Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für eine Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen (PBLS) ist eine Form des

pulverbettbasierten Generierens von dreidimensionalen Bauteilen mittels

elektromagnetischer Strahlung. PBLS, für das auch die Bezeichnung selektives Laserschmelzen verwendet wird, gehört zur Gruppe der generativen

Fertigungsverfahren, die auch als Additive Manufacturing (AM) Verfahren bezeichnet werden. PBLS ist beispielsweise aus der deutschen Patenschrift DE 196 49 865 C1 bekannt. Beim pulverbettbasierten Generieren mittels elektromagnetischer Strahlung können drei-dimensionale Bauteile formlos, das heißt ohne Werkzeuge oder Formen, und nahezu ohne Einschränkungen bezüglich der geometrischen Bauteilkomplexität hergestellt werden. Die vorgenannten Verfahren sind insbesondere vom selektiven Lasersintern sowie vom Laserauftragschweißen zu unterscheiden. Bei den vorgenannten Verfahren und insbesondere beim PBLS erfolgt ein schichtweises Herstellen von Bauteilen aus einem zunächst pulverförmig vorliegenden Werkstoff, insbesondere in Form von Kunststoffen oder Metallen, der - anders als beim

Laserauftragschweißen - schichtweise als ruhendes Pulverbett bereitgestellt wird und - anders als beim selektiven Lasersintern - vollständig aufgeschmolzen wird und ohne Zugabe von Bindemitteln erstarrt. Die mittels dieser Verfahren gefertigten Bauteile weisen mechanische Eigenschaften auf, die weitgehend denjenigen des Grundwerkstoffs beziehungsweise denjenigen entsprechen, die Bauteile aufweisen, die mittels konventioneller Verfahren aus dem Grundwerkstoff hergestellt werden.

Für PBLS-Anlagen sind Kalibrierverfahren bekannt, die eine Kalibriereinheit benötigen, welche physisch in die Prozesskammer der PBLS-Anlage eingebracht werden muss. Zudem sind, beispielsweise aus der DE 10 2013 208 651 A1 ,

Kalibrierverfahren bekannt, die auf dem Einbrennen eines Testmusters in das Pulver basieren. Diese Verfahren sind allerdings nicht geeignet, um eine Kalibrierung innerhalb eines Baujobs durchzuführen, da das gescannte Referenzmuster mit dem in Produktion befindlichen Bauteil örtlich zusammenfallen und damit die Qualität des aufzubauenden Bauteils reduzieren kann.

Aus der DE 10 2017 202 725 B3 ist bekannt, dass eine physische Kalibrierstruktur außerhalb des Baufelds für das Kalibrieren von Laser-Scannereinheiten

untereinander verwendet werden kann. Sensoren sind dabei so angeordnet, dass eine Rückreflexion der durch die Laser-Scannereinheit bestrahlten Kalibrierstruktur erfassbar ist. Ein derartiges Vorgehen erlaubt zwar das Kalibrieren von mehreren Laser-Scannereinheiten auch während eines Prozesses, bedingt allerdings, dass die Kalibrierstruktur außerhalb des Baufelds befindlich ist. Damit wird das für den Baujob zur Verfügung stehende Baufeld reduziert, da der Erfassungsbereich der

verwendeten Laser-Scannereinheiten sich auch außerhalb des Baufelds zur

Kalibrierung erstrecken muss.

Aus der DE 10 2016 011 801 A1 ist bekannt, dass das Einbringen eines Signals mit einer ersten Laser-Scannereinheit und das Auswerten des Signals mit einer zweiten Laser-Scannereinheit zur Kalibrierung verwendet werden kann. Dabei ist eine Auswerteeinrichtung in Form einer Kamera so angeordnet, dass sie koaxial zur Laserstrahlung der zweiten Laser-Scannereineinheit geführt ist. Dieser vorgestellte Ansatz erlaubt nur eine relative Kalibrierung einzelner Laser-Scannereinheiten untereinander. Drifts der Scannersysteme, etwa durch thermische Einflüsse oder mechanisches Setzen, können nicht berücksichtigt werden. Zudem ist dieses Verfahren, wie auch das aus der DE 10 2016 106 403 A1 bekannte Verfahren, auf die Arbeitsebene beschränkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Kalibrierverfahren für eine Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung und eine entsprechende Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels

elektromagnetischer Strahlung bereitzustellen, mit dem beziehungsweise der eine mikrometergenaue Ausrichtung der jeweiligen Strahlen ermöglicht wird, um beispielsweise Poren, Lunker oder deutlich sichtbare Versätze im Bereich des Strahlenüberlapps an der jeweiligen Bauteilkontur zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch ein Kalibrierverfahren für eine Anlage zum

pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Kalibrierverfahren für eine Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels

elektromagnetischer Strahlung, insbesondere eine PBLS-Anlage, mit einer

Strahlquelle-Ablenk-Einheit, die insbesondere bei einer PBLS-Anlage als Laser- Scannereinheit ausgebildet ist, und einer heb- und senkbaren Trägerplatte, oberhalb derer ein Bauteil aufgebaut wird, wobei zur Kalibrierung der Strahlquelle-Ablenk- Einheit mindestens eine virtuelle Referenzmarke genutzt wird und mittels eines Detektors eine Soll-Ist-Abweichung zwischen der virtuellen Referenzmarke und einem Strahl der Strahlquelle-Ablenk-Einheit ermittelt wird, dadurch geschaffen, dass die mindestens eine virtuelle Referenzmarke auf eine mittels der heb- und senkbaren Trägerplatte vertikal verfahrbare Referenzfläche und unabhängig von deren vertikaler Position projiziert wird.

Mit anderen Worten wird also erfindungsgemäß das Kalibrieren von mindestens einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit unter Zuhilfenahme mindestens einer virtuellen

Referenzmarke auf einer vertikal verfahrbaren und als Projektionsfläche dienenden Referenzfläche, die vorzugsweise eine horizontale Referenzebene ist, ermöglicht. Die Referenzfläche ist mittels der heb- und senkbaren Trägerplatte vertikal verfahrbar und kann von der Trägerplatte selbst, von einer darauf angeordneten Bauplattform oder von darauf angeordnetem und auch als Substrat bezeichnetem Baumaterial, welches sich insbesondere in Pulverform oder in bereits verfestigtem Zustand befindet, gebildet werden. Die Trägerplatte bildet den beweglichen Boden eines

Bauteilbehälters, der sich mit einer dem Boden gegenüberliegenden oberen Öffnung an die Arbeitsebene anschließt und unterhalb der Arbeitsebene erstreckt. Hierbei ist die Trägerplatte nach Art eines Kolbens innerhalb der rechtwinklig zum Boden verlaufenden Seitenwand des Behälters eingepasst und beweglich, um schrittweise in Bezug zur Arbeitsebene abgesenkt werden zu können. Mittels eines Antriebs, beispielsweise in Form eines elektromechanischen Hubzylinders,

Kugelgewindetriebes, Riementriebes, pneumatischen oder hydraulischen Antriebs, kann die Trägerplatte innerhalb des Bauteilbehälters und auch darüber hinaus angehoben oder abgesenkt werden. Sobald die Bauplattform vorgesehen ist, wird diese von der Trägerplatte getragen und ist auf dieser angeordnet, beispielsweise aufgelegt oder lösbar befestigt, insbesondere angeschraubt oder verspannt. Die Bauplattform kann beispielsweise von einer Substratplatte, von der das fertige Bauteil getrennt werden muss, oder einer Preform, die Teil des Bauteils wird, gebildet werden. Besonders vorteilhaft wird durch die erfindungsgemäße Kalibrierung eine genaue Ausrichtung auf einer Preform durchgeführt, um die vorgegebenen

Anschlussstrukturen mikrometergenau zu treffen.

Vorteilhaft wird die mindestens eine virtuelle Referenzmarke auf die Referenzfläche projiziert und dies unabhängig von der vertikalen Position der Referenzfläche und damit insbesondere unabhängig davon, ob die Referenzfläche sich unter, über oder in einer Arbeitsebene der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von

dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung befindet. Es ist insbesondere auch denkbar, dass die mindestens eine virtuelle Referenzmarke auf die Referenzfläche projiziert wird, während diese sich außerhalb, das heißt unter oder über, der Arbeitsebene der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung befindet. Da die Referenzmarke virtuell ist und somit nicht physisch innerhalb der Baukammer vorhanden ist, lässt sich deren Geometrie jeweils auf den zu kalibrierenden

Anwendungsfall anpassen, beispielsweise vergrößern, verkleinern oder verzerren, wodurch eine Kalibrierung der Strahlquelle-Ablenk-Einheiten nicht mehr exklusiv in Bezug auf die Arbeitsebene notwendig ist. Denkbar ist auch das Erzeugen einer virtuellen Referenzgeometrie, welche mehrere solcher Referenzmarken umfasst, wobei die Referenzmarken gleichzeitig oder sequentiell erzeugt und detektiert werden können.

Die Strahlquelle-Ablenk-Einheit umfasst eine Strahlquelle zum Erzeugen und

Aussenden elektromagnetischer Strahlen, insbesondere eine Laser-Strahlquelle im Fall einer PBLS-Anlage, durch die der Strahl, insbesondere der Laserstrahl, erzeugt und ausgesendet wird, und eine Ablenk-Einheit, durch die der Strahl hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung, insbesondere mittels vorzugsweise beweglichen Umlenkspiegel(n), und hinsichtlich seiner lateralen Ausdehnung, insbesondere mittels vorzugsweise beweglichen Fokussierlinse(n), verändert werden kann. Die

Strahlquelle-Ablenk-Einheit ist in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verfahrbar und ermöglicht somit, die relative Position und dabei insbesondere den Abstand zwischen der Referenzfläche und der Strahlquelle-Ablenk-Einheit einzustellen. Somit kann die Kalibrierung unabhängig von der Arbeitsebene erfolgen oder ein Strahl der Strahlquelle-Ablenk-Einheit erzeugt werden, der bewusst nicht fokussiert ist. Wenn der Strahl auf der vorzugsweise ebenen Referenzfläche auftrifft, ist dessen laterale Ausdehnung dort als Querschnittsfläche vom Detektor erfassbar. Ein Strahl, der auf eine sich zum Strahl rechtwinklig erstreckende ebene Referenzfläche auftrifft, weist in dieser Referenzfläche beziehungsweise Projektionsfläche eine runde

Querschnittsfläche und damit eine vom zugehörigen Querschnittsmittelpunkt, der als Bezugspunkt dient, ausgehende kreisförmige laterale Ausdehnung auf. Ein Strahl, der nicht rechtwinklig auf eine ebene Referenzfläche auftrifft, weist in dieser

Referenzfläche beziehungsweise Projektionsfläche eine elliptische Querschnittsfläche und damit eine vom zugehörigen Querschnittsmittelpunkt, der als Bezugspunkt dient, ausgehende elliptische laterale Ausdehnung auf. Ist die Referenzfläche uneben, insbesondere falls die Referenzfläche beziehungsweise Projektionsfläche durch Pulver gebildet wird, kann der Strahl eine von den zuvor genannten

Querschnittsflächen abweichende Querschnittsfläche und einen diese abweichende Fläche repräsentierenden Bezugspunkt aufweisen. Der jeweilige Bezugspunkt wird für die Ermittlung der Soll-Ist-Abweichung herangezogen und kann beispielsweise von einer Steuereinheit der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von

dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung berechnet und/oder definiert werden. Die Ablenkeinheit ermöglicht ein auch als Abtasten oder Scannen bezeichnetes Führen des Strahls, insbesondere des Laserstrahls, über eine Pulverschicht zum thermischen manipulieren, vorzugsweise Schmelzen, derselben. Der von der Strahlquelle erzeugte Strahl kann in einer alternativen Ausführungsform auch an der Ablenkeinheit vorbei direkt auf die Bauplattform oder dortiges Pulver gerichtet werden.

Durch den Einsatz von mehreren Strahlquelle-Ablenk-Einheiten, die dann ein Multi- Ablenk-Einheiten-System bilden, in einer Multiscanner-Anlage kann die Produktivität gesteigert werden. Die Strahlquelle-Ablenk-Einheiten sind einzeln oder zusammen in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verfahrbar und ermöglichen somit, die relative Position und dabei insbesondere den Abstand zwischen der Referenzfläche und den Strahlquelle-Ablenk-Einheiten einzustellen. Somit kann die Kalibrierung unabhängig von der Arbeitsebene erfolgen oder ein Strahl einer Strahlquelle-Ablenk- Einheit erzeugt werden, der bewusst nicht fokussiert ist. Um in einer Multiscanner-Anlage den Überlappbereich von zwei oder mehreren benachbarten Strahlquelle-Ablenk-Einheiten möglichst groß gestalten zu können, werden bei PBLS-Anlagen so genannte 3D Laser-Scannereinheiten, welche sich durch eine sehr kompakte Bauform auszeichnen, eingesetzt. Die jeweilige 3D Laser- Scannereinheit weist mindestens eine bewegliche Fokussierlinse auf, der/denen im Strahlengang noch mindestens ein Umlenkspiegel nachgeordnet ist, und erlaubt dabei für jede einzelne Laser-Scannereinheit einen bei vergleichbaren Fokusgrößen vergrößerten Erfassungsbereich gegenüber einer 2D Laser-Scannereinheit, bei welcher eine statische Fokussierlinse im Strahlengang nach dem letzten

Umlenkspiegel angeordnet ist. Die Kombination von mindestens zwei 3D Laser- Scannereinheiten in einem kompakten Gehäuse erlaubt dabei die Strahlausgänge der Laser-Scannereinheiten besonders nah aneinander zu wählen. Diese räumliche Nähe der Strahlenausgänge der Laser-Scannereinheiten erlaubt es, das Überlapp-Feld bei gleichzeitig kleinen Fokusgrößen von < 80 pm und großer Scandynamik mit

Scangeschwindigkeiten von > 10 m/s abzudecken.

Besonders vorteilhaft lässt sich die Referenzmarke und/oder Referenzgeometrie in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Materials und insbesondere dessen Reflektivität im verwendeten Wellenlängenbereich und/oder Intensitätsbereich zur Erzeugung der Referenzmarke und/oder Referenzgeometrie so anpassen, dass stets eine

aussagekräftige Ermittlung der zur Kalibrierung der Strahlquelle-Ablenk-Einheiten notwendigen Messwerte sichergestellt ist. Das Verfahren ist also unabhängig vom Material, welches die Referenzfläche bildet, und dessen Beschaffenheit, wie beispielsweise Pulver gegenüber verfestigtem Material oder glänzende gegenüber mattierten Oberflächen, anwendbar. Beispielsweise kann bei einer matten Oberfläche und damit geringen Reflektivität des zu verarbeitenden Materials eine Referenzmarke in einem ersten Wellenlängenbereich und/oder Intensitätsbereich, bei einer im

Verglich zur matten Oberfläche glänzenden Oberfläche und damit höheren

Reflektivität des zu verarbeitenden Materials eine Referenzmarke in einem von dem ersten unterschiedlichen zweiten Wellenlängenbereich und/oder Intensitätsbereich erzeugt werden.

In einer ersten Ausführungsform wird als virtuelle Referenzmarke eine absolute Referenzmarke, insbesondere durch eine von der Strahlquelle-Ablenk-Einheit verschiedene Einrichtung der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung, erzeugt. Die Einrichtung zur Erzeugung der absoluten Referenzmarke kann in beziehungsweise an der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung ortsfest oder beweglich angeordnet sein. Die Einrichtung umfasst eine oder mehrere Strahlquelle(n), die insbesondere derart ausgestaltet ist/sind, dass elektromagnetische Strahlen mit einer hohen

Strahlendichte abgegeben werden können. Das von jeder der Strahlquellen der Einrichtung erzeugbare Wellenlängenspektrum kann sich von ultraviolett bis infrarot erstrecken. Die absolute Referenzmarke kann also beispielsweise eine durch einen elektromagnetischen Strahl der Einrichtung auf der Referenzfläche erzeugte Marke mit einer runden Querschnittsfläche oder einer elliptischen Querschnittsfläche oder einer von den zuvor genannten Querschnittsflächen abweichende Querschnittsfläche mit einem die jeweilige Querschnittsfläche repräsentierenden Bezugspunkt sein. Es ist auch die Erzeugung einer mehrere Referenzmarken umfassenden absoluten Referenzgeometrie, die beispielsweise durch eine Schablone in der Einrichtung oder einen Projektor der Einrichtung ermöglicht wird, denkbar. Sofern Pulver auf der Bauplattform aufgebracht ist, schmilzt dieses bei Projektion der absoluten

Referenzmarken auf die Referenzfläche nicht auf und somit wird kein Einbrand im Pulver erzeugt, da die Intensität der elektromagnetischen Strahlen je nach

verwendetem Werkstoff entsprechend gering eingestellt wird.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass anhand der mindestens einen absoluten Referenzmarke eine Fokuskalibrierung, das heißt ein Ausgleich einer Soll- Ist-Abweichung, der Strahlquelle-Ablenk-Einheit durch geführt wird und hierzu mittels des Detektors eine Soll-Ist-Abweichung zwischen der absoluten Referenzmarke und einem Strahl der Strahlquelle-Ablenk-Einheit ermittelt und eine Einstellung der Strahlquelle-Ablenk-Einheit und/oder des Strahls, beispielsweise durch horizontales und/oder vertikales Verfahren und Einstellen der Strahlquelle-Ablenk-Einheit und/oder Fokussierlinse(n) und/oder Umlenkspiegel, korrigiert wird, um die ermittelte Soll-Ist- Abweichung zu minimieren, zu eliminieren oder auf einen gewünschten Wert einzustellen. Als Fokuskalibrierung wird der Ausgleich einer vorliegenden Abweichung der lateralen Ist-Ausdehnung des Strahls der Strahlquelle-Ablenk-Einheit von der lateralen Ist-Ausdehnung der absoluten Referenzmarke in der Referenzfläche und/oder der Ausgleich einer vorliegenden Soll-Ist-Abweichung der Ist-Intensität des Strahls der Strahlquelle-Ablenk-Einheit von einer gewünschten und/oder durch die Strahlquelle-Ablenk-Einheit maximal erzeugbaren Soll-Intensität bezeichnet. Weist also der Strahl der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk-Einheit eine größere oder kleinere laterale Ist-Ausdehnung als die absolute Referenzmarke auf der

Referenzfläche auf, wird die laterale Ist-Ausdehnung des Strahls der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk-Einheit an die laterale Ist-Ausdehnung der absoluten

Referenzmarke angepasst beziehungsweise die laterale Ist-Ausdehnung des Strahls der Strahlquelle-Ablenk-Einheit über die laterale Ist-Ausdehnung der absoluten Referenzmarke gelegt. Weist also der Strahl der zu kalibrierenden Strahlquelle- Ablenk-Einheit eine von der gewünschten Intensität abweichende Ist-Intensität auf, wird die Ist-Intensität des Strahls der Strahlquelle-Ablenk-Einheit auf die gewünschte, beispielsweise maximale, Intensität eingestellt. Auch eine kombinierte Kalibrierung anhand der lateralen Ausdehnung und der Intensität ist denkbar. Durch die

Fokuskalibrierung kann die durch thermische Beeinflussung bedingte

Fokusverschiebung einzelner Strahlen einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit und der daraus resultierende Positionierungsversatz zwischen mehreren Strahlen während eines Baujobs ausgeglichen werden. Alternativ können auch Strahlquelle-Ablenk- Einheiten, an denen keine oder eine entsprechend gewählte Fokuskalibrierung durchgeführt wurde, zum Aufschmelzen von Pulver über eine größere Fläche verwendet werden.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass anhand der mindestens einen absoluten Referenzmarke eine Positionskalibrierung, das heißt eine

Ausrichtungskorrektur beziehungsweise ein Ausgleich einer Soll-Ist-Abweichung, der Strahlquelle-Ablenk-Einheit durch geführt wird und hierzu mittels des Detektors eine Soll-Ist-Abweichung zwischen der absoluten Referenzmarke und einem Strahl der Strahlquelle-Ablenk-Einheit ermittelt und eine Einstellung der Strahlquelle-Ablenk- Einheit und/oder des Strahls, beispielsweise durch horizontales und/oder vertikales Verfahren und Einstellen der Strahlquelle-Ablenk-Einheit und/oder Fokussierlinse(n) und/oder Umlenkspiegel, korrigiert wird, um die ermittelte Soll-Ist-Abweichung zu minimieren, zu eliminieren oder auf einen gewünschten Wert einzustellen. Als Positionskalibrierung wird die Minimierung, Eliminierung oder Einstellung einer vorliegenden Abweichung des von der Strahlquelle-Ablenk-Einheit erzeugten und auf die Referenzfläche auftreffenden Strahls von der dorthin projizierten absoluten Referenzmarke in lateraler Richtung bezogen auf die Referenzfläche bezeichnet. Mit anderen Worten wird also die laterale Abweichung zwischen den Strahlen der Strahlquelle-Ablenk-Einheit und der absoluten Referenzmarke überprüft und, falls eine Abweichung detektiert wird, eine laterale Ausrichtung der Strahlquelle-Ablenk- Einheit vorgenommen, um die ermittelte Soll-Ist-Abweichung zu minimieren, zu eliminieren oder auf einen gewünschten Wert einzustellen.

In einem Schritt der Positionskalibrierung wird also mittels der Einrichtung eine absolute Referenzmarke mit einer entsprechenden Querschnittsfläche auf der Referenzfläche erzeugt. In einem weiteren Schritt wird mit der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk-Einheit ein Strahl erzeugt und mit einer entsprechenden

Querschnittsfläche auf die Referenzfläche projiziert. In einem zusätzlichen Schritt wird die Soll-Ist-Abweichung zwischen der absoluten Referenzmarke und dem Strahl der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk-Einheit, insbesondere zwischen den jeweiligen Bezugspunkten der Querschnittsflächen mittels des Detektors, der einer der unten näher beschriebenen Detektoren sein kann, erfasst und auf Basis der Soll-Ist- Abweichung eine entsprechende Einstellung der Strahlquelle-Ablenk-Einheit vorgenommen.

In besonders vorteilhafter Weise wird anhand der mindestens einen absoluten Referenzmarke eine Fokuskalibrierung einer zweiten, vorzugsweise jeder weiteren, Strahlquelle-Ablenk-Einheit der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung durchgeführt.

In besonders vorteilhafter Weise wird anhand der mindestens einen absoluten

Referenzmarke eine Positionskalibrierung einer zweiten, vorzugsweise jeder weiteren, Strahlquelle-Ablenk-Einheit der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung durchgeführt.

Sofern die Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen

Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung also über mehr als eine Strahlquelle- Ablenk-Einheit verfügt und dementsprechend als Multiscanner-Anlage ausgebildet ist, können auch eine, mehrere oder jede der Strahlquelle-Ablenk-Einheiten anhand der einen oder mehreren absoluten Referenzmarke(n) gemäß der zuvor beschriebenen Fokuskalibrierung und/oder Positionskalibrierung ausgerichtet werden. Besonders vorteilhaft ist, dass in diesem Sinne einzelne Strahlquelle-Ablenk-Einheiten fokuskalibriert bzw. positionskalibriert werden können, ohne die Gesamtheit aller Strahlquelle-Ablenk-Einheiten fokuskalibrieren bzw. positionskalibrieren zu müssen.

Die vorgenannten Positionskalibrierungen können jeweils nach oder vor einer oben erwähnten Fokuskalibrierung oder ohne eine solche Fokuskalibrierung durchgeführt werden. Es kann also gewählt werden, ob eine oder mehrere oder jede Strahlquelle- Ablenk-Einheit positions- und fokuskalibriert oder eine oder mehrere oder jede Strahlquelle-Ablenk-Einheit nur positionskalibriert oder nur fokuskalibriert werden.

In einer zweiten Ausführungsform wird als virtuelle Referenzmarke eine relative Referenzmarke durch die Strahlquelle-Ablenk-Einheit erzeugt. Wie die die absolute Referenzmarke erzeugende Einrichtung kann die die relative Referenzmarke(n) erzeugende Strahlquelle-Ablenk-Einheit ein, insbesondere dreidimensional, beweglicher Bestandteil der Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung sein. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, in denen die Strahlquelle-Ablenk-Einheit über eine geringere Anzahl von Freiheitsgraden verfügt. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass auch bei der Verwendung einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit zur Erzeugung einer relativen Referenzmarke kein Einbrand im Pulver erzeugt wird, indem die relative Referenzmarke durch einen Strahl erzeugt wird, der eine Intensität aufweist, die kein Schmelzen des Pulvers hervorruft.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass, vorzugsweise nach der anhand der mindestens einen absoluten Referenzmarke erfolgten Fokuskalibrierung einer ersten Strahlquelle-Ablenk-Einheit, mittels der ersten Strahlquelle-Ablenk-Einheit eine Fokuskalibrierung einer zweiten, vorzugsweise jeder weiteren, Strahlquelle-Ablenk- Einheit durch geführt wird und hierzu mittels des Detektors eine Soll-Ist-Abweichung zwischen einem Strahl der ersten Strahlquelle-Ablenk-Einheit, welcher die relative Referenzmarke erzeugt, und einem Strahl der zweiten, vorzugsweise jeder weiteren, Strahlquelle-Ablenk-Einheit bezogen auf die Referenzfläche ermittelt und eine Einstellung der zweiten Strahlquelle-Ablenk-Einheit und/oder des Strahls korrigiert wird, um die ermittelte Soll-Ist-Abweichung zu minimieren, zu eliminieren oder auf einen gewünschten Wert einzustellen. Sofern die Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung also über mehr als eine Strahlquelle-Ablenk-Einheit verfügt und dementsprechend als Multiscanner-Anlage ausgebildet ist, können auch eine, mehrere oder jede der Strahlquelle-Ablenk-Einheiten anhand einer ersten Strahlquelle-Ablenk-Einheit gemäß der zuvor beschriebenen Fokuskalibrierung ausgerichtet werden.

In vorteilhafter Weise wird eine Positionskalibrierung einer zweiten Strahlquelle- Ablenk-Einheit in Bezug auf die relative Referenzmarke durchgeführt und hierzu mittels des Detektors eine Soll-Ist-Abweichung zwischen der relativen Referenzmarke und einem Strahl der zweiten Strahlquelle-Ablenk-Einheit bezogen auf die

Referenzfläche ermittelt und eine Einstellung der zweiten Strahlquelle-Ablenk-Einheit und/oder des Strahls korrigiert, um die ermittelte Soll-Ist-Abweichung zu minimieren, zu eliminieren oder auf einen gewünschten Wert einzustellen.

In einem Schritt wird also mittels der einen Strahlquelle-Ablenk-Einheit eine relative Referenzmarke erzeugt und mit einer entsprechenden Querschnittsfläche auf die Referenzfläche projiziert. In einem weiteren Schritt wird mit der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk-Einheit ein Strahl erzeugt und mit einer entsprechenden

Querschnittsfläche auf die Referenzfläche projiziert. In einem zusätzlichen Schritt wird die laterale Soll-Ist-Abweichung zwischen der relativen Referenzmarke und dem Strahl der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk-Einheit, insbesondere zwischen den jeweiligen Bezugspunkten der Querschnittsflächen mittels des Detektors, der einer der unten näher beschriebenen Detektoren sein kann, erfasst und auf Basis der Soll- Ist-Abweichung eine entsprechende Einstellung der zweiten Strahlquelle-Ablenk- Einheit vorgenommen. Jede weitere Strahlquelle-Ablenk-Einheit kann gemäß der zuvor beschriebenen Vorgehensweise positionskalibriert werden. In vorteilhafter Weise können einzelne Strahlquelle-Ablenk-Einheiten kalibriert werden, ohne die Gesamtheit aller Strahlquelle-Ablenk-Einheiten kalibrieren zu müssen.

In vorteilhafter Weise wird zur Ermittlung der Soll-Ist-Abweichung im Rahmen der Positionskalibrierung und/oder der Fokuskalibrierung mindestens ein Detektor verwendet. In einer ersten Ausführungsform des Detektors ist dieser ein globaler Detektor, welcher, insbesondere mittig, über der Referenzfläche angeordnet ist und vorzugsweise eine Kamera umfasst, und wird zur Ermittlung der Soll-Ist-Abweichung zwischen jeder Referenzmarke und dem Strahl jeder Strahlquelle-Ablenk-Einheit eingesetzt. Hierzu ist der Erfassungsbereich des globalen Detektors größer oder gleich der Referenzfläche. In einer zweiten Ausführungsform des Detektors ist dieser ein lokaler Detektor, welcher insbesondere einer der Strahlquelle-Ablenk-Einheiten zugeordnet ist und vorzugsweise eine Kamera umfasst, und wird zur Ermittlung der Soll-Ist-Abweichung zwischen jeder Referenzmarke und dem Strahl der ihm zugeordneten Strahlquelle- Ablenk-Einheit eingesetzt. Der Erfassungsbereich des Detektors stimmt dann zumindest teilweise mit dem Erfassungsbereich der zugeordneten Strahlquelle- Ablenk-Einheit überein. Die Ausrichtung des Erfassungsbereichs des Detektors wird gemeinsam und insbesondere gleichförmig mit der Ausrichtung des

Erfassungsbereichs der Strahlquelle-Ablenk-Einheit verändert. Es sind auch

Ausführungsformen denkbar, bei denen mehrere lokale oder globale Detektoren oder eine Kombination aus einem oder mehreren lokalen und einem oder mehreren globalen Detektoren eingesetzt werden. In vorteilhafter Weise wird anhand des Detektors eine Fokuskalibrierung der

Strahlquelle-Ablenk-Einheit durchgeführt und hierzu mittels des lokalen und/oder globalen Detektors eine Soll-Ist-Abweichung zwischen einer, beispielsweise rechnerisch ermittelten, für den von der Strahlquelle-Ablenk-Einheit erzeugten Strahl vorgegebenen lateralen Soll-Ausdehnung und/oder Soll-Intensität und einer lateralen Ist-Ausdehnung und/oder Ist-Intensität eines von der Strahlquelle-Ablenk-Einheit erzeugten Strahls, insbesondere jeweils bezogen auf die Referenzfläche, ermittelt und eine Einstellung der Strahlquelle-Ablenk-Einheit und/oder des Strahls korrigiert, um die ermittelte Soll-Ist-Abweichung auf der Referenzfläche zu minimieren, zu eliminieren oder auf einen gewünschten Wert einzustellen. Mit anderen Worten ermöglichen also der oder die Detektor(en) eine Fokuskalibrierung, indem die laterale Ist-Ausdehnung eines Strahls einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit auf der

Referenzfläche vermessen und mit der diesbezüglichen Soll-Ausdehnung des Strahls verglichen wird. Weist also der Strahl der zu kalibrierenden Strahlquelle-Ablenk- Einheit eine größere oder kleinere laterale Ist-Ausdehnung als Soll-Ausdehnung auf der Referenzfläche auf, wird die Ist-Ausdehnung der Strahlquelle-Ablenk-Einheit an die der Soll-Ausdehnung angepasst.

Es ist außerdem von besonderem Vorteil, dass die Positionskalibrierung und/oder die Fokuskalibrierung vor und/oder während eines Baujobs durch geführt wird. Besonders das Bereitstellen einer virtuellen Referenzgeometrie auf einer Referenzfläche, die über die Trägerplatte heb- und senkbar ist, erlaubt die Kalibrierung einer oder mehrerer Strahlquelle-Ablenk-Einheiten während eines Baujobs. Besonders vorteilhaft ist, dass potentielle Verschiebungen der Strahlen der jeweiligen Strahlquelle-Ablenk- Einheit, bedingt durch eine thermische Belastung oder mechanisches Setzen, während des Baujobs ausgeglichen werden können. Vorteilhaft wird durch die

Möglichkeit, einzelne Strahlquelle-Ablenk-Einheiten einer Multiscanner-Anlage kalibrieren zu können, eine Verwendung der anderen Strahlquelle-Ablenk-Einheiten zur Bearbeitung des Werkstücks während einer Kalibrierung einzelner Strahlquelle- Ablenk-Einheiten sichergestellt.

Vorteilhaft wird eine Inter- und/oder Extrapolation von Stützstellen, die zur

Ausrichtung einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit verwendet werden, durchgeführt, um dadurch die Anzahl der zur Kalibrierung zu erzeugenden Referenzmarken zu reduzieren. Hauptvorteil dieser Reduktion ist, dass ein Ausgleich von Verschiebungen des Strahls einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit aufgrund thermischer Belastung auf Basis einer zeitnahen Auswertung vorgenommen werden kann, damit das zu vermessende optische System während der Kalibrierung unter thermischen

Einsatzbedingungen steht. Vorzugsweise ist eine Kalibrierung innerhalb einer Minute, vorzugsweise innerhalb von 30 Sekunden durchzuführen.

Vorzugsweise lässt sich das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren mit einer

Steuereinheit für eine Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von

dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere für eine PBLS-Anlage, nutzen, wobei die Steuereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, die Anlage so zu steuern, dass das zuvor beschriebene Kalibrierverfahren

durch geführt wird. Die Steuereinheit wird während einer Kalibrierung zur Auswertung der Daten von dem oder den Detektor(en) genutzt und gibt anschließend auf deren Basis die entsprechende Einstellung der in der Kalibrierung befindlichen Strahlquelle- Ablenk-Einheit einschließlich des hiervon erzeugten und ausgesendeten Strahls vor. Hierfür ist die Steuereinheit über Signalverbindungen mit jeder Strahlquelle-Ablenk- Einheit, jeder Einheit zur Erzeugung von absoluten Referenzmarken und jedem Detektor verbunden. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dieselbe Steuereinheit, die auch für die Steuerung während des pulverbettbasierten Generierens von

dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere PBLS-Verfahrens, verwendet wird. In vorteilhafter Weise lässt sich das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren für eine Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere PBLS-Anlage, mit einer heb- und senkbaren Trägerplatte und einer Strahlquelle-Ablenk-Einheit nutzen, wobei die Anlage die zuvor beschriebene Steuereinrichtung sowie einen globalen und/oder lokalen Detektor aufweist und damit eingerichtet und ausgebildet ist, das zuvor beschriebene Kalibrierverfahren mittels der relativen Referenzmarke durchzuführen, oder die zuvor beschriebene Steuereinheit, eine Einrichtung zur Erzeugung von absoluten Referenzmarken sowie einen globalen und/oder lokalen Detektor aufweist und damit eingerichtet und ausgebildet ist, das zuvor beschriebene Kalibrierverfahren mittels der absoluten und/oder relativen Referenzmarke durchzuführen.

Ist die Anlage zum pulverbettbasierten Generieren von dreidimensionalen Bauteilen mittels elektromagnetischer Strahlung eine PBLS-Anlage, umfasst diese außerdem eine Prozesskammer, die einen Kammerboden aufweist und innerhalb welcher üblicherweise zumindest das Auftragsmedium angeordnet und beweglich gelagert ist. Um während des Schmelzprozesses eine durch Oxidation erfolgende Kontamination des Werkstoffs zu verhindern, wird PBLS unter Vakuum oder in einer

Schutzgasatmosphäre durchgeführt. Dadurch können mittels PBLS relative

Bauteildichten von mehr als 99 % erreicht werden. Zu diesem Zweck ist die

Prozesskammer gasdicht ausgeführt und es wird in ihr ein Vakuum oder eine entsprechende Schutzgasatmosphäre, insbesondere eine inerte Gasatmosphäre mit Argon, Stickstoff oder Helium, erzeugt und aufrechterhalten. Auch in dem

Bauteilbehälter mit der Trägerplatte und der Bauplattform, einem etwaigen

Vorratsbehälter, einem Pulverbehälter und einem Pulverüberlauf der PBLS-Anlage herrscht Vakuum oder Schutzgasatmosphäre, weshalb diese hierfür entsprechend gasdicht an die Prozesskammer angeschlossen sind. Beim PBLS-Verfahren, das auf einer entsprechenden PBLS-Anlage durchgeführt werden kann, wird mittels des beweglichen Auftragsmediums, das beispielsweise als Bürste, Klinge, oder Gummilippe ausgebildet sein kann, eine erste dünne

Pulverschicht des zu verarbeitenden Werkstoffs mit einer gleichmäßigen Schichtdicke von üblicherweise 10 bis 100 pm auf eine Bauplattform aufgetragen. Das

Auftragsmedium ist üblicherweise an einem Schieber befestigt, der zur erforderlichen Bewegung des Auftragsmediums entsprechend beweglich, insbesondere

translatorisch und parallel zum Kammerboden, gelagert ist. Die Bauplattform ist hierbei zunächst in einer Ausgangslage angeordnet, in der sich die Bauplattform mit ihrer Oberfläche um den Betrag der gewünschten Schichtdicke unterhalb einer sich horizontal erstreckenden und in der Regel vom Kammerboden oder in dessen Nahbereich, das heißt bis ca. 3 mm oberhalb des Kammerbodens, gebildeten Arbeitsebene befindet. Oberhalb und parallel zur Arbeitsebene ist das

Auftragsmedium über den Schieber beweglich, um das Pulver auf die Bauplattform zu schieben beziehungsweise aufzutragen.

Aus einem neben der Bauplattform angeordneten Pulverbehälter kann ein

sogenannter Bottom Up-Pulverfördermechanismus, insbesondere im laufenden Betrieb der PBLS-Anlage, Pulver bereitstellen. Beim Überfahren des Pulverbehälters, der über den Bottom Up-Pulverfördermechanismus Pulver von unterhalb des

Kammerbodens in Richtung des Kammerbodens fördert und dort über eine Öffnung des Pulverbehälters dieses für das Auftragsmedium bereitstellt, und des

Bauteilbehälters mit der Bauplattform überspannt das Auftragsmedium die Öffnung des jeweiligen Behälters vollständig, um zwischen der Bauplattform und der

Arbeitsebene eine gleichmäßige Pulverschicht mit möglichst ebener Oberfläche erzeugen zu können. Anschließend wird das Pulver der aufgetragenen Schicht mittels eines Laserstrahls selektiv beziehungsweise lokal, das heißt nur in nach einem 3D- CAD-Modell des zu fertigenden Bauteils ausgewählten Bereichen, vorzugsweise vollständig aufgeschmolzen, wobei auch poröse Strukturen erzeugt werden können. Ausgehend von der Ausgangslage wird die Bauplattform nach dem Schmelzen der ausgewählten Bereiche der ersten Pulverschicht um den Betrag einer weiteren gewünschten Schichtdicke abgesenkt und eine weitere Pulverschicht auf die jeweils vorherige Schicht aufgetragen, aufgeschmolzen und hierdurch verdichtet sowie mit der vorherigen Schicht verbunden. Zumindest eine der vorherigen Schichten wird hierbei zumindest teilweise wieder aufgeschmolzen, um eine stoffschlüssige

Verbindung mit der folgenden Schicht zu gewährleisten. Dieser Zyklus wiederholt sich mit mehreren Pulverschichten. Durch das vollständige Aufschmelzen und

anschließende Erstarren der in der jeweiligen Pulverschicht ausgewählten Bereiche erfolgt somit ein schichtweises Verdichten des Werkstoffs zu dem zu fertigenden Bauteil. Durch das selektive Aufschmelzen ausgewählter Bereiche in jeder

Pulverschicht wird in dem Bauteilbehälter zwischen der Bauplattform und der Arbeitsebene auch ein Pulverbett aus nicht aufgeschmolzenem Pulver aller aufgetragenen Schichten aufgebaut, das das Bauteil umgibt. Zur Bauteilentnahme aus dem Pulverbett wird der von der Bauplattform gebildete Boden des

Bauteilbehälters in Richtung der Arbeitsebene und damit in Richtung einer dem Boden gegenüberliegenden oberen Öffnung des Bauteilbehälters angehoben und die Bauplattform, mit der das Bauteil über die erste Schicht stoffschlüssig verbunden ist aus der PBLS-Anlage entnommen. Das Bauteil wird anschließend von der

Bauplattform getrennt, beispielswiese abgesägt. Alternativ kann das Trennen entfallen, sofern die Bauplattform eine Preform ist, die Teil des Bauteils geworden ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht einer PBLS-Anlage mit einer Laser-Scannereinheit und einer geöffneten Prozesskammer,

Figur 2 eine Ansicht einer Multiscanner-PBLS-Anlage mit zwei Laser- Scannereinheiten und einer geöffneten Prozesskammer,

Figur 3 eine Ansicht eines Bauteilbehälters,

Figur 4 eine schematische Querschnitts-Ansicht des Bauteilbehälters aus Figur 3, Figur 5 eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung der Laser- Scannereinheit der PBLS-Anlage mittels einer absoluten Referenzmarke und einem globalen Detektor,

Figur 5a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 5 beschriebenen

Positionskalibrierung,

Figur 6 eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung der Laser- Scannereinheit der PBLS-Anlage mittels einer absoluten Referenzmarke und einem lokalen Detektor,

Figur 6a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 6 beschriebenen

Positionskalibrierung,

Figur 7 eine schematische Darstellung einer Fokuskalibrierung der Laser- Scannereinheit der PBLS-Anlage mittels einer absoluten Referenzmarke und einem globalen Detektor,

Figur 7a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 7 beschriebenen

Fokuskalibrierung,

Figur 8 eine schematische Darstellung einer Fokuskalibrierung der Laser- Scannereinheit der PBLS-Anlage mittels einer absoluten Referenzmarke und einem lokalen Detektor,

Figur 8a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 8 beschriebenen

Fokuskalibrierung,

Figur 9 eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung einer von zwei Laser-Scannereinheiten der Multiscanner-PBLS-Anlage mittels einer relativen

Referenzmarke und einem globalen Detektor,

Figur 9a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 9 beschriebenen

Positionskalibrierung,

Figur 10 eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung einer von zwei Laser-Scannereinheiten der Multiscanner-PBLS-Anlage mittels einer relativen

Referenzmarke und einem lokalen Detektor,

Figur 10a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 10 beschriebenen

Positionskalibrierung,

Figur 1 1 eine schematische Darstellung einer Fokuskalibrierung der Laser- Scannereinheit der PBLS-Anlage mittels einem lokalen Detektor, und

Figur 1 1a eine schematische Darstellung nach der zu Figur 11 beschriebenen

Fokuskalibrierung.

Die Figur 1 zeigt eine Ansicht einer PBLS-Anlage 1 mit einer als Laser-Scannereinheit 2 ausgebildeten Strahlquelle-Ablenk-Einheit. Die PBLS-Anlage 1 weist eine

Prozesskammer auf, die ein Prozesskammer-Oberteil 3 und ein Prozesskammer- Unterteil 4 umfasst. Über mindestens eine in dem Oberteil 3 vorgesehene Öffnung, die beispielsweise mittels Glas gasdicht verschlossen ist, können Strahlen der außerhalb der Prozesskammer angeordneten Scannereinheit 2 in die Prozesskammer eingekoppelt werden. Das Unterteil 4 wird nach unten hin über einen Kammerboden 5 der Prozesskammer abgeschlossen. Die Prozesskammer ist in der dargestellten Ansicht geöffnet und hierfür aufgeklappt, wofür das Oberteil 3 vom stationären Unterteil 4 und dem Kammerboden 5 nach oben und seitlich weggeschwenkt wurde. An einer Innenseite des Prozesskammer-Oberteils 3 ist ein Schieber 8 parallel zu einem Kammerboden 5 der Prozesskammer translatorisch beweglich gelagert. Am Schieber 8 ist ein Auftragsmedium 7, das beispielsweise als Bürste, Klinge, oder Gummilippe ausgebildet sein kann, befestigt, so dass bei geschlossener

Prozesskammer über eine Bewegung des Schiebers 8 das Auftragsmedium 7 translatorisch und parallel zum Kammerboden 5 der Prozesskammer bewegt werden kann. Das Auftragsmedium 7 wird dabei genutzt, um Pulver auf einer gegenüber dem Kammerboden 5 vertikal heb- und senkbaren Bauplattform 6 zu verteilen

beziehungsweise an diese abzugeben. Zu diesem Zweck überspannt das

Auftragsmedium 7 bei geschlossener Prozesskammer die Bauplattform 6 quer zu seiner Bewegungsrichtung. Das Pulver wird aus einem Pulverbehälter 10 neben der Bauplattform 6 über einen so genannten Bottom Up-Pulverfördermechanismus von unterhalb des Kammerbodens 5 in Richtung des Kammerbodens 5 gefördert und dort über eine Öffnung 10a des Pulverbehälter 10 für das Auftragsmedium 7 bereitgestellt. Über einen mit dem Pulverbehälter 10 verbundenen Vorratsbehälter 9 kann der Pulverbehälter 10 beziehungsweise dessen Bottom Up-Pulverfördermechanismus, insbesondere im laufenden Betrieb der PBLS-Anlage 1 , mit Pulver versorgt werden. Auf der Bauplattform 6 wird das Bauteil mit dem oben beschriebenen PBLS-Verfahren hergestellt. An einer in Bewegungsrichtung des Schiebers 8 beziehungsweise des Auftragsmediums 7 gesehen und dem Pulverbehälter 10a gegenüberliegenden Seite der Bauplattform 6 ist ein Pulverüberlauf 10b angeordnet, der überschüssiges Pulver aufnimmt, welches im Zuge des Überfahrens der Bauplattform 6 nicht vom

Auftragsmedium 7 an diese abgegeben wurde. Die Bauplattform 6 ist

dementsprechend zwischen dem Pulverbehälter 10 und dem Pulverüberlauf 10b angeordnet.

Die Figur 2 zeigt eine Ansicht einer Multiscanner-PBLS-Anlage 11 mit zwei Laser- Scannereinheiten 2, welche beide der Bauplattform 6 zugeordnet sind. Alternativ kann die Multiscanner-PBLS-Anlage 11 auch mehr als zwei Laser-Scannereinheiten aufweisen. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 1 auch für die in Figur 2 gezeigte PBLS-Anlage 1.

Die Figur 3 zeigt eine Ansicht eines Bauteilbehälters 12. Dieser wird seitlich durch die Bauteilbehälterseitenwand 13 begrenzt. Die Bauplattform 6 ist entsprechend der Grundfläche des Bauteilbehälters 12 innerhalb dessen Bauteilbehälterseitenwand 13 eingepasst. Die Bauplattform 6 kann beispielsweise von einer Substratplatte, von der das fertige Bauteil getrennt werden muss, oder einer Preform, die Teil des Bauteils wird, gebildet werden. Die Bauplattform 6 wird von einer hier nicht dargestellten Trägerplatte 16 (siehe Figur 4) getragen, die wiederum gemeinsam mit der

Bauplattform 6 innerhalb des Bauteilbehälters 12 über einen Hubantrieb vertikal gehoben und gesenkt werden kann. Der Hubantrieb kann beispielsweise einen elektromechanischen Hubzylinder, Kugelgewindetrieb, Riementrieb, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb umfassen. Im vorliegenden Beispiel weist der Hubantrieb einen oder mehrere mit der T rägerplatte 16 verbundene Antriebsschlitten 15 (siehe Figur 4) auf, die dann entlang einer oder mehrerer Antriebsschienen 14 vertikal verfahren werden können.

Die Figur 4 zeigt eine schematische Querschnitts-Ansicht des unter Figur 3 beschriebenen Bauteilbehälters 12. Die Trägerplatte 16 bildet den beweglichen Boden des Bauteilbehälters 12, der sich mit einer dem Boden gegenüberliegenden oberen Öffnung unterhalb der Arbeitsebene 17 an die Arbeitsebene 17 anschließt. Hierbei ist die Trägerplatte 16 nach Art eines Kolbens innerhalb der rechtwinklig zum Boden verlaufenden Bauteilbehälterseitenwand 13 des Bauteilbehälters 12 eingepasst und beweglich, um mittels des Hubantriebs schrittweise in Bezug zur Arbeitsebene 17 abgesenkt oder angehoben werden zu können. Die Bauplattform 6 wird von der Trägerplatte 16 getragen und ist auf dieser angeordnet, beispielsweise aufgelegt oder lösbar befestigt, insbesondere angeschraubt oder verspannt. Eine Referenzfläche 30 wird von der auf der Trägerplatte 16 angeordneten Bauplattform 6 gebildet. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 3 auch für den in Figur 4 gezeigten Bauteilbehälter 12.

Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung der Laser- Scannereinheit 2 der PBLS-Anlage 1 mittels einer virtuellen, absoluten

Referenzmarke und einem globalen Detektor 26. Der für diese Positionskalibrierung benötigte Aufbau umfasst neben der Laser-Scannereinheit 2, dem globalen Detektor 26 und einer die virtuelle, absolute Referenzmarke erzeugenden Einheit 24 eine Steuereinheit 28 und eine Referenzfläche 30, auf die die absolute Referenzmarke und der Laserstrahl 20 der Laser-Scannereinheit 2 projiziert werden. Die Laser- Scannereinheit 2 umfasst eine Laserstrahlquelle 18 und eine Ablenkeinheit 19. Die Ablenkeinheit 19 umfasst einen Umlenkspiegel 21 , zwei Fokussierlinsen 22, von denen mindestens eine beweglich ist, und zwei Umlenkspiegel 23. Die Laser- Scannereinheit 2 ist in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verfahrbar. Die Einheit 24 und die Referenzfläche 30, durch heben/senken der Trägerplatte 16, sind vertikal bewegbar. Dies ermöglicht somit, die relative Position und insbesondere den Abstand zwischen der Referenzfläche 30 und der Laser-Scannereinheit 2 sowie der Einheit 24 einzustellen. Der globale Detektor 26 verfügt über einen Erfassungsbereich 34, der größer als die Referenzfläche 30 ist. Zur Positionskalibrierung wird die Laser-Scannereinheit 2 über die Signalverbindung 29 von der Steuereinheit 28 angesteuert, sodass diese einen Laserstrahl 20 erzeugt, der mit einer entsprechenden Querschnittsfläche (nicht dargestellt) auf die Referenzfläche 30 projiziert wird. Zudem wird die Einheit 24 von der Steuereinheit 28 über die Signalverbindung 29 angesteuert, sodass diese einen elektromagnetischen Strahl 25 erzeugt, der auf die Referenzfläche 30 die absolute Referenzmarke mit einer entsprechenden Querschnittsfläche (nicht dargestellt) projiziert. Nach Erfassung der Querschnittsflächen der auf die Referenzfläche 30 projizierten Strahlen 20, 25 durch den globalen Detektor 26 wird ein entsprechendes Signal über die Signalverbindung 29 zwischen dem globalen Detektor 26 und der Steuereinheit 28 zur Auswertung an die Steuereinheit 28 übermittelt. Die

Steuereinheit 28 wertet das Signal vom Detektor 26 aus, indem der Bezugspunkt 38 des Laserstrahls 20, insbesondere der hierdurch erzeugten Querschnittsfläche, sowie der Bezugspunkt 31 der absoluten Referenzmarke, insbesondere der hierdurch erzeugten Querschnittsfläche, von der Steuereinheit 28 berechnet und/oder definiert wird. Die Bezugspunkte 31 , 38 sind jeweils anhand einer kreuzförmigen Markierung auf der Referenzfläche 30 dargestellt. Anschließend wertet die Steuereinheit 28 eine Soll-Ist-Abweichung 33 zwischen den Bezugspunkten 31 , 38 aus, indem sie einen Abstand zwischen den Bezugspunkten 31 , 38 ermittelt, und sendet zur Korrektur der entsprechenden Einstellung der Laser-Scannereinheit 2 ein Signal über die

Signalverbindung 29 zwischen der Steuereinheit 28 und der Laser-Scannereinheit 2. Falls erforderlich, wird der Ablauf sooft wiederholt, bis der Bezugspunkt 38 des Laserstrahls 20 der Laser-Scannereinheit 2 über dem Bezugspunkt 31 des elektromagnetischen Strahls 25 der Einrichtung 24 liegt. Gemäß dieser

Vorgehensweise wird also eine Positionskalibrierung mittels einer absoluten

Referenzmarke und einem globalen Detektor 26 durchgeführt. Bei einer Multiscanner- PBLS-Anlage 11 kann diese Positionskalibrierung an jeder weiteren der Laser- Scannereinheiten 2 analog durchgeführt werden.

Die Figur 5a zeigt eine schematische Darstellung nach der zu Figur 5 beschriebenen Positionskalibrierung. Die Bezugspunkte 31 und 38 liegen hier durch die

vorgenommene Positionskalibrierung übereinander. Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung der Strahlquelle-Ablenk-Einheit 2 der PBLS-Anlage 1 mittels einer absoluten

Referenzmarke und einem lokalen Detektor 27. Im Gegensatz zur

Positionskalibrierung gemäß Figur 5 wird also ein lokaler statt einem globalen

Detektor eingesetzt. Der lokale Detektor 27 verfügt über einen Erfassungsbereich 35, der kleiner als die Referenzfläche 30 und der Laser-Scannereinheit 2 zugeordnet ist. Damit der lokale Detektor 27 die Querschnittsfläche der absoluten Referenzmarke sowie Querschnittsfläche des Laserstrahls 20, der von der ihm zugeordneten Laser- Scannereinheit 2 erzeugt wird, erfassen kann, ist der Umlenkspiegel 21 derart teildurchlässig ausgestaltet und eingerichtet, dass durch diesen entsprechende elektromagnetische Strahlen dringen können, die von der Referenzfläche 30 reflektiert werden. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 5 auch für die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform.

Die Figur 6a zeigt eine schematische Darstellung nach der zu Figur 6 beschriebenen Positionskalibrierung. Die Bezugspunkte 31 und 38 liegen hier durch die

vorgenommene Positionskalibrierung übereinander.

Die Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Fokuskalibrierung der Laser- Scannereinheit 2 der PBLS-Anlage 1 mittels einer von der Einrichtung 24 auf die Referenzfläche 30 projizierten absoluten Referenzmarke und einem globalen Detektor 26. Bei der Fokuskalibrierung wird statt der Soll-Ist-Abweichung 33 zwischen den Bezugspunkten des Laserstrahls 20 und des elektromagnetischen Strahls 25 die Soll- Ist-Abweichung 33 zwischen der lateralen Ist-Ausdehnung 37 des Laserstrahls 20 und der lateralen Ist-Ausdehnung 36 des elektromagnetischen Strahls 25 bestimmt. Die laterale Ist-Ausdehnung 37 des Laserstrahls 20 und die laterale Ist-Ausdehnung 36 des elektromagnetischen Strahls 25 sind anhand einer runden Markierung auf der Referenzfläche 30 dargestellt. Die laterale Ist-Ausdehnung 37 des Laserstrahls 20 ist in diesem Beispiel größer als die laterale Ist-Ausdehnung 36 des elektromagnetischen Strahls 25. Nach einer entsprechenden Auswertung durch die Steuereinheit 28 wird die Laser-Scannereinheit 2 von der Steuereinheit 28 über die Signalverbindung 29 zwischen der Steuereinheit 28 und der Laser-Scannereinheit 2 angesteuert. Die Einstellung der Laser-Scannereinheit 2 und insbesondere der beweglichen

Fokussierlinse(n) 22 wird/werden so verändert, dass die laterale Ist-Ausdehnung 37 des Laserstrahls 20 mit der lateralen Ist-Ausdehnung 36 des elektromagnetischen Strahls 25 übereinstimmt. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 5 auch für die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform.

Die Figur 7a zeigt eine schematische Darstellung nach der zu Figur 7 beschriebenen Fokuskalibrierung. Die lateralen Ist-Ausdehnungen 37 und 36 liegen hier durch die vorgenommene Fokuskalibrierung deckungsgleich übereinander.

Die Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Fokuskalibrierung der Laser- Scannereinheit 2 der PBLS-Anlage 1 mittels einer von der Einrichtung 24 auf die Referenzfläche 30 projizierten absoluten Referenzmarke und einem lokalen Detektor 27. Im Gegensatz zur Fokuskalibrierung mittels globalem Detektor 26 wird bei dieser Ausführungsform ein lokaler Detektor 27 eingesetzt. Im Übrigen gelten die

Ausführungen zu den Figuren 5, 6 und 7 auch für die in Figur 8 gezeigte

Ausführungsform.

Die Figur 8a zeigt eine schematische Darstellung nach der zu Figur 8 beschriebenen Fokuskalibrierung. Die lateralen Ist-Ausdehnungen 37 und 36 liegen hier durch die vorgenommene Fokuskalibrierung deckungsgleich übereinander.

Die Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung einer von zwei Laser-Scannereinheiten 2 der Multiscanner-PBLS-Anlage 1 1 mittels einer virtuellen, relativen Referenzmarke und einem globalen Detektor 26. Die

Multiscanner-PBLS-Anlage 11 weist zwei Laser-Scannereinheiten 2 auf. Die eine Laser-Scannereinheit 2 wird anhand der anderen Laser-Scannereinheit 2 kalibriert. Dazu erzeugt die eine Laser-Scannereinheit 2 einen Laserstrahl 20, der auf die Referenzfläche 30 projiziert wird und als virtuelle, relative Referenzmarke dient. Der Bezugspunkt 32 dieser relativen Referenzmarke wird von der Steuereinheit 28 berechnet und/oder definiert und ist anhand einer kreuzförmigen Markierung auf der Referenzfläche 30 dargestellt. Anschließend oder gleichzeitig wird von der anderen Laser-Scannereinheit 2 ein Laserstrahl 20 erzeugt und auch auf die Referenzfläche 30 projiziert. Der Bezugspunkt 38 des Laserstrahls 20 wird von der Steuereinheit 28 berechnet und/oder definiert und ist auch anhand einer kreuzförmigen Markierung auf der Referenzfläche 30 dargestellt. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 5 auch für die in Figur 9 gezeigte Ausführungsform, wobei statt der absoluten

Referenzmarke die relative Referenzmarke der einen Laser-Scannereinheit 2 verwendet wird.

Die Figur 9a zeigt eine schematische Darstellung nach der zu Figur 9 beschriebenen Positionskalibrierung. Die Bezugspunkte 32 und 38 liegen hier infolge der

Positionskalibrierung übereinander.

Die Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionskalibrierung einer von zwei Laser-Scannereinheiten 2 der Multiscanner-PBLS-Anlage 1 1 mittels einer relativen Referenzmarke und einem lokalen Detektor 27. Im Gegensatz zu der in Figur 9 gezeigten Ausführungsform werden statt des globalen Detektors 26 zwei, jeweils den Laser-Scannereinheiten 2 zugeordnete, lokale Detektoren 27 eingesetzt, um die Soll-Ist-Abweichung 33 zu ermitteln. Es reicht jedoch, wenn nur einer der beiden Laser-Scannereinheiten 2 ein entsprechender lokaler Detektor 27 zugeordnet wird. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den Figuren 6 und 9 auch für die in Figur 10 gezeigte Ausführungsform.

Die Figur 10a zeigt eine schematische Darstellung nach der zu Figur 10

beschriebenen Positionskalibrierung. Die Bezugspunkte 32 und 38 liegen hier infolge der Positionskalibrierung übereinander.

Die Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Fokuskalibrierung der Laser- Scannereinheit 2 der PBLS-Anlage 1 mittels einem lokalen Detektor 27. Im

Gegensatz zur Fokuskalibrierung mittels einer von der Einrichtung 24 auf die

Referenzfläche 30 projizierten absoluten Referenzmarke und einem lokalen Detektor 27 wird bei dieser Ausführungsform keine absolute Referenzmarke eingesetzt. Die laterale Soll-Ausdehnung 39 ist vorgegeben und wird von der Steuereinheit 28 zur Auswertung der Soll-Ist-Abweichung 33 herangezogen. Die Vorgabe kann

beispielsweise aus einer rechnerischen oder einer iterativen, während der

Auswertung der Soll-Ist-Abweichung 33 durchgeführten, Ermittlung der Soll- Ausdehnung entstehen. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den Figuren 5, 6 und 7 auch für die in Figur 11 gezeigte Ausführungsform.

Die Figur 11 a zeigt eine schematische Darstellung der Laser-Scannereinheit 2 der PBLS-Anlage 1 nach der zu Figur 1 1 beschriebenen Fokuskalibrierung. Die laterale Ist-Ausdehnung 37 und die laterale Soll-Ausdehnung 39 des Laserstrahls 20 liegen hier durch die vorgenommene Fokuskalibrierung deckungsgleich übereinander.

Bezugszeichenliste

1 PBLS-Anlage

2 Laser-Scannereinheit

3 Prozesskammer-Oberteil

4 Prozesskammer-Unterteil

5 Kammerboden

6 Bauplattform

7 Auftragsmedium

8 Schieber

9 Vorratsbehälter

10 Pulverbehälter

10a Öffnung des Pulverbehälters

10b Pulverüberlauf

1 1 Multiscanner-PBLS-Anlage

12 Bauteilbehälter

13 Bauteilbehälterseitenwand

14 Antriebsschiene

15 Antriebsschlitten

16 Trägerplatte

17 Arbeitsebene

18 Laserstrahlquelle

19 Ablenkeinheit

20 Laserstrahl

21 Umlenkspiegel

22 Fokussierlinse

23 Umlenkspiegel

24 Einrichtung zur Erzeugung einer absoluten Referenzmarke

25 Elektromagnetischer Strahl

26 Globaler Detektor

27 Lokaler Detektor

28 Steuereinheit

29 Signalverbindung

30 Referenzfläche

31 Bezugspunkt der absoluten Referenzmarke 32 Bezugspunkt der relativen Referenzmarke

33 Soll-Ist-Abweichung

34 Erfassungsbereich des globalen Detektors

35 Erfassungsbereich des lokalen Detektors

36 laterale Ist-Ausdehnung des elektromagnetischen Strahls

37 laterale Ist-Ausdehnung des Laserstrahls

38 Bezugspunkt des Laserstrahls

39 laterale Soll-Ausdehnung des Laserstrahls