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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR BUILDING UP A WORKPIECE ON A SUPPORT BY LASER RADIATION OF A LASER, MATERIAL FEEDING WITH A CONVEYING DEVICE COUPLED TO A CONTROL DEVICE AND MOVEMENT DEVICES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/041291
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to methods and devices for building up a workpiece on a support by laser radiation of a laser, material feeding with a conveying device coupled to a control device and movement devices, wherein individual drops or portions or particles of a material are applied to the support one after the other with the conveying device and, immediately before, during or after application to the support, the drops, the portions or the particles are subjected to the laser radiation energy determined by the material and the drop or the portion or the particle such that in each case the drop or the portion is heated or the particle is melted and the material of the drop or of the portion or of the particle bonds with the support, the previously arranged material and the support, at least one layer of the material or the previously arranged material and the layer. These are distinguished in particular by allowing the workpieces to be created easily and extremely quickly with high precision.

Inventors:
EBERT ROBBY (DE)
Application Number:
PCT/DE2017/000280
Publication Date:
March 08, 2018
Filing Date:
August 28, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MITTWEIDA FH (DE)
International Classes:
B23K26/342
Foreign References:
DE4415783A11995-08-10
EP0780190A11997-06-25
US20080029501A12008-02-07
DE112014004561T52016-07-07
DE202008013569U12008-12-24
DE4415783A11995-08-10
US20080002950A12008-01-03
EP0780190A11997-06-25
Attorney, Agent or Firm:
KRAUSE, Wolfgang (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufbau eines Werkstücks (1) auf einem Träger (2) mit

Laserstrahlung (3) eines Lasers (4), Werkstoffzufuhr (6) mit einer an eine Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und Bewegungseinrichtungen (5), wobei mit der Fördereinrichtung nacheinander einzelne Tropfen oder Portionen oder Partikel (12) eines Werkstoffs auf den Träger (2) aufgebracht werden und die Tropfen, die Portionen oder die Partikel (12) sofort vor, während oder nach Auftrag auf den Träger (2) mit der durch den Werkstoff und den Tropfen oder der Portion oder des Partikels (12) bestimmten

Laserstrahlungsenergie beaufschlagt werden, so dass jeweils der Tropfen oder die Portion erwärmt oder das Partikel (12) aufgeschmolzen wird und sich der Werkstoff des Tropfens oder der Portion oder des Partikels (12) mit dem Träger (2), dem vorgeordneten Werkstoff und dem Träger (2), wenigstens einer Schicht des Werkstoffs oder dem vorgeordneten Werkstoff und der Schicht verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgebrachte Tropfen oder die aufgebrachte Portion oder das aufgebrachte Partikel ( 2) mit genau einem Laserpuls beaufschlagt wird und dass die zeitliche Folge des Aufbringens der Tropfen oder der Portionen oder der Partikel (12) und die zeitliche Pulsfolge der

Laserpulse phasengleich gesteuert sind.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch wenigstens eine gesteuerte Bewegung ein dreidimensionaler Körper als

Werkstück (1 ) generiert wird.

3. Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks (1 ) auf einem Träger (2) mit Laserstrahlung (3) eines Lasers (4), Werkstoffzufuhr (6) mit einer an eine Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und Bewegungseinrichtungen (5), wobei die Fördereinrichtung zur Werkstoffzufuhr (6) ein mit einem Behälter (8) des Werkstoffes und einem Verdichter (9) gekoppelte Düse (10) zum nacheinander folgenden Austritt jeweils eines Tropfens oder einer Portion oder eines Partikels (12) ist, der Ausgang der Düse (10) über oder auf dem Träger (2) angeordnet ist, die Düse (10) und/oder der Träger (2) an wenigstens einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Antrieb gekoppelt ist oder sind, so dass die Tropfen oder die Portionen oder die Partikel (12) nacheinander auf den Träger (2) gelangen, und eine mit dem Laser (4) verbundene Laserstrahlung (3) auskoppelnde Einrichtung (7) angeordnet ist, so dass Laserstrahlung (3) auf den Tropfen oder die Portion oder das Partikel (12) auf dem Träger (2) gelangt, so dass der Tropfen oder die Portion erwärmt oder das Partikel (12)

aufgeschmolzen wird und sich der Werkstoff des Tropfens oder der Portion oder des Partikels (12) mit dem Träger (2), dem vorgeordneten Werkstoff und dem Träger (2), wenigstens einer Schicht des Werkstoffs oder dem vorgeordneten Werkstoff und der Schicht verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (4) als ein gepulster Laser (4) und der Antrieb mit der Steuereinrichtung so verbunden sind, dass pro Tropfen, Portion oder Partikel (12) des Werkstoffs genau ein Laserpuls einwirkt und dass die Düse (10) eine optische und/oder magnetische und/oder akustische Messeinrichtung (11 ) zum Erfassen des den Tropfen bildenden Fluids, der Portion oder des Partikels (12) aufweist und dass die Messeinrichtung (11 ) mit der Steuereinrichtung verbunden ist.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Düse ( 0) maximal 67% größer als der mittlere Durchmesser der Portionen oder Partikel (12) ist.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Messeinrichtung (11) eine die periodische Störung eines

Magnetfeldes durch die vorbeiströmenden Portionen oder die Partikel (12) erfassende Messeinrichtung (11 ) ist.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Messeinrichtung (11 ) eine den Ultraschall beim Austritt der Tropfen oder der Portionen oder der Partikel (12) erfassende Messeinrichtung (11) ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) ein aus einem für die Laserstrahlung (3) transparenten Material bestehendes Röhrchen ist, dass die Düse (10) gleichzeitig eine die

Laserstrahlung (3) führende und am Ende so auskoppelnde Düse (10) ist, dass die Laserstrahlung (3) auf den Tropfen, die Portion oder das Partikel (12) gelangt.

8. Einrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Laserstrahlung (3) auskoppelnde Ende der Düse (10) weiterhin ein die

Laserstrahlung (3) fokussierendes Ende der Düse (10) ist.

9. Einrichtung nach den Patentansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Düse (10) eine Mikrooptik (13) zur Auskopplung und Fokussierung der Laserstrahlung (3) ist.

10. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messeinrichtung (11) einen das transparente Röhrchen senkrecht durchstrahlenden fokussierten Laserstrahl und einen durch die vorbeiströmenden Tropfen oder die Portionen oder die Partikel (12)

verursachten periodischen Änderungen der Strahlung messenden Detektor aufweist.

Description:
Verfahren und Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks auf einem Träger mit Laserstrahlung eines Lasers, Werkstoffzufuhr mit einer an eine

Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und Bewegungseinrichtungen Die Erfindung betrifft Verfahren zum Aufbau eines Werkstücks auf einem Träger mit Laserstrahlung eines Lasers, Werkstoffzufuhr mit einer an eine

Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und Bewegungseinrichtungen, wobei mit der Fördereinrichtung nacheinander einzelne Tropfen oder Portionen oder Partikel eines Werkstoffs auf den Träger aufgebracht werden und die Tropfen, die Portionen oder die Partikel sofort vor, während oder nach Auftrag auf den Träger mit der durch den Werkstoff und den Tropfen oder der Portion oder des Partikels bestimmten Laserstrahlungsenergie beaufschlagt werden, so dass jeweils der Tropfen oder die Portion erwärmt oder das Partikel

aufgeschmolzen wird und sich der Werkstoff des Tropfens oder der Portion oder des Partikels mit dem Träger, dem vorgeordneten Werkstoff und dem Träger, wenigstens einer Schicht des Werkstoffs oder dem vorgeordneten Werkstoff und der Schicht verbindet, und Einrichtungen zum Aufbau eines Werkstücks auf einem Träger mit Laserstrahlung eines Lasers, Werkstoffzufuhr mit einer an eine Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und

Bewegungseinrichtungen, wobei die Fördereinrichtung zur Werkstoffzufuhr ein mit einem Behälter des Werkstoffes und einem Verdichter gekoppelte Düse zum nacheinander folgenden Austritt jeweils eines Tropfens oder einer Portion oder eines Partikels ist, der Ausgang der Düse über oder auf dem Träger angeordnet ist, die Düse und/oder der Träger an wenigstens einen mit der

Steuereinrichtung verbundenen Antrieb gekoppelt ist oder sind, so dass die Tropfen oder die Portionen oder die Partikel nacheinander auf den Träger gelangen, und eine mit dem Laser verbundene Laserstrahlung auskoppelnde Einrichtung angeordnet ist, so dass Laserstrahlung auf den Tropfen oder die Portion oder das Partikel auf dem Träger gelangt, so dass der Tropfen oder die Portion erwärmt oder das Partikel aufgeschmolzen wird und sich der Werkstoff des Tropfens oder der Portion oder des Partikels mit dem Träger, dem

vorgeordneten Werkstoff und dem Träger, wenigstens einer Schicht des

Werkstoffs oder dem vorgeordneten Werkstoff und der Schicht verbindet. Bei Verfahren und Einrichtungen zum Laserauftragschweißen werden

Pulverstrahlen mit statistisch verteilten Pulverkörnern aller Größen verwendet. Ein kontinuierlicher oder gepulster Laserstrahl, der einfach hineinstrahlt, wird zum Schweißen der Pulverkörner genutzt. Eine Zuordnung von Pulverkorn und Laserpuls ist unmöglich.

So ist durch die Druckschrift DE 11 2014 004 561 T5 ein

Laserauftragschweißen mit programmierter Strahlgrößenjustierung bekannt. Dabei wird der Laserstrahl verwendet, um pulverförmiges Metall auf einer Oberfläche aufzuschmelzen und zu verfestigen. Der Laserstrahl wird dazu in einem Raster über die mit Pulver bedeckte Oberfläche verfahren, um den Werkstoff über einer Fläche abzuscheiden, die größer als die Grundfläche des Laserstrahls ist. Die Druckschrift DE 20 2008 013 569 U1 beinhaltet eine Einrichtung zum

Aufbringen von Schichtstrukturen auf wenigstens ein Substrat mittels

Laserauftragschweißen. Die Einrichtung besteht aus einer feststehenden Zufuhrvorrichtung für Partikel, einem festplatzierten Scanner für die

Laserstrahlen eines Lasers, einer bewegbaren Positioniereinrichtung für das Substrat und einem Datenverarbeitungssystem. Mittels des Scanners werden die Laserstrahlen bereichsweise auf dem Substrat schnell abgelenkt und fokussiert, wobei zugeführte Partikel auf dem Substrat oder bereits entstandene Schweißpunkte geschweißt werden. Damit werden vorbestimmte geschlossene Schichten, Schichten in Linienform, Schichten als Punktraster, dreidimensionale Schichtstrukturen einzeln oder in wenigstens einer Kombination ausgebildet. Das Aufbringen der Schicht erfolgt bereichsweise mittels einer Breitstrahldüse.

Durch die Druckschrift DE 44 15 783 A1 ist ein Verfahren zur

Freiformherstellung von Werkstücken bekannt. Der Lösung liegt der

Grundgedanke zugrunde, die Materialpartikel nur so weit zu erwärmen, dass die Erwärmung auf den Randbereich der Materialpartikel beschränkt bleibt. Die nur oberflächliche Erwärmung der Materialpartikel erfolgt mit einer Intensität, die zur Verschweißung benachbarter Materialpartikel zumindest durch Diffusionsschweißung ausreicht. Die Wärme verteilt sich im Inneren der

Materialpartikel, wodurch diese nur eine insgesamt geringe

Temperaturerhöhung erfahren. Eine Verformung der Materialpartikel wird dabei vermieden. Das Erwärmen der Materialpartikel nur am Rand erfolgt vor dem Verschweißen, wobei die erwärmten Materialpartikel auf den jeweiligen

Schweißpunkt auftreffen. Dieser kann dazu vorgewärmt sein. Jeweils ein Materialpartikel fällt somit als nur am Rand erwärmtes Materialpartikel auf den Schweißpunkt. Die Druckschrift US 2008 / 0 029 501 A1 offenbart ein Schweißverfahren, wobei geschmolzenes Metall als Tröpfchen auf das Target aufgesprüht werden.

Anschließend erfolgt das Schweißen der Tröpfchen mit dem Target. Es werden keine Metallpartikel aufgebracht. Die Druckschrift EP 0 780 190 A1 zeigt einen Laserbearbeitungskopf und ein Verfahren zum Laserschweißen. Der Laserbearbeitungskopf beinhaltet eine Pulverzufuhreinrichtung mit einem Pulverkornkanal, in welchem Pulverkörner mit einem Beschleunigungsgas beschleunigbar sind. Das Pulver wird als Pulverkornstrahl auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht und als Pulver mit mehreren Partikeln durch Beaufschlagen mit Laserstrahlen mit der Oberfläche geschweißt.

Der in den Patentansprüchen 1 und 3 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Werkstücke hoher Präzision einfach und extrem schnell zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 3 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die Verfahren und Einrichtungen zum Aufbau eines Werkstücks auf einem Träger mit Laserstrahlung eines Lasers, Werkstoffzufuhr mit einer an eine

Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und Bewegungseinrichtungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die Werkstücke mit hoher Präzision einfach und extrem schnell realisierbar sind. Dazu werden mit der Fördereinrichtung nacheinander einzelne Tropfen oder Portionen oder Partikel eines Werkstoffs auf den Träger aufgebracht. Die Tropfen oder die Portionen oder die Partikel werden sofort vor, während oder nach Auftrag auf den Träger mit der durch den Werkstoff und den Tropfen oder der Portion oder des Partikels bestimmten Laserstrahlungsenergie

beaufschlagt, wobei jeweils der Tropfen oder die Portion erwärmt oder das Partikel aufgeschmolzen wird und sich der Werkstoff des Tropfens oder der Portion oder des Partikels mit dem Träger, dem vorgeordneten Werkstoff und dem Träger, wenigstens einer Schicht des Werkstoffs oder dem vorgeordneten Werkstoff und der Schicht verbindet. Der aufgebrachte Tropfen oder die aufgebrachte Portion oder das aufgebrachte Partikel wird dabei genau mit einem Laserpuls beaufschlagt. Die zeitliche Folge des Aufbringens der Tropfen oder der Portionen oder der Partikel und die zeitliche Pulsfolge der Laserpulse sind phasengleich. Das Werkstück wird somit kontinuierlich durch zeitlich exakte Hinzufügung jeweils eines Tropfens oder einer Portion oder eines Partikels aufgebaut.

Die Fördereinrichtung zur Werkstoffzufuhr ist eine mit einem Behälter des Werkstoffes und einem Verdichter gekoppelte Düse zum

nacheinander folgenden Austritt jeweils eines Tropfens oder einer Portion oder eines Partikels, wobei der Ausgang der Düse über oder auf dem Träger angeordnet ist. Die Düse und/oder der Träger sind oder ist an wenigstens einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Antrieb als eine Bewegungseinrichtung gekoppelt, so dass die Tropfen oder die Portionen oder die Partikel

nacheinander auf den Träger gelangen. Weiterhin ist eine mit dem Laser verbundene Laserstrahlung auskoppelnde Einrichtung so angeordnet, dass Laserstrahlung zeitlich und räumlich genau auf den Tropfen oder die Portion oder das Partikel auf dem Träger gelangt. Damit wird der Tropfen oder die Portion erwärmt oder das Partikel aufgeschmolzen. Der Werkstoff des Tropfens oder der Portion oder des Partikels verbindet sich dabei mit dem vorgeordneten Werkstoff und dem Träger oder wenigstens einer Schicht des Werkstoffs. Der Umgebung wird so wenig wie möglich Energie zugeführt. Der Laser als ein gepulster Laser oder als ein cw-Laser mit externem Modulator und der Antrieb sind dazu mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass pro Tropfen oder Portion oder Partikel des Werkstoffs ein Laserpuls einwirkt.

Die Düse weist eine optische, magnetische und/oder akustische

Messeinrichtung zum Erfassen des den Tropfen bildenden Fluids, der Portion oder des Partikels auf, die weiterhin mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Dadurch können der Fluss von Tropfen oder Portionen oder Partikel und die Frequenz der Laserstrahlung aufeinander abgestimmt werden. Die durch den Tropfen oder die Portion oder den Partikel bei Vorhandensein verursachte Unterbrechung oder Veränderung der elektromagnetischen Strahlen bei einer optischen Messeinrichtung, des magnetischen Feldes bei einer magnetischen Messeinrichtung und/oder der Schallwellen bei einer akustischen

Messeinrichtung kann gemessen werden. Die Messeinrichtung kann sich dazu vorteilhafterweise am Austritt der Düse befinden. In Verbindung mit der

Fördereinrichtung, dem wenigstens einen Antrieb und dem Laser kann damit vorteilhafterweise die Förderung zur Ausbildung des Tropfens, der Portion oder des Partikels, der Antrieb und der Laser so gesteuert werden, dass eine kontinuierliche und synchrone Förderung, Bewegung des Trägers und

Beaufschlagung mit Laserstrahlung erfolgt.

Der Träger kann auch eine Schicht, eine Scheibe oder ein Körper des

Werkstoffs oder eines anderen Werkstoffs sein. Damit kann ein

dreidimensionaler Druck zur Realisierung eines Körpers erfolgen oder ein dreidimensionaler Druck auf einem Körper realisiert werden. Die Einrichtung kann damit auch als dreidimensionaler Drucker bezeichnet werden.

Die Einrichtung und das Verfahren zeichnen sich damit insbesondere dadurch aus, dass ein Tropfen einer Flüssigkeit, eine Portion einer Flüssigkeit,

Suspension oder Paste oder ein Partikel aufgebracht wird und vor, während oder danach sofort mit der Laserstrahlung definiert beaufschlagt wird. Das Partikel ist dazu ein Korn eines Pulvers. Das erfolgt vorteilhafterweise synchron, das bedeutet, ein Tropfen oder eine Portion oder ein Partikel wird jeweils nur mit einem Laserpuls phasengenau beaufschlagt. Somit können beispielsweise 666.000 Pulverkörner pro Sekunde aufgebracht und eine Laserfrequenz von 666 kHz verwendet werden. Dies führt zu einem extrem schnellen und effektiven Verfahren. Tropfen oder Portionen oder Partikel verschiedener Werkstoffe können natürlich auch einzeln, gemischt oder sequentiell separiert gesteuert aufgebracht werden, wobei entsprechende Behälter über einen gesteuerten Verschluss an die Werkstoffzufuhr gekoppelt sind. Es entstehen Werkstoffe mit definierter Verteilung der Elemente, wie zum Beispiel Gradientenwerkstoffe.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung sind einerseits durch die sehr kleinen Tropfen, Portionen oder Partikel präzise Werkstücke realisierbar. Das betrifft insbesondere Miniaturkörper oder Mikrostrukturen auf Körpern. Andererseits können durch die effektive Nutzung der Laserstrahlenergie makroskopische Körper extrem schnell generiert werden. Bezogen auf die eingesetzte

Laserstrahlleistung kann eine zehnfache Baurate gegenüber bekannten

Verfahren erzielt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 4 bis 10 angegeben.

Durch wenigstens eine gesteuerte Bewegung wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 ein dreidimensionaler Körper als Werkstück generiert. Der Durchmesser der Düse ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 maximal 67% größer als der mittlere Durchmesser der Portionen oder Partikel. Damit wird zur gleichen Zeit maximal eine Portion oder ein Partikel zugeführt.

Die magnetische Messeinrichtung ist nach der Weiterbildung des

Patentanspruchs 5 eine die periodische Störung eines Magnetfeldes durch die vorbeiströmenden Portionen oder die Partikel erfassende Messeinrichtung.

Die akustische Messeinrichtung ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 eine den Ultraschall beim Austritt der Tropfen oder der Portionen oder der Partikel erfassende Messeinrichtung.

Die Düse ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 ein aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material bestehendes Röhrchen. Die Düse ist gleichzeitig eine die Laserstrahlung führende und am Ende so auskoppelnde Düse, dass die Laserstrahlung auf den Tropfen, die Portion oder das Partikel gelangt. Das die Laserstrahlung auskoppelnde Ende der Düse ist nach der

Weiterbildung des Patentanspruchs 8 weiterhin ein die Laserstrahlung fokussierendes Ende der Düse.

Das Ende der Düse ist in Fortführung nach der Weiterbildung des

Patentanspruchs 9 eine Mikrooptik zur Auskopplung und Fokussierung der Laserstrahlung.

Die optische Messeinrichtung weist nach der Weiterbildung des

Patentanspruchs 10 einen das transparente Röhrchen senkrecht

durchstrahlenden fokussierten Laserstrahl und einen durch die

vorbeiströmenden Tropfen oder die Portionen oder die Partikel verursachten periodischen Änderungen der Strahlung messenden Detektor auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks,

Fig. 2 eine Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks in einer Draufsicht und Fig. 3 eine Düse aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren und eine

Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks 1 auf einem Träger 2 mit Laserstrahlung 3 eines Lasers 4, Werkstoffzufuhr 6 mit einer an eine

Steuereinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung und Bewegungseinrichtungen 5 zusammen näher erläutert. Eine Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks 1 besteht im Wesentlichen aus dem Träger 2 für das Werkstück 1 , dem Laser 4 in Verbindung mit einer die Laserstrahlung 3 auskoppelnden Einrichtung 7, einer Werkstoffzufuhr 6 mit einer Fördereinrichtung als eine mit einem Behälter 8 des Werkstoffs und einem Verdichter 9 gekoppelte Düse 10 mit einer Messeinrichtung 11 ,

Bewegungseinrichtungen 5 in Form von Antrieben und einer Steuereinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks 1 in einer prinzipiellen Darstellung. Die Fördereinrichtung zur Werkstoffzufuhr 6 ist ein mit dem Behälter 8 des Werkstoffes und dem Verdichter 9 gekoppelte Düse 10 zum nacheinander folgenden Austritt jeweils eines Partikels 12. Die Düse 10 selbst kann dazu als Röhrchen ausgeführt sein, wobei der Durchmesser der Düse 10 maximal 67% größer als der mittlere Durchmesser der Partikel 12 ist. Der Ausgang der Düse 10 wird zur Ausbildung des Werkstücks 1 über die Oberfläche des Trägers 2 geführt. Dabei kann die Düse 10 und/oder der Träger 2 an eine mit der

Steuereinrichtung verbundene in x-, y- und z-Richtung wirkende

Bewegungseinrichtung gekoppelt sein. Die Bewegungseinrichtung kann dazu drei Antriebe jeweils für eine Bewegungsrichtung aufweisen. Die

Werkstoffzufuhr 6 als Zufuhr von Partikeln 12 ist damit so ausgebildet, dass die Partikel 12 nacheinander auf den Träger 2 gelangen.

Die Einrichtung besitzt weiterhin die mit dem Laser 4 verbundene

Laserstrahlung 3 auskoppelnde Einrichtung 7. Diese ist so angeordnet, dass Laserstrahlung 3 unmittelbar auf das aus der Düse 10 ausgetretene und sich über oder auf dem Träger 2 befindende Partikel 12 gelangt, so dass das Partikel 12 aufgeschmolzen wird und sich der Werkstoff des Partikels 12 mit dem Träger 2, dem vorgeordneten Werkstoff und dem Träger 2, wenigstens einer Schicht des Werkstoffs oder dem vorgeordneten Werkstoff und der Schicht verbindet.

Der Laser 4 kann ein gepulster oder kontinuierlicher Laser 4 sein. Der gepulste Laser 4 und der wenigstens eine Antrieb sind mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass pro Partikel 12 des Werkstoffs genau ein Laserpuls auf das Partikel 12 einwirkt. Der kontinuierliche Laser 4, ein im Strahlengang nach der die Laserstrahlung 3 auskoppelnden Einrichtung 7 angeordneter

akustooptischer Modulator und der wenigstens eine Antrieb sind so mit der Steuereinrichtung verbunden, dass das Partikel 12 mit einer bestimmten Energie beaufschlagt wird. Der Antrieb kann entweder eine separate

Bewegungseinrichtung oder die Bewegungseinrichtung 5 für die Düse 10 sein. Natürlich können der Träger 2, der Behälter 8, der Verdichter 9, die Düse 10, die Laserstrahlung 3 auskoppelnde Einrichtung 7 und der Laser 4 einzeln an Bewegungseinrichtungen oder in wenigstens einer Kombination an

Bewegungseinrichtungen gekoppelt sein.

Die Düse 0 weist eine optische und/oder magnetische und/oder akustische Messeinrichtung 11 zum Erfassen des Partikels 12 auf, die mit der

Steuereinrichtung verbunden ist. Die magnetische Messeinrichtung 11 ist eine die periodische Störung eines Magnetfeldes durch die vorbeiströmenden Portionen oder die Partikel 12 erfassende Messeinrichtung 11. Die akustische Messeinrichtung 11 ist eine den Ultraschall beim Austritt der Tropfen oder der Portionen oder der Partikel 12 erfassende Messeinrichtung 11. Die optische Messeinrichtung 11 besteht aus einer elektromagnetische Strahlung

aussendenden Einrichtung und einem Detektor, wobei die auf den Detektor fallende elektromagnetische Strahlung bei Durchtritt eines Partikels 12 verringert oder unterbrochen wird. Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zum Aufbau eines Werkstücks 1 in einer prinzipiellen Draufsicht.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung werden die Partikel 12 nacheinander auf den Träger 2 aufgebracht, so dass durch Beaufschlagung der Partikel 12 mit der Laserstrahlung 3 ein raupenförmiges Werkstück 1 realisiert wird. Durch nebeneinander angeordnete Raupen entsteht eine Schicht. Mit aufeinander angeordneten Schichtbereichen wird ein dreidimensionaler Körper aufgebaut.

Die Fig. 3 zeigt eine Düse aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material in einer prinzipiellen Darstellung.

In einer Ausführungsform kann die Düse 10 ein aus einem für die

Laserstrahlung 3 transparenten Material bestehendes Röhrchen sein. Die Düse 10 ist dabei gleichzeitig eine die Laserstrahlung 3 führende und am Ende so auskoppelnde Düse 10, dass die Laserstrahlung 3 auf das Partikel 12 gelangt. Das Ende der Düse 10 kann weiterhin ein die Laserstrahlung 3 fokussierendes Ende der Düse 10 sein. Dazu ist das Ende der Düse 10 eine Mikrooptik 13 zur Auskopplung und Fokussierung der Laserstrahlung 3.

Zum einen kann damit ein Metallmikrodruck mit einem extern gepulsten Laser 4 und extrem hoher Auflösung ausgeführt werden. Der dazu vorgesehene

Mikrodruckkopf kann einen Monomode-Diodenlaser mit einer Pulsleistung von 4 W und einer Durchschnittsleistung von 600 mW aufweisen. In der

Laserstrahlung 3 ist eine Fokussierlinse für einen Fokusdurchmesser von 12 pm platziert. Das einzusetzende Metallpulver besteht aus Partikeln 12 mit einem Durchmesser von jeweils einschließlich 5 pm bis 6 pm. Das Röhrchen als Düse 10 besitzt einen Innendurchmesser von 9 pm, so dass nur ein Partikel 12 durchführbar ist. Der Partikeltransport erfolgt mit Gas mit einem Überdruck von 0,2 bar gegenüber Normaldruck und einer Geschwindigkeit von 4 m/s (laminare Strömung). Es werden 666.000 Partikel 12 pro Sekunde befördert und auf dem Träger 2 platziert. Dabei beträgt die Laserfrequenz 666 kHz bei einer Pulsdauer von 200 ns. Bei einem Volumen von 1 ,2 * 10 8 mm 3 je Partikel 12 und einer daraus resultierenden Masse von 9,6 * 10 11 g je Partikel 12 kann eine Baurate von 30 mm 3 /h erzielt werden.

Zum anderen kann damit ein Metallmakrodruck mit einem gepulsten Laser 4, hoher Auflösung und extrem hoher Baurate ausgeführt werden. Der dazu vorgesehene Makrodruckkopf kann einen Faserlaser mit einer Pulsleistung von 700 W und einer Durchschnittsleistung von 300 W aufweisen. In der

Laserstrahlung 3 ist eine Fokussierlinse für einen Fokusdurchmesser von 20 m angeordnet. Das einzusetzende Metallpulver besteht aus Partikeln 12 mit einem Durchmesser von jeweils einschließlich 50 μιη bis 60 pm. Die Pulverzuführung erfolgt mittels eines Röhrchens als Düse 10 mit einem

Innendurchmesser von 90 μηη, so dass nacheinander nur ein Partikel 12 durchführbar ist. Der Partikeltransport erfolgt mit Gas mit einem Überdruck von 0,1 bar gegenüber Normaldruck und einer Geschwindigkeit von 50 m/s

(laminare Strömung). Es werden 1.000.000 Partikel 12 pro Sekunde befördert und auf dem Träger 2 platziert. Die Laserfrequenz beträgt 1 MHz bei einer Pulsdauer von 400 ns. Bei einem Volumen von 6,5 * 10 -5 mm 3 je Partikel 12 und einer daraus resultierenden Masse von 5,2 * 10 "7 g je Partikel 12 kann eine Baurate von 234 cm 3 /h erzielt werden.