Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial durch Energieeinbringung.

Ein Verfahren dieser Art wird beispielsweise zum Rapid Prototy- ping, Rapid Tooling oder Rapid Manufacturing verwendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist unter dem Namen "Selekti- ves Lasersintern oder Laserschmelzen" bekannt. Dabei wird Pulver durch selektives Bestrahlen mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt.

Aus der europäischen Patentschrift EP 0 734 842 AI ist eine Vorrichtung mit einem Laser und einer zugehörigen Scanvorrichtung bekannt, mittels der eine Verfestigung von Pulver an dem Querschnitt des Objekts entsprechenden Stellen erfolgt. Insbesondere bei großen Bauteilen kann das Scannen des Laserstrahles über die- zu verfestigende Fläche in einer Schicht zeitintensiv sein .

Ein großflächiges Belichtungsverfahren, das diesem Problem begegnet ist das beispielsweise aus der EP 1 015 214 Bl bekannte Maskensinterverfahren. Hier wird ein Maskenmuster entsprechend der Querschnittsfläche einer Schicht auf einem Maskenapparat angeordnet und die Pulverschicht in den nicht durch das Muster abgedeckten Teilbereichen durch einen Strahlungsgenerator verfestigt. Durch dieses Verfahren kann die gesamte zu verfestigende Teilfläche einer Schicht gleichzeitig verfestigt werden, wodurch sich die Bauzeit verkürzt. Ein Großteil der Strahlungsenergie wird hierbei jedoch von der Maske abgedeckt und kann nicht zum Verfestigen des Aufbaumaterials genutzt werden.

Aus der US 2003/0214571 AI ist ein Linearbelichter bekannt, der eine Vielzahl von Belichtungsquellen enthält, die in Form einer Matrix in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Der Belichter erstreckt sich über die gesamte Breite des Baufelds, und durch Verfahren des Belichters in Längsrichtung werden alle Bereiche des Baufelds belichtet. Die Belichtungsquellen werden entsprechend dem zu belichtenden Querschnitts einer Schicht durch ein DMD (Digital Micromirror Device) ein- oder ausgeschaltet. Um . die gesamte Breite des Baubereichs abzudecken, wird jedoch abhängig von der Größe des Bauteils eine große Anzahl an Belichtungsquellen benötigt. Zudem geht ein Großteil der Strahlungsenergie verloren, da das Licht nicht genutzter Belichtungsqüel - len durch die Mikrospiegel abgelenkt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative, bevorzugt eine verbesserte, Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts bereitzustellen. Insbesondere soll hierbei erzielt werden, dass die Belichtungsgeschwindigkeit erhöht werden kann ohne dass dies auf Kosten der Energieeffizienz oder Bauteilgenauigkeit geht.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei können die in den Unteransprüchen und der unten stehenden Beschreibung zur Vorrichtung genannten Weiterbildungen bzw. Ausführungen auch als Weiterbildungen bzw. Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen werden oder umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch sehichtweises Verfestigen von Aufbau- material an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der j eweiligen Schicht entsprechenden Stellen mittels Einwirkung elektromagnetischer Strahlung weist eine Bauplattform auf, auf der das Ob ekt aufbaubar ist, sowie eine Belichtungseinhei zum Aussenden der elektromagnetischen Strahlung zum selektiven Verfestigen einer Schicht des Auf aumaterials . Dabei umfasst die Belichtungseinheit einen Träger, der um eine Rotationsachse drehbar ist, und wenigstens ein Belichtungselement, welches auf dem Träger angebracht ist . Durch die Rotation des Trägers kann der Energieeintrag mittels der Belichtungseinheit auf einer Kreisbahn erfolgen, was schneller durchgeführt werden kann als mittels einer translatorischen Bewegung.

Vorzugsweise erfolgt die Verfestigung des Aufbaumaterials in mindestens einer definierten Arbeitsebene. Dadurch kann die elektromagnetische Strahlung zum Verfestigen einer Schicht in einer konstanten Ebene fokussiert werden, was unter Anderem den Aufbau der Vorrichtung und die Durchführung des Herstellungsvorgangs vereinfacht .

Vorzugsweise ist die Rotationsachse des Trägers im Wesentlichen senkrecht zur Arbeitsebene ausgerichtet. Dadurch kann erreicht werden, dass der Abstand des Belichtungselements oder der Belichtungselemente zur Arbeitsebene, in welcher das Aufbaumaterial verfestigt wird, während der Rotationsbewegung des Trägers konstant bleibt, was einen gleich bleibenden Flächenenergieein- trag bewirkt.

Vorzugsweise umfasst die Belichtungseinheit eine Mehrzahl von Belichtungselementen und die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass die Strahlung eines jeden Belichtungselements zu einem Be- lichtungszeitpunkt auf ein Pixel in der Arbeitsebene abgebildet wird. Dadurch- kann durch jedes Belichtungselement ein räumlich genau vorbestimmter und eingegrenzter Bereich der Arbeitsebene, nämlich- das zugeordnete Pixel, belichtet werden.

Der Träger kann als ein einziger Arm ausgeführt sein, welcher um die Rotationsachse drehbar ist. Der Träger kann weiter als zwei oder mehr Arme, welche einen Winkel, bevorzugt immer den gleichen Winkel, miteinander einschließen und um die Rotationsachse drehbar sind, ausgeführt sein. Dadurch kann eine zu belichtende kreisförmige Fläche auf einfache Weise überstrichen werden .

Alternativ kann der Träger als Scheibe ausgebildet sein, welche um eine Rotationsachse drehbar ist. Dadurch kann ebenfalls eine zu belichtende kreisförmige Fläche auf einfache Weise überstrichen werden. Zudem ist es möglich, die Belichtungselemente über die gesamte Scheibe zu verteilen, was den Belichtungsvorgang weiter beschleunigen kann.

Vorzugsweise umfasst die Belichtungseinheit eine Mehrzahl von Belichtungselementen, die auf dem Träger so angeordnet sind., dass nach einer vollen Umdrehung des Trägers jedes Pixel einer Kreisfläche in der Arbeitsebene wenigstens zu einem Belichtungszeitpunkt belichtet wurde, wenn alle Belichtungselemente eingeschaltet sind. Dadurch kann mittels Rotation des Trägers eine homogene, flächige Belichtung des Aufbaumaterials innerhalb der überstrichenen Kreisfläche erzielt werden.

Vorzugsweise ist das wenigstens eine Belichtungselement auf dem Träger dergestalt bewegbar angeordnet, dass sein Abstand von der Rotationsachse verändert werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist auch der der Träger auch translatorisch bewegbar. Dadurch ist es möglich, auch mittels eines einzigen Belichtungselements eine ausgedehntere Fläche zu belichten. Bei einer translatorischen Bewegung des Trägers kann die durch Rotation des Trägers überfahrbare Fläche auch kleiner sein als die insgesamt zu belichtende Fläche.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass eine Mehrzahl von Belichtungselementen vorgesehen ist und die Belichtungselemente auf Radiusvektoren von der Rotationsachse einer Scheibe zu einem Punkt auf dem äußeren Umfang der Scheibe so angeordnet sind, dass der Abstand zweier benachbarter Belichtungselemente eines derartigen Radiusvektors konstant ist. Auch kann eine Mehrzahl von Belichtungselementen vorgesehen sein und die Belichtungselemente sind auf konzentrischen Kreisen um die Rotationsachse angeordnet, insbesondere so, dass der Abstand benachbarter Belichtungselemente auf einem derartigen Kreis konstant ist. Vorzugsweise ist eine Drehzahl D des Trägers beim Belichten einer Schicht konstant. Die Drehzahl D ist vorzugsweise größer als etwa 1 s ^-1 , weiter bevorzugt größer als etwa 5 s" ¹ , noch wei- ter bevorzugt größer als etwa 10 s ^_1 und . vorzugsweise kleiner als etwa, 50 s." ¹ , weiter bevorzugt kleiner als etwa 30 s ^_1 , noch weiter bevorzugt kleiner als etwa 25 s , wobei beliebig Kombinationen der oberen und unteren Grenzwerte möglich sind.

Dadurch ist es möglich, eine gleichförmige Belichtung zu ver- wirklichen.

Vorzugsweise ist das wenigstens eine Belichtungselement als Halbleiterlaser, insbesondere als Halbleiterlaserdiode ausgebildet, weiter vorzugsweise als Vertical Cavity Surface Emit- ting Laser VCSEL öder als Vertical External Cavity Surface

Emitting . Laser VECSEL. Diese Belichtungselemente sind zum schnellen Ein- und Ausschalten geeignet und daher können die Schaltgeschwindigkeit der Belichtungselemente und die Drehzahl D des Trägers gut aneinander angepasst werden. Zudem haben die aufgeführten Belichtungselemente kleine räumliche Abmessungen, so dass viele derartige Belichtungselemente nah aneinander auf dem Träger angeordnet werden können, um eine gute Abdeckung der zu belichtenden Fläche zu erzielen. Des Weiteren ist es einfach möglich, die aufgeführten Belichtungselemente mit variabler Leistung zu betreiben, so dass beispielsweise nicht zum Belichten genutzte Belichtungselemente zum Vorheizen der Oberfläche des Aufbaumaterials genutzt werden können.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines dreidimen- sionalen Objekts in einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der j eweiligen, Schicht entsprechenden Stellen mittels Einwirkung elektromagnetischer Strahlung umfasst die Schritte Aufbauen des Objekts auf einer Bauplattform und Aussenden der elektromagnetischen Strahlung zum selektiven Verfestigen einer Schicht des Aufbaumaterials . mittels einer Belichtungseinheit. Dabei umfasst die Belichtungseinheit einen Träger, der um eine Rotationsachse gedreht wird, und wenigstens ein Belichtungselement, welches auf dem Träger angebracht ist. So kann ein dreidimensionales Objekts mittels einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung hergestellt werden.

Vorzugsweise sind die Schaltgeschwindigkeit der Belichtungselemente und die Drehzahl des Trägers so aneinander angepasst und das wenigstens eine Belichtungselement wird so ein- und ausge- schaltet, dass eine dem Objektquerschnit in der jeweiligen

Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird. Dadurch ist es z. B . möglich, dass die Belichtungselemente nur soviel Energie abgeben, wie zum Verfestigen des Objektquerschnitts erforderlich is .

Vorzugsweise umfasst die . Belichtungseinheit mehrere Belichtungselemente und Belichtungselemente,, welche zu einem Belichtungszeitpunkt nicht zum Belichten verwendet werden, werden zu diesem Belichtungszeitpunkt zum Vorheizen des Aufbaumaterials verwendet. Dadurch kann die Effizienz gesteigert werden und zum vollständigen Verfestigen des Materials ein geringerer Energieeintrag verwendet werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2a und 2b zeigen je eine schematische seitliche Ansicht eines Trägers mit zwei verschiedenen Anordnungen der Belichtungselemente auf dem Träger . im Rahmen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3a bis 3d zeigen schematische Ansichten verschiedener Aus führungsbeispiele eines Trägers von oben im Rahmen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 1 eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- o der Laserschmelzvorrichtung 1 zum Aufbauen eines Objekts 2.

Die Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 weist einen nach oben offener Behälter 5 mit einer Wandung 6 auf. In dem Behälter 5 ist eine in einer vertikalen Richtung V bewegbare Trägervorrichtung 7 angeordnet, an der eine Grundplatte 8 ange bracht ist, die. den Behälter 5 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 8 kann eine getrennt von der Trägervorrichtung 7 gebildete Platte sein, die an der Trägervorrichtung 7 befestigt ist, oder sie kann integral mit der Trägervorrichtung 7 gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver (also allgemein Aufbaumaterial) und Prozess kann auf der Grund platte 8 noch eine Bauplattform 9 angeordnet sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 8 selber aufgebaut werden, die dann als Bauplattform dient. In Fig. 1 ist das in dem Behälter 5 auf der Bauplattform 9 fertig hergestellte Ob ekt 2 dargestellt. Das Objekt 2 ist von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 11 umgeben .

Die Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 enthält weiter einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter 14 zum Aufbringen eines durch elektromagnetische Strahlung verfestigbaren Aufbaumaterials aus einem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Vorratsbehälter auf die Arbeitsebene 10. Ferner ist eine Belichtungseinheit 20 über der Arbeitsebene angeordnet, die elektromagnetische Strahlung 22 aussendet und welche später mit Bezug auf Fig. 2a und 2b näher beschrieben wird.

Weiter enthält die Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Die Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung auf einem Speichermedium gespeichert sein,, von dem aus es in die Vorrichtung, insbesondere in die Steuereinheit geladen werden kann.

Im Betrieb wird zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumateri - als zunächst die Trägervorrichtung 7 um eine Höhe abgesenkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht. Unter Verwendung des Beschichters 14 wird nun eine Schicht des Aufbaumaterials aufgetragen. Das Auftragen erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts 2, vorzugsweise über das gesamte Baufeld, also den Bereich der Arbeitsebene 10, der innerhalb der oberen Öffnung des Behälters 5 liegt. Anschließend wird das Aufbaumaterial in dem Querschnitt des herzustel lenden Objekts 2 entsprechenden Stellen durch Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung 22 verfestigt. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Obj ekt 2 fertigges ellt is und dem Bauraum entnommen werden kann.

Fig. 2a zeigt eine schematische Ansicht der Belichtungseinheit 20. Die Belichtungseinheit 20 weist einen Träger 201 auf, der mit einer Drehzahl D um eine Rotationsachse R drehbar ist. Vorzugsweise ist die Rotationsachse R des Trägers 201 im Wesentlichen senkrecht zur Arbeitsebene 10 ausgerichtet, und der Träger 201 ist bevorzugt parallel zur Arbeitsebene 10 ausgerichtet.

Die Drehzahl D ist während des Belichtens einer Schicht bevor- zugt konstant. Die Drehzahl ist in Umdrehungen pro Sekunde (s ^"1 ) ^' angegeben und vorzugsweise größer als 1 s" ¹ , weiter bevorzugt größer als 5 s ^_1 , noch weiter bevorzugt größer als 10 s ^_1 und vorzugsweise kleiner als 50 s" ¹ , weiter bevorzugt kleiner als 30 s" ¹ , noch weiter bevorzugt kleiner als 25 s ^"1 , wobei beliebige Kombinationen der oberen und unteren Grenzwerte möglich sind.

Des Weiteren ist auf der Unterseite des Trägers 201, d.h. auf seiner der Arbeitsebene 10 zugewandten Seite, wenigstens ein Belichtungselement 202 vorgesehen. Bevorzugt umfasst die Belichtungseinheit 20 eine Mehrzahl von Belichtungselementen 202, wobei die Strahlung eines jeden Belichtungselements 202 zu einem Belichtungszeitpunkt bevorzugt auf einen begrenzten Bereich in der Arbeitsebene abgebildet wird, der als Pixel bezeichnet wird . Ferner kann die Belichtungseinheit 20 noch eine in Fig. 2a nicht näher gezeigte Fokuss iervorrichtung aufweisen, welche unterhalb des Trägers 201 angeordnet ist und die von den Belichtungselementen 202 ausgesandte elektromagnetische Strahlung auf die Arbeitsebene 10 fokussiert. Über diese Fokussierung kann die Größe der Pixel in der Arbeitsebene .eingestellt werden.

Als Belichtungselement 202 können alle für Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren geeigneten elektromagnetischen Strahlungsquellen verwendet werden. Bevorzugt ist wenigstens ein Belichtungselement 202 als Halbleiterlaser, insbesondere als Halbleiterlaserdiode ausgebildet. Das wenigstens eine Belichtungselement kann beispielsweise als VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder als VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) ausgebildet sein.

Des Weitern können auch Zeilen von Belichtungselementen auf dem Träger 201 angebracht sein, wobei die Leistung einer Zeile von Belichtungselementen von der Anzahl sowie der Leistung der ein- zelnen Belichtungselemente abhängt. Dabei kann die Strahlung einer Zeile von Belichtungselementen zu einem Belichtungszeitpunkt, auf ein Pixel in der Arbeltsebene 10 abgebildet werden. Dies hat unter Anderem den Vorteil, dass das Pixel auch bei Ausfall eines Belichtungselements der Zeile noch ausreichend belichtet werden kann. Alternativ kann die Strahlung einer

Zeile von Belichtungselementen zu einem Belichtungszeitpunkt auf mehrere Pixel in der Arbeitsebene 10 abgebildet werden. Dies hat den Vorteil dass durch eine Zeile von Belichtungselementen mehrere Pixel belichtet werden können.

Die Belichtungselemente 202 sind bevorzugt so auf dem Träger 201 angeordnet, dass nach einer vollen Umdrehung des Trägers 201 jedes Pixel innerhalb einer Kreisfläche in der Arbeitsebene 10 wenigstens einmal belichtet wurde, wenn alle Belichtungselemente 202 eingeschaltet sind. Die Schaltgeschwindigkeit der Belichtungselemente 202 und die Drehzahl D des Trägers 201 sind bevorzugt so aneinander angepasst , dass die Belichtungselemente

202 während der Rotation des Trägers 201 derart ein- und ausgeschaltet werden können, dass in der Arbeitsebene 10 eine dem Objektquerschnitt in der jeweiligen Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird. Dabei muss die dem -.Objekt entsprechende Querschnittsfläche des Aufbaumaterials nicht bereits durch den durch eine volle Umdrehung des Trägers 201 erzielten Energieeintrag verfestigbar sein, vielmehr ist es auch möglich, eine Verfestigung des Aufbaumaterials mittels eines mehrfachen Überstreichen durch die auf dem Träger 201 angeordneten Belichtungselemente 202 zu erzielen.

Belichtungselemente 201, die zu einem Belichtungszeitpunkt nicht zum Verfestigen des Aufbaumaterials beitragen, können zu diesem Belichtungszeitpunkt ausgeschalten sein. Alternativ können Belichtungselemente 201, die zu einem Belichtungszeitpunkt nicht zum Verfestigen des Aufbaumaterials beitragen, zu diesem Belichtungszeitpunkt mit reduzierter Leistung betrieben werden, so dass sie die aufgebrachte Schicht des Aufbaumaterials in der Arbeitsebene 10 vorheizen.

In Fig. 2a sind die Belichtungselemente 202 auf der Unterseite des Trägers 201 symmetrisch zur Rotationsachse R auf einer linken und einer rechten Seite des Trägers 201 angeordnet. Die Strahlung eines Bel.ichtungselements 202 wird auf ein Pixel der Breite in der Arbeitsebene 10, abgebildet und die Belichtungselemente 202 jedes Arms sind so angeordnet, dass die von ihnen belichteten Pixel eine kontinuierlich belichtete Fläche ergeben, dass also die durch benachbarte Belichtungselemente 202 belichtete Pixel aneinandergrenzen .

Sind in dem Beispiel in Fig. 2a je n Belichtungselemente auf der linken und der rechten Seite des Trägers 201 angeordnet, so ist nach einer vollen Umdrehung des Trägers 201 eine Kreisfläche mit einem Radius r belichtet worden, wobei gilt: r = n * p. Dabei wurde jedes Pixel innerhalb dieser Fläche zu zwei verschiedenen Belichtungszeitpunkten je einmal belichtet.

Da sowohl die auf der linken Seite des Trägers 201 angeordneten Belichtungselemente 202 als auch die auf der rechten Seite des Trägers 201 angeordneten Belichtungselemente 202 bei einer vollen Umdrehung des ^' Trägers 201 die Kreisfläche mit dem Radius r vollständig belichten, können beispielsweise die auf der rechten Seite des Trägers 201 angeordneten Belichtungselemente 202 mit reduzierter Leistung betrieben werden und können so zum Vorheizen der aufgebrachten Schicht des Aufbaumaterials verwendet werden, welche dann durch die auf der linken Seite des Trä- gers 201 angeordneten Belichtungselemente 202 verfestigt wird. Die auf der linken Seite des Trägers 201 angeordneten Belichtungselemente 202 werden so ein- und ausgeschaltet, dass eine dem Objektquerschnitt in der jeweiligen Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird.

Alternativ können die Belichtungselemente 202 der linken und der rechten Seite des Trägers 201 auch jeweils so mit reduzierter Leistung betrieben werden, dass das Aufbaumaterial in einem Pixel in der Arbeitsebene 10 erst durch einen Energieeintrag durch je eines Belichtungselements 202 der linken und der rechten Seite des Trägers 201 voll verfestigt wird. Die in Fig. 2a auf der linken und rechten Seite des Trägers 201 angeordneten Belichtungselemente 202 können auch so geschaltet werden, dass sie verschiedene Teilflächen der Kreisfläche belichten. So können beispielsweise die Belichtungselemente 202 der linken Seite eine innere Kreisfläche belichten und die Belichtungselemente 202 der rechten Seite einen äußeren Kreisring belichten, welcher an die innere Kreisfläche anschließt. Belichtungselemente 202, welche nicht zum Belichten einer Teil- flache verwendet werden, können zum Vorheizen dieser Teilfläche verwendet werden.

In einer in Fig. 2b gezeigten Abwandlung sind die Belichtungselemente 202 auf dem Träger 201 bezüglich der Rotationsachse R unsymmetrisch auf einer linken und einer rechten Seite des Trä- g-ers 201 angeordnet. Die Strahlung eines Belichtungselements

202 wird auf ein Pixel der Breite p in der Arbeitsebene 10 abgebildet, und die Belichtungselemente 202 sind so auf dem Träger 201 angeordnet, dass die von ihnen belichteten Pixel eine kontinuierlich belichtete Fläche ergeben. Sind in dem Beispiel in Fig. 2b je m Belichtungselemente auf der linken und der rechten Seite des Trägers 201 angeordnet, so ist nach einer vollen Umdrehung des Trägers 201 eine Kreisfläche mit einem Radius r belichtet worden, wobei gilt: r = m * p. Jedes Pixel innerhalb dieser Fläche wurde genau einmal belichtet, so dass kein Pixel innerhalb dieser Fläche zu zwei verschiedenen Belichtungszeitpunkten belichtet wurde. Die Belichtungselemente 202 werden so ein- und ausgeschal et, dass eine dem Objektquerschnitt in der jeweiligen Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird. In einer weiteren, ^' nicht figürlich dargestellten Abwandlung sind die Belichtungselemente 202 so an dem Träger ^" 201 angeordnet, dass benachbart liegende Pixel einen Überlapp aufweisen. Dadurch kann ein ungewollter Versatz der Belichtungselemente 202 ausgeglichen werden, und so können mögliche Belichtungslücken vermieden werden.

In Fig. 3a-3d sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Trägers 201 schematisch dargestellt. Der Träger kann wie in Fig. 3a gezeigt als ein einzelner Arm 211 ausgeführt sein, der um eine Rotationsachse R drehbar ist. Des Weiteren kann der Träger wie in Fig. 3b dargestellt .als zwei Arme 211 ausgeführt sein, die um eine gemeinsame Rotationsachse R drehbar sind, wobei die Arme miteinander einen Winkel . von bevorzugt 180° einschließen. Der Träger kann weiter wie in Fig. 3c dargestellt als drei Arme 211 ausgeführt sein, die um eine gemeinsame Rotationsachse R drehbar sind, wobei die Arme einen Winkel α von bevorzugt 120° einschließen. Allgemein kann der Träger als eine Anzahl von a Armen ausgeführt sein, die um eine gemeinsame Rotationsachse R drehbar sind, wobei die Arme bevorzugt einen Winkel von oc = 360 °/a einschließen.

Ferner kann der Träger wie in Fig. 3d gezeigt als eine Scheibe 212 ausgeführt sein, welche um eine Rotationsachse R drehbar ist, wobei die Rotationsachse bevorzugt im Mittelpunkt der Scheibe 212 angeordnet ist.

Die Belichtungselemente 202 sind auf dem Träger 201 so angeordnet, dass nach einer vollen Umdrehung des Trägers 201 jedes Pi- xel einer Kreisfläche in der Arbeitsebene 10 wenigstens einmal belichtet wurde, wenn alle Belichtungselemente 202 des Trägers 201 eingeschaltet sind. Die Belichtungselemente 202 werden so ein- und ausgeschal et, dass eine dem Objektquerschnit in der jeweiligen Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird. Belichtungselemente 202, welche zu einem Zeitpunkt nicht zum Verfestigen des Aufbaumaterials verwendet werden, können zum Vor- heizen des Aufbaumaterials, verwendet werden.

Die Schaltgeschwindigkeit der Belichtungselemente 202 und die Drehzahl D des. Trägers 201 sind dabei so aneinander angepasst, dass die Belichtungselemehte 202 während der Rotation des Trä- gers 201 derart ein- und ausgeschaltet werden können, dass in der Arbeitsebene 10 eine dem Objektquerschnitt in der jeweiligen Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird. Dabei muss die dem Objekt entsprechende Querschnittsfläche des Auf aumaterials nicht bereits durch den durch eine volle Umdrehung des Trägers 201 erzielten Energieeintrag verfestigbar sein, vielmehr ist es auch möglich eine Verfestigung des Aufbaumaterials durch mehrfaches Überstreichen durch die auf dem Träger 201 angeordneten Belichtungselemente 202 zu erzielen. Belichtungselemente 202, die nahe an der Rotationsachse R auf dem Träger 201 angeordnet sind, werden aufgrund der Rotationsbewegung mit einer kleineren Bahngeschwindigkeit über die Arbeitsebene _. 10 hinweg bewegt als Belichtungselemente 202, die ■weiter von der ^' Rotationsachse entfernt auf dem Träger 201 ange- ordnet sind. Um eine ungleichmäßige Belichtung des Aufbaumaterials in der Arbeitsebene 10 durch unterschiedlich lange Belichtungszeiten von radial unterschiedlichen Kreisringen zu vermeiden ist es daher vorteilhaft, auf einem inneren Kreis einer Scheibe 212 weniger Belichtungselemente anzuordnen als auf einem äußeren Umfangskreis. Insbesondere ist es bei einer Anordnung von Belichtungselementen 202 auf der Scheibe 212 in m konzentrischen Kreisen vorteilhaft, die Anzahl ni des in dem i- ten Kreis angeordneten Belichtungselemente 202 in Abhängigkeit von dem Radius ri des i-ten Kreises so zu wählen, dass annähernd die Bedingung η^Γχ = n ₂ /r _{2 ...} = ni/ri = ... n _m /r _m erfüllt ist. In einer weiteren Abwandlung werden die Belichtungselemente 202 abhängig von ihrem radialen Abstand zur Rotationsachse R mit unterschiedlicher Leistung betrieben, so dass der radiale Ener- gieeintrag pro voller Umdrehung des Trägers 201, 211, 212 konstant ist, wenn alle Belichtungselemente 202" eingeschaltet sind.

In einer weiteren Abwandlung ist das wenigstens eine Be.lich- tungselement 202 verfahrbar, bevorzugt in radialer Richtung verfahrbar, auf dem Träger 201 angeordnet. Die Verfahrgeschwin- digkeit des wenigstens einen Belichtungselements 202 und die Drehzahl (D) des Trägers sind dabei so aneinander angepasst, dass bei durchgehend eingeschalteten Belichtungselement 202 bei einer Anzahl von Umdrehungen des Trägers 201 alle Pixel einer Kreisfläche in der Arbeitsebene 10 belichtet werden. Des Weite- ren sind die Schaltgeschwindigkeit und die Verfahrgeschwindig- keit des wenigstens einen Belichtungselements 202 und die Drehzahl D des Trägers 201 so aneinander angepasst, dass das wenigstens eine Belichtungselement 202 während der Rotation des Trägers 201 derart ein- und ausgeschaltet und auf dem Träger verfahren werden kann ^' , dass in der Arbeitsebene 10 eine dem Obj ktquerschnitt in der jeweiligen Schicht entsprechende Fläche verfestigt wird.

Die Form des- Trägers 201 ist nicht auf die in Fig. 3a-3d bei- spielhaft gezeigten Formen beschränkt, vielmehr kann der Träger

201 jede geeignete Form annehmen. Die zu verfestigende Querschnittsfläche des Objekts 2 muss nicht innerhalb der von dem Träger 201, 211, 212 übers richenen Fläche liegen. Die vom Träger 201, 211, 212 überstrichene Fläche kann auch nur einen Teil der zu verfestigenden Quer- schnittsfläche des Objektes 2 bilden und die gesamte Querschnittsfläche durch Verfahren des Trägers über das Baufeld verfestigt werden.

Als Aufbaumaterial können verschiedene Materialien . verwendet werden, insbesondere pulverförmige Materialien wie beispielsweise Metallpulver, KunstStoffpulver , Keramikpulver, Sand, gefüllte oder gemischte Pulver.