(57)【要約】【課題】３次元の物体を付加製造（積層造形）する装置のための位置データを決定する方法を提供すること。【解決手段】この方法は、ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面（４）内に配置された造形材料（３）の層（１７〜１９、２１〜２３）を連続して層ごとに選択的に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）のための位置データを決定する方法であり、造形材料（３）は、エネルギー源によって固化することができ、造形材料（３）は、運搬ユニット（８）の運搬要素（９）によって運搬され、運搬要素（９）は、ｚ方向に基本的に可動であり、ｚ方向は、ｘ及びｙ方向に基本的に直交しており、少なくとも１つのｚ位置に対して、運搬要素（９）のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データが決定される。【選択図】図１
2019130892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面（４）内に配置された造形材料（３）の層（１７〜１９、２１〜２３）を連続して層ごとに選択的に固化することによって３次元の物体（２）を付加製造（積層造形）する装置（１）のための位置データを決定する方法であって、前記造形材料（３）は、エネルギー源によって固化することができ、前記造形材料（３）は、運搬ユニット（８）の運搬要素（９）によって運搬され、前記運搬要素（９）は、ｚ方向に基本的に可動であり、前記ｚ方向は、前記ｘ及びｙ方向に基本的に直交している、方法において、少なくとも１つのｚ位置に対して、前記運搬要素（９）のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データが決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
好ましくはｚ方向における前記運搬要素（９）の可動範囲、特に可動範囲全体に沿って分散された少なくとも２つのｚ位置、特に複数のｚ位置に対して、位置データが決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのｚ位置に対するｘ及び／又はｙ方向における基準位置からの前記運搬要素（９）のずれに関係する較正データが生成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】
前記較正データ及び／又は前記位置データに応じて、照射デバイス（７）、特に前記運搬要素（９）に対する対応する層に対する照射パターンの位置が制御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】
特に前記対応する運搬要素（９）に対する前記対応するｚ位置に対して、前記位置データ及び／又は前記較正データが記憶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】
前記位置データが、付加製造プロセス前及び／又は付加製造プロセス中に決定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】
前記運搬要素（９）の前記ｘ及び／又はｙ位置が、光学的及び／又は機械的決定を介して、特に前記運搬要素（９）の底面に配置された測定構造（１６）の決定を介して決定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】
前記位置データが、決定された、特に測定されたｘ及び／若しくはｙ位置、並びに／又は前記運搬要素（９）の絶対的なｘ及び／若しくはｙ位置、並びに／又は少なくとも１つのｚ位置に対するそのずれに関係す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】
前記位置データが、ｚ方向に基本的に配置された前記運搬要素（９）の主軸の周りの前記運搬要素（９）の歪み及び／又は角度的なずれに関係す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】
−  前記運搬要素（９）の前記可動範囲の画定された部分、特に前記可動範囲全体にわたって延びる較正物体（２０）が製造されるステップと、
−  前記較正物体（２０）の少なくとも１つの幾何学的パラメータが決定されるステップと、
−  前記少なくとも１つの決定された幾何学的パラメータが、少なくとも１つの対応する基準の幾何学的パラメータと比較されるステップと、
−  前記比較結果に基づいて、位置データ及び／又は較正データが生成されるステップと
が実行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】
前記幾何学的パラメータは、前記対応するｚ位置に対する前記較正物体、特に前記較正物体（２０）の表面のｘ及び／又はｙ方向における位置であり、又はそれを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）向けの少なくとも１つの造形モジュールを使用して実行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】
前記位置データ及び／又は較正データは、複数の造形モジュールに対して記憶され、前記対応する位置データ及び／又は較正データに応じて、造形モジュールが使用される前記装置（１）の前記照射デバイス（７）が制御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】
ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面（４）内に配置された造形材料（３）の層（１７〜１９、２１〜２３）を連続して層ごとに選択的に固化することによって３次元の物体（２）を付加製造する少なくとも１つの装置（１）を動作させる方法であって、前記造形材料（３）は、エネルギー源によって固化することができ、前記造形材料（３）は、運搬ユニット（８）の運搬要素（９）によって運搬され、前記運搬要素（９）は、ｚ方向に基本的に可動であり、前記ｚ方向は、前記ｘ及びｙ方向に基本的に直交している、方法において、少なくとも１つのｚ位置に対して、前記運搬要素（９）のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データが決定されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面（４）内に配置された造形材料（３）の層（１７〜１９、２１〜２３）を連続して層ごとに選択的に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、前記造形材料（３）は、エネルギー源によって固化することができ、前記造形材料（３）は、前記装置（１）の運搬ユニット（８）の運搬要素（９）によって運搬され、前記運搬要素（９）は、ｚ方向に基本的に可動であり、前記ｚ方向は、前記ｘ及びｙ方向に基本的に直交している、装置において、少なくとも１つのｚ位置に対して、前記運搬要素（９）のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データを決定するように適合された較正ユニット（１３）を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面内に配置された造形材料の層を連続して層ごとに選択的に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）する装置のための位置データを決定する方法に関し、造形材料は、エネルギー源によって固化することができ、造形材料は、運搬ユニットの運搬要素によって運搬され、運搬要素は、ｚ方向に基本的に可動であり、ｚ方向は、ｘ及びｙ方向に基本的に直交している。
【背景技術】
【０００２】
造形材料の層を選択的に層ごとに照射及び固化するためにエネルギービーム、たとえば電子ビーム又はレーザビームなどのエネルギー源が使用される付加製造装置は、従来技術から概して知られている。典型的には、選択的に照射することができる造形材料の体積、たとえばいわゆる「粉末床」を運搬するために、可動の運搬要素が使用される。運搬要素を介して運搬される造形材料の上面は、いわゆる「造形平面」を形成し、造形平面内では、上述したエネルギービームなどのエネルギー源を介して、造形材料を選択的に直接照射することができる。通常、それぞれのエネルギービームが造形平面上に適切に集束されることを確実にするために、運搬要素のｚ位置、すなわちｚ方向に沿った運搬要素の位置を監視することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、３次元の物体を付加製造する装置のための位置データを決定する改善された方法を提供すること、詳細には、運搬要素によって運搬される選択的に照射及び固化されるべき造形材料、特に最上層の位置の決定が改善された、位置データを決定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】
【０００４】
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。
【０００５】
本明細書に記載の方法は、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装置のための位置データを決定する方法である。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、たとえば適したエネルギー源、たとえばＵＶ光源によって照射することができる。
【０００６】
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、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で選択的に照射するように適合された照射デバイス、及びたとえば所与の流れプロファイル、流速などの所与の流れ特性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適合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で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。
【０００７】
本発明の方法によれば、前述したように、３次元の物体を付加製造する装置によって実行される付加製造プロセスのために提供することができる運搬要素の位置データを決定することができる。本発明は、少なくとも１つのｚ位置に対して、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データが決定されるという概念に基づいている。したがって、すなわち運搬要素のｚ位置の決定に加えて、ｘ及び／又はｙ位置における運搬要素の位置の決定を実行することが可能である。これは特に、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置を対応するｚ位置に関係付けることを可能にする。言い換えれば、所与のｚ位置に対して、ｘ及びｙ平面内における運搬要素の位置を決定することができる。
【０００８】
運搬要素のｘ及び／又はｙ位置は、運搬要素上の参照点、たとえば運搬要素の中心又は他の任意の参照点、たとえば運搬要素に割り当てられた測定構造の縁部又は位置に関係することができる。それぞれの測定構造は、たとえば（光学的又は触覚的に）決定することができる測定パターンとして構築することができ、運搬要素の底面に配置することができる。運搬要素は、造形材料を運搬するように適合された造形板又は投与板、すなわち円形又は長方形の板、好ましくは金属板として構築することができる。運搬要素は、たとえば、長方形、特に正方形のベース形状を有することができる。
【０００９】
したがって、本発明の方法を介して位置データを決定することができ、決定された位置データは、３次元の物体を付加製造する装置へ提供することができ、それぞれの運搬ユニットが使用される。したがって、付加製造プロセスにおいて、生成又は決定された位置データを使用して、対応するｚ位置に対する運搬要素の少なくとも１つのｘ及び／又はｙ位置を考慮することを可能にすることができる。有利には、後述するように、たとえば基準のｘ及び／又はｙ位置からの運搬要素のずれが生じることを計算に入れることができ、それに応じてこれらのずれを補償することができる。
【００１０】
本出願の範囲内で、「運搬要素」という用語は特に、造形平面のｘ及び／若しくはｙ方向のずれに寄与し、且つ／又は固化されていない造形材料によって取り囲まれて付加造形されている物体の運搬及び／若しくは位置決め、すなわち粉末床の運搬及び／若しくは位置決めに寄与する、装置の任意の構成要素を指すことができる。それぞれの構成要素は、たとえば、粉末床を運搬する要素のｚ位置に関する決定を可能にする造形板又は他の構成要素を運搬／位置決めする造形板、スピンドル、又はシャフトとすることができる。
【００１１】
好ましくはｚ方向における運搬要素の可動範囲、特に可動範囲全体に沿って分散された少なくとも２つのｚ位置、特に複数のｚ位置に対して、位置データを決定することができる。本発明の方法のこの実施形態によれば、少なくとも２つのｚ位置に対して、ｘ及びｙ平面における運搬要素の位置を決定することができる。言い換えれば、運搬要素が１つのｚ位置にある状態で運搬要素のｘ位置及び／又はｙ位置を決定することができるだけでなく、少なくとも２つのｚ位置に対して運搬要素のｘ及び／又はｙ位置を決定することができる。
【００１２】
この場合も、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置を運搬要素の対応するｚ位置に参照付け又は関係付けることによって、位置データは、運搬要素が特有のｚ位置に位置する状態で、ｘ及びｙ平面における運搬要素の位置を示す。したがって、場合により運搬要素の基準のｘ及び／又はｙ位置からのずれが生じることを計算に入れることができる。好ましくは、運搬要素の可動範囲に沿って分散された複数のｚ位置に対して、位置データを決定することができる。したがって、可動範囲は、対応する付加製造プロセス中に運搬要素を位置決めすることができる複数のｚ位置を含むことができる。対応するｚ位置は、たとえば、運搬要素が投与ユニット内で使用されるか、それとも造形ユニット内で使用されるかに応じて、新しい造形材料を提供するため又は造形材料を受け取るために、付加製造プロセス中に運搬要素が位置決めされた運搬要素の対応する位置に関係することができる。好ましくは、各ｚ位置に対する運搬要素の位置データを決定することが可能である。
【００１３】
したがって、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置と対応するｚ位置との間の直接関係を生成することが可能である。したがって、位置データは、画定されたｚ位置において、たとえば基準位置に対して、運搬要素がどのように位置決めされているかに関する情報を提供する。したがって、後述するように、決定されたｘ及び／又はｙ位置を使用して、付加製造プロセスにおける運搬要素の位置決め精度を改善することができる。
【００１４】
さらに、少なくとも１つのｚ位置に対するｘ及び／又はｙ方向における基準位置からの運搬要素のずれに関係する較正データを生成することができる。したがって、たとえば運搬要素が配置された付加製造装置又は造形モジュール若しくは投与モジュールの基準位置又は少なくとも１つの他の構成要素に対する運搬要素のｘ及び／又はｙ位置に関係する決定された位置データを使用して、較正データを生成することができる。較正データは、運搬要素がｘ及び／又はｙ平面において基準位置からずれるかどうかに関係する。位置データに基づいて、基準位置からの運搬要素のずれを識別することができ、装置の運搬要素又は少なくとも１つの他の構成要素、たとえば運搬要素によって運搬される造形材料を照射するために使用される照射デバイスの較正を可能にする較正データを生成することができる。
【００１５】
したがって、較正データ及び／又は位置データに応じて、照射デバイス、特に運搬要素に対する造形材料の対応する層に対する照射パターン（照射デバイスによってその層の上に生成される）の位置を制御することができる。本発明の方法のこの実施形態によれば、較正データ及び／又は位置データに応じて、照射デバイスを制御することができる。前述したように、照射デバイスは、運搬要素によって運搬される造形材料、すなわち造形平面内に配置された造形材料の層を選択的に照射するために提供される。したがって、選択的に照射される造形材料の各層に対して、照射デバイスは、３次元の物体の対応する部分を形成するために造形平面内で照射しなければならない造形材料の面積に対応する照射パターンを生成する。基準のｘ及び／又はｙ位置からの運搬要素のｘ及び／又はｙ位置のずれは、照射パターンの位置のずれを招くため、造形平面上の照射パターンの（相対）位置は、対応するｚ位置に対する運搬要素のｘ及び／又はｙ位置に依存する。
【００１６】
較正データ及び／又は位置データに応じて照射デバイスを制御することによって、ｘ及び／又はｙ位置のずれを補償することができる。複数のｚ位置、特にすべてのｚ位置に対してｘ及び／又はｙ位置を決定することができるため、たとえば付加製造プロセス中に、運搬要素を位置決めすることができ、したがって照射デバイスは、特に対応する照射パターンを生成するために照射デバイスが使用されるすべてのｚ位置に対して制御することができ、照射パターンは、典型的には、複数の照射ベクトルを含み、造形平面内に配置された造形材料を選択的に照射する。
【００１７】
本発明の方法の別の実施形態によれば、特に対応する運搬要素に対する対応するｚ位置に対して、位置データ及び／又は較正データを記憶することができる。たとえば、投与モジュール及び造形モジュールなどの複数の粉末モジュールを使用することができる付加製造装置では、個々の運搬要素に対する位置データ及び／又は較正データを記憶することが有利である。特に、付加製造プロセスにおいて使用される又は付加製造プロセスにおいて運搬要素を位置決めすることができる複数のｚ位置、好ましくはすべてのｚ位置に対する位置データ及び／又は較正データを記憶することができる。たとえばデータベース、ハードドライブなどの適したデータ記憶デバイス内に、位置データ及び／又は較正データを記憶することができる。それぞれのデータ記憶デバイスは、ネットワークデータ記憶デバイスとして実施することができ、すなわちローカル又はグローバルデータネットワーク内に設置することができる。
【００１８】
したがって、付加製造プロセスにおいて造形材料を運搬するために使用される運搬要素に対する対応する位置データ及び／又は較正データを使用することが可能である。したがって、どの粉末モジュールが使用されるか、特にどの運搬要素が付加製造プロセスにおいて使用されるかに応じて、対応するデータ記憶デバイスから、位置データ及び／又は較正データを受け取ることができる。これは、異なる装置内で同じ粉末モジュールを使用することをさらに可能にし、様々な装置によって位置データ及び／又は較正データにアクセスすることができるそれぞれの装置上で実行される付加製造プロセスにおいて、対応する運搬要素がｚ位置で位置決めされたときに生じる特有のずれを示す対応する位置データ及び／又は較正データを使用することを可能にする。したがって、対応する位置データ及び／又は較正データは、運搬要素及びｚ位置を、たとえば基準位置からのｘｙ平面における運搬要素のずれに結び付けることができる。
【００１９】
位置データは、付加製造プロセス前及び／又は付加製造プロセス中に決定することができる。したがって、付加製造プロセス前に位置データを決定することが可能であり、付加製造プロセスが実行される前に、付加製造プロセスにおいて使用される運搬要素に対する位置データを決定することができる。たとえば、少なくとも１つのｚ位置に対して、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置を決定することができ、たとえば対応するデータ記憶デバイス内に記憶することができる。また、事前決定に対する別法又は追加として、付加製造プロセス中に位置データを決定することも可能である。したがって、運搬要素の位置の「ライブ監視」が実行可能である。この実施形態は特に、付加製造プロセス中に位置データを直接決定することを可能にし、付加製造プロセスにおいて運搬要素が位置決めされた各ｚ位置に対して、ｘ及び／又はｙ方向における運搬要素の基準位置からのずれを決定することができる。有利には、運搬要素の基準位置からのずれを直接識別することができ、それにより、実際の付加製造プロセスにおいて事前に実行された位置データの決定と運搬要素の位置決めとの間で運搬要素に及ぼす影響を低減させることができ、又はさらに完全に回避することができるため、造形材料に対する対応する照射パターンの位置決め精度をさらに高める。
【００２０】
好ましくは、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置は、光学的及び／又は機械的決定によって決定することができる。機械的決定は、参照点に対する運搬要素の触覚的感知を提供することができる。光学的決定は、たとえば運搬要素の底面に測定パターンを配置することができることから実行することができ、光学的決定要素を使用して、基準位置に対する測定パターンの位置を決定することができる。したがって、対応する光学的決定ユニットは、カメラ（ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、など）などの光センサを含む光学的決定要素を備えることができる。したがって、運搬要素が対応するｚ位置でｘ及び／又はｙ方向にずれる場合、対応する測定パターンもその基準位置からずれる。したがって、付加製造プロセスにおいて、位置データ及び／又は較正データを生成することができ、位置データ及び／又は較正データを使用してずれを補償することができる。
【００２１】
位置データは、決定された、特に測定されたｘ及び／若しくはｙ位置、並びに／又は運搬要素の絶対的なｘ及び／若しくはｙ位置、並びに／又は少なくとも１つのｚ位置に対するそのずれに関係することができる。したがって、位置データは、決定された、特に測定された運搬要素のｘ及び／若しくはｙ位置、又は絶対位置若しくはそのずれに関係することができる。したがって、位置データは、運搬要素の実際の位置に関係する情報を含み、又は位置データは、基準位置からの運搬要素のずれを示すことが可能である。
【００２２】
位置データは、たとえばｚ方向に基本的に配置された運搬要素の主軸の周りの運搬要素の歪み及び／又は角度的なずれにさらに関係することができる。運搬要素はまた、特に運搬要素の主軸の周りで基準位置から歪むことがあり、又は角度的にずれることがある。本発明のこの実施形態によれば、位置データはまた、たとえば光学的又は機械的に検出することができる対応する歪み及び／又は角度的なずれに関係することができる。
【００２３】
本発明の方法の別の好ましい実施形態によれば、
−  運搬要素の可動範囲の画定された部分、特に可動範囲全体にわたって延びる較正物体が製造されるステップと、
−  較正物体の少なくとも１つの幾何学的パラメータが決定されるステップと、
−  少なくとも１つの決定された幾何学的パラメータが、少なくとも１つの対応する基準の幾何学的パラメータと比較されるステップと、
−  比較結果に基づいて、位置データ及び／又は較正データが生成されるステップとを実行することができる。
【００２４】
第１のステップで、運搬要素の可動範囲の画定された部分、特に可動範囲全体にわたって延びる較正物体を製造することができ、好ましくは較正物体は、少なくとも可動範囲のうち位置データが決定される付加製造プロセスで使用される部分にわたって延びる。較正物体は、簡単な幾何学的物体、たとえば円筒とすることができ、較正物体は、任意に延びることができ、又は運搬要素に対して位置決めすることができる。有利には、較正物体は、付加製造プロセスで製造されるべき物体とほぼ同様に位置決め及び寸法設定することができ、位置データ及び／又は較正データが生成され、又は位置決め及び／若しくは寸法設定される。
【００２５】
さらに、較正物体の少なくとも１つの幾何学的パラメータを決定することができる。幾何学的パラメータは、較正物体、特に較正物体の外面又は外殻面の３次元の幾何形状に関係することができる。たとえば、３Ｄスキャナを使用して、較正物体を走査し、少なくとも１つの幾何学的パラメータを決定することができる。特に、較正物体がｘ及び／又はｙ方向にどのように延びるかを決定することが可能であり、好ましくは、較正物体の縁部を測定して、較正物体の断面のｘ及び／又はｙ方向に関する情報を提供することができる。
【００２６】
したがって、次のステップで、少なくとも１つの決定された幾何学的パラメータを、少なくとも１つの対応する基準の幾何学的パラメータと比較することができる。たとえば、較正物体の層における較正物体の断面の位置を基準位置と比較することができる。したがって、対応する層に対して、対応するｚ位置に対する基準位置と接続して、決定された幾何学的パラメータと基準の幾何学的パラメータとの間のずれが生じるかどうかを決定することができる。したがって、比較結果に基づいて、位置データ及び／又は較正データを生成することができる。
【００２７】
言い換えれば、較正物体を付加製造することができ、その後、較正物体を測定して、位置データ／較正データを提供することができる。較正物体の層の幾何形状を測定することによって、ｘ及び／又はｙ方向におけるずれを識別することができ、このずれを、較正物体の層の製造プロセス中に運搬要素が位置決めされた対応するｚ方向と関係付けることができる。したがって、位置データ及び／又は較正データを生成して、対応するｚ位置に対する運搬要素の位置決めのずれを補償することができる。生成されたデータはその後、付加製造プロセスにおいて使用することができ、対応する各ｚ位置に対して、たとえば照射デバイスの対応する制御によって、較正物体の製造で生じたずれを補償することができる。位置データ及び／又は較正データに基づいて、照射デバイスは、運搬要素に対する基準位置上に対応する照射パターンを生成するように適合させることができる。
【００２８】
幾何学的パラメータは、対応するｚ位置（その部分が製造されたときに運搬要素が位置決めされた）に対する較正物体の少なくとも１つの部分、特に較正物体の表面のｘ及び／又はｙ方向における位置とすることができ、又はそれを含むことができる。概して、ｘ及び／又はｙ方向における運搬要素の位置のずれの識別を可能にする任意の幾何学的パラメータを使用することができる。したがって、幾何学的パラメータは、運搬要素がｘ及び／若しくはｙ方向において基準位置に位置決めされたかどうか、又は較正物体の対応する部分（層）の製造中に基準位置からのずれが生じたかどうかを識別することができる較正物体の任意の参照点に関係することができる。
【００２９】
本発明の方法は、３次元の物体を付加製造する装置向けの少なくとも１つの造形モジュールを使用して実行することができ、前述したように、好ましくは対応する装置によって使用することができる（又は使用されることが意図される）各造形モジュールに対して、位置データ及び／又は較正データを生成することができる。対応する位置データ及び／又は較正データは、複数の造形モジュールに対して記憶することができ、対応する位置データ及び／又は較正データに応じて、造形モジュールが使用される装置の照射デバイスを制御することができる。したがって、付加製造装置上で実行される付加製造プロセスにおいてどの造形モジュールが使用されるかに応じて、対応する造形モジュールに対して決定された対応する位置データ及び／又は較正データを使用して、照射デバイスを制御することができる。したがって、照射デバイスを介して生成される照射パターンを、運搬要素を介して（ｚ位置ごとに）運搬される造形材料の各層に対する基準位置内に正確に生成することができることを保証することができる。
【００３０】
さらに、本発明は、ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面内に配置された造形材料の層を連続して層ごとに選択的に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つの装置を動作させる方法に関し、造形材料は、エネルギー源、すなわち特にエネルギービームによって固化することができ、造形材料は、運搬ユニットの運搬要素によって運搬され、運搬要素は、ｚ方向に基本的に可動であり、ｚ方向は、ｘ及びｙ方向に基本的に直交しており、少なくとも１つのｚ位置に対して、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データが決定される。
【００３１】
追加として、本発明は、ｘ及びｙ方向に基本的に延びる造形平面内に配置された造形材料の層を連続して層ごとに選択的に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、造形材料は、エネルギー源によって固化することができ、造形材料は、装置の運搬ユニットの運搬要素によって運搬され、運搬要素は、ｚ方向に基本的に可動であり、ｚ方向は、ｘ及びｙ方向に基本的に直交しており、少なくとも１つのｚ位置に対して、運搬要素のｘ及び／又はｙ位置に関係する位置データを決定するように適合された較正ユニットが提供される。本発明の装置の較正ユニットは、たとえば較正物体の少なくとも１つのパラメータを決定する装置とは別個とすることができ、又はこの装置に一体化することができ、特にこの装置の粉末モジュールに一体化することができる。
【００３２】
当然ながら、３次元の物体を付加製造する装置のための位置データを決定する本発明の方法に対して記載するすべての詳細、特徴、及び利点は、付加製造装置を動作させる本発明の方法及び３次元の物体を付加製造する本発明の装置へ移行することができる。特に、付加製造装置は、好ましくはこの装置に割り当てられた較正ユニットを使用して、位置データを決定するために使用することができる。決定された位置データ及び／又は生成された較正データに基づいて、付加製造装置を動作させる本発明の方法を使用して、付加製造装置上で付加製造プロセスを実行することができる。前述したように、本発明の方法を実行するために、較正ユニット、（位置）検出ユニット、データ記憶部などの様々な機能ユニットを使用することができる。
【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。これらの図は概略図である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の装置を示す図である。
【図２】本発明の装置向けの較正ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、造形平面４内に配置された造形材料３の層を連続して層ごとに選択的に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を示す。造形平面４は、ｘ方向（矢印５を介して示す）及びｙ方向（描画面に基本的に直交している）に基本的に延びる。造形平面４内に配置された造形材料３は、エネルギー源、たとえばレーザビーム６によって固化することができる。レーザビーム６は、照射デバイス７によって生成することができ、照射デバイス７は、レーザビーム６を生成し、レーザビーム６を造形平面４にわたって案内して、造形材料３を選択的に照射するように適合される。言い換えれば、後述するように、照射デバイス７を介して、製造すべき物体２の層に対応する照射パターンを生成することができる。
【００３６】
装置１は、運搬ユニット８、たとえば造形モジュールをさらに備え、運搬ユニット８は、運搬要素９、たとえば造形板を備える。図１から導出することができるように、運搬要素９は、固化されていない造形材料３及び物体２を運搬し、物体２は、固化されていない造形材料３によって取り囲まれている。したがって、運搬要素９は、いわゆる「粉末床」を運搬する。運搬要素９は、矢印１１を介して示すように、造形チャンバ壁１０に対して可動である。したがって、運搬要素９は、造形平面４に直交して、したがってｘ方向及びｙ方向に直交して基本的に延びるｚ方向に可動である。したがって、造形材料３の新しい層を塗布しなければならない場合、運搬要素９を下降させることができ（矢印１１を介して示す）、塗布ユニット１２、たとえば塗布ブレードを介して、新しい造形材料３を塗布することができる。当然ながら、塗布ユニット１２を介した造形材料３の塗布は単に例示的であり、造形材料３を塗布する他の任意のやり方も実行可能である。
【００３７】
装置１は、較正ユニット１３をさらに備え、較正ユニット１３に決定ユニット１４が割り当てられる。決定ユニット１４は、たとえば造形チャンバ壁１０又は照射デバイス７に対する運搬要素９のｘ及びｙ位置を決定するように適合される。当然ながら、造形チャンバ又は造形平面４の中心などの任意の他の参照点を使用することもできる。運搬要素９のｘ及びｙ位置を決定するために、決定ユニット１４は、検出要素１５を備えており、図１に示す例によれば、検出要素１５は、光学的検出要素、特にＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサとして構築されている。決定ユニット１４は、図１に示す実施形態によれば測定パターンとして構築されている測定構造１６をさらに備える。測定構造１６は、運搬要素９の底面、すなわち造形材料３又は粉末床をそれぞれ運搬（接触）しない面に取り付けられる。したがって、底面は、運搬要素９が造形平面４に対向する面とは反対側の面を指す。
【００３８】
参照位置、たとえば検出要素１５の位置に対する測定構造１６の位置の検出を介して、運搬要素９のｘ及びｙ位置を決定することができる。特に、たとえば造形チャンバ壁１０に対して運搬要素９を案内する案内要素のずれによって引き起こされる運搬要素９の基準位置からのずれを検出することが可能である。そのようなずれにより、運搬要素９が基準位置からずれ、たとえば運搬要素９の中心が基準位置からずれることがある。この結果、運搬要素９の現在のｚ位置に応じて、運搬要素９がｘ及び／又はｙ方向にずれることがある。運搬要素９が異なるｚ位置に位置決めされた状態で、運搬要素９が異なるｘ及び／又はｙ位置に配置されることがあるため、運搬要素９のｚ位置が異なる場合、照射デバイス７を介して生成される照射パターンは、運搬要素９に対して異なる位置に定められる。これは、異なるｚ位置に塗布された異なる層の選択的照射が、異なるｘ及びｙ位置、たとえば造形平面４の中心などの参照位置に対してｘｙ平面において異なる位置で実行されるため、付加造形された物体２のずれを招く。
【００３９】
例示として、破線を介して３つの層１７〜１９が示されており、層１７〜１９は、基準位置、たとえば造形平面４の中心からずれている。物体２がｘ及びｙ方向におけるずれの補償なく付加造形される場合、層１７〜１９は、位置合わせ不良を起こすはずであり、又は個々の層１７〜１９間に偏りが生じるはずである（破線の輪郭を介して示す）。当然ながら、図１に示すずれは単に例示的であり、強調されている。また、物体２を造形するために、任意の数の層を使用することができる。
【００４０】
ｘ及びｙ方向における運搬要素９のずれにより引き起こされる位置合わせ不良又は偏りは、上述したように、決定ユニット１４の検出要素１５を介して検出される。したがって、運搬要素９のｘ及びｙ位置に関係する決定された位置データを較正ユニット１３に提供することができる。較正ユニット１３は、たとえば運搬要素９のずれに関係する較正データを生成するように適合される。それぞれの位置データ及び較正データは、照射デバイス７を介して造形材料３の層が照射されるｚ方向における運搬要素の各位置に対して決定／生成される。
【００４１】
したがって、照射デバイス７は、位置データ及び／又は較正データに基づいて、基準位置、たとえば造形平面４の中心からの運搬要素９の位置合わせ不良及びずれを補償するように制御することができる。したがって、運搬要素９の位置で生じるずれを「ライブ監視」し、較正ユニット１３を介して生成された対応する較正データを介してそれらのずれを補償することが可能である。したがって、照射デバイス７は、運搬要素９に対して正しい基準位置で照射パターンを生成するように適合される。
【００４２】
図２は、たとえば運搬要素９を使用して装置１によって造形された、付加造形された較正物体２０の位置データを決定するように適合された検出ユニット１５を有する較正ユニット１３を示す。簡単にするために、較正物体２０は、３つの層２１〜２３だけを含み、破線２４は、較正物体２０の付加製造プロセスがそれに基づいて実行される３次元データを示す。言い換えれば、たとえば図１に示す装置１によって、較正物体２０を付加造形するために付加製造プロセスが実行されている。図２から導出することができるように、較正物体２０は、破線２４を介して示す３次元データからずれる。好ましくは、較正物体２０は、運搬要素９の画定された可動範囲、特に可動範囲全体を使用して造形されている。
【００４３】
たとえば、層２１は、３次元データから距離２５だけずれる。それに応じて、層２２は距離２６だけずれ、層２３は距離２７だけずれる。付加製造プロセスがそれに基づいて実行されている３次元データ２４からの層２１〜２３のずれは、基準位置からの運搬要素９の位置合わせ不良及び／又はずれ、たとえば運搬要素９の案内構造のずれにより生じる。図２に示す例示的な実施形態による較正ユニット１３は、付加造形された較正物体２０から位置データを決定することを可能にする。
【００４４】
したがって、対応する運搬要素９に対して、それぞれの層２１、２２、及び２３が付加製造されたとき、運搬要素９が位置決めされたｚ位置に関係する位置データを決定することができる。したがって、決定された位置データ及び生成された較正データを、対応するｚ位置に関係付けることができる。たとえば、層２１に対して、ｘ及びｙ方向における運搬要素９の位置に関係する位置データを決定することができ、この位置データは、層２１が造形されたときに運搬要素９が位置決めされた運搬要素９のｚ位置に関係付けられる。これに応じて、層２２、２３に対する位置データも決定することができる。
【００４５】
したがって、付加製造プロセスにおいて、たとえば装置１を使用して、決定された位置データ及び生成された較正データを使用することが可能である。それによって、生成された位置データ及び／又は較正データを使用して、運搬要素９が現在位置決めされているｚ位置に対するｘ及び／又はｙ方向における運搬要素９のずれを補償することができる。
【００４６】
したがって、装置１内で付加製造プロセスにおいて使用されることが意図される運搬要素９を有する運搬ユニット８を備える対応する粉末モジュールに対する較正物体２０を製造することができ、較正物体２０の単一の層２１、２２、及び２３のずれを検出し、それを使用して較正データを生成することができる。したがって、運搬要素９のｘ方向及びｙ方向において生じるずれは、運搬要素９のｚ位置に関係付けることができ、３次元の物体２の実際の製造プロセスでは、それに応じて照射デバイス７を介して生成される照射パターンを運搬要素９に対して位置決めすることによって、運搬要素９のずれを補償することができる。
【００４７】
層２１〜２３に対応する位置データを決定するために、決定ユニット１４は、３次元データ（線２４を介して示す）によって画定される参照点、たとえばそれぞれの層の中心２８に対する各層２１〜２３のｘ及びｙ位置を決定するように適合される。したがって、検出要素１５は、較正物体２０の中心２８に対する各層２１、２２、及び２３の相対位置を決定し、したがってそれぞれの層２１〜２３が基準位置からずれているかどうかを検出するように適合される。層２１〜２３の位置を検出するために、検出ユニット１５は、たとえば、３次元スキャナ又はレーザ干渉計として構築することができる。
【００４８】
当然ながら、３次元の物体を付加製造する装置のための位置データを決定する本発明の方法は、本発明の装置１上で実行することができる。ｘ方向におけるずれのみを図１、図２に示したが、ｙ方向におけるずれもそれに応じて決定及び補償することができる。したがって、前述したように、それぞれの位置データを決定することができ、較正データを生成することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  装置
２  ３次元の物体
３  造形材料
４  造形平面
６  レーザビーム
７  照射デバイス
８  運搬ユニット
９  運搬要素
１０  造形チャンバ壁
１２  塗布ユニット
１３  較正ユニット
１４  決定ユニット
１５  検出要素
１６  測定構造
１７〜１９  層
２０  較正物体
２１〜２３  層
２４  ３次元データ
２５  距離
２６  距離
２７  距離
【図１】
2019130892.tif 000003
【図２】
2019130892.tif 000004