Beschreibung

Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Objekte Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Objekte durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgetragenen Aufbaumaterials in großer Zahl bekannt. Zu nennen sind hier beispielsweise das Lasersintern oder das Selektive askensintern . Anlagen, mit denen ein solches Schichtbauverfahren durchgeführt wird, werden auch als Rapid Prototyping-Systeme bezeichnet. Diese Schichtbauverfahren dienen zur Herstellung von schichtweise aufgebauten Bauteilen aus verfestigbarem Material, wie Harz, Kunststoff, Metall oder Keramik, und werden beispielsweise zur Fertigung von technischen Prototypen verwendet. Dabei können mit Hilfe einer additiven Fertigungsmethode

dreidimensionale Objekte direkt aus CAD-Daten hergestellt werden .

Bei einem solchen Schichtbauverfahren erfolgt der Aufbau der Objekte schichtweise, d. h. es werden Schichten eines

Aufbaumaterials sukzessive übereinander aufgetragen. Vor dem Aufbringen der jeweils nächsten Schichten werden die dem zu fertigenden Objekt entsprechenden Stellen in den jeweiligen Schichten selektiv verfestigt. Das Verfestigen erfolgt beispielsweise durch lokales Erhitzen eines zumeist

pulverförmigen Schichtrohmaterials mit Hilfe einer

Strahlungsquelle. Indem gezielt Strahlung in geeigneter Weise in die gewünschten Bereiche eingebracht wird, kann eine exakt

BESTÄTIGUNGSKOPIE definierte, beliebig geartete Objektstruktur erzeugt werden. Dabei ist auch die Schichtdicke einstellbar. Ein solches Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von

dreidimensionalen Körpern verwendbar, indem mehrere dünne, individuell gestaltete Schichten aufeinanderfolgend erzeugt werden .

Typischerweise wird das zu verfestigende Aufbaumaterial auf eine Temperatur vorgewärmt, die unterhalb der

Verarbeitungstemperatur liegt. Mit Hilfe eines zusätzlichen

Energieeintrags wird anschließend die Verarbeitungstemperatur erreicht .

Beispielsweise wird ein Kunststoffmaterial bei einem

Lasersinterprozeß auf eine Temperatur unterhalb der

Sintertemperatur vorgewärmt. Die durch den Laser eingebrachte Energie trägt dann lediglich die Differenzwärmemenge zum Aufschmelzen der Pulverteilchen bei. Das Vorwärmen erfolgt in vielen Fällen über ein Erwärmen der Aufbauplattform. Mit ansteigender Bauteilhöhe nimmt bei einem solchen Vorwärmen „von unten" jedoch der Wärmestrom der

Vorwärmung durch Verluste und zunehmendes Volumen der

Pulverschüttung ab.

Auch andere Verfahren führen zu einer unerwünschten

unregelmäßigen Temperaturverteilung in dem Aufbaumaterial. Dies trifft insbesondere auch auf solche Verfahren zu, bei denen das Vorwärmen über eine Wärmezufuhr „von oben" erfolgt. Dabei werden zeitweise beheizbare Einrichtungen über der

Aufbauschicht plaziert. Durch komplizierte Steuerungen der Heizkurve und andere aufwendige Maßnahmen wird versucht, eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem vorzuwärmenden

Aufbaumaterial zu erreichen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den

Herstellungsprozeß zu verbessern, insbesondere den

Wärmeeintrag zu optimieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit der

Vorrichtung erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und

umgekehrt .

Die Erfindung schlägt vor, die aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehensweise einer getakteten Herstellung, bei der innerhalb eines Taktes nach einem Materialauftrag zunächst ein Vorwärmen und anschließend ein selektives Verfestigen erfolgt, bevor in einem sich anschließenden neuen Takt erneut ein Materialauftrag vorgenommen wird, nicht mehr

weiterzuverfolgen . Statt dessen schlägt die Erfindung einen kontinuierlichen Herstellungsprozeß vor, bei dem das

Aufbringen des Aufbaumaterials, das Vorwärmen und das

selektive Verfestigen durch lokales Erhitzen des

Aufbaumaterials gleichzeitig erfolgt, und zwar an

unterschiedlichen Stellen ein und desselben herzustellenden Objektes bzw. auch an mehreren Objekten gleichzeitig, sofern mehrere Objekte auf der Aufbauplattform hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine in einer x-y- Ebene angeordnete Aufbauplattform, auf der wenigstens ein dreidimensionales Objekt schichtweise erzeugt wird, ein die Aufbauplattform zumindest teilweise überdeckendes Heizelement zum Eintragen von Wärmeenergie in das Aufbaumaterial sowie wenigstens eine Strahlungsquelle zum selektiven Verfestigen von Aufbaumaterial durch lokales Erhitzen. Das Heizelement weist wenigstens zwei gleichzeitig verwendbare

Funktionsöffnungen auf, wobei eine der wenigstens zwei

Funktionsöffnungen als Materialdurchlaß und eine andere der wenigstens zwei Funktionsöffnungen als Strahlungsdurchlaß ausgebildet ist. Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung eine Anzahl Antriebseinrichtungen zum Erzeugen von unabhängigen voneinander steuerbaren Relativbewegungen in x- und/oder y- Richtung zwischen wenigstens zwei der drei folgenden

Komponenten der Vorrichtung: der Aufbauplattform, dem

Heizelement, der wenigstens einen Strahlungsquelle.

Entsprechend umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die

Schritte: schichtweises Erzeugen des wenigstens einen

dreidimensionalen Objektes auf einer in einer x-y-Ebene angeordneten Aufbauplattform, Eintragen von Wärmeenergie in das Aufbaumaterial mit Hilfe eines die Aufbauplattform zumindest teilweise überdeckenden Heizelements, lokales

Erhitzen von Aufbaumaterial durch eine Strahlungsquelle zum Zweck des selektiven Verfestigens sowie gleichzeitiges

Durchlassen von Aufbaumaterial und Strahlungsenergie durch das Heizelement unter Verwendung von wenigstens zwei

Funktionsöffnungen. Erfindungsgemäß umfaßt das Verfahren mittels einer Anzahl Antriebseinrichtungen das Erzeugen unabhängig voneinander ansteuerbarer Relativbewegungen in x- und/oder y-Richtung zwischen wenigstens zwei der drei

folgenden Komponenten der Vorrichtung: der Aufbauplattform, dem Heizelement, der wenigstens einen Strahlungsquelle. Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht in der

Verwendung eines zum Vorwärmen des Aufbaumaterials dienenden Heizelementes, welches sich durch Funktionsöffnungen

auszeichnet, die als Materialdurchlaß und Strahlungsdurchlaß, mithin also als Beschichtungsöffnung zum Aufbringen von

Aufbaumaterial und als Belichtungsöffnung zum lokalen

Erhitzen des Aufbaumaterials dienen. Wird ein solches

Heizelement in geeigneter Weise relativ zu der

Aufbauplattform bewegt, kann ein gleichzeitiges Aufbringen von Aufbaumaterial, Vorwärmen und selektives Verfestigen erfolgen und damit ein nicht getaktetes, ununterbrochenes Herstellen des wenigstens einen Objektes. Der Aufbau des Objektes bzw. der Objekte erfolgt mit anderen Worten

kontinuierlich, wobei die Aufbaugeschwindigkeit durch die Relativbewegung zwischen Aufbauplattform und Heizelement bestimmt wird. Die geometrische Anordnung der sich in

unterschiedlichen Herstellungsprozeßphasen befindenden

Objektbereiche, insbesondere der Abstand dieser

Objektbereiche zueinander, wird durch die Anordnung der

Funktionsöffnungen in dem Heizelement bestimmt, insbesondere durch den Abstand dieser Funktionsöffnungen zueinander.

Beispielsweise kann in einem ersten Objektbereich das

Aufbaumaterial in Form einer frisch aufgebrachten

Pulverschüttung durch das Heizelement vorgewärmt werden, während in einem in Bewegungsrichtung hinter dem ersten

Objektbereich angeordneten zweiten Objektbereich mit Hilfe von durch eine Belichtungsöffnung durchtretender

Strahlungsenergie gerade eine Schicht n verfestigt wird.

Zeitgleich erfolgt in einem dritten Objektbereich, der in

Bewegungsrichtung hinter dem zweiten Objektbereich liegt, ein Nachheizen der dort kurz zuvor verfestigten Aufbauschicht n durch das Heizelement, während in einem hinter dem dritten Objektbereich liegenden vierten Objektbereich durch eine Beschichtungsöffnung hindurchgeführtes weiteres

Aufbaumaterial für eine nächste Schicht n+1 auf die bereits vorhandene Schicht n aufgebracht wird. Die Objektbereiche können dabei Bereiche eines Objektes oder aber auch Bereiche unterschiedlicher Objekte sein, wenn mehrere Objekte auf der Aufbauplattform angeordnet sind.

Die Wärmezufuhr für das Vorwärmen erfolgt „von oben", wodurch die Nachteile einer Wärmezufuhr über die Aufbauplattform nicht auftreten. Zugleich erfolgt die Wärmezufuhr

vorzugsweise nicht nur zeitweise, nämlich nicht nur dann, wenn sich das Heizelement wie im Stand der Technik für kurze Zeit oberhalb der Aufbauschicht befindet, sondern, ermöglicht durch die neuartige kontinuierliche Arbeitsweise, dauerhaft. Damit wird auf einfache Art und Weise eine Optimierung des Wärmeeintrags erreicht. Zugleich wird der Herstellungsprozeß insgesamt verbessert. Durch das Erzeugen mehrerer Relativbewegungen zwischen den beteiligten Komponenten Aufbauplattform, Heizelement und Strahlungsquelle können die zeitlichen Einwirkungen der verschiedenen Prozeßbedingungen in den jeweiligen

Verfahrensschritten auf einfache Weise und sehr flexibel aufeinander abgestimmt und optimiert werden. Dadurch ist der Herstellungsprozeß insgesamt weiter optimierbar.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Entkopplung der

Bewegung des Strahlungsdurchlasses von der Bewegung der

Strahlungsquelle erwiesen. Mit anderen Worten kann sich die Strahlungsquelle mit einer anderen Geschwindigkeit über die Aufbauplattform bzw. das sich darauf befindenden

Aufbaumaterial bewegen als das Heizelement. Insbesondere dann, wenn das Einbringen von Strahlungsenergie durch die Belichtungsöffnung erfolgt, ohne daß diese Öffnung vollständig ausgeleuchtet wird, sondern wenn statt dessen eine gezielte Bestrahlung des unterhalb dieser Öffnung angeordneten Aufbaumaterials innerhalb der Grenzen dieser Öffnung erfolgt, beispielsweise derart, daß ein Laser das Aufbaumaterial entlang einer definierten Bahnkurve erhitzt, läßt sich erfindungsgemäß die Strahlungsquelle unabhängig von der Bewegung des Heizelements und damit unabhängig von der Bewegung der Belichtungsöffnung in dem von dem

Strahlungsdurchlaß bereitgestellten Öffnungsbereich so bewegen, daß die Strahlungsleistung besonders effizient eingebracht werden kann.

Dies wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch verwirklicht, daß die Vorrichtung neben einer ersten Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer ersten Relativbewegung zwischen der Aufbauplattform und dem Heizelement in x- und/oder y-Richtung eine zweite Antriebseinrichtung zum

Erzeugen einer von der ersten Relativbewegung unabhängigen zweiten Relativbewegung zwischen der Strahlungsquelle und dem Heizelement in x- und/oder y-Richtung aufweist. Zur weiteren Optimierung des Prozesses, insbesondere für ein besonders effizientes Einbringen der Strahlungsleistung, kann zusätzlich die Form, die Anordnung und/oder die Größe der Belichtungsöffnungen, insbesondere die Schlitzbreite in der Hauptbewegungsrichtung, beispielsweise der x-Richtung, an den jeweiligen Prozeß anpaßbar sein bzw. auch während des

Herstellungsprozesses variiert werden. Damit kann

beispielsweise erreicht werden, daß der sich jeweils

unmittelbar unterhalb einer Belichtungsöffnung befindende, nicht von dem Heizelement erwärmte Bereich möglichst klein ist. Zur weiterführenden Optimierung kann die Geschwindigkeit einzelner Komponenten, insbesondere die Geschwindigkeit des Heizelements und damit der Belichtungsöffnungen und/oder die Geschwindigkeit der Strahlungsquelle (n) während des

Herstellungsprozesses variiert werden, insbesondere

aufeinander abgestimmt werden.

Darüber hinaus ermöglicht es die vorliegende Erfindung, sich von der Notwendigkeit einer gleichmäßigen

Temperaturverteilung zu lösen. Da an unterschiedlichen

Stellen das Herstellungsverfahren unterschiedlich weit fortgeschritten ist, können an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Temperaturen von Vorteil sein. So kann beispielsweise in einem Bereich eine Vorwärmtemperatur zum Vorbereiten des Aufbaumaterials auf die bevorstehende lokale Erhitzung vorteilhaft sein; in einem benachbarten Bereich kann hingegen eine Nachheiztemperatur vorliegen, wie sie zum Erreichen bestimmter Eigenschaften der bereits verfestigten Schicht vorteilhaft ist, beispielsweise um Verzug zu

verhindern .

Da das Heizelement dauerhaft zur Verfügung steht, kann eine solche definierte ungleichmäßige Temperaturverteilung auf besonders einfache Weise verwirklicht werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das

Heizelement mehrere unterschiedlich temperierbare Bereiche auf. Dies wird beispielsweise mit Hilfe mehrerer, voneinander unabhängig betreibbarer Heizmodule erreicht.

Auch kann eine zusätzliche Wärmequelle zur Bereitstellung von Wärmeenergie vorgesehen sein, insbesondere in Form einer oberhalb des Heizelements angeordneten Strahlungsquelle. In diesem Fall ist wenigstens eine der Funktionsöffnungen als Heizöffnung zum zusätzlichen Eintragen von Wärmeenergie ausgebildet. Dabei kann es sich bei der Heizöffnung um eine Funktionsöffnung handeln, die bereits eine andere Funktion ausübt; beispielsweise kann ein bereits als

Belichtungsöffnung dienender Strahlungsdurchlaß zugleich als Heizöffnung dienen.

Für die Übertragung der Heizenergie auf das Aufbaumaterial besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der

Erfindung erwiesen, bei der das Heizelement im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist. Die Plattenform des

Heizelements ermöglicht zugleich eine besonders einfache Ausführung der Funktionsöffnungen. Vorteilhafterweise sind Heizelement und Aufbauplattform dabei derart ausgeführt, daß sie sich möglichst großflächig, vorzugsweise vollständig, überdecken bzw. während der Herstellungsprozesses möglichst großflächig, vorzugsweise vollständig, in Überdeckung

miteinander gebracht werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Heizelement oberhalb der Aufbauplattform angeordnet. In einer Variante ist das Heizelement dabei von der jeweils obersten Aufbauschicht beabstandet. Das Aufwärmen erfolgt durch

Wärmestrahlung. In einer alternativen Variante berührt das

Heizelement die oberste Aufbauschicht . Das Aufwärmen erfolgt dann durch Wärmeleitung.

Befindet sich die Aufbauplattform innerhalb einer im

Betriebszustand geschlossenen Prozeßkammer, dann kann das

Heizelement als Begrenzungswand der Prozeßkammer dienen. Mit anderen Worten wird in diesem Fall die Prozeßkammer durch das Heizelement abgeschlossen. Das Heizelement ist dann ein Teil der Prozeßkammer.

Bei der Beschichtungsöffnung handelt es sich stets um eine tatsächliche Öffnung im Sinne eines Materialdurchbruchs. Für die Belichtungsöffnung muß das Heizelement hingegen nicht zwangsläufig durchbrochen sein. Die Belichtungsöffnung kann auch als ein Bereich geeigneten Materials in dem Grundkörper des Heizelements ausgeführt sein, das sich für einen

Strahlungsdurchgang eignet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einbringen von Strahlungsenergie durch die

Belichtungsöffnung, ohne daß diese Öffnung vollständig ausgeleuchtet wird. Statt dessen erfolgt eine gezielte

Bestrahlung des unterhalb dieser Öffnung angeordneten

Aufbaumaterials innerhalb der Grenzen dieser Öffnung. Die Strahlung kann dabei von einer oder mehreren

Strahlungsquellen stammen. Beispielsweise können zum lokalen Erhitzen des Aufbaumaterials ein oder mehrere Laserstrahlen innerhalb des durch die Funktionsöffnung bereitgestellten Fensters eine lineare Hin- und Herbewegung innerhalb der Funktionsöffnung vollführen oder aber der oder die

Laserstrahlen werden innerhalb des Fensters auf einer

nichtlinearen Bahnkurve definiert geführt, jeweils in

Abhängigkeit von der zu erzeugenden Struktur. Die Führung der Strahlung erfolgt mit Hilfe einer geeigneten Steuerung. Das zuvor auf eine Temperatur unterhalb der

Verarbeitungstemperatur vorgewärmte Aufbaumaterial wird lokal weiter erhitzt. Mit Hilfe dieses zusätzlichen Energieeintrags wird die Verarbeitungstemperatur erreicht. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der

Erfindung werden zum Energieeintrag mindestens zwei

Strahlungsquellen verwendet, deren Strahlung gleichzeitig durch eine gemeinsame Belichtungsöffnung auf einen von dieser Belichtungsöffnung freigegebenen Bereich der

darunterliegenden Aufbauschicht tritt. Durch die

gleichzeitige Verwendung mehrerer Strahlungsquellen kann das Einbringen der Strahlungsenergie besonders effizient

erfolgen. Zugleich ermöglicht dies, wie nachfolgend

beschrieben, eine weitergehende Optimierung der

Energiezufuhr .

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der

Erfindung ist es vorgesehen, daß jeder Strahlungsquelle ein von ihr zu bestrahlender Bereich der Aufbauschicht,

nachfolgend als Zielbereich bezeichnet, zugeordnet ist. Dabei überlappen sich benachbarte Zielbereiche zumindest teilweise, wobei sie einen Überlappbereich bilden. Mit anderen Worten werden die mindestens zwei gleichzeitig betriebenen Strahlungsquellen derart angesteuert,

insbesondere derart in x- und/oder y-Richtung bewegt, daß sie Strahlungsenergie (auch) in wenigstens eine gemeinsame, d.h. von den mindestens zwei Strahlungsquellen bestrahlte Fläche der Aufbauschicht, den Überlappbereich, einbringen. Dabei bestrahlen die wenigstens zwei Strahlungsquellen den

Überlappbereich entweder gleichzeitig oder nacheinander.

Die Ansteuerung der mindestens zwei Strahlungsquellen erfolgt dabei vorzugsweise derart, daß sich aus der Art und Weise der Überlappung der Strahlungsbereiche eine minimale

Gesamtbearbeitungsdauer des Aufbaumaterials ergibt, genauer gesagt, daß diejenige Zeitdauer minimal ist, die für das Einbringen der für ein Verfestigen des Aufbaumaterials benötigten Energie erforderlich ist. Dadurch wird die

Gesamtdauer der Herstellung der dreidimensionalen Objekte verkürzt. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung zugleich derart, daß die Betriebszeiten der einzelnen

Strahlungsquellen minimiert werden.

Zur Minimierung der Bearbeitungsdauer werden in einer

bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zu belichtenden Flächen, die Zielbereiche, zunächst in einzelne Teilbereiche, nachfolgend als Flächensegmente bezeichnet, unterteilt oder es werden derartige Flächensegmente aus dem jeweiligen

Zielbereich ausgewählt und auf diese Weise von Teilbereichen unterschieden, die nicht belichtet werden müssen.

Beispielsweise wird der durch Form und Größe der

Belichtungsöffnung vorgegebene, von mehreren

Strahlungsquellen gleichzeitig bestrahlbare Bereich in x- und y-Richtung segmentiert. Anschließend wird die benötigte Verweildauer der einzelnen

Strahlungsquellen in dem jeweiligen Flächensegment berechnet. Abschließend wird eine geeignete, vorzugsweise die schnellste Belichtungsstrategie ermittelt. Dabei werden diejenigen Wege ermittelt, welche die einzelnen Strahlungsquellen innerhalb des von dem Strahlungsdurchlaß bereitgestellten Fensters zurücklegen. Der Energieeintrag erfolgt beispielsweise dadurch, daß ein Laserstrahl linienförmig, beispielsweise unter Bildung von eng benachbarten geradlinigen

Schraffurlinien, eine zeilenweise Abtastung bzw. Rasterung des betreffenden Flächenbereiches vornimmt, um einen Bereich der Aufbauschicht zu verfestigen. Dieses Belichtungsmuster kann von Schicht zu Schicht variieren. Vorzugsweise erfolgt nicht nur das Ermitteln der Belichtungsstrategie für eine bestimmte Segmentierung unter dem Gesichtpunkt einer zeitlichen Optimierung des

Herstellungsprozesses, sondern auch das Segmentieren selbst wird so durchgeführt, daß die spätere Belichtung besonders effizient erfolgen kann. Beispielsweise erfolgt das

Segmentieren unter Berücksichtigung der Lage der

Bewegungsachsen der Strahlungsquellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen

dreidimensionaler Objekte umfaßt geeignete Mittel zum

Segmentieren, zum Berechnen der Verweildauer und zum

Ermitteln der Belichtungsstrategie oder ist mit solchen Mitteln verbunden bzw. erhält entsprechende Informationen, insbesondere Steuerungsdaten zur Ansteuerung der Anzahl der Strahlungsquellen zur Verwirklichung der ermittelten

Belichtungsstrategie aus einer externen Datenquelle.

Die zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung

verwendeten Steuerungsdaten umfassen ein Datenmodell zur

Beschreibung der herzustellenden Objekte bzw. werden unter Verwendung eines solchen Datenmodells erzeugt. Das

Datenmodell beschreibt dabei nicht nur die Aufteilung jedes Objektes in Aufbauschichten, sondern auch die Lage der

Objekte auf der Aufbauplattform.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das der Herstellung der dreidimensionalen Objekte zugrundeliegende Datenmodell so zu optimieren, daß die Anordnung der Objekte auf der Aufbauplattform bzw. die Lage der Objekte zueinander so gewählt ist, daß unter Berücksichtigung der

Belichtungsstrategie eine besonders effiziente Herstellung, insbesondere eine besonders schnelle Herstellung erfolgt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt also nicht nur eine optimale Wahl der jeweiligen individuellen Belichtungsstrategie pro Aufbauschicht,

insbesondere eine zeitliche Optimierung des

Strahlungseintrags, sondern auch bereits zuvor eine das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigende Optimierung der Anordnung der herzustellenden Objekte auf der

Aufbauplattform. In einer einfachen Variante der Erfindung sind Anordnung und Größe der Funktionsöffnungen unveränderlich. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, streifenförmige Funktionsöffnungen zu verwenden, die parallel zueinander liegen. Die

Funktionsöffnungen sind dabei vorteilhafterweise senkrecht zu der Richtung der Relativbewegung, beispielsweise senkrecht zu der x- oder der y-Richtung, in dem Heizelement angeordnet. Alternativ ist es möglich, daß die Funktionsöffnungen schräg, d.h. unter einem Winkel zu der Bewegungsrichtung, angeordnet sind. Bei der vorliegenden Erfindung von Vorteil ist es, daß die Form, Anordnung und Größe der Funktionsöffnungen an die Besonderheiten des Verfahrens angepaßt werden können. So können anstelle von streifen- oder schlitzförmigen

Funktionsöffnungen für alle oder einzelne Funktionen

beispielsweise auch lochförmige Funktionsöffnungen oder

Funktionsöffnungen beliebiger anderer Form vorgesehen sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Form, Anordnung und/oder Größe der Funktionsöffnungen

veränderbar. Beispielsweise kann es von Vorteil sein, die Größe der Belichtungsöffnung veränderbar auszuführen,

insbesondere dann, wenn diese Funktionsöffnung als Blende dient, d. h. zur Begrenzung des Querschnitts der

eingebrachten Strahlung. Ebenfalls kann es von Vorteil sein, die Größe der Beschichtungsöffnung veränderbar auszuführen, insbesondere dann, wenn Form und/oder Größe dieser Öffnung unmittelbar den Auftragsort bzw. das Volumen des je

Zeiteinheit aufgebrachten Aufbaumaterials bestimmen. Eine Veränderung der Funktionsöffnungen kann insbesondere auch während der Laufzeit, also im laufenden Herstellungsprozeß erfolgen. Hierfür sind dann gegebenenfalls zusätzliche geeignete Antriebs- und Steuerungseinrichtungen vorgesehen. Mit der vorliegenden Erfindung wird nicht nur der

Wärmeeintrag in das Aufbaumaterial verbessert. Durch ein geeignetes Zusammenspiel der Anordnung und Größe der

Funktionsöffnungen und der Relativbewegung zwischen

Heizelement und Aufbauplattform sowie der Bereitstellung und/oder Führung der Strahlung zum lokalen Verfestigen des Aufbaumaterials kann der Herstellungsprozeß darüber hinaus auch besonders effizient durchgeführt werden.

Hierzu dient eine zentrale Steuerung des

Herstellungsprozesses unter Verwendung eines Datenmodells zur Beschreibung des mit Hilfe des Schichtaufbauverfahrens herzustellenden Objektes. Die Steuerung umfaßt dabei alle relevanten Vorgänge des gleichzeitig an mehreren Stellen in unterschiedlichen Herstellungsphasen ablaufenden, d. h.

unterschiedlich weit fortgeschrittenen Herstellungsprozesses. Mit anderen Worten erfolgt die Steuerung stets entsprechend dem tatsächlichen Fortgang des Herstellungsprozesses, wobei hierzu Sensordaten geeigneter Sensoren, insbesondere

Temperatursensoren, verwendet werden. Die Steuerung umfaßt insbesondere die Steuerung der Heizung des Heizelements, hier gegebenenfalls die definierte Steuerung einzelner

Temperaturbereiche. Die Steuerung umfaßt auch die Steuerung der Antriebseinrichtungen für die Relativbewegungen zwischen dem Heizelement, der Aufbauplattform und/oder der Strahlungsquelle (n) , d.h. auch die Steuerung der geführten Strahlungsquelle (n) zum lokalen Erhitzen des Aufbaumaterials, und die Steuerung der Bereitstellungs- und/oder

Aufbringeinrichtung zum Bereitstellen und/oder Aufbringen des Aufbaumaterials und gegebenenfalls die Steuerung der

zusätzlichen Strahlungsquelle zur Temperierung des

Aufbaumaterials, wie auch gegebenenfalls die Steuerung der in Anordnung und/oder Größe veränderbaren Funktionsöffnungen.

Alle im Zusammenhang mit der Steuerung der Schichtbauanlage bzw. der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Rechenoperationen werden dabei durch eine oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten ausgeführt, die zur

Durchführung dieser Operationen ausgebildet sind. Jede dieser Datenverarbeitungseinheiten weist vorzugsweise eine Anzahl von Funktionsmodulen auf, wobei jedes Funktionsmodul

ausgebildet ist zur Durchführung einer bestimmten Funktion oder einer Anzahl bestimmter Funktionen gemäß den

beschriebenen Verfahren. Bei den Funktionsmodulen kann es sich um Hardwaremodule oder Softwaremodule handeln. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die

Datenverarbeitungseinheit betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in Form von Software, also als Computerprogrammprodukt, verwirklicht ist, werden sämtliche beschriebenen Funktionen durch Computerprogrammanweisungen realisiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner mit einem Prozessor ausgeführt wird. Die

Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art und Weise in einer beliebigen Programmiersprache,

verwirklicht und können dem Rechner in beliebiger Form bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein Rechnernetz übertragen werden, oder in Form eines auf einer Diskette, einer CD-ROM oder einem anderen Datenträger gespeicherten

Computerprogrammprodukts .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer im Schnitt dargestellten, stark vereinfachten Prozeßkammer,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines über einer

Aufbauplattform angeordneten Heizelements in

Draufsicht,

Fig. 3 vereinfachte Schnittdarstellungen von Schichten des aufzubauenden Objektes in unterschiedlichen HerStellungsphasen,

Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei

Strahlungsquellen .

Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei

Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird als Vorrichtung zum Herstellen wenigstens eines dreidimensionalen Objektes durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials beispielhaft eine Vorrichtung 1 zum Lasersintern beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses spezielle Verfahren beschränkt. Die Erfindung ist auch auf andere additive

Fertigungsverfahren anwendbar, wie beispielsweise

Laserschmelzen, Maskensintern, Drop on Powder / Drop-on-Bed, Stereolithographie und dergleichen.

Bei der Beschreibung der Erfindung kommt ein orthogonales Koordinatensystem (x, y, z) zur Anwendung. Die Vorrichtung 1 zum Lasersintern umfaßt eine in einer x-y- Ebene angeordnete Aufbauplattform 2, auf der ein

dreidimensionales Objekt 3 in bekannter Art und Weise

schichtweise erzeugt wird. Bei dem Aufbaumaterial 4 handelt es sich um ein geeignetes Kunststoffpulver. Nach der

Herstellung einer Schicht n wird zur Herstellung einer neuen Schicht n+1 die Aufbauplattform 2 mit den bereits erstellten und erhärteten Schichten um eine bestimmte Weglänge nach unten verfahren. Hierzu dient eine Antriebseinrichtung 5 zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Aufbauplattform 3 und einem später genauer beschriebenen Heizelement 6 in z-

Richtung, d. h. senkrecht zu der Aufbauebene. Diese Bewegung in z-Richtung ist in Fig. 1 mit dem Pfeil 33 angedeutet. Bei der Antriebseinrichtung 5 handelt es sich beispielsweise um einen Elektromotor.

Zwischen dem Verfestigen einer Schicht n und dem Aufbringen von neuem Aufbaumaterial 4 für eine nachfolgende Schicht n+1 kann es vorgesehen sein, überschüssiges Aufbaumaterial 4 von der Aufbauplattform 2 zu entfernen. In diesem Fall ist eine hierfür geeignete Einrichtung (nicht abgebildet) vorgesehen, beispielsweise in Form eines Abstreifmessers oder

dergleichen, welches vorteilhafterweise mit dem Heizelement 6 verbunden ist oder mit diesem zusammenwirkt. Die Vorrichtung 1 umfaßt wenigstens eine Strahlungsquelle 7, die Strahlungsenergie zum lokalen Erhitzen von Aufbaumaterial 4 bereitstellt, um dieses selektiv zu verfestigen. Bei der wenigstens einen Strahlungsquelle 7 handelt es sich

beispielsweise um einen Laser, der einen Laserstrahl 8 geführt abgibt.

Die Vorrichtung 1 umfaßt außerdem wenigstens eine

Bereitstellungs- und/oder Aufbringeinrichtung 9, mit der Aufbaumaterial 4 bereitstellt und/oder auf die

Aufbauplattform 2 oder eine bereits vorhandene Aufbauschicht aufgebracht wird. Bei der Bereitstellungs- und/oder

Aufbringeinrichtung 9 handelt es sich beispielsweise um eine Einrichtung zum Aufbringen einer Pulverschüttung . Die

Bereitstellungs- und/oder Aufbringeinrichtung 9 ist mit einer entsprechenden Steuerung 10 verbunden, die den

Materialauftrag steuert. Die Vorrichtung 1 umfaßt weiter das oben bereits erwähnte, die Aufbauplattform 2 während der Herstellungsprozesses dauerhaft, zumindest teilweise überdeckende Heizelement 6 zum Eintragen von Wärmeenergie in das Aufbaumaterial 4. Das

Heizelement 6 ist im wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Es ist oberhalb der Aufbauplattform 2 angeordnet, wobei es von der jeweils obersten Aufbauschicht beabstandet ist. Der Abstand beträgt typischerweise zwischen 100 und 10 mm. Das Aufwärmen des Aufbaumaterials 4 erfolgt durch von dem

Heizelement 6 abgegebene Wärmestrahlung 11, wie sie in den Fig. 1 und 3 symbolisch dargestellt ist.

Die Aufbauplattform 2 befindet sich innerhalb einer im

Betriebszustand geschlossenen Prozeßkammer 12, die in Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist. Das Heizelement 6 dient dabei als Begrenzungswand der Prozeßkammer 12. Genauer gesagt ist das Heizelement 6 als Teil der oberen Abdeckung 13 der

Prozeßkammer 12 ausgeführt.

Die Vorrichtung 1 umfaßt zudem eine Antriebseinrichtung 15 zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der

Aufbauplattform 2 und dem Heizelement 6 in x- und/oder y- Richtung, d. h. in einer Schichtrichtung. Diese Bewegung in x- und/oder y-Richtung ist in Fig. 1 mit dem Pfeil 34

angedeutet. Bei der Antriebseinrichtung 15 handelt es sich beispielsweise um einen Elektromotor. Beide

Antriebseinrichtungen 5, 15 sind mit entsprechenden

Antriebssteuerungen 16, 17 verbunden.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bewegt die Antriebseinrichtung 15 die Aufbauplattform 2 relativ zu dem feststehenden Heizelement 6. Die Hauptbewegungsrichtung ist die x-Richtung. Im einfachsten Fall beschränkt sich die

Bewegung der Aufbauplattform 2 auf diese

Hauptbewegungsrichtung. Falls für den Herstellungsprozeß erforderlich oder vorteilhaft, kann die Bewegung in x- Richtung von einer Bewegung der Aufbauplattform 2 in y- Richtung überlagert werden.

Das Heizelement 6 weist wenigstens zwei, in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel drei gleichzeitig verwendbare,

voneinander beabstandete Funktionsöffnungen 18, 19, 20 auf. Die Funktionsöffnungen 18, 19, 20 sind schlitz- bzw.

streifenförmig, langgestreckt rechteckig, liegen parallel zueinander und senkrecht zu der Hauptbewegungsrichtung, hier der x-Richtung. Eine der Funktionsöffnungen ist als

Materialdurchlaß 18 und eine andere der Funktionsöffnungen als Strahlungsdurchlaß 19 ausgebildet. Während des Erzeugens des Objektes 3 wird gleichzeitig sowohl Aufbaumaterial 4 als auch Strahlungsenergie, hier in Form des Laserstrahls 8, durch die Funktionsöffnungen 18, 19 hindurchgelassen.

Anders ausgedrückt ist die eine Funktionsöffnung als

Beschichtungsöffnung 18 zum Aufbringen von Aufbaumaterial 4 auf die Aufbauplattform 2 oder eine bereits vorhandene

Aufbauschicht ausgebildet und die andere Funktionsöffnung ist als Belichtungsöffnung 19 zum gleichzeitigen Einbringen von Strahlungsenergie der wenigstens einen Strahlungsquelle 7 in das aufgebrachte Aufbaumaterial 4 zum Verfestigen des

Aufbaumaterials 4 ausgebildet. Das Einbringen von Strahlungsenergie zum lokalen Erhitzen des Aufbaumaterials 4 erfolgt, indem der Laserstrahl 8 durch die Belichtungsöffnung 19 hindurch auf einer definierten Bahn geführt wird. Die Führung des Laserstrahls 8 erfolgt mit Hilfe einer geeigneten Antriebs- und Steuerungseinrichtung 21. Mit anderen Worten wird nicht nur die erste

Antriebseinrichtung 15 zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Aufbauplattform 2 und dem Heizelement 6 in x- und/oder y-Richtung, sondern auch eine zweite

Antriebseinrichtung 21 zum Erzeugen einer von dieser ersten Relativbewegung unabhängigen zweiten Relativbewegung zwischen der Strahlungsquelle 7 und dem Heizelement 6 in x- und/oder y-Richtung verwendet. In dem illustrierten Beispiel dient die zweite Antriebseinrichtung 21 zur Bewegung der

Strahlungsquelle 7. Diese Bewegung der Strahlungsquelle 7 in x- und/oder y-Richtung ist in Fig. 1 mit dem Pfeil 35

angedeutet. Statt eines feststehenden Heizelements 6 mit demgegenüber beweglicher Aufbauplattform und beweglicher Strahlungsquelle 7 kann in alternativen Ausführungen (nicht abgebildet) auch die Aufbauplattform in der x-y-Ebene feststehend sein, wobei in diesem Fall Heizblende 6 und Strahlungsquelle 7 zueinander bewegbar ausgeführt sind. Alternativ kann auch eine

feststehende Strahlungsquelle 7 mit einem sich bewegenden Heizelement 6 und einer sich bewegenden Aufbauplattform 2 kombiniert sein, um die beiden gewünschten Relativbewegungen bereitzustellen.

Das Heizelement 6 weist mehrere, voneinander unabhängig ansteuerbare Heizmodule 23 auf, die zwischen bzw. neben den Funktionsöffnungen 18, 19, 20 angeordnet sind. Alle

Heizmodule 23 des Heizelements 6 sind mit einer

Heizungssteuerung 24 verbunden. Das Arbeitsprinzip der

Heizmodule 23 beruht beispielsweise auf dem Prinzip der elektrischen Induktion. Geeignete andere Funktionsweisen der Heizmodule sind ebenfalls möglich.

Die Vorrichtung 1 umfaßt in dem in Fig. 1 illustrierten

Beispiel auch eine zusätzliche Wärmequelle in Form einer oberhalb des Heizelements 6 angeordneten Strahlungsquelle 25 zur Bereitstellung von Wärmeenergie. Bei dieser zusätzlichen Strahlungsquelle 25 handelt es sich beispielsweise um einen Infrarotstrahler, der Infrarotstrahlung 26 abgibt. Für diese Strahlungsquelle 25 ist ebenfalls eine geeignete Steuerung 27 vorgesehen. Dieser zusätzlichen Strahlungsquelle 25 ist eine eigene Funktionsöffnung 20 zugewiesen, die somit als

Heizöffnung dient.

Eine zentrale Steuerung 28 ist für den kontrollierten Ablauf des Herstellungsverfahrens verantwortlich. Die Steuerung 28 umfaßt hierfür alle relevanten Teilsteuerungen 10, 16, 17, 21, 24, 27.

Anhand der Fig. 3 werden nachfolgend verschiedene Phasen der Herstellung beschrieben. Dabei kommt ein von dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Heizelement 6 verschiedenes Heizelement 6' zur Anwendung, welches über drei Funktionsöffnungen verfügt, nämlich über zwei Beschichtungsöffnungen 18, 18' und eine zwischen den Beschichtungsöffnungen 18, 18' angeordnete

Belichtungsöffnung 19.

In Fig. 3a bewegt sich die Aufbauplattform 2, angetrieben von der Antriebseinrichtung 15, in x-Richtung unter der ersten Beschichtungsöffnung 18 des Heizelements 6 hindurch. Es wird Aufbaumaterial 4 für eine Schicht n auf die Aufbauplattform 2 aufgebracht .

In Fig. 3b bewegt sich die Aufbauplattform 2 in x-Richtung weiter. Das kurz zuvor aufgebrachte Aufbaumaterial 4 wird durch ein zwischen der ersten Beschichtungsöffnung 18 und der Belichtungsöffnung 19 in dem Grundkörper des Heizelements 6 angeordnetes Heizmodul 23 auf eine Temperatur unterhalb der Sintertemperatur vorgewärmt. Gleichzeitig erfolgt in einen benachbarten, kurz zuvor vorgewärmten Objektbereich ein

Einbringen zusätzlicher Wärmeenergie mit Hilfe des

Laserstrahls 8 durch die Belichtungsöffnung 19, wodurch die Pulverteilchen aufschmelzen.

In Fig. 3c bewegt sich die Aufbauplattform 2 in x-Richtung weiter. Bevor die Aufbauplattform 2 die zweite

Beschichtungsöffnung 18' erreicht, wird sie, angetrieben von der Antriebseinrichtung 5, in z-Richtung eine erforderliche Wegstrecke nach unten bewegt. Durch die zweite Beschichtungsöffnung 18' wird Aufbaumaterial 4 für eine weitere Schicht n+1 aufgebracht. Kurz zuvor wurde dieser Ob ektbereich durch ein zwischen der Belichtungsöffnung 19 und der zweiten Beschichtungsöffnung 18' angeordneten

weiteres Heizmodul 23' erneut erwärmt.

In Fig. 3d hat die Aufbauplattform 2 ihren einen Umkehrpunkt erreicht. Die Schichten n und n+1 wurden erzeugt. Da keine Belichtungsöffnung 19 mehr über der Aufbauplattform 2

angeordnet ist, findet in diesem Augenblick keine

Laserbestrahlung mehr statt. Auch das Aufbringen von

Aufbaumaterial 4 erfolgt nur solange, wie wenigstens eine der beiden Beschichtungsöffnungen 18, 18' über der

Aufbauplattform 2 angeordnet ist.

In Fig. 3e bewegt sich die Aufbauplattform 2 in x-Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Bewegung, unter dem Heizelement 6 hindurch. Mit Hilfe der zweiten Beschichtungsöffnung 18' ist bereits ein neuer Materialauftrag für die nächste Schicht n+2 erfolgt, ebenso wie ein Vorwärmen mit Hilfe eines dritten Heizmoduls 23''. Zuvor wurde die Aufbauplattform 2,

angetrieben von der Antriebseinrichtung 5, erneut eine erforderliche Wegstrecke in z-Richtung nach unten bewegt. Durch die Belichtungsöffnung 19 erfolgt eine lokale

Bestrahlung mit dem Laserstrahl 8 zum Verfestigen der zu erzeugenden Struktur. Das erste Heizmodul 23 dient zum

Nachheizen. Bei einer weiteren Bewegung der Aufbauplattform 2 wird in Kürze durch die erste Beschichtungsöffnung 18 ein Materialauftrag für die Schicht n+3 erfolgen.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel illustriert, bei dem die Strahlung 8 von zwei zeitgleich betriebenen

Strahlungsquellen 7, 14 durch eine gemeinsame Belichtungsöffnung 19 auf die von dieser Belichtungsöffnung 19 freigegebene Aufbauschicht 3 auftrifft. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Heizelement 6 transparent

dargestellt, zudem ist nur eine einzige Funktionsöffnung, die Belichtungsöffnung 19, abgebildet. Jeder Strahlungsquelle 7, 14 ist ein Zielbereich 29, 30 zugeordnet, wobei diese

Zuordnung symbolisch mit durchbrochenen Hilfslinien

dargestellt wird. Die beiden Zielbereiche 29, 30

überschneiden sich unter Ausbildung eines Überlappbereiches 31. Die Ansteuerung der mindestens zwei Strahlungsquellen 7, 14 bei denen es sich wieder um Laser handeln kann, erfolgt durch eine entsprechend ausgebildete Antriebs- und

Steuereinrichtung 21 derart, daß sich eine minimale

Gesamtbearbeitungsdauer des Aufbaumaterials ergibt. Zur

Verwirklichung einer optimalen Belichtungsstruktur bewegt sich jede Strahlungsquelle 7, 14 auf einer definierten Bahn 32 in x- und/oder y-Richtung, wie für die Strahlungsquelle 14 in Fig. 4 angedeutet. Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Vorrichtung 1 zum Herstellen dreidimensionaler Objekte 3 durch selektives

Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials 4, mit einer in einer x-y-Ebene angeordneten Aufbauplattform 2, auf der wenigstens ein dreidimensionales Objekt 3

schichtweise erzeugt wird, mit einem die Aufbauplattform 2 zumindest teilweise überdeckenden Heizelement 6 zum Eintragen von Wärmeenergie 11 in das Aufbaumaterial 4, mit wenigstens einer Strahlungsquelle zum selektiven Verfestigen von

Aufbaumaterial durch lokales Erhitzen, wobei das Heizelement 6 wenigstens zwei gleichzeitig verwendbare Funktionsöffnungen 18, 19 aufweist, wobei eine der wenigstens zwei

Funktionsöffnungen als Materialdurchlaß 18 und eine andere der wenigstens zwei Funktionsöffnungen als Strahlungsdurchlaß 19 ausgebildet ist. Diese Vorrichtung 1 umfaßt

erfindungsgemäß eine Anzahl Antriebseinrichtungen 15, 21 zum Erzeugen von voneinander unabhängigen Relativbewegungen in x- und/oder y-Richtung zwischen wenigstens zwei der drei

folgenden Komponenten: der Aufbauplattform 2, dem Heizelement 6, der wenigstens einen Strahlungsquelle 7, 14.

Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung 1 eine erste

Antriebseinrichtung 15 zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Aufbauplattform 2 und dem Heizelement 6 in x- und/oder y-Richtung und eine zweite Antriebseinrichtung 21 zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der wenigstens einen Strahlungsquelle 7, 14 und dem Heizelement 6 in x- und/oder y-Richtung. Vorteilhafterweise umfaßt die

Vorrichtung 1 wenigstens zwei gleichzeitig betreibbaren

Strahlungsquellen 7, 14 und einer Steuerung 21 zur

Ansteuerung dieser Strahlungsquellen 7, 14 derart, daß sich deren Strahlungsbereiche 29, 30 überlappen. Vorteilhafterweise überdeckt das Heizelement 6 die

Aufbauplattform 2 dauerhaft zumindest teilweise.

Vorteilhafterweise können das Heizelement 6 und die

Aufbauplattform 2 vollständig in Überdeckung miteinander gebracht werden. Vorteilhafterweise ist das Heizelement 6 im wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Vorteilhafterweise ist das Heizelement 6 oberhalb der Aufbauplattform 2

angeordnet; dabei ist es entweder von der obersten

Aufbauschicht beabstandet oder aber es berührt die oberste Aufbauschicht. Vorteilhafterweise befindet sich die

Aufbauplattform 2 innerhalb einer im Betriebszustand

geschlossenen Prozeßkammer 12 und das Heizelement 6 dient als Begrenzungswand der Prozeßkammer 12. Vorteilhafterweise weist das Heizelement 6 unterschiedlich temperierbare Bereiche auf. Vorteilhafterweise ist Form, Anordnung und/oder Größe der Funktionsöffnungen 18, 19, 20 veränderbar. Vorteilhafterweise ist die Geschwindigkeit des Heizelements 6 und/oder die

Geschwindigkeit der wenigstens einen Strahlungsquelle 7, 14 während des Herstellungsprozesses veränderbar.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Objekte 3 durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials 4, wobei auf einer in einer x-y-Ebene angeordneten Aufbauplattform 2 wenigstens ein dreidimensionales Objekt 3 schichtweise erzeugt wird, wobei ein die Aufbauplattform 2 zumindest teilweise überdeckendes Heizelement 6 Wärmeenergie 11 in das Aufbaumaterial 4 einträgt, wobei wenigstens eine

Strahlungsquelle Aufbaumaterial zum selektiven Verfestigen lokal erhitzt und wobei das Heizelement 6 unter Verwendung von wenigstens zwei Funktionsöffnungen 18, 19, 20

gleichzeitig Aufbaumaterial 4 und Strahlungsenergie 8

durchläßt. Das Verfahren umfaßt das Erzeugen voneinander unabhängiger Relativbewegungen in x- und/oder y-Richtung mittels einer Anzahl Antriebseinrichtungen 15, 21 zwischen wenigstens zwei der drei folgenden Komponenten: der

Aufbauplattform 2, dem Heizelement 6, der wenigstens einen Strahlungsquelle 7, 14.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander

erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zum Lasersintern 2 Aufbauplattform

3 Objekt, Aufbauschicht

4 Aufbaumaterial

5 Antriebseinrichtung (z)

6 Heizelement

7 Strahlungsquelle, Laser

8 Laserstrahl

9 Bereitstellungs-/Aufbringeinrichtung

10 Steuerung des Materialauftrags

11 Wärmestrahlung

12 Prozeßkammer

13 Abdeckung

14 Strahlungsquelle, Laser

15 Antriebseinrichtung (x/y)

16 Antriebssteuerung (z)

17 Antriebssteuerung (x/y)

18 Funktionsöffnung, Materialdurchlaß,

Beschichtungsöffnung

19 Funktionsöffnung, Strahlungsdurchlaß,

Belichtungsöffnung

20 Funktionsöffnung, Heizöffnung

21 Antriebs- und Steuerungseinrichtung des Lasers

22 (frei)

23 Heizmodul

24 Heizungssteuerung

25 Strahlungsquelle, IR-Strahler

26 Infrarotstrahlung

27 Steuerung der Zusatzheizung

28 zentrale Steuerung

29 erster Zielbereich

30 zweiter Zielbereich

31 Überlappbereich

32 Bewegungsbahn Bewegung des Heizelements in z-Richtung

Bewegung des Heizelements in x- und/oder y-Richtung Bewegung der Strahlungsquelle in x- und/oder y- Richtung