(57)【要約】      （修正有）【課題】カスタマイズ可能な構造的特性、特に機械的特性を有する３次元の物体を付加製造可能な方法の提供。【解決手段】少なくとも１つのエネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）の層（３）を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することで少なくとも１つの３次元の物体を付加製造する方法は、層（３）の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータ（ＰＰ１〜ＰＰｎ）を含む複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を提供するステップであって、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料（４）のそれぞれの層（３）の区域の微細構造の特有の特性をもたらすステップと、少なくとも１つの３次元の物体を付加製造するために、複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用するステップと、を含む。【選択図】図２
2019127029.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（５）によって固化することができる造形材料（４）の層（３）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であって、
−  それぞれ造形材料（４）の層（３）の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータ（ＰＰ１〜ＰＰｎ）を含む複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を提供するステップであって、それによって各プロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が、前記それぞれのプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）に基づいて選択的に照射及び固化された前記造形材料（４）のそれぞれの層（３）の区域の微細構造の特有の特性をもたらすステップと、
−  少なくとも１つのエネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）の層（３）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）を付加製造するために、前記複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）のうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を使用するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）のうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）は、付加製造すべき前記３次元の物体（２）の造形方向における粒子成長をもたらすものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）のうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）は、付加製造すべき前記３次元の物体（２）の前記造形方向を横断する方向における粒子成長をもたらすものである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
隣接して配置された粒子（１３）が噛み合い配列で配置される噛み合い微細構造が、前記少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を使用することによって生成される、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を使用することによって、１つのプロセスパラメータセットのみを使用した場合と比較して、微細構造クラックに対して微細構造滑り面がないか、又は微細構造クラックに対して少なくともより少ない微細構造滑り面を有する微細構造が生成される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
−  前記少なくとも１つのエネルギービーム（５）によって連続して選択的に照射及び固化すべき造形材料（４）の少なくとも１つの層（３）に対する少なくとも１つの標的基準を提供するステップと、
−  前記少なくとも１つの標的基準に基づいて、前記複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）のうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を選ぶステップと、
−  少なくとも１つのエネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）の少なくとも１つの層（３）を選択的に照射及び固化するために、前記少なくとも１つの選ばれたプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を使用するステップと、
をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記標的基準は、エネルギー入力基準、固化基準、微細構造基準、又は粒子構造基準のうちの少なくとも１つであるか、又はそれに関連する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
造形材料（４）の少なくとも１つの特有の層（３）を選択的に固化するために、異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が使用される、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
造形材料（４）の異なる層（３）を選択的に固化するために、異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が使用される、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
造形材料（４）の少なくとも１つの特有の層（３）を選択的に照射及び固化するために使用される１つ又は複数の照射経路ベクトル（Ｖ１〜Ｖ４）に対して、異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が使用される、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
プロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が、ビームパラメータ及び層パラメータなどのプロセスパラメータ（ＰＰ１〜ＰＰｎ）からなる群の少なくとも１つを含む、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つのエネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）の層（３）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）を付加製造する装置（１）であって、
−  それぞれ造形材料（４）の層（３）の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータ（ＰＰ１〜ＰＰｎ）を含む複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）を提供するデータ提供ユニット（１０）であって、それによって各プロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が、それぞれのプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）に基づいて選択的に照射及び固化された前記造形材料（４）のそれぞれの層（３）の区域の微細構造の特有の特性をもたらすものである、データ提供ユニット（１０）と、
−  少なくとも１つのエネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）の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）を付加製造するために、前記複数のプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）のうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセット（ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ）が使用されるように、前記装置（１）の動作を制御する制御ユニット（１１）と、を備える装置（１）。
【請求項１３】
前記装置（１）の制御ユニット（１１）と通信するための少なくとも１つのインターフェース（１２）を備える、請求項１２に記載の装置（１）向けのデータ提供ユニット（１０）。
【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固化することができる造形材料の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）する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
それぞれの方法が付加製造の分野で知られており、これらは、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の層を特徴的に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。それぞれの方法のよく知られている例には、選択的電子ビーム溶融方法及び選択的レーザ溶融方法が挙げられる。
【０００３】
それぞれの３次元の物体を付加製造する付加造形プロセス中、それぞれの方法は、典型的には、複数の特有のプロセスパラメータ、たとえば造形材料のそれぞれの層を照射及び固化するために使用されるエネルギービームのビームパラメータを含む特有のプロセスパラメータセットを使用する。言い換えれば、典型的には、それぞれの３次元の物体を付加製造する付加造形プロセス中に、１つの単一プロセスパラメータセットのみが使用される。
【０００４】
任意にカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた幾何学的特性だけでなく、任意にカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性を有する付加製造された３次元の物体に対する着実に増えつつある要件を考慮して、カスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性を有する３次元の物体を付加製造することを可能にする方法を創出することが、継続的に必要とされている。これに関連して、付加造形プロセス中に選択的に照射し、それによって固化すべき造形材料の各単一層に対する構造的特性を個々にカスタマイズすることが、特に望ましいはずである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、カスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性、を有する３次元の物体を付加製造することを可能に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に記載の少なくとも１つの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】
本明細書に規定する方法は、３次元の物体を付加製造する方法である。したがって、この方法は、３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造する働きをする。この方法は、概して、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少なくとも１つの造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射し、その結果固化することを含む。この方法に関連して使用される造形材料は、たとえば、セラミック材料、金属材料、又はポリマー材料のいずれかの粉末とすることができる。この方法に関連して使用される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方法又は選択的レーザ溶融方法として実施することができる。しかし、この方法は、たとえば、接着剤噴射方法、特に金属接着剤噴射方法として実施することも考えられる。
【０００８】
この方法は概略的に、複数のプロセスパラメータセットを提供するステップと、この方法により付加製造すべきそれぞれの少なくとも１つの３次元の物体を付加製造するために、複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用するステップとを含む。それぞれのプロセスパラメータセットは、ビームパラメータ、たとえばビーム出力、ビーム焦点サイズ、ビーム焦点位置、ビーム速度、隣接する照射経路ベクトルの（横方向）距離など、及び／又は層パラメータ、たとえば造形材料の粒子形態（分布）、粒子配向（分布）、粒子サイズ（分布）、造形平面内に塗布された造形材料の層の厚さなど、プロセスパラメータからなる群の少なくとも１つを含むことができる。したがって、それぞれのプロセスパラメータの例には、たとえばビーム出力、ビーム焦点サイズ、ビーム速度、隣接する照射経路ベクトル、たとえば走査ベクトル、の（横方向）距離などのビームパラメータ、及び／又は、たとえば造形材料の粒子形態（分布）、粒子配向（分布）、粒子サイズ（分布）、造形平面内に塗布された造形材料の層の厚さなどの層パラメータ、が挙げられる。
【０００９】
とりわけ、複数のプロセスパラメータセットはそれぞれ、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される／照射された造形材料のそれぞれの層の区域内で造形材料のそれぞれの層の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータを含む。それぞれの方法にとって特徴的であるように、造形材料の各層の選択的な照射は、造形材料を選択的に照射及び固化すべき造形材料のそれぞれの層のそれぞれの区域を画定する造形データに基づいて実施され、造形データは、少なくとも、付加製造すべき３次元の物体の幾何学的特性に関係する。したがって、この方法の第１のステップで提供される各プロセスパラメータセットの結果、付加造形プロセスで実施されるとき、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される造形材料のそれぞれの層の区域内で、造形材料のそれぞれの層が選択的に固化される。
【００１０】
さらにとりわけ、各プロセスパラメータセットは、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料のそれぞれの層のそれぞれの区域の微細構造の特有の特性をもたらす。特に、各プロセスパラメータセットは、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料のそれぞれの層の区域の微細構造の特有の特性をもたらす複数のプロセスパラメータの特有の組合せを含む。したがって、各プロセスパラメータセットは、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料のそれぞれの層のそれぞれの区域の微細構造の特有の特性に相関される。
【００１１】
各プロセスパラメータセットはまた、照射中、すなわち少なくとも１つのエネルギービームによって照射されるときの造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域内への特有のエネルギー入力に相関させることができる。したがって、各プロセスパラメータセットは、照射中、すなわち特に最初のより低い温度レベル、特に造形材料の溶融温度を下回る室温レベル又は予熱温度レベルから、照射中のより高い温度レベル、特に造形材料が溶融相になる温度レベルへ加熱するときの造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域内への特有のエネルギー入力に相関させることができる。したがって、各プロセスパラメータセットはまた、少なくとも１つのエネルギービームによって照射されるときの造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の特有の加熱挙動、特に照射中、すなわち少なくとも１つのエネルギービームによって照射されるときの造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の特有の溶融挙動（溶融プールの幾何形状、溶融プールのサイズ、溶融プールの温度などの溶融領域の多様な特性も含む）に相関させることができる。
【００１２】
したがって、各プロセスパラメータセットは、照射中、すなわち少なくとも１つのエネルギービームによって照射されるときのより高い温度レベル、特に造形材料が溶融相になる温度レベルから、固化中、すなわち固化されるときのより低い温度レベルへ冷却されるときの造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の特有の固化挙動、特に造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の特有の凝固挙動に（さらに）相関させることができる。造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の固化挙動は、造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域内の造形材料の粒子成長、したがって粒子構造に（本質的に）影響を与えるため（造形材料の粒子構造は、３次元の物体の微細構造及び微細構造特性それぞれにとって決定的である）、各プロセスパラメータセットはまた、造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の特有の粒子成長、したがって粒子構造に相関させることができる。
【００１３】
当然ながら、その結果得られる造形材料の層の微細構造及び微細構造特性はそれぞれ、造形材料の層の化学的及び／又は物理的パラメータ、たとえば密度、温度、湿気含有量など、付加製造プロセスが行われる処理チャンバ内の化学的及び／又は物理的雰囲気などの他のパラメータによる影響を受ける可能性がある。しかし、所与のパラメータ、たとえば造形材料の層の所与の化学的及び／又は物理的パラメータ、付加製造プロセスが行われる処理チャンバ内の化学的及び／又は物理的雰囲気などに対して、各プロセスパラメータセットは、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料のそれぞれの層のそれぞれの区域の微細構造の特有の特性をもたらす。
【００１４】
この方法の第２のステップで、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の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それぞれの３次元の物体を付加製造するために、複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセット、すなわち少なくとも１つのプロセスパラメータに関して互いに異なる２つのプロセスパラメータセットが使用される。このようにして、すなわち複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用し、それによって少なくとも２つのプロセスパラメータセットがそれぞれ、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料のそれぞれの層の区域の微細構造の特有の特性をもたらすことによって、異なる微細構造及び異なる微細構造特性を一斉に実現することができる。これは、（構造的特性、すなわち特に機械的特性が、微細構造特性によって本質的に特徴付けられるため）この方法を介して付加製造すべき３次元の物体のカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性を可能にする。
【００１５】
したがって、カスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性を有する３次元の物体を付加製造することを可能にする３次元物体の付加製造方法が与えられる。
【００１６】
上述したように、各プロセスパラメータセットはまた、造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の特有の粒子成長、したがって粒子構造をもたらすことができるし、又はそれに相関させることができる。言い換えれば、各プロセスパラメータセットはまた、造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域内の特有の粒子成長挙動、特に特有の好ましい粒子成長挙動をもたらすことができるし、又はそれに相関させることができる。粒子成長は、特に、造形材料内へのエネルギー入力による影響を受ける。したがって、造形材料内へのエネルギー入力を一斉に調整することによって、少なくとも１つの特有の方向において粒子成長を一斉に調整することができる。したがって、異なるプロセスパラメータセットを使用することによって、異なる（好ましい）粒子成長の方向を実現することができ、またそれにより、付加製造すべき３次元の物体のカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性をもたらすカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた粒子構造を可能にする。
【００１７】
一例として、造形材料の層の特有の区域内へのエネルギー入力を増大させるとき、たとえば付加製造すべき３次元の物体の造形方向において、好ましい粒子成長に影響を与えることができる。したがって、複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセットは、付加製造すべき３次元の物体の造形方向における（好ましい）粒子成長をもたらすことができる。それぞれの粒子成長の結果、たとえば比較的長い粒子が、造形方向（ｚ方向）に延びることができる。このプロセスパラメータセットは、特に造形材料の層の特有の区域内への公称エネルギー入力に関連して造形材料の層の特有の区域内への増大されたエネルギー入力を可能にするプロセスパラメータを含むことができる。付加製造すべき３次元の物体の造形方向における（好ましい）粒子成長を可能にするそれぞれのプロセスパラメータは、たとえば、増大されたビーム出力及び／又は減少されたビーム焦点サイズ（（より）狭いビーム焦点）及び／又は減少されたビーム速度及び／又は隣接する照射経路ベクトルの増大された（横方向）距離を含むことができる。同じ又は類似の作用をもたらす他のプロセスパラメータも考えられる。
【００１８】
さらなる例として、造形材料の層の特有の区域内へのエネルギー入力を減少させるとき、付加製造すべき３次元の物体の造形方向を横断するような方向において、好ましい粒子成長に影響を与えることができる。したがって、複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセットは、付加製造すべき３次元の物体の造形方向を横断する方向における（好ましい）粒子成長をもたらすことができる。それぞれの粒子成長の結果、たとえば比較的広い粒子が、造形方向を横断する方向（ｘ及び／又はｙ方向）に延びることができる。このプロセスパラメータセットは、特に造形材料の層の特有の区域内への公称エネルギー入力に関連して造形材料の層の特有の区域内への減少されたエネルギー入力を可能にするプロセスパラメータを含むことができる。付加製造すべき３次元の物体の造形方向を横断するような方向における（好ましい）粒子成長を可能にするそれぞれのプロセスパラメータは、たとえば、減少されたビーム出力及び／又は増大されたビーム焦点サイズ（（より）広いビーム焦点）及び／又は増大されたビーム速度及び／又は隣接する照射経路ベクトルの減少された（横方向）距離を含むことができる。同じ又は類似の作用をもたらす他のプロセスパラメータも考えられる。
【００１９】
粒子構造又はそれぞれの粒子パラメータ、特に粒子成長に一斉に影響を与える選択肢の結果、少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用することによって、隣接して配置された粒子が歯状の配置で配置される（機械的に）歯状にした微細構造を生成することができる。したがって、少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用することで、隣接して配された粒子が少なくとも部分的に（機械的に）互いに係合することができるような歯状の配列で配置される（機械的に）歯状にした歯状粒子構造をもたらすことができる。それぞれの（機械的に）歯状にした歯状粒子構造は、粒子境界、粒子サイズ、粒子形態、粒子配向などの粒子パラメータに関して互いに異なる粒子の構造として理解することができ、これらの粒子は、異なる粒子パラメータのため、互いに少なくとも部分的に（機械的に）係合し、したがって互いに機械的に噛み合う。それぞれの（機械的に）歯状にした粒子構造は、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体の機械的特性を大幅に改善することができる。
【００２０】
粒子構造又は粒子パラメータ、特に粒子成長に一斉に影響を与える選択肢のさらなる結果として、少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用することによって、１つのプロセスパラメータセットのみを使用した場合と比較して、微細構造クラックに対して微細構造滑り面がない微細構造か、又は微細構造クラックに対して少なくともより少ない微細構造滑り面を有する微細構造を生成することができる。したがって、少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用する結果、１つのプロセスパラメータセットのみを使用した場合と比較して、微細構造クラックに対して微細構造滑り面がない微細構造か、又は微細構造クラックに対して少なくともより少ない微細構造滑り面を有する微細構造をもたらすことができる。それぞれの微細構造滑り面を防ぐこと、又はそれぞれの微細構造滑り面の数を少なくとも低減させることによって、クラックの形成及びクラックの伝播を防ぐことができるか、又は少なくとも低減させることができ、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体の機械的特性を（やはり）大幅に改善することもできる。
【００２１】
この方法の例示的な実施形態によれば、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連続して選択的に照射及び固化すべき造形材料の少なくとも１つの層に対する少なくとも１つの標的基準を提供するステップと、少なくとも１つの標的基準に基づいて複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセットを選ぶステップと、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の少なくとも１つの層を選択的に照射及び固化するために少なくとも１つの選ばれたプロセスパラメータセットを使用するステップとをさらに含むことができる。したがって、それぞれの標的基準を提供することによって、標的基準に基づいて選ばれた少なくとも１つのプロセスパラメータセットによって、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体の特有の標的特性を定めて実施することができる。所与の標的基準に基づいて少なくとも１つの適したプロセスパラメータセットを選ぶステップは、特有の標的基準を、それぞれの標的基準を実現するのに適したプロセスパラメータセットに相関させるハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される探索デバイスによって実施することができる。それぞれの探索デバイスは、プロセスパラメータセットと、その結果、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいて付加製造される３次元の物体の構造的特性との間の、多様な相関関係、依存性などを示す実験データを含むことができる。
【００２２】
それぞれの標的基準は、たとえば、エネルギー入力基準、固化基準、微細構造基準、又は粒子構造基準とすることができるし、又はそれを含むことができる。それぞれのエネルギー入力基準は、照射中に造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域内へ入力されるエネルギーの量に関連することができる。それぞれの固化基準は、照射中のより高い温度レベル、特に造形材料が溶融相になる温度レベルから、固化中のより低い温度レベルへ冷却されるときの造形材料の少なくとも１つの層の選択的照射区域の固化挙動に関連することができる。それぞれの微細構造基準は、造形材料の少なくとも１つの層の選択的に照射及び固化された区域の微細構造及び微細構造特性それぞれに関連することができる。それぞれの粒子構造基準は、造形材料の少なくとも１つの層の選択的に照射及び固化された区域の粒子境界、粒子サイズ、粒子形態、粒子配向などの粒子パラメータに関連することができる。
【００２３】
上記から明らかであるように、それぞれの標的基準は、概して、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体の構造的特性、特にこの方法を介して付加製造すべき３次元の物体の機械的特性に関連することができる。特に、それぞれの標的基準は、少なくとも１つのプロセスパラメータセットが選ばれた造形材料の少なくともそれぞれの層の構造的又は機械的特性にさらに関連することができる。どちらの態様も、カスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性、を有する３次元の物体を付加製造する可能性に寄与する。
【００２４】
この方法によれば、造形材料の少なくとも１つの特有の層を選択的に照射及び固化するために、異なるプロセスパラメータセットを使用することができる。したがって、造形材料の１つの（単一の）特有の層を照射及び固化するために、複数の異なるプロセスパラメータセットを使用することができる。言い換えれば、造形材料の１つの（単一の）特有の層内に、異なるプロセスパラメータセットを適用することができる。したがって、造形材料のそれぞれの層は、第１のプロセスパラメータセットに基づいて照射及び固化される第１の小区域と、少なくとも１つのさらなるプロセスパラメータセットに基づいて照射及び固化される少なくとも１つのさらなる小区域とを含むことができる。
【００２５】
当然ながら、追加又は別法として、造形材料の異なる層を選択的に固化するために、異なるプロセスパラメータセットを使用することも可能である。言い換えれば、造形材料の異なる層内、特に造形材料の（直接）隣接する層内に、異なるプロセスパラメータセットを適用することができる。したがって、造形材料の第１の層は、少なくとも１つの第１のプロセスパラメータセットに基づいて照射及び固化することができ、造形材料の少なくとも１つのさらなる層は、少なくとも１つのさらなるプロセスパラメータセットに基づいて照射及び固化することができる。
【００２６】
いずれの場合も、造形材料の少なくとも１つの特有の層を選択的に照射及び固化するために使用される１つ又は複数の照射経路ベクトル、たとえば走査ベクトルに対して、異なるプロセスパラメータセットを使用することができる。したがって、各照射経路ベクトルは、特有のプロセスパラメータセット、したがって特有のプロセスパラメータを含むことができる。
【００２７】
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固化することができる造形材料の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に関する。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。しかし、この装置はまた、接着剤噴射装置、特に金属接着剤噴射装置として実施することができる。
【００２８】
この装置は、その動作中に動作可能な複数の機能的及び／又は構造的ユニットを備える。第１の例示的な機能的及び／又は構造的ユニットは、この装置の造形平面内に造形材料の層を塗布するように適合された造形材料塗布ユニットである。別の例示的な機能的及び／又は構造的ユニットは、造形平面内に塗布された造形材料のそれぞれの層を少なくとも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である。
【００２９】
とりわけ、この装置は、それぞれ造形材料の層の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータを含む複数のプロセスパラメータセットを提供するデータ提供ユニット（これを、この装置のそれぞれの機能的及び／又は構造的ユニットのさらなる例とすることができる）と、データ提供ユニットによって提供される複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットが、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の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ために使用されるように、この装置の動作を制御する制御ユニット（これを、この装置のそれぞれの機能的及び／又は構造的ユニットのさらなる例とすることができる）とを備える。データ提供ユニットは、この装置の内部又は外部に位置することができる。内部のデータ提供ユニットは、この装置の構造的構成要素とすることができる。外部のデータ提供ユニットは、この装置の構造的構成要素とすることはできない。外部のデータ提供ユニットは、この装置の制御ユニットに割り当てることができるコンピュータ、スマートフォン、タブレットなどの特に移動又は携帯用のユーザ端末の構造的構成要素とすることができる。いずれの場合も、データ提供ユニットは、この装置の制御ユニットと通信してそれぞれのプロセスパラメータセットをこの装置の制御ユニットに提供するための少なくとも１つのハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される通信インターフェースを備える。制御ユニットは、本明細書に規定する方法を実行するために、それぞれのプロセスパラメータセットに基づいてこの装置を動作させるように適合される。したがって、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の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ために、制御ユニットは、複数のプロセスパラメータセットのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットを使用する配置がされるように特に適合される。この方法に関するすべての注釈は、この付加製造する装置にも当てはまり、逆も同様である。
【００３０】
本発明はさらに、本明細書に規定する装置向けのそれぞれのデータ提供ユニットに関する。データ提供ユニットは、大域的な（グローバルな）又は局所的な（ローカルな）データ記憶デバイスを備えることができる。この方法及び装置に関するすべての注釈は、データ提供ユニットにも当てはまり、逆も同様である。
【００３１】
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】
【００３２】
【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】図１の細部Ａの原理図である。
【図３】図１の細部Ａの原理図である。
【図４】図２に関連する対応する微細構造の原理図である。
【図５】図３に関連する対応する微細構造の原理図である。
【図６】従来技術による対応する微細構造の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、例示的な実施形態による３次元の物体２を付加製造する装置１の原理図を示す。装置１は、少なくとも１つのエネルギービーム５によって固化することができる造形材料４の層３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、たとえば技術的構成要素を付加製造するように適合される。エネルギービーム５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。装置１は、したがって、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。
【００３４】
装置１は、その動作中に動作可能な複数の機能的及び／又は構造的ユニットを備える。第１の例示的な機能的及び／又は構造的ユニットは、装置１の処理チャンバ８の造形平面７内に造形材料４の層３を塗布するように適合された造形材料塗布ユニット６、たとえば再被覆ユニットである。造形材料塗布ユニット６は、双方向の矢印Ｐ１によって示すように、造形平面７に対して可動に支持することができる。別の例示的な機能的及び／又は構造的ユニットは、処理チャンバ８の造形平面内に塗布された造形材料４のそれぞれの層３を少なくとも１つのエネルギービーム５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９である。別の例示的な機能的及び／又は構造的ユニットは、装置１の動作を制御するハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される制御ユニット１１である。
【００３５】
装置１は、データ提供ユニット１０（装置１のそれぞれの機能的及び／又は構造的ユニットのさらなる例とすることができる）をさらに備える。データ提供ユニット１０は、装置１の内部又は外部に位置することができる。内部のデータ提供ユニット１０は、装置１の構造的構成要素とすることができる。外部のデータ提供ユニットは、装置１の構造的構成要素とすることはできない。外部のデータ提供ユニットは、この装置の制御ユニットに割り当てることができるコンピュータ、スマートフォン、タブレットなどの特に移動又は携帯用のユーザ端末の構造的構成要素とすることができる。
【００３６】
データ提供ユニット１０は、それぞれ造形材料４のそれぞれの層３の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータＰＰ１〜ＰＰｎを含む複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを提供する。それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、ビームパラメータ、たとえばビーム出力、ビーム焦点サイズ、ビーム焦点位置、ビーム速度、隣接する照射経路ベクトルＶ１〜Ｖ４の（横方向）距離など、及び／又は層パラメータ、たとえば造形材料４の粒子形態（分布）、粒子配向（分布）、粒子サイズ（分布）、造形平面７内に塗布された造形材料４の層３の厚さなど、プロセスパラメータＰＰ１〜ＰＰｎからなる群の少なくとも１つを含むことができる。したがって、それぞれのプロセスパラメータＰＰ１〜ＰＰｎの例には、たとえばビーム出力、ビーム焦点サイズ、ビーム速度、隣接する照射経路ベクトルＶ１〜Ｖ４、たとえば走査ベクトル、の（横方向）距離などのビームパラメータ、及び／又は、たとえば造形材料４の粒子形態（分布）、粒子配向（分布）、粒子サイズ（分布）、造形平面７内に塗布された造形材料４の層３の厚さなどの層パラメータ、が挙げられる。
【００３７】
とりわけ、複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎはそれぞれ、１つのエネルギービーム５によって選択的に照射される／照射された造形材料４のそれぞれの層３の区域内で造形材料４のそれぞれの層３の選択的な固化を可能にする複数のプロセスパラメータＰＰ１〜ＰＰｎを含む。
【００３８】
さらにとりわけ、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料４のそれぞれの層３のそれぞれの区域の微細構造の特有の特性をもたらす。特に、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに基づいて選択的に照射及び固化すべき造形材料４のそれぞれの層３の区域の微細構造の特有の特性をもたらす複数のプロセスパラメータＰＰ１〜ＰＰｎの特有の組合せを含む。したがって、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料４のそれぞれの層３のそれぞれの区域の微細構造の特有の特性に相関される。
【００３９】
データ提供ユニット１０は、装置１の制御ユニット１１と通信してそれぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを装置１の制御ユニット１１に提供するための少なくとも１つのハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される通信インターフェース１２を備える。
【００４０】
少なくとも１つのエネルギービーム５によって固化することができる造形材料４の層３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を付加製造するために、データ提供ユニット１０によって提供される複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎが使用されるように、制御ユニット１１は、装置１を動作させるように適合される。これに関連して、制御ユニット１１、したがって装置１は、以下により詳細に規定する方法を実行するように適合される。
【００４１】
この規定する方法は、３次元の物体２を付加製造する方法であり、エネルギービーム５によって固化することができる造形材料の層３を連続して層ごとに選択的に照射し、その結果固化することを含む。この方法は、たとえば、選択的電子ビーム溶融方法又は選択的レーザ溶融方法として実施することができる。
【００４２】
この方法は概略的に、複数のそれぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを提供するステップと、この方法を介して付加製造すべきそれぞれの３次元の物体２を付加製造するために、複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用するステップとを含む。このようにして、すなわち複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎのうちの少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用し、それによって少なくとも２つのプロセスパラメータセットがそれぞれ、それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料４のそれぞれの層３の区域の微細構造の特有の特性をもたらすことによって、異なる微細構造及び微細構造特性を一斉に実現することができる。これは、（構造的特性、すなわち特に機械的特性が、微細構造特性によって本質的に特徴付けられるため）この方法を介して付加製造すべき３次元の物体２のカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性を可能にする。
【００４３】
この方法は、図２、図３から明らかであり、図２、図３はそれぞれ、たとえば５０μｍの所与の層厚さの造形材料４の３つの垂直方向に直接隣接する層３．１〜３．３の例示的な数の分解斜視図における、図１の細部Ａの原理図を示す。
【００４４】
図２の例示的な実施形態によれば、照射経路ベクトルＶ１は、第１のプロセスパラメータセットＰＰＳ１に関係し、照射経路ベクトルＶ２は、第２のプロセスパラメータセットＰＰＳ２に関係する。第１のプロセスパラメータセットＰＰＳ１は、ビーム出力：２００Ｗ、ビーム焦点サイズ：１００μｍ、ビーム速度：１０００ｍｍ／秒、照射経路ベクトルＶ１、Ｖ２の（横方向）距離：０．１ｍｍという例示的なプロセスパラメータを含むことができる。第２のプロセスパラメータセットＰＰＳ２は、ビーム出力：３００Ｗ、ビーム焦点サイズ：１４０μｍ、ビーム速度：１５００ｍｍ／秒、照射経路ベクトルＶ１、Ｖ２の（横方向）距離：０．１２ｍｍという例示的なプロセスパラメータを含むことができる。したがって、プロセスパラメータセットＰＰＳ１、ＰＰＳ２は、複数のプロセスパラメータに関して異なる。
【００４５】
図３の例示的な実施形態によれば、照射経路ベクトルＶ１は、第１のプロセスパラメータセットＰＰＳ１に関係し、照射経路ベクトルＶ２は、第２のプロセスパラメータセットＰＰＳ２に関係し、照射経路ベクトルＶ３は、第３のプロセスパラメータセットＰＰＳ３に関係し、照射経路ベクトルＶ４は、第４のプロセスパラメータセットＰＰＳ４に関係する。第１のプロセスパラメータセットＰＰＳ１は、ビーム出力：２００Ｗ、ビーム焦点サイズ：１００μｍ、ビーム速度：１０００ｍｍ／秒、照射経路ベクトルＶ１、Ｖ２の（横方向）距離：０．１ｍｍという例示的なプロセスパラメータを含むことができる。第２のプロセスパラメータセットＰＰＳ２は、ビーム出力：３００Ｗ、ビーム焦点サイズ：１４０μｍ、ビーム速度：１５００ｍｍ／秒、照射経路ベクトルＶ１、Ｖ２の（横方向）距離：０．１２ｍｍという例示的なプロセスパラメータを含むことができる。第３のプロセスパラメータセットＰＰＳ３は、ビーム出力：１００Ｗ、ビーム焦点サイズ：７０μｍ、ビーム速度：５００ｍｍ／秒、照射経路ベクトルの（横方向）距離：０．０８ｍｍという例示的なプロセスパラメータを含むことができる。第４のプロセスパラメータセットＰＰＳ４は、ビーム出力：１００Ｗ、ビーム焦点サイズ：１５０μｍ、ビーム速度：２２００ｍｍ／秒、照射経路ベクトルの（横方向）距離：０．１５ｍｍという例示的なプロセスパラメータを含むことができる。したがって、プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳ４は、複数のプロセスパラメータに関して異なる。
【００４６】
それぞれのプロセスパラメータに関する違いから明らかであるように、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎはまた、照射中、すなわちエネルギービーム５によって照射されるときの造形材料４の層３の選択的照射区域内への特有のエネルギー入力に相関させることができる。したがって、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、照射中、すなわち特に最初のより低い温度レベル、特に造形材料４の溶融温度を下回る室温レベル又は予熱温度レベルから、照射中のより高い温度レベル、特に造形材料４が溶融相になる温度レベルへ加熱するときの造形材料４の層３の選択的照射区域内への特有のエネルギー入力に相関させることができる。したがって、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎはまた、エネルギービーム５によって照射されるときの造形材料４の層３の選択的照射区域の特有の加熱挙動、特に照射中、すなわちエネルギービーム５によって照射されるときの造形材料４の層３の選択的照射区域の特有の溶融挙動（溶融プールの幾何形状、溶融プールのサイズ、溶融プールの温度などの溶融領域の多様な特性も含む）に相関させることができる。
【００４７】
したがって、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、照射中、すなわちエネルギービーム５によって照射されるときのより高い温度レベル、特に造形材料４が溶融相になる温度レベルから、固化中、すなわち固化されるときのより低い温度レベルへ冷却されるときの造形材料４の層３の選択的照射区域の特有の固化挙動、特に造形材料４の層３の選択的照射区域の特有の凝固挙動にさらに相関させることができる。造形材料４の層３の選択的照射区域の固化挙動は、造形材料４の層３の選択的照射区域内の造形材料４の粒子成長、したがって粒子構造に（本質的に）影響を与えるため（造形材料４の粒子構造は、３次元の物体２の微細構造及び微細構造特性それぞれにとって決定的である）、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎはまた、造形材料４の層３の選択的照射区域の特有の粒子成長、したがって粒子構造に相関させることができる。
【００４８】
当然ながら、その結果得られる造形材料４の層３の微細構造及び微細構造特性はそれぞれ、造形材料４の層の化学的及び／又は物理的パラメータ、たとえば密度、温度、湿気含有量など、付加製造プロセスが行われる処理チャンバ８内の化学的及び／又は物理的雰囲気などの他のパラメータによる影響を受ける可能性がある。しかし、所与のパラメータ、たとえば造形材料４の層の所与の化学的及び／又は物理的パラメータ、付加製造プロセスが行われる処理チャンバ８内の化学的及び／又は物理的雰囲気などに対して、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに基づいて選択的に照射及び固化された造形材料４のそれぞれの層３のそれぞれの区域の微細構造の特有の特性をもたらす。
【００４９】
上述したように、各プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、造形材料４の層３の選択的照射区域内の特有の粒子成長挙動、特に特有の好ましい粒子成長挙動をもたらすことができるし、又はそれに相関させることができる。粒子成長は、特に、造形材料４内へのエネルギー入力による影響を受ける。したがって、造形材料４内へのエネルギー入力を一斉に調整することによって、少なくとも１つの特有の方向において粒子成長を一斉に調整することができる。したがって、異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することによって、異なる（好ましい）粒子成長の方向を実現することができ、またそれにより、付加製造すべき３次元の物体２のカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性をもたらすカスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた粒子構造を可能にする。
【００５０】
一例として、造形材料４の層３の特有の区域内へのエネルギー入力を増大させるとき、たとえば付加製造すべき３次元の物体２の造形方向において、好ましい粒子成長に影響を与えることができる。したがって、複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎのうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、３次元の物体２の造形方向（ｚ方向）における（好ましい）粒子成長をもたらすことができる。それぞれの粒子成長の結果、比較的長い粒子が、造形方向に延びることができる。このプロセスパラメータセットは、特に造形材料４の層３の特有の区域内への公称エネルギー入力に関連して造形材料４の層３の特有の区域内への増大されたエネルギー入力を可能にするプロセスパラメータを含むことができる。付加製造すべき３次元の物体２の造形方向における（好ましい）粒子成長を可能にするそれぞれのプロセスパラメータは、たとえば、増大されたビーム出力及び／又は減少されたビーム焦点サイズ（（より）狭いビーム焦点）及び／又は減少されたビーム速度及び／又は隣接する照射経路ベクトルの増大された（横方向）距離を含むことができる。
【００５１】
さらなる例として、造形材料４の層３の特有の区域内へのエネルギー入力を減少させるとき、付加製造すべき３次元の物体２の造形方向を横断するような方向（ｘ及び／又はｙ方向）において、好ましい粒子成長に影響を与えることができる。したがって、複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎのうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎは、付加製造すべき３次元の物体２の造形方向を横断する方向における（好ましい）粒子成長をもたらすことができる。それぞれの粒子成長の結果、比較的広い粒子が、造形方向を横断する方向に延びることができる。このプロセスパラメータセットは、特に造形材料４の層３の特有の区域内への公称エネルギー入力に関連して造形材料４の層３の特有の区域内への減少されたエネルギー入力を可能にするプロセスパラメータを含むことができる。付加製造すべき３次元の物体２の造形方向を横断するような方向における（好ましい）粒子成長を可能にするそれぞれのプロセスパラメータは、たとえば、減少されたビーム出力及び／又は増大されたビーム焦点サイズ（（より）広いビーム焦点）及び／又は増大されたビーム速度及び／又は隣接する照射経路ベクトルの減少された（横方向）距離を含むことができる。
【００５２】
粒子構造又はそれぞれの粒子パラメータ、特に粒子成長に一斉に影響を与える選択肢の結果、少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することによって、隣接して配置された粒子が歯状（歯列状）の配置で配置される（機械的に）歯状にした微細構造を生成することができる。したがって、少なくとも２つの異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することで、隣接して配置された粒子１３が少なくとも部分的に（機械的に）互いに係合することができるような歯状の配列で配置される（機械的に）歯状にした歯状粒子構造をもたらすことができる。それぞれの（機械的に）歯状にした粒子構造は、粒子境界、粒子サイズ、粒子形態、粒子配向などの粒子パラメータに関して互いに異なる粒子の構造として理解することができ、これらの粒子は、異なる粒子パラメータのため、互いに少なくとも部分的に（機械的に）係合し、したがって互いに機械的に噛み合う。それぞれの（機械的に）歯状にした粒子構造は、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体２の機械的特性を大幅に改善することができる。
【００５３】
それぞれの（機械的に）歯状にした粒子構造は、図４、図５から明らかであり、図４、図５はそれぞれ、図２、図３に関係する対応する微細構造の原理図を示し、それによって図２に関係する微細構造の原理図を図４に示し、図３に関係する微細構造の原理図を図５に示す。図４、図５で、粒子構造は、垂直方向の列として示されている。
【００５４】
粒子構造又は粒子パラメータ、特に粒子成長に一斉に影響を与える選択肢のさらなる結果として、図４、図５からやはり明らかであるように、異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することによって、１つのプロセスパラメータセットのみを使用した場合と比較して、微細構造クラックに対して微細構造滑り面がない微細構造か、又は微細構造クラックに対して少なくともより少ない微細構造滑り面を有する微細構造を生成することができる。したがって、異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用する結果、１つのプロセスパラメータセットのみを使用した場合と比較して、微細構造クラックに対して微細構造滑り面がない微細構造か、又は微細構造クラックに対して少なくともより少ない微細構造滑り面を有する微細構造をもたらすことができる。図４、図５から認識できるように、それぞれの微細構造滑り面を防ぐこと、又はそれぞれの微細構造滑り面の数を少なくとも低減させることによって、クラックの形成及びクラックの伝播を防ぐことができ、又は少なくとも低減させることができ、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体２の機械的特性をやはり大幅に改善することもできる。
【００５５】
比較の目的で、図６は、従来技術による、すなわち１つの単一のプロセスパラメータセットのみが使用されたときの対応する微細構造の原理図を示す。図６から明らかであるように、粒子１３はすべて同じ形状を有し、均一に配置される。したがって、図６の粒子構造は、微細構造クラックの伝播をひきおこす微細構造滑り面を提供している。
【００５６】
この方法は、エネルギービーム５によって連続して選択的に照射及び固化すべき造形材料４の少なくとも１つの層３に対する少なくとも１つの標的基準を提供するステップと、標的基準に基づいて複数のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎのうちの少なくとも１つのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを選ぶステップと、エネルギービーム５によって固化することができる造形材料４の少なくとも１つの層３を選択的に照射及び固化するために選ばれたプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用するステップとをさらに含むことができる。したがって、それぞれの標的基準を提供することによって、標的基準に基づいて選ばれた少なくとも１つのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎによって、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体２の特有の標的特性を定めて実施することができる。所与の標的基準に基づいて少なくとも１つの適したプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを選ぶステップは、特有の標的基準を、それぞれの標的基準を実現するのに適したプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに相関させるハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される探索デバイス（図示せず）によって実施することができる。それぞれの探索デバイスは、プロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎと、その結果、それぞれのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎに基づいて付加製造される３次元の物体２の構造的特性との間の、多様な相関関係、依存性などを示す実験データを含むことができる。
【００５７】
それぞれの標的基準は、たとえば、エネルギー入力基準、固化基準、微細構造基準、又は粒子構造基準とすることができるし、又はそれを含むことができる。それぞれのエネルギー入力基準は、照射中に造形材料４の少なくとも１つの層３の選択的照射区域内へ入力されるエネルギーの量に関連することができる。それぞれの固化基準は、照射中のより高い温度レベル、特に造形材料４が溶融相になる温度レベルから、固化中のより低い温度レベルへ冷却されるときの造形材料４の少なくとも１つの層３の選択的照射区域の固化挙動に関連することができる。それぞれの微細構造基準は、造形材料４の少なくとも１つの層３の選択的に照射及び固化された区域の微細構造及び微細構造特性それぞれに関連することができる。それぞれの粒子構造基準は、造形材料４の少なくとも１つの層３の選択的に照射及び固化された区域の粒子境界、粒子サイズ、粒子形態、粒子配向などの粒子パラメータに関連することができる。
【００５８】
言い換えれば、それぞれの標的基準は、概して、この方法を介して付加製造すべき３次元の物体２の構造的特性、特にこの方法を介して付加製造すべき３次元の物体２の機械的特性に関連することができる。それぞれの標的基準は、少なくとも１つのプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎが選ばれた造形材料４の少なくともそれぞれの層３の構造的又は機械的特性にさらに関連することができる。どちらの態様も、カスタマイズ可能であるか又はカスタマイズされた構造的特性、すなわち特に機械的特性、を有する３次元の物体２を付加製造する可能性に寄与する。
【００５９】
この方法によれば、造形材料の少なくとも１つの特有の層を選択的に照射及び固化するために、異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することができる（図２、図３参照）。したがって、造形材料４の１つの（単一の）特有の層を照射及び固化するために、複数の異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することができる。したがって、造形材料のそれぞれの層は、第１のプロセスパラメータセットに基づいて照射及び固化される第１の小区域と、少なくとも１つのさらなるプロセスパラメータセットに基づいて照射及び固化される少なくとも１つのさらなる小区域とを含むことができる（図２、図３参照）。
【００６０】
当然ながら、追加又は別法として、造形材料４の異なる層３を選択的に固化するために、異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することも可能である。したがって、この場合、造形材料４の第１の層３は、少なくとも１つの第１のプロセスパラメータセットＰＰＳ１に基づいて照射及び固化することができ、造形材料の少なくとも１つのさらなる層は、少なくとも１つのさらなるプロセスパラメータセットＰＰＳｎに基づいて照射及び固化することができる。
【００６１】
上述したように、造形材料４の少なくとも１つの特有の層３を選択的に照射及び固化するために使用される１つ又は複数の照射経路ベクトルＶ１〜Ｖ４、たとえば走査ベクトルに対して、異なるプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎを使用することができる。したがって、各照射経路ベクトルＶ１〜Ｖ４は、特有のプロセスパラメータセットＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ、したがって特有のプロセスパラメータＰＰ１〜ＰＰｎを含むことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  付加製造装置
２  ３次元の物体
３  層
３．１〜３．３  垂直方向に直接隣接する層
４  造形材料
５  エネルギービーム
６  造形材料塗布ユニット
７  造形平面
８  処理チャンバ
９  照射ユニット
１０  データ提供ユニット
１１  制御ユニット
１２  通信インターフェース
１３  粒子
ＰＰ１〜ＰＰｎ  プロセスパラメータ
ＰＰＳ１〜ＰＰＳｎ  プロセスパラメータセット
Ｖ１〜Ｖ４  照射経路ベクトル
【図１】
2019127029.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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