(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射システム（２０）を制御する方法であって、
前記照射システム（２０）が３次元の加工物を付加製造する装置（１０）内で使用され、かつ少なくとも３つの照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を有し、
照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）の各々のために照射領域（３０ａ−３０ｄ）を定めるステップであって、該照射領域（３０ａ−３０ｄ）のそれぞれは照射平面（２８）の１つの割合部分を有し、前記照射平面が前記装置（１０）の支持体（１６）に対して平行に延びており、かつ前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）が共通の重畳領域（３４）内で重なり合うように定められている、ステップと、
前記重畳領域（３４）を複数の分割領域（Ｔ１−Ｔ４）に分割し、該分割領域のそれぞれが前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）の少なくとも１つに対応づけられているステップと、
前記分割領域の境界を変化させ、前記分割領域（Ｔ１−Ｔ４）が互いに連続する２つの原料粉末層の間で互いに異なるようにするステップと、
加工物層を形成するために、前記支持体（１６）上に配置された原料粉末層を照射するステップと、
他の加工物層を形成するために、すでに照射されている原料粉末層上に他の原料粉末層を配置するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記照射平面（２８）における前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）の割合部分が、それぞれ０％から１００％までの間であって、及び／又は前記照射平面（２８）における前記重畳領域（３４）の割合部分が、０％から１００％までの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）及び／又は前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）のそれぞれの中心が多角形を画成する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記重畳領域を照射するために使用すべき少なくとも１つの照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を選択するステップを、更に有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記選択するステップが他の加工物層の照射の前に新たに実施される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記重畳領域（３４）のために使用すべき前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）の選択が、２つの互いに連続する原料粉末層の間で互いに異なる、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
重畳領域（３４）を平行して、又は互いに連続して照射するために、前記重畳領域（３４）の照射のために複数の照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）が選択される、請求項４〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記重畳領域（３４）のための前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を選択するために、
形成すべき加工物層が前記重畳領域（３４）の外部にも延びている前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）内で、前記重畳領域（３４）を照射するための照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を選択するステップと、
形成すべき加工物層が前記重畳領域（３４）の外部にも延びていない前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）内で、前記重畳領域（３４）を照射するための照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を選択するステップと、
を有する請求項４〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）を定めることは、前記照射平面（２８）の内部の前記
重畳領域（３４）の配置が互いに連続する２つの原料粉末層の間で変化するように実施される、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記分割領域の境界の変化は該分割領域の境界の交点（Ｐ）の移動によって行われる、請求項１から請求項９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記交点（Ｐ）の移動が、ランダムに、あるいはあらかじめ定められたパターンに従って行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記照射システム（２０）は少なくとも３つの照射ユニット（２０ａ−２０ｄ、５０）の少なくとも１つのグループを有し、
前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を該照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）が共通に１つの多角形を画成するように配置するステップと、
照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）毎に前記照射平面（３０ａ−３０ｄ）を、その共通の重畳領域（３４）が少なくとも部分的に前記多角形の内部に配置されるように定めるステップと、
を有する、請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
３次元の加工物を層状に形成する装置（１０）であって、
少なくとも３つの照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）を備えた照射システム（２０）と、
支持体（１６）であって、該支持体が原料粉末層を収容するように構成され、前記原料粉末層が加工物層を形成するために照射システム（２０）によって照射可能である、支持体（１６）と、
前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）の各々のために照射領域（３０ａ−３０ｄ）を定めるように構成された制御ユニット（２６）であって、前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）がそれぞれ照射平面（２８）における割合部分を有し、前記照射平面は前記支持体（１６）に対して平行に延びており、前記制御ユニット（２６）が、さらに、前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）が共通の重畳領域（３４）内で重なり合うように、前記照射領域（３０ａ−３０ｄ）を定めるように構成された、制御ユニット（２６）と、を備え、
前記重畳領域（３４）が複数の分割領域（Ｔ１−Ｔ４）に分割されており、該分割領域のそれぞれが前記照射ユニット（２２ａ−２２ｄ，５０）の少なくとも１つに対応づけられており、
前記分割領域の境界を変化させ、前記分割領域（Ｔ１−Ｔ４）が互いに連続する２つの原料粉末層の間で互いに異なるようにされており、
前記制御ユニット（２６）は前記装置（１０）を制御するよう構成され、前記支持体（１６）上に連続して配置された原料粉末層は連続する加工物層を形成するために照射可能である、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射システムを制御する装置と方法に関するものであって、照射システムは３次元の加工物を付加製造（積層造形）するために使用される。照射システムは、相互に重なり合う照射領域を備えた少なくとも３つの照射ユニットを有している。
【背景技術】
【０００２】
３次元の加工物を製造するための付加（積層）方法において、そして特に付加層構築方法において、最初は形状のない、あるいは形状ニュートラルな成形材料（たとえば原料粉末）を位置特定の照射によって固めて、それによって所望の形状にすることが知られている。照射は、たとえばレーザ放射の形式の、電磁放射によって行うことができる。初期状態において成形材料は、まず細粒として、粉末としてあるいは液状の成形材料として存在することができ、照射の結果として選択的に、あるいは言い換えると、特定位置で固められることができる。成形材料は、たとえばセラミック材料、金属材料又はプラスチック材料、そして又それらの材料混合物を含むことができる。付加層構築方法の一変形例は、いわゆる粉末床溶融に関するものであり、それにおいて特に金属及び／又はセラミックの原料粉末材料が３次元の加工物を形成するために固められる。
【０００３】
個々の加工物を形成するために、さらに、原料粉末材料を原料粉末層の形状で支持体上に塗布し、選択的かつ実際に形成すべき加工物層の幾何学配置に従って照射することが、知られている。レーザビームが原料粉末材料内へ進入して、たとえば加熱の結果として、それを固め、それが溶融又は焼結をもたらす。１つの加工物が固められる場合に、未加工の原料粉末材料の新しい層がすでに形成されている加工物層上へ塗布される。そのために、既知の積層配置又は粉末塗布装置を使用することができる。次に、一番上のまだ加工されていない原料粉末層のあらたな照射が行われる。したがって、加工物には層が順次構築され、各層は加工物の横断面及び／又は輪郭を定める。これに関連して、さらに、加工物を実質的に自動で製造するために、ＣＡＤデータ又は比較可能な加工物データを利用することが知られている。
【０００４】
さらなる解決が知られており、それにおいて照射システムによる原料粉末材料の照射が実施され、照射システムは複数の照射ユニットを有している。これらは個々の原料粉末層を共通に照射し、そして、時間的に互いに対して平行に（同時に）、又はオフセットして作用することができる。
【０００５】
なお、本発明の範囲内において、上述した視点のすべてを同様に提供することができる。
【０００６】
複数の照射ユニットが共通に個々の原料粉末層を照射する解決の例が、特許文献１に見られる。そこには２つの照射ユニットが示されており、その照射領域が共通の重畳領域内で互いに重なり合っている。形成すべき加工物は、先ず、この加工物層の形成すべきどの割合部分が個々の照射ユニットの照射領域内へ延びているか、かつどの割合部分が共通の重畳領域内へ延びているか、について評価される。次に、これらの形成すべき割合部分がそれぞれの照射ユニットに対応づけられ、共通の重畳領域内で形成すべき割合部分は、さらに付加的に分割することができる。
【０００７】
原料粉末層を共通に照射するために様々な照射ユニットを使用すること（これは様々な照射ユニットによって加工物を共通に形成することと同じ意味である）は、１つの照射ユニットのみを使用することに比較して、製造時間の短縮をもたらす。
【０００８】
しかし、発明者は、様々な照射ユニットによる照射は、製造された加工物の不均質性をもたらすことがあるのを認識した。これは特に、加工物組織に関することであり、製造された加工物の実質的な品質欠陥をもたらすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２８７５８９７（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、高品質の加工物において比較的短い製造時間を可能にする、３次元の加工物を付加製造する装置と方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために照射システムを制御する方法が提供され、照射システムは３次元の加工物を付加製造する装置内で使用され、かつ少なくとも３つの照射ユニットを有している。装置は、さらに、選択的レーザ焼結の形式に従って３次元の加工物を製造するように、構成されることができる。照射ユニットは、たとえばレーザビームの形式の電磁加工ビームを放出するように構成されることができる。そのために照射ユニットは、適切な加工光学系及び／又はビーム源を有することができ、あるいはこの種のユニットに接続可能とすることができる。実施形態によれば、放射ユニットの少なくとも２つが共通のビーム源に接続されている。ビーム源から発生された加工ビームは適切な手段によって分割し、及び／又は偏向することができ、それによって個々の照射ユニットへ案内される。それに適した手段として、ビームスプリッタ及び／又はミラーが考えられる。
【００１２】
加工光学系は、少なくとも１つの加工ビームを案内することができ、及び／又はそれと所望のように相互作用することができる。そのために加工光学系は、対物レンズ、特にｆシータ（ｆθ）レンズを有することができる。
【００１３】
照射ユニットは、さらに、放出された加工ビームを照射平面の内部のあらかじめ定められた領域へ、そしてそれに伴って照射すべき原料粉末層のあらかじめ定められた領域へ向けるために、偏向装置を有することができる。偏向装置は、いわゆるスキャンユニットを有することができ、それが好ましくは少なくとも２つの軸線を中心に変位可能である。それに加えて、あるいはその代わりに、照射ユニット又は少なくともそのビームを放出する領域は、空間内で移動可能とすることができる。これは、特に照射平面に対する相対移動を含むことができるので、照射ユニットは照射平面の様々な領域に対向することができる。
【００１４】
方法は、さらに、照射ユニットの各々のために照射領域を定めるステップａ）を有し、照射領域はそれぞれ照射平面における割合部分を有し、その照射平面は装置の支持体に対して平行に延びており、かつ照射領域は、それらが共通の重畳領域内で重なり合うように、定められる。
【００１５】
照射平面は、２次元の平坦な平面とすることができる。照射平面は、それぞれ実際に照射すべき原料粉末層を含むことができる。したがって、支持体に対するその位置は、それぞれ照射すべき原料粉末層に従って変化することができる。特に、支持体に対する間隔は、製造時間及び加工物の層数に伴って増大する。照射平面は、さらに、支持体に対向して配置することができ、かつ好ましくは支持体によって定められる構築面に対して完全に一致することができる。構築面は、その内部で加工物を形成することができる、面とすることができる。もっと正確に言うと、構築面は加工物の最大形成可能な横断面を定めることができる。
【００１６】
照射領域は、照射平面における面割合部分を有することができ、この面割合部分は、重なり合うこともできる。言い換えると、全照射領域は少なくとも共通の重畳領域内で互いに重なり合い、あるいは、言い換えると、重畳領域内ですべての照射領域が相互に重なり合う。したがって重畳領域は、照射平面の、すべての照射領域が達する面割合部分を定めることができる。付加的に、他の重畳領域も存在することができ、その中では照射領域の２つのみが重なり合う（以下においては、サブ重畳領域）。
【００１７】
照射領域を定めることは、照射ユニットの偏向ユニットの偏向スペクトルを定めること、及び／又は照射ユニットの場合によっては設けられる移動スペクトルを定めることを介して、行うことができる。これは、装置の制御ユニット内で適切な値領域を定めることによって行うことができる。
【００１８】
したがって、重畳領域の外部では、それぞれの照射領域の内部の原料粉末層の照射をそれぞれ対応づけられた照射ユニットによってのみ、行うことができる。変形例によれば、第１の照射ユニットに第１の照射領域が対応づけられ、第２の照射ユニットに第２の照射領域が、そして第３の照射ユニットに第３の照射領域が対応づけられる。場合によっては設けられる他の照射ユニットには、さらにそれぞれ他の照射領域を対応づけることができる。第１から第３の照射領域は、重畳領域内で相互に重なり合う。しかしこの変形例において、重畳領域の外部においては、第１の照射領域の残りの割合部分は、第１の照射ユニットによってのみ照射可能であり、第２の照射領域の残りの割合部分は第２の照射ユニットによってのみ照射可能であり、第３の照射領域の残りの割合部分は、第３の照射ユニットによってのみ照射可能であり、かつ場合によっては設けられる他の照射領域の残りの割合部分は、それぞれ対応づけられた他の照射ユニットによってのみ照射可能である。
【００１９】
方法は、さらに、加工物層を形成するために支持体上に配置された原料粉末層を照射するステップｂ）を有している。照射は、照射システムの照射ユニットを介して行うことができ、それらはそれぞれ照射領域の決定に従って原料粉末層の異なる割合部分を、しかしたとえば重畳領域内では共通の割合部分も、照射することができる。
【００２０】
支持体は、装置のプロセスチャンバ内に用意することができる。それは、一般的に固定の支持体であり、あるいはまた変位可能な、特に垂直方向に変位可能な、支持体とすることもできる。変形例によれば、支持体は、形成された加工物層の数が増えると共に、かつ好ましくはこの数に従って、垂直方向に下降する。プロセスチャンバは、周囲雰囲気に対して密閉可能とすることができ、それによってその中に管理された雰囲気、特に不活性雰囲気が調節される。原料粉末層は、上述した原料粉末材料のすべて及び特に金属の合金からなる粉末を含むことができる。この粉末は、各適切な粒子の大きさ又は粒子の大きさ分布を有することができる。１００μｍ未満の粉末の粒子の大きさが、効果的である。
【００２１】
支持体上及び／又はその上に配置された、すでに照射されている原料粉末層上に原料粉末層を塗布することは、既知の積層ユニット又は粉末塗布装置を介して行うことができる。その例が、たとえば欧州特許出願公開第２８１８３０５（Ａ１）号明細書に見られる。
【００２２】
この開示の範囲内で、「加工物層」という概念は、一般的に、個々の原料粉末層から形成すべき加工物層、したがって特に加工物の形成すべき横断面に関するものとすることができる。さらに加工物層は輪郭、たとえば外側輪郭又は形成すべき横断面の輪郭、を有することができる。それに加えて、あるいはその代わりに加工物層は、たとえば加工物の充填された、あるいは中実の横断面を形成するために、少なくとも部分的に充填された面を有することができる。そのためにあらかじめ定められたスキャンパターン又は照射パターンを使用することができ、それにおいて既知のように照射平面の内部で多数のスキャンベクトルが定められ、それによって実質的に平面の硬化が可能になる。
【００２３】
照射するために、形成すべき加工物層のどの割合部分が個々の照射領域内へ延びており、どの割合部分が共通の重畳領域内へ延びているかを、前もって分析することができる。重畳領域の外部の割合部分は、それぞれの照射領域に対応づけられた照射ユニットによって照射することができる。しかし、重畳領域の内部においては、多数の照射ユニットが照射のために提供される。すなわち全体として、形成すべき加工物層は、照射ユニットからそれぞれ照射された割合部分から構成することができる。形成すべき加工物輪郭及び／又はスキャンパターン又は照射パターンを種々の照射ユニットの間で分割することに関するこのやり方のこれ以上の詳細は、冒頭で挙げた欧州特許出願公開第２８７５８９７（Ａ１）号明細書に見られる。
【００２４】
方法はさらに、他の加工物層を形成するために、すでに照射されている原料粉末層上に他の原料粉末層を配置するステップｃ）を有している。それによって上述したように加工物を層から層へサイクリックに形成することを可能にすることができ、それにおいて連続的にすでに照射されている原料粉末層上に新しい原料粉末層が塗布され、照射され、かつ特定位置で固められる。
【００２５】
本発明に係る方法は、まず、少なくとも３つの照射ユニットが用意されることを、特徴としている。したがって共通の重畳領域内で多数の照射ユニットが提供され、それらからフレキシブルに選択することができる。
【００２６】
本発明によれば、さらに、照射平面における照射領域の割合部分は、それぞれ０％から１００％までとすることができ、及び／又は照射平面における重畳領域の割合部分は、０％から１００％とすることができる。言い換えると全フィールドカバーも行うことができ、それにおいて照射領域はそれぞれ照射平面の約１００％までカバーする。したがって照射平面の各領域は、照射ユニットの各々によって照射することができる。さらに、重畳領域は、同様に照射平面の約１００％を占める。しかしまたその代わりに、重畳領域及び／又は照射領域が照射平面の約５０％以下、あるいは約２０％以下を占めることも、考えられる。
【００２７】
展開によれば、照射ユニット及び／又はそれぞれの照射領域の中心は、多角形を画成する。言い換えると照射ユニット及び／又はそれぞれの照射平面の中心は、共通の線上に位置しないこともあり得る。たとえば、少なくとも３つの照射ユニットが三角形を画成することができ、かつ第４の照射ユニットが設けられる場合には、四角形を画成することができる。同様に、照射システムが複数のグループを有することができ、それらはそれぞれ所定数の照射ユニットを有し、それらの照射ユニットがしかるべき多角形（もしくはポリゴン）を定める。これらのグループは互いに対して、全体としてあらかじめ定められたパターンの照射ユニットが生じるように、配置することができる。付加的又は代替的に、照射ユニットを列で配置することができ、直接隣接する列は互いに対して少なくとも２つの方向に（たとえば照射平面の互いに対して直交して延びるＸ軸とＹ軸に沿って）変位している。
【００２８】
照射領域の中心というのは、それぞれの幾何学的中心、あるいは言い換えると、幾何学的中心点と考えることができる。照射領域の形状は、一般的に、任意であり、たとえば４角、５角、６角、７角あるいは８角の形状を有することができる。中心は、これらの形の対向する角点の間の対角交点によって形成することができる。照射領域の円い形状も考えられる。変形例によれば、全照射領域が同一の形状、たとえば四角又は六角の形状を有し、及び／又は同一の大きさを有する。
【００２９】
照射ユニットのグループが多数である場合でも、それぞれ少なくとも３つの照射ユニットによる照射領域が、共通の重畳領域内で交差することができる。
【００３０】
付加的に、２つの照射ユニットのみの照射領域がその中で交差する、重畳領域も存在することができる。さらに、個々の照射ユニットの照射領域が、隣接する照射ユニットへの複数の重畳領域を有し、特に２つの他の照射ユニットを有する複数の重畳領域を有することができる。上位において、重畳領域の少なくとも半分あるいはすべてを３つより多くない異なる照射領域によって形成することができ、それによってたとえばこの領域内で形成された加工物組織の内部の不正確な遷移が回避される。
【００３１】
好ましくは、方法は、さらに、重畳領域を照射するために使用すべき少なくとも一つの照射ユニットを選択するステップを有する。原理的に、原料粉末層のそこの割合部分を照射するために、重畳領域内で少なくとも３つの照射ユニットのすべてが提供される。この展開において、照射ユニットの全体から少なくとも一つ、少なくとも２つあるいは一般的にｎ−１の照射ユニットを選択することができ、ｎは照射ユニットの全体数を表す。しかし原理的に、少なくとも選択された原料粉末層を照射するために、重畳領域を照射するための全部の照射ユニットが選択されることも、考えられる。
【００３２】
展開において、選択するステップは、他の加工物層を照射する前に、したがってたとえば方法ステップｃ）に基づく他の加工物層の照射の前に、新たに実施される。
【００３３】
したがって、重畳領域用に使用すべき照射ユニットを選択するステップは、層毎に繰り返すことができる。照射ユニットの選択は、一般的に、実際に形成すべき加工物層の輪郭、照射パターンあるいは他の特性に従って行うことができ、したがって層毎に個別に適合させることができる。付加的あるいは代替的に、選択は後述する判断基準の１つに従って行うことができ、重畳領域内で使用される照射ユニットを好ましいやり方で選択するために、全選択判断基準は互いに対して重み付けし、優先順位を定め、及び／又は互いに対して階層的に構築することができる。
【００３４】
方法において、さらに、重畳領域用に使用すべき照射ユニットの選択は、２つの互いに連続する原料粉末層の間で互いに異なることができる。言い換えると、この変形例において、選択によって定められた照射ユニットのグループは、２つの互いに連続する原料粉末層の間で互いに異なり、これらのグループは、１つの照射ユニットのみを有することもできる。言い換えると、互いに連続する原料粉末層に関して、選択された、したがって使用可能な照射ユニットは、層毎に交代することができる。
【００３５】
たとえば、重畳領域内の第１の原料粉末層を照射するために、第１と第２の照射ユニットを選択することができる。それに対して重畳領域内のそれに続く第２の原料粉末層を照射するためには、第１のみ、第２のみ、あるいは第３のみの照射ユニットを選択することができ、かつ代替的に第２と第３あるいは第１と第３の照射ユニットを選択することができる。それに対して第１と第２の照射ユニットは、この他の原料粉末層の重畳領域を照射するために、新たに使用することはできない。
【００３６】
互いに連続する原料粉末層のために使用可能な種々のグループの照射ユニットを選択することによって（すなわち、種々の選択を行うことによって）、重畳領域は層毎に異なる照射ユニットによって照射される。言い換えると、使用可能な照射ユニットを、照射すべき各原料粉末層の前で交代させることができるので、個々の照射ユニットが加工物組織に与える個別の影響は、少なくとも重畳領域内では、あまりはっきりと認められないようにすることができる。したがって加工物組織の均質性及び加工物の品質を改良することができる。
【００３７】
これは、多数の、たとえば１００の、原料粉末層にも適用できることが考えられ、これらの原料粉末層の１つを照射する各照射前に、重畳領域内で使用可能な照射ユニットの新たな選択とそれに伴って新たな交代を行うことができる。なお、さらに本発明によれば、選択可能な照射ユニットのこの種の交代は、照射すべき原料粉末層の各々の間で、実施しないこともできる。その代わりに、この選択は、たとえばあらかじめ定められた数の互いに連続する原料粉末層にわたって一定に維持することもできる。
【００３８】
一般的に、この方法は、少なくとも２つの互いに連続する、照射すべき原料粉末層に適用することができる。照射すべき互いに連続する原料粉末層の数は、同様に少なくとも１０、少なくとも５０、少なくとも２００あるいは少なくとも５００とすることができる。同様に、個々の加工物の製造プロセスに関して、互いに連続する、照射すべき原料粉末層の複数のグループを定めることができ、その内部で、しかしこれらのグループの間ではなく、この方法が適用される。上位において、この方法は、個々の加工物の製造プロセスの範囲内で照射すべき原料粉末層の少なくとも２０％、少なくとも５０％、少なくとも８０％あるいは約１００％に適用することができる。
【００３９】
展開において、重畳領域を照射するために、多数の照射ユニットが選択され、それによって重畳領域が平行に（同時に）又は互いに連続して照射される。重畳領域の照射を平行化（同時化）することによって、該当する加工物層の製造時間を短縮することができる。
【００４０】
他の実施形態によれば、重畳領域用の照射ユニットを選択するために、以下のステップが実施される。
重畳領域を照射するための照射ユニットを選択するステップであって、その照射領域内で製造すべき加工物層は重畳領域の外部にも延びている、ステップ。
【００４１】
特に、重畳領域を照射するために、この種の照射ユニットのみを選択することができる。言い換えると、重畳領域を照射するために、重畳領域の外部では実際の加工物層を形成するためにそれ以上使用されない照射ユニットは、選択しないことができる。そのために前段のステップにおいて、まず、重畳領域の外部においても、実際に形成すべき加工物層がどの加工領域内へ延びているか、を確認することができる。したがって重畳領域と加工物層の隣接する割合部分との間で加工物組織内のよりよい遷移を達成することができる。というのは、そのためにできるだけ少ない数の照射ユニットが使用されるからである。これに関連して、さらに、加工物層の、重畳領域に直接結合された割合部分を形成する照射ユニットを主として、あるいはそれのみを、選択することができる。言い換えると、製造すべき加工物層が重畳領域から始まって直接どの照射領域内へ延びているか、を判定することができる。次に、これらの照射領域に対応づけられた照射ユニットを主として、あるいはそれのみを、選択することができる。したがって重畳領域を照射するために、重畳領域の外部の任意の箇所において、形成すべき加工物層の割合部分を形成する照射ユニットを、選択しないこともできる。その代わりに、重畳領域の直接近傍もしくは移行部で作業する照射ユニットを選択することができる。
【００４２】
同時に、重畳領域を照射するための照射ユニットの選択が、できる限り層毎に変更される、上述した変形例が設けられる場合に、これらの選択判断基準の間で優先順位を設けることもできる。たとえば、重畳領域の外部で形成すべき加工物の割合部分を考慮しながら、まず可能な照射ユニットの選択を行うことができ、その後に、これらの照射ユニットが重畳領域内で使用可能な照射ユニットの層毎の交代を可能にするか、を検査することができる。それにもかかわらずそうでない場合には、それぞれ優先順位に応じて最初に選択された照射ユニットによって続行することができ、あるいはこの選択を捨て去って、照射ユニットは、使用される照射ユニットの所望の層的な交代を行うためだけに選択される。
【００４３】
その代わりに、重畳領域を照射するために、形成すべき加工物層がその照射領域内で重畳領域の外部に延びていない、照射ユニットを選択することもできる。これによって、個々の加工物を形成する場合に照射ユニットの利用度の改良及び／又は時間利得が可能になる。というのは、重畳領域は、他に必要とされない照射ユニットによって照射可能だからである。それに対して、照射領域の外部では、実際の加工物層を形成するために必要とされる照射ユニットを使用することができる。というのは、形成すべき加工物層は、重畳領域の外部においてもその照射領域内に延びているからである。したがってイメージ的に言って、もともと重畳領域の外部において照射を行う照射ユニットの負荷を除くことができる。というのは重畳領域の内部ではその他においては必要とされない、他の照射ユニットが使用されるからである。したがって、全体として形成すべき加工物層の割合部分を、照射ユニット間で均等に分配することができる。したがって、特に、個々の加工物層の製造時間を削減することができる。というのは、原料粉末層を照射する際に平行化（同時化）の程度を上げることができるからである。
【００４４】
展開によれば、照射領域の決定は、照射平面の内部の重畳領域の配置が、２つの互いに連続する原料粉末層の間で変化するように、行われる。たとえば、重畳領域は第１の原料粉末層を照射するためには、照射平面の第１の位置に配置することができ、第２の原料粉末層を照射するためには、第１の位置とは異なる第２の位置に配置することができる。
【００４５】
言い換えると、重畳領域は照射平面の内部の一定の位置又は配置に留まらないことができる。その代わりに重畳領域は、次の原料粉末層を照射するために、あるいは一般的に、新たに照射すべき各原料粉末層の前に、あらたに位置決めすることができる。したがって重畳領域は、形成された加工物に関して、局所的に一定の位置を維持せず、少なくとも選択された、あるいはすべての加工物層の間でその位置を変化させることができる。重畳領域の照射に伴って場合によっては生じる、たとえば重畳領域と隣接する照射領域との間における加工物組織内の不正確な遷移のような、不均一性を減少させ、及び／又は加工物全体にわたってより均一に分配することができる。
【００４６】
これに関連して照射領域は、新しい原料粉末層の照射の前に、あるいはそれに平行してあらたに定めることができ、それによって重畳領域のあらたな位置決めも行うことができる。これはたとえば、照射領域の新しい位置と延びを適切に計算することによって、及び／又はまえもって格納されている位置をメモリから読み出すことによって、行うことができる。
【００４７】
したがって上位において、重畳領域は好ましくは層毎に照射平面の内部で少なくとも２つの、互いに対して角度を有する方向に、たとえば互いに対して直交する方向に、移動させることができる。それはたとえば、照射平面又は支持体構築面の従来のＸ軸とＹ軸とすることができる。移動は、ランダムに、あるいはあらかじめ定められたパターンに従って行うことができる。たとえば重畳領域は、互いに連続する複数の原料粉末層にわたって見て、照射平面の内部で螺旋形状に移動させることができる。
【００４８】
方法は、さらに、以下のステップを有することができる。
それぞれ照射ユニットの１つに対応づけられる多数の分割領域へ重畳領域を分割するステップと、
分割領域の境界を変化させるステップであって、２つの互いに連続する原料粉末層の間の分割領域が互いに異なるようにする、ステップ。
【００４９】
この展開は、加工物組織内の特定位置の、あるいは局所的に一定の非均質性を、重畳領域の内部の照射条件を変化させることによって回避することを支援することができる。しかし、それに加えて、あるいはその代わりに、重畳領域はそれ自体上述したやり方で照射平面の内部で可変に位置決めすることができ、及び／又は使用可能な照射ユニットの選択を所望に変化させることができる。
【００５０】
分割領域は、照射領域、重畳領域及び照射平面と同様に、バーチャルな領域を定めることができ、その内部で照射ユニットを使用することができる。３つの照射ユニットを使用する場合には、たとえば三角形状に形成された重畳領域を個々の三角形に分割することができ、それらがしかるべき分割領域を形成し、かつそれぞれ照射ユニットの１つに対応づけられる。同じ主旨において、４つの照射ユニットを使用する場合には、四角形の重畳領域を定めることができ、それをまたしかるべき分割領域によって個々の四角形に分割することができる。分割領域の位置、大きさ、数及び／又は形状は、分割領域境界を変化させることによって、互いに連続する原料粉末層の間で所望に変化させることができる。
【００５１】
したがって、照射ユニットの各々に対応づけられる、重畳領域の割合部分は、互いに連続する原料粉末層の間で変化することができる。結果として照射ユニット自体は、形成すべき加工物層が変化しない場合に、重畳領域内で異なる照射プロセスを実施することができる。というのは、照射ユニットに層毎に異なる分割領域が対応づけられるからである。
【００５２】
一般的に、分割領域の境界は、あらかじめ定められた領域を定めることができ、そのなかで直接照射ユニット間の引き継ぎが行われる。言い換えると、照射は、あらかじめ定められた照射ベクトルに沿って、あるいは形成すべき加工物輪郭に沿って、分割領域境界に達するまで第１の照射ユニットによって実施することができる。この境界を越えた場合に、照射は第２の照射ユニットによって続行される。しかし同様に、分割領域が、直接この種の引き継ぎが行われる、狭い領域を定めないことも考えられる。その代わりに、たとえば、照射ユニットがあらかじめ定められた照射ベクトルに沿って分轄領域境界を越えても照射を続行することができ、したがって分割領域に達した場合に直接照射を中断しない。もちろん、この照射ユニットは、照射ユニットの視野から分割領域境界の後方で初めて始まる他のベクトルに沿った照射を開始することはできない。言い換えると、分轄領域境界は、そこから照射ユニットによる新しい照射を開始することができない領域を定めることができる。これは特に、充填された加工物層を形成するために、あらかじめ定められた長さを有する複数の平行の照射ベクトルに沿って照射を実施しなければならない場合に重要である。
【００５３】
このプロセス及び選択された照射ストラテジーを有する分割領域境界の相互作用についてのこれ以上の詳細は、欧州特許出願第２８７５８９７号明細書に見られる。この開示の範囲内において、欧州特許出願第２８７５８９７号明細書の図４と５の討論がはっきりと参照される。
【００５４】
これに関連して、さらに、分割領域境界の変化が分割領域境界の交点の移動を含むことができる。たとえば４つの照射ユニットが使用され、それらにそれぞれ重畳領域の四角形の分割領域が対応づけられる場合に、分割領域境界は共通の点で交わることができ、その点は分割領域の大きさが同じ場合には、重畳領域の幾何学的中心点に相当する。この種の交点の移動は、一般的に、照射平面の内部で、かつ好ましくは互いに対して角度をもって延びる２つの方向の少なくとも１つにおいて、行うことができる。方向は、重畳領域全体の移動と同様に、互いに直交する軸、たとえば照射平面又は支持体構築面のＸ軸とＹ軸とすることができる。なお、交点を移動させる場合に、分割領域境界は、自動的に適合させることができ、かつ分割領域の大きさ比率は、同様に自動的に変化する。
【００５５】
交点の移動は、ランダムに、あるいはあらかじめ定められたパターンに従って行うことができ、あらたに、互いに連続する原料粉末層にわたって見て、螺旋形状の移動が適切な例として挙げられる。
【００５６】
展開において、照射システムは、少なくとも３つの照射ユニットの少なくとも１つのグループを有しており、かつ方法はさらに以下のステップを有する。
照射ユニットが共通に多角形を画成するように、照射ユニットを配置するステップと、
照射ユニット毎に照射領域を、その共通の重畳領域が少なくとも部分的に多角形の内部に配置されるように定めるステップ。
【００５７】
上述したように、たとえば３つの照射ユニットのグループにおいて、共通の三角形を画成することができる。その中で、重畳領域を少なくとも部分的に位置決めすることができる（たとえば中央に）。各照射ユニットは、矩形又は方形の照射領域を有することができる。他の例として、３つの照射ユニットの少なくとも１つのグループが挙げられ、それらの照射ユニットがそれぞれ六角形の照射領域を有する。一般的に、この種のグループからなる各照射ユニットは、隣接するグループからなる他の照射ユニットの少なくとも１つの照射領域と交差する照射領域を有することができる。
【００５８】
本発明は、さらに、３次元の加工物を層状に形成する装置に関し、装置は、
少なくとも３つの照射ユニットを備えた照射システムを有し、
支持体を有し、この支持体は、加工物層を形成するために照射システムによって照射可能な原料粉末層を収容するように構成され、
制御ユニットを有し、この制御ユニットは、照射ユニットの各々のために照射領域を定めるように構成され、照射領域は照射平面における割合部分を有し、照射平面は支持体に対して平行に延びており、かつ制御ユニットはさらに、照射領域を、それらが共通の重畳領域内で重なり合うように定めるように構成され、
制御ユニットはさらに、互いに連続する加工物層を形成するために、支持体上に互いに連続して配置された原料粉末層が照射システムによって照射可能であるように、装置を制御するように構成されている。
【００５９】
この装置は、一般的に、上述したすべてのステップを実施し、かつ上述したすべての作用を達成することができるようにするために、各他の特徴及びコンポーネントを有することができる。特に、制御ユニットは、重畳領域内で使用すべき照射ユニットの選択、照射平面内の重畳領域の位置の変化及び場合によっては設けられる分割領域の決定及び／又は変化に関するすべての変形例を実施するように構成されることができる。
【００６０】
他の変形例によれば、装置は少なくとも４つの照射ユニットを有し、かつ照射領域は、照射ユニットのすべての照射領域が共通の重畳領域内で重なり合うように、定められる。この重畳領域は、好ましくは少なくとも部分的に、照射ユニットによって画成される四角形の内部に位置する。
【００６１】
以下、添付の図面を用いて本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る方法を実施する、本発明に係る装置を示す図である。
【図２】図１に示す装置の照射領域を表す図である。
【図３】図１に示す装置の可能な分割領域を表す図である。
【図４】図１に示す装置において照射ユニットを配置する可能性を示す図である。
【図５】図１に示す装置において照射ユニットを配置する可能性を示す他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１には、装置１０が示されており、その装置は、金属の粉末床から３次元の加工物を付加製造する本発明に係る方法を実施するように構成されている。さらに正確には、この方法は、いわゆる選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）の形式に基づく製造プロセスに関する。装置１０は、プロセスチャンバ１２を有している。プロセスチャンバ１２は、周囲雰囲気に対して密閉可能であるので、その中に不活性ガス雰囲気を調節することができる。プロセスチャンバ１２内に配置されている粉末塗布装置１４は、支持体１６上に原料粉末層を塗布する。図１に矢印Ａで示すように、支持体１６は、垂直方向に変位可能であるように構成されている。したがって、支持体は、加工物が選択的に硬化された原料粉末層から層状に構築される場合に、加工物の高さが増大した場合に、垂直方向に下降することができる。
【００６４】
装置１０は、さらに、支持体１６上の原料粉末層上に選択的かつ場所固有に複数のレーザビーム２４ａ、２４ｂを向けるために、照射システム２０を有している。もっと正確に言うと、原料粉末材料は、形成すべき加工物層の幾何学配置に従って照射システム２０によってレーザ放射を受け、それに伴って局所的に溶融され、かつ硬化することができる。
【００６５】
照射システムは、４つの照射ユニット２２ａ−２２ｄを有しており、図１においてはそのうちの前方の２つの照射ユニット２２ａ、２２ｂのみが認識される。それに対して他の照射ユニット２２ｃ−２２ｄは図面平面内へ変位しており、したがって図１において認識可能な照射ユニット２２ａ，２２ｂの後方に配置されている。
【００６６】
照射ユニット２２ａ−２２ｄの各々は、共通のレーザビーム源に結合されている。このレーザビーム源から放出されたレーザビームは、たとえばビームスプリッタ及び／又はミラーのような、適切な手段によって分割し、及び／又は偏向することができ、それによってレーザビームが個々の照射ユニット２２ａ−２２ｄへ案内される。その代わりに、照射ユニット２２ａ−２２ｄの各々に専用のレーザビーム源を対応づけることが、考えられる。適切なレーザビーム源は、たとえば約１０７０から１０８０ｎｍの波長を有するダイオードポンピングされるイッテルビウムファイバーレーザの形式で用意することができる。
【００６７】
照射ユニット２２ａ−２２ｄの各々は、さらに、加工ビーム光学系を有しており、それによって用意されたレーザビームと相互作用することができる。加工ビーム光学系は、それぞれスキャンユニットの形式の偏向装置を有しており、それが支持体１６の方向に放出されたレーザビーム２４ａ，２２ｂの焦点を、支持体１６に対して平行に延びる照射平面２８の内部でフレキシブルに位置決めすることができる。
【００６８】
照射平面２８は、バーチャル平面であって、その平面は支持体１６上に配置された一番上の原料粉末層を含み、その原料粉末層は加工物層を形成するために実際に照射される。したがって照射平面２８の位置は、塗布されて照射された原料粉末層の数の増加に伴って支持体１６に対して変化する。しかし支持体１６の下降によって、照射ユニット２２ａ−２２ｄに対する照射平面２８の位置が変化しないことも、可能である。というのは、それは常に一定にプロセスチャンバ１２の内部に配置されているからである。
【００６９】
照射システム２０による原料粉末層の照射は、制御ユニット２６によって制御される。制御ユニットは、さらに、照射ユニット２２ａ−２２ｄの各々のために同様にバーチャルな照射領域１８ａ−１８ｄを定めるように、形成されており、それらはそれぞれ照射平面２８内に延びて、それのあらかじめ定められた割合部分を有している。図１の表示においては、そこで認識可能な照射ユニット２２ａ，２２ｂの照射領域１８ａ，１８ｂのみが示されている。
【００７０】
図２には、支持体１６と照射平面２８が照射システム２０からの視点で上面で示されている。照射平面２８は方形に形成されており、したがって４つの同じ大きさの象限Ｉ−ＩＶを有することが、認識される。これらの象限Ｉ−ＩＶの各々のほぼ中央にそれぞれ照射ユニット２２ａ−ｄの１つが配置されている。制御ユニット２６が、照射ユニット２２ａ−２２ｄの各々のために専用の照射領域３０ａ−３０ｄを定める。照射領域３０ａ−３０ｄは、図示される場合において、照射ユニット２２ａ−２２ｄの各々のために等しい大きさに選択されており、かつ矩形である。さらにそれらは、照射ユニット２２ａ−２２ｄが照射領域３０ａ−３０ｄの内部でやや偏心して配置されるように、定められている。
【００７１】
照射領域３０ａの輪郭あるいは、言い換えると領域境界は、図２において破線で強調されている。同じことが照射領域３０ｄについても当てはまり、これは１点鎖線で示されている。他の照射領域３０ｂ、３０ｃの輪郭は、原理的に同じように選択されている。したがって照射領域３０ａ−３０ｄが幾重にも重なり合っていることが認識され、全体として照射平面２８の内部にクロス形状の重畳ゾーン３２が定められる。
【００７２】
重畳ゾーン３２は、その中心に共通の重畳領域３４を有しており、その中ですべての照射領域３０ａ−３０ｄが相互に交差し、かつ重なり合う。この方形の重畳領域３４から始まって、他のサブ重畳領域３６がクロス形状に延びており、それらの中でそれぞれ２つの照射領域３０ａ−３０ｄのみが相互に重なり合う。
【００７３】
したがって要約すると、照射ユニット２２ａ−ｄは、それらが共通の矩形の形式の多角形を画成するように配置されており、そしてその照射領域３０ａ−３０ｄがさらに、矩形の内部の中央に共通の重畳領域３４が配置されるように定められていることが認識される。
【００７４】
図２には、さらに、形成すべき加工物層３８の輪郭が示されている。既知のように、その外側輪郭は、その時に一番上の原料材料層を場所固有に照射し、かつ硬化させることによって形成される。それに加えて、あるいはその代わりに、輪郭によって縁取られた加工物横断面は実質的に完全に硬化され、したがって充填することができ、あるいは、言い換えると、中実に形成することができる。これは、たとえば互いに対して平行に延びる複数のスキャンベクトルを有する、既知の照射パターンを用いて行うことができる。
【００７５】
上位において、図２から、形成すべき加工物層３８は、様々な割合部分で個々の照射領域３０ａ−３０ｄ内へ、そして又重畳領域３４とサブ重畳領域３６内へ延びることが、認識される。したがって加工物層を形成するためには、照射ユニット２０ａ−２０ｄは制御ユニット２６によって同調して駆動されなければならず、それによってそれらにそれぞれ対応づけられた割合部分の加工物層３８を形成することができる。
【００７６】
形成すべき加工物層３８の問題となる割合部分が、照射領域３０ａ−３０ｄの１つ内でのみ、かつ重畳ゾーン３２の外部に延びる場合において、この割合部分はそれぞれ対応づけられた照射ユニット２２ａ−２２ｄによって直接硬化させることができる。それに対して重畳ゾーン３２の内部に延びる加工物層２８の割合部分については、本発明に係る方法を実施する制御ユニット２６によって、実際に照射に使用される照射ユニット２０ａ−２０ｄが所望に選択される。
【００７７】
図２には、たとえば複数の双方向矢印１−４が示されており、それらはそれぞれ２つの照射領域３０ａ−３０ｄの間に延びており、かつそれぞれサブ重畳領域３６の１つを通過する。所望の加工物層を形成するためにレーザビーム２４ａ−２４ｄをこの双方向矢印１−４の１つに沿って案内しようとする場合に、制御ユニット２６は、照射ユニット２２ａ−２２ｄのどれが、共通のサブ重畳領域３６の内部で原料粉末層の照射を引き受けるべきかを決定する。しかしそれに加えて、あるいはその代わりに、共通のサブ重畳領域３６に対応づけられた２つの照射ユニット２２ａ−２２ｄをこの照射のために選択することもできる。
【００７８】
双方向矢印１の場合において、これは、図２の下から上へ照射移動する場合に、まず、照射領域３０ｂと３０ｄの間のサブ重畳領域３６に達するまで、照射ユニット２２ｂによる照射が行われることを意味している。この時点から制御ユニット２６は、たとえば、図２においてサブ重畳領域３６の上限へ達するまで、照射ユニット２２ｂが照射を続行するように定めることができる。次に、双方向矢印１に沿ったそれ以降の照射は、照射ユニット２２ｄが引き受けなければならない。
【００７９】
しかし図２には、他の２つの双方向矢印５−６も示されており、それらは照射平面２８の内部で直交し、かつ特に共通の重畳領域３４を通って延びている。すべての照射領域３０ａ−３０ｄがこの重畳領域３４の内部で重なり合っているので、制御ユニットはこの領域内で、それに含まれる割合部分の原料粉末層を照射するために、照射ユニット２２ａ−２２ｄのすべての間で選択することができる。
【００８０】
双方向矢印５に関して、かつ図２内で左下から右上へ向かって見て、これは、まず、照射ユニット２２ａによる照射が、共通の重畳領域３４へ達するまで行われることを、意味している。そこで制御ユニット２６は、この領域内で原料粉末層を照射するために照射ユニット２２ａ−２２ｄのどれを選択すべきか、あるいはそのために特に複数の、あるいはすべての照射ユニット２２ａ−２２ｄが協働すべきか、を定めることができる。共通の重畳領域３４の通過後に、矢印５に沿った照射は、図２の右上の照射ユニット２２ｄによって続行される。
【００８１】
制御ユニット２６は、重畳領域３４を照射するための照射ユニット２２ａ−２２ｄを選択する場合に、重畳領域の外部でも所望の照射を実施するために使用される照射ユニット２２ａ−２２ｄのみを考慮することができる。それに対して共通の重畳領域３４の外部では照射するために使用されない、他の照射ユニット２２ｂ、２２ｃは、意図的に選択しないことができ、それによって照射ユニット２２ａ−２２ｄの頻繁な交代による加工物組織の内部の不正確な遷移のリスクが最少に抑えられる。
【００８２】
図示される実施例の目的は、照射領域３０ａ−３０ｄの幾重もの重畳及び使用すべき照射ユニット２２ａ−２２ｄの間の上述した選択可能性を、形成された加工物の組織ができる限り均質に形成されるように使用することである。発明者は、たとえば、各加工物層において同じ位置に同じ不均一性が発生することがないようにするために、照射条件ができる限り可変に選択される場合に、均質性の改良が得られることを、認識した。
【００８３】
この実施例において、これは、照射すべき個々の原料粉末層につき、照射ユニット２２ａ−２２ｄの、実際に共通の重畳領域３４及び／又はサブ重畳領域３６内で使用されるものが選択されることによって、達成することができる。さらに、原料粉末層が互いに連続する場合に、この選択が互いに異なるように、留意される。したがって照射ユニット２２ａ−２２ｄの選択が常に変化することに基づいて、重畳ゾーン３２内部の照射条件は層から層へ変化させることができる。
【００８４】
同様にこの実施例によれば、照射領域３０ａ−３０ｄの少なくともいくつかを層毎に定め直すことによって、照射平面２８の内部の共通の重畳領域３４の位置を層から層へ変化させることができる。重畳領域３４及び特にその幾何学的な中心点は、照射平面２８の内部で移動される。重畳領域３４は、照射平面２８の互いに対して直交して延びるＸ−Ｙ軸の少なくとも１つに沿って、新しい原料粉末層の照射前にそれぞれ、特にランダムに、あるいはあらかじめ定められたパターンに従って、移動される。
【００８５】
あらかじめ定められたパターンとして螺旋が考えられ、図２に示す重畳領域３４はこの種の螺旋の中心に配置されている。同様に、重畳領域をいわゆるチェスのナイト跳びの形式にしたがって移動させることが考えられる。他の適切なパターンは、いわゆる「ランダムチェスボード」とすることができ、それはランダムな移動成分あるいは「最大間隔」に基づく移動も含む。
【００８６】
図３には、原材料粉末層を照射するための他の変形例が示されており、それは、この実施形態によって行うことができる。あらたに照射平面２８及びその中にクロス形状に配置されている重畳ゾーン３２が認識される。この例は、以下で説明する重畳ゾーン３２の分割を別にして、図２のそれと同様に形成されている。したがって見やすくする理由から、図３においてもすべての参照符号は記入されていない。
【００８７】
図３には、互いに連続する照射すべき原材料粉末層の間の分割領域境界を変化させることにより、どのようにして重畳ゾーン３２を異なるように分割することができるか、の種々の可能性が示されている。分割領域境界の実際の位置が、図３に太く、かつ破線で示されている。
【００８８】
図３において、分割領域境界を選択するための他の変形例が点線で示唆されている。全体として、重畳ゾーン３２は分割領域境界の選択に従って種々の分割領域へ分割可能であって、それらは、たとえば図３に示す割合部分ＰＳ１ｘ−ＰＳ４ｘ、ＰＳ１ｙ−ＰＳ４ｙから構成可能であることが認識される。これらの分割領域は、あらたにそれぞれ照射ユニット２２ａ−２２ｄの１つに対応づけることができる。
【００８９】
適切な分割領域境界及びそれに伴って生じる重畳ゾーン３２の分割領域の選択は、特に共通の重畳領域３４に関して行うことができる。そこでは、分割領域境界が共通の点Ｐにおいて交差していることが認識される。したがって共通の重畳領域３４は、同様に４つの異なる大きさの割合部分に分割され、それらがそれぞれ共通の重畳ゾーン３４の分割領域Ｔ１−Ｔ４を形成する。これらの分割領域Ｔ１−Ｔ４の各々は、照射ユニット２２ａ−２２ｄの１つに対応づけられており、図３左上の照射ユニット２２ｃは、最大の分割領域Ｔ１に対応づけられており、右下の照射ユニット２２ｂは、最小の分割領域Ｔ３に対応づけられている。
【００９０】
上述したように、場合によっては、分割領域境界において直接、共通の加工物層を形成するための照射ユニット２２ａ−２２ｄの間で引き継ぎを行うことができる（すなわち照射は、隣接する分割領域に対応づけられた照射ユニット２２ａ−２２ｄによって続行される）。それに加えて、あるいはその代わりに、分割領域境界は、単に一般的な領域を定めることもでき、その領域は、たとえば照射ユニット２２ａ−２２ｄによってあらかじめ定められたベクトルに沿って照射する場合に、一時的に通過することもできる。それに対して、それぞれの照射ユニット２２ａ−２２ｄの視野から分割領域境界の後方において初めて開始される、新しい照射ベクトルに沿った照射は、不可能である。
【００９１】
互いに連続する原料粉末層の間で照射条件を変化させるために、図示される実施形態は、共通の重畳領域３４の内部の分割領域境界の交点Ｐの位置を変化させる可能性を提供する。具体的にこの交点Ｐは、Ｘ−Ｙ軸の少なくとも１つに沿って移動することができる。共通の重畳領域３４全体の上述した移動と同様に、交点Ｐもランダムに、あるいはあらかじめ定められたパターンに従って移動することができる。交点Ｐの移動の結果として、分割領域Ｔ１−Ｔ４の大きさも変化する。
【００９２】
したがって共通の重畳領域３４の１つの同じ割合部分を、交点Ｐの位置に従って、かつ複数の互いに連続する原材料粉末層にわたって見て、様々な照射ユニット２２ａ−２２ｄによって、特にそれぞれ問題となる割合部分がどの部分領域内に実際に含まれるかに従って、照射することができる。
【００９３】
完全を期するために、以下においてさらに、図３の上方のサブ重畳領域３６の分割可能性について説明する。この場合において、それぞれ割合部分ＰＳ１ｘ−ＰＳ４ｘから構成されるしかるべきサブ分割領域Ｎ１、Ｎ２の選択によって４つの可能な分割が認識される。実際に選択された分割領域境界に基づいて比較的小さい割合部分ＰＳ４ｘが、図３右上の照射ユニット２２ｄに対応づけられている。それに対して他の割合部分ＰＳ１ｘ−ＰＳ３ｘを有する、このサブ重畳領域３６におけるずっと大きい割合部分が、左上の照射ユニット２２ｃに対応づけられている。
【００９４】
説明したように、制御ユニット２６を用いて、互いに連続する原料粉末層の間の分割領域境界をそれぞれ変化させることができる。これは特に、互いに連続する原料粉末層の間の割合部分ＰＳ１ｘ−ＰＳ４ｘから定められるサブ分割領域Ｎ１、Ｎ２が互いに異なるように、行うことができる。たとえば図３に示す変形例において、その時の原料粉末層の照射が終了している場合に、制御ユニット２６は破線で示す分割領域境界を、上方のサブ重畳領域３６が中央で分割されるように移動させることができる。したがって照射ユニット２２ｄに成分ＰＳ３ｘ−ＰＳ４ｘを含むサブ分割領域Ｎ１が対応づけられ、照射ユニット２２ｃには成分ＰＳ１ｘ−ＰＳ２ｘを含むサブ分割領域Ｎ２が対応づけられる。
【００９５】
なお、これは他のすべてのサブ重畳領域３６についても、実施可能である。しかし、図示される実施例において、サブ重畳領域３６及び共通の重畳領域３４のすべての分割は同時に、かつ特に共通の重畳領域３４の内部の上述した交点Ｐの移動によって、変化される。
【００９６】
したがって要約すると、形成された加工物組織の均質性を改良するために、少なくとも３つの照射ユニット２２ａ−２２ｄ及びそれによって形成される重畳領域３４の存在を利用する複数の可能性が提供される。これらの可能性は、図２に示す重畳領域３４の移動及び照射ユニット２２ａ−２２ｄの可変の選択と、図３に示す個々の分割領域Ｔ１−Ｔ４による重畳ゾーン３２の可変の分割に関する。装置は原理的に、これらの可能性のすべてを実施するように、形成することができる。これらの可能性のどれを、個別の、あるいは複数の互いに連続する原料粉末層に適用するかは、形成すべき加工物全体について、あるいは形成すべき各加工物について個別にも、前もって定めることができる。
【００９７】
図４及び５には、多数の照射ユニットを配置するための他の可能性が示されており、それらはクロス形状で示され、かつ常に同一の参照符号５０を有している。しかし見やすくする理由から、この参照符号はすべての照射ユニットには設けられていない。図４及び５の表示は、図２及び３と同様に照射平面２８を上面で示している。図４と５に示される照射ユニット５０の配置は、原理的に、上述した装置１０内で使用することができる。したがって以下においては、同種又は作用の等しい特徴には同じ参照符号が使用される。
【００９８】
図４においては、全体として９の照射ユニット５０が設けられていることが認識され、それらは照射平面２８の内部でＸ−Ｙ軸に沿って互いに対して変位されている。具体的には、それぞれ３つの照射ユニット５０がＹ方向に列をなして示されており、これらの列が全部で３つ設けられ、かつＸ軸に沿って互いに離隔している。中央の列は、Ｙ方向にみて外側の列に対して下方へ変位している。これによって全体としてそれぞれ３つの照射ユニット５０からなるグループが形成され、その方形の照射領域５２は共通の重畳領域３４内で相互に重なり合っている。見やすくする理由から、図４及び５においてすべての照射及び重畳領域３４、５２には、しかるべき参照符号は設けられていない。
【００９９】
図４においては、２つの選択されたグループについて、三角形の画成がより正確に示されている。照射ユニット５０が、その方形の重畳領域５２の中央に配置されていることが、認識される。グループ内部の照射ユニット５０が、図式的に示唆されるバーチャルの三角形を画成し、その中にほぼ完全に共通の重畳領域３４が配置されている。あらたに複数のサブ重畳領域３６も認識され、その中では２つの照射ユニット５０の照射領域５２のみが重なっている。さらに、各照射ユニット５０が、三角形を画成する個々のグループの外部で他の照射ユニット５０と相互作用し、かつその照射領域５２とも重なり合うことが認識される。言い換えると、１つの照射ユニット５０は、複数のグループの照射ユニット５０に対応づけることができ、それらと共に共通の重畳領域３４を形成する。これは、たとえば図４において矢印Ｚでマークされた照射ユニット５０に関し、それは図４に示す２つのグループの三角形に対応づけられている。
【０１００】
したがって、図４内の照射ユニット５０は互いに対して次のように、すなわちその照射領域５２が、それぞれ２つの他の照射ユニット５０を有する少なくとも２つの共通の重畳領域３４を形成するように配置されている。
【０１０１】
なお、図４の場合においても、照射条件を変化させるための上述したすべての可能性が、たとえば重畳領域３４内で使用すべき照射ユニット５０の可変の選択の形式で、あるいは照射平面２８の内部で重畳領域３４の位置を可変に移動させる形式で、適用可能である。
【０１０２】
同じことは、図５に示す変形例についても当てはまり、それにおいて全部で１４の照射ユニット５０が互いに変位した列内に配置されている。これらの照射ユニット５０は、それぞれ六角形あるいは、言い換えると蜂の巣形状の照射領域５２を有している。見えやすくする理由から、ここでも上述した特徴のすべてには、該当する参照符号は設けられていない。
【０１０３】
これらの照射ユニット５０は、それぞれ共通に１つの三角形を形成する３つの照射ユニット５０のグループが形成されるように配置されており、その三角形が共通の重畳領域３４を囲む。さらに、各照射ユニット５０が複数の隣接する照射ユニット５０と相互作用し、したがって複数の共通の重畳領域３４及び／又はサブ重畳領域３６も定めることが、あらたに認識される。しかし図４においても、図５においても、３つより多い異なる照射領域５２によって重畳領域３４が形成されることはなく、それが相変わらず、可変の照射可能性にもかかわらず加工物組織内の正確な遷移を可能にする。
【図１】
0006898459.tif 000002
【図２】
0006898459.tif 000003
【図３】
0006898459.tif 000004
【図４】
0006898459.tif 000005
【図５】
0006898459.tif 000006