(57)【要約】  ３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の照射システム（１８）を較正するための機器（４８）は、較正パターンにしたがって照射平面（５２）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するために照射システム（１８）を制御するように適応された制御ユニット（５０）を含む。機器（４８）はさらに、照射平面（５２）内に配設され、較正パターンにしたがった放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の照射に応答して制御ユニット（５０）に信号を出力するように適応されたセンサ装置を含む。制御ユニット（５０）はさらに、センサ装置（５６）により出力された信号に基づいてセンサ装置（５６）上に入射する放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成し、実際の照射パターンのデジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較して、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を決定し、かつ実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて照射システム（１８）を較正する、ように適応されている。
2019514754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の照射システム（１８）を較正するための機器（４８）であって、
較正パターンにしたがって照射平面（５２）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するために照射システム（１８）を制御するように適応された制御ユニット（５０）と、
前記照射平面（５２）内に配設され、前記較正パターンにしたがった前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の照射に応答して前記制御ユニット（５０）に信号を出力するように適応されたセンサ装置（５６）と、を備える機器において、
前記制御ユニット（５０）がさらに、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成し、
前記実際の照射パターンのデジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の偏差を決定し、かつ
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて前記照射システム（１８）を較正する、
ように適応されている機器。
【請求項２】
前記制御ユニット（５０）は、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づき、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記偏差を取り除くような形で前記照射システム（１８）を較正するように適応されている、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記センサ装置（５６）は較正キャリア（１６；６６）内に一体化され、該較正キャリア（１６；６６）は前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき前記原料粉末を担持する、又は、
前記センサ装置（５６）は、前記照射システム（１８）を較正する間に、キャリア（１６）を置換するように適応され、該キャリア（１６）は前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき前記原料粉末を担持する、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項４】
前記センサ装置（５６）が、前記照射平面（５２）内部の離散的位置に配設された複数のセンサ（５６ａ）を含んでおり、前記センサ（５６ａ）の各検出部域は、たとえ前記照射システム（１８）が脱較正された場合でも前記較正パターンにしたがって前記照射システム（１８）により発出された放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）でセンサ（５６ａ）が照射されるように選択されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の機器。
【請求項５】
前記センサ装置（５６）が単一のセンサ（５６ｂ）を含み、前記単一のセンサ（５６ｂ）の検出部域が、前記照射平面（５２）を実質的にカバーするように選択される、請求項１〜３の何れか一項に記載の機器。
【請求項６】
前記基準パターンの前記デジタル画像は前記制御ユニット（５０）のメモリ（５８）内に記憶されており、かつ／または前記制御ユニット（５０）は、ディスプレイデバイス上に前記基準パターンのデジタル画像および／または前記実際の照射パターンの前記デジタル画像を表示するように適応されており、かつ／または前記制御ユニット（５０）は、前記照射システム（１８）の較正中の前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の出力が前記装置（１０）の通常動作中に比べ低くなるような形で照射システム（１８）を制御するように適応されている、請求項１〜５の何れか一項に記載の機器。
【請求項７】
前記制御ユニット（５０）は、
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出される前記実際の照射パターンの線幅を決定し、
前記決定された線幅と基準線幅を比較し、かつ
前記決定された線幅と前記基準線幅の間の前記比較に基づいて前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）をフォーカスするように前記照射システム（１８）を較正する、
ように適応されている、請求項１〜６の何れか一項に記載の機器。
【請求項８】
前記制御ユニット（５０）は、
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）のスポット形状を決定し、
前記決定された形状と基準形状を比較し、かつ、
前記決定された形状と前記基準形状の間の比較に基づき、前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の楕円歪みを補償するように、前記照射システム（１８）を較正する、
ように適応されている、請求項１〜７の何れか一項に記載の機器。
【請求項９】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の前記照射システム（１８）が複数の照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を含み、各照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）は、前記照射平面（５２）に関連付けられた照射部域（６０、６２）上および隣接する照射部域（６０、６２）の間に配設された重複部域（６４）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するように適応されており、
前記制御ユニット（５０）は、
それぞれの較正パターンにしたがって複数の放射線ビーム（２２ａ、２２ｂ）で選択された重複部域（６４）を照射するように、前記複数の照射ユニットを制御し、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２ｂ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成し、
前記実際の照射パターンのデジタル画像とそれぞれの基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記それぞれの基準パターンとの間の偏差を決定し、かつ
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて前記照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を較正する、
ように適応されている、請求項１〜８の何れか一項に記載の機器。
【請求項１０】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の照射システム（１８）を較正するための方法において、
較正パターンにしたがって照射平面（５２）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するために照射システム（１８）を制御するステップと、
前記較正パターンにしたがった前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の照射に応答して信号を出力するセンサ装置（５６）を前記照射平面（５２）内に配設するステップと、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成するステップと、
前記実際の照射パターンのデジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の偏差を決定するステップと、
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて前記照射システム（１８）を較正するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記照射システム（１８）は、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づき、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記偏差を取り除くような形で較正される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記センサ装置（５６）が較正キャリア（１６；６６）内に一体化され、該較正キャリアは、前記装置（１０）の通常動作中照射すべき原料粉末を担持するか、または、前記照射システム（１８）を較正する間、前記装置（１０）の通常動作中照射すべき前記原料粉末を担持するキャリア（１６）に置換するように適応されている、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記センサ装置（５６）が、前記照射平面（５２）内部の離散的位置に配設された複数のセンサ（５６ａ）を含んでおり、前記センサ（５６ａ）の各検出部域は、たとえ前記照射システム（１８）が脱較正された場合でも前記較正パターンにしたがって前記照射システム（１８）により発出された放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）でセンサ（５６ａ）が照射されるように選択されているか、又は、
前記センサ装置（５６）が、前記照射平面（５２）内に配設された単一のセンサ（５６ｂ）を含み、前記単一のセンサ（５６ｂ）の検出部域が、前記照射平面（５２）を実質的にカバーするように選択される、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記基準パターンの前記デジタル画像が制御ユニット（５０）のメモリ（５８）内に記憶されており、かつ／または前記基準パターンのデジタル画像および／または前記実際の照射パターンの前記デジタル画像がディスプレイデバイス上に表示されるように適応されており、かつ／または前記照射システム（１８）は、前記照射システム（１８）の較正中の前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の出力が前記装置（１０）の通常動作中に比べ低くなるような形で制御されている、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出される前記実際の照射パターンの線幅を決定するステップと、
前記決定された線幅と基準線幅とを比較するステップと、
前記決定された線幅と前記基準線幅との間の比較に基づいて前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）をフォーカスするように前記照射システム（１８）を較正するステップと、
をさらに含む、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）のスポット形状を決定するステップと、
前記決定された形状と基準形状を比較するステップと、
前記決定された形状と前記基準形状の間の前記比較に基づき、前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の楕円歪みを補償するように、前記照射システム（１８）を較正するステップと、
をさらに含む、請求項１０〜１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の前記照射システム（１８）が複数の照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を含み、各照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）は、前記照射平面（５２）に関連付けされた照射部域（６０、６２）上および隣接する照射部域（６０、６２）の間に配設された重複部域（６４）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するように適応されており、
それぞれの較正パターンにしたがって複数の放射線ビーム（２２ａ、２２ｂ）で選択された重複部域（６４）を照射するように、前記複数の照射ユニットを制御するステップと、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成するステップと、
前記実際の照射パターンのデジタル画像とそれぞれの基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記それぞれの基準パターンとの間の偏差を決定するステップと、
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を較正するステップと、
を含む、請求項１０〜１６の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料粉末の層に電磁放射線または粒子放射線を照射することによって、３次元ワークピースを製造するための装置の照射システムを較正するための機器および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末床融合（powder bed fusion）は、粉状の、特に金属および／またはセラミック原料を複雑な形状の３次元ワークピースへと加工することのできる累積的積層プロセスである。この目的で、原料粉末層がキャリア上に塗布され、製造されるべきワークピースの所望の幾何形状に応じて部位選択的にレーザ放射を受ける。粉末層内に進入するレーザ放射は、原料粉末粒子の加熱およびその後の溶融または焼結をひき起こす。次に、ワークピースが所望の形状およびサイズになるまで、すでにレーザ処理を受けているキャリア上の層に対し連続的にさらなる原料粉末層が逐次塗布される。選択的レーザ溶融またはレーザ焼結は、特に、ＣＡＤデータに基づいて、プロトタイプ、工具、交換部品または医療用プロテーゼ、例えば歯科または整形外科用プロテーゼなどの製造のために使用可能である。
【０００３】
粉末床融合プロセスによる粉状原料から成形体を製造するための装置は、例えば特許文献１に記載されている。先行技術の装置は、製造されるべき整形体のための複数のキャリアを収容するプロセスチャンバを含む粉末層調製システムには、キャリア上にレーザビームで照射されるべき原料粉末を塗布するため、キャリアを横断して往復移動することのできる粉末タンクホルダが含まれている。プロセスチャンバは、プロセスチャンバ内部に保護ガス雰囲気を確立する目的でプロセスチャンバに保護ガスを供給し得る供給ラインを含む保護ガス回路に連結されている。
【０００４】
例えば、粉状原料に照射することによって３次元ワークピースを製造するための装置内で利用され得る照射システムは、特許文献２に記載されている。照射システムは、放射線源、詳細にはレーザ源および光学ユニットを含む。放射線源により発出される放射線ビームが供給される光学ユニットは、ビーム拡大器およびスキャナユニットを含む。スキャナユニットの内部には、放射線ビームを複数の放射線サブビームに分割する目的でビーム路内に折り畳み可能な回析光学素子が、放射線サブビームを偏向するために偏向ミラーの前方に配設されている。スキャナユニットによって発出された放射線ビームまたは放射線サブビームは、ｆ−シータレンズの形で設計されている対物レンズに供給される。
【０００５】
粉状原料に照射を行うことによって３次元ワークピースを製造するための装置の中で使用される照射システム、詳細には光学ユニットを較正するためには、装置の通常動作中照射すべき原料粉末層を担持するキャリアに対して、いわゆるバーンオフホイルが適用される。バーンオフホイルは次に、既定のパターンにしたがって照射され、結果としてホイル上の照射パターンのバーンオフ画像を発生させる。バーンオフ画像はデジタル化され、照射パターンのデジタル基準画像と比較される。デジタル化されたバーンオフ画像と基準画像の間の比較の結果に基づいて、照射ユニットは、実際のバーンオフ画像と基準画像の間の偏差を補償するために較正される。
【０００６】
バーンオフホイルは、例えば特許文献３又は４に記載されているように、複数の照射ユニットが備わった、粉状原料に照射することにより３次元ワークピースを製造するための装置のキャリア上に画定された隣接する照射部域間の重複するゾーン内で動作する複数の放射線ビーム、特にレーザビームの軌道を較正するためにも使用される。
【０００７】
基本的に、ホイルを照射した時点でバーンオフホイル上に作り出される燃焼ラインの厚みも、放射線ビームのデフォーカスを測定するための標示として使用可能であると考えられる。しかしながら、これらの測定値の精度および信頼性は典型的には、放射線ビームのフォーカスを較正するために測定値を使用するにはあまりに低すぎるものである。したがって、放射線ビームのフォーカスを較正するためには、通常追加の厳格な測定が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１７９３９７９（Ｂ１）号明細書
【特許文献２】欧州特許第２３３５８４８（Ｂ１）号明細書
【特許文献３】欧州特許第２８７５８９７（Ｂ１）号明細書
【特許文献４】欧州特許第２８６２６５１（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、原料粉末に電磁放射線または粒子放射線を照射することによって３次元ワークピースを製造するための装置において利用される照射システムの信頼性の高い精確な較正を可能にする機器および方法を提供するという目的に向けられている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１に記載の機器及び請求項１０に記載の方法によって対処される。
【００１１】
３次元ワークピースを製造するための装置の照射システムは、較正パターンにしたがって照射平面上に放射線ビームを照射するために照射システムを制御するように適応された制御ユニットを含む。較正すべき照射システムは、放射線源および複数の光学素子を含み得る。照射システムには、１つの放射線源のみが具備されていてよい。しかしながら、照射システムが複数の放射線源を備えていることも構想可能である。照射システムが複数の放射線源を含む場合、複数の光学素子を含む別個の光学ユニットを各放射線源と関連付けられてもよい。
【００１２】
少なくとも１つの放射線源は、レーザ源、例えばダイオード励起のイッテルビウムファイバレーザであり得る。さらに、複数の光学素子は、例えば、放射線源、スキャナおよび対物レンズによって発出される放射線ビームを拡大するためのビーム拡大器を含み得る。代替的には、複数の光学素子は、フォーカスレンズおよびスキャナユニットを含むビーム拡大器を含み得る。スキャナユニットを用いて、ビーム路の方向およびビームに直交する平面内の両方における放射線ビームの焦点の位置を変更し、適応させることが可能である。スキャナユニットは、検流計スキャナの形で設計されてよく、対物レンズはｆ−シータ対物レンズであってよい。
【００１３】
照射平面は、装置の通常動作中、キャリア上に適応され照射システムにより発出された放射線ビームに付されて生成的積層造形方法により３次元ワークピースを生成する原料粉末層の表面に対応する平面であり得る。しかしながら、照射システムの較正中に放射線ビームによって照射される照射平面を、装置の通常動作中放射線ビームにより照射される原料粉末層の表面との関係においてオフセット、詳細には垂直方向にオフセットさせることも同様に想定可能である。
【００１４】
照射平面は好ましくは、プロセスチャンバの内部に制御された雰囲気、詳細には不活性雰囲気を維持することができるように、周囲雰囲気に対し密封可能であり得るプロセスチャンバの内部に配設されている。装置の通常動作中、照射システムにより発出される放射線ビームにより照射される原料粉末は、金属粉末であってよいが、同様に、セラミック粉末、またはプラスチック材料粉末または異なる材料を含有する粉末であってもよい。粉末は、任意の好適な粒度または粒度分布を有し得る。しかしながら、１００μｍ未満の粒度の粉末を加工することが好ましい。
【００１５】
制御ユニットは、専ら照射システムの較正を制御するのに役立つ電子制御ユニットであって良い。しかしながら、ハードウェアまたはソフトウェアとして実装され得る制御ユニットを、例えば同じく装置および／または照射システムの通常動作を制御するために役立つ３次元ワークピースを製造するための装置の下位制御ユニット内に統合することも同様に構想可能である。較正パターンは、照射システムの脱較正（decalibration）を検出するのに好適であるあらゆるパターンであってよく、例えば、照射平面を横断して均等にまたは不均等に分布し得る点形および／または線形の要素を含むことができる。
【００１６】
照射システムを較正するための機器はさらにセンサ装置を含む。センサ装置は、照射平面内に配設され較正パターンにしたがった照射ビームでの照射に応答して制御ユニットに対し信号を出力するように適応される。こうしてセンサ装置は、照射システムにより発出された放射線ビームでの照射に対する感応性を有し、照射システムが発出した放射線ビームがセンサ装置上に入射するパターンに特徴的である電子信号を出力する。その結果、照射システムが発出した放射線ビームがセンサ装置を用いてセンサ装置上に入射するパターンは、電子的に追跡され「記録される」。こうして、照射システムを較正するための機器は、較正パターンを追跡および「記録」するために使い捨てバーンオフホイルを使用する必要性を取除き、放射線ビームは、照射システムの較正中に照射平面上に照射されるのと同時に後続する。例えば、センサ装置は、フォトセンサ、フォトチップ、フォトダイオード、ＣＣＤセンサおよび／またはＣＭＯＳセンサを含み得る。
【００１７】
照射システムを較正するための機器の制御ユニットはさらに、センサ装置により出力された信号に基づいてセンサ装置上に入射する放射線ビームにより作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成し、実際の照射パターンのデジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較して、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を決定し、かつ実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて照射システムを較正するように適応されている。換言すると、センサ装置から制御ユニットに対して提供された信号に基づいて、制御ユニットは「実」照射パターンのデジタル画像を直接生成し、「実」照射パターンの前記デジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較し、「実」照射パターンと基準パターンとの間の偏差に基づいて照射システムを較正する。
【００１８】
結果として、従来の較正方法においてバーンオフホイル上で生成される照射パターンのバーンオフ画像をデジタル化するステップは無しですませることができる。したがって、較正すべき照射システムの備わった装置の設置サイトから、バーンオフホイルの評価を行うサイト、例えば装置メーカーの製造サイトまでバーンオフホイルを移動させる必要はもはや無い。したがって、コストと時間の節約を実現することができる。さらに、バーンオフホイル上の照射パターンのバーンオフ画像のデジタル化の時点で発生する誤差を回避することができる。その結果として、実際の照射パターンと基準パターンの間の偏差を、極めて精確に決定することができ、照射システムの較正を、高い精度および高い信頼性で行うことができる。
【００１９】
本明細書中に記載されている機器を用いて行なわれる較正プロセスは、特に照射システムの光学ユニットのスキャナに関する。すなわち、機器は、照射システムの光学ユニットのスキャナを較正するために使用することができる。しかしながら、センサ装置を用いて得ることのできる実際の照射パターンのデジタル画像の高い精度に起因して、この機器は、以下でさらに詳述するように放射線ビームを望まれる通りにフォーカスするため、照射システムの光学ユニットのスキャナを較正するのに使用することも可能である。こうして、放射線ビームをフォーカスするために通常必要な追加の厳格な測定を回避することができる。さらに、機器は、例えば照射平面の中心から離隔された照射平面内部のコーナーの場所を照射した時点でワークピース製造プロセス中に関連性あるものとなり得る照射平面上に入射する放射線ビームの楕円歪みを測定するために使用可能である。測定に基づいた好適なビーム補償を開始することができる。
【００２０】
照射システムの光学ユニットのスキャナを較正するために使用すべき照射システムの較正用機器には単に、画素位置が照射を受けているか否かを画素毎にデジタル検出するように構成されたコスト効率の良いセンサ装置が備わっているだけでよい。しかしながら、放射線ビームをフォーカスするためまたはビーム補償のために照射システムの較正機器を使用しなければならない場合、センサ装置は、特定の画素位置における放射線ビームの強度を測定する上でも好適でなければならない。こうして機器は、必要に応じて適切に設計されたセンサ装置を備えることができる。
【００２１】
照射システムを較正するための機器の好ましい実施形態において、制御ユニットは、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を取除くような形で実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて照射システムを較正するように適応される。こうして、照射システムの極めて容易かつ信頼性の高い較正が可能になる。
【００２２】
センサ装置は、装置の通常動作中、すなわち３次元ワークピースを生成するための装置の動作の間、照射すべき原料粉末を担持する較正キャリア内に統合されてよい。機器のこの実施形態において、同じキャリアは、装置の照射システムを較正するための較正プロセスと装置の通常動作の両方のために使用される。その結果、較正プロセスは、装置のセットアップを修正することなく極めて時間効率の良い形で行うことができる。
【００２３】
しかしながら、代替的には、照射システムを較正する間、装置の通常動作中に照射すべき原料粉末を担持するキャリアに置換するように適応されている較正キャリア内にセンサ装置を統合することも同様に構想可能である。照射システムを較正するための機器のこの実施形態の場合、装置の通常動作中照射すべき原料粉末を担持するキャリアは、単純にかつ容易に較正キャリアによって置換され得ることから、較正プロセスはなお、極めて時間効率の良い形で実施可能である。さらに、同様に装置の通常動作の間、センサ装置が放射線ビームに曝露されているときに発生し得るセンサ装置の損傷または劣化を回避することができる。
【００２４】
センサ装置は、照射平面内部の離散的位置に配設された複数のセンサを含んでいてよい。例えば、個別のセンサが、照射平面内で較正パターンの点および／または線形要素の部域内に配設されていてよい。個別の比較的小型のセンサを使用することで、照射システムの較正用機器のコストを削減することができる。しかしながら、各センサの検出部域は、好ましくは、照射システムが脱較正（decalibration）されている場合でも較正パターンにしたがって照射システムにより発出された放射線ビームでセンサが照射されるような形で選択される。換言すると、各センサの検出部域は、照射システムの較正中に放射線ビームが照射平面を横断して移動する実際の照射パターンが基準パターンに比べてオフセットされている場合でも、センサが照射システムの較正の間に照射システムにより発出される放射線ビームに曝露されることを保証するのに充分なほど大きくなければならない。
【００２５】
一変形形態において、センサ装置には、照射平面を実質的にカバーするように選択された検出部域を有する単一のセンサが備わっていてよい。このとき、機器は、照射システムが大きく脱較正（decalibration）されている場合でさえ、極めて高い信頼性で動作する。
【００２６】
基準パターンのデジタル画像は、制御ユニットのメモリ内に記憶されてよい。しかしながら代替的には、制御ユニットとは別のユニットに関連づけられたメモリ内または移動可能な記憶媒体上に基準パターンのデジタル画像を記憶することも同様に構想可能である。
【００２７】
さらに、制御ユニットは、基準パターンのデジタル画像および／または実際の照射パターンのデジタル画像をディスプレイデバイス上に表示するように適応されてよい。したがって、較正手順の結果を視覚化することができる。
【００２８】
制御ユニットは、照射システムの較正中の放射線ビームの出力が装置の通常動作中に比べ低くなるような形で照射システムを制御するように適応されていてよい。例えば、照射システムの較正中、制御ユニットは、放射線ビームの出力が装置の通常動作中の放射線ビームの出力に比べて１％にまで削減されるような形で、照射システムを制御することができる。照射システムを較正するための削減された出力を有する放射線ビームを使用することによって、センサ装置が放射線ビームによる損傷を受けないように保証することができる。
【００２９】
放射線ビームの出力を削減するために、制御ユニットは、放射線ビームが、例えばグレーフィルタを通して導かれることにより弱化されるビームトラップまたはビーム分割器がビーム路内に導入されるような形で、照射システムを制御することができる。代替的には、少なくとも照射システムの１つ以上のスキャナ（単複）を較正するために、装置の通常動作中に使用されるビーム源よりも少ない出力を有する較正放射線源を使用することも同様に構想可能である。しかしながら、放射線ビームの出力を削減するための措置は、放射線ビームの出力の削減が放射線ビームの焦点位置に影響を及ぼさないような形で選択されなければならない。
【００３０】
照射システムを較正するための機器の好ましい実施形態において、制御ユニットは、センサ装置上に入射する放射線ビームにより作り出される実際の照射パターンの線幅を決定し、決定された線幅と基準線幅を比較し、かつ決定された線幅と基準線幅の間の比較に基づいて放射線ビームをフォーカスするように照射システムを較正するように適応されている。すでに上述したように、センサ装置を用いて得られる実際の照射パターンのデジタル画像の高い精度および解像度に起因して、決定された線幅と基準線幅の間の偏差は、放射線ビームをフォーカスするための基礎として役立つために必要な精度を有する制御ユニットによって決定され得る。このとき、照射システムは、決定された線幅と基準線幅の間の偏差を取除くような形で、決定された線幅と基準線幅の間の決定された偏差に基づいて較正され得る。その結果、放射線ビームのフォーカスは、追加の厳格な測定を実施する必要なく達成され得る。
【００３１】
さらに制御ユニットは、センサ装置上に入射する放射線ビームのスポットの形状を決定するように適応されていてよい。こうして、例えば放射線ビームの楕円歪みを決定することができる。制御ユニットはさらに、決定された形状と基準形状を比較し、かつ、決定された形状と基準形状の間の比較に基づき、放射線ビームの楕円歪みが補償されるように較正するべく適応されていてよい。
【００３２】
較正すべき照射システムは複数の照射ユニットを含んでいてよい。各照射ユニットは、照射平面に関連付けられた照射部域上および隣接する照射部域の間に配設された重複部域上に放射線ビームを照射するように適応されていてよい。照射システムの各照射ユニットは、その別個の付随する放射線源を含んでいてよい。ただし、複数の照射ユニットが共通の放射線源からの放射線ビームの供給を受けることも構想可能である。照射平面の重複部域を、この重複部域に隣接して配設された照射部域上に放射線ビームを照射するように適応されている２つのみの照射ユニットにより発出される放射線ビームに曝露させてもよい。しかしながら、例えば、４つの象眼形状の照射部域の交差点の領域内に配設された重複部域を２つ超、例えば４つの照射ユニットによって発出された放射線ビームに曝露させることも同様に構想可能である。さらに、例えば照射平面内の照射部域の数および配設に応じて、照射平面内に唯１つの重複部域または複数の重複部域を画定することができる。
【００３３】
多数の照射ユニットを含むこのような照射システムを較正するための機器には、それぞれの較正パターンにしたがって複数の放射線ビームで選択された重複部域を照射するために複数の照射ユニットを制御するように適応された制御ユニットが備わっている。制御ユニットは、センサ装置により出力された信号に基づいてセンサ装置上に入射する放射線ビームにより作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成するように適応されていてよい。さらに、制御ユニットは、実際の照射パターンのデジタル画像とそれぞれの基準パターンのデジタル画像とを比較して、実際の照射パターンとそれぞれの基準パターンとの間の偏差を決定するように適応されていてよい。最後に制御ユニットは、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて照射システムを較正するように適応されていてよい。
【００３４】
こうして、照射システムを較正するための機器は、重複部域上に入射する複数の放射線ビームの軌道を記録し、これらの軌道を所望の通りに較正するために使用されてよい。その結果として、複数の照射ユニットのスキャナを較正し、互いとの関係において調整することができる。
【００３５】
３次元ワークピースを製造するための装置の照射システムを較正する方法において、照射システムは、較正パターンに応じて照射平面上に放射線パターンを照射するように制御される。照射平面内には、較正パターンに応じた放射線ビームでの照射に応答して信号を出力するセンサ装置が配設されている。センサ装置により出力された信号に基づいて、センサ装置上に入射する放射線ビームにより作り出された実際の照射パターンのデジタル画像が生成される。実際の照射パターンのデジタル画像は、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を決定するべく、基準パターンのデジタル画像と比較される。照射システムは、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて較正される。
【００３６】
この方法の好ましい実施形態において、照射システムは、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を取除くような形で、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて較正される。
【００３７】
センサ装置は、装置の通常動作中照射すべき原料粉末を担持する較正キャリア内に統合されていてよい。
【００３８】
代替的には、センサ装置は、照射システムを較正している間、装置の通常動作中照射すべき原料粉末を担持するキャリアに置換するように適応されている較正キャリア内に統合されていてよい。
【００３９】
照射システムを較正するための方法の好ましい実施形態において、センサ装置は、複数のセンサを含んでいてよく、複数のセンサは、照射平面内部の離散的位置に配設されていてよい。各センサの検出部域は、好ましくは、照射システムが脱較正された場合でも、センサが較正パターンにしたがって照射システムにより発出された放射線ビームで照射されるような形で選択される。
【００４０】
代替的には、センサ装置は、照射平面内に配設され得る単一のセンサを含んでいてよい。単一のセンサの検出部域は、好ましくは、照射平面を実質的にカバーするように選択される。
【００４１】
基準パターンのデジタル画像は、制御ユニットのメモリ、制御ユニットとは別のユニットと関連付けされたメモリ内、または移動可能な記憶媒体上に記憶され得る。
【００４２】
基準パターンのデジタル画像および／または実際の照射パターンのデジタル画像は、ディスプレイデバイス上に表示され得る。
【００４３】
照射システムは、照射システムの較正中、放射線ビームの出力が装置の通常動作中よりも低くなるような形で制御され得る。
【００４４】
照射システムを較正するための方法において、センサ装置上に入射する放射線ビームにより作り出される実際の照射パターンの線幅を決定することができる。決定された線幅は、基準線幅と比較され得る。照射システムは決定された線幅と基準線幅の間の比較に基づいて、すなわち決定された線幅と基準線幅の間の偏差に基づいて、放射線ビームをフォーカスするように較正され得る。
【００４５】
さらに、照射システムを較正するための方法において、センサ装置上に入射する放射線ビームのスポットの形状が決定され得る。決定された形状は、基準形状と比較され得、照射システムは、決定された形状と基準形状の間の比較に基づき放射線ビームの楕円歪みを補償するように較正され得る。
【００４６】
複数の照射ユニットを含み、ここで各照射ユニットが照射平面に関連付けされた照射部域上および隣接する照射部域間に配設された重複部域上に放射線ビームを照射するように適応されている、３次元ワークピースを製造するための装置の照射システムを較正するために、この方法は、それぞれの較正パターンにしたがって複数の照射ユニットにより発出された複数の放射線ビームで選択された重複部域を照射するように複数の照射ユニットを制御するステップを含むことができる。センサ装置上に入射する放射線ビームにより作り出された実際の照射パターンのデジタル画像が、センサ装置により出力された信号に基づいて生成されてよい。実際の照射パターンのデジタル画像をそれぞれの基準パターンのデジタル画像と比較して、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を決定することができる。照射ユニットは、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて較正され得る。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態について、添付の概略的図面を参照しながら、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】原料粉末上に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することにより３次元ワークピースを製造するための装置を示す。
【図２】図１に係る装置の照射システムを較正するための機器の第１の実施形態を示す。
【図３】図１に係る装置の照射システムを較正するための機器の第２の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１は、３次元ワークピースを製造するための装置１０を示す。この装置１０は、プロセスチャンバ１２を含む。プロセスチャンバ１２内に配置されている粉末塗布デバイスが、キャリア１６上に原料粉末を塗布するのに役立つ。キャリア１６は、垂直方向に移動可能であるように設計されており、こうしてワークピースがキャリア１６上の原料粉末から層状に組立てられるにつれてワークピースの構築高さが増大するのに伴い、キャリア１６を垂直方向下向きに移動させることができるようになっている。
【００５０】
装置１０はさらに、放射線、詳細にはレーザ放射線を、キャリア１６上に塗布された原料粉末上に選択的に照射するための照射システム１８を含む。照射システム２０を用いて、キャリア１６上に塗布された原料粉末は、製造されるべきワークピースの所望の幾何形状に応じてサイト選択的に放射線を受けることができる。照射システム１８は、密封可能なハウジング２０を有する。放射線源２４、詳細には、例えばおよそ１０７０〜１０８０ｎｍの波長でレーザ光を発出するダイオード励起のイッテルビウムファイバレーザを含んでいてよいレーザ源によって提供されるレーザビームが、開口部２６を介してハウジング２０内に導かれる。
【００５１】
照射システム１８はさらに、放射線ビーム２２を誘導し処理するための光学ユニット２８を含み、この光学ユニット２８は、光学素子、例えば放射線源２４により発出された放射線ビーム２２を拡大するためのビーム拡大器３０、放射線ビーム２２をフォーカスするためのフォーカスレンズ３２、スキャナ３４および対物レンズ３５を含む。スキャナ３４および対物レンズ３５は例えば、検流計スキャナおよびｆ−シータ対物レンズの形で設計されてよい。スキャナ３４を用いて、ビーム路の方向およびビーム路に直交する平面内の両方における放射線ビーム２２の焦点の位置を変更し適応させることができる。照射システム１８の動作は、制御装置３６を用いて制御される。
【００５２】
プロセスチャンバ１２は、周囲雰囲気、すなわちプロセスチャンバ１２を取り囲む環境に対して密閉可能である。プロセスチャンバ１２は、周囲雰囲気に対して、すなわちプロセスチャンバ１２を取り囲む環境に対して密閉可能である。プロセスチャンバ１２は、ガス供給源４０により提供されるガスをプロセスチャンバ１２に供給することのできるガス供給ライン３８に連絡されている。ガス供給源４０からプロセスチャンバに供給されるガスは、不活性ガス、例えばアルゴンまたは窒素であってよい。累積的積層造形方法により前記原料粉末製のワークピースを作り出すためにキャリア１６上に塗布される原料粉末上に電磁放射線または粒子放射線を照射する間、プロセスチャンバ１２からの原料粉末粒子または溶接煤煙粒子などの微粒子不純物を含むガスを放出するために、放出ライン４２が役立つ。微粒子不純物を含有するガスは、例えばポンプなどの搬送デバイス４４を用いてプロセスチャンバ１２から放出される。放出ライン４２内で搬送デバイス４４の上流側に配置されているフィルタ４６が、プロセスチャンバ１２から放出されたガス流から微粒子不純物を濾過するのに役立つ。フィルタ４６を通過した後、ガス流は、ガス供給ライン３８を介してプロセスチャンバ１２内に再循環されてよい。
【００５３】
装置１０の照射システム１８を較正するための機器４８の２つの異なる実施形態が、図２および３により詳細に描かれている。図２の装置において、機器４８は、単一の照射ユニット１８ａが備わった３次元ワークピース製造用の装置１０の照射システム１８を較正するために使用される。機器４８は、照射システム１８の動作を制御するための制御装置３６内に埋込まれた制御ユニット５０を含む。照射システム１８を校正するために、制御ユニット５０は、較正パターンにしたがって照射平面５２上に放射線ビーム２２を照射するように、照射システム１８を制御する。
【００５４】
図２および３に識別されている照射平面５２は、装置１０の通常動作中キャリア１６上に塗布される原料粉末層の表面に対応し、かつ生成的積層造形方法により３次元ワークピースを生成するために照射システム１８により発生される放射線ビーム２２に付される平面と同一である。較正パターンは、照射システム１８の脱較正（decalibration）を検出するのに好適で、図２の装置においては照射平面５２を横断して均等に分布した複数の点形状の要素を含む任意のパターンであってよい。図２において、較正パターンの点形状の要素は、概略的に例示されており、参照番号５４で呼称されている。しかしながら当業者であれば、点形状の要素５４がキャリア１６上に物理的に提供される必要はないということを認識するものである。その代り、点形状の要素５４は同様に、単に制御ユニット５０のメモリ５８内にデジタル較正パターンの一部として提供されてもよい。
【００５５】
機器４８はさらに、照射システム１８を較正するために照射平面５２内に配設されているセンサ装置５６を含む。制御ユニット５０の制御下での照射システム１８の較正中、センサ装置５６は、較正パターンにしたがって照射システム１８により発出される放射線ビームで照射される。センサ装置５６は、照射システム１８により発出される放射線ビーム２２での照射に対して感応性を有し、照射システムにより発出される放射線ビーム２２がセンサ装置５６上に入射するパターンに特徴的である電子信号を出力する。したがって、照射システム１８により発出される放射線ビーム２２がセンサ装置２６上に入射するパターンは、電子的に追跡され「記録」される。
【００５６】
センサ装置５６により出力された信号を受信した時点で、制御ユニット５０は、センサ装置５６により出力された信号に基づいてセンサ装置５６上に入射する放射線ビーム２２により作り出される実際の照射パターンのデジタル画像を生成する。その後、制御ユニット５０は、実際の放射線パターンのデジタル画像を、制御ユニット５０のメモリ５８内に記憶されている基準パターンのデジタル画像と比較する。実際の放射線パターンのデジタル画像と基準パターンのデジタル画像の間の比較に基づいて、制御ユニット５０は、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を決定する。換言すると、センサ装置５６から制御ユニット５０に提供された信号に基づいて、制御ユニット５０は直接、「実」照射パターンのデジタル画像を生成し、「実」照射パターンの前記デジタル画像を基準パターンのデジタル画像と比較して、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差を決定する。
【００５７】
最後に、制御ユニット５０は、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて、照射システム１８、詳細には照射システム１８の光学ユニット２８のスキャナ３４を較正する。具体的には、制御ユニット５０は、実際の照射パターンと基準パターンとの間の偏差が取除かれその結果として実際の照射パターンが基準パターンと整列させられるような形で、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて照射システム１８を較正する。
【００５８】
図２に示されている３次元ワークピースを製造するための装置１０の照射システム１８を較正するための機器４８の実施形態において、センサ装置５６は、装置の通常動作中、すなわち３次元ワークピースを生成するための装置１０の動作中、照射されるべき原料粉末を担持する較正キャリア１６の中に一体化される。こうして、図２の実施形態においては、装置１０の照射システム１８を較正するための較正プロセスおよび装置１０の通常動作の両方のために、同じキャリア１６が使用される。
【００５９】
さらに、図２に描かれた機器４８において、センサ装置５６は、照射平面５２内部の離散的位置に配設された複数のセンサ５６ａを含む。個別のセンサ５６ａは、フォトセンサ、フォトチップ、フォトダイオード、ＣＣＤセンサおよび／またはＣＭＯＳセンサであってよい。ここで明らかになるように、照射平面５２内で較正パターンの各々の点形状の要素の部域内に１つの個別のセンサ５６ａが配設される。こうして、複数の個別のセンサ５６ａの組合された検出部域は、照射平面５２の全部域をカバーしない。しかしながら、照射システム１８が脱較正された場合でも較正パターンにしたがって照射システム１８により発出される放射線ビーム２２でセンサ５６ａが照射されるような形で、各センサ５６ａの検出部域が選択される。換言すると、各センサ５６ａの検出部域は、照射システム１８の較正中に放射線ビーム２２が照射平面５２を横断して移動する実際の照射パターンが基準パターンと比較してオフセットされている場合でも、照射システム１８の較正中センサ５６ａが放射線ビーム２２に曝露されるのに充分なほど大きいものである。
【００６０】
照射システム１８の較正中照射平面５２を横断して放射線ビーム２２が移動する実際の照射パターンと基準パターンとの整列に加えて、制御ユニット５０の制御下で行なわれる較正プロセスには、所望されるように照射システム１８により発出される放射線ビーム２２をフォーカスするように、照射システム１８、詳細には照射システム１８の光学ユニット２８のスキャナ３４を較正することが関与する。放射線ビーム２２をフォーカスするため、制御ユニット５０は、センサ装置５６上に入射する放射線ビーム２２により作り出される実際の照射パターンの線幅を決定して、決定された線幅を基準線幅と比較し、決定された線幅と基準線の間の比較に基づいて放射線ビーム２２をフォーカスするように照射システム１８を較正する。具体的には、制御ユニット５０は、決定された線幅と基準線幅の間の偏差を決定し、決定された線幅と基準線幅の間の偏差を取除くような形で照射システム１８を較正する。
【００６１】
図３に描かれた機器４８は、複数の照射ユニット１８ａ、１８ｂを含む３次元ワークピースを製造するための装置１０の照射システム１８を較正するのに役立つ。各照射ユニット１８ａ、１８ｂは、照射平面５２に関連付けされた照射部域６０、６２上および隣接する照射部域６０、６２間に配設された重複部域６４上に放射線ビーム２２ａ、２２ｂを照射するように適応されている。こうして、重複部域６４は、照射ユニット１８ａ、１８ｂのいずれか一方により発出される放射線ビーム２２ａ、２２ｂで照射され得る。
【００６２】
多数の照射ユニット１８ａ、１８ｂを含む照射システム１８を較正するために、機器４８の制御ユニット５０は、それぞれの較正パターンにしたがって照射ユニット１８ａ、１８ｂにより発出される放射線ビーム２２ａ、２２ｂで重複部域６４を照射するように、複数の照射ユニット１８ａ、１８ｂを制御する。制御ユニット５０はさらに、センサ装置５６により出力された信号に基づいてセンサ装置５６上に入射する放射線ビーム２２ａ、２２ｂにより作り出される実際の照射パターンのデジタル画像を生成する。さらに、制御ユニット５０は、実際の照射パターンのデジタル画像とそれぞれの基準パターンのデジタル画像を比較して、実際の照射パターンとそれぞれの基準パターンとの間の偏差を決定する。最後に、制御ユニット５０は、実際の照射パターンと基準パターンとの間の決定された偏差に基づいて照射ユニット１８ａ、１８ｂを較正する。こうして、機器４８は、重複部域６４上に入射する複数の放射線ビーム２２ａ、２２ｂの軌道を記録し、所望されるようにこれらの軌道を較正するために使用され得る。その結果として、複数の照射ユニット１８ａ、１８ｂのスキャナ３４を較正し、互いとの関係において調整することができる。
【００６３】
図３に示した機器４８は、さらに、照射平面５２を実質的にカバーするように選択される検出部域を有する単一のセンサ５６ｂがセンサ装置５６に備わっているという点において、図２に係る装置と異なっている。図２に係るセンサ装置５６の個別のセンサ５６ａと同様に、図３のセンサ装置５６の単一のセンサ５６ｂは、フォトセンサ、フォトチップ、フォトダイオード、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサであってよい。さらに、センサ装置５６は、照射システム１８を較正する間、装置１０の通常動作中照射されるべき原料粉末を担持するキャリア１６に置換するように適応されている較正キャリアの中に一体化されている。それ以外は、図３に示された機器４８の機能および構造は、図２に描かれた機器４８の機能および構造に対応する。
【００６４】
本明細書中で図２に係る機器４８の具体的実施形態を参照して説明されてきた３次元ワークピースを製造するための装置１０の照射システム１８を較正するための機器４８の任意の特徴は、本明細書中で図３に係る機器の具体的実施形態を参照して説明してきた機器４８の特徴と、所望される通りに交換可能である。例えば、図２に描かれた機器４８は、図２に描かれた機器４８に関連して本明細書中で説明された単一のセンサ５６ｂを含むセンサ装置５６を備えることができ、あるいは、図２に描かれた機器４８のセンサ装置を、装置１０の通常動作中照射されるべき原料粉末を担持するキャリア１６内に一体化させることもでき、その逆も同様である。
【図１】
2019514754.tif 000003
【図２】
2019514754.tif 000004
【図３】
2019514754.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月5日(2018.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）であって、
照射システム（１８）と、
前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき原料粉末を担持するキャリア（１６）と、
前記装置（１０）の前記照射システム（１８）を較正するための機器（４８）と、を備え、
前記機器（４８）は、
較正パターンにしたがって照射平面（５２）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するために照射システム（１８）を制御するように適応された制御ユニット（５０）と、
前記照射平面（５２）内に配設され、前記較正パターンにしたがった前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の照射に応答して前記制御ユニット（５０）に信号を出力するように適応されたセンサ装置（５６）と、を備え、
前記制御ユニット（５０）がさらに、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成し、
前記実際の照射パターンの前記デジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の偏差を決定し、かつ
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて前記照射システム（１８）を較正し、
前記センサ装置（５６）は前記キャリア（１６）内に一体化され、該キャリア（１６）は前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき前記原料粉末を担持する、又は、
前記センサ装置（５６）は較正キャリア（１６；６６）内に一体化され、該較正キャリア（１６；６６）は前記照射システム（１８）を較正する間に、前記キャリア（１６）を置換するように適応され、該キャリア（１６）は前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき前記原料粉末を担持する、
ように適応されている機器。
【請求項２】
前記制御ユニット（５０）は、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づき、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記偏差を取り除くような形で前記照射システム（１８）を較正するように適応されている、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記センサ装置（５６）が、前記照射平面（５２）内部の離散的位置に配設された複数のセンサ（５６ａ）を含んでおり、前記センサ（５６ａ）の各検出部域は、たとえ前記照射システム（１８）が脱較正された場合でも前記較正パターンにしたがって前記照射システム（１８）により発出された放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）でセンサ（５６ａ）が照射されるように選択されている、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項４】
前記センサ装置（５６）が単一のセンサ（５６ｂ）を含み、前記単一のセンサ（５６ｂ）の検出部域が、前記照射平面（５２）を実質的にカバーするように選択される、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項５】
前記基準パターンの前記デジタル画像は前記制御ユニット（５０）のメモリ（５８）内に記憶されており、かつ／または前記制御ユニット（５０）は、ディスプレイデバイス上に前記基準パターンのデジタル画像および／または前記実際の照射パターンの前記デジタル画像を表示するように適応されており、かつ／または前記制御ユニット（５０）は、前記照射システム（１８）の較正中の前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の出力が前記装置（１０）の通常動作中に比べ低くなるような形で照射システム（１８）を制御するように適応されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の機器。
【請求項６】
前記制御ユニット（５０）は、
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出される前記実際の照射パターンの線幅を決定し、
前記決定された線幅と基準線幅を比較し、かつ
前記決定された線幅と前記基準線幅の間の前記比較に基づいて前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）をフォーカスするように前記照射システム（１８）を較正する、
ように適応されている、請求項１〜５の何れか一項に記載の機器。
【請求項７】
前記制御ユニット（５０）は、
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）のスポット形状を決定し、
前記決定された形状と基準形状を比較し、かつ、
前記決定された形状と前記基準形状の間の較に基づき、前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の楕円歪みを補償するように、前記照射システム（１８）を較正する、
ように適応されている、請求項１〜６の何れか一項に記載の機器。
【請求項８】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の前記照射システム（１８）が複数の照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を含み、各照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）は、前記照射平面（５２）に関連付けられた照射部域（６０、６２）上および隣接する照射部域（６０、６２）の間に配設された重複部域（６４）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するように適応されており、
前記制御ユニット（５０）は、
それぞれの較正パターンにしたがって複数の放射線ビーム（２２ａ、２２ｂ）で選択された重複部域（６４）を照射するように、前記複数の照射ユニットを制御し、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２ｂ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成し、
前記実際の照射パターンのデジタル画像とそれぞれの基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記それぞれの基準パターンとの間の偏差を決定し、かつ
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて前記照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を較正する、
ように適応されている、請求項１〜７の何れか一項に記載の機器。
【請求項９】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の照射システム（１８）を較正するための方法において、
較正パターンにしたがって照射平面（５２）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するために照射システム（１８）を制御するステップと、
前記較正パターンにしたがった前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の照射に応答して信号を出力するセンサ装置（５６）を前記照射平面（５２）内に配設するステップと、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成するステップと、
前記実際の照射パターンのデジタル画像と基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の偏差を決定するステップと、
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて前記照射システム（１８）を較正するステップと、
を含み、
前記センサ装置（５６）は前記装置（１０）のキャリア（１６）内に一体化され、該キャリア（１６）は前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき前記原料粉末を担持する、又は、
前記センサ装置（５６）は較正キャリア（１６；６６）内に一体化され、該較正キャリア（１６；６６）は前記照射システム（１８）を較正する間に、前記装置（１０）のキャリア（１６）を置換するように適応され、該キャリア（１６）は前記装置（１０）の通常動作中に照射すべき前記原料粉末を担持する、方法。
【請求項１０】
前記照射システム（１８）は、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づき、前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記偏差を取り除くような形で較正される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサ装置（５６）が、前記照射平面（５２）内部の離散的位置に配設された複数のセンサ（５６ａ）を含んでおり、前記センサ（５６ａ）の各検出部域は、たとえ前記照射システム（１８）が脱較正された場合でも前記較正パターンにしたがって前記照射システム（１８）により発出された放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）でセンサ（５６ａ）が照射されるように選択されているか、又は、
前記センサ装置（５６）が、前記照射平面（５２）内に配設された単一のセンサ（５６ｂ）を含み、前記単一のセンサ（５６ｂ）の検出部域が、前記照射平面（５２）を実質的にカバーするように選択される、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基準パターンの前記デジタル画像が制御ユニット（５０）のメモリ（５８）内に記憶されており、かつ／または前記基準パターンのデジタル画像および／または前記実際の照射パターンの前記デジタル画像がディスプレイデバイス上に表示されるように適応されており、かつ／または前記照射システム（１８）は、前記照射システム（１８）の較正中の前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の出力が前記装置（１０）の通常動作中に比べ低くなるような形で制御されている、請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）により作り出される前記実際の照射パターンの線幅を決定するステップと、
前記決定された線幅と基準線幅を比較するステップと、
前記決定された線幅と前記基準線幅の間の前記比較に基づいて前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）をフォーカスするように前記照射システム（１８）を較正するステップと、
をさらに含む、請求項９〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）のスポット形状を決定するステップと、
前記決定された形状と基準形状とを比較するステップと、
前記決定された形状と前記基準形状との間の比較に基づき、前記放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）の楕円歪みを補償するように、前記照射システム（１８）を較正するステップと、
をさらに含む、請求項９〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
３次元ワークピースを製造するための装置（１０）の前記照射システム（１８）が複数の照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を含み、各照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）は、前記照射平面（５２）に関連付けされた照射部域（６０、６２）上および隣接する照射部域（６０、６２）の間に配設された重複部域（６４）上に放射線ビーム（２２；２２ａ、２２ｂ）を照射するように適応されており、
それぞれの較正パターンにしたがって複数の放射線ビーム（２２ａ、２２ｂ）で選択された重複部域（６４）を照射するように、前記複数の照射ユニットを制御するステップと、
前記センサ装置（５６）により出力された前記信号に基づいて前記センサ装置（５６）上に入射する前記放射線ビーム（２２ａ、２２ｂ）により作り出された実際の照射パターンのデジタル画像を生成するステップと、
前記実際の照射パターンのデジタル画像とそれぞれの基準パターンのデジタル画像とを比較して、前記実際の照射パターンと前記それぞれの基準パターンとの間の偏差を決定するステップと、
前記実際の照射パターンと前記基準パターンとの間の前記決定された偏差に基づいて照射ユニット（１８ａ、１８ｂ）を較正するステップと、
を含む、請求項９〜１４の何れか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2019514754.tif 000006
2019514754.tif 000007