Additive Fertigung eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Werkstücks, wobei ein Schmelzstrahl auf einen Schreib punkt auf einer Schreibfläche gelenkt wird. Die Erfindung be trifft weiterhin eine Vorrichtung zur additiven Fertigung ei nes Werkstücks mit einer Abtasteinheit, einem optischen De tektor, einer Steuereinheit und einer Abbildungseinheit sowie ein Computerprogramm.

Bei der additiven Fertigung wird Material in einem Schreib punkt aufgetragen und lagenweise auf das Werkstück bezie hungsweise einen Werkstückträger aufgebracht. Dabei wird der Schmelzstrahl, der zum Aufheizen beziehungsweise Aufschmelzen benötigt wird, über das Werkstück geführt. Dies kann bei spielsweise mechanisch erfolgen, indem beispielsweise ein Schreibkopf relativ zu dem Werkstück bewegt wird, oder über ein Scanverfahren, wobei der Schmelzstrahl mit einer Abtast einheit abgelenkt und beispielsweise einer Fokussiereinheit auf die Bauteiloberfläche fokussiert wird.

Da der Schmelzstrahl dabei durch die Abtastung eine oder meh rere Linsen an unterschiedlichen Orten mit unterschiedlichen Strahlneigungen durchläuft, kann es zu geometrischen Abbil dungsfehlern kommen, welche über ein Linsendesign nicht oder nur unzureichend ausgeglichen werden können.

Bekannte Verfahren zur teilweisen Korrektur solcher Abbil dungsfehler oder Geometriefehler basieren auf statischen Ka librierungsmethoden, die zu einem gegebenen Zeitpunkt, insbe sondere vor Beginn der Fertigung, Verzeichnungen und sonstige Abbildungsfehler bestimmen und die Führung des Schmelzstrahls entsprechend der Kalibrierung durchführen.

Solche bekannten Ansätze haben jedoch den Nachteil, dass sich eine Anordnung von Komponenten der Vorrichtung zur additiven Fertigung und deren Eigenschaften beziehungsweise Parameter nach der Kalibrierung nicht mehr verändern dürfen, da sonst die Korrektur nicht mehr oder nicht mehr vollständig funktio niert. Bei typischen Systemen zur additiven Fertigung sind aber diverse Baugruppen, beispielsweise die Abtasteinheit o- der die Fokussiereinheit, Luft in einem Arbeitsraum, mechani sche Abstände und relative Positionierungen der Schreibfläche beziehungsweise des Schreiborts zu der Abtasteinheit und der Fokussiereinheit über die Zeit während der Fertigung nicht konstant und gegebenenfalls auch nicht für verschiedene Tem peraturen. Beispielsweise kann die Umgebungstemperatur Ein fluss auf eine Systemgeometrie haben, aber auch der Schmelz strahl selbst erwärmt Bauteile und Komponenten des Systems, sodass sich auch über thermische Ausdehnungseffekte Eigen schaften des Systems ändern können, was zu weiteren geometri schen Fehlern führt, die im Rahmen von bekannten Korrekturme thoden nicht berücksichtigt werden.

Im Dokument EP 3 421 225 Al wird die Kalibrierung einer Vor richtung zur vollparallelisierten additiven Fertigung be schrieben. Dazu sind drei Markervorrichtungen vorgesehen, die jeweils eine Lichtreferenzmarkierung auf ein Bauteil bezie hungsweise ein Baufeld projizieren. Eine Laservorrichtung weist eine Detektionseinrichtung auf, welche die Lichtrefe renzmarkierungen erfasst und eine Steuereinheit kalibriert die Laservorrichtung abhängig von den erfassten Lichtrefe renzmarkierungen .

Dokument WO 2017/187147 Al beschreibt einen Apparat zur addi tiven Fertigung durch selektives Laserschmelzen. In einer Ausführung wird ein Referenzmuster auf eine Arbeitsfläche projiziert. Zwei verschiedene Optikmodule, von denen eines kalibriert und eines unkalibriert ist, werden zur nominell selben Position gefahren und die zugehörigen Bilder, die je weils das Referenzmuster werden miteinander verglichen, um das unkalibrierte Optikmodul zu korrigieren. Dokument EP 3 208 077 Al betrifft ein Verfahren zum 3D-Druck. Dabei kann ein Sensing-Energiestrahl ein Muster auf einer Oberfläche formen. Verschiedene Empfänger beziehungsweise Transmitter können eine Zielposition aus verschiedenen räum lichen Positionen betrachten.

Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur additiven Fertigung mit einem Schmelzstrahl anzugeben, das eine höhere Genauig keit bei der Fertigung des Werkstücks ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein Computerprogramm gemäß den unab hängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungs formen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen An sprüche .

Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, eine

Markerstruktur auf die Schreibfläche zu projizieren, wenigs tens ein Teil der Markerstruktur mit einem Detektor aufzuneh men und basierend auf der Aufnahme eine aktuelle Position des Schreibpunktes zu bestimmen.

Gemäß einem ersten unabhängigen Aspekt des verbesserten Kon zepts wird ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Werk stücks angegeben, wobei ein Schmelzstrahl auf einen Schreib punkt auf einer Schreibfläche gelenkt wird. Dabei wird eine Markerstruktur auf die Schreibfläche projiziert, wenigstens ein Teilbereich der Schreibfläche, auf dem wenigstens ein Teil der Markerstruktur projiziert wurde, wird auf einem op tischen Detektor abgebildet und anhand des Abbilds wird we nigstens ein Detektorsignal erzeugt. Basierend auf dem we nigstens einen Detektorsignal wird eine Position, insbesonde re eine tatsächliche oder aktuelle Position, des Schreibpunk tes bestimmt und die Fertigung des Werkstücks wird unter Be rücksichtigung der bestimmten Position des Schreibpunktes fortgeführt . Das Projizieren der Markerstruktur auf die Schreibfläche er folgt beispielsweise mittels eines Projektors, insbesondere optisch unter Verwendung von Licht, insbesondere Laserstrah len .

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff Licht derart verstanden werden, dass davon elektromagnetische Wel len im sichtbaren, im infraroten und/oder im ultravioletten Bereich umfasst sind. Dementsprechend kann der Begriff op tisch derart verstanden werden, dass er sich auf Licht nach diesem Verständnis bezieht.

Die Markerstruktur kann insbesondere eine oder mehrere Marken oder Strukturen enthalten.

Bei der Schreibfläche kann es sich beispielsweise um eine Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche eines Pulverbetts handeln, aus dem das Werkstück gefertigt wird. Die Schreib fläche kann einen Teil der Pulverbettoberfläche beinhalten und einen Teil einer Werkstückoberfläche.

Bei der Position des Schreibpunktes handelt es sich insbeson dere um eine Position in dem Pulverbett und/oder auf dem Werkstück, also auf der Schreibfläche. Bei der Position kann es sich insbesondere um zweidimensionale oder dreidimensiona le Koordinaten handeln, beispielsweise kartesische Koordina ten und/oder Winkelkoordinaten. Die Position kann insbesonde re auch durch eine aktuelle oder tatsächliche Auslenkung, insbesondere Winkelauslenkung oder Winkelposition, des

Schmelzstrahls beschreiben werden.

Gemäß verschiedener Ausführungsformen wird der Schmelzstrahl mittels einer Abtasteinheit, welche beispielsweise den

Schmelzstrahl kontrolliert ablenken kann, etwa mittels Um lenkspiegeln, auf den Schreibpunkt der Schreibfläche gelenkt.

In verschiedenen Ausführungsformen wird der Schmelzstrahl mittels der Abtasteinheit und/oder mittels einer Fokussie- reinheit, welche beispielsweise zwischen der Abtasteinheit und der Schreibfläche angeordnet ist, und beispielsweise eine F-Theta-Linse beinhaltet, auf den Schreibpunkt gelenkt.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Schmelzstrahl mittels einer optischen Vorrichtung, welche beispielsweise die Abtasteinheit und/oder die Fokussiereinheit beinhalten kann, auf den Schreibpunkt gelenkt.

Gemäß einem Verfahren zur additiven Fertigung nach dem ver besserten Konzept kann mit Vorteil eine Ist-Position des Schreibpunktes auf der Schreibfläche direkt erfasst und be stimmt werden und mit einer Sollposition verglichen werden. Abweichungen von Ist-Position und Soll-Position können bei spielsweise auf Abbildungsfehler durch die optische Vorrich tung, insbesondere die Fokussiereinheit, beispielsweise die F-Theta-Linse, zurückgehen. Gemäß dem verbesserten Konzept können solche Abweichungen durch die Bestimmung der tatsäch lichen Position des Schreibpunkts und eine Fortführung der Fertigung unter Berücksichtigung der bestimmten Position kom pensiert werden.

Mit Vorteil kann eine solche Kompensation in Echtzeit, also online, oder näherungsweise in Echtzeit während der Ferti gung, erfolgen. Insbesondere ist die Kompensation insofern dynamisch, als dass sie auf den tatsächlichen momentanen Ab bildungsfehler oder Abweichungen zwischen Ist- und Soll-Wert der Position beruht und nicht auf einer vor Beginn der Ferti gung durchgeführten Kalibrierung, die im Wesentlichen darauf vertrauen muss, dass sich die Gegebenheiten während der Fer tigung nicht von den Gegebenheiten während der Kalibrierung unterscheiden .

Dementsprechend kann eine additive Fertigung gemäß dem ver besserten Konzept eine bessere Fehlerkompensation und damit eine erhöhte Genauigkeit und Produktqualität bei der Ferti gung des Werkstücks erreichen. Die Markerstruktur beinhaltet eine erste und eine zweite Gruppe von Linien, insbesondere geraden Linien. Jede Linie der ersten Gruppe schneidet dabei mindestens eine der Linien der zweiten Gruppe. Die Position des Schreibpunktes wird mit tels einer Ortscodierung bestimmt, die auf wenigstens einer geometrischen Eigenschaft der Linien der beiden Gruppen ba siert .

Vorzugsweise beinhalten sowohl die erste und die zweite Grup pe jeweils mindestens zwei Linien.

Die geometrische Eigenschaft kann dabei eine Eigenschaft der Linien selbst sein, beispielsweise eine Linienbreite der je weiligen Linien oder eine Eigenschaft mehrerer Linien in Be zug aufeinander, beispielsweise eine Abstandsfolge von Ab ständen zwischen benachbarten Linien oder Winkel zwischen sich schneidenden Linien.

Mit Vorteil können dadurch komplexere Muster eingesetzt wer den, die eine Ortscodierung und damit eine höhere Genauigkeit der Bestimmung des Schreibpunktes und eine höhere Zuverläs sigkeit der Bestimmung des Schreibpunktes ermöglichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Position des Schreibpunktes mit einer Soll-Position verglichen und die Fertigung des Werkstücks wird abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs fortgeführt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Position des Schreibpunktes relativ zu einem Referenzmerkmal der

Markerstruktur bestimmt.

Das Referenzmerkmal kann beispielsweise einen Punkt, eine Li nie, insbesondere eine gerade Linie beinhalten oder einen in einer definierten Weise ausgezeichneten Linienabschnitt. Bei spielsweise kann das Referenzmerkmal einen Schnittpunkt zwei er Linien der Markerstruktur beinhalten. Die gemäß dem Verfahren bestimmte Position des Schreibpunktes kann insbesondere eine geschätzte, eine berechnete oder eine aktuelle, insbesondere tatsächliche, Position des Schreib punktes sein.

Die Position des Schreibpunktes kann insbesondere auch durch eine geschätzte, berechnete oder tatsächliche Winkelauslegung des Schmelzstrahles bestimmt oder gegeben sein, insbesondere wenn ein Abstand der Abtasteinheit zu dem Referenzmerkmal be kannt ist.

Mit Vorteil basiert die Bestimmung der Position des Schreib punktes auf einer direkten Bestimmung einer Auslenkung des Schreibstrahls oder einer direkten Bestimmung der Position des Schreibpunkts auf der Schreibfläche selbst und insbeson dere nicht auf einer indirekte Schlussfolgerung ausgehend von einer Einstellung oder Winkeleinstellung oder Soll- Einstellung der Abtasteinheit oder einer Soll-Ablenkung des Schreibstrahls, welche aufgrund der oben beschriebenen geo metrischen Abbildungsfehler fehlerbehaftet sein kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Position des Schreibpunktes relativ zu mindestens zwei Referenzmerkmalen der Markerstruktur bestimmt.

Die zumindest zwei Referenzmerkmale können beispielsweise zwei Schnittpunkte von Linien, insbesondere von mindestens drei Linien, der Markerstruktur beinhalten.

Aus einer bekannten Position der Schnittpunkte der Linien kann beispielsweise bestimmt werden, welche Lage oder Positi on der Schreibpunkt bezüglich eines oder mehrerer der

Schnittpunkte der Linien einnimmt. Die Position des Schreib punktes kann beispielsweise näherungsweise als Koordinate des nächstliegenden Schnittpunkts bestimmt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise über eine la terale, das heißt in einer Ebene der Schreibfläche oder einer Hauptebene des Pulverbetts, Verschiebung der Linien die Posi tion des Schreibpunktes über Interpolation bestimmt werden.

In dieser Weise ist auch eine Abschätzung von Positionen oder Koordinaten zwischen den Positionen oder Koordinaten der je weiligen Schnittpunkte möglich.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Marker struktur drei oder mehr Linien und die Referenzmerkmale bein halten zwei oder mehr Schnittpunkte der drei oder mehr Li nien .

Bei den Linien handelt es sich insbesondere um Geraden oder gerade Linien.

Bei den Linien handelt es sich insbesondere teilweise um pa rallele Linien, das heißt wenigstens zwei der drei oder mehr Linien sind parallel zueinander.

Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind wenigstens zwei der drei oder mehr Linien fächerförmig angeordnet, das heißt wenigstens zwei der wenigstens drei Linien haben einen ge meinsamen Ursprung, insbesondere definiert durch eine gemein same Lichtquelle, und werden mit unterschiedlichen Winkeln abgestrahlt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Linien der ersten Gruppe mit Licht einer ersten Wellenlänge erzeugt und die Linien der zweiten Gruppe werden mit Licht einer zweiten, von der ersten verschiedenen, Wellenlänge erzeugt.

Die Wellenlänge des Lichts der ersten Gruppe entspricht dabei einer charakteristischen Laserwellenlänge oder einer Wellen längenverteilung des Lichts. Dasselbe gilt entsprechend auch für die Wellenlänge des Lichts der zweiten Gruppe.

Durch die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen kann eine Farbcodierung verwendet werden, um die Ortscodierung durchzu führen . Mit Vorteil sind verschiedene Gruppen dadurch visuell unter scheidbar und für die Ortscodierung nutzbar.

Insbesondere werden die Linien der unterschiedlichen Gruppen von Linien mit unterschiedlichen Projektoren, insbesondere Linienprojektoren, erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Linien der ersten Gruppe zeitlich abwechselnd mit den Linien der zweiten Gruppe erzeugt und insbesondere zeitlich abwechselnd mit den Linien der zweiten Gruppe ein- und ausgeschaltet.

Es findet also insbesondere ein zeitliches Multiplexen der Linien ersten und zweiten Gruppe statt.

Dementsprechend kann mit Vorteil eine Zeitcodierung vorgenom men werden, die eine Unterscheidung der verschiedenen Linien unterschiedlicher Gruppen ermöglicht und damit für die Ort scodierung nutzbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Bereich auf den Detektor abgebildet, der die gesamte Schreibfläche bein haltet und in dem zusätzlich wenigstens eine Referenzstruktur angeordnet ist, insbesondere eine Referenzstruktur der

Markerstruktur. Der Bereich wird anhand der Referenzstruktur angepasst oder eine Position und/oder Ausrichtung des Detek tors wird anhand der Referenzstruktur kalibriert.

Die Kalibrierung kann beispielsweise eine Kalibrierung oder ein Festlegen eines Sichtfelds des Detektors oder eine Anpas sung des Sichtfelds des Detektors beinhalten.

Zum Anpassen des Bereichs beziehungsweise zum Kalibrieren der Position oder Ausrichtung des Detektors kann beispielsweise eine Position, Ausrichtung oder Orientierung der Referenz struktur auf dem Detektorabbild ermittelt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zur Projektion der Markerstruktur auf die Schreibfläche ein Projektionsstrahl in einem Strahlengang des Schmelzstrahls eingekoppelt. Während der Fertigung werden der Schmelzstrahl und der Projektions strahl synchron bewegt.

Insbesondere wird die gesamte Markerstruktur in den Strahlen gang des Messstrahls eingekoppelt, insbesondere mittels meh rere Projektionsstrahlen. In diesem Kontext ist also der Pro jektionsstrahl nicht als isolierter Lichtstrahl zu verstehen, sondern kann beispielsweise eine Vielzahl von Lichtstrahlen beinhalten .

Eine Veränderung der Position des Schreibpunktes wirkt sich damit unmittelbar auf eine Position und/oder Form der

Markerstruktur aus. Dementsprechend kann die Position

und/oder Form der Markerstruktur als direktes Maß für die Po sition des Schreibpunktes dienen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine geometrische Kenngröße der Markerstruktur bestimmt und die Position des Schreibpunktes wird basierend auf der geometrischen Kenngröße bestimmt .

Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Ausgestaltungen des Verfahrens, bei denen der Projektionsstrahl in den Strahlen gang des Schmelzstrahls eingekoppelt wird und der Projekti onsstrahl synchron mit dem Schmelzstrahl bewegt wird.

Bei der geometrischen Kenngröße kann es sich beispielsweise um eine Form oder Kontur oder eine Verzerrung der Marker struktur oder eines Teils der Markerstruktur handeln. Auf grund der Einkopplung des Projektionsstrahls in den Strahlen gang des Schmelzstrahls kann beispielsweise eine Markerstruk tur verwendet werden, die dann konzentrisch mit dem Schmelz strahl auf die Schreibfläche abgebildet wird. Beispielsweise kann die Markerstruktur derart gewählt werden, dass bei senkrechtem Auftreffen des Schmelzstrahls auf die Schreibfläche die Markerstruktur einen Kreis darstellt, in dessen Zentrum sich die Position des Schreibpunktes befindet. Bei einer Ablenkung des Schmelzstrahls durch die Abtastein heit wird damit die Kreisform der Markerstruktur verzerrt.

Aus der Stärke der Verzerrung kann ein Mittelpunkt der

Markerstruktur und damit die Position des Schreibpunktes er mittelt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden zur additiven Fertigung des Werkstücks der Schmelzstrahl und mindestens ein weiterer Schmelzstrahl verwendet, die insbesondere unabhängig voneinander durch die Abtasteinheit oder durch jeweilige Ab- tasteinheiten abgelenkt und auf die Schreibfläche gelenkt werden können. Basierend auf dem wenigstens einen Detektor signal kann dann ein gemeinsames Koordinatensystem für alle Schmelzstrahlen definiert werden.

Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Werkstücks angegeben. Die Vorrichtung weist eine Abtastein heit auf, die dazu eingerichtet ist, einen Schmelzstrahl auf einem Schreibpunkt auf einer Schreibebene zu lenken. Die Vor richtung weist außerdem einen optischen Detektor, eine Steu ereinheit und eine Abbildungseinheit auf. Die Vorrichtung weist zudem eine Projektionseinheit auf, insbesondere mit we nigstens einem Projektor, die dazu eingerichtet und angeord net ist, eine Markerstruktur auf die Schreibfläche zu proji zieren. Die Abbildungseinheit ist dazu eingerichtet, wenigs tens einen Teilbereich der Schreibfläche, auf den wenigstens ein Teil der Markerstruktur projiziert wurde, auf dem opti schen Detektor abzubilden. Der Detektor ist dazu eingerich tet, abhängig von dem Abbild wenigstens ein Detektorsignal zu erzeugen und die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Ab lenkeinheit in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Detek torsignal anzusteuern. Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Projekti onseinheit wenigstens einen Linienprojektor, insbesondere ei nen Laserlinienprojektor, der derart eingerichtet und ange ordnet ist, dass er eine oder mehrere Linien, insbesondere Laserlinien, auf die Schreibfläche projizieren kann, die pa rallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Hauptebene der Schreibfläche verlaufen.

Die Hauptebene kann beispielsweise eine Ebene sein, die senk recht zu dem Schmelzstrahl steht, wenn der Schmelzstrahl durch die Abtasteinheit nicht abgelenkt wird. Insbesondere kann die Hauptebene der Schreibfläche einer initialen

Schreibfläche oder Schreibebene bei Beginn der Fertigung oder vor Beginn der Fertigung entsprechen.

„Im Wesentlichen parallel" kann hier beispielsweise derart verstanden werden, dass die Laserlinie einen Winkel mit der Hauptebene einschließt, der klein genug ist, damit die Laser linie über einen gesamten Arbeitsbereich der Schreibfläche, also über die gesamte Schreibfläche oder das gesamte Pulver bett, verläuft und auf dieser erkennbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Strahlteiler auf, der auf einer Eingangsseite der Ab tasteinheit in einem Strahlengang des Schmelzstrahls angeord net ist. Die Projektionseinrichtung ist derart eingerichtet und angeordnet, dass sie einen Projektionsstrahl erzeugen kann, der über den Strahlteiler in den Strahlengang des Schmelzstrahlers eingekoppelt werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Kamerasystem auf, wobei wenigstens eine Kamera des Kame rasystems, welche den Detektor beinhaltet, zwischen der Ab tasteinheit und der Schreibfläche angeordnet ist.

Insbesondere ist die Kamera zwischen der Fokussiereinheit o- der der F-Theta-Linse und der Schreibfläche oder dem Pulver- bett angeordnet. Die Kamera kann auch auf gleiche Höhe wie die Fokussiereinheit oder die F-Theta-Linse angeordnet sein.

Insbesondere ist die Kamera außerhalb eines Arbeitsraumgehäu ses der Vorrichtung, innerhalb dessen sich das Werkstück und die Schreibebene befinden, angeordnet, insbesondere zwischen der Abtasteinheit und einem Abdeckfenster des Arbeitsraumge häuses .

Mit Vorteil ist dadurch der gesamte Arbeitsraum durch die Ka mera oder die wenigstens eine Kamera beobachtbar. Die Anord nung außerhalb des Arbeitsraumgehäuses schützt beispielsweise vor Schmutz.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist wenigstens eine weitere Kamera des Kamerasystems derart angeordnet und einge richtet, dass sie aus einem Strahlengang des Schmelzstrahls ausgekoppeltes Licht zum Abbilden des Teilbereichs der

Schreibfläche auf den Detektor erfassen kann.

Die wenigstens eine weitere Kamera umfasst dabei beispiels weise den Detektor.

Es sind auch solche Ausführungsformen möglich, welche die we nigstens eine Kamera und die wenigstens eine weitere Kamera beinhalten. In diesem Fall weist die Vorrichtung mehrere De tektoren auf, insbesondere jede der wenigstens einen Kameras beinhaltet einen entsprechenden Detektor und jede der weite ren Kameras beinhaltet einen entsprechenden weiteren Detek tor .

Die Detektoren und weiteren Detektoren können dann gemeinsam oder individuell eine oder mehrere Aufgaben übernehmen, die oben bezüglich des Detektors, insbesondere des optischen De tektors, beschrieben sind. Insbesondere können die Detektoren der Kameras und die weite ren Detektoren der weiteren Kameras die Detektorsignale er zeugen .

Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben, welche bei Ausführung des Computerprogramms durch ein Compu tersystem eine Vorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept da zu veranlassen, ein Verfahren gemäß dem verbesserten Konzept durchzuführen .

Bei dem Computersystem handelt es sich insbesondere um ein Computersystem der Vorrichtung. Insbesondere enthält das Com putersystem die Steuereinheit, die Auswerteeinheit und/oder eine weitere Prozessoreinheit der Vorrichtung.

Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf dem ein Computerprogramm gemäß dem verbesserten Konzept gespeichert ist.

Weitere Aus führungs formen der Vorrichtung gemäß dem verbes serten Konzept folgen unmittelbar aus den verschiedenen Aus führungsformen des Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere ist eine Vorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept auszuführen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungs beispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher er läutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschrei bung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenen falls nicht notwendigerweise in verschiedenen Figuren wieder holt.

In den Figuren zeigen: FIG 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften

Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß dem verbes serten Konzept;

FIG 2 eine schematische Darstellung einer Markerstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach dem verbesserten Konzept;

FIG 3 eine schematische Darstellung einer weiteren

Markerstruktur gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach dem verbes serten Konzept;

FIG 4 eine schematische Darstellung einer Projektionsein heit einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept;

FIG 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Pro jektionseinheit gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß dem verbes serten Konzept; und

FIG 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Pro jektionseinheit gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß dem verbes serten Konzept.

In FIG 1 ist eine Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Aus führungsform nach dem verbesserten Konzept gezeigt.

Die Vorrichtung weist eine Scaneinheit oder Abtasteinheit 2 auf, die einen Schmelzstrahl 3, beispielsweise einen Laser strahl oder Elektronenstrahl, entsprechend einem Arbeitsauf trag zur Fertigung eines Werkstücks systematisch ablenken und auf einen Schreibpunkt 4 in einem Pulverbett richten bezie hungsweise lenken kann. Die Vorrichtung weist auch eine Steu ereinheit 6 auf, welche beispielsweise mit der Abtasteinheit 2 gekoppelt ist, um diese anzusteuern. Der Schmelzstrahl 3 wird durch eine Heizquelle 9, insbesonde re eine Laserquelle oder Elektronenstrahlquelle, erzeugt und mittels einer optionalen Strahlformungsoptik 12 auf einer Eingangsseite der Abtasteinheit 2 in die Abtasteinheit 2 ge koppelt. Zur Abbildung des Schmelzstrahls 3 auf den Schreib punkt 4 kann die Vorrichtung eine Fokussiereinheit 10, bei spielsweise mit einer F-Theta-Linse, aufweisen.

Die Vorrichtung weist außerdem eine Projektionseinheit 11 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Markerstruktur auf das Pulverbett beziehungsweise eine Schreibfläche 1 zu projizie ren. Die Schreibfläche 1 kann dabei einer Oberfläche, insbe sondere einer aktuellen zu einem bestimmten Zeitpunkt der Fertigung gegebenen Oberfläche, des Pulverbetts und/oder ei nes zu fertigenden Werkstücks entsprechen.

Die Vorrichtung weist außerdem einen Detektor 5 auf und eine Abbildungseinheit 2, wobei die Abbildungseinheit dazu einge richtet ist, wenigstens einen Teilbereich der Schreibfläche, auf den wenigstens ein Teil der Markerstruktur projiziert wurde, auf den optischen Detektor 5 abzubilden. Die Abbil dungseinheit kann beispielsweise als Kamera ausgebildet sein, die den Detektor 5 enthält. Die Kamera kann beispielsweise direkt auf die Schreibfläche 1 oder das Pulverbett gerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Abbildungseinheit, wie in FIG 1 dargestellt, einen Strahlteiler 7 beinhalten, der in einem Strahlengang des Schmelzstrahls 3, insbesondere eingangsseitig zu der Abtasteinheit 2, also zwischen der Ab tasteinheit 2 und der Heizquelle 9, angeordnet ist. Der

Strahlteiler 7 dient dazu, Abbildungslicht, welches von der Schreibfläche 1 ausgehend über die Abtasteinheit 2 auf den Strahlteiler 7 trifft, aus dem Strahlengang des Schmelz strahls 3 auszukoppeln, sodass das Abbildungslicht beispiels weise über ein optionales Objektiv 8, beispielsweise der Ka mera, auf den Detektor 5 abgebildet werden kann. Die Abbildungseinheit, insbesondere die Kamera beziehungswei se der Detektor 5, kann also die auf die Schreibfläche 1 pro jizierte Markerstruktur beobachten und erkennen. Basierend auf einem Bild, welches auf den Detektor 5 abgebildet wird, kann der Detektor 5 eines oder mehrere Detektorsignale erzeu gen, die beispielsweise einer Beobachtung der Markerstruktur und/oder des Schreibpunkts 4 entspricht. Abhängig von den De tektorsignalen kann beispielsweise die Steuereinheit 6 die Abtasteinheit 2 steuern.

In FIG 2 ist eine beispielhafte Version einer Markerstruktur gezeigt, wie sie in FIG 1 Verwendung finden kann. Im Beispiel der FIG 2 beinhaltet die Markerstruktur beispielsweise eine Vielzahl von n parallelen und geraden Linien, die beispiels weise parallel zu einer y-Achse der Schreibfläche 1 verlaufen und in jeweiligen Abständen dl, d2 ... dn zueinander angeordnet sind. Die Abstände dl, d2, dn können identisch sein, können sich jedoch auch unterscheiden sein. In verschiedenen Ausfüh rungsformen sind alle Abstände zwischen allen Linien parallel zur y-Achse dl, d2 ... dn voneinander unterschiedlich.

Die Markerstruktur weist zudem N parallele und gerade Linien auf, welche parallel zu einer x-Achse der Schreibfläche 1 an geordnet sind und insbesondere senkrecht auf den n Linien pa rallel zur y-Achse stehen. Abstände zwischen den N Linien pa rallel zur x-Achse sind mit Dl, D2 ... DN gekennzeichnet. Auch diese Abstände Dl, D2, DN können identisch oder unterschied lich, insbesondere alle unterschiedlich sein.

Die gezeigten Linien der Markerstruktur aus FIG 2 können bei spielsweise Laserlinien sein, die mittels des Projektors 11, auf die Schreibebene projiziert wurden.

Jeweilige Linienbreiten der unterschiedlichen Linien können identisch oder verschieden voneinander sein. Beispielsweise können alle parallelen Linien identische Linienbreiten auf weisen, die beispielsweise von denen senkrecht dazu stehender Linien abweichen. In Aus führungs formen können sich die Li- nienbreiten für parallele Linien entlang deren Anordnung ent lang der x-Achse oder entlang der y-Achse verändern.

Durch die Verwendung unterschiedlicher Abstände dl, d2, dn beziehungsweise Dl, D2, DN und/oder durch die Verwendung un terschiedlicher Linienbreiten kann eine Ortscodierung erfol gen. Durch Beobachtung insbesondere der Schnittpunkte zwi schen den Linien parallel zur y- und zur x-Achse und je nach Position des Schreibpunktes relativ zu diesen Schnittpunkten kann insbesondere anhand der Ortscodierung festgestellt wer den, wo der Schreibpunkt 4 bezüglich eines oder mehrerer der Schnittpunkte positioniert ist. Entsprechend kann eine Posi tion des Schreibpunktes 4 ermittelt werden. Die Position des Schreibpunktes 4 kann beispielsweise als eine Position eines der Schnittpunkte der Linien aufgefasst werden, dem der

Schreibpunkt 4 am nächsten liegt. Aber auch alternative Zu ordnungen sind möglich.

Wenn beispielsweise eine Ausrichtung des Detektors 5 nicht mit einer Linienrichtung der Linien übereinstimmt, kann über eine laterale Verschiebung der Linien in der Markerstruktur auch ein Koordinatenwert zwischen Schnittpunkten der Linien mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Dabei ist es vorteil haft, wenn mindestens zwei Linien im Sichtfeld des Detektors 5 sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Linie der Markerstruktur zusammen mit der Information zum aktuellen Schreibpunkt 4 beziehungsweise einer Einstellung der Abtast einheit 2 verrechnet werden, sodass auch aus einer schrägen Linie über den Schnittpunkt auf zwei ausgezeichneten Achsen beziehungsweise Pixellinien im Detektor 5 mit der Verschie bung der Schnittpunkte der Linien eine aktuelle Position des Sichtfeldes des Detektors 5 überprüft und gegebenenfalls auch codiert werden kann.

Wegen möglicher laminarer Gasflüsse im Zusammenhang mit einem Austrag von Dämpfen aus dem Schreibbereich unmittelbar über der Schreibfläche, kann es zu Störungen der Linienprojektion und insbesondere zu lateralen Ablenkungen kommen. Diese late- ralen Ablenkungen können beispielsweise auch mit einem Sensor für mindestens eine Linie überwacht werden. Zur Detektion können sowohl pixelbasierte Detektoren wie Kameras oder Lini- enarrays oder auch integrierende Detektoren wie Position Sen- sing Devices für eine oder zwei Messrichtungen verwendet wer den .

Als Kamera kann beispielsweise, wie beispielsweise in FIG 1 dargestellt, eine Kamera beziehungsweise ein Detektor 5 ver wendet werden, die koaxial mit dem Schmelzstrahl 3 über das Schreibsystem, also über die Abtasteinheit 2 und die Fokus siereinheit 10, einen Bereich um den Schreibpunkt 4 erfassen kann. Der Beobachtungsstrahlengang wird dazu beispielsweise über den Strahlteiler 7 vom Schmelzstrahl 3 entkoppelt, vor zugsweise zwischen der Heizquelle 9 für den Schmelzstrahl 3 und der Abtasteinheit 2.

Die Projektionseinheit 11 in FIG 1 steht lediglich beispiel haft für einen oder mehrere Projektoren, beispielsweise Lini enprojektoren. Im Beispiel der FIG 2 kann beispielsweise für jede Linie ein separater Linienprojektor verwendet werden, wie er beispielsweise in FIG 4 skizziert ist.

Alternativ oder zusätzlich können für mehrere der Linien Mul tiliniengeneratoren verwendet werden, wie sie bezüglich FIG 5 und FIG 6 erläutert werden.

In FIG 3 ist eine alternative Variante einer Markerstruktur gezeigt, wie sie ebenfalls in einer Vorrichtung gemäß FIG 1 verwendet werden kann. Anstelle von parallelen Linien werden beispielsweise mehrere fächerförmig auseinanderlaufende

Strahlenbündel beziehungsweise Linienbündel auf die Schreib fläche projiziert. Im gezeigten Beispiel der FIG 3 werden ausgehend von drei Punkten A, B, C an jeweiligen Rändern der Schreibfläche jeweils Bündel von fächerförmig auseinanderlau fenden Linien ausgesandt. Die Positionen der Quellpunkte der Fächer A, B, C sind lediglich beispielhaft gewählt und können beispielsweise derart verteilt werden, dass eine möglichst homogene Ortsauflösung auf der Schreibfläche erzeugt wird. Insbesondere müssen die entsprechenden Liniengeneratoren nicht in Ecken oder sonstigen ausgezeichneten Positionen der Schreibfläche angeordnet sein.

Für eine Markerstruktur wie in FIG 3 können beispielsweise drei Multiliniengeneratoren eingesetzt werden, wie sie in FIG 5 oder FIG 6 dargestellt sind. In einem solchen Fall kann an jedem der Punkte A, B, C jeweils ein Multiliniengenerator an geordnet sein, von denen jeweils ein fächerförmig auseinan derlaufendes Strahlenbündel ausgeht.

Durch eine solche Anordnung von Liniengeneratoren und die re sultierende Markerstruktur schneiden sich Linien unterschied licher Ausgangspunkte A, B, C mit definierten Winkeln. An stelle der Ortscodierung, wie sie bezüglich FIG 2 im Hinblick auf unterschiedliche Abstände der Linien und/oder unter schiedliche Linienbreiten der Linien erläutert wurde, kann mit einer Markerstruktur wie in FIG 3 eine Ortscodierung über eine Winkelcodierung an den Schnittpunkten vorgenommen wer den. Selbstverständlich kann die Winkelcodierung auch mit ei ner Ortscodierung über eine Abstandsfolge oder Linienbreiten oder beides der Linien kombiniert werden.

In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene der Liniengeneratoren an den Orten A, B, C Laserlinien mit unter schiedlichen Wellenlängen aussenden, sodass Linien, welche von A ausgehen, beispielsweise eine andere Wellenlänge auf weisen als solche, die von B und/oder von C ausgehen.

Insbesondere können Laserquellen mit unterschiedlichen Farben verwendet werden. Damit werden die Linien unterschiedlicher Quellen visuell unterscheidbar. Es ist damit möglich, eine Farbcodierung der Quelleorte A, B, C vorzusehen.

Alternativ oder zusätzlich können die Liniengeneratoren an den Punkten A, B, C die jeweiligen Linien zeitlich versetzt zueinander, also gemäß einem zeitlichen Multiplexen, erzeugt werden. In solchen Ausführungsformen ist dann eine zeitliche Codierung der Punkte auf der Schreibfläche möglich.

In weiteren Ausführungsformen kann auch Projektionslicht der Projektionseinheit 11 beispielsweise über einen weiteren Strahlteiler in den Strahlengang des Schmelzstrahls 3 einge koppelt werden, sodass der Schmelzstrahl 3 mit dem Projekti onsstrahl gekoppelt beziehungsweise synchron abgelenkt wird. Dadurch sind Markerstrukturen möglich, die immer um einen Schreibpunkt 4 des Schmelzstrahls 3 herum beziehungsweise um den Schmelzstrahl 3 herum angeordnet sind.

Man kann also gewissermaßen neben dem Schmelzstrahl 3 ein Muster, das aus Punkten, Linienstücken, Kreisen, Ellipsen und/oder anderen Geometrieelementen bestehen kann, auf die Schreibfläche 1 projizieren. Das zu projizierende Muster kann, wie beschrieben, durch Einkopplung in den Strahlengang des Schmelzstrahls 3 dem Schmelzstrahl 3 überlagert werden.

Mit Vorteil haben Schmelzstrahl 3 und Muster beziehungsweise Markerstruktur unterschiedliche Wellenlängen. Dies führt zu einer sehr verlustarmen Übertragung beispielsweise mittels dichroitischer Strahlteiler . Auch kann die Kamera beziehungs weise der Detektor 5 vor der sehr viel höheren Intensität des Schmelzstrahls 3 beispielsweise durch Abschwächfilter zumin dest so weit geschützt werden, dass der Schmelzstrahl 3 und die Markerstruktur gemeinsam detektierbar und messbar sind. Wellenlängen für die Markerstruktur können beispielsweise derart gewählt werden, dass auch Einflüsse von Dämpfen, die von der Schreibfläche ausgehen, auf Absorption oder Strahl ablenkung oder mögliche thermische Effekte, weitgehend mini miert werden.

Dazu kann es vorteilhaft sein, die Wellenlänge für die

Markerstruktur in einem Bereich zu wählen, in dem zum einen der Detektor 5, beziehungsweise die Kamera, welche etwa als Übersichtskamera ausgeführt sein kann, empfindlich ist, als auch die Dispersion der Atmosphäre, insbesondere im Blaube- reich möglichst gering ist, insbesondere auch bei starker Er wärmung. Als Übersichtskamera kann beispielsweise eine ein zelne Kamera dienen oder eine Anordnung mehrerer Kameras, die dann beispielsweise unterschiedliche und insbesondere über lappende Bereiche der Schreibfläche 1 erfassen können.

Die Vorgehensweise für die Übersichtskamera wird am Beispiel einer Kamera dargestellt, kann aber auch auf mehrere Kameras unmittelbar funktions- und sinngemäß übertragen werden. Um den Schmelzstrahl 3 beziehungsweise, im Fall von mehreren Schmelzstrahlen, um jeden der Schmelzstrahlen kann dann die Markerstruktur auf die Schreibfläche 1 abgebildet werden. Bei der Abbildung wird die Markerstruktur bei schräger Einfalls richtung des jeweiligen Schmelzstrahls 3 entsprechend der Neigung des Strahls 3 und aufgrund der Verzeichnung der Fo kussiereinheit, beispielsweise der F-Theta-Linse, verzeichnet abgebildet. Nimmt man als Markerstruktur beispielsweise einen Kreis an, in dessen Mitte der Schmelzstrahl 3 angeordnet ist, so wird im Allgemeinen aus dem Kreis eine Ellipse. Da die Markerstruktur aber deutlich größer sein kann als eine Aus dehnung des Schmelzstrahls 3 oder Schreibpunkts 4, kann sie von dem Detektor 5 mit mehr Pixeln erfasst werden und so über mindestens einen Fit einer entsprechenden verzerrten Abbil dung der Markerstruktur, auch schrägaffine Abbildung genannt, eine Mittelpunktslage der Markerstruktur und damit des

Schmelzstrahls 3 mit hoher Präzision bestimmt werden.

Zur Steigerung der Präzision des Fits und zur Vermeidung von Störeinflüssen durch den Schreibprozess kann es vorteilhaft sein, nur den Teil des Abbilds auszuwerten, der auf einer der Kamera zugeordneten Seite des Schmelzstrahls 3 liegt. Kommen mehrere Kameras zum Einsatz, welche die Markerstruktur erfas sen, so wird die Markerstruktur dann aus unterschiedlichen Perspektiven erfasst und so auch unterschiedliche Teilberei che der Markerstruktur ausgewertet. Messergebnisse der mehre ren Kameras können dann beispielsweise in ein gemeinsames Messergebnis überführt werden. Dabei können auch Gewichtungs faktoren berücksichtigt werden, beispielsweise eine Güte („Quality of Sensing") des jeweiligen Messergebnisses einer Kamera berücksichtigt werden.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn ein Erfassungsbereich der Kamera oder der Kameras etwas größer ist als ein gesamter Fertigungsbereich der Vorrichtung, also als die gesamte

Schreibfläche. So kann beispielsweise eine Referenzstruktur, insbesondere im Sinne eines Referenzrahmens, gegebenenfalls erweitert um Referenzmarken, die ein-, zwei- oder dreidimen sional ausgeführt sein können, vorgesehen sein, um eine ge meinsame und stabile Referenz für das Gesichtsfeld der jewei ligen Kamera beziehungsweise der Vielzahl an Kameras zu schaffen. Über die Referenzstruktur kann dann auch eine Ver schiebung und/oder Verkippung der jeweiligen Kamera erkannt und gegebenenfalls auch softwaretechnisch kompensiert werden.

Sowohl bei der Verwendung von dem Schmelzstrahl 3 überlager ten Markerstrukturen als auch bei der Verwendung von direkt auf die Schreibfläche projizierten Linien oder Mustern kann es hilfreich sein, neben dem eigentlichen Werkstück auch Re ferenzelemente zu fertigen, insbesondere in Rand- oder Eckbe reichen der Schreibfläche 1, um unmittelbar in einer Ebene der Schreibfläche 1 auch für eine aktuelle Höhe der Struktur beziehungsweise des Werkstücks eine Referenz zu haben, die beispielsweise fortwährend vermessen werden kann.

In FIG 4 ist ein beispielhafter Linienprojektor 11a gezeigt, der beispielsweise Teil der Projektionseinheit 11 aus FIG 1 sein kann. Der Linienprojektor 11a ist beispielsweise als La serlinienprojektor ausgebildet, dem beispielsweise eine Kol limatorlinse 13a vorgeschaltet wird, um den Laserstrahl ent sprechend einer erwünschten Linienform zu formen.

Der Linienprojektor 11a kann beispielsweise eine Halbleiter laserdiode zur Erzeugung des Laserstrahls für die Marker struktur beinhalten. Im oberen Teil der FIG 4 ist eine Draufsicht auf die Laserli nie beziehungsweise die Schreibfläche 1 gezeigt im unteren Teil der FIG 4 eine entsprechende Seitenansicht. Halbleiter laser können beispielsweise unterschiedliche Divergenzen in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen aufweisen. Dies ist beispielsweise im oberen Teil von FIG 4 ersichtlich. In einer ersten Richtung b ist die Divergenz des Laserstrahls geringer als in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrecht stehen den, Richtung a.

Schematisch ist in FIG 4 im oberen Teil auch eine jeweilige Querschnittsdarstellung der Laserlinie zu zwei unterschiedli chen Entfernungen XI, X2 von der Laserquelle, also von dem Generator 11a, dargestellt. Beim Punkt XI beträgt eine Aus dehnung in b-Richtung bl und eine Ausdehnung der Linie in a- Richtung al . Am Punkt X2, welcher von dem Linienprojektor 11a weiter entfernt ist als XI, ist die Ausdehnung in b-Richtung b2, welche beispielsweise ähnlich oder nahezu identisch zur Ausdehnung bl ist. Aufgrund der größeren Divergenz in a- Richtung ist eine Ausdehnung der Linie in a-Richtung a2 an Punkt x2 jedoch im Vergleich zu al erhöht.

Aufgrund der unterschiedlichen Divergenzen kann es beispiels weise vorteilhaft sein, nur in eine Richtung, beispielsweise mittels einer rotationssymmetrischen Linse zu kollimieren, und die andere Richtung nicht zu kollimieren. Die Achse mit der verbleibenden höheren Divergenz kann dann für die Höhe der Linie verwendet werden.

Bevorzugt kann die Laserlinie mit einer Linienrichtung senk recht zur Schreibfläche 1 beziehungsweise zum Pulverbett mit einer Strahlachse, die fast oder nahezu parallel über die Schreibfläche 1 verläuft, einfallen. Beispielsweise ist die Strahlachse geringfügig in Richtung auf die Schreibfläche ge kippt, um sicherzustellen, dass möglichst an jedem Ort der Schreibebene oder Schreibfläche die Linie gut erkennbar ist. Dies ist im unteren Teil von FIG 4 dargestellt. Da die Schreibfläche 1 beispielsweise eine lineare Ausdehnung im Bereich von einigen 10 mm bis 100 mm aufweisen kann, kann es vorteilhaft sein, den über die Linienhöhe variierenden Auftreffort auf die Schreibfläche 1 in der Linienerzeugung vorzuhalten. Beispielsweise kann dazu eine Powell-Linse über die Höhe eine unterschiedliche Brennweite erhalten. Auch dif- fraktive optische Elemente, DOE, können entsprechend ange passt werden und eingesetzt werden, indem beispielsweise über eine Richtung des DOE, in die sich die Linie ausdehnt, auch Strukturen mit zunehmendem Fokusabstand größer werden. Alter nativ können auch rein kollimierte Strahlen verwendet werden, wenn die Kollimation zumindest in Richtung der Linienbreite gut genug ist, dass die projizierte Linie hinreichend scharf abgebildet wird.

Insbesondere für die Erzeugung von Markerstrukturen wie in FIG 3 können auch mehrere Linien- oder Fächerprojektoren ver wendet werden. Dies ist in den FIG 5 und 6 schematisch darge stellt. In FIG 5 ist ein weiterer Linienprojektor 11b gezeigt mit einer optionalen vorgeschalteten Kollimatorlinse 13b. Der Linienprojektor 11b befindet sich hinter einem DOE oder einem optischen Gitter 14. Entsprechend führt das Gitter oder DOE 14 zu einer Beugung der Laserstrahlen und dementsprechend zu einer Auffächerung der Laserlinien.

In FIG 6 ist eine weitere Variante einer Projektionseinheit beziehungsweise eines Linienprojektors 11c gezeigt, dem eine optionale Kollimatorlinse 13c vorgeschaltet ist sowie ein DOE 15. Des Weiteren ist ein Strahlteiler 16 vorgesehen. Von dem DOE aufgefächerte Strahlen werden beispielsweise durch den Strahlteiler 16 weiter aufgeteilt, sodass die Anzahl der re sultierenden Linien weiter erhöht wird.

Die Abbildungen der FIG 5 und FIG 6 dienen lediglich der Er läuterung, dass aus einer Zahl einfallender Strahlen eine größere Zahl austretender Strahlen insbesondere mit einer größeren Zahl an Strahlrichtungen erzeugt wird. Der Strahlteiler 16 kann beispielsweise dielektrisch, dop- peltbrechend, polarisierend und/oder diffraktiv ausgeführt sein .

Es können auch mehrere Wellenlängen oder Laserquellen überla gert werden, um mit einem DOE mehr unterschiedliche Strahl richtungen zu erzeugen.

Gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung nach dem verbes serten Konzept können Abbildungsfehler bei der Strahlablen kung durch die Abtasteinheit, insbesondere durch die Fokus siereinheit oder die F-Theta-Linse, wirksam und in Echtzeit während der Fertigung des Werkstücks erkannt und kompensiert werden. Im Gegensatz zu statischen Kalibrierungsmethoden kön nen dadurch Abweichungen und Veränderungen im System und in der Temperatur sowie sonstigen Umweltbedingungen berücksich tigt werden, die während der Fertigung auftreten.

Gemäß dem verbesserten Konzept kann ein Verfahren für eine geometrische Referenzierung für additive Fertigungssysteme angegeben werden, das in der Lage ist, eine geometrische Re- ferenzierung des Schreibpunkts während des Schreibprozesses, also online, auszuführen und den Schreibpunkt exakt auf einen gewünschten Ort zu führen.

Wenn die Vorrichtung zur additiven Fertigung mehr als einen Schmelzstrahl verwendet, so werden diese beispielsweise von unterschiedlichen Abtasteinheiten bereitgestellt. Jede der Abtasteinheiten wird in der gemäß dem verbesserten Konzept beschriebenen Art korrigiert. Bei Vorrichtungen mit zwei oder mehr Schmelzstrahlen beziehungsweise Abtasteinheiten kann nach dem verbesserten Konzept eine geometrische Referenzie- rung derart angegeben werden, dass die Schreibflächen oder Schreibbereiche der unterschiedlichen Schmelzstrahlen bezie hungsweise Abtasteinheiten ein gemeinsames Koordinatensystem aufweisen oder getrennte Koordinatensysteme, die jedoch frei von Versatz beziehungsweise Nahtstellen, Rotationsfehlern o- der Skalierungsfehlern aneinander anschließen können. Das verbesserte Konzept erlaubt eine Fertigung des Werkstücks mit Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem, beispielsweise ein Maschinen- oder Werkstückkoordinatensystem. Störeinflüsse auf die dimensionelle Präzision des Fertigungsprozesses kön nen kompensiert werden. Es kann außerdem eine Echtzeitkorrek- tur von erkannten dimensionellen Abweichungen vorgenommen werden . Zur Auswertung der Detektorsignale und zur Kompensation der

Fehler durch entsprechende Ansteuerung der Abtasteinheit kann die Steuereinheit beispielsweise eine geometrische Korrektur einheit zur Kompensation erkannter geometrischer Abweichungen für einen aktuellen Fertigungsauftrag beinhalten. Dabei kann beispielsweise eine Schnittstelle zur Fertigungsmaschine zur Korrektur der Maschinenbewegungen für den Fertigungsauftrag beziehungsweise zur Übergabe neuer Koordinatenwerte für den Fertigungsauftrag vorgesehen sein.