WO2024046520A1 - Verfahren zur additiven herstellung eines bauteils, steuerungssystem zum steuern eines verfahrens zur additiven herstellung eines bauteils und herstellungssystem - Google Patents

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Stefan Thomas Grottker
Dennis Jutkuhn
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the invention relates to a method for additively manufacturing a component based on process parameters, a control system for controlling a method for additively manufacturing a component based on process parameters, and a manufacturing system for additively manufacturing a component.
  • a manufacturing system designed to carry out the process for the additive manufacturing of components executes the process parameters so that the component is manufactured.
  • a process parameter can be, for example, a laser power, a powder grain size or a protective gas supplied. It is known that such process parameters are adjusted in the course of manufacturing a component. Such an adjustment can also be based on measured values recorded during the manufacture of the component will happen.
  • German patent application 10 2021 104 440.5 describes the use of a light field camera.
  • a problem with known control systems is that the acquisition of measured values and the control or regulation of production based on them takes place with a time delay because, among other things, the volume of data to be processed is so high that parallel evaluation and adjustment of the process parameters are not possible.
  • the task mentioned at the beginning is solved by a method for the additive production of a component, preferably within one Process space, based on process parameters, comprising the steps: Detecting state changes relating to additive manufacturing, in particular within the process space, with an event-based sensor, a state change being characterized by a signal property above a threshold value, Generating event-based data representing the state changes, and setting at least one of the process parameters based on the event-based data, so that the additive manufacturing is controlled in parallel with the process.
  • the invention is based, among other things, on the knowledge that process-parallel control of additive manufacturing of a component is essentially not possible with the previously usual complete detection of a monitoring field, since the high volume of data does not allow subsequent evaluation and process-parallel setting of process parameters, or only to a limited extent, because this is too lengthy.
  • all pixels of a sensor for example a camera, are output repeatedly at a fixed time interval, the so-called frame rate, for example at 60 fps, which generates the high volume of data.
  • Real-time data evaluation of high-resolution images is made possible, so that a large number of quality and/or process-critical influencing variables can be monitored in real time. Based on this information, real-time adjustment of process parameters is possible. In particular, it is possible to record high-resolution images when recording additive manufacturing without the risk that real-time adjustment of the process parameters is no longer possible due to a correspondingly high data volume. Such detection of state changes is possible, among other things, with so-called event camera technology, also known as event-based camera technology.
  • Additive manufacturing refers in particular to the process steps for shaping the component. This can be, for example, exposing a powder bed to a laser beam, creating a powder bed surface with a coater or applying a binder.
  • Process parameters are understood to mean any parameters relating to the additive production of the component. Depending on the respective additive manufacturing process, different process parameters are the focus of the process-parallel adjustment, whereby an introduced energy, an inserted material and/or environmental conditions can often be a process parameter.
  • the method includes the step: detecting changes in state relating to additive manufacturing with an event-based sensor, wherein a change in state is characterized by a signal property above a threshold value.
  • the event-based sensor essentially only records state changes and not those sections of additive manufacturing that do not affect state changes.
  • a change in state is characterized by a signal property above a threshold value, whereby a Signal property can be a signal intensity and / or a change in a signal intensity.
  • An event-based sensor is in particular a sensor that always enables signal detection by all signal detection units, for example pixels, but only generates an output by means of the signal detection units that detect a change.
  • the change in state is characterized by a signal property above a threshold value, in particular a signal intensity or a change in signal intensity.
  • a threshold value in particular a signal intensity or a change in signal intensity.
  • the brightness of a melt pool can be monitored and a change in state is only detected or output when the brightness changes by a predetermined difference, this difference being able to be defined by the threshold value.
  • the threshold value can be adjusted depending on the processing situation or other parameters.
  • the threshold values when exposing a powder bed can differ from those when producing a powder layer.
  • the event-based sensor can have recording sections, for example pixels or pixel areas, which have different threshold values. These recording sections can, for example, be distributed as a pattern.
  • the threshold value can be distributed with a gradient over the recording section or sections. It may be preferred that the event-based sensor has a first recording section and a second recording section, the first recording section having a first threshold value and the second recording section having a second threshold value that is different from the first threshold value, so that different sections of the monitoring area can be monitored using different threshold values .
  • Such an event-based sensor makes it possible, for example, for the melt pool to be monitored with a first threshold value and the section surrounding the melt pool to be monitored with a second threshold value.
  • the event-based sensor is preferably an optical event-based sensor, which can be designed in particular to detect radiation. Furthermore, the event-based sensor can be an acoustic event-based sensor, which can be designed in particular to detect sound waves.
  • the method further includes the step: generating event-based data representing the state changes.
  • these data only represent the state changes which, according to the previous description, can be defined in such a way that they are characterized by a signal property that is above a threshold value. It can be ensured that only relevant changes in status are represented by the data.
  • the event-based data can be generated by the event-based sensor and/or by a control device described below and/or by an additional device.
  • insignificant state changes or those aspects of additive manufacturing that are not subject to change at a capture time are not represented in the data, so that the data volume can be kept low.
  • the event-based data can, for example, have one bit per change per signal acquisition unit, for example a pixel.
  • the method further comprises the step: setting at least one of the process parameters based on the event-based data, so that the additive manufacturing is controlled in parallel with the process. It is particularly preferred that the at least one process parameter is set in such a way that the additive manufacturing is controlled in parallel with the process. Setting the at least one process parameter relates in particular to changing the process parameter, but can also include keeping the process parameter constant.
  • a condition feature can be, for example, a component condition, a process instability, a process feature and/or a defect.
  • condition feature relates to a powder bed, a melt pool or a joined material.
  • a condition feature of the melt pool can be, for example: a melt pool fluctuation, in particular an oscillation of the melt, a geometric formation, in particular in the course of a scan vector, an extension and/or dimension and/or shape of the melt pool, in particular laterally in an X-Y plane, a penetration depth in Melt pool, also called keyhole formation, as well as a melt pool depth, a bulge and/or wavering of the melt pool, for example an increase in the z-direction, a position of the melt pool in the X-Y plane, a gloss value of the melt pool, a temperature distribution in the melt pool and in adjacent areas , in particular in the powder bed, on the generated component, a support structure and / or a construction platform, a radiation emission, in particular spectral, of the melt pool, which can also be an intensity, moving splashes and / or smoke that leave the melt pool, in particular dimensions, speeds , trajectories, temperatures and / or emissions of the splashes or smoke, a movement of
  • the condition feature relating to the joined material and the powder bed can be, for example: a position, a dimension and/or a shape of the joined and/or wetted surfaces, a material compaction by melting, in particular a sinking of the exposed area due to a compaction of the material during a merger , a weld bead, in particular a dimension, a distance and / or a regularity of the Weld flakes, a slag and/or a tarnishing color, a gloss value of the weld seam, a sinking process of binder between the particles, a shine and/or a color change of particles due to wetting with binders including drying, adhering and/or sintered particles on joined and/or or obstructed tracks and/or surfaces, a shrinkage of the solidifying material and/or when the solidified material cools, internal stresses of the joined volume, for example indirectly via shrinkage, a topography of the powder bed, the joined and/or wetted tracks and/or surfaces,
  • a preferred embodiment variant of the method is characterized in that the at least one set process parameter is or includes a process energy, a property of a starting material, a property of a coater, a property of the powder bed and/or a protective gas atmosphere.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input, in particular an adjustment of a laser power, a pulse width, a pulse duration, a pulse shape, a scanning speed, a Beam shape, a beam width, a focus position, a tumbling and/or a micro-movement of the laser during the vector scan, a focus position, which is described below only in summary as spatial and temporal energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material; a partial and/or local re-exposure and/or energy application; Stabilization by connecting another energy source, for example a laser or a UV lamp.
  • spatial and temporal energy input in particular an adjustment of a laser power, a pulse width, a pulse duration, a pulse shape, a scanning speed, a Beam shape, a beam width, a focus position, a tumbling and/or a micro-movement of the laser during the vector scan, a focus position, which is described below only in summary as spatial and temporal energy input; Prehe
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Preheating the powder bed or powder material; renewed exposure and/or energy input; on/off delays, jump delays of the scanner or a scanner parameter in general; Sky writing adjustment.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input, scanning strategy and/or temporal sequence of the exposure vectors; renewed exposure and/or energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: on/off delays and/or jump delays of the scanner and/or general scanner parameters; a scan field correction, for example mapping in the construction level; X-Y offset to correct a weld seam width, in particular to create a dimensional accuracy of the generated surfaces or components.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: spatial and temporal energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; a scanning strategy, a temporal sequence of exposure vectors; renewed exposure and/or energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material; active cooling of the component, the powder bed, the build chamber and/or system components, in particular the reduction of a temperature of an inert gas; pausing or canceling individual components as well as the construction job.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input, a scanning strategy, temporal sequence of the exposure vectors; renewed exposure and/or energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material; Change the powder.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Scanning strategy, spatial and temporal sequence of exposure vectors; direction of exposure of the vectors; re-exposure and/or application of energy, for example to remove ridges on exposed welds; adjustment of inert gas flow; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: spatial and temporal energy input; Reduction of kinetic energy in electron beam melting; Pre-solidification of the particles with a defocused beam, especially before exposure; Control of heating and/or cooling speed; Multiple exposure, for example successive introduction of energy, and/or lower power to extend the introduction of energy over time; Preheating the powder bed and/or powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input, preheating of the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; renewed exposure and/or energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material; Change the powder.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; repeat exposure; Preheating the powder bed and/or the powder material; Change the powder.
  • the following process parameter or parameters can be set: on/off delays, jump delays of the scanner, in particular scanner parameters; Scan field correction, especially mapping in the construction level; X-Y offset to correct a weld seam width; Adjusting the scanner control signal; spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; repeat exposure; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: control of the powder layer thickness and/or lowering of the build platform; Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element, in particular the rubber lip, the steel blade and/or the brush; partial or complete replacement of the layer-applying element; Cleaning, reworking and/or post-processing of the layer-applying element; powder delivery dosage factor; spatial and temporal energy input; scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; re-exposure; Preheating of powder bed and/or powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; re-exposure; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; re-exposure; Preheating the powder bed and/or the powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: Dosing factor of the binder; homogeneity and cadence of the binder droplet; spatial and temporal sequence of the printing strategy; cleaning the print head; viscosity of the binder; Preheating of powder bed and/or powder material.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: Dosing factor of the binder; homogeneity and cadence of the binder droplet; spatial and temporal sequence of the printing strategy; cleaning the print head; viscosity of the binder; Preheating of powder bed and/or powder material; Drying temperature and/or drying time.
  • the following process parameter or parameters can be set: Dosing factor of the binder; homogeneity and cadence of the binder droplet; spatial and temporal sequence of the printing strategy; cleaning the print head; viscosity of the binder; Preheating of powder bed and/or powder material; Drying temperature and/or drying time; spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; re-exposure.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: exposure with a defocused beam; multiple exposure; spatial and temporal energy input; Preheating of powder bed and/or powder material.
  • the following process parameter or parameters can be set: exposure with adapted performance parameters, for example pre-exposure, control of the heating and/or cooling rate, heat treatment; spatial and temporal energy input; Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors; Heating of powder bed and/or powder material and/or the component; Switching on another energy source; Adjustment of the connection and/or support.
  • adapted performance parameters for example pre-exposure, control of the heating and/or cooling rate, heat treatment
  • spatial and temporal energy input Scanning strategy, temporal sequence of exposure vectors
  • Heating of powder bed and/or powder material and/or the component Switching on another energy source; Adjustment of the connection and/or support.
  • the following process parameter or parameters can be set: Dosing factor of the binder; homogeneity and cadence of the binder droplet; spatial and temporal sequence of the printing strategy; cleaning the print head; viscosity of the binder; Preheating of powder bed and/or powder material; drying temperature and/or drying time; spatial and temporal energy input; scanning strategy; temporal sequence of exposure vectors; Adjustment of layer application parameters; renewed powder coat application; Control of the powder layer thickness and/or lowering of the construction platform; Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or the layer-applying element; partial or complete replacement of the layer-applying element; Cleaning or reworking and/or post-processing of the layer-applying element; powder delivery dosage factor; re-exposure; adjustment of inert gas flow; Leveling the construction platform.
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; scanning strategy; temporal sequence of exposure vectors; renewed exposure and/or energy input; Preheating the powder bed and/or the powder material; active cooling of the component, the powder bed, the build chamber and/or system elements; Pausing or canceling individual components as well as the construction job.
  • the following process parameter or parameters can be set: new powder layer application; Adjustment of layer application parameters, e.g. B. an application speed and/or a layer thickness; Control of the powder layer thickness and/or lowering of the construction platform; Adjustment of an alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element, for example a rubber lip, steel blade, brush; partial or complete replacement of the layer-applying element, e.g. B. by automatic blade change; Cleaning or reworking and/or post-processing of the layer-applying element; Dosing factor of powder delivery.
  • Adjustment of layer application parameters e.g. B. an application speed and/or a layer thickness
  • Control of the powder layer thickness and/or lowering of the construction platform Adjustment of an alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element, for example a rubber lip, steel blade, brush
  • partial or complete replacement of the layer-applying element e.g. B. by automatic blade change
  • the following process parameter or parameters can be set: new powder layer application; Adjustment of the layer application parameters, e.g. B. application speed, layer thickness; Control of the powder layer thickness and/or lowering of the construction platform; Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element; partial or complete replacement of the layer-applying element; Cleaning or reworking and/or post-processing of the layer-applying element; powder delivery dosage factor; Interruption or termination of production.
  • the layer application parameters e.g. B. application speed, layer thickness
  • Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element e.g. lowering of the construction platform
  • Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element e.g. lowering of the construction platform
  • Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element e.
  • the following process parameter or parameters can be set: Adjustment of the layer application parameters; Control of the powder layer thickness and/or lowering of the construction platform; Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element; partial or complete replacement of the layer-applying element; cleaning or Revision and/or post-processing of the layer-applying element;
  • the following process parameter or parameters can be set: spatial and temporal energy input; Adjustment of the inert gas flow, for example through an intensity through power control of the circulation pump, a direction through controllable tail units, nozzles, outlets.
  • the following process parameter or parameters can be set: adjustment of the inert gas flow, for example through an intensity through power control of the circulation pump, a direction through controllable tail units, nozzles, outlets.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: adjustment of the inert gas flow; new powder coat application; Adjustment of layer application parameters; Control of the powder layer thickness and/or lowering of the construction platform; Adjustment of the alignment and/or orientation of the coater and/or layer-applying element; Partial or complete replacement of the layer-applying element; Cleaning or reworking and/or post-processing of the layer-applying element; powder delivery dosage factor; Pausing or canceling individual components as well as the construction job.
  • the following process parameter or parameters can be set: pausing or canceling individual components as well as the construction job; active removal of the foreign body, e.g. B. by a suction unit or a gripper arm; Interruption or termination of production.
  • the following process parameter or parameters can be set: on/off delays, jump delays of the scanner; scan field correction; XY offset to correct the weld seam width, in particular to produce a true shape of the generated surfaces and/or components; Focus position.
  • the following process parameter or parameters can be set: on/off delays, jump delays of the scanner; scan field correction; X-Y offset to correct the weld seam width, in particular to create a true shape of the generated surfaces and/or components; Focus position.
  • the following process parameter or parameters can be set: on/off delays, jump delays of the scanner; Adjusting the scanner control signal; Overshoot; Scan field correction, especially mapping in the construction level.
  • the following process parameter or parameters can be adjusted: new powder layer application; Adjustment of the inert gas flow.
  • the following process parameter or parameters can be set: renewed powder application, in particular powder layer application; Adjustment of layer application parameters; Cleaning or reworking and/or post-processing of the layer-applying element; powder delivery dosage factor; Cleaning the print head and/or nozzle.
  • the threshold value is adjusted based on a manufacturing situation.
  • adjusting the threshold value for example a sensitivity, a reduction or control of the data volume can be achieved, taking into account the phenomenon to be recorded.
  • the threshold value can be increased if there is a high fluctuation in the intensity in the melt pool, so that minor changes in the environment of the melt pool are hidden.
  • a phenomenon can be the image of a physical event on the sensor. These can be characterized by: the magnitude of the change in intensity, the number of pixels simultaneously emitting a signal, in particular the size of the phenomenon, temporal sequence on a pixel, in particular slow or fast phenomena, temporal sequence over several pixels, in particular high-frequency large-area fluctuations, melt pool, high-frequency or short-term small-area state changes, flying splashes.
  • the states can be derived and classified from the characteristics of the phenomena output by the sensor.
  • the threshold value is adjusted depending on spatial aspects and/or a temporal sequence.
  • a spatial dependency can occur, for example, due to the expected phenomenon, for example with an on-axis arrangement of the event-based sensor and a detection of the melt pool.
  • the threshold value can depend on a process step; for example, a different threshold value can be taken into account when exposing the melt pool than when using a coater to produce a further powder layer.
  • the state changes are detected with a first event-based sensor and a second event-based sensor, the state changes preferably being recorded three-dimensionally, so that the event-based data characterize the state changes three-dimensionally in order to enable a more precise setting of the at least one To enable process parameters.
  • the first event-based sensor has a first threshold value and the second event-based sensor has a second threshold value that is different from the first threshold value in order to detect different state changes.
  • the state changes are recorded with an additional sensor, in particular a light field camera, an RGB camera, a monochrome camera or a photodiode, so that the event-based data is expanded to include additional data, in particular To record state changes using quotient pyrometric means.
  • an additional sensor in particular a light field camera, an RGB camera, a monochrome camera or a photodiode
  • the additional sensor allows the data generated by the event-based sensor to be supplemented with context information. For example A movement of a spatter in the vicinity of a melt pool detected by the event-based sensor can be linked to location information.
  • the additional sensor can also view a scene from a further perspective, e.g. B. off-axis and/or on-axis, and/or a background bi ID that is not subject to change. This can be 3D videometric information when using a light field camera and/or a stereo configuration.
  • the topography of the construction level for example the powder bed and printed surfaces, the size and direction of flight of a spatter, or an overall condition in the process can be described in more detail.
  • the additional sensor enables a simplified characterization of the states recorded with the event-based sensor by adding context information.
  • context information may not have a change in a signal property or a change below the threshold value, so that these would not be detected with the event-based sensor.
  • a combination with a light field camera is particularly preferred since the data from the light field camera representing the three-dimensional information can advantageously be combined with the data from the event-based sensor.
  • the event-based sensor can be used to record rapid changes in state between two frames of the light field camera.
  • the additional sensor can be designed as a separate sensor or as a sensor unit combined with the event-based sensor.
  • a preferred development of the method is further characterized in that it comprises the steps: detecting changes in state in a fast operation, wherein the changes in state in the fast operation are detected in such a way that they are represented with a first data set having a first data volume, and detecting State changes in normal operation, wherein the state changes in normal operation are recorded in such a way that they are represented with a second data set having a second data volume, the first data volume being less than the second data volume, so that the at least one process parameter in Data-intensive manufacturing situations can be set parallel to the process in fast operation.
  • the ability to set fast operation reduces the level of detail and resolution, so that the data volume is reduced and the first data set can then be processed more quickly, enabling in-process control of manufacturing. Furthermore, the phenomena to be observed can be limited in fast operation. For example, in fast operation, the threshold value described above can be higher than in normal operation.
  • Post-processing of each layer creation in the printing process takes place during and after an application of a new powder layer and/or after the component has been manufactured.
  • this can be done when leveling the construction platform and/or when positioning the workpiece, when setting up the layer-applying element, when generating an initial powder layer and/or layer to supplement a construction job, for example during an interruption, during an exposure by, for example, a process laser Electron beam and/or directed radiation, traveling during the introduction of the binder, traveling during the introduction of an additive, during the recording of each printed layer and/or the printed workpiece, during the lowering of the construction platform and/or a repositioning of the workpiece.
  • this can occur during, for example, subtractive processing, for example a contour milling or recess, during powder removal and/or during the introduction of non-powdered elements, for example an RFID chip.
  • this can be done before and after lowering the construction platform and/or repositioning it Workpiece rotating while the powder material is being conveyed, rotating during the powder layer application and / or after the powder application.
  • this can be done concurrently during the cooling process, concurrently while unpacking the workpiece from the powder bed.
  • it can be a 3D scan of the printed workpiece according to relative movement to the event-based sensor.
  • the task mentioned at the outset is achieved by a control system for controlling a method for the additive manufacturing of a component based on process parameters, comprising an event-based sensor which can be arranged and is designed to detect changes in state relating to the additive manufacturing, in particular within a process space , wherein a change in state is characterized by a signal property above a threshold value, and a control device which is set up to set at least one process parameter based on the event-based data representing the state changes, so that the additive manufacturing can be controlled in parallel with the process.
  • a control system for controlling a method for the additive manufacturing of a component based on process parameters comprising an event-based sensor which can be arranged and is designed to detect changes in state relating to the additive manufacturing, in particular within a process space , wherein a change in state is characterized by a signal property above a threshold value, and a control device which is set up to set at least one process parameter based on the event-based data representing the state changes, so that the additive manufacturing can be controlled in parallel with
  • An event-based sensor only generates data when it detects a change in status.
  • the event-based sensor can, for example, have a large number of individual pixels.
  • the pixels are designed to receive light.
  • the pixel measures the brightness signal, which often first passes through an amplifier circuit and then reaches a comparator in which the brightness signal is compared with a previous value. If the brightness signal increases or decreases, a change in state can be detected, for example if the change exceeds a threshold value defining a change.
  • a data stream is sent, preferably of event values, using the pixel coordinates, time of event and light polarity for each pixel that detected a change. This enables the control system to control additive manufacturing solely based on changes in state.
  • control device is set up to have at least one To identify and/or classify a state feature during the production of the component based on the event-based data and to generate a data set based on a result of the identification and/or classification, and the data set characterizes the at least one process parameter to be set.
  • control device is set up to adjust the threshold value based on a manufacturing situation.
  • control system it is provided that it comprises a second event-based sensor, the control device being set up in such a way that the event-based data characterizes the state changes three-dimensionally in order to enable a more precise setting of the at least one process parameter.
  • first event-based sensor has a first threshold value and the second event-based sensor has a second threshold value that is different from the first threshold value in order to detect various changes in state.
  • control system comprises an additional sensor, in particular a light field camera, an RGB camera, a monochrome camera or a photodiode, which can be arranged and is designed to detect changes in state, the control device being set up to be event-based To expand data and additional data in order to record the change in state using quotient pyrometric methods.
  • additional sensor in particular a light field camera, an RGB camera, a monochrome camera or a photodiode, which can be arranged and is designed to detect changes in state, the control device being set up to be event-based To expand data and additional data in order to record the change in state using quotient pyrometric methods.
  • the first event-based sensor, the second event-based sensor and / or the additional sensor can be arranged and designed to detect changes in state in a fast operation, the state changes in the fast operation being detectable in such a way that they can be represented with a first data set having a first data volume, and to record state changes in normal operation, the state changes in normal operation being able to be recorded in such a way that they can be represented with a second data set having a second data volume, the first data volume being smaller than that second data volume.
  • the control system includes an optical unit.
  • the optical unit can in particular be arranged and designed to vary a monitored area, the so-called field-off-view.
  • the optical unit can have, for example, a camera lens, a lens configuration, a mirror, a filter, a plenoptic lens array, MEMS mirrors and/or light field lenses.
  • control system has a lighting unit which can be arranged in particular and is designed to illuminate a monitored area.
  • the lighting unit can have one, two or more lighting elements.
  • the lighting unit can in particular be designed to provide the lighting in a continuous, pulsed, diffuse, directed, patterned, homogeneously illuminating, spectrally decomposed, monochrome, polychrome, on-axis and off-axis manner. Furthermore, it can be coherent, incoherent, polarized and/or unpolarized.
  • the lighting unit can, for example, be designed as or include an LED, a laser diode, a thermal radiator, a black radiator, a halogen, an OLED, a plasma and/or a gas radiator.
  • the lighting unit can be designed for passive illumination.
  • a monitored area can be adjusted, for example via a MEMS, a shutter, optical shutters, optical filters, moving mirrors and/or polarization.
  • the task mentioned at the outset is solved by a manufacturing system for the additive manufacturing of a component, comprising a process space in which the component can be produced additively based on process parameters, a process unit that can be adjusted with at least one process parameter and acts within the process space, a process unit with which Process unit signal-coupled control system according to one of the embodiment variants described above, the event-based sensor being such It is arranged that state changes relating to additive manufacturing can be detected within the process space.
  • the process space can, for example, be a construction space of an additive manufacturing machine. Furthermore, it can be a work space for a robot.
  • the process unit is in particular a unit for carrying out additive manufacturing. As will be explained in more detail below, this can be a laser or a coating unit.
  • the process unit for beam-based manufacturing is designed with a beam path and the event-based sensor is arranged within the beam path.
  • a process unit can be, for example, a laser unit.
  • the process unit comprises: an exposure unit, in particular a laser unit, which is arranged and designed to expose a powder bed in the process space with a high-energy beam in order to selectively solidify powder of the powder bed.
  • the process unit can include a coater unit which is arranged and designed to produce a flat powder bed surface of the powder bed. It is further preferred that the exposure unit and/or the coater unit can be adjusted, in particular controlled and/or regulated, using the at least one process parameter.
  • the event-based sensor is arranged on the coater unit.
  • the event-based sensor is arranged on a movable handling unit.
  • the handling unit can be, for example, a robot, a tripod, a portal or a linear unit.
  • Figure 1 a schematic, two-dimensional view of an exemplary one
  • Figure 2 a schematic, two-dimensional top view of the manufacturing system shown in Figure 1;
  • Figure 3 a schematic representation of a method
  • Figure 4 a schematic representation of another method.
  • the manufacturing system 100 shown in Figures 1 and 2 is designed for the additive manufacturing of a component 104.
  • the manufacturing system 100 is designed for powder bed-based additive manufacturing.
  • the manufacturing system 100 includes a process space 102 provided as a construction space, in which a powder 132 is arranged.
  • the process space 102 is delimited at the bottom by a table 114, the table 114 being able to be moved back and forth with a vertically movable lowering unit 116.
  • This arrangement allows the component 104 to be built up in layers by arranging a first powder layer and selectively solidifying it with the exposure unit 108.
  • the table 114 can then be lowered and a new powder layer can be applied by means of the coating unit 110, which can be moved back and forth in the direction of movement 112, which can be solidified again with the exposure unit 108.
  • the process space 102 is delimited laterally, among other things, by the frame 118.
  • the manufacturing system 100 includes a process unit 106.
  • the process unit 106 includes the exposure unit 108 and the coater unit 110.
  • the manufacturing system 100 includes a control system 120.
  • the control system 120 is designed to control the method for additive manufacturing of the component 104 based on process parameters.
  • the control system 120 includes a first event-based sensor 122, a second event-based sensor 124 arranged and configured to detect changes in state relating to additive manufacturing, wherein a change in state is characterized by a signal property above a threshold value, in particular a signal intensity and / or a change in a signal intensity.
  • control system 120 includes a control device 128, which is set up to set at least one process parameter based on the event-based data representing the state changes, so that the additive manufacturing can be controlled in parallel with the process.
  • the manufacturing system 100 also includes a lighting unit 130 with which the process space 102, in particular a powder bed surface, can be illuminated.
  • step 200 state changes relating to additive manufacturing are detected with an event-based sensor 122, 124, a state change being characterized by a signal property above a threshold value.
  • step 202 the event-based data representing the state changes is generated.
  • step 204 at least one of the process parameters is set based on the event-based data, so that the additive manufacturing is controlled in parallel with the process.
  • the method shown in Figure 4 is designed for the additive production of a component based on process parameters.
  • step 300 the state changes relating to additive manufacturing are recorded with an event-based sensor.
  • step 302 the event-based data representing the state changes is generated.
  • step 304 at least one condition feature is identified during the manufacture of the component 104 based on the event-based data. In step 306, this condition feature is classified.
  • a data set is generated based on a result of the classification, the data set characterizing the at least one process parameter to be set.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils (104) basierend auf Prozessparametern, umfassend die Schritte: Erfassen von die additive Herstellung betreffenden Zustandsänderungen mit einem ereignisbasierten Sensor (122, 124), wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist; Erzeugen von die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten; und Einstellen zumindest einer der Prozessparameter basierend auf den ereignisbasierten Daten, sodass die additive Herstellung prozessparallel gesteuert wird.

Description

Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils, Steuerungssystem zum Steuern eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils und Herstellungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern, ein Steuerungssystem zum Steuern eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern und ein Herstellungssystem zur additiven Herstellung eines Bauteils.
Verfahren zur additiven Herstellung von Bauteilen sind grundsätzlich bekannt. Ein zur Ausführung des Verfahrens zur additiven Herstellung von Bauteilen ausgelegtes Herstellungssystem führt die Prozessparameter aus, sodass das Bauteil hergestellt wird. Ein Prozessparameter kann beispielsweise eine Laserleistung, eine Pulverkorngröße oder ein zugeführtes Schutzgas sein. Es ist bekannt, dass derartige Prozessparameter im Laufe einer Herstellung eines Bauteils angepasst werden. Eine derartige Anpassung kann darüber hinaus auch auf Grundlage von Messwerten, die während der Herstellung des Bauteils erfasst werden, erfolgen. Hierfür beschreibt beispielsweise die deutsche Patentanmeldung 10 2021 104 440.5 den Einsatz einer Lichtfeldkamera.
Ein Problem bekannter Steuerungssysteme besteht darin, dass die Erfassung von Messwerten und die darauf basierende Steuerung beziehungsweise Regelung der Herstellung zeitverzögert erfolgt, da unter anderem das zu verarbeitende Datenvolumen so hoch ist, dass keine prozessparallele Auswertung und Anpassung der Prozessparameter möglich sind.
Es ist eine Anforderung aus der Industrie, die additive Herstellung von Bauteilen in Echtzeit zu steuern beziehungsweise zu regeln, um eine hohe Bauteilqualität zu gewährleisten. Darüber hinaus bedarf es einer einfachen Anlagentechnik und einer einfachen Datenverarbeitung, um die Wirtschaftlichkeit derartiger Steuerungen zu gewährleisten. Es ist darüber hinaus in der Regel erforderlich, dass derartige Steuerungen einfach zu handhaben sind und vorzugsweise auch als Nachrüstlösung zur Verfügung stehen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern, ein Steuerungssystem zum Steuern eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern und ein Herstellungssystem zur additiven Herstellung eines Bauteils bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine Echtzeitsteuerung und/oder eine Echtzeitregelung eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren und einem Steuerungssystem nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils, vorzugsweise innerhalb eines Prozessraums, basierend auf Prozessparametern, umfassend die Schritte: Erfassen von die additive Herstellung betreffenden Zustandsänderungen, insbesondere innerhalb des Prozessraums, mit einem ereignisbasierten Sensor, wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist, Erzeugen von die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten, und Einstellung zumindest einer der Prozessparameter basierend auf den ereignisbasierten Daten, sodass die additive Herstellung prozessparallel gesteuert wird.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass eine prozessparallele Steuerung einer additiven Herstellung eines Bauteils im Wesentlichen nicht mit der bisher üblichen vollständigen Erfassung eines Überwachungsfeldes möglich ist, da das hohe Datenvolumen eine anschließende Auswertung und prozessparallele Einstellung von Prozessparametern nicht oder lediglich eingeschränkt ermöglicht, da diese zu langwierig ist. Bei der üblichen vollständigen Erfassung werden alle Pixel eines Sensors, beispielsweise einer Kamera, in einem fest definierten zeitlichen Abstand, der sogenannten Framerate, wiederholt ausgegeben, z.B. mit 60 fps, wodurch das hohe Datenvolumen generiert wird.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine prozessparallele Steuerung der additiven Herstellung möglich ist, wenn lediglich ein einer Veränderung unterliegender Aspekt im Erfassungsbereich des Sensors aufgenommen wird. Dies ist der Fokus der ereignisbasierten Erfassung von Aspekten, die im Wesentlichen darin besteht, dass lediglich Zustandsänderungen verarbeitet werden und nicht solche Zustände, die keiner oder lediglich einer geringfügigen Veränderung unterliegen. Dieser Ansatz resultiert in einem reduzierten Umfang an Messdaten, ohne dass ein wesentlicher Informationsverlust zu berücksichtigen ist. Beispielsweise gibt jeder Pixel des ereignisbasierten Sensors, unabhängig von den anderen Pixeln des Sensors, nur dann Daten aus, wenn eine Zustandsänderung detektiert wird, wodurch das Datenvolumen reduziert wird. Ferner können die Zeiträume zwischen den erfassten Zustandsänderungen variieren. Eine Echtzeitdatenauswertung von hochauflösenden Bildern wird ermöglicht, sodass gleichzeitig eine Vielzahl an qualitäts- und/oder prozesskritischer Einflussgrößen in Echtzeit überwacht werden können. Auf Grundlage dieser Information wird eine Echtzeiteinstellung von Prozessparametern möglich. Insbesondere besteht die Möglichkeit, hochauflösende Bilder bei der Erfassung der additiven Herstellung aufzunehmen, ohne dass das Risiko besteht, dass durch ein entsprechend hohes Datenvolumen die Echtzeiteinstellung der Prozessparameter nicht mehr möglich ist. Eine derartige Erfassung von Zustandsänderungen ist unter anderem mit der sogenannten Eventkameratechnologie, auch als ereignisbasierte Kameratechnologie bezeichnet, möglich.
Das Verfahren betrifft die additive Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern. Unter einer additiven Herstellung werden insbesondere die Prozessschritte zur Formgebung des Bauteils verstanden. Dies kann beispielsweise die Belichtung eines Pulverbettes mit einem Laserstrahl sein, eine Erzeugung einer Pulverbettoberfläche mit einem Beschichter oder eine Applikation eines Binders.
Unter Prozessparametern werden jegliche die additive Herstellung des Bauteils betreffende Parameter verstanden. In Abhängigkeit des jeweiligen additiven Herstellungsverfahrens sind unterschiedliche Prozessparameter im Fokus der prozessparallelen Einstellung, wobei oftmals eine eingebrachte Energie, ein eingefügtes Material und/oder Umgebungsbedingungen ein Prozessparameter sein kann bzw. können.
Das Verfahren umfasst den Schritt: Erfassen von die additive Herstellung betreffenden Zustandsänderungen mit einem ereignisbasierten Sensor, wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist. Insbesondere werden mit dem ereignisbasierten Sensor im Wesentlichen ausschließlich Zustandsänderungen erfasst und nicht solche Abschnitte der additiven Herstellung, die keine Zustandsänderungen betreffen. Eine Zustandsänderung ist durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert, wobei eine Signaleigenschaft eine Signalintensität und/oder eine Änderung einer Signalintensität sein kann.
Ein ereignisbasierter Sensor ist insbesondere ein solcher Sensor, der stets eine Signalerfassung durch alle Signalerfassungseinheiten, beispielsweise Pixel, ermöglicht, jedoch lediglich eine Ausgabe mittels der Signalerfassungseinheiten generiert, die eine Veränderung detektieren. Aus sensortechnischer Perspektive ist die Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft, insbesondere einer Signalintensität oder einer Änderung der Signalintensität, charakterisiert. Beispielsweise kann die Helligkeit eines Schmelzbades überwacht werden und eine Zustandsänderung wird lediglich dann erfasst beziehungsweise ausgegeben, wenn sich die Helligkeit um eine vorbestimmte Differenz verändert, wobei diese Differenz von dem Schwellwert definiert werden kann.
Der Schwellwert kann in Abhängigkeit der Bearbeitungssituation oder von anderen Parametern angepasst werden. Beispielsweise können sich die Schwellwerte bei einem Belichten eines Pulverbetts von denen beim Erzeugen einer Pulverschicht unterscheiden. Ferner kann der ereignisbasierter Sensor Aufnahmeabschnitte, beispielsweise Pixel oder Pixelbereiche, aufweisen, die unterschiedliche Schwellwerte aufweisen. Diese Aufnahmeabschnitte können beispielsweise als Muster verteilt sein. Ferner kann der Schwellwert mit einem Gradienten über den oder die Aufnahmeabschnitte verteilt sein. Es kann bevorzugt sein, dass der ereignisbasierte Sensor einen ersten Aufnahmeabschnitt und einen zweiten Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei der erste Aufnahmeabschnitt einen ersten Schwellwert und der zweite Aufnahmeabschnitt einen von dem ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert aufweist, sodass unterschiedliche Abschnitte des Überwachungsbereiches mittels unterschiedlicher Schwellwerte überwacht werden können. Ein derartiger ereignisbasierter Sensor ermöglicht beispielsweise, dass das Schmelzbad mit einem ersten Schwellwert und der das Schmelzbad umgebende Abschnitt mit einem zweiten Schwellwert überwacht wird.
Der ereignisbasierte Sensor ist vorzugsweise ein optischer ereignisbasierter Sensor, der insbesondere zur Erfassung von Strahlung ausgebildet sein kann. Ferner kann der ereignisbasierte Sensor ein akustischer ereignisbasierter Sensor sein, der insbesondere zur Erfassung von Schallwellen ausgebildet sein kann.
Ferner umfasst das Verfahren den Schritt: Erzeugen von die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten. Diese Daten repräsentieren insbesondere lediglich die Zustandsänderungen, die gemäß der vorherigen Beschreibung so definierbar sind, dass diese durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert sind. Es kann sichergestellt werden, dass lediglich relevante Zustandsänderungen von den Daten repräsentiert werden. Die ereignisbasierten Daten können von dem ereignisbasierten Sensor und/oder von einer im Folgenden beschriebenen Steuerungsvorrichtung und/oder von einer zusätzlichen Einrichtung erzeugt werden.
Insbesondere werden unbedeutende Zustandsänderungen oder solche Aspekte der additiven Herstellung, die zu einem Erfassungszeitpunkt keiner Änderung unterliegen, beispielsweise ein sich nicht verändernder Abschnitt eines Pulverbettes, nicht in den Daten repräsentiert, sodass das Datenvolumen geringgehalten werden kann. Die ereignisbasierten Daten können beispielsweise ein Bit pro Änderung je Signalerfassungseinheit, beispielsweise einem Pixel, aufweisen.
Ferner umfasst das Verfahren den Schritt: Einstellen zumindest einer der Prozessparameter basierend auf den ereignisbasierten Daten, sodass die additive Herstellung prozessparallel gesteuert wird. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der zumindest eine Prozessparameter derart eingestellt wird, dass die additive Herstellung prozessparallel geregelt wird. Das Einstellen des zumindest einen Prozessparameters betrifft insbesondere eine Veränderung des Prozessparameters, kann jedoch auch ein konstanthalten des Prozessparameters umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass dieses die Schritte umfasst: Identifizieren und/oder Klassifizieren von mindestens einem Zustandsmerkmal während der Herstellung des Bauteils basierend auf den ereignisbasierten Daten und erzeugen eines Datensatzes basierend auf einem Ergebnis des Identifizierens und/oder des Klassifizierens, wobei der Datensatz den zumindest einen einzustellenden Prozessparameter charakterisiert. Ein Zustandsmerkmal kann beispielsweise ein Bauteilzustand, eine Prozessinstabilität, ein Prozessmerkmal und/oder ein Defekt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Zustandsmerkmal ein Pulverbett, ein Schmelzbad oder ein gefügtes Material betrifft.
Ein Zustandsmerkmal des Schmelzbades kann beispielsweise sein: eine Schmelzbadfluktuation, insbesondere eine Oszillation der Schmelze, eine geometrische Formierung, insbesondere im Verlauf eines Scanvektors, eine Ausdehnung und/oder Abmessung und/oder Form des Schmelzbades, insbesondere lateral in einer X-Y Ebene, eine Eindringtiefe im Schmelzbad, auch Keyhole-Bildung genannt, sowie eine Schmelzbadtiefe, eine Aufwölbung und/oder Wabern des Schmelzbades, beispielsweise eine Erhöhung in z-Richtung, eine Position des Schmelzbades in X-Y Ebene, ein Glanzwert des Schmelzbades, eine Temperaturverteilung im Schmelzbad und in angrenzenden Bereichen, insbesondere im Pulverbett, an dem generierten Bauteil, einer Supportstruktur und/oder einer Bauplattform, eine Strahlungsemission, insbesondere spektral, des Schmelzbades, die auch eine Intensität sein kann, bewegte Spritzer und/oder Schmauch, die das Schmelzbad verlassen, insbesondere Abmessungen, Geschwindigkeiten, Trajektorien, Temperaturen und/oder Emissionen der Spritzer beziehungsweise des Schmauchs, eine Bewegung von Pulverpartikeln, da an das Schmelzbad angrenzende Pulverpartikel in die Schmelze gezogen werden können, ein Hitzeflimmern im Bereich des Schmelzbades, ein Plasma oberhalb des Schmelzbades sowie im Keyhole, insbesondere eine Abmessung, eine Form, eine Dynamik, ein Strahlungsemissionsspektrum und/oder eine Temperatur, eine Metalldampfwolke oberhalb des Schmelzbades sowie im Keyhole, insbesondere eine Abmessung, eine Form, eine Dynamik, ein Strahlungsemissionsspektrum und/oder eine Temperatur.
Das das gefügte Material und das Pulverbett betreffende Zustandsmerkmal kann beispielsweise sein: eine Position, eine Abmessung und/oder eine Form der gefügten und/oder benetzten Flächen, eine Materialverdichtung durch Schmelzung, insbesondere ein Absinken der belichteten Fläche aufgrund einer Kompaktierung des Materials bei einer Verschmelzung, eine Schweißraupe, insbesondere eine Abmessung, ein Abstand und/oder eine Regelmäßigkeit der Schweißschuppen, eine Schlacke und/oder eine Anlauffarbe, ein Glanzwert der Schweißnaht, ein Einsinkvorgang von Binder zwischen den Partikeln, ein Glanz und/oder eine Farbveränderung von Partikeln durch Benetzung mit Bindern inklusive einer Trocknung, anhaftende und/oder angesinterte Partikel an gefügten und/oder behinderten Spuren und/oder Flächen, eine Schrumpfung des erstarrenden Materials und/oder bei Abkühlung des erstarrten Materials, Eigenspannungen des gefügten Volumens, beispielsweise indirekt über eine Schrumpfung, eine Topografie des Pulverbetts, der gefügten und/oder benetzten Spuren und/oder Flächen, der Bauteiloberfläche, insbesondere bei DED, Spritzer und/oder Schmauch als Ablagerung auf einem umliegenden Pulverbett und Belichtungsflächen, den Schmelzraupen sowie sich den daraus formierenden Flächen eines gefügten Materials oder der Bauplattform, eine Temperatur, eine Schichtdicke, eine Pulververteilung, Artefakte im Schichtauftrag, eine Plasma- und/oder Metalldampfwolke, eine Gasströmung, Veränderungen und/oder Bewegungen im Pulverbett, Fremdkörper, Belichtungsflächen, insbesondere eine Position, eine Dimension und/oder ein Skalierungsfaktor, ein Scanfeld-Offset, eine Scanner-Trajektorie, insbesondere ein Pfad und/oder eine Geschwindigkeit, ein weggeblasenes Pulver, eine Pulverförderung, eine Drahtförderung und/oder eine Düse.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine eingestellte Prozessparameter eine Prozessenergie, eine Eigenschaft eines Ausgangsmaterials, eine Eigenschaft eines Beschichters, eine Eigenschaft des Pulverbetts und/oder eine Schutzgasatmosphäre ist oder umfasst.
Im Folgenden werden die eingestellten Prozessparameter in Reaktion auf ein spezifisches Zustandsmerkmal beschrieben. Nichtsdestotrotz ist dieser Zusammenhang nicht zwingend und die genannten eingestellten Prozessparameter können auch unabhängig von dem beschriebenen Zustandsmerkmal eingestellt werden.
In Reaktion auf eine Schmelzbadfluktuation kann folgender Prozessparameter beziehungsweise folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung, insbesondere eine Einstellung einer Laserleistung, einer Pulsweite, einer Pulsdauer, einer Pulsform, einer Scangeschwindigkeit, einer Strahlform, einer Strahlweite, einer Fokuslage, eines Taumelns und/oder einer Mikrobewegung des Lasers während des vektorweisen Scans, eine Fokuslage, die im Folgenden lediglich zusammenfassend als räumliche und zeitliche Energieeinbringung beschrieben wird; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials; eine partielle und/oder lokale erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; Stabilisierung durch Zuschalten einerweiteren Energiequelle, beispielsweise eines Lasers oder einer UV-Lampe.
In Reaktion auf eine geometrische Formierung kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts oder des Pulvermaterials; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; on-/off-delays, jump-delays des Scanners oder allgemein eines Scannerparameters; Anpassung des Sky-Writings.
In Reaktion auf eine Eindringtiefe zentral im Schmelzbad kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf eine Aufwölbung und/oder eines Wabern des Schmelzbades kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung, Scanstrategie und/oder zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf eine Position des Schmelzbades in X-Y-Ebene kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: on-/off-delays und/oder jump-delays des Scanners und/oder allgemein Scannerparameter; eine Scanfeld-Korrektur, beispielsweise ein Mapping in der Bauebene; X-Y-Offset zur Korrektur einer Schweißnahtbreite, insbesondere eine Erzeugung einer Formtreue der generierten Flächen beziehungsweise Bauteile.
In Reaktion auf einen Glanzwert des Schmelzbades kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials. In Reaktion auf eine Temperaturverteilung im Schmelzbad und angrenzenden Bereichen kann beispielsweise folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; eine Scanstrategie, eine zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials; aktive Kühlung des Bauteils, des Pulverbetts, der Baukammer und/oder von Anlagenkomponenten, insbesondere die Senkung einer Temperatur eines Inertgases; pausieren oder abbrechen von einzelnen Bauteilen als auch des Baujobs.
In Reaktion auf eine Strahlungsemission des Schmelzbades kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung, eine Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials; Wechsel des Pulvers.
In Reaktion auf bewegte Spritzer und/oder Schmauch kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, räumliche und zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; Richtung der Belichtung der Vektoren; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung, zum Beispiel zum Entfernen von Erhöhungen auf belichteten Schweißnähten; Anpassung der Inertgas-Strömung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf eine Bewegung von Pulverpartikeln kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Reduktion der kinetischen Energie bei Elektronenstrahlschmelzen; Vorverfestigung der Partikel mit defokussiertem Strahl, insbesondere vor einer Belichtung; Steuerung der Aufheiz- und/oder Abkühlgeschwindigkeit; Mehrfachbelichtung, beispielsweise sukzessive Einbringung der Energie, und/oder geringerer Leistung zur zeitlichen Streckung der Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder Pulvermaterials.
In Reaktion auf ein Hitzeflimmern im Bereich des Schmelzbades kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung, Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf ein Plasma oberhalb des Schmelzbades sowie im Keyhole kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials; Wechsel des Pulvers.
In Reaktion auf eine Metalldampfwolke oberhalb des Schmelzbades sowie im Keyhole kann beispielsweise folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; Wiederholung der Belichtung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials; Wechsel des Pulvers.
In Reaktion auf eine Position, eine Abmessung und/oder eine Form der gefügten und/oder benetzten Flächen kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: on-/off-delays, jump-delays des Scanners, insbesondere Scannerparameter; Scanfeld-Korrektur, insbesondere Mapping in der Bauebene; X-Y Offset zur Korrektur einer Schweißnahtbreite; Anpassung des Scannersteuerungssignals; räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; Wiederholung der Belichtung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf eine Materialverdichtung durch Schmelzung kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Regelung der Pulverschichtstärke und/oder Absenken der Bauplattform; Justage der Ausrichtung und/oder Orientierung des Beschichters und/oder schichtauftragenden Elementes, insbesondere der Gummilippe, der Stahlklinge und/oder der Bürste; partieller oder vollständiger Austausch des schichtauftragenden Elementes; Abreinigung, Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes; Dosierfaktor der Pulverzustellung; räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung; Vorheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial.
In Reaktion auf eine Eigenschaft einer Schweißraupe, insbesondere einer Abmessung von Abständen und Regelmäßigkeiten von Schweißschuppen und/oder einer Schlacke und/oder einer Anlauffarbe kann beispielsweise folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung; Vorheizung des Pulverbettes und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf einen Glanzwert einer Schweißnaht kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials.
In Reaktion auf einen Einsinkvorgang von Binder zwischen die Pulverpartikel kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Dosierfaktor des Binders; Homogenität und Kadenz des Binder-Droplets; räumliche und zeitliche Abfolge der Druckstrategie; Abreinigung des Druckkopfes; Viskosität des Binders; Vorheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial.
In Reaktion auf einen Glanz und/oder eine Farbveränderung der Partikel durch Benetzung mit Binder, unter anderem einer Trocknung, kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Dosierfaktor des Binders; Homogenität und Kadenz des Binder-Droplets; räumliche und zeitliche Abfolge der Druckstrategie; Abreinigung des Druckkopfes; Viskosität des Binders; Vorheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial; Trocknungstemperatur und/oder Trocknungsdauer.
In Reaktion auf anhaftende und/oder angesinterte Partikel an gefügten und/oder behinderten Spuren und/oder Flächen kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Dosierfaktor des Binders; Homogenität und Kadenz des Binder-Droplets; räumliche und zeitliche Abfolge der Druckstrategie; Abreinigung des Druckkopfes; Viskosität des Binders; Vorheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial; Trocknungstemperatur und/oder Trocknungsdauer; räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung.
In Reaktion auf eine Schrumpfung des erstarrenden Materials und bei Abkühlung des erstarrten Materials kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Belichtung mit defokussiertem Strahl; Mehrfachbelichtung; räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Vorheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial.
In Reaktion auf eine Eigenspannung des gefügten Volumens kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Belichtung mit angepassten Leistungsparametern, beispielsweise einer Vorbelichtung, Steuerung der Aufheiz- und/oder Abkühlgeschwindigkeit, Wärmebehandlung; räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie, zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; Beheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial und/oder des Bauteils; Zuschalten einer weiteren Energiequelle; Anpassung der Anbindung und/oder des Supports.
In Reaktion auf eine Topografie des Pulverbetts, der gefügten und/oder benetzten Spuren und/oder Flächen, der Bauteiloberfläche, Spritzer oder Schmauch und ähnlichem kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Dosierfaktor des Binders; Homogenität und Kadenz des Binder-Droplets; räumliche und zeitliche Abfolge der Druckstrategie; Abreinigung des Druckkopfes; Viskosität des Binders; Vorheizung von Pulverbett und/oder Pulvermaterial; Trocknungstemperatur und/oder Trocknungsdauer; räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie; zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; Anpassung der Schichtauftragsparameter; erneuter Pulverschichtauftrag; Regelung der Pulverschichtstärke und/oder Absenken der Bauplattform; Justage der Ausrichtung und/oder Orientierung des Beschichters und/oder des schichtauftragenden Elementes; partieller oder vollständiger Austausch des schichtauftragenden Elementes; Abreinigung oder Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes; Dosierfaktor der Pulverzustellung; erneute Belichtung; Anpassung der Inertgas-Strömung; Nivellierung der Bauplattform. In Reaktion auf eine Temperatur kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Scanstrategie; zeitliche Abfolge der Belichtungsvektoren; erneute Belichtung und/oder Energieeinbringung; Vorheizung des Pulverbetts und/oder des Pulvermaterials; aktive Kühlung des Bauteils, des Pulverbetts, der Baukammer und/oder von Anlagenelementen; Pausieren oder Abbrechen von einzelnen Bauteilen als auch des Baujobs.
In Reaktion auf eine Schichtdicke kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: erneuter Pulverschichtauftrag; Anpassung von Schichtauftragsparameter, z. B. einer Auftragsgeschwindigkeit und/oder einer Schichtstärke; Regelung der Pulverschichtstärke und/oder Absenken der Bauplattform; Justage einer Ausrichtung und/oder Orientierung des Beschichters und/oder schichtauftragenden Elementes, beispielsweise einer Gummilippe, Stahlklinge, Bürste; partieller oder vollständiger Austausch des schichtauftragenden Elementes, z. B. mittels automatischen Klingenwechsels; Abreinigung oder Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes; Dosierfaktor der Pulverzustellung.
In Reaktion auf eine Pulververteilung kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: erneuter Pulverschichtauftrag; Anpassung der Schichtauftragsparameter, z. B. Auftragsgeschwindigkeit, Schichtstärke; Regelung der Pulverschichtstärke und/oder Absenken der Bauplattform; Justage der Ausrichtung und/oder Orientierung des Beschichters und/oder schichtauftragenden Elementes; partieller oder vollständiger Austausch des schichtauftragenden Elementes; Abreinigung oder Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes; Dosierfaktor der Pulverzustellung; Unterbrechung oder Beenden der Herstellung.
In Reaktion auf Artefakte im Schichtauftrag kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Anpassung der Schichtauftragsparameter; Regelung der Pulverschichtstärke und/oder Absenken der Bauplattform; Justage der Ausrichtung und/oder Orientierung des Beschichters und/oder schichtauftragenden Elementes; partieller oder vollständiger Austausch des schichtauftragenden Elementes; Abreinigung oder Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes;
Dosierfaktor der Pulverzustellung; Unterbrechung oder Beenden der Herstellung.
In Reaktion auf Plasma- und/oder Metalldampfwolke kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: räumliche und zeitliche Energieeinbringung; Anpassung der Inertgas-Strömung, beispielsweise durch eine Intensität durch Leistungsregelung der Umwälzpumpe, eine Richtung durch steuerbare Leitwerke, Düsen, Auslässe.
In Reaktion auf eine Gasströmung kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Anpassung der Inertgas- Strömung, beispielsweise durch eine Intensität durch Leistungsregelung der Umwälzpumpe, eine Richtung durch steuerbare Leitwerke, Düsen, Auslässe.
In Reaktion auf Veränderungen und/oder Bewegungen im Pulver und/oder Pulverbett kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Anpassung der Inertgas-Strömung; erneuter Pulverschichtauftrag; Anpassung der Schichtauftragsparameter; Regelung der Pulverschichtstärke und/oder Absenken der Bauplattform; Justage der Ausrichtung und/oder Orientierung des Beschichters und/oder schichtauftragenden Elementes; Partieller oder vollständiger Austausch des schichtauftragenden Elementes; Abreinigung oder Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes; Dosierfaktor der Pulverzustellung; Pausieren oder Abbrechen von einzelnen Bauteilen als auch des Baujobs.
In Reaktion auf Fremdkörper kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: Pausieren oder Abbrechen von einzelnen Bauteilen als auch des Baujobs; aktives Entfernen des Fremdkörpers, z. B. durch eine Absaugeinheit oder einen Greifarm; Unterbrechung oder Beenden der Herstellung.
In Reaktion auf Belichtungsflächen, insbesondere deren Position, Dimension und/oder Skalierungsfaktor, kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: on-/off-delays, Jump-delays des Scanners; Scanfeld-Korrektur; X-Y Offset zur Korrektur der Schweißnahtbreite, insbesondere zur Erzeugung einer Formtreue der generierten Flächen und/oder Bauteile; Fokuslage.
In Reaktion auf ein Scanfeld-Offset kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: on-/off-delays, Jump-delays des Scanners; Scanfeld-Korrektur; X-Y Offset zur Korrektur der Schweißnahtbreite, insbesondere zur Erzeugung einer Formtreue der generierten Flächen und/oder Bauteile; Fokuslage.
In Reaktion auf eine Scanner-Trajektorie, insbesondere einen Pfad und/oder eine Geschwindigkeit kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: on-/off-delays, Jump-delays des Scanners; Anpassung des Scannersteuerungssignals; Overshoot; Scanfeld-Korrektur, insbesondere Mapping in der Bauebene.
In Reaktion auf weggeblasenes Pulver kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: erneuter Pulverschichtauftrag; Anpassung der Inertgas-Strömung.
In Reaktion auf eine Pulverförderung, eine Drahtförderung und/oder Düse kann folgender Prozessparameter oder können folgende Prozessparameter eingestellt werden: erneuter Pulverauftrag, insbesondere Pulverschichtauftrag; Anpassung der Schichtauftragsparameter; Abreinigung oder Überarbeitung und/oder Nachbearbeitung des schichtauftragenden Elementes; Dosierfaktor der Pulverzustellung; Abreinigung des Druckkopfes und/oder der Düse.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schwellwert basierend auf einer Herstellungssituation angepasst wird. Durch Anpassung des Schwell wertes, beispielsweise einer Empfindlichkeit, kann unter Berücksichtigung des zu erfassenden Phänomens eine Reduktion beziehungsweise Steuerung des Datenvolumens erzielt werden. Beispielsweise kann der Schwellwert bei hoher Fluktuation der Intensität im Schmelzbad erhöht werden, sodass geringfügige Veränderungen in der Umgebung des Schmelzbades ausgeblendet werden.
Ein Phänomen kann die Abbildung eines physikalischen Ereignisses auf dem Sensor sein. Diese können charakterisiert werden durch: die Größenordnung der Änderung der Intensität, die Anzahl gleichzeitig ein Signal ausgebender Pixel, insbesondere die Größe des Phänomens, zeitliche Abfolge auf einem Pixel, insbesondere langsame oder schnelle Phänomene, zeitliche Abfolge über mehrere Pixel, insbesondere hochfrequente großflächige Fluktuationen, Schmelzbad, hochfrequente bzw. kurzzeitige kleinflächige Zustandsänderungen, fliegende Spritzer. Aus der Charakteristik der vom Sensor ausgegeben Phänomene können die Zustände abgeleitet und klassifiziert werden.
Es ist bevorzugt, dass der Schwellwert in Abhängigkeit von räumlichen Aspekten und/oder einer zeitlichen Abfolge angepasst wird. Eine räumliche Abhängigkeit kann beispielsweise bedingt durch das zu erwartende Phänomen erfolgen, beispielsweise bei einer on-axis Anordnung des ereignisbasierten Sensors und einer Erfassung des Schmelzbades. Ferner kann der Schwellwert in Abhängigkeit eines Prozessschrittes erfolgen, beispielsweise kann bei einer Belichtung des Schmelzbades ein anderer Schwellwert zu berücksichtigen sein als bei der Verwendung eines Beschichters zur Erzeugung einer weiteren Pulverschicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zustandsänderungen mit einem ersten ereignisbasierten Sensor und einem zweiten ereignisbasierten Sensor erfasst werden, wobei vorzugsweise die Zustandsänderungen dreidimensional erfasst werden, sodass die ereignisbasierten Daten die Zustandsänderungen dreidimensional charakterisieren, um eine präzisere Einstellung des zumindest einen Prozessparameters zu ermöglichen. Ferner ist es bevorzugt, dass der erste ereignisbasierte Sensor einen ersten Schwellwert und der zweite ereignisbasierte Sensor einen von dem ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert aufweist, um verschiedene Zustandsänderungen zu erfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zustandsänderungen mit einem zusätzlichen Sensor, insbesondere einer Lichtfeldkamera, einer RGB-Kamera, einer Monochrom- Kamera oder einer Fotodiode erfasst werden, sodass die ereignisbasierten Daten um zusätzliche Daten erweitert werten, um insbesondere die Zustandsänderungen quotientenpyrometrisch zu erfassen.
Durch den zusätzlichen Sensor können die von dem ereignisbasierten Sensor erzeugten Daten mit einer Kontextinformation ergänzt werden. Beispielsweise kann eine von dem ereignisbasierten Sensor erfasste Bewegung eines Spritzers im Umfeld eines Schmelzbades mit einer Ortsinformation verknüpft werden. Der zusätzliche Sensor kann ferner eine Szene aus einer weiteren Perspektive, z. B. off-axis und/oder on-axis, und/oder ein Hintergrund bi Id erfassen, das keiner Veränderung unterliegt. Dies kann bei Verwendung einer Lichtfeldkamera und/oder einer Stereokonfiguration eine 3D-videometrische Information sein. Es lässt sich beispielsweise die Topographie der Bauebene, beispielsweise des Pulverbetts und gedruckte Flächen, Größe und Flugrichtung eines Spritzers oder ein Gesamtzustand im Prozess detaillierter beschreiben.
Ferner ermöglicht der zusätzliche Sensor eine vereinfachte Charakterisierung der mit dem ereignisbasierten Sensor erfassten Zustände durch Erweiterung mit einer Kontextinformation. Eine Kontextinformation kann beispielsweise keine Änderung einer Signaleigenschaft oder eine Änderung unterhalb des Schwellwertes aufweisen, sodass diese nicht mit dem ereignisbasierten Sensor erfasst werden würden.
Eine Kombination mit einer Lichtfeldkamera ist besonders bevorzugt, da die die dreidimensionalen Informationen repräsentierenden Daten der Lichtfeldkamera in vorteilhafterweise mit den Daten des ereignisbasierten Sensors kombiniert werden können. Beispielsweise können mit dem ereignisbasierten Sensor schnelle Zustandsänderungen zwischen zwei Frames der Lichtfeldkamera erfasst werden.
Der zusätzliche Sensor kann als separater Sensor oder als eine mit dem ereignisbasierten Sensor kombinierte Sensoreinheit ausgebildet sein.
Eine bevorzugte Fortbildung des Verfahrens zeichnet sich ferner dadurch aus, dass dieses die Schritte umfasst: Erfassen von Zustandsänderungen in einem Schnellbetrieb, wobei die Zustandsänderungen in dem Schnellbetrieb derart erfasst werden, dass diese mit einem ersten Datensatz aufweisend ein erstes Datenvolumen repräsentiert werden, und Erfassen von Zustandsänderungen in einem Normalbetrieb, wobei die Zustandsänderungen in dem Normalbetrieb derart erfasst werden, dass diese mit einem zweiten Datensatz aufweisend ein zweites Datenvolumen repräsentiert werden, wobei das erste Datenvolumen geringer ist als das zweite Datenvolumen, sodass der zumindest eine Prozessparameter in datenintensiven Herstellungssituationen prozessparallel in einem Schnellbetrieb einstellbar ist.
Durch die Möglichkeit, den Schnellbetrieb einzustellen, wird der Detailgrad und die Auflösung reduziert, sodass das Datenvolumen verringert ist und der erste Datensatz anschließend schneller verarbeitet werden kann, sodass eine prozessparallele Steuerung der Herstellung möglich ist. Ferner können die zu betrachtenden Phänomene im Schnellbetrieb eingegrenzt werden. Beispielsweise kann in dem Schnellbetrieb der im Vorherigen beschriebene Schwellwert höher sein als im Normalbetrieb.
Es ist bevorzugt, dass das Erfassen der Zustandsänderungen und das Erzeugen der ereignisbasierten Daten während und nach dem Einrichten eines Druckprozesses und einer jeden Schichterzeugung, während und nach dem Druckprozess einer jeden Schichterzeugung, während und nach dem
Druckprozess einer jeden Schichterzeugung, während und nach der
Nachbereitung einer jeden Schichterzeugung im Druckprozess, während und nach einem Auftrag einer neuen Pulverschicht und/oder nach Herstellung des Bauteils erfolgt.
Beispielsweise kann dies erfolgen beim Nivellieren der Bauplattform und/oder beim Positionieren des Werkstücks, beim Einrichten des schichtauftragenden Elementes, beim Erzeugen einer Initialpulverschicht und/oder Schicht zum Ergänzen eines Baujobs, beispielsweise bei Unterbrechung, mitlaufend während einer Belichtung durch zum Beispiel einen Prozesslaser, einen Elektronenstrahl und/oder gerichtete Strahlung, mitlaufend während Einbringung des Binders, mitlaufend während Einbringung eines Additivs, während der Aufnahme einer jeden gedruckten Schicht und/oder des gedruckten Werkstücks, während der Absenkung der Bauplattform und/oder einer Umpositionierung des Werkstücks.
Ferner kann dies mitlaufend während zum Beispiel subtraktiver Bearbeitung, beispielsweise einer Konturfräsung oder Aussparung, mitlaufend während einer Pulverentfernung und/oder mitlaufend bei Einbringung von nicht pulverförmigen Elementen, zum Beispiel einem RFID-Chip. Darüber hinaus kann dies erfolgen vor und nach Absenkung der Bauplattform und/oder Umpositionierung des Werkstücks mitlaufend während der Förderung des Pulvermaterials, mitlaufend während des Pulverschichtauftrags und/oder nach dem Pulverauftrag.
Darüber hinaus kann dies erfolgen mitlaufend während des Abkühlvorgangs, mitlaufend während des Auspackens des Werkstücks aus dem Pulverbett. Darüber hinaus kann es sich um einen 3D-Scan des gedruckten Werkstücks nach Relativbewegung zum ereignisbasierten Sensor handeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Steuerungssystem zum Steuern eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern, umfassend einen ereignisbasierten Sensor, der anordenbar und ausgebildet ist, die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen, insbesondere innerhalb eines Prozessraums, zu erfassen, wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, zumindest einen Prozessparameter basierend auf den die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten einzustellen, sodass die additive Herstellung prozessparallel steuerbar ist.
Ein ereignisbasierter Sensor erzeugt lediglich dann Daten, wenn dieser eine Zustandsänderung erfasst. Der ereignisbasierte Sensor kann beispielsweise eine Vielzahl an einzelnen Pixeln aufweisen. Die Pixel sind zum Empfangen von Licht ausgebildet. Der Pixel misst das Helligkeitssignal, welches zunächst oftmals eine Verstärkerschaltung durchläuft und anschließend zu einem Komparator gelangt, in dem das Helligkeitssignal mit einem vorherigen Wert verglichen wird. Wenn das Helligkeitssignal ansteigt oder abfällt, kann eine Zustandsänderung festgestellt werden, beispielsweise wenn die Änderung einen eine Änderung definierenden Schwellwert überschreitet. Anstelle einer Matrix von Pixelwerten, wie bei konventionellen Bildsensoren, wird ein Datenstrom vorzugsweise von Ereigniswerten gesendet, der die Pixelkoordinaten, den Zeitpunkt des Ereignisses und die Lichtpolarität für jedes Pixel, das eine Veränderung erkannt hat, verwendet. Es wird ermöglicht, dass das Steuerungssystem die additive Herstellung ausschließlich auf Basis von Zustandsänderungen steuert.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Steuerungssystems ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, mindestens ein Zustandsmerkmal während der Herstellung des Bauteils basierend auf den ereignisbasierten Daten zu identifizieren und/oder zu klassifizieren sowie einen Datensatz basierend auf einem Ergebnis des Identifizierens und/oder des Klassifizierens zu erzeugen, und der Datensatz den zumindest einen einzustellenden Prozessparameter charakterisiert.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, den Schwellwert basierend auf einer Herstellungssituation anzupassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Steuerungssystems ist vorgesehen, dass dieses einen zweiten ereignisbasierten Sensor umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass die ereignisbasierten Daten die Zustandsänderungen dreidimensional charakterisieren, um eine präzisere Einstellung des zumindest einen Prozessparameters zu ermöglichen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der erste ereignisbasierte Sensor einen ersten Schwellwert und der zweite ereignisbasierte Sensor einen von dem ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert aufweist, um verschiedene Zustandsänderungen zu erfassen.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Steuerungssystem einen zusätzlichen Sensor, insbesondere eine Lichtfeldkamera, eine RGB-Kamera, eine Monochrom- Kamera oder eine Fotodiode, umfasst, der anordenbar und ausgebildet ist, Zustandsänderungen zu erfassen, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die ereignisbasierten Daten und zusätzliche Daten zu erweitern, um insbesondere die Zustandsänderung quotientenpyrometrisch zu erfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Steuerungssystems ist vorgesehen, dass der erste ereignisbasierte Sensor, der zweite ereignisbasierte Sensor und/oder der zusätzliche Sensor anordenbar und ausgebildet sind, Zustandsänderungen in einem Schnellbetrieb zu erfassen, wobei die Zustandsänderungen in dem Schnellbetrieb derart erfassbar sind, dass diese mit einem ersten Datensatz aufweisend ein erstes Datenvolumen repräsentierbar sind, und Zustandsänderungen in einem Normalbetrieb zu erfassen, wobei die Zustandsänderungen in dem Normalbetrieb derart erfassbar sind, dass diese mit einem zweiten Datensatz aufweisend ein zweites Datenvolumen repräsentierbar sind, wobei das erste Datenvolumen geringer ist als das zweite Datenvolumen. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Steuerungssystem eine Optikeinheit umfasst. Die Optikeinheit ist insbesondere anordenbar und ausgebildet, um einen überwachten Bereich, den sogenannten field-off-view, zu variieren. Dies kann insbesondere für die Überwachung von spezifischen Zuständen, Teilaspekten und/oder Ereignissen im laufenden Verfahrensgeschehen vorteilhaft sein. Die Optikeinheit kann beispielsweise ein Kameraobjektiv, eine Linsenkonfiguration, einen Spiegel, einen Filter, ein plenoptisches Linsenarray, MEMS-Spiegel und/oder Lichtfeldobjektive aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Steuerungssystems ist vorgesehen, dass dieses eine Beleuchtungseinheit aufweist, die insbesondere anordenbar und ausgebildet ist, einen überwachten Bereich auszuleuchten. Die Beleuchtungseinheit kann eine, zwei oder mehrere Beleuchtungselemente aufweisen. Die Beleuchtungseinheit kann insbesondere ausgebildet sein, um die Beleuchtung durchgängig, gepulst, diffus, gerichtet, gemustert, homogen ausleuchtend, spektral zerlegt, monochrom, polychrom, on-axis und off-axis auszubilden. Ferner kann diese kohärent, inkohärent, polarisiert und/oder unpolarisiert sein.
Die Beleuchtungseinheit kann beispielsweise als eine LED, eine Laserdiode, ein thermischer Strahler, ein schwarzer Strahler, ein Halogen, ein OLED, ein Plasma und/oder ein Gasstrahler ausgebildet sein oder diese umfassen. Darüber hinaus kann die Beleuchtungseinheit zur passiven Ausleuchtung ausgebildet sein.
Es ist ferner bevorzugt, dass ein überwachter Bereich angepasst werden kann, beispielsweise über ein MEMS, einen Shutter, optische Blenden, optische Filter, bewegte Spiegel und/oder Polarisation.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Herstellungssystem zur additiven Herstellung eines Bauteils, umfassend einen Prozessraum, in dem das Bauteil basierend auf Prozessparametern additiv herstellbar ist, eine mit zumindest einem Prozessparameter einstellbare und innerhalb des Prozessraums wirkende Prozesseinheit, ein mit der Prozesseinheit signaltechnisch gekoppeltes Steuerungssystem gemäß einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, wobei der ereignisbasierte Sensor derart angeordnet ist, dass die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen innerhalb des Prozessraums erfassbar sind.
Der Prozessraum kann beispielsweise ein Bauraum einer additiven Fertigungsmaschine sein. Ferner kann es ein Arbeitsraum eines Roboters sein.
Die Prozesseinheit ist insbesondere eine Einheit zur Ausführung der additiven Herstellung. Dies kann, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ein Laser oder eine Beschichtereinheit sein.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Herstellungssystems ist vorgesehen, dass die Prozesseinheit zur strahlbasierten Fertigung mit einem Strahlengang ausgebildet ist und der ereignisbasierte Sensor innerhalb des Strahlengangs angeordnet ist. Eine derartige Prozesseinheit kann beispielsweise eine Lasereinheit sein.
Eine bevorzugte Fortbildung des Herstellungssystems zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Prozesseinheit umfasst: eine Belichtungseinheit, insbesondere eine Lasereinheit, die angeordnet und ausgebildet ist, ein Pulverbett in dem Prozessraum mit einem energiereichen Strahl zu belichten, um Pulver des Pulverbetts selektiv zu verfestigen. Ferner kann die Prozesseinheit eine Beschichtereinheit umfassen, die angeordnet und ausgebildet ist, eine ebene Pulverbettoberfläche des Pulverbetts zu erzeugen. Es ist ferner bevorzugt, das mit dem zumindest einen Prozessparameter die Belichtungseinheit und/oder die Beschichtereinheit einstellbar, insbesondere steuerbar und/oder regelbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Herstellungssystems ist vorgesehen, dass der ereignisbasierte Sensor an der Beschichtereinheit angeordnet ist.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der ereignisbasierte Sensor an einer bewegbaren Handhabungseinheit angeordnet ist. Die Handhabungseinheit kann beispielsweise ein Roboter, ein Stativ, ein Portal oder eine Lineareinheit sein.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der einzelnen Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die erfolgte Beschreibung zu den weiteren Aspekten, den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform eines Herstellungssystems;
Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Draufsicht auf das in Figur 1 gezeigte Herstellungssystem;
Figur 3: eine schematische Darstellung eines Verfahrens; und
Figur 4: eine schematische Darstellung eines weiteren Verfahrens.
In den Figuren sind gleiche beziehungsweise im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Herstellungssystem 100 ist zur additiven Herstellung eines Bauteils 104 ausgebildet. Insbesondere ist das Herstellungssystem 100 zur pulverbettbasierten additiven Herstellung ausgebildet. Hierfür umfasst das Herstellungssystem 100 einen als Bauraum vorgesehenen Prozessraum 102, in dem ein Pulver 132 angeordnet ist. Der Prozessraum 102 wird nach unten hin durch einen Tisch 114 begrenzt, wobei der Tisch 114 mit einer vertikal bewegbaren Senkeinheit 116 hin und her bewegbar ist.
Durch diese Anordnung kann das Bauteil 104 schichtweise aufgebaut werden, indem eine erste Pulverschicht angeordnet wird und mit der Belichtungseinheit 108 selektiv verfestigt wird. Anschließend kann der Tisch 114 abgesenkt werden und mittels der Beschichtereinheit 110, die in Bewegungsrichtung 112 hin und her bewegbar ist, eine neue Pulverschicht aufgetragen werden, die abermals mit der Belichtungseinheit 108 verfestigbar ist. Seitlich wird der Prozessraum 102 unter anderem durch das Gestell 118 begrenzt.
Das Herstellungssystem 100 umfasst eine Prozesseinheit 106. Die Prozesseinheit 106 umfasst die Belichtungseinheit 108 und die Beschichtereinheit 110. Darüber hinaus umfasst das Herstellungssystem 100 ein Steuerungssystem 120. Das Steuerungssystem 120 ist zum Steuern des Verfahrens zur additiven Herstellung des Bauteils 104 basierend auf Prozessparametern ausgebildet. Das Steuerungssystem 120 umfasst einen ersten ereignisbasierten Sensor 122, einen zweiten ereignisbasierten Sensor 124, die angeordnet und ausgebildet sind, die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen zu erfassen, wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft, insbesondere eine Signalintensität und/oder eine Änderung einer Signalintensität charakterisiert ist.
Ferner umfasst das Steuerungssystem 120 eine Steuerungsvorrichtung 128, die eingerichtet ist, zumindest einen Prozessparameter basierend auf den die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten einzustellen, sodass die additive Herstellung prozessparallel steuerbar ist.
Das Herstellungssystem 100 umfasst darüber hinaus eine Beleuchtungseinheit 130, mit der der Prozessraum 102, insbesondere eine Pulverbettoberfläche, beleuchtet werden kann.
Das in Figur 3 gezeigte Verfahren ist zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern vorgesehen. In Schritt 200 werden die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen mit einem ereignisbasierten Sensor 122, 124 erfasst, wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist. In Schritt 202 werden die die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten erzeugt. In Schritt 204 wird zumindest einer der Prozessparameter basierend auf den ereignisbasierten Daten eingestellt, sodass die additive Herstellung prozessparallel gesteuert wird.
Das in Figur 4 gezeigte Verfahren ist zur additiven Herstellung eines Bauteils basierend auf Prozessparametern ausgebildet. In Schritt 300 werden die die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen mit einem ereignisbasierten Sensor erfasst. In Schritt 302 werden die die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten erzeugt. In Schritt 304 wird zumindest ein Zustandsmerkmal während der Herstellung des Bauteils 104 basierend auf den Ereignisbasierten Daten identifiziert. In Schritt 306 wird dieses Zustandsmerkmal klassifiziert.
In Schritt 308 wird ein Datensatz basierend auf einem Ergebnis der Klassifikation erzeugt, wobei der Datensatz den zumindest einen einzustellenden Prozessparameter charakterisiert. Das im Vorherigen beschriebene Verfahren, das Steuerungssystem 120 und das Herstellungssystem 100 haben den Vorteil, dass auch bei komplexen Überwachungssituationen eine prozessparallele Einstellung von Prozessparametern erzeugt wird. Dies ermöglicht ferner eine prozessparallele Steuerung und/oder Regelung der additiven Herstellung des Bauteils.
BEZUGSZEICHEN
100 Herstellungssystem
102 Prozessraum
104 Bauteil 106 Prozesseinheit
108 Belichtungseinheit
110 Beschichtereinheit
112 Bewegungsrichtung
114 Tisch 116 Senkeinheit
118 Gestell
120 Steuerungssystem
122 erster ereignisbasierter Sensor
124 zweiter ereignisbasierter Sensor 126 zusätzlicher Sensor
128 Steuerungsvorrichtung
130 Beleuchtungseinheit
132 Pulver

Claims

ANSPRÜCHE Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils (104) basierend auf Prozessparametern, umfassend die Schritte:
Erfassen von die additive Herstellung betreffenden Zustandsänderungen mit einem ereignisbasierten Sensor (122, 124), wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist;
Erzeugen von die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten; und
Einstellen zumindest einer der Prozessparameter basierend auf den ereignisbasierten Daten, sodass die additive Herstellung prozessparallel gesteuert wird. Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend die Schritte:
Identifizieren und/oder Klassifizieren von mindestens einem Zustandsmerkmal während der Herstellung des Bauteils (104) basierend auf den ereignisbasierten Daten, und
Erzeugen eines Datensatzes basierend auf einem Ergebnis des Identifizierens und/oder des Klassifizierens, wobei der Datensatz den zumindest einen einzustellenden Prozessparameter charakterisiert. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Zustandsmerkmal ein Pulverbett (132), ein Schmelzbad oder ein gefügtes Material betrifft. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zumindest eine eingestellte Prozessparameter eine Prozessenergie, eine Eigenschaft eines Ausgangsmaterials, eine Eigenschaft eines Beschichters, eine Eigenschaft des Pulverbetts (132) und/oder eine Schutzgasatmosphäre ist oder umfasst. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schwellwert basierend auf einer Herstellungssituation angepasst wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zustandsänderungen mit einem ersten ereignisbasierten Sensor (122) und einem zweiten ereignisbasierten Sensor (124) erfasst werden,
- wobei vorzugsweise die Zustandsänderungen dreidimensional erfasst werden, sodass die ereignisbasierten Daten die Zustandsänderungen dreidimensional charakterisieren, um eine präzisere Einstellung des zumindest einen Prozessparameters zu ermöglichen, und/oder
- wobei vorzugsweise der erste ereignisbasierte Sensor (122) einen ersten Schwellwert und der zweite ereignisbasierte Sensor (124) einen von dem ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert aufweist, um verschiedene Zustandsänderungen zu erfassen. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zustandsänderungen mit einem zusätzlichen Sensor (126) erfasst werden, sodass die ereignisbasierten Daten um zusätzliche Daten erweitert werden, um insbesondere die Zustandsänderungen quotientenpyrometrisch zu erfassen. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte:
Erfassen von Zustandsänderungen in einem Schnellbetrieb, wobei die Zustandsänderungen in dem Schnellbetrieb derart erfasst werden, dass diese mit einem ersten Datensatz aufweisend ein erstes Datenvolumen repräsentiert werden; und
Erfassen von Zustandsänderungen in einem Normalbetrieb, wobei die Zustandsänderungen in dem Normalbetrieb derart erfasst werden, dass diese mit einem zweiten Datensatz aufweisend ein zweites Datenvolumen repräsentiert werden;
- wobei das erste Datenvolumen geringer ist als das zweite Datenvolumen, sodass der zumindest eine Prozessparameter in datenintensiven Herstellungssituationen prozessparallel in dem Schnellbetrieb einstellbar ist. Steuerungssystem (120) zum Steuern eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils (104) basierend auf Prozessparametern, umfassend einen ereignisbasierten Sensor (122), der anordenbar und ausgebildet ist, die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen zu erfassen, wobei eine Zustandsänderung durch eine über einem Schwellwert liegende Signaleigenschaft charakterisiert ist; und eine Steuerungsvorrichtung (128), die eingerichtet ist, zumindest einen Prozessparameter basierend auf den die Zustandsänderungen repräsentierenden, ereignisbasierten Daten einzustellen, sodass die additive Herstellung prozessparallel steuerbar ist. Steuerungssystem (120) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Steuerungsvorrichtung (128) eingerichtet ist, mindestens ein Zustandsmerkmal während der Herstellung des Bauteils (104) basierend auf den ereignisbasierten Daten zu identifizieren und/oder zu klassifizieren sowie einen Datensatz basierend auf einem Ergebnis des Identifizierens und/oder des Klassifizierens zu erzeugen, und der Datensatz den zumindest einen einzustellenden Prozessparameter charakterisiert. Steuerungssystem (120) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung (128) eingerichtet ist, den Schwellwert basierend auf einer Herstellungssituation anzupassen. Steuerungssystem (120) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen zweiten ereignisbasierten Sensor (124),
- wobei die Steuerungsvorrichtung (128) derart eingerichtet ist, dass die ereignisbasierten Daten die Zustandsänderungen dreidimensional charakterisieren, um eine präzisere Einstellung des zumindest einen Prozessparameters zu ermöglichen,
- wobei vorzugsweise der erste ereignisbasierte Sensor (122) einen ersten Schwellwert und der zweite ereignisbasierte Sensor (124) einen von dem ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert aufweist, um verschiedene Zustandsänderungen zu erfassen. Steuerungssystem (120) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen zusätzlichen Sensor (126), insbesondere eine Lichtfeldkamera, eine RGB-Kamera, eine Monochrom-Kamera oder eine Photodiode, der anordenbar und ausgebildet ist, Zustandsänderungen zu erfassen,
- wobei die Steuerungsvorrichtung (128) eingerichtet ist, die ereignisbasierten Daten um zusätzliche Daten zu erweitern, um insbesondere die Zustandsänderungen quotientenpyrometrisch zu erfassen. Steuerungssystem (120) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste ereignisbasierte Sensor (122), der zweite ereignisbasierte Sensor (124) und/oder der zusätzliche Sensor (126) anordenbar und ausgebildet sind, Zustandsänderungen in einem Schnellbetrieb zu erfassen, wobei die Zustandsänderungen in dem Schnellbetrieb derart erfassbar sind, dass diese mit einem ersten Datensatz aufweisend ein erstes Datenvolumen repräsentierbar sind, und Zustandsänderungen in einem Normalbetrieb zu erfassen, wobei die Zustandsänderungen in dem Normalbetrieb derart erfassbar sind, dass diese mit einem zweiten Datensatz aufweisend ein zweites Datenvolumen repräsentierbar sind;
- wobei das erste Datenvolumen geringer ist als das zweite Datenvolumen. Herstellungssystem (100) zur additiven Herstellung eines Bauteils (104), umfassend einen Prozessraum (102), in dem das Bauteil (104) basierend auf Prozessparametern additiv herstellbar ist, eine mit zumindest einem Prozessparameter einstellbare und innerhalb des Prozessraums wirkende Prozesseinheit (106), ein mit der Prozesseinheit (106) signaltechnisch gekoppeltes Steuerungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche 9-14,
- wobei der ereignisbasierte Sensor (122, 124) derart angeordnet ist, dass die additive Herstellung betreffende Zustandsänderungen innerhalb des Prozessraums (102) erfassbar sind. Herstellungssystem (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Prozesseinheit (106) zur strahlbasierten Fertigung mit einem Strahlengang ausgebildet ist, und der ereignisbasierte Sensor (122, 124) innerhalb des Strahlengangs angeordnet ist. Herstellungssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Prozesseinheit umfasst: eine Belichtungseinheit (108), die angeordnet und ausgebildet ist, ein Pulverbett (132) in dem Prozessraum (102) mit einem energiereichen Strahl zu belichten, um Pulver des Pulverbetts selektiv zu verfestigen, und/oder eine Beschichtereinheit (110), die angeordnet und ausgebildet ist, eine ebene Pulverbettoberfläche des Pulverbetts (132) zu erzeugen,
- wobei mit dem zumindest einen Prozessparameter die Belichtungseinheit (108) und/oder die Beschichtereinheit (110) einstellbar ist. Herstellungssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der ereignisbasierte Sensor (122, 124) an der Beschichtereinheit (110) angeordnet ist. Herstellungssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der ereignisbasierte Sensor (122, 124) an einer bewegbaren Handhabungseinheit angeordnet ist.
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