(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁放射線又は粒子放射線で原材料粉末の複数の層を照射して、三次元ワークピースを製造する装置で使用される、複数の照射部を有する照射システムを制御する方法。【解決手段】照射システムの照射部によって放射された放射ビームがキャリア上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭がキャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域１８ａ，１８ｂの中に延伸することが決定された場合は、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭は第一及び第二の照射領域１８ａ，１８ｂの間に配置された重複領域２６内に配置された照射パターンの区画及び／又は輪郭の分離領域内で、第一の部分Ｓ１と第二の部分Ｓ２に分割される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元ワークピースの製造装置（１０）で使用される、複数の照射部（２２ａ、２２ｂ）を有する照射システム（２０）を制御する方法であって、
原材料粉末の層を受けるように適合されたキャリア（１６）の表面上の第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）と、該第一と第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された重複領域（２６）を形成する工程と、
前記照射システム（２０）の第一の照射部（２２ａ）を前記第一の照射領域（１８ａ）と前記重複領域（２６）に割り当てる工程と、
前記照射システム（２０）の第二の照射部（２２ｂ）を前記第二の照射領域（１８ｂ）と前記重複領域（２６）に割り当てる工程と、
前記照射システム（２０）の照射部（２２ａ、２２ｂ）によって放射された放射ビーム（２４ａ、２４ｂ）が前記キャリア（１６）上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画（Ｓ）、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭（Ｃ）が前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸することを決定する工程と、
前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）を、前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に配置された、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の分離領域において、第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）と第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）に分割する工程と、
前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の前記第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）を前記第一の照射部（２２ａ）に割り当てる工程と、
前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の前記第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）を前記第二の照射部（２２ｂ）に割り当てる工程と、
を有することを特徴とする照射システムの制御方法。
【請求項２】
さらに、前記照射システム（２０）の照射部（２２ａ、２２ｂ）によって放射された前記放射ビーム（２４ａ、２４ｂ）が前記キャリア（１６）上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画（Ｓ）、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭（Ｃ）が、全体として前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に配置されていることを決定する工程と、
前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）を、前記第一又は第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）のいずれかに割り当てる工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の照射システムの制御方法。
【請求項３】
前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の予め定義された要素が前記第一の照射領域（１８ａ）により近い前記重複領域（２６）の部分に配置されている場合は、前記第一と第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に全体として配置された、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）は、前記第一の照射部（２２ａ）に割り当てられ、及び／又は、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の予め定義された要素が前記第二の照射領域（１８ｂ）により近い前記重複領域（２６）の部分に配置されている場合は、前記第一と第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に全体として配置された、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）は、前記第二の照射部（２２ｂ）に割り当てられることを特徴とする請求項２に記載の照射システムの制御方法。
【請求項４】
さらに、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記重複領域（２６）を、複数の分割領域（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）に区分けする工程と、
前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）を、前記複数の分割領域（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）のうちの選択された一つの領域の中で、第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）と第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）に分割する工程を有し、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）が、次の複数の照射工程で第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）及び第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）に分割される前記分割領域（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）は、任意の又は所定の順番で選択されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照射システムの制御方法。
【請求項５】
さらに、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）の間の距離を増減するために、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）を調整する工程と、
前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記分離領域に隣接する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の部分において、前記第一及び第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）によって放射される放射ビームの出力を増減するように前記第一及び／又は第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）の少なくとも一つを制御する工程の少なくとも一つの工程を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照射システムの制御方法。
【請求項６】
前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）の少なくとも一つは、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の所定の最小数の予め定義された要素を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の照射システムの制御方法。
【請求項７】
前記第一及び第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）は、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）が前記第一及び第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）によって放射される放射ビームでそれぞれ連続的に照射されるように制御されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照射システムの制御方法。
【請求項８】
前記照射パターンは複数のスキャンベクトル（Ｖ）を含み、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）は隣接する複数のスキャンベクトル（Ｖ）の間で第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）に分割され、及び／又は、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記輪郭（Ｃ）が前記第一の照射領域（１８ａ）の中に配置された前記輪郭（Ｃ）の第一のスキャンポイント（Ｐ１）と前記第二の照射領域（１８ｂ）の中に配置された前記輪郭（Ｃ）の第二のスキャンポイント（Ｐ２）の間に配置された交差点（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）で第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）に分割されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照射システムの制御方法。
【請求項９】
三次元ワークピースの製造装置（１０）で使用される、複数の照射部（２２ａ、２２ｂ）を有する照射システム（２０）を制御する装置（２７）であって、
原材料粉末の層を受けるように適合されたキャリア（１６）の表面上の第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）と、該第一と第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された重複領域（２６）にを形成するように適合された定義部（２８）と、
前記照射システム（２０）の第一の照射部（２２ａ）を前記第一の照射領域（１８ａ）と前記重複領域（２６）に割り当て、前記照射システム（２０）の第二の照射部（２２ｂ）を前記第二の照射領域（１８ｂ）と前記重複領域（２６）に割り当てるように適合された第一の指定部（３０）と、
前記照射システム（２０）の複数の照射部２２によって放射された放射ビーム（２４ａ、２４ｂ）が前記キャリア（１６）上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画（Ｓ）、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭（Ｃ）が前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸することを決定するように適合された決定部（３２）と、
前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）を、前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に配置された、前記照射パターン及び／又は前記輪郭（Ｃ）の分離領域において、第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）と第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）に分割するように適合された分割部（３４）と、
前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の前記第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）を前記第一の照射部（２２ａ）に割り当て、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の前記第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）を前記第二の照射部（２２ｂ）に割り当てるように適合された第二の指定部（３８）と、
を有するものであることを特徴とする照射システムの制御装置。
【請求項１０】
前記決定部（３２）は、前記照射システム（２０）の複数の照射部（２２）によって放射された放射ビーム（２４ａ、２４ｂ）が前記キャリア（１６）上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画（Ｓ）、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭（Ｃ）が、全体として前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に配置されていることを決定するように適合され、
前記第二の指定部（３８）は、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）を、第一又は第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）のいずれかに割り当てるように適合され、前記第二の指定部は（３８）はさらに、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の予め定義された要素が前記第一の照射領域（１８ａ）により近い前記重複領域（２６）の部分に配置されている場合は、前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に全体として配置された、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）を、前記第一の照射部（２２ａ）に割り当て、及び／又は、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）の予め定義された要素が前記第二の照射領域（１８ｂ）により近い前記重複領域（２６）の部分に配置されている場合は、前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の間に配置された前記重複領域（２６）の中に全体として配置された、前記照射パターンの該区画（Ｓ）及び／又は該輪郭（Ｃ）を、前記第二の照射部（２２ｂ）に割り当てように特に適合されたものであることを特徴とする請求項９に記載の照射システムの制御装置。
【請求項１１】
さらに、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記重複領域（２６）を、複数の分割領域（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）に区分けするように適合された区分け部（３６）を有し、前記分割部（３４）は、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）を、前記複数の分割領域（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）のうちの選択された一つの領域の中で、第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）と第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）に分割し、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）が、次の複数の照射工程で、第一の部分（Ｓ１、Ｃ１）と第二の部分（Ｓ２、Ｃ２）に分割される前記分割領域（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）を、任意の又は所定の順番で選択するように適合されたものであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の照射システムの制御装置。
【請求項１２】
さらに、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）の間の距離を増減するために、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）を調整するように適合された調整部（４０）と、
前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記分離領域に隣接する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の部分において、前記第一及び／又は第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）によって放射される照射ビームの出力を増減するように前記第一及び第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）の少なくとも一つを制御するように適合された制御部（４２）の少なくとも一つの部を有することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の照射システムの制御装置。
【請求項１３】
前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）の少なくとも一つは、前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の所定の最小数の予め定義された要素を有することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の照射システムの制御装置。
【請求項１４】
前記制御部（４２）は、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）及び／又は前記輪郭（Ｃ）の前記第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）が前記第一及び第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）によって放射される放射ビームでそれぞれ連続的に照射されるように、前記第一及び第二の照射部（２２ａ、２２ｂ）を制御するように適合されたものであることを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の照射システムの制御装置。
【請求項１５】
前記照射パターンは複数のスキャンベクトル（Ｖ）を含み、前記分割部（３４）は、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記照射パターンの区画（Ｓ）を隣接する複数のスキャンベクトル（Ｖ）の間で第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）に分割し、及び／又は、前記キャリア（１６）の表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域（１８ａ、１８ｂ）の中に延伸する前記輪郭（Ｃ）を前記第一の照射領域（１８ａ）の中に配置された前記輪郭（Ｃ）の第一のスキャンポイント（Ｐ１）と前記第二の照射領域（１８ｂ）の中に配置された前記輪郭（Ｃ）の第二のスキャンポイント（Ｐ２）の間に配置された交差点（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）で第一及び第二の部分（Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２）に分割するように適合されたものであることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の照射システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末の複数の層を照射することにより、三次元ワークピースを製造する装置に使用される照射システムを制御する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー選択溶融又はレーザー選択焼結は、累積的に階層化する方法であり、粉末の、特に、金属及び／又はセラミックの原材料を複雑な形状の三次元ワークピースに加工することができる。そのために、原材料粉末の層をキャリア上へ塗布し、製造されるワークピースの所望の形状に依存する位置選択的方法でレーザー放射させる。粉末の層を貫通するレーザー放射によって、原材料粉末粒子を加熱し、その結果溶融又は焼結が生じる。その後、ワークピースが所望の形状及びサイズを有するまで、原材料粉末の複数の層が、レーザー処理がすでに行われたキャリア上の層に、連続的に塗布される。レーザー選択溶融又はレーザー選択焼結は、特に、ＣＡＤデータに基づいて、試作品、工具、交換部品又は医療人工器官、例えば歯科又は整形外科用の人工器官などの製造のために使用され得る。
【０００３】
レーザー選択溶融により粉末の原材料から成形体を製造する装置が、例えば、ＥＰ  １  ７９３  ９７９  Ａｌに記載されている。この従来技術の装置は、製造される成形体用の複数のキャリアを収容するプロセスチャンバーを備える。粉末の層の準備システムは、キャリア上に原材料粉末を塗布するために、キャリアを横切る前後運動の可能な粉末収容ホルダを備える。キャリア上に塗布された原材料粉末は、照射システムによって放射されたレーザービームで照射される。
【０００４】
未公開の欧州特許出願第１３  １６２  １７９号に記載されているように、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末の複数の層を選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する装置で使用される照射システムの動作が、照射システムにより放射された放射ビームが照射パターンに従って原材料粉末の層の上に誘導されるように、制御部によって制御され得る。典型的には、照射パターンは少なくとも照射パターンの区画の中に、相互に実質的に平行に延伸している複数のスキャンベクトルを含む。さらに、照射パターンは複数の区画を有していてよく、各々の区画において、スキャンベクトルは相互に実質的に平行に延伸してよいが、照射パターンの隣接する区画の中のスキャンベクトルに対して傾きを持っていてもよい。照射パターンの複数の区画は、チェス盤状パターン、複数の実質的に平行な縞（ストライプ）を有する縞状パターン、又は任意の形状の区画を有するパターンを形成し得る。
【０００５】
さらに、未公開の欧州特許出願第１３  １８８  ７０４号に記載されているように、大きな三次元ワークピースを製造するために、原材料粉末が複数の照射部を有する照射システムによって電磁放射線または粒子放射線で照射されることができ、各々の照射部が、照射される原材料粉末が塗布されるキャリアの表面上に形成された照射領域に関連付けられ得る。照射システムの各々の照射部は、照射部に関連付けられた照射領域上に塗布された原材料粉末が位置選択的な方法で、及び照射部に関連付けられていない他の照射領域の照射とは無関係に、照射されるように制御される。これにより、キャリア上に形成された各々の照射領域は個別にそして独立して所望の照射パターンを使用して照射され得る。複数の照射領域に加え、少なくとも一つの重複領域がキャリアの表面上に形成され得る。重複領域上に塗布された原材料粉末は、照射システムの少なくとも二つの照射部によって電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射され得る。隣接する照射領域の隣り合う領域の中に配置され、キャリア上に建造される大きな三次元ワークピースの領域は、このようにして所望の信頼性と高い品質で生成され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末の複数の層を照射することにより三次元ワークピースを製造するための装置で使用され、複数の照射部を有する照射システムを、高品質の三次元ワークピースが製造できるような方法で制御することを可能とする方法と装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の方法及び請求項９に記載の装置によって達成される。
【０００８】
三次元ワークピースを製造するための装置で使用され、複数の照射部を有する照射システムを制御する方法において、第一及び第二の照射領域と、それら第一と第二の照射領域の間に配置された重複領域が、原材料粉末の層を受けるように適合されたキャリアの表面上に形成される。キャリアは三次元ワークピースの製造装置のプロセスチャンバー内に配置されることができ、しっかりと固定されたキャリアであってよい。しかしながら、好ましくは、キャリアは、ワークピースが原材料粉末から層状に積み上げられる際、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、キャリアが垂直方向の下方向に移動させられることができるように、垂直方向に変位可能に設計される。プロセスチャンバーは、周囲の雰囲気に対して、即ち、プロセスチャンバーを取り巻く環境に対して、制御された雰囲気、特にプロセスチャンバー内の不活性雰囲気を維持することを可能にするために、密封可能とされてもよい。キャリア上に受けられる原材料粉末は、好ましくは金属粉末であり、特には金属合金粉末であるが、セラミック粉末又は異なる物質を含有する粉末であってもよい。粉末はいかなる適切な粒子の大きさ、又は粒子の大きさの分布を有していてもよい。しかしながら、１００μｍ未満の大きさの粒子の粉末を加工処理することが好ましい。
【０００９】
制御される照射システムは、キャリア上に塗布された原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射する働きをする。特に、キャリア上に塗布された原材料粉末は製造されるワークピースの所望の形状に依存する位置選択的方法で電磁放射線または粒子放射線で照射され得る。照射システムは好ましくは、原材料粉末の粒子の位置選択的な溶融を誘起する原材料粉末上への放射を行うように適合される。
【００１０】
照射システムの各々の照射部が、放射ビーム源、特にレーザービーム源を有していてもよい。しかしながら、複数の照射部が一つの放射ビーム源に関連付けられており、その放射ビーム源によって供給される放射ビームが、例えばビームスプリッター及び／又はミラーのような適切な手段によって、放射ビーム源によって供給される放射ビームを、関連付けられた照射部へ向けるように必要に応じて分割され、及び／又は偏向させられてもよいことも考えられる。さらに、各々の照射部は、放射ビーム源によって放射され、照射部へ供給される放射ビームを誘導し、及び／又は処理する少なくとも一つの光学部を有していてもよい。光学部は、例えば、対物レンズ、特にｆ−θレンズ、及びスキャナ部のような光学要素を有していてよく、スキャナ部は回折光学素子と屈折鏡を有することが好ましい。
【００１１】
キャリアの表面上に形成された各々の照射領域、即ちそこに塗布された原材料粉末は、照射システムの他の照射部とは独立した、照射システムの複数の照射部のうち選択された一つの照射部によって電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射され得る。これにより、キャリア上に形成された各々の照射領域は、所望の照射パターンを用いて個別にそして独立して照射され得る。例えば、もし望ましければ、小さいサイズの三次元ワークピースが、電磁放射線または粒子放射線で選択的に一つの照射領域を照射することによって、その照射領域内だけに建造されてもよい。しかしながら、好ましくは、キャリア上に形成された複数の照射領域は、照射システムの複数の照射部を適切に制御することによって電磁放射線または粒子放射線で同時に照射され、それにより大きな三次元ワークピースが比較的短い時間内に、それによって妥当なコストで、累積的に階層化する建造プロセスにより建造されることを可能にする。
【００１２】
照射システムを制御する方法において、照射システムの第一の照射部は第一の照射領域と重複領域に割り当てられる。さらに、照射システムの第二の照射部は第二の照射領域と重複領域に割り当てられる。この場合、第一の照射領域は、第一の照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されることができ、一方、第二の照射領域は、第二の照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されることができる。第一及び第二の照射領域の間に配置される重複領域は、第一又は第二の照射部のいずれかによって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射され得る。第一及び第二の照射領域の間に適切な重複領域を形成することによって、キャリア上に建造される大きな三次元ワークピースの、第一及び第二の照射領域の隣り合う領域の中に配置される複数の領域が、所望の信頼性と高い品質で生成され得る。しかしながら、第一及び第二の照射部は、一つを超える（二つ以上の）照射領域に渡って延伸する三次元ワークピースが所望の一貫性とそれにより所望の品質で建造されることを確実にするために適切に制御されなければならない。
【００１３】
従って、照射システムを制御する方法は、照射システムの照射部によって放射された放射ビームがキャリア上に受けられた原材料粉末の層又はワークピースの既に生成された複数の層の上に誘導される際に従う照射パターン、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭の分析、特にキャリアの表面上に形成された複数の照射領域と重複領域に関連する照射パターン及び／又は輪郭の配置の分析を含む。照射パターンは、例えばチェス盤状のパターン、縞（ストライプ）状パターン、又は任意の形状の複数の区画を有するパターンのようなどのような適切なパターンであってもよく、照射パターンの個々の区画は複数のスキャンベクトルによって形成され得る。例えば、照射パターンの一つの区画の中の複数のスキャンベクトルは、相互に実質的に平行に延伸することが可能であるが、しかし照射パターンの隣接する一つの区画のスキャンベクトルに対して傾きを持っていてもよい。スキャンベクトルは直線又は曲線であり得る。照射システムの照射部によって放射される放射ビームが原材料粉末の次の複数の層の上に誘導される際に従う複数の照射パターンは、相互に回転させてもよい。原材料粉末の次の複数の層を照射する際に複数の照射パターンを回転させることによって、生成された三次元ワークピース内の過剰な収縮と残留応力が最小化され得る。製造される三次元ワークの輪郭とは、その三次元ワークピースの実質的に線（ライン）形状の内側又は外側の輪郭であり、複数の個々のスキャンポイントによって形成され得る。
【００１４】
具体的には、照射システムを制御する方法において、決定する工程は、照射システムの照射部によって放射される放射ビームがキャリア上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭がキャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域の中に延伸するか否かを決定するように実行される。換言すれば、決定する工程において、キャリアの表面上に形成されたそれらの照射領域と重複領域に対する照射パターンと輪郭の配置は、その放射パターンの区画及び／又は輪郭が一つのみの照射部に排他的に関連づけられた一つの照射領域を超えて延伸しているか否かを決定するようにして分析される。
【００１５】
もし製造される三次元ワークピースの照射パターンの一つの区画及び／又は輪郭がキャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域の中に延伸することが決定されたならば、その照射パターンの区画及び／又はその輪郭は第一及び第二の部分に分割される。特にその照射パターンの区画及び／又はその輪郭は第一及び第二の照射領域の間に配置された重複領域の中に配置された、照射パターンのその区画及び／又は輪郭の分離領域において分割される。照射パターンの当該区画及び／又は当該輪郭の第一の部分は、第一の照射部に割り当てられ、一方、照射パターンの当該区画及び／又は当該輪郭の第二の部分は、第二の照射部に割り当てられる。このように、照射パターンの区画及び／又は輪郭の第一の部分は、キャリア上に受けられた原材料粉末を第一の照射領域に割り当てられた第一の照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射することによって形成される。同様に、照射パターンの区画及び／又は輪郭の第二の部分は、キャリア上に受けられた原材料粉末を第二の照射領域に割り当てられた第二の照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射することによって形成される。
【００１６】
一つのみの照射部に排他的に関連づけられる一つの照射領域を超えて延伸している照射パターンの区画及び／又は輪郭を複数の部分に分割することによって、及びこれらの部分を適切な照射部に割り当てることによって、照射パターンの区画と輪郭は、信頼性のある方法で再現されることができ、これは照射システムの単一の照射部では可能ではない。同時に、一つのみの照射部に排他的に関連づけられる一つの照射領域を超えて延伸している照射パターンの区画及び／又は輪郭だけが分割されるべきであることを決定することによって、実際に分割される照射パターンの区画及び／又は輪郭の数が最小値まで減少させられる。その結果として、複数の照射部の制御が簡略化されることができ、第一及び第二の照射部によって放射される放射ビーム間の相互の干渉が避けられる。結果的に、高品質の三次元ワークピースが製造されることができる。
【００１７】
もしキャリアの表面上に形成された複数の照射領域と重複領域に対する照射パターン及び／又は輪郭の配置の分析が、照射システムの照射部によって放射された放射ビームがキャリア上に塗布された原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭が全体として第一及び第二の照射領域の間に配置された重複領域内に配置されていることを示すならば、照射領域のその区画及び／又は輪郭は好ましくは第一又は第二の照射部のいずれかに割り当てられる。これにより、全体が重複領域の中に配置されている照射パターンの区画及び／又は輪郭は分割されずに、第一及び第二の照射部のいずれかに割り当てられ、その結果としてキャリア上に受けられた原材料粉末の層を第一又は第二のいずれかの照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射することによって形成される。
【００１８】
照射パターンの区画及び／又は輪郭の予め定義された要素が第一の照射領域により近い重複領域の部分に配置されている場合は、第一及び第二の照射領域の間に配置された重複領域の中に全体として配置された、照射パターンの区画及び／又は輪郭は、第一の照射部に割り当てられてもよい。反対に、照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の予め定義された要素が第二の照射領域により近い重複領域の部分に配置されている場合は、第一と第二の照射領域の間に配置された重複領域の中に全体として配置された、照射パターンの区画及び／又は輪郭は、第二の照射部に割り当てられ得る。照射パターンの区画及び／又は輪郭の予め定義された要素とは、例えば照射パターンの区画及び／又は輪郭の中心点又は中心領域であってよい。照射パターンの区画及び／又は輪郭の予め定義された要素が第一又は第二の照射領域のより近くに配置されているか否かを評価することに関して、例えば重複領域の中心線に対する予め定義された要素の位置を分析することが可能である。重複領域が以下に詳細に記述するように複数の分割領域に区分けされる場合は、重複領域の選択された分割領域の中心線に対して予め定義された要素の位置を分析することも考えられる。
【００１９】
重複領域と第一及び第二の照射領域の一方だけに延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭は、全体として重複領域の中に配置された照射パターンの区画及び／又は輪郭と同様に扱われ得る、即ちこれらの照射パターンの区画及び／又は輪郭は第一又は第二の照射部のいずれかに割り当てられることができ、それによりキャリア上に受けられた原材料粉末を第一又は第二の照射部のいずれかによって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射することによって形成され得る。特に、重複領域と第一の照射領域に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭は、好ましくは第一の照射部に割り当てられ、一方、第二の照射領域と重複領域に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭は、好ましくは第二の照射部に割り当てられる。
【００２０】
もしキャリアの表面上に形成された複数の照射領域と重複領域に対する照射パターン及び／又は輪郭の配置の分析が、照射パターンの区画及び／又は輪郭が全体として第一の照射領域内に配置されていることを示すならば、その照射パターンの区画及び／又は輪郭は好ましくは全体として第一の照射部に割り当てられる。これにより、照射パターンの区画及び／又は輪郭が、キャリア上に受けられた原材料粉末を第一の照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射することによって全体として形成され得る。同様に、もし照射パターンの区画及び／又は輪郭が全体として第二の照射領域に内に配置されることが決定されるならば、その照射領域の区画及び／又は輪郭は好ましくは全体として第二の照射部に割り当てられ、その結果として照射パターンの区画及び／又は輪郭がキャリア上に受けられた原材料粉末を第二の照射部によって供給される電磁放射線または粒子放射線で照射することによって形成され得る。
【００２１】
照射システムを制御する方法の好ましい実施態様において、キャリアの表面上に形成された重複領域は複数の分割領域に区分けされ得る。例えば、重複領域は相互に実質的に平行に延伸する複数の分割する縞（ストライプ）に区分けされてもよい。キャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域の中に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭は、複数の分割領域の中の選択された一つの分割領域で第一の部分と第二の部分に分割され得る。重複領域を複数の分割領域に区分けすることは、第一及び第二の照射領域内に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭の分割が実施された重複領域の中の領域が次の複数の照射工程において変化させられ得るという利点を提供する。換言すれば、もし照射パターンの区画及び／又は輪郭が、キャリア上に受けられた原材料粉末の第一の層を照射するための第一の照射工程において、重複領域の第一の分割領域の中に配置された、照射パターン及び／又は輪郭の分離領域内で第一の部分と第二の部分に分割されるならば、キャリア上に受けられた原材料粉末の次の層を照射するための次の照射工程において、照射パターンの区画及び／又は輪郭の分割が重複領域の別の分割領域で実施され得る。
【００２２】
照射パターンの区画が分割される（場所である）重複領域の分割領域の変更は、原材料粉末の次の複数の層を照射する時に照射パターンの回転とは独立して実施され得る。照射パターンの区画及び／又は輪郭が第一の部分と第二の部分に分割される分割領域は、次の複数の照射工程において、任意の又は所定の順番で選択され得る。例えば、重複領域が４つの分割する縞、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４に区分けされる場合は、照射パターンの区画及び／又は輪郭が、次の複数の照射工程において分割される分割領域の順番は、ＰＳ１、ＰＳ３、ＰＳ２、ＰＳ４とすることができる。
【００２３】
好ましくは、キャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域内に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭は、照射パターンの区画及び／又は輪郭の第一及び第二の部分の間の距離を増減するために調整される。例えば、複数の実質的に平行なスキャンベクトルによって形成される照射パターンの一つの区画において、照射パターンの区画の分離領域内の隣接するスキャンベクトルの間の距離を、照射パターンの区画の分離領域内への照射エネルギーの過剰な適用を避ける目的で増加させることができる。同様に一つの輪郭の部分は、輪郭の分離領域、即ち輪郭が分割される交差点の領域において、輪郭の個々のスキャンポイントの間の距離を増加するために調整され得る。しかしながら反対に、照射パターンの区画の分離領域内の隣接するスキャンベクトルの間の距離を減少するように、複数の実質的に平行なスキャンベクトルによって形成される照射パターンの一つの区画を調整すること、又は例えば照射パターンの区画及び／又は輪郭の分離領域への放射エネルギーの安定した適用を確実にする目的で、輪郭の分離領域内、即ち輪郭が分割される交差点の領域内の輪郭の個々のスキャンポイントが相互により近づいて配置されるように輪郭を調整することも考えられる。
【００２４】
それに代わり、又はそれに加えて、第一及び第二の照射領域の少なくとも一つが、照射パターンの区画及び／又は輪郭の分離領域に隣接する、第一及び第二の照射領域内に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭の一部分で、第一及び／又は第二の照射部によって放射される放射ビームの出力を増減するように制御され得る。第一及び／又は第二の照射部によって放射される放射ビームの出力を制御することは、照射パターンの区画及び／又は輪郭の調整と同様に、必要に応じ照射パターンの区画及び／又は輪郭の分離領域への放射エネルギーの過剰な適用を避けること、又は照射パターンの区画及び／又は輪郭の分離領域への放射エネルギーの安定した適用を確実にすることのいずれかを可能にする。
【００２５】
キャリアの表面に形成された第一及び第二の照射領域内に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭の第一及び第二の部分の少なくとも一方は、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の所定の最小数の予め定義された要素を有していてもよい。照射パターンの区画の予め定義された要素とは、例えば照射パターンの区画を形成するスキャンベクトルであってよい。輪郭の予め定義された要素とは、例えば輪郭を形成するスキャンポイントであってよい。照射パターンの区画及び／又は輪郭の第一及び第二の部分の少なくとも一方が所定の最小数の予め定義された要素を有するべきであることが規定されることによって、予め定義された要素が過少で、それによって所望の精度と信頼性で生成されることができない照射パターンの区画及び／又は輪郭の部分の生成が、防がれる。
【００２６】
照射システムの制御方法の好ましい実施態様において、照射システムの第一及び第二の照射部は、キャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域の中に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭の第一及び第二の部分が第一及び第二の照射部によって放射される放射ビームでそれぞれ連続的に照射されるように制御される。それによって、第一及び第二の照射部によって放射される放射ビームの間の干渉が避けられる。
【００２７】
前述のように、照射システムの照射部によって放射される放射ビームがキャリア上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンは、複数のスキャンベクトルを含んでよい。キャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域の中に延伸する、そのような照射パターンの区画は、好ましくは隣接するスキャンベクトルの間で第一及び第二の部分に分割される。換言すれば、複数のスキャンベクトルによって形成される照射パターンの区画を分割する時に、個々のスキャンベクトルの分割が避けられる。その代わりに、例えば隣接する平行なスキャンベクトルの間で分割が実施される。
【００２８】
キャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域の中に延伸する輪郭は、第一の照射領域に配置された輪郭の第一のスキャンポイントと第二の照射領域に配置された輪郭の第二のスキャンポイントの間に配置された交差点で、第一及び第二の部分に分割され得る。重複領域の中に、特に重複領域の選択された分割領域の中に配置されるべきである交差点は、既存のスキャンポイント、即ち輪郭の予め定義された要素を構成するスキャンポイントであってよい。輪郭の複数のスキャンポイントが重複領域の中に、特に重複領域の選択された分割領域の中に配置される場合、重複領域の中心線、特に重複領域の選択された分割領域の中心線に最も近いスキャンポイントが、交差点として選択され得る。しかしながら、輪郭が重複領域内に、特に重複領域の選択された分割領域内に配置されたスキャンポイントを一つも含まない場合は、交差点が例えば重複領域の中心線上に、特に重複領域の選択された分割領域の中心線上に配置された点として定義され得る。
【００２９】
三次元ワークピースの製造装置で使用される、複数の照射部を有する照射システムを制御する装置は、原材料粉末の層を受けるように適合されたキャリアの表面上の第一及び第二の照射領域と、前記第一と第二の照射領域の間に配置された重複領域を形成するように適合された定義部を有している。その装置はさらに、前記照射システムの第一の照射部を前記第一の照射領域と前記重複領域に割り当て、前記照射システムの第二の照射部を前記第二の照射領域と前記重複領域に割り当てるように適合された第一の指定部を有する。その装置の決定部は、前記照射システムの複数の照射部によって放射された放射ビームが前記キャリア上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭が前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸することを決定するように適合される。その装置はさらに、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭を、前記第一及び第二の照射領域の間に配置された前記重複領域の中に配置された、前記照射パターン及び／又は前記輪郭の分離領域において、第一の部分と第二の部分に分割するように適合された分割部を有している。第二の指定部は、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の前記第一の部分を前記第一の照射部に割り当てるように適合される。さらに前記第二の指定部は、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の前記第二の部分を前記第二の照射部に割り当てるように適合される。
【００３０】
前記決定部は、前記照射システムの複数の照射部によって放射された放射ビームが前記キャリア上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターンの区画、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭が、全体として前記第一及び第二の照射領域の間に配置された前記重複領域の中に配置されていることを決定するように適合されてもよい。さらに、前記第二の指定部は、前記照射パターンのその区画及び／又はその輪郭を、第一又は第二の照射部のいずれかに割り当てるように適合されてもよい。
【００３１】
特に、前記第二の指定部はさらに、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の予め定義された要素が前記第一の照射領域により近い前記重複領域の部分に配置されている場合は、前記第一及び第二の照射領域の間に配置された前記重複領域の中に全体として配置された、前記照射パターンのその区画及び／又はその輪郭を、前記第一の照射部に割り当てるように適合されてもよい。さらに前記第二の指定部は、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の予め定義された要素が前記第二の照射領域により近い前記重複領域の部分に配置されている場合は、前記第一及び第二の照射領域の間に配置された前記重複領域の中に全体として配置された、前記照射パターンのその区画及び／又はその輪郭を、前記第二の照射部に割り当てように適合されてもよい。
【００３２】
前記照射システムを制御する装置は好ましくはさらに、前記キャリアの表面上に形成された前記重複領域を、複数の分割領域に区分けするように適合された区分け部を有している。さらに、前記分割部は、前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸する前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭を、前記複数の分割領域のうちの選択された一つの領域の中で、第一の部分と第二の部分に分割し、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭が、次の複数の照射工程で、第一の部分と第二の部分に分割される前記分割領域を任意の又は所定の順番で選択するように適合されてもよい。
【００３３】
前記照射システムを制御する装置はさらに、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の前記第一及び第二の部分の間の距離を増減するために、前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸する前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭を調整するように適合された調整部を有していてよい。さらに前記装置は、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の分離領域に隣接する前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の部分において、前記第一及び／又は第二の照射部によって放射される照射ビームの出力を増減するように前記第一及び第二の照射部の少なくとも一つを制御するように適合された制御部を有していてもよい。
【００３４】
前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸する前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の前記第一及び第二の部分の少なくとも一つは、前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の所定の最小数の予め定義された要素を有していてよい。
【００３５】
前記照射システムを制御する装置の制御部は、前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸する前記照射パターンの区画及び／又は前記輪郭の前記第一及び第二の部分が前記第一及び第二の照射部によって放射される放射ビームでそれぞれ連続的に照射されるように、前記第一及び第二の照射部を制御するように適合されてもよい。
【００３６】
前記照射パターンは複数のスキャンベクトルを含んでよい。前記分割部は、好ましくは前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸する前記照射パターンの区画を隣接する複数のスキャンベクトルの間で第一及び第二の部分に分割するように適合される。さらに前記分割部は、前記キャリアの表面上に形成された前記第一及び第二の照射領域の中に延伸する前記輪郭を前記第一の照射領域の中に配置された前記輪郭の第一のスキャンポイントと前記第二の照射領域の中に配置された前記輪郭の第二のスキャンポイントの間に配置された交差点で第一及び第二の部分に分割するように適合されてもよい。
【００３７】
さらに、前記照射システムを制御する装置は照射システムを制御する方法に関連して詳細に説明された特徴を有していてよい。換言すれば、照射システムを制御する方法に関連して記載された特徴は照射システムを制御する装置に対して適用可能であり、逆も成り立つ。
【００３８】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の模式図を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】三次元ワークピースを製造する装置を示す概略図である。
【図２】図１に示した装置のキャリアの上面図である。
【図３】図１に示した装置の照射システムを制御する装置の詳細を示す図である。
【図４】図１に示した装置のキャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域内に延伸する照射パターンの区画を、図１に示した装置の第一の照射部に割り当てられた第一の部分と図１に示した装置の第二の照射部に割り当てられた第二の部分に分割することを示す図である。
【図５】図１に示した装置のキャリアの表面上に形成された重複領域の中に全体として配置された照射パターンの区画を、図１に示した装置の第一又は第二の照射部のいずれかに割り当てることを示す図である。
【図６】図１に示した装置のキャリアの表面上に形成された第一及び第二の照射領域内に延伸する種々の輪郭を、図１に示した装置の第一の照射部に割り当てられた第一の部分と図１に示した装置の第二の照射部に割り当てられた第二の部分に分割することを示す図である。
【図７】輪郭が第一及び第二の部分に分割される交差点の同定を示す図である。
【図８】図１に示した装置のキャリアの表面上に形成された重複領域内に配置され、図１に示した装置の第一及び第二の照射部のいずれかに割り当てられた照射パターンの区画が連続的な順番でどのように照射されるかの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、レーザー選択溶融（ＳＬＭ、登録商標）により三次元ワークピースを製造する装置１０を示す。装置１０は、プロセスチャンバー１２を備える。プロセスチャンバー１２は雰囲気に対して、即ちプロセスチャンバー１２を取り巻く環境に対して密閉可能とされる。プロセスチャンバー１２内に配置される粉末塗布手段１４は、キャリア１６上へ原材料粉末を塗布する役割を果たす。図１中に矢印Ａで示されているように、ワークピースがキャリア１６上の原材料粉末から層状に積み上げられる際、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、キャリア１６が垂直方向の下方向に移動させられることができるように、キャリア１６は垂直方向に変位可能に設計される。図２から明らかになるように、第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂが、キャリア１６の表面上に形成される。
【００４１】
装置１０はさらに、キャリア１６上へ塗布された原材料粉末を選択的にレーザー放射で照射する照射システム２０を備える。照射システム２０により、キャリア１６上に塗布された原材料粉末は、製造されるワークピースの所望の形状に依存した位置選択的方法でレーザー放射を受けてもよい。照射システム２０は、第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂを有している。第一の照射部２２ａは、キャリア１６の表面上に形成された第一の照射領域１８ａに関連付けられており、第一の照射領域１８ａ上に塗布された原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線のビーム２４ａで選択的に照射するように構成されている。第二の照射部２２ｂは、キャリア１６の表面上に形成された第二の照射領域１８ｂに関連付けられており、第二の照射領域１８ｂ上に塗布された原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線のビーム２４ｂで選択的に照射するように構成されている。
【００４２】
各々の照射部２２ａ、２２ｂが、レーザービームの光源を有していてもよい。しかしながら、照射部２２ａ、２２ｂが一つのレーザービームの光源に関連付けられており、その一つの放射ビームの光源によって供給される放射ビームが、例えばビームスプリッター及び／又はミラーのような適切な手段によって、放射ビームの光源によって供給される放射ビームを照射部２２ａ、２２ｂへ向けるように必要に応じて分割され、及び／又は偏向させられてもよいことも考えられる。照射部２２ａ、２２ｂのうちの一つ、又は照射部２２ａ、２２ｂの両方に関連付けられたレーザービームの光源は、例えば、約１０７０〜１０８０ｎｍの波長でレーザー光を放射するダイオード励起イッテルビウムファイバーレーザーを有していてもよい。
【００４３】
さらに、照射部２２ａ、２２ｂは、放射ビームの光源によって放射され、照射部２２ａ、２２ｂへ供給される放射ビームを誘導し、及び／又は処理する光学部を有していてもよい。光学部は、放射ビームを拡張するためのビームエキスパンダー、スキャナ及び対物レンズを有していてよい。その代わりに、光学部は集束光学部品とスキャナ部を含むビームエキスパンダーを有していてもよい。スキャナ部により、ビーム路の方向とビーム路に垂直な面内の両方の放射ビームの焦点の位置は、変化させられ、調整されることができる。スキャナ部は、ガルバノメータースキャナの形式で設計されてよいし、対物レンズはｆ−θレンズでよい。照射システム２０の動作は、制御装置２７によって制御される。
【００４４】
制御装置２７によって、照射部２２ａ、２２ｂによって放射された放射ビーム２４ａ、２４ｂが、照射部２２ａ、２２ｂに関連付けられた照射領域１８ａ、１８ｂ上に塗布された原材料粉末を位置選択的な方法で、かつ当該照射部２２ａ、２２ｂに関連付けられていない方の照射領域１８ａ、１８ｂへの照射とは独立して照射されるように、各々の照射部２２ａ、２２ｂは制御される。換言すれば、キャリア１６上に形成された各々の照射領域１８ａ、１８ｂは、所望の照射パターンを用いて個々に、そして独立して照射される。このように、大きな三次元ワークピースが、キャリア１６上に形成された第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂを照射部２２ａ、２２ｂによって放射された電磁放射線または粒子放射線で同時に照射することによって、比較的短時間かつ妥当なコストで、累積的に階層化する建造プロセスにより、キャリア１６上に建造できる。
【００４５】
図２に示したように照射領域１８ａ、１８ｂに加えて、重複領域２６が、キャリア１６の表面上に形成される。重複領域２６上に塗布された原材料粉末は、照射システム２０の両方の照射部２２ａ、２２ｂによって磁放射線または粒子放射線で選択的に照射することができる。重複領域２６は、第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの間に配置された縞（ストライプ）状の形状を有する。重複領域２６は複数の分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４に区分けされる。特に、重複領域２６はお互いに実質的に平行に延伸している区分けされた縞（ストライプ）の形状である、４つの分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４に区分けされる。
【００４６】
照射システム２０の照射部２２ａ、２２ｂによって放射された放射ビーム２４ａ、２４ｂは、所定の照射パターンに従ってキャリア１６上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される。照射パターンは、例えば図４に示した縞状パターン、図５に示したチェス盤状パターン、又は任意の形状の複数の区画を有するパターンのような適切な照射パターンであってよく、照射パターンの個々の区画Ｓは複数の実質的に平行なスキャンベクトルＶによって形成されてもよい。照射システム２０の照射部２２ａ、２２ｂによって放射された放射ビーム２４ａ、２４ｂが原材料粉末の複数の層の上に誘導される際に従う照射パターンは、回転される。製造される三次元ワークピースの一つの輪郭Ｃの部分は、三次元ワークピースの実質的にライン形状である内側又は外側の輪郭の部分であり、図６及び図７に示した複数の個々のスキャンポイントＰによって形成されてもよい。
【００４７】
既に示したように、照射システム２０の動作は、模式図的に図３に詳細に示した制御装置２７によって制御される。図３に示され、以下で説明される制御装置２７の様々な部分は必要に応じ、ハードウェア又はソフトウェアで実現されてもよい。制御装置２７は、キャリア１６の表面上に、重複領域２６のみならず第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂを定義するように適合された定義部２８を有している。第一の指定部３０は、照射システム２０の第一の照射部２２ａを、第一の照射領域１８ａと重複領域２６に割り当て、照射システム２０の第二の照射部２２ｂを、第二の照射領域１８ｂと重複領域２６に割り当てる働きをする。制御装置２７はさらに、照射部２２ａ、２２ｂによって放射された放射ビーム２４ａ、２４ｂがキャリア１６上に受けられた原材料粉末の層の上に誘導される際に従う照射パターン、及び／又は製造される三次元ワークピースの輪郭の、キャリア１６の表面上に形成された照射領域１８ａ、１８ｂ及び重複領域２６に対する配置の分析を実行するように適合された決定部３２を有している。
【００４８】
もし決定部３２が、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃがキャリア１６の表面上に形成された第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの両方の中に延伸しているということを決定したならば、即ち、もし決定部３２が、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃが一つだけの照射部２２ａ、２２ｂに排他的に関連付けられた照射領域１８ａ、１８ｂの一つを超えて、他の照射領域に延伸していることを決定したならば、照射パターンのその区画Ｓ及び／又はその輪郭Ｃは制御装置２７の分割部３４の制御のもとに、図４及び図６に示したように、第一の部分Ｓ１、Ｃ１と第二の部分Ｓ２、Ｃ２に分割される。特に、照射パターンのその区画Ｓ及び／又はその輪郭Ｃは、重複領域２６の中に配置された、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの分離領域において分割される。
【００４９】
図４から明らかになるように、第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸する照射パターンの複数の区画は、次の複数の照射工程において、即ち、原材料粉末の次の複数の層を照射する時に、相互に回転させられることに加えて、制御装置２７の区分け部３６によって形成される複数の分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の異なる分割領域の中で第一の部分Ｓ１と第二の部分Ｓ２に分割される。特に、キャリア１６上で受けた原材料粉末の第一の層を照射するための第一の照射工程においては、照射パターンの区画Ｓは図４の左上部に示したように、重複領域２６の第一の分割領域ＰＳ１の中に配置された分離領域の中で分割される。キャリア１６上で受けた原材料粉末の第二の層を照射するための第二の照射工程においては、照射パターンの区画Ｓは図４の左下部に示したように、重複領域２６の第三の分割領域ＰＳ３の中に配置された分離領域の中で分割される。キャリア１６上で受けた原材料粉末の第三の層を照射するための第三の照射工程においては、照射パターンの複数の区画Ｓは図４の右上部に示したように、重複領域２６の第二の分割領域ＰＳ２の中に配置された分離領域の中で分割される。最後に、キャリア１６上で受けた原材料粉末の第四の層を照射するための第四の照射工程においては、照射パターンの区画Ｓは図４の右下部に示したように、重複領域２６の第四の分割領域ＰＳ４の中に配置された分離領域の中で分割される。同様に、輪郭Ｃの分割は、次の複数の照射工程において、重複領域２６の複数の分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の異なる分割領域の中で実行されることができる。
【００５０】
図４から明らかなように、第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸する照射パターンの複数の区画は、隣接するスキャンベクトルＶの間で第一及び第二の部分Ｓ１、Ｓ２に分割される。このようにして、複数のスキャンベクトルＶによって形成される照射パターンの区画を分割する時に、個々のスキャンベクトルを分割することが避けられる。
【００５１】
図６及び図７に示されたように、キャリア１６の表面上に形成された第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸する輪郭Ｃは、交差点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の位置で第一及び第二の部分Ｃ１、Ｃ２に分割され、その交差点は、第一の照射領域１８ａの中に配置された輪郭Ｃの第一のスキャンポイントＰ１と第二の照射領域１８ｂの中に配置された輪郭Ｃの第二のスキャンポイントＰ２の間に配置され、かつ、輪郭Ｃの分割が実行されるべきである重複領域２６の一つの選択された分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の中に配置される。特に、図７による輪郭Ｃは、キャリア１６上に受けられた原材料粉末の第一の層を照射するための第一の照射工程において分割領域ＰＳ１内に配置された交差点Ｉ１で分割され、キャリア１６上に受けられた原材料粉末の第二の層を照射するための第二の照射工程において分割領域ＰＳ３内に配置された交差点Ｉ３で分割され、キャリア１６上に受けられた原材料粉末の第三の層を照射するための第三の照射工程において分割領域ＰＳ２内に配置された交差点Ｉ２で分割され、そしてキャリア１６上に受けられた原材料粉末の第四の層を照射するための第四の照射工程において分割領域ＰＳ４内に配置された交差点Ｉ４で分割される。
【００５２】
複数の交差点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の各々は、既存の、輪郭Ｃのスキャンポイントであってもよい。輪郭Ｃの複数のスキャンポイントが一つの選択された分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の中に配置されている場合は、輪郭Ｃの分割が実行されるべきである、選択された分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の中心線に最も近いスキャンポイントが交差点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４として選択されてもよい。しかしながら、輪郭Ｃの分割が実行されるべきである、選択された分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の中にその輪郭Ｃがスキャンポイントを含まない場合は、交差点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は例えば選択された分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４の中心線上に配置された点として形成されてもよい。
【００５３】
分割部３４の制御のもとに、第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸する照射パターンの区画、及び／又は輪郭Ｃは、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの第一及び第二の部分Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２が照射パターンのその区画Ｓ、及び／又はその輪郭Ｃの所定の最小数の予め定義された要素を有するように、分割される。照射パターンの区画Ｓの予め定義された要素は、例えば照射パターンの区画Ｓを形成するスキャンベクトルＶであってよい。輪郭Ｃの予め定義された要素は、例えば輪郭Ｃを形成するスキャンポイントであってよい。
【００５４】
照射パターンの分割された区画Ｓ及び／又は分割された輪郭Ｃの第一の部分Ｓ１、Ｃ１は、制御装置２７の第二の指定部３８の制御のもとに、第一の照射部２２ａに割り当てられ、一方、照射パターンの分割された区画Ｓ及び／又は分割された輪郭Ｃの第二の部分Ｓ２、Ｃ２は、制御装置２７の第二の指定部３８の制御のもとに、第二の照射部２２ｂに割り当てられる。このようにして、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの第一の部分Ｓ１、Ｃ１は、第一の照射領域１８ａに割り当てられた第一の照射部２２ａによって供給される電磁放射線または粒子放射線でキャリア１６上に受けられた原材料粉末の層を照射することによって形成される。同様に、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの第二の部分Ｓ２、Ｃ２は、第二の照射領域１８ｂに割り当てられた第二の照射部２２ｂによって供給される電磁放射線または粒子放射線でキャリア１６上に受けられた原材料粉末の層を照射することによって形成される。
【００５５】
もし制御装置２７の決定部３２によって実行された照射領域１８ａ、１８ｂと重複領域２６に関する照射パターン及び／又は輪郭Ｃの配置の分析が、照射パターンの一つの区画Ｓの全体及び／又は輪郭Ｃの一部分の全体が重複領域２６の中に配置されていることを示すならば、照射パターンのその区画Ｓとその輪郭Ｃの一部分は制御装置２７の第二の指定部３８によって、第一又は第二の照射部２２ａ、２２ｂのいずれかに割り当てられる。このことは、図５にチェス盤状の照射パターンの実施態様として示されている。しかしながら、重複領域２６の中に全体として配置された輪郭Ｃも同様に扱われてもよい。
【００５６】
キャリア１６上に受けられた原材料粉末の第一の層を照射するための第一の照射工程において、第一の照射領域１８ａにより近い第一の分割領域内の領域に、即ち図５の第一の分割領域ＰＳ１の中心線の上方の第一の分割領域ＰＳ１内の領域に配置された中心点を有する照射パターンの区画Ｓは、制御装置２７の第二の指定部３８によって、第一の照射部２２ａに割り当てられる。反対に、第二の照射領域１８ｂに近い第一の分割領域内の領域に、即ち図５の第一の分割領域ＰＳ１の中心線の下方の第一の分割領域ＰＳ１内の領域に配置された中心点を有する照射パターンの区画Ｓは、制御装置２７の第二の指定部３８によって、図５の左上部に示されたように、第二の照射部２２ｂに割り当てられる。同様の割り当て工程が図５の左下部に示されたようにキャリア１６上に受けられた原材料粉末の第二の層を照射するための第二の照射工程で、図５の右上部に示されたようにキャリア１６上に受けられた原材料粉末の第三の層を照射するための第三の照射工程で、そして図の右下部に示されたようにキャリア１６上に受けられた原材料粉末の第四の層を照射するための第四の照射工程でそれぞれ実行され、次の複数の照射工程において分割領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４は照射パターンの区画Ｓ及び輪郭Ｃの分割に関連して前述のように変更させられる。
【００５７】
重複領域２６と第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの一方だけに延伸する照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃは、全体として重複領域２６の中に配置させられている照射パターンの区画及び／又は輪郭と同様に扱われる、即ちこれらの照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃは第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂのいずれかに割り当てられることができる。特に、重複領域２６と第一の照射領域１８ａの中に延伸する照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃは第一の照射部２２ａに割り当てられ、一方、重複領域２６と第二の照射領域１８ｂの中に延伸する照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃは第二の照射部２２ｂに割り当てられる。
【００５８】
もし制御装置２７の決定部３２によって実行された照射領域１８ａ、１８ｂと重複領域２６に関する照射パターン及び／又は輪郭Ｃの配置の分析が、照射パターンの一つの区画Ｓの全体及び／又は輪郭Ｃの一部分の全体が第一の照射領域１８ａの中に配置されていることを示すならば、照射パターンのその区画Ｓとその輪郭Ｃの一部分は全体として第一照射部２２ａに割り当てられる。同様に、もし照射パターンの一つの区画Ｓの全体及び／又は輪郭Ｃの一部分の全体が全体として第二の照射領域１８ｂの中に配置されていることが決定されれば、照射パターンのその区画Ｓとその輪郭Ｃの一部分は全体として第二照射部２２ｂに割り当てられる。
【００５９】
制御装置２７はさらに調整部４０を有している。調整部４０は、キャリア１６の表面上に形成された第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸し、第一及び第二の部分Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２に分割される照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃを、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの第一及び第二の部分Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２の間の距離を増減するために調整する働きをする。例えば、照射パターンの区画Ｓの分離領域内の隣接するスキャンベクトルＶの間の距離が調整部４０の制御のもとに、照射パターンの区画Ｓの分離領域への放射エネルギーの過剰な適用を避ける目的で増加させられてもよく、又は照射パターンの区画Ｓの分離領域への放射エネルギーの安定した適用を確実にする目的で減少させられてもよい。同様に、輪郭Ｃが分割される交差点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に隣接して配置させられる輪郭Ｃの第一及び第二のスキャンポイントＰ１、Ｐ２の間の距離は、輪郭Ｃの分離領域への放射エネルギーの過剰な適用を避ける目的で増加させられてもよく、又は輪郭Ｃの分離領域への放射エネルギーの安定した適用を確実にする目的で減少させられてもよい。
【００６０】
さらに、制御装置２７の制御部４２は、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの分離領域への放射エネルギーの過剰な適用を避ける目的か、又は照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの分離領域への放射エネルギーの安定した適用を確実にする目的のいずれかで必要に応じ、照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの分離領域に隣接する第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸する照射パターンの区画及び／又は輪郭の部分において、第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂよって放出される放射ビーム２４ａ、２４ｂの出力を増減するように、第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂを制御する働きをする。
【００６１】
加えて、制御部４２は、第一及び第二の照射領域１８ａ、１８ｂの中に延伸し、それにより分割される照射パターンの区画Ｓ及び／又は輪郭Ｃの第一及び第二の部分Ｓ１、Ｃ１、Ｓ２、Ｃ２が第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂによって放射される放射ビーム２４ａ、２４ｂでそれぞれ連続的に照射されるように、照射システム２０の第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂを制御する。図８から明らかになるように、第一及び第二の照射部２２ａ、２２ｂは、最初は第一の照射部２２ａだけが、重複領域２６の中に配置させられている照射パターンの区画Ｓの第一の部分Ｓ１、Ｃ１の領域を照射するようにする一方、第二の照射部２２ｂが重複領域２６の外に配置された照射パターンの区画Ｓの第二の領域Ｓ２、Ｃ２の領域を照射するように制御される（図８の左上部、右上部、左下部を参照）。第二の照射部２２ｂは、重複領域２６の中に配置された照射パターンの区画Ｓの第一の部分Ｓ１、Ｃ１の領域の照射が完了し、かつ第一の照射部２２ａが重複領域２６の外に配置された照射パターンの区画Ｓの第一の部分Ｓ１、Ｃ１の領域を照射するため動作させられてから初めて、重複領域２６の中に配置された照射パターンの区画Ｓの第二の部分Ｓ２、Ｃ２の領域の照射を開始する。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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