(57)【要約】      （修正有）【課題】判定ユニット及び／又は照射デバイスの較正が改善され、３次元の物体を付加製造する装置を較正する方法の提供。【解決手段】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次元の物体を付加製造する少なくとも１つの装置１を較正する方法であって、エネルギービーム８は、装置の照射デバイス７の照射要素を介して生成することができ、処理チャンバ５内の放射３の少なくとも１つのパラメータを判定する判定ユニット２が提供され、装置の処理チャンバ内に、特に造形平面９又は造形平面の上の領域内に、較正ビーム源４が配置又は生成され、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータ、特に強度が、判定ユニットによって判定され、少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて、照射デバイス及び／又は判定ユニットが較正される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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次元の物体を付加製造する少なくとも１つの装置（１）を較正する方法であって、前記エネルギービームは、前記装置（１）の照射デバイス（７）の照射要素を介して生成することができ、処理チャンバ（５）内の放射（３）の少なくとも１つのパラメータを判定する判定ユニット（２）が提供される方法において、前記装置（１）の前記処理チャンバ（５）内に、特に造形平面（９）又は前記造形平面（９）の上の領域内に、較正ビーム源（４）が配置又は生成され、前記較正ビーム源（４）によって放出される放射（３）の少なくとも１つのパラメータ、特に強度が、前記判定ユニット（２）によって判定され、前記少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて、前記照射デバイス（７）及び／又は前記判定ユニット（２）が較正されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記較正ビーム源（４）が、規定の放射パターンを含み、前記較正ビーム源（４）によって放出される前記放射（３）の少なくとも一部が、前記判定ユニット（２）を介して検出することができることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記較正ビーム源（４）によって放出される前記放射（３）の前記少なくとも１つのパラメータが前記処理チャンバ（５）の領域を走査することによって判定されるそのような走査ジョブが、前記処理チャンバ（５）の前記領域内に配置された前記較正ビーム源（４）で実行され、前記少なくとも１つのパラメータが、ｘｙ平面、特に前記造形平面（９）内の少なくとも２つの位置に対して判定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのパラメータが、前記ｘｙ平面内の複数の位置、特に前記造形平面（９）の少なくとも一部内の複数の位置に対して判定され、前記判定されたパラメータが空間的に分解されて解明されるマップが生成されることを特徴とする、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１つのパラメータの最大、特に強度の最大が判定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記判定ユニット（２）及び／又は前記照射デバイス（７）が、前記較正ビーム源（４）の公称パラメータからの前記判定されたパラメータの逸脱に基づいて較正されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
走査ジョブとして、前記エネルギービーム（８）を使用しない造形ジョブが実行されるか、又は前記較正ビーム源（４）、特に前記較正ビーム源（４）の配置、に対して規定された走査ジョブが実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記較正ビーム源（４）が、前記装置（１）の前記造形平面（９）内に配置することができる規定の寸法を有する少なくとも１つの受取りユニット（１１）上に配置されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記走査ジョブが、前記受取りユニット（１１）上の前記較正ビーム源（４）の位置に応じて実行されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのパラメータが、異なる強度並びに／又は異なる波長及び／若しくは異なるスポットサイズを有する放射（３）を放出する前記較正ビーム源（４）によって判定されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
異なる強度並びに／又は異なる波長及び／若しくは異なるスポットサイズを有する放射（３）を放出するために、１つ又は少なくとも２つの、好ましくは異なる較正ビーム源（４）が使用されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
前記照射デバイス（７）の少なくとも１つの照射要素の少なくとも１つのエネルギービーム（８）の少なくとも１つのエネルギービームパラメータ、特にエネルギー出力が、前記少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて制御されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのパラメータが、前記同じ装置（１）、特に前記同じ造形平面（９）に割り当てられた少なくとも２つの判定ユニット（２）及び／若しくは少なくとも２つの照射デバイス（７）に対して判定され、並びに／又は、前記少なくとも１つのパラメータが、異なる装置（１）に割り当てられた少なくとも２つの判定ユニット（２）及び／若しくは少なくとも２つの照射デバイス（７）に対して判定される、ことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
エネルギービーム（８）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次元の物体を付加製造する装置（１）において、判定ユニット（２）が、前記装置（１）の処理チャンバ（５）内に配置された若しくは配置可能な又は生成された較正ビーム源（４）によって放出される放射（３）の少なくとも１つのパラメータ、特に強度を判定するように構成され、制御ユニット（６）が、前記少なくとも１つのパラメータに応じて、照射デバイス（７）及び／又は前記判定ユニット（２）を較正するように構成されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項１５】
３次元の物体を付加製造する装置（１）向けの、特に請求項１４に記載の装置（１）向けの判定ユニット（２）であって、前記装置（１）が、エネルギービーム（８）を生成するように構成される判定ユニット（２）において、前記判定ユニット（２）が、前記装置（１）の処理チャンバ（５）内に配置された若しくは配置可能な又は生成された較正ビーム源（４）によって放出される放射（３）の少なくとも１つのパラメータ、特に強度を判定するように構成され、制御ユニット（６）が、前記少なくとも１つのパラメータに応じて、照射デバイス（７）及び／又は前記判定ユニット（２）を較正するように構成されることを特徴とする、判定ユニット（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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（積層造形）する少なくとも１つの装置を較正する方法であって、エネルギービームは、この装置の照射デバイスの照射要素を介して生成することができ、処理チャンバ内の放射の少なくとも１つのパラメータを判定する判定ユニットが提供される、方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置の処理チャンバ内で（粉末状の）造形材料を選択的に照射し、それによって固化するためにエネルギービームが使用される３次元の物体を付加製造する装置は、従来技術から概して知られている。そのような装置は、典型的には、少なくとも１つの照射要素を有する照射デバイスを備え、少なくとも１つの照射要素を介して、処理チャンバ内でエネルギービームを放出して、たとえば造形平面内に配置された造形材料を照射することができる。エネルギービームが造形平面上へ適切に誘導されることを確実にするために、処理チャンバ内の放射の少なくとも１つのパラメータ、通常はエネルギービームのパラメータを判定するように構成された判定ユニットを提供することがさらに知られている。
【０００３】
したがって、処理チャンバ内で生成及び誘導されるエネルギービームの少なくとも１つのパラメータが規定の要件を満たすかどうか、たとえばエネルギービームの強度が規定の間隔内にあるか、又は規定の値を満たすことを判定するために、判定ユニットは使用することができる。したがって、正しい量のエネルギーが造形材料内で消費されることを確実にすることができる。これは、造形材料内で消費しなければならない公称エネルギーからの逸脱（ズレ）が、固化プロセスに負の影響を与え、したがって物体内に欠陥をもたらす可能性があるため、プロセス及び物体の品質にとって極めて重大である。
【０００４】
さらに、異なるエネルギービームの少なくとも１つのパラメータが異なることがあるため、異なる照射要素、すなわち異なるエネルギービームを介して照射される２つの物体又は１つの物体の２つの部分は、機械挙動など、異なる特性を示す可能性があることが、従来技術から知られている。したがって、異なるエネルギービームの少なくとも１つのパラメータを判定及び比較することも必要である。通常、判定は、個々の装置に提供された判定ユニットのみを介して実行され、ここでは、少なくとも１つのパラメータを判定するために異なる判定ユニットが使用されるため、判定ユニット内の欠陥、たとえば判定ユニットの光学構成要素の逸脱は、異なる装置又は異なるエネルギービームに対して異なる判定結果をもたらす可能性がある。このようにして、異なるエネルギービームの少なくとも１つのパラメータが異なる形で判定されるため、較正ルーチンの結果、少なくとも１つのパラメータに対して異なる公称値が生じる。
【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、判定ユニット及び／又は照射デバイスの較正が改善され、特に異なるエネルギービームの較正の逸脱を低減又は回避することができる、３次元の物体を付加製造する少なくとも１つの装置を較正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、本発明によれば、請求項１に記載の方法によって実現される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に準拠する。
【０００７】
本明細書に記載する方法は、エネルギー源、たとえばエネルギービーム、特にレーザビーム又は電子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（「造形材料」）の層を連続して選択的に層ごとに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少なくとも１つの装置を較正する方法である。それぞれの造形材料は、金属、セラミック、又はポリマーの粉末とすることができる。それぞれのエネルギービームは、レーザビーム又は電子ビームとすることができる。それぞれの装置は、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置とすることができる。別法として、造形材料を連続して層ごとに選択的に固化することは、少なくとも１つの結合材料を介して実行することができる。結合材料は、対応する塗布ユニットによって塗布することができ、たとえば適切なエネルギー源、たとえばＵＶ光源によって照射することができる。
【０００８】
この装置は、その動作中に使用される複数の機能ユニットを備えることができる。例示的な機能ユニットには、処理チャンバや、前述したように、処理チャンバ内に配置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によって選択的に照射するように構成された照射デバイスや、及び所与の流れ特性、たとえば所与の流れプロファイル、流速など、で処理チャンバを通って少なくとも部分的に流れるガス状流体流を生成するように構成された流れ生成デバイスが挙げられる。ガス状流体流は、処理チャンバを通って流れる間に、固化されていない粒子状の造形材料、特に装置の動作中に生成される煙又は煙残留物を充填することが可能である。ガス状流体流は、典型的には不活性であり、すなわち典型的には、不活性ガス、たとえばアルゴン、窒素、二酸化炭素などの流れである。
【０００９】
本発明は、装置の処理チャンバ内、特に造形平面又は造形平面の上の領域内に、較正ビーム源が配置又は生成され、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータ、特に強度が、判定ユニットを介して判定され、少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて、照射デバイス及び／又は判定ユニットが較正されるという概念に基づいている。
【００１０】
したがって、少なくとも１つのエネルギービームの少なくとも１つのパラメータが、３次元の物体を付加製造する装置に提供された判定ユニットにより判定され決定されるだけではなく、装置の処理チャンバ内に、較正ビーム源が配置又は生成される。較正ビーム源は、エネルギービーム、たとえばレーザビーム又は電子ビームなどの放射、特に較正ビームを生成（発生）するように構成される。当然ながら、較正ビーム源は、同じ又は異なる方向に放出することができる複数の較正ビームを生成（発生）するように構成させることができる。概して、較正ビーム源として、たとえば発光ダイオード、電子ビーム源、レーザ源、ランプ、特に電球などの（白熱）フィラメントなど、任意のタイプの放射源を使用することができる。較正ビーム源は、マスク、フィルタ、ピンホール、開口、レンズなどの様々な光学要素をさらに備えることができる。
【００１１】
前述したように、較正ビーム源は、処理チャンバ内に配置又は生成され、較正ビーム源は、処理チャンバ内で、装置の判定ユニットを介して判定すべき少なくとも１つの較正ビームを放出する。したがって、判定ユニットは、少なくとも１つのパラメータ、特に較正ビーム源の空間的拡大、たとえば（カメラ）センサ上での較正ビーム源のサイズ、及び／又は較正ビーム源の強度、すなわち較正ビーム源によって放出される放射の強度、たとえばフォトダイオードの信号高さ、を判定するように構成される。さらに、判定ユニット、たとえばカメラ、の焦点位置を調整することができる。それは、規定のパターン上に、たとえば較正ビーム源によって提供される線形パターン上に集束することによって実行することができる。較正ビーム源は、たとえば、異なるスポットサイズ及び／又は異なる放射パターンを提供するように構成させることができる（たとえば、適切なマスク又は開口を使用する）。したがって、異なる強度又は異なるスポットサイズ／照射パターンに対して異なるパラメータを判定することが可能である。
【００１２】
較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて、３次元の物体を付加製造する装置の較正が可能であり、特に判定ユニット及び／又は照射デバイスの較正を実行することができる。特に、較正ビーム源の放射パターンが既知であるため、判定ユニットが較正ビーム源の少なくとも１つのパラメータを正確に判定するかどうか、又は判定ユニットが判定する少なくとも１つのパラメータと、較正ビーム源によって放出される較正ビームの少なくとも１つのパラメータの（既知の）公称値との間に逸脱があるかどうか、を導出することが可能である。
【００１３】
好ましくは、同じ較正ビーム源によって生成される同じ放射パターンを異なる装置の処理チャンバ内で生成することができるため、異なる装置の判定ユニット及び／又は照射デバイスを同一に較正することができることを確実にするように、３次元の物体を付加製造する異なる装置内に較正ビーム源を配置することが可能である。したがって、たとえば光学構成要素の状態（不純物、堆積物）、若しくは異なる判定ユニット内での異なる光学構成要素の使用、又は判定ユニットの保守状態により、個々の判定ユニットによって実行される判定プロセスで生じる逸脱を計算に入れることができるし、又は既知の放射特性を有する同じ較正ビーム源に基づいて判定プロセスを実行することによって、これらの逸脱を補償することができる。
【００１４】
したがって、較正ビーム源は、規定の放射パターンを含むことが特に好ましく、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも一部は、判定ユニットを介して検出することができる。したがって、別個の判定ユニットを提供する必要はなく、装置に提供された判定ユニットを使用し、本発明の方法を介して較正することが可能である。別個の判定ユニットを提供する必要がないことに加えて、判定ユニットが判定する少なくとも１つのパラメータと既知の公称パラメータとの間の逸脱を使用して、判定ユニットを較正することができるため、装置の判定ユニットを較正することができる。
【００１５】
たとえば、規定の放射パターンを有する較正ビーム源を使用して、たとえば１０Ｗの強度を有する較正ビームを放出することができる。判定ユニットを介して判定される強度が、１０Ｗの（既知の）公称強度から逸脱する場合、判定ユニットの較正が必要である。たとえば、判定ユニットが、５Ｗの強度を判定した場合、判定ユニットは、それに応じて、逸脱を補償するために較正することができる。判定されたパラメータは、たとえば波長に依存する吸収又は局所的に変化する吸収などのそれらの様々なパラメータに依存することがあるため、様々な他のパラメータを計算に入れることができることが自明である。当然ながら、照射デバイスは、同じように較正することができるし、及び／又は照射デバイスはそれぞれ、判定ユニットを介して実行される判定に基づいて制御することができるし、又は判定ユニットの較正に基づいて制御することができる。
【００１６】
本発明の方法の別の実施形態によれば、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータが処理チャンバの少なくとも１つの領域を走査することによって判定される走査ジョブは、較正ビーム源が処理チャンバの少なくとも１つの領域内に配置された状態で実行することができ、少なくとも１つのパラメータは、ｘｙ平面、特に造形平面内の少なくとも２つの位置に対して判定される。したがって、この実施形態によれば、ｘｙ平面内に配置された処理チャンバ内、たとえば造形平面内の領域を走査することによって、走査ジョブを実行することができる。ｘ方向又はｙ方向は、たとえば、物体が付加造形される造形方向に対して平行なｚ方向に対して本質的に直交して配置することができる。造形平面の規定の部分のみを走査すること、又は造形平面全体を走査することがさらに可能である。「走査」という用語は、ｘｙ平面内の複数の位置に対する少なくとも１つのパラメータの判定を指すことができる。
【００１７】
複数のｘ位置及びｙ位置で少なくとも１つのパラメータを判定することによって、複数の判定結果を比較することができ、平均、最小、最大などの判定など、特に判定結果上で様々な動作を実行することができるため、少なくとも１つのパラメータをより正確又はより確実に判定することが可能である。
【００１８】
好ましくは、少なくとも１つのパラメータは、ｘｙ平面内、特に造形平面の少なくとも一部内の複数の位置に対して判定することができ、判定されたパラメータが空間的に分解され解明されるマップを生成することができる。したがって、較正ビーム源を介して放出される放射の少なくとも１つのパラメータを空間的に分解することができるマップを生成することができる。これにより、ｘｙ平面における少なくとも１つのパラメータの変動を判定し、特に平均の生成、少なくとも１つのパラメータの最小及び／又は最大の探索、又は判定されたパラメータに対する関数の適合など、判定結果上で様々な動作を実行することが可能になる。
【００１９】
さらに、少なくとも１つのパラメータの最大、特に強度の最大を判定することができる。したがって、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータの最大（又は最小）を判定することができる最大判定手順を実行することができる。たとえば、判定されたパラメータがたとえばｘｙ平面内で空間的に分解されるマップが生成される場合、少なくとも１つのパラメータの最大を判定することができ、記憶／保存することができる。この実施形態により、少なくとも１つのパラメータの最大、たとえば判定ユニットを介して判定される較正ビームの強度の最大を判定することが可能になる。したがって、ｘｙ平面を走査することができ、強度の最大を判定することができるため、処理チャンバ内の較正ビーム源の精密な配置又は位置決めはそれほど重大ではなくなる。したがって、較正ビーム源は、較正ビーム源がｘｙ平面内のうち走査ジョブ中に走査される領域内にある限り、処理チャンバ内にほぼ任意に配置することができる。その後、少なくとも１つのパラメータの最大を判定することができ、この最大を較正プロセスに使用することができる。したがって、較正ビーム源の位置合わせ不良又は位置決め誤差が、異なる判定結果をもたらし、したがって異なる較正データに負の影響を与えることを回避することができる。
【００２０】
また、較正ビーム源の位置を判定するために、判定されたパラメータ上へ関数を適合させることが可能である。たとえば、判定されたパラメータにノイズ信号が重なっている場合、パラメータの最大を判定することによる最大の判定だけでは、較正ビーム源の位置、たとえば中心を適切に識別することができない。したがって、関数の適合、又はパラメータの他の特徴の使用、たとえば特定の面積の平均値の使用、又は中央値若しくは標準偏差の使用、又は判定されたデータへの関数の適合によって、較正ビーム源の位置をより確実に識別することができる。
【００２１】
好ましくは、判定ユニット及び／又は照射デバイスは、較正ビーム源の公称パラメータからの判定されたパラメータの逸脱に基づいて較正することができる。したがって、較正ビーム源が規定の放射パターンを含むとき、較正ビーム源の公称パラメータは既知である。たとえば、少なくとも１つの較正ビームの強度、すなわち較正ビーム源を介して放出される放射は既知であり、明確である。較正ビーム源の放射の少なくとも１つのパラメータが、装置の判定ユニットを介して判定されるとき、判定結果と公称パラメータとの間の逸脱の存在を識別することができる。したがって、判定ユニット及び／又は照射デバイスは、判定されたパラメータと公称パラメータとの間の逸脱に基づいて較正することができる。これにより、較正ビーム源を介して較正されるすべての装置が同じように較正されることが確実になり、又は言い換えれば、較正ビーム源の同じ公称パラメータに基づいて較正が実行されることが確実になる。
【００２２】
たとえば、第１の装置は、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータ、たとえば５Ｗの強度、を判定することによって第１の判定結果を導出する判定ユニットを備えることができる。第２の装置は、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータ、たとえば２０Ｗの強度、を判定することによって第２の判定結果を導出する第２の判定ユニットを備えることができる。たとえば、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータは、既知で１０Ｗであり、第１の判定ユニット及び第２の判定ユニットは、逸脱を補償することができるように、それに応じて較正することができる。したがって、第１の装置及び第２の装置のエネルギービームは、造形材料内に同じ量のエネルギーを導入するように、同じように制御することができる。したがって、第１の装置及び第２の装置を使用して製造される２つの物体は、固化プロセスに同じ量のエネルギーが使用されるため、同じ物体品質、特に同じ物体特性を含む。当然ながら、造形平面から放出される放射、たとえば溶融プールから放出される熱放射、の少なくとも１つのパラメータの判定など、他の目的に使用される判定ユニットを較正することも可能である。
【００２３】
本発明の方法の別の実施形態によれば、走査ジョブとして、エネルギービームを使用しない造形ジョブを実行することができるし、又は較正ビーム源、特に較正ビーム源の配置、に対して規定された走査ジョブを実行することができる。第１の代替形態では、造形ジョブは、造形材料を照射及び固化するために通常は使用されるエネルギービームがそれぞれ使用されないか又はオフに切り換えられた走査ジョブとして、実行することができる。したがって、通常の製造プロセスにおいてと同様に、装置の判定ユニットを使用して、ｘｙ平面、特に造形平面を走査することができる。通常の製造プロセスにおいてと同様にエネルギービームの少なくとも１つのパラメータを判定する代わりに、判定ユニットは、較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータを判定する。有利には、たとえば較正ビーム源だけを処理チャンバ内に配置し、エネルギービームはオフに切り換えたり又は消さなければならないだけなので、較正方法を実行するために、他の手順を必要としない。
【００２４】
追加又は別法として、較正光源を生成するために、装置のエネルギービーム（又は別のエネルギービーム）を使用することも可能である。したがって、エネルギービームは、材料内でエネルギーを消費するために使用することができ、この材料は、較正ビーム源として機能して放射を放出し、判定ユニットを介してこの放射を判定することができる。材料の品質及び特性が既知であり、エネルギービームの規定のパラメータが満たされる場合、照射された材料（たとえば、造形材料）を較正ビーム源として使用することができる。この材料は、エネルギービームを反射し、又は熱放射などの放射を放出することが可能である。
【００２５】
第２の代替形態によれば、走査ジョブは、較正プロセスに特に適合させることができ、特に走査ジョブは、較正ビーム源の配置に適合させることができる。これにより、たとえば、ｘｙ平面のわずかな部分、たとえば造形平面のうち較正ビーム源を配置するべき部分だけを走査するだけでよいことが可能になる。したがって、完全なｘｙ平面又は完全な造形平面をそれぞれ走査する必要はなく、この領域を較正ビーム源が配置される領域に制限することができるため、走査に必要とされる時間を低減させることができる。さらに、較正ビーム源によって放出される放射の波長など、較正ビーム源の他の特徴を考慮に入れることができる。また、規定の特性、たとえば強度、特に同じ強度であるが異なる波長、を有する放射を放出する少なくとも２つの較正ビーム源を使用することも可能である。したがって、所与の（放射）特性からの判定されたパラメータの依存性を識別することができる。
【００２６】
さらに、較正ビーム源は、処理チャンバ内に、たとえば装置の造形平面内に配置することができる規定の寸法を有する少なくとも１つの受取りユニット上に配置することができる。受取りユニットは、金属板など、高精度に製造されたユニットとすることができ、較正ビーム源を配置することができる受取り部(受け入れ部)を有する。したがって、受取りユニットは、較正ビーム源を正確かつ繰返し可能に位置決めすることを可能にする。受取りユニットを使用することによって、較正ビーム源が処理チャンバ内に配置又は生成される面積をさらに減少させることができ、較正ビーム源を配置することができる面積であって、較正ビーム源を適切に検出するために走査しなければならない面積をさらに低減させることができるため、さらにより速い判定プロセスが可能になる。したがって、走査ジョブは、受取りユニット上の較正ビーム源の位置に応じて実行することができる。したがって、受取りユニットは、ｘｙ平面内の較正ビーム源の位置を画定する。したがって、較正ビーム源の走査時間と検出精度との間で折衷した相殺を実行することができる。
【００２７】
さらに、受取りユニットは、較正ビーム源を配置することができる複数の受取り部(受け入れ部)を備えることができる。また、受取りユニットによって提供される複数の受取り部内に、複数の（異なる）較正ビーム源を受け入れることが可能である。また、受取り部は、前述したように、較正ビーム源を生成するためにエネルギービームによって照射することができる適切な材料で充填することができる。
【００２８】
本発明の方法の別の実施形態によれば、少なくとも１つのパラメータは、異なる強度並びに／又は異なる波長及び／若しくは異なるスポットサイズを有する放射を放出する較正ビーム源によって判定することができる。したがって、公称パラメータからの判定されたパラメータの逸脱は、検出された放射の異なる強度によって異なることがあるため、異なる強度を提供することによって、たとえば判定ユニット及び／又は照射デバイスの較正の品質を向上させるために、少なくとも１つの較正ビーム源に、異なる強度を有する放射を放出させることが可能である。
【００２９】
さらに、異なる波長を放出するように構成された少なくとも１つの較正ビーム源を有することが可能であり、判定ユニットは、異なる波長に対して異なる逸脱を含む可能性があるため、較正プロセスをさらに向上させることができる。加えて、少なくとも１つの較正ビーム源が、異なるスポットサイズから放射を放出するように構成されることが可能である。
【００３０】
また、異なる強度並びに／又は異なる波長及び／若しくは異なるスポットサイズを有する放射を放出するために使用することができる少なくとも２つの、好ましくは異なる較正ビーム源を提供することも可能である。たとえば、複数の発光ダイオードを較正ビーム源として提供することができ、各較正ビーム源は、異なる強度又は異なる波長を有する放射を放出するために使用することができる。また、異なる強度を放出するように構成された複数の較正ビーム源を有することが可能であり、たとえば１つの判定ステップで、各較正ビーム源が、第１の強度及び／又は第１の波長を有する放射を生成するように構成させることができ、第２の判定ステップで、各較正ビーム源が、第２の強度及び／又は第２の波長を有する放射を放出するように構成させることができる。当然ながら、両方の手法の任意の組合せも実行可能である。
【００３１】
本発明の方法は、照射デバイスの少なくとも１つの照射要素の少なくとも１つのエネルギービームの少なくとも１つのエネルギービームパラメータ、特にエネルギー出力を、少なくとも１つの較正ビーム源を介して放出される放射の少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて制御することができるように、さらに改善することができる。したがって、判定ユニットは、付加製造プロセスで、少なくとも１つのエネルギービームの少なくとも１つのパラメータ、たとえばエネルギービームの強度又はエネルギービームのエネルギー出力を（瞬時に）判定することができるため、照射デバイスを介して生成される少なくとも１つのエネルギービームをフィードバック制御することができる。
【００３２】
照射デバイスによって生成される少なくとも１つのエネルギービームの制御は、判定ユニットの判定結果に応じて実行することができるため、照射デバイスの制御は、判定ユニットを較正するために実行された較正に基づいて実行することができる。また、照射デバイスを直接較正することが可能であり、照射デバイスを制御することによって、たとえば照射デバイスへ送られる制御信号を補正するオフセット値、又は増倍係数、又はルックアップテーブルを使用することによって、判定ユニットによって実行される判定結果と、較正ビーム源によって放出される放射の公称パラメータとの間の可能な逸脱を考慮することができる。ルックアップテーブルは、少なくとも１つのパラメータをマップなどのｘｙ平面内の位置に空間的に関係付けることができる。
【００３３】
本発明の方法の別の実施形態によれば、少なくとも１つのパラメータは、同じ装置、特に同じ造形平面に割り当てられた少なくとも２つの判定ユニット及び／又は照射デバイスに対して判定することができ、及び／又は、少なくとも１つのパラメータは、異なる装置に割り当てられた少なくとも２つの判定ユニット及び／又は照射デバイスに対して判定することができる。したがって、本発明の方法によれば、判定ユニットを介して判定される処理チャンバ内の放射の少なくとも１つのパラメータが、同じ結果を送達することを確実にするために、較正は、同じ装置の複数の判定ユニット及び／又は複数の照射デバイスに対して実行することができる。さらに、照射デバイスを介して生成されるエネルギービームが、造形材料内に同じ量のエネルギーを導入することを確実にするために、それに応じて照射デバイスの制御を較正することができる。したがって、異なるエネルギービームを使用して製造される物体のすべての領域又は部分が、適切な量のエネルギーを受け取り、物体品質及び／又はプロセス品質を損なう物体内の逸脱を低減し又は回避することができることが保証される。
【００３４】
さらに、異なる装置に割り当てられる判定ユニット及び／又は照射デバイスが、同じ較正ビーム源を使用して較正されるため、異なる判定ユニット及び異なる照射デバイスを使用して異なる装置内に造形された２つの物体が、同じ特性、特に機械特性を含むことを確実にすることが可能である。したがって、判定ユニットと照射デバイスはどちらも、較正ビーム源によって放出される放射の同じパラメータに基づいて較正される。
【００３５】
さらに、本発明は、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に関し、判定ユニットは、装置の処理チャンバ内に配置された若しくは配置可能な又は生成された較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータ、特に強度を判定するように構成され、制御ユニットが、少なくとも１つのパラメータに応じて、照射デバイス及び／又は判定ユニットを較正するように構成される。制御ユニットは、とりわけ、判定ユニット又は照射デバイスの一部であると見なすことができる。当然ながら、この装置に割り当てられた１つ又は複数の別個に分離した制御ユニットを有することも可能である。
【００３６】
さらに、本発明は、前述したように、３次元の物体を付加製造する装置向けの、特に本発明の装置向けの判定ユニットに関連し、この装置は、エネルギービームを生成するように構成され、判定ユニットは、装置の処理チャンバ内に配置されるか若しくは配置可能な又は生成された較正ビーム源によって放出される放射の少なくとも１つのパラメータ、特に強度を判定するように構成され、制御ユニットが、少なくとも１つのパラメータに応じて、照射デバイス及び／又は判定ユニットを較正するように構成される。
【００３７】
本発明の方法に関して記載するすべての特徴、詳細、及び利点は、本発明の装置及び本発明の判定ユニットに完全に移行可能であることが自明である。好ましくは、本発明の装置は、特に本発明の判定ユニットを使用して、本発明の方法を実行するように構成される。
【００３８】
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。これらの図は概略図である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の装置を示す図である。
【図２】図１の本発明の装置の造形平面の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１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１を示す。装置１は、較正ビーム源４によって放出される放射３の少なくとも１つのパラメータ、たとえば強度を判定するように構成された判定ユニット２を備える。較正ビーム源４は、装置１の処理チャンバ５内に配置され、処理チャンバ５は、装置１の通常動作で付加製造プロセスが行われる体積を密閉する。
【００４１】
装置１は、少なくとも１つの判定されたパラメータに応じて、照射デバイス７及び／又は判定ユニット２を較正するように構成された制御ユニット６をさらに備える。装置１のこの例示的な実施形態では、制御ユニット６は、後述するように、判定ユニット２を較正するために使用される。照射デバイス７は、少なくとも１つの照射要素（図示せず）、たとえばレーザ源又は電子源を備え、照射デバイス７は、装置１の通常動作モードでエネルギービーム８を生成及び誘導するように構成される。言い換えれば、通常は造形材料が配置される造形平面９内でエネルギービーム８を生成及び誘導し、造形材料を選択的に照射及び固化して、３次元の物体を付加構築することができる。この較正方法が実行されるとき、エネルギービーム８は使用されず、たとえば消され又はオフに切り換えられる（破線を介して示す）。図示しないが、エネルギービーム８によって造形材料などの規定の材料を照射することによって較正ビーム源を生成するために、エネルギービーム８を使用することも可能であり、材料は、好ましくは、造形平面９内に配置される。生成された較正ビーム源は、前述したように、ちょうど較正ビーム源４のように、放射３を放出することができる。
【００４２】
言い換えれば、較正ビーム源４は、処理チャンバ５内、特に造形平面９内に配置され、ｘｙ平面内に位置決めされる。較正ビーム源４は、規定の放射パターン、特に規定の強度を有する放射３、たとえばレーザビーム、電子ビーム、又は（可視）光などの較正ビームを放出するように構成される。この例示的な実施形態では、較正ビーム源４によって放出される放射３は、照射デバイス７の方へ、特にｘｙスキャナ（図示せず）などのビーム誘導ユニットへ伝搬する。ビーム誘導ユニットは、装置１の通常動作モードで、造形平面９内でエネルギービームを誘導するために使用される。したがって、放射３は、照射デバイス７のビーム誘導ユニットを介して判定ユニット２の方へ誘導することができ、線１０を介して示すビーム誘導ユニットの動きにより、ｘｙ平面、特に造形平面９を走査することができる。したがって、較正ビーム源４を介して放出される放射３は、判定ユニット２を介して検出することができ、放射３の少なくとも１つのパラメータは、判定ユニット２を介して判定することができる。
【００４３】
図１、図２に示す例示的な実施形態では、較正ビーム源４は、装置１の運搬要素１２上で運搬される受取りユニット１１（任意選択）内に受け入れられる。運搬要素１２は、装置１の通常動作モードで大量の造形材料を運搬し、たとえば選択的な照射及び固化によって物体が付加造形される粉末床を運搬する。受取りユニット１１は、好ましくは、高位置に製造された要素、たとえば較正ビーム源４のための凹部を有する金属板である。前述したように、少なくとも１つのエネルギービームにより、受取りユニットの少なくとも一部を照射することも可能である。
【００４４】
較正ビーム源４及び受取りユニット１１の上面図を示す図２に示すように、凹部１３（破線を介して示す）内に、追加の較正ビーム源４を提供することができる。したがって、ｘｙ平面（矢印１４を介して示す）内の異なる位置に、複数の較正ビーム源４を配置することが可能である。各較正ビーム源４は、特有の波長及び特有の強度を有する放射を放出するように提供することができ、又は調整可能な波長及び／又は調整可能な強度を有する放射を放出するように構成された少なくとも１つの較正ビーム源４を提供することができる。
【００４５】
判定ユニット２は、ｘｙ平面内の複数の位置で較正ビーム源４を介して放出される放射３の少なくとも１つのパラメータを特に判定し、判定されたパラメータが空間分解されるマップをさらに生成することができる。言い換えれば、ｘｙ平面内の任意の点又は位置に対して、判定されたパラメータの値を記憶することができる。特に、判定されたパラメータ上で、それぞれ最小値又は最大体積の探索などの動作を実行することが可能である。したがって、判定ユニット２がｘｙ平面内において較正ビーム源４を介して放出される放射３のパラメータの最大値を判定する最大判定手順を実行することができる。
【００４６】
較正プロセスに対して、パラメータの最大値、たとえば最大の強度、を使用することができる。したがって、最大判定手順により、造形平面９（ｘｙ平面）内の任意の位置に較正ビーム源４を位置決めすることが可能になり、最大判定手順で導き出された少なくとも１つのパラメータの最大に対して、較正ビーム源４の厳密な位置が識別される。したがって、ｘｙ平面内で最も高い強度を有する位置を、較正ビーム源４の位置として識別することができる。したがって、較正ビーム源４の非常に正確な位置決めは必要ない。しかし、高精度に製造された受取りユニット１１を有することによって、判定ユニット２が少なくとも１つのパラメータを判定する（造形平面９を走査する）面積を大幅に低減させることができる。
【００４７】
較正ビーム源４が明確な放射パターン、たとえば明確な強度を含むとき、較正ビーム源４を介して放出される放射３の少なくとも１つのパラメータが判定された後、判定されたパラメータと、パラメータの（既知の）公称値とを比較することができる。規定のパラメータからの逸脱は、判定ユニット２が適切に較正されているかどうかを示すので、判定されたパラメータと既知のパラメータとの間の逸脱は、較正に対する基準と見なすことができる。
【００４８】
たとえば、１０Ｗの強度を有する放射３を放出する較正ビーム源４が使用され、判定ユニット２が、２０Ｗの強度を判定した場合、これに応じて、判定ユニット２を介して判定されたこれらの値を調整（較正）しなければならない。判定ユニット２は、異なる強度及び／又は波長に対して異なる較正を必要とする可能性があるため、判定は、異なる波長又は異なる強度に対して特に実行することができる。
【００４９】
言い換えれば、装置１を較正するために、較正ビーム源４は、好ましくは受取りユニット１１を使用して、処理チャンバ５内へ、特に造形平面９内に挿入される。したがって、較正ビーム源４を介して放出される放射３は、判定ユニット２によって検出することができ、放射３の少なくとも１つのパラメータを判定することができる。その後、判定されたパラメータと公称パラメータとを比較して、判定されたパラメータと公称パラメータとの間の逸脱が存在するかどうかを判定することができる。獲得したデータに基づいて、判定ユニット２を生成するために較正データを生成することができる。当然ながら、生成された較正データを使用して、判定ユニット２によって実行される判定プロセスの逸脱を計算に入れて、少なくとも１つのエネルギービーム８を生成することにより、照射デバイス７を較正することも可能である。
【００５０】
当然ながら、たとえば異なる装置１又は同じ装置１内に、２つ以上の判定ユニット２が存在するか、又は、異なる物体を異なるエネルギービーム８で製造するかした場合、判定プロセスと、特に較正プロセスは、各判定ユニット２に対して又は各照射デバイス７に対して実行することができる。
【００５１】
本発明の方法は、装置１上で実行することができることが自明である。較正方法は、たとえば、較正ビーム源４の強度、波長、又はサイズなどの異なる特性で実行することができる。したがって、較正ビーム源４の異なる特性に対して、異なる較正データを生成することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  （付加製造）装置
２  判定ユニット
３  放射
４  較正ビーム源
５  処理チャンバ
６  制御ユニット
７  照射デバイス
８  エネルギービーム
９  造形平面
１１  受取りユニット
１２  運搬要素
１３  凹部
【図１】
2019137036.tif 000003
【図２】
2019137036.tif 000004