direction of movement, in which, starting from a first side of the molten bath, each adjacent beam in the direction of the opposite second side of the molten bath has an offset in the direction of movement, and the radiation power of energetic
Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin abnimmt .  Rays decreases from the first side to the second side.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. The method according to any one of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Strahlungsleistung und/oder des Spotabstands und/oder der Spotgröße der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten characterized, that the variation of the radiation power and / or the spot spacing and / or the spot size of each directed in the area to be processed
energetischen Strahlen relativ zueinander erfolgt. energetic beams relative to each other.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 11, characterized
dass die Strahlungsleistung und/oder der that the radiation power and / or the
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu Spot distance and / or the spot size and / or the mutual offset of each in the zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen bei der generativen Fertigung von machining area directed energetic beams in the generative manufacturing of
Bauteilen (6) so variiert oder voneinander Components (6) so varied or from each other
abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine zu erzeugende Bauteilgeometrie besser angenähert wird als bei einer Bearbeitung mit den is deviating or be adjusted that a component geometry to be generated is better approximated than when processing with the
energetischen Strahlen ohne eine derartige energetic rays without such
Variation und/oder einen derartigen Versatz. Variation and / or such an offset.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 11, characterized
dass die Strahlungsleistung bei der generativen Fertigung von Bauteilen (6) so variiert wird, dass eine Aufschmelztiefe und/oder Materialverteilung an die zu erzeugende Bauteilgeometrie angepasst wird. that the radiation power in the generative production of components (6) is varied so that a melting depth and / or material distribution is adapted to the component geometry to be generated.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, Method according to one of claims 1 to 11, characterized
dass die Strahlungsleistung bei der generativen Fertigung von Bauteilen (6) so variiert wird, dass in Randbereichen des Bauteils (6) durch that the radiant power in the generative production of components (6) is varied so that in peripheral areas of the component (6) by
Schmelzetluss eine Kantenglättung erfolgt. Schmelzetluss an antialiasing takes place.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, 15. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized
dass der Spotabstand senkrecht zur Bewegungs¬ richtung bei der generativen Fertigung von that the spot distance perpendicular to the direction of ¬ movement in the generative production of
Bauteilen (6) so variiert wird, dass eine  Components (6) is varied so that a
Aufschmelztiefe an die zu erzeugenden Bauteil¬ geometrie angepasst wird. Melting depth is adapted to the component geometry to be generated.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 16. The method according to any one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Spotabstand senkrecht zur Bewegungs¬ richtung bei der generativen Fertigung von that the spot distance perpendicular to the direction of ¬ movement in the generative production of
Bauteilen (6) so variiert wird, dass Temperatur¬ schwankungen innerhalb der WerkstoffSchicht verringert werden. Components (6) is varied so that temperature ¬ fluctuations are reduced within the material layer.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 17. The method according to any one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Spotabstand senkrecht zur Bewegungs- richtung bei der generativen Fertigung von  that the spot distance perpendicular to the direction of motion in the generative production of
Bauteilen (6) so variiert wird, dass durch  Components (6) is varied so that
Verringerung des Spotabstandes eine Erhöhung der Kantengenauigkeit erreicht wird. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17,  Reducing the spot distance an increase in the edge accuracy is achieved. 18. The method according to any one of claims 1 to 17,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die energetischen Strahlen mit mehreren  that the energetic rays with several
Laserstrahlquellen oder mit einer Laserstrahlquelle erzeugt werden, deren Laserstrahlung auf mehrere Laserstrahlen aufgeteilt wird.  Laser beam sources or can be generated with a laser beam source whose laser radiation is split into several laser beams.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, 19. The method according to any one of claims 1 to 18,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung der WerkstoffSchicht mehrere Bearbeitungsköpfe (1), von denen jeweils die energetischen Strahlen nebeneinander und/oder mit ihren Spots teilweise überlappend auf die characterized, that for processing the material layer several processing heads (1), of which in each case the energetic beams next to each other and / or with their spots partially overlapping on the
WerkstoffSchicht gerichtet werden, simultan über die Werkstoffschicht bewegt werden oder die Material layer are directed to be moved simultaneously over the material layer or the
WerkstoffSchicht relativ zu den Bearbeitungsköpfen (1) bewegt wird. Material layer is moved relative to the machining heads (1).
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