(57)【要約】【課題】付加製造すべき３次元の物体のさらに改善された構造特性を可能にする照射方策を実施する３次元の物体を付加製造する方法を提供すること。【解決手段】少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造する方法において、各造形材料層は、付加製造すべき３次元の物体（２）の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）を含み、照射区域（ＩＡ）は、複数の照射小区域（ＩＳＡ）に細分される方法であって、少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）は、多角形の形状を有し、この多角形は、少なくとも５つの辺を有する方法。【選択図】図２
2020128099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造する方法において、各造形材料層は、付加製造すべき前記３次元の物体（２）の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）を含み、前記照射区域（ＩＡ）は、複数の照射小区域（ＩＳＡ）に細分される方法であって、少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、多角形の形状を有し、前記多角形が、少なくとも５つの辺を有し、
少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、所与の方向及び／又は伸び及び／又は向きの複数の別個の照射ベクトル（ＩＶ）によって照射され、
前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）は、第１の照射小区域（ＩＳＡ）、第２の照射小区域（ＩＳＡ）、及び第３の照射小区域（ＩＳＡ）を含み、
前記第１の照射小区域（ＩＳＡ）へのエネルギービームの第１の照射ベクトル（ＩＶ１）、前記第２の照射小区域（ＩＳＡ）へのエネルギービームの第２の照射ベクトル（ＩＶ２）及び前記第３の照射小区域（ＩＳＡ）へのエネルギービームの第３の照射ベクトル（ＩＶ３）の各々の向きは、互いに異なる、
方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、六角形の形状を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、規則的又は不規則的な六角形の形状を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数のそれぞれの照射小区域（ＩＳＡ）が、六角形の形状を有する、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
六角形の形状を有する３つの直接隣接して配置された照射小区域（ＩＳＡ）が、単位セル（ＵＣ）を構成する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも２つの照射ベクトル（ＩＶ）が、平行な配置で配置される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも３つの別個の照射ベクトル（ＩＶ）が、等距離の配置で配置される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
直接隣接して配置された照射小区域（ＩＳＡ）の前記照射ベクトル（ＩＶ）が、互いに対してずらされ又は回転させられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
造形材料層内のそれぞれの照射小区域（ＩＳＡ）を照射する特定のシーケンスが使用され、前記シーケンスは、同じ空間的な伸び及び／又は向きの照射ベクトル（ＩＶ）を有する照射小区域（ＩＳＡ）が、共通の照射ステップで同時に又は連続して照射されることを規定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１の照射ステップで、第１の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトル（ＩＶ）を持つすべての照射小区域（ＩＳＡ）が照射され、次の照射ステップで、第２の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトル（ＩＶ）を持つすべての照射小区域（ＩＳＡ）が照射される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つの異なる、直接隣接して配置された造形材料層の照射小区域（ＩＳＡ）が、互いに対して横方向にずらされ又は回転させられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
造形材料層内の少なくとも２つの照射小区域（ＩＳＡ）が、少なくとも部分的に重なる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）向けの照射ユニット（７）であって、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法を実施する照射ユニット（７）。
【請求項１４】
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）であって、請求項１３に記載の少なくとも１つの照射ユニット（７）を備える装置（１）。
【請求項１５】
コードを記憶する非一過性のコンピュータ可読記憶媒体において、前記コードは、コンピュータ化された請求項１４に記載の付加製造装置による前記コードの実行時に付加製造すべき３次元の物体（２）の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）を表し、前記コードは、前記少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）が、複数の照射小区域（ＩＳＡ）に細分される装置であって、少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、多角形の形状を有し、前記多角形が、少なくとも５つの辺を有することを表すコードを含む、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのエネルギービームによって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体を付加製造（積層造形）する方法に関し、それによって各造形材料層は、付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの区域を含み、この区域は、複数の照射小区域に細分される。
【背景技術】
【０００２】
３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造するそれぞれの方法は、概して、従来技術から知られている。それぞれの方法は、少なくとも１つのエネルギービームによって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することを含む。各造形材料層は、付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの区域を含む。それぞれの方法は、たとえば、選択的レーザ溶融プロセスとして実施することができる。
【０００３】
付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべきそれぞれの造形材料層の少なくとも１つの区域は、典型的には、複数の照射小区域に細分され、これらの照射小区域を別個に照射することができる。この区域をそれぞれの照射小区域に細分し、それぞれの照射小区域を連続して照射することは、典型的には、いわゆる「照射方策」に事前定義される。知られている照射方策は、典型的には、それぞれの区域を正方形又は縞にそれぞれ細分することを実施する。
【０００４】
照射方策は、付加製造すべき３次元の物体の構造特性を制御するための重要な処置であり、特にそれぞれの照射方策は、付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に造形材料層の熱特性に強い影響を与えるため、さらに入念な照射方策が常に必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、付加製造すべき３次元の物体のさらに改善された構造特性を可能にする照射方策を実施する３次元の物体を付加製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の３次元の物体を付加製造する方法によって実現される。請求項１に従属する請求項は、請求項１に記載の方法の可能な実施形態に関する。
【０００７】
本明細書に記載の方法は、少なくとも１つのエネルギービームによって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体を付加製造する方法（以下、「方法」）である。それぞれの造形材料層は、造形材料粉末の層とすることができる。それぞれの造形材料粉末は、たとえば、金属粉末、セラミック粉末、又はポリマー粉末のうちの少なくとも１つを含むことができる。それぞれのエネルギービームは、たとえば、電子ビーム又はレーザビームとすることができる。したがって、この方法は、たとえば、選択的電子ビーム溶融プロセス又は選択的レーザ溶融プロセスとして実施することができる。
【０００８】
この方法は、少なくとも１つのエネルギービームによって固化することができる造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置（以下、「装置」）によって実施することができる。上述したように、それぞれの造形材料層は、造形材料粉末の層とすることができる。造形材料粉末は、たとえば、金属粉末、セラミック粉末、又はポリマー粉末のうちの少なくとも１つを含むことができる。それぞれのエネルギービームは、たとえば、電子ビーム又はレーザビームとすることができる。したがって、この装置は、たとえば、選択的電子ビーム溶融装置又は選択的レーザ溶融装置として実施することができる。
【０００９】
この方法によれば、各造形材料層は、付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの区域（以下、「照射区域」）を含む。３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべきそれぞれの照射区域は、付加製造すべき３次元の物体の幾何形状、すなわち特に横断面に基づいて画定される。したがって、各照射区域は、付加製造すべき３次元の物体の幾何形状、特に横断面を画定し、逆も同様である。
【００１０】
付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべきそれぞれの照射区域は、制御ユニット、たとえば制御コンピュータによって判定される。制御ユニットは、付加製造すべき３次元の物体の幾何形状、特に横断面を表す造形データ、たとえばスライスデータに基づいて、それぞれの照射区域（造形材料層ごと）を判定する。それぞれの制御ユニットは、この方法を実施する装置の照射ユニットの機能ユニットとすることができる。
【００１１】
この方法によれば、付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべきそれぞれの照射区域は、複数の照射小区域に細分される。これらの照射小区域は、特定のシーケンスに応じて別個に照射することができる。それぞれの照射区域をそれぞれの照射小区域に細分し、それぞれの照射小区域を連続して照射することは、典型的には、照射方策によって事前定義される。それぞれの照射方策は、それぞれの制御ユニットによって生成することができる。照射方策を生成する際、種々のユーザ入力を考慮することができる。
【００１２】
この方法によれば、少なくとも１つの照射小区域は、多角形の形状を有し、この多角形は、少なくとも５つの辺を有する。言い換えれば、それぞれの造形材料層のそれぞれの照射区域の単一の照射小区域、複数の照射小区域、又はすべての照射小区域が、少なくとも
５つの辺を有し、したがって少なくとも５つの点、すなわち特に角を有する多角形の形状を有することができ、これらの点でそれぞれの辺が交差する。したがって、それぞれの照射小区域は、少なくとも五角形として形成することができる。したがって、それぞれの照射小区域の内角の和は、少なくとも５４０°である。
【００１３】
概して、それぞれの照射区域又は造形材料層内で、少なくとも５つであるという条件付きの第１の数の辺を有する多角形の形状を有する第１の照射小区域を、少なくとも５つであるという条件付きの第２の数（第１の数とは異なる）の辺を有する照射小区域と混ぜ合わせることができることが考えられる。したがって、それぞれの照射区域又は造形材料層内で、それぞれ少なくとも５つの辺を有する異なる形状の多角形の照射小区域を使用することができる。また概して、それぞれの照射区域又は造形材料層内で、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する照射小区域を、５つ未満の辺を有する多角形の形状を有する照射小区域と混ぜ合わせることができることが考えられる。したがって、それぞれの照射区域又は造形材料層内で、それぞれ少なくとも５つの辺を有する（異なる形状の）多角形の照射小区域を、５つ未満の辺を有する照射小区域に関連して使用することができる。この記載から明らかなように、少なくとも１つのそれぞれの照射区域又は造形材料層内で、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する照射小区域を、互いに且つ／又は他の形状の照射小区域と任意に混ぜ合わせることができる。
【００１４】
また、それぞれの照射小区域が、同じ基本形状、すなわち少なくとも５つの辺を有する多角形によって画定された基本形状を有することができる場合でも、それぞれの照射小区域からなる区域は異なる可能性がある。言い換えれば、（共通の）照射区域又は異なる照射区域内で、それぞれ少なくとも５つの辺を有する異なるサイズの多角形を使用することができる。一例として、同じ又は異なるサイズ、したがって面積の五角形、六角形、七角形などを使用することができる。
【００１５】
したがって、この方法は、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する特別な多角形の照射小区域を使用することによって、（従来技術では典型的には正方形又は縞の形状である）特別な形状のそれぞれの照射小区域を使用することを提案する。それぞれの照射区域をそれぞれの多角形の形状のそれぞれの照射小区域に細分することで、特にそれぞれの照射区域又は造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散が改善されるため、付加製造すべき３次元の物体の構造特性に好影響を与えることができる。それぞれの照射区域又は造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散が改善される結果、造形材料層内の熱誘起応力の低減を改善し、したがって付加製造すべき３次元の物体の構造特性を改善することができる。
【００１６】
したがって、３次元の物体を付加製造するための改善された方法が提供される。
【００１７】
少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有するそれぞれの照射小区域は、所与の空間的な伸び及び／又は向きの複数の別個の照射ベクトル、特に走査ベクトルによって照射することができる。各照射ベクトルは、それぞれの照射小区域をエネルギービームによって照射するための典型的には線形のビーム又は照射経路を画定する。それによって、それぞれの照射小区域は、それぞれの照射小区域を所望のとおり照射及び固化するように、それぞれの照射ベクトルで充填される。
【００１８】
それぞれの照射ベクトル及び照射経路は、平行に位置合わせすることができ、したがって平行な配置を有することができる。平行な照射ベクトルは、互いに対して等距離の配置を有することができ、言い換えれば照射ベクトルの平行な配置において、少なくとも３つの別個の照射ベクトル及び照射経路をそれぞれ等距離の配置で配置することができる。
【００１９】
直接隣接して配置された照射小区域（共通の造形材料層内）の照射ベクトル及び照射経路はそれぞれ、互いに対してずらし又は回転させることができる。したがって、第１の照射小区域を照射するために使用される照射ベクトルの方向及び／又は伸び及び／又は向きは、第１の照射小区域に直接隣接して配置されたさらなる照射小区域を照射するために使用される照射ベクトルの方向及び／又は伸び及び／又は向きとは異なることができる。言い換えれば、隣接して配置された照射小区域を照射するために使用されるそれぞれの照射ベクトルの方向及び／又は伸び及び／又は向きは異なることができる。隣接して配置された照射小区域を照射するために使用されるそれぞれの照射ベクトルの方向及び／又は伸び及び／又は向きを、たとえば互いに対してずらし又は回転させることによって一斉に変動させることで、それぞれの照射区域及び造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与える。
【００２０】
それによって、造形材料層内のそれぞれの照射小区域を照射する特定のシーケンスを実施することができる。このシーケンスは、同じ空間的な方向及び／又は伸び及び／又は向きの照射ベクトルを有する照射小区域が、共通の照射ステップで同時に又は連続して照射されることを規定することができる。それぞれのシーケンスは、それぞれの照射区域及び造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与える。したがって、例示的なシーケンスは、第１の照射ステップで、第１の空間的な方向及び／又は伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルを持つすべての照射小区域が照射され、次のさらなる照射ステップで、さらなる空間的な方向及び／又は伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルを持つすべての照射小区域が照射されることを規定することができる。したがって、照射ステップの数は、照射ベクトルの異なる空間的な方向及び／又は伸び及び／又は向きの数に対応することができる。
【００２１】
付加製造すべき３次元の物体の構造特性に好影響を与えるための別の処置は、（共通の）造形材料層内で照射小区域を（横方向に）重ねることである。したがって、造形材料層内の少なくとも２つの照射小区域は、特にそれぞれの照射小区域の境界領域内で、少なくとも部分的に重なることができる。
【００２２】
付加製造すべき３次元の物体の構造特性に好影響を与え、且つ異なる造形材料層間の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与えるための別の処置は、異なる造形材料層、特に垂直方向に直接隣接して配置された造形材料層の照射小区域を横方向又は回転方向にずらすことである。したがって、少なくとも２つの異なる造形材料層、特に垂直方向に直接隣接して配置された造形材料層の照射小区域は、互いに対して横方向にずらし又は回転させることが可能である。
【００２３】
この方法の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの照射小区域は、六角形の形状を有する。言い換えれば、それぞれの造形材料層のそれぞれの照射区域の単一の照射小区域、複数の照射小区域、又はすべての照射小区域が、６つの辺を有し、したがって少なくとも６つの点、すなわち特に角を有する多角形の形状を有することができ、これらの点でそれぞれの辺が交差する。したがって、好ましくは、（少なくとも規則的な）六角形は、造形材料層の照射区域などの２次元の空間を間隙なく埋め尽くすために使用することができるため、六角形の形状の照射小区域（六角形の照射小区域）が使用される。
【００２４】
規則的な六角形は、典型的には、造形材料層などの２次元の空間を間隙なく埋め尽くすために使用することができるために好ましいが、概して不規則的な六角形も考えられる。したがって、少なくとも１つの照射小区域は、概して、規則的な六角形、すなわちすべての辺が同じ長さの六角形、又は不規則的な六角形、すなわち少なくとも２つの辺が異なる長さの六角形の形状を有することができる。
【００２５】
さらに好ましい実施形態によれば、それぞれ六角形の形状を有する３つの直接隣接して配置された照射小区域は、単位セルを構成する。六角形の各照射小区域は６つの辺を有するため、それぞれの単位セルの３つの六角形の照射小区域はそれぞれ、別の直接隣接して配置された六角形の照射小区域に２つの辺で一致し、すなわち直接接触する。したがって、それぞれの単位セルの２つの六角形の照射小区域は、互いに並んで配置され、それによって２つの六角形の小区域の中心点は、まっすぐな線によって接続され、この単位セルの第３の照射小区域は、これら２つの照射小区域から横方向にずれて配置される。いずれの場合も、それぞれの単位セルの３つの照射小区域の中心点間のまっすぐな接続線は、典型的には、（等辺）三角形を形成する。それぞれの単位セルを構成することで、造形材料層の照射区域などの２次元の空間を間隙なく埋め尽くす効率が増大する。
【００２６】
上述したように、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有するそれぞれの照射小区域は、所与の方向及び／又は伸び及び／又は向きの複数の別個の照射ベクトル、特に走査ベクトルによって照射することができる。当然ながら、これはまた、六角形の照射小区域にも当てはまる。この場合もまた、それぞれの照射小区域は、それぞれの照射小区域を固化するように、それぞれの照射ベクトルで充填される。それぞれの照射ベクトル、したがって照射経路は、平行な配置を有することができる。平行な照射ベクトルは、互いに対して等距離の配置を有することができる。
【００２７】
それぞれ六角形の形状を有する３つの直接隣接して配置された照射小区域によって構成された単位セルの前述の好ましい実施形態を参照すると、直接隣接して配置された六角形の照射小区域（共通の造形材料層内）の平行な照射ベクトルは、互いに対してずらし又は回転させることができる。直接隣接して配置された六角形の照射小区域の平行な照射ベクトルは、互いに対して６０°回転させることができる。したがって、特定の単位セルの第１の六角形の照射小区域を照射するために使用される照射ベクトルの空間的な伸び及び／又は向きは、この単位セルの第１の六角形の照射小区域に直接隣接して配置されたこの単位セルの第２の六角形の照射小区域を照射するために使用される照射ベクトルの空間的な伸び及び／又は向き、並びにこの単位セルの第１及び／又は第２の六角形の照射小区域に直接隣接して配置されたこの単位セルの第３の六角形の照射小区域を照射するために使用される照射ベクトルの空間的な伸び及び／又は向きとは異なることができる。言い換えれば、それぞれの単位セルの隣接して配置された六角形の照射小区域を照射するために使用されるそれぞれの照射ベクトルの空間的な伸び及び／又は向きは異なることができる。単位セルの隣接して配置された照射小区域を照射するために使用されるそれぞれの照射ベクトルの空間的な伸び及び／又は向きを、たとえば互いに対してずらし又は回転させることによって一斉に変動させることで、それぞれの照射区域及び造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与える。
【００２８】
それによって、造形材料層内の特に異なる単位セルのそれぞれの六角形の照射小区域を照射する特定のシーケンスを実施することができる。このシーケンスは、同じ空間的な伸び及び／又は向きの照射ベクトルを有する六角形の照射小区域が、同時に又は連続して照射されることを規定することができる。それぞれのシーケンスは、それぞれの照射区域及び造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与える。したがって、例示的なシーケンスは、第１の照射ステップで、第１の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルを持つすべての六角形の照射小区域が、同時に又は連続して照射され、次の照射ステップで、第２の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルを持つすべての六角形の照射小区域が、同時に又は連続して照射されることを規定することができる。したがって、照射ステップの数は、照射ベクトルの異なる空間的な伸び及び／又は向きの数に依存することができる。したがって、異なる単位セルの対応する空間的な伸び及び／又は向きの照射ベクトルを有する六角形の小区域を、共通の照射ステップで同時に又は連続して照射することができる。
【００２９】
本発明はさらに、少なくとも１つのエネルギービームによって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体を付加製造する装置向けの照射ユニットに関する。照射ユニットは、上述した方法を実施するように適合される。照射ユニットは、エネルギービームを生成するように適合された少なくとも１つのエネルギービーム生成ユニット、たとえば電子又はレーザ源と、造形材料層のうち選択的に照射及び固化すべき特定の照射区域へエネルギービームを偏向／移動させるように適合された少なくとも１つのエネルギービーム偏向ユニット、たとえば磁気又は光学要素、特に鏡、レンズなどの配置とを備えることができる。照射ユニットは、この方法を実施するために、制御ユニットを備えることができ、又は制御ユニットと通信することができる。したがって、この方法に関するすべての注釈はまた、照射ユニットにも当てはまる。
【００３０】
さらに、本発明は、少なくとも１つのエネルギービームによって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することで３次元の物体を付加製造する装置に関し、この装置は、上述した少なくとも１つの照射ユニットを備える。したがって、この装置は、この方法を実施するように適合される。したがって、この方法に関するすべての注釈はまた、この装置にも当てはまる。
【００３１】
この装置は、その動作中に動作可能な複数の機能ユニットを備える。第１の例示的な機能ユニットは、少なくとも１つのエネルギービームによって選択的に照射及び固化すべき造形材料層を形成するために装置の造形平面内に造形材料を塗布するように適合された造形材料塗布ユニットとすることができる。別の例示的な機能ユニットは、造形平面内に塗布された造形材料層を少なくとも１つのエネルギービーム、たとえば電子ビーム又はレーザビームによって連続して選択的に照射及び固化するように適合された照射ユニットとすることができる。
【００３２】
本発明はさらに、コードを記憶する非一過性のコンピュータ可読記憶媒体に関し、このコードは、コンピュータ化された付加製造装置、特に上記で指定した請求項に記載の装置によるコードの実行時に付加製造すべき３次元の物体の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域を表し、このコードは、少なくとも１つの照射区域が、複数の照射小区域に細分され、これらの照射小区域は、別個に照射することができ、少なくとも１つの照射小区域が、多角形の形状を有し、この多角形が、少なくとも５つの辺を有することを表すコードを含む。
【００３３】
本発明の例示的な実施形態について、図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】例示的な実施形態による３次元の物体を付加製造する装置の原理図である。
【図２】例示的な実施形態による照射区域の上面図である。
【図３】例示的な実施形態による照射区域の上面図である。
【図４】例示的な実施形態による照射区域の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、例示的な実施形態による少なくとも１つのエネルギービーム４、たとえばレーザビームによって固化することができる粉末状の造形材料３、たとえば金属粉末の層を連続して層ごとに選択的に照射し、それに伴って固化する３次元の物体２、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置１の原理図を示す。装置１は、たとえば、選択的レーザ溶融装置とすることができる。
【００３６】
装置１は、その動作中に動作可能な複数の機能ユニットを備える。各機能デバイスは、
複数の機能ユニットを備えることができる。機能デバイス及び装置１の動作はそれぞれ、中央制御デバイス（図示せず）によって制御される。
【００３７】
第１の例示的な機能デバイスは、装置１の動作中に連続して選択的に照射及び固化すべき造形材料３の層を装置１の造形平面ＢＰ内に連続して塗布するように適合された造形材料塗布デバイス５、たとえば再被覆デバイスである。水平の両方向矢印によって示すように、造形材料塗布デバイス５は、可動に支持された造形材料塗布要素６、たとえば再被覆要素、特に再被覆ブレードを備える。
【００３８】
別の例示的な機能デバイスは、造形平面ＢＰ内に塗布された造形材料３のそれぞれの層を少なくとも１つのエネルギービーム４によって連続して選択的に照射及び固化するように適合された照射デバイス７である。照射デバイス７は、特定の照射方策を生成及び／又は実施するように適合された制御ユニット８を備える。
【００３９】
装置１は、少なくとも１つのエネルギービーム４によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体２を付加製造する方法を実施するように適合される。
【００４０】
この方法によれば、各造形材料層は、付加製造すべき３次元の物体２の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域ＩＡを含む。それぞれの照射区域ＩＡは、付加製造すべき３次元の物体２の幾何形状、すなわち特に横断面に基づいて画定される。したがって、各照射区域ＩＡは、付加製造すべき３次元の物体２の幾何形状、特に横断面を画定し、逆も同様である。
【００４１】
それぞれの照射区域ＩＡは、照射ユニット７の制御ユニット８又は装置１の別の制御ユニット（図示せず）によって決定することができる。制御ユニット８は、付加製造すべき３次元の物体２の幾何形状、特に横断面を表す造形データ、たとえばスライスデータに基づいて、それぞれの照射区域ＩＡ（造形材料層ごと）を決定する。
【００４２】
図２〜４から明らかなように、図２〜４はそれぞれ、例示的な実施形態による装置１の造形平面ＢＰ内の照射区域ＩＡの上面図を示し、それぞれの照射区域ＩＡは、複数の照射小区域ＩＳＡに細分される。照射小区域ＩＳＡは、特定のシーケンスに応じて別個に照射することができる。それぞれの照射区域ＩＡをそれぞれの照射小区域ＩＳＡに細分し、それぞれの照射小区域ＩＳＡを連続して照射することは、典型的には、照射方策によって事前定義される。
【００４３】
図２、３から明らかなように、図３は、図２の細部ＩＩＩの拡大図であり、照射小区域ＩＳＡはそれぞれ、六角形の形状を有する。言い換えれば、照射小区域ＩＳＡはそれぞれ、６つの辺を有する多角形の形状を有する。
【００４４】
図２、３から明らかなように、３つの直接隣接して配置された六角形の照射小区域ＩＳＡは、単位セルＵＣを構成する。図３は、それぞれの単位セルＵＣの詳細図を示す。六角形の各照射小区域ＩＳＡはそれぞれ６つの辺を有するため、それぞれの単位セルＵＣの３つの六角形の照射小区域ＩＳＡはそれぞれ、別の直接隣接して配置された六角形の照射小区域ＩＳＡに２つの辺で一致し、すなわち直接接触する（図３参照）。したがって、それぞれの単位セルＵＣの２つの六角形の照射小区域ＩＳＡは、互いに並んで配置され、それによって２つの六角形の小区域ＩＳＡの中心点ＣＰは、まっすぐな線によって接続され、この単位セルＵＣの第３の照射小区域ＩＳＡは、これら２つの照射小区域ＩＳＡから横方向にずれて配置される。いずれの場合も、それぞれの単位セルＵＣの３つの照射小区域の中心点ＣＰ間のまっすぐな接続線は、（等辺）三角形を形成する（図３参照）。
【００４５】
それぞれの照射小区域ＩＳＡは、所与の方向及び／又は伸び及び／又は向きの複数の別個の照射ベクトルＩＶ、特に走査ベクトルによって照射することができる。図２、３から明らかなように、それぞれの照射小区域ＩＳＡは、それぞれの照射小区域ＩＳＡを固化するように、それぞれの照射ベクトルＩＶで充填される。各照射ベクトルＩＶは、それぞれの照射小区域ＩＳＡをエネルギービームによって照射するための典型的には線形のビーム又は照射経路を画定する。図２、３からやはり明らかなように、それぞれの照射ベクトルＩＶは、互いに対して平行な等距離の配置を有することができる。
【００４６】
図２、３に示す３つの直接隣接して配置された六角形の照射小区域ＩＳＡによって構成された単位セルＵＣの好ましい実施形態を参照すると、直接隣接して配置された六角形の照射小区域ＩＳＡの平行な照射ベクトルＩＶは、互いに対してずらし又は回転させることができる。図２、３の例示的な実施形態によれば、直接隣接して配置された六角形の照射小区域ＩＳＡの平行な照射ベクトルＩＶは、互いに対して６０°回転させることができる。したがって、特定の単位セルＵＣの第１の六角形の照射小区域ＩＳＡを照射するために使用される照射ベクトルＩＶ１の空間的な伸び及び／又は向きは、この単位セルＵＣの第１の六角形の照射小区域ＩＳＡに直接隣接して配置されたこの単位セルＵＣの第２の六角形の照射小区域ＩＳＡを照射するために使用される照射ベクトルＩＶ２の空間的な伸び及び／又は向き、並びにこの単位セルＵＣの第１及び／又は第２の六角形の照射小区域ＩＳＡに直接隣接して配置されたこの単位セルＵＳの第３の六角形の照射小区域ＩＳＡを照射するために使用される照射ベクトルＩＶ３の空間的な伸び及び／又は向きとは異なる。言い換えれば、単位セルＵＣの隣接して配置された六角形の照射小区域ＩＳＡを照射するために使用されるそれぞれの照射ベクトルＩＶ１〜ＩＶ３の空間的な伸び及び／又は向きは異なることができる。単位セルＵＣの隣接して配置された照射小区域ＩＳＡを照射するために使用されるそれぞれの照射ベクトルＩＶ１〜ＩＶ３の空間的な伸び及び／又は向きを、たとえば互いに対してずらし又は回転させることによって一斉に変動させることで、それぞれの照射区域ＩＡ及び造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与える。
【００４７】
それによって、造形材料層内の特に異なる単位セルＵＣのそれぞれの六角形の照射小区域ＩＳＡを照射する特定のシーケンスを実施することができる。このシーケンスは、同じ空間的な伸び及び／又は向きの照射ベクトルＩＶを有する六角形の照射小区域ＩＳＡが、同時に又は連続して照射されることを規定することができる。それぞれのシーケンスは、それぞれの照射区域ＩＡ及び造形材料層内の熱エネルギーの分布及び放散に好影響を与える。したがって、例示的なシーケンスは、第１の照射ステップで、第１の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルＩＶ１を持つすべての六角形の照射小区域ＩＳＡが、同時に又は連続して照射され、次の第２の照射ステップで、第２の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルＩＶ２を持つすべての六角形の照射小区域ＩＳＡが、同時に又は連続して照射され、次の第３の照射ステップで、第３の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトルＩＶ３を持つすべての六角形の照射小区域ＩＳＡが、同時に又は連続して照射されることを規定することができる。したがって、異なる単位セルＵＣの対応する空間的な伸び及び／又は向きの照射ベクトルＩＶを有する六角形の小区域ＩＳＡ（図２参照）を、共通の照射ステップで同時に又は連続して照射することができる。
【００４８】
図４は、別の例示的な実施形態による装置１の造形平面ＢＰ内の照射区域ＩＡの上面図を示す。図４から明らかなように、六角形の形状以外の形状、たとえば五角形の形状を有する照射小区域ＩＳＡを実施することができ、たとえば六角形の照射小区域ＩＳＡと組み合わせることができる。
【００４９】
図４は、この方法によれば、少なくとも１つの照射小区域ＩＳＡが多角形の形状を有し
、この多角形が少なくとも５つの辺を有することを説明する働きをする。言い換えれば、それぞれの照射区域ＩＡの単一の照射小区域ＩＳＡ、複数の照射小区域ＩＳＡ、又はすべての照射小区域ＩＳＡが、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有することができる。
【００５０】
図４からやはり明らかなように、それぞれの照射区域又は造形材料層内で、少なくとも５つであるという条件付きの第１の数の辺を有する多角形の形状を有する第１の照射小区域ＩＳＡを、少なくとも５つであるという条件付きの第２の数（第１の数とは異なる）の辺を有する照射小区域ＩＳＡと混ぜ合わせることができる。したがって、それぞれの照射区域ＩＡ又は造形材料層内で、それぞれ少なくとも５つの辺を有する異なる形状の多角形の照射小区域ＩＳＡを使用することができる。
【００５１】
図４からやはり明らかなように、それぞれの照射区域ＩＡ又は造形材料層内で、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する照射小区域ＩＳＡを、５つ未満の辺を有する多角形の形状を有する照射小区域ＩＳＡと混ぜ合わせることができる。したがって、それぞれの照射区域ＩＡ又は造形材料層内で、それぞれ少なくとも５つの辺を有する（異なる形状の）多角形の照射小区域ＩＳＡを、５つ未満の辺を有する照射小区域ＩＳＡに関連して使用することができる。
【００５２】
図４からやはり明らかなように、少なくとも１つのそれぞれの照射区域又は造形材料層内で、少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する照射小区域ＩＳＡを、互いに且つ／又は他の形状の照射小区域と任意に混ぜ合わせることができる。
【００５３】
図４からやはり明らかなように、それぞれの照射小区域ＩＳＡが、同じ基本形状、すなわち少なくとも５つの辺を有する多角形によって画定された基本形状を有することができる場合でも、それぞれの照射小区域ＩＳＡからなる区域は異なる可能性がある。それぞれの例として、図４は、（共通の）照射区域ＩＡ内で使用される異なるサイズの六角形の多角形を示す。
【００５４】
図示しないが、造形材料層内の少なくとも２つの照射小区域ＩＳＡは、特にそれぞれの照射小区域ＩＳＡの境界領域内で、少なくとも部分的に重なることができる。そのようにして、付加製造すべき３次元の物体２の構造特性に好影響を与えることができる。
【００５５】
付加製造すべき３次元の物体２の構造特性に好影響を与えるための別の処置は、異なる造形材料層、特に垂直方向に直接隣接して配置された造形材料層の照射小区域を横方向又は回転方向にずらすことである。したがって、少なくとも２つの異なる造形材料層、特に垂直方向に直接隣接して配置された造形材料層の照射小区域ＩＳＡは、互いに対して横方向にずらし又は回転させることが可能である。
【００５６】
図２〜４の実施形態に関連して記載した特徴は、互いに任意に組み合わせることができる。
以上の開示から以下の付記が提案される。
（付記１）
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造する方法において、各造形材料層は、付加製造すべき前記３次元の物体（２）の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）を含み、前記照射区域（ＩＡ）は、複数の照射小区域（ＩＳＡ）に細分される方法であって、少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、多角形の形状を有し、前記多角形が、少なくとも５つの辺を有する、方法。
（付記２）
前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、六角形の形状を有する、付記１に記載の方法。
（付記３）
前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、規則的又は不規則的な六角形の形状を有する、付記２に記載の方法。
（付記４）
複数のそれぞれの照射小区域（ＩＳＡ）が、六角形の形状を有する、付記２又は３に記載の方法。
（付記５）
六角形の形状を有する３つの直接隣接して配置された照射小区域（ＩＳＡ）が、単位セル（ＵＣ）を構成する、付記４に記載の方法。
（付記６）
少なくとも５つの辺を有する多角形の形状を有する前記少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、所与の方向及び／又は伸び及び／又は向きの複数の別個の照射ベクトル（ＩＶ）、特に走査ベクトルによって照射される、付記１〜５のいずれか一つに記載の方法。
（付記７）
少なくとも２つの照射ベクトル（ＩＶ）が、平行な配置で配置される、付記６に記載の方法。
（付記８）
少なくとも３つの別個の照射ベクトル（ＩＶ）が、等距離の配置で配置される、付記７に記載の方法。
（付記９）
直接隣接して配置された照射小区域（ＩＳＡ）の前記照射ベクトル（ＩＶ）が、互いに対してずらされ又は回転させられる、付記６〜８のいずれか一つに記載の方法。
（付記１０）
造形材料層内のそれぞれの照射小区域（ＩＳＡ）を照射する特定のシーケンスが使用され、前記シーケンスは、同じ空間的な伸び及び／又は向きの照射ベクトル（ＩＶ）を有する照射小区域（ＩＳＡ）が、共通の照射ステップで同時に又は連続して照射されることを規定する、付記９に記載の方法。
（付記１１）
第１の照射ステップで、第１の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトル（ＩＶ）を持つすべての照射小区域（ＩＳＡ）が照射され、次の照射ステップで、第２の空間的な伸び及び／又は向きを有する照射ベクトル（ＩＶ）を持つすべての照射小区域（ＩＳＡ）が照射される、付記１０に記載の方法。
（付記１２）
少なくとも２つの異なる造形材料層、特に直接隣接して配置された造形材料層の照射小区域（ＩＳＡ）が、互いに対して横方向にずらされ又は回転させられる、付記１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
（付記１３）
造形材料層内の少なくとも２つの照射小区域（ＩＳＡ）が、特に前記それぞれの照射小区域の境界領域内で、少なくとも部分的に重なる、付記１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
（付記１４）
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）向けの照射ユニット（７）であって、付記１〜１３のいずれか一つに記載の方法を実施するように適合された照射ユニット（７）。
（付記１５）
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって造形材料層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）であって、付記１４に記載の少なくとも１つの照射ユニット（７）を備える装置（１）。
（付記１６）
コードを記憶する非一過性のコンピュータ可読記憶媒体において、前記コードは、コンピュータ化された付加製造装置、特に付記１５に記載の装置による前記コードの実行時に付加製造すべき３次元の物体（２）の付加造形中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）を表し、前記コードは、前記少なくとも１つの照射区域（ＩＡ）が、複数の照射小区域（ＩＳＡ）に細分される装置であって、少なくとも１つの照射小区域（ＩＳＡ）が、多角形の形状を有し、前記多角形が、少なくとも５つの辺を有することを表すコードを含む、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【符号の説明】
【００５７】
１  装置
２  ３次元の物体
３  造形材料
４  エネルギービーム
５  造形材料塗布デバイス
６  造形材料塗布要素
７  照射デバイス
８  制御ユニット
ＢＰ  造形平面
ＣＰ  中心点
ＩＡ  照射区域
ＩＳＡ  照射小区域
ＩＶ１  照射ベクトル
ＩＶ２  照射ベクトル
ＩＶ３  照射ベクトル
ＵＣ  単位セル
【図１】
2020128099.tif 000003
【図２】
2020128099.tif 000004
【図３】
2020128099.tif 000005
【図４】
2020128099.tif 000006