Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Materialschicht, Herstellungsverfahren und Computerprogrammprodukt

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selek tiven Bestrahlen einer Materialschicht in der additiven Her stellung, ein entsprechendes additives Herstellungsverfahren, ein mit diesem Herstellungsverfahren hergestelltes Bauteil und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.

Das Verfahren zum selektiven Bestrahlen kann ein CAM- Verfahren (Computer-Aided-Manufacturing) Verfahren darstellen oder umfassen.

Das Bauteil bezeichnet vorzugsweise ein für den Einsatz in einer Strömungsmaschine, vorzugsweise im Heißgaspfad einer Gasturbine, vorgesehenes Bauteil. Demgemäß besteht das Bau teil vorzugsweise aus einer nickel- oder kobaltbasierten Su perlegierung, oder umfasst diese. Die Legierung kann weiter hin ausscheidungs- oder dispersionsgehärtet sein.

Für die beschriebenen Bauteile geeignete generative oder ad ditive Herstellungsverfahren umfassen beispielsweise als Pul verbettverfahren das selektive Laserschmelzen (SLM) oder La sersintern (SLS) , oder das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) .

Ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen ist beispielswei se bekannt aus EP 2 601 006 Bl.

Additive Fertigungsverfahren (englisch: „additive manufac- turing") haben sich insbesondere als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bautei le, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen.

Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Bearbeitungsschritten vorteilhaft, da ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt eines Bauteils auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei erfolgen kann.

Üblicherweise wird, beispielsweise über eine derartige CAD- Datei, eine Bauteilgeometrie definiert oder bereitgestellt, und diese im Rahmen von rechnergestützten Fertigungsverfahren in einzelne Schichten unterteilt („slicing"). Für die selek tive Verfestigung dieser Schichten, welche für die finale (physische) Herstellung des Bauteils beispielsweise aus einem pulverförmigen Basismaterial bestehen können, nachfolgend ein Bestrahlungsmuster mit einzelnen Bestrahlungsvektoren für je de zu verfestigende Bauteilschicht festgelegt. Dies erfolgt vorzugsweise ebenfalls rechnergestützt, beispielsweise mit tels eines CAM-Verfahrens .

Die Schichtdicken, in welche das Konstruktionsmodell des Bau teils auf diese Weise unterteilt wird, können in der an schließenden Herstellung je nach gewünschter geometrischer Auflösung weniger als 100 ym, beispielsweise 40 ym bis 60 ym, betragen. Entsprechend hoch ist die Anzahl der Schichten und auch die Anzahl der festzulegenden Bestrahlungsmuster oder Bestrahlungstraj ektorien . Zweckmäßigerweise wird ein Bestrah lungsmuster nur in den tatsächlich zu verfestigenden latera len Bereichen oder Flächenbereichen einer zu verfestigenden Schicht festgelegt. Die Flächenbereiche können

virtuelle oder modellierte Bereiche in der Schichtebene einer Bauteilschicht bezeichnen oder auch - sofern man auf den phy sischen Aufbau des Bauteils abstellt - Bereich in Aufsicht auf das Pulverbett betrachtet.

Die Bestrahlung kann beispielsweise mittels eines Elektronen strahls oder eines Laserstrahls entsprechend der gewünschten Geometrie des Bauteils selektiv erfolgen, wobei in den zu verfestigenden Flächenbereichen das Pulver zunächst aufge schmolzen und für die Herstellung der Struktur des Bauteils erstarrt oder verfestigt wird. Für das die eigentliche physische additive Herstellung des Bauteils vorbereitende CAM-Verfahren werden die Bestrahlungs pfade (Bestrahlungsmuster) vorzugsweise derart arrangiert, dass die Pulverschicht, beispielsweise flächendeckend, geras tert und umgeschmolzen werden kann. Dazu wird die zu verfes tigende Schicht vorzugsweise in die genannten Flächenelemente oder Flächenbereiche unterteilt, beispielsweise Streifen oder schachbrettartige, Flächen oder Flächensegmente.

Das Bestrahlungsmuster wird vorzugsweise derart festgelegt, dass ein Energiestrahl (Elektronenstrahl oder Laser) nach träglich mäanderförmig über die Schicht geführt oder geras tert werden kann. Für eine derartige Bestrahlung werden also mäanderförmige Bestrahlungsvektoren, welche beispielsweise das Bestrahlungsmuster bilden, festgelegt.

Nachdem im Wege des pulverbett-basierten Prozesses eine

Schicht mit dem Energiestrahl bestrahlt wurde, wird in der Regel das Bestrahlungsmuster relativ zu der Bauplatte ver dreht, um Strukturdefekten im Bauteil vorzubeugen, welche beispielsweise durch direkt übereinander angeordnete Laser pfade, entstehen können, sowie, um ein homogeneres Gefüge im Bauteil zu generieren. Gleichzeitig bedeutet das, dass das Bestrahlungsmuster schichtweise angepasst wird oder werden muss, und die Längen der Bestrahlungsvektoren von Schicht zu Schicht stark variieren können. Ein Problem, welches durch diese Situation vermehrt auftritt, sind lokale Überhitzungen, welche durch zu kurze Bestrahlungsvektoren (Scanvektoren) hervorgerufen werden. Diese Überhitzungen treten vorzugsweise an Schichträndern oder Kanten auf, oder an anderen Bereichen der Schicht, in denen die Kontur der Schicht stark gekrümmt ist .

Der Grund weshalb die Überhitzungen gerade während der Her stellung durch zu kurz bemessene Bestrahlungsvektoren auftre- ten, ist, dass der Energiestrahl lokal in einem bestimmten Flächenbereich in kurzer Zeit häufig über gleiche oder be nachbarte Flächenbereiche streicht, und die Wärme möglicher- weise aus diesem Bereich nie ausreichend abgeführt wird. Mit anderen Worten kann die Strahlungsleistung oder Energiedichte (pro Zeiteinheit) , welche während der Bestrahlung vom Ener giestrahl in das Pulverbett eingebracht wird, bei einem Be strahlungsmuster mit zu kurzen Bestrahlungsvektoren, zu groß sein .

Insbesondere für den Bau von Komponenten aus Hochleistungs werkstoffen, wie Superlegierungen, welche zu Heißrissen nei gen, können die genannten Überhitzungen zu irreparablen

Strukturdefekten führen. Weiterhin können diese zu hohen Tem peratureinträge während des Prozesses zu Verformungen (Hoch ziehen) und Verspannungen von Randbereichen des Bauteils füh ren, was auch dazu führen kann, dass ein Beschichterwerkzeug, welches für den Schichtauftrag des Pulvers oder Basismateri als sorgt, während der Herstellung mit diesem Randbereich kollidiert .

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, welche die genannten Überhitzungen im Prozess ver meiden und damit zu einer verbesserten Bauteilqualität, einer besseren Maßhaltigkeit, zu einem homogeneren Gefüge des Bau teils und überdies zu einer erhöhten Prozesssicherheit führen können .

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Pa tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge genstand der abhängigen Patentansprüche.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Materialschicht in der addi tiven Herstellung oder Fertigung eines Bauteils. Die Materi alschicht kann aus einem pulverförmigen oder flüssigen Basis material bestehen.

Das Verfahren umfasst das Bereitstellen oder Einlesen einer vorbestimmten Bauteilgeometrie, beispielsweise einer Kon struktionsdatei (CAD) oder einem „3D-Scan" des Bauteils. Die Bauteilgeometrie enthält Geometrieinformationen einzelner Schichten des additiv herzustellenden Bauteils.

Das Verfahren umfasst weiterhin das schichtweise Festlegen eines Bestrahlungsmusters in Flächenbereichen (beispielsweise Streifen oder schachbrettartigen Bereichen) einer aufzubauen den Schicht für das Bauteil, wobei das Bestrahlungsmuster in jedem Flächenbereich Bestrahlungsvektoren umfasst und wobei - wenn eine (vor) definierte Bestrahlungsvektorlänge in einem ersten Flächenbereich, beispielsweise von einem gegebenen o- der aktuellen Bestrahlungsvektor, unterschritten wird - Ver längern von Bestrahlungsvektoren in einem zu dem erste Flä chenbereich benachbarten zweiten Flächenbereich der Schicht bis zu einer Bauteilkontur.

Die Bestrahlungsvektoren in dem genannten zweiten Flächenbe reich werden vorzugsweise „auf Kosten" der Länge der Bestrah lungsvektoren in den ersten Flächenbereich hinein verlängert.

Vorzugsweise ist der Grund, weshalb die Länge des genannten Bestrahlungsvektors in dem ersten Flächenbereich unterhalb der vordefinierten Bestrahlungsvektorlänge liegt, dass dieser erste Flächenbereich einen Rand oder eine Kante der Bauteil schicht bezeichnet. Die Bauteilkontur kann demgemäß bei spielsweise einen Rand der Geometrie des Bauteils oder einen Rand der Schicht bezeichnen.

Die vordefinierte Bestrahlungsvektorlänge kann eine minimale Bestrahlungsvektorlänge sein, nämlich eine unterhalb derer mit übermäßigen, destruktiven Überhitzungen der Schicht wäh rend des Prozesses zu rechnen ist.

Die Bestrahlungsvektoren des benachbarten zweiten Flächenbe reichs werden mit anderen Worten vorzugsweise dann in den ur sprünglichen ersten Flächenbereich hinein verlängert, wenn beispielsweise ein aktuell festzulegender Vektor (Ist-Vektor) den Wert der vordefinierten Bestrahlungsvektorlänge unter schreitet . Das Verlängern der Bestrahlungsvektoren erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf Datenbasis rechnergestützt, sodass schließlich bei der Herstellung des Bauteils die Bestrah lungsvektoren nicht mehr zu kurz bemessen sind, und zu Über hitzungen führen.

Das Verfahren kann eine adaptive, rechnergestützte Maßnahme im Rahmen des CAM beschreiben, welche die Bestrahlungsvekto ren derart festlegt, dass die Bestrahlungsvektoren beispiels weise empirisch oder anhand von geschätzten, berechneten und/oder simulierten Ergebnissen eine Mindestlänge haben, welche dann im eigentlichen Herstellungsprozess angewendet, die beschriebenen Probleme umgeht.

Durch die beschriebene Lösung können die wesentlichen Schwie rigkeiten, welche die additive Fertigung hinsichtlich ihrer Industrialisierung und Reproduzierbarkeit derzeit hat, gelöst werden. Die durch die vorliegende Erfindung angegebenen Maß nahmen bedeuten deshalb eine maßgebliche Verbesserung, wel che, insbesondere bereits bei der Vorbereitung eines Aufbau prozesses, zu signifikant verbesserten Material- und Struk tureigenschaften des Bauteils führt.

In einer Ausgestaltung werden die Bestrahlungsvektoren in dem zweite Flächenbereich flächendeckend bis zu der Bauteilkontur verlängert, um eine simulierte, geschätzte und/oder berechne te lokale Überhitzung durch zu kurze Bestrahlungsvektoren in dem ersten Flächenbereich zu verhindern. Die genannte Schät zung oder Berechnung kann beispielsweise anhand einer Simula tion, welche den Wärmeeintrag in das Pulverbett bzw. in das Bauteil und/oder Struktureigenschaften des Bauteils berück sichtigt, erfolgen.

In einer Ausgestaltung erfolgt das schichtweise Festlegen rechnerunterstützt mittels eines CAM-Verfahrens . In einer Ausgestaltung wird das Bestrahlungsmuster für alle Schichten des additiv herzustellenden Bauteils festgelegt und gespeichert. Diese Ausgestaltung ermöglicht mit Vorteil bei der Entstehung von Strukturdefekten im Bauteil das nachträg liche Ziehen von Rückschlüssen zu der gewählten oder festge legten Bestrahlungsstrategie (Bestrahlungsmuster) . Diese Aus gestaltung kann weiterhin hilfreich sein, um einen „digitalen Zwilling" des Bauteils zu generieren oder zu entwickeln.

In einer Ausgestaltung werden die Informationen des Bestrah lungsmusters für das Bauteil schichtweise mit den Geomet rieinformationen einzelner Schichten des Bauteils in einem gemeinsamen Datensatz bereitgestellt und/oder verknüpft. Bei dem gemeinsamen Datensatz kann es sich beispielsweise um ein xml-Format, ein amf-File (.amf), ein vergleichbares Format oder einen anderen CAM-Datensatz handeln, welcher zusätzlich zu den Geometrieinformationen (Konstruktionsinformationen) beispielsweise Informationen über die gewählten Bestrahlungs parameter, wie die Scan- oder Bestrahlungsgeschwindigkeit, Laserleistung, Spur-, Streifen- oder „Hatch"-Abstand" und/oder Streifenbreite, enthält. Mittels dieser Parameter lässt sich beispielsweise auch die ins Pulvermaterial und/oder die verfestigte Schicht eingebrachte Strahlungsleis tung oder Strahlungsenergie pro Zeitintervall einstellen, be rechnen und im Rahmen der beschriebenen Ausführungsform spei chern .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein additives Herstellungsverfahren, umfassend das beschriebene Verfahren zum selektiven Bestrahlen, wobei das selektive Be strahlen mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahls erfolgt .

In einer Ausgestaltung ist die Materialschicht eine Pulver schicht . In einer Ausgestaltung ist das Material der Pulverschicht aus einer, insbesondere gehärteten, nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung .

In einer Ausgestaltung ist das Bauteil eine im Heißgaspfad einer Strömungsmaschine einzusetzende Komponente.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil, welches gemäß dem beschriebenen additiven Herstel lungsverfahren hergestellt oder herstellbar ist, weiterhin umfassend eine - im Vergleich zu einem gemäß dem Stand der Technik hergestellten Bauteil - um beispielsweise 50 % bis 100 % verbesserte Maßhaltigkeit. Die Maßhaltigkeit oder Maß- haltigkeitstoleranz kann beispielsweise eine Differenz oder einen Abstand zwischen einem zulässigen Höchst- und einem zu lässigen Mindestmaß (gemessen entlang einer beliebigen Aus dehnung) des Bauteils, bezeichnen; eine zu einer gegebenen Maßhaltigkeit verbesserte Toleranz in diesem Sinne beispiels weise eine Verkleinerung des Toleranzabstandes. Eine Verbes serung der Maßhaltigkeit oder Maßhaltigkeitstoleranz um 100 % soll vorliegend beispielsweise eine Halbierung des Toleranz abstands bedeuten.

Zusätzlich weist das Bauteil vorzugsweise eine im Vergleich zu einem bekannten Bauteil homogenere Struktur und/oder be züglich Strukturfehlern, wie Heißrissen, verbesserte Materi alstruktur, und dementsprechend verbesserte mechanische Ei genschaften auf.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogramm bzw. ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer oder eine Datenverarbeitungseinrichtung, diesen ver anlassen, das schichtweise Festlegen des Bestrahlungsmusters durchzuführen .

Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorlie gend auf das Verfahren zum selektiven Bestrahlen und/oder das Computerprogrammprodukt beziehen, können ferner das additive Herstellungsverfahren und/oder das Bauteil betreffen und um gekehrt .

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Material schicht eines additiv aufzubauenden Bauteils sowie eine Unterteilung der Materialschicht in streifen artige Flächenbereiche.

Figur 2 zeigt einen detaillierten Ausschnitt der Figur 1 und ein beispielhaftes Bestrahlungsmuster.

Figur 3 zeigt eine zur Figur 1 oder Figur 2 ähnliche Dar stellung mit weiteren gekennzeichneten Informatio nen .

Figur 4 deutet anhand einer zu den vorherigen Figuren ähn lichen Darstellung eine erfindungsgemäße Lösung des vorliegend beschriebenen Problems an.

Figur 5 deutet anhand eines schematischen Flussdiagramms erfindungsgemäße Verfahrensschritte an.

Figur 6 deutet anhand einer schematischen Schnittansicht einen additiven Herstellungsprozess eines Bauteils an .

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleichwirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszei chen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Grö ßenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständ nis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sern Figur 1 zeigt ein Bauteil bzw. einen Teil davon in einer Auf sicht. Das Bauteil oder ein Konstruktionsmodell (CAD-Datei) des Bauteils ist mit dem Bezugszeichen B gekennzeichnet. Der rund dargestellte Teil des Bauteils B kann weiterhin eine Querschnittsansicht des Bauteils - beispielsweise während seiner additiven Herstellung bzw. einer modellierten Schicht desselben - bezeichnen.

Bei dem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Bauteil, welches im Heißgaspfad einer Strömungsmaschine, beispielswei se einer Gasturbine, eingesetzt wird. Insbesondere kann das Bauteil ein Lauf- oder Leitschaufel , ein Segment oder Ring segment, ein Brennerteil oder eine Brennerspitze, eine Zarge, eine Schirmung, eine Düse, Dichtung, einen Filter, eine Mün dung oder Lanze, einen Resonator, Stempel oder einen Wirbler bezeichnen, oder einen entsprechenden Übergang, Einsatz, oder ein entsprechendes Nachrüstteil.

Obwohl das Bauteil B in den beschriebenen Zeichnungen zumeist rund oder zylindrisch dargestellt ist, kann es jede beliebige vordefinierte Geometrie, insbesondere sogar eine besonders komplizierte oder filigrane Geometrie, aufweisen.

Um entsprechende Bauteile herzustellen, verwendet man unter den additiven Verfahren häufig das selektive Laserschmelzen oder das Elektronenstrahlschmelzen, wobei ein Energiestrahl ausgehend von einem festgelegten Bestrahlungsmuster selektiv über ein Pulverbett geführt wird, um so die gewünschte Struk tur des Bauteils B gemäß der vorbestimmten Geometrie herzu stellen .

In Figur 6 ist dazu vorliegend beschrieben, dass das Bauteil B nach den vorbereitenden CAM-Prozessschritten schließlich durch selektives Bestrahlen aus einem Pulverbett P auf einer Bauplattform 20 aufgebaut wird. Das Bestrahlen erfolgt mit tels eines durch eine Bestrahlungsvorrichtung 30 emittierten Lasers oder Elektronenstrahls vorzugsweise schichtweise (vgl. Schicht S in Figur 6) .

Das Bauteil B weist eine Bauteilkontur 10 auf. Die Bauteil kontur 10 bezeichnet lediglich einen Rand des Bauteils. An ders als in den Figuren dargestellt, kann es sich jedoch bei diesem Rand oder dieser Kontur um eine innen liegende Kontur, beispielsweise auch die Kontur eines Hohlraumes, handeln.

In der Darstellung der Figur 1 ist die Schicht des Bauteils B mit einem Streifenmuster (vertikale gerade Trennstriche der Streifen nicht explizit gekennzeichnet) überlagert, welches eine Streifenbreite 1 aufweist. Jeder Streifen des Streifen musters bezeichnet vorzugsweise einen Flächenbereich (ver gleiche Figuren 3 und 4), in welchem für die additive Her stellung des Bauteils ein Bestrahlungsmuster festgelegt wer den kann (vergleiche Figur 2) . Eine Streifenbreite ist vor liegend mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Streifenmuster, kann eine schachbrettartige Unterteilung von Flächenbereichen vorgese hen sein (vergleiche ebenfalls durchgezogene und gestrichelte Linien in Figuren 1 und 2) .

Die genannte Unterteilung in Flächenabschnitte oder Flächen bereiche erfolgt beispielsweise rechnergestützt und auf Da tenbasis mittels des CAM-Verfahrens .

Bei der streifenartigen Bestrahlung oder Belichtung wird vor zugsweise erst ein ganzer Streifen, beispielsweise von oben nach unten, gemäß dem zuvor festgelegten Bestrahlungsmuster bestrahlt, bevor zum nächsten Streifen gewechselt wird. Bei einem schachbrettartigen Bestrahlungsvorgang können hingegen beispielsweise einzelne Schachbrettflächen für die Bestrah lung zufällig nacheinander festgelegt werden. Figur 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des unteren linken Be reichs der Figur 1. Oben rechts in der Figur 2 ist das Bau teil B gezeigt sowie die Bauteilkontur 10.

Beispielhaft sind - der besseren Übersichtlichkeit halber ab seits von dem Bauteil B - Streifen mit Streifenabstand 1 ein gezeichnet, welche vorliegend die Flächenbereiche FB darstel len, in denen das Bestrahlungsmuster BM definiert oder fest gelegt wird (vgl. Figuren 3 und 4) . Die gestrichelten Linien deuten an, dass die zu bestrahlenden Fläche, statt streifen artig, auch schachbrettartig mit einem Energiestrahl (ver gleiche Figur 6) bestrahlt bzw. gerastert werden kann.

Die gerade eingezeichneten Pfeile in Figur 2 deuten eine übergeordnete Bestrahlungsrichtung an, gemäß derer der Ener giestrahl weiterhin vorgegeben durch die Geometrie des Bau teils B über das Pulverbett geführt werden kann.

Ein Pulverbett ist in den Figuren 1 bis 4 der Einfachheit halber nicht dargestellt. Vorzugsweise kann jedoch der Be reich des Bauteils B denjenigen Bereich des Pulverbettes be zeichnen, welcher für die additive Herstellung des Bauteils bestrahlt wird.

Pro streifenartigem Flächenbereich (vergleiche Figur 3) wird ein Bestrahlungsmuster BM, vorzugsweise aus mäanderförmigen Bestrahlungsvektoren V zusammengesetzt. Mit anderen Worten kann die „Mäandergeometrie" der übergeordneten Bestrahlungs richtung (vgl. gerade Pfeile in Figur 2) aufmoduliert werden.

Es ist weiterhin in Figur 2 zu erkennen, dass Bestrahlungs vektoren V benachbarter Streifen oder Flächenbereiche am Ran de der Streifen in einem Streifenüberlapp oder Überlappbe reich 2 überlappen, sodass das Pulverbett auch wirklich flä chendeckend bestrahlt und damit entsprechend der Geometrie des Bauteils verfestigt werden kann, und nicht etwa Struktur bereiche im pulverförmigen oder porösen Zustand verbleiben. Die mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichneten Stellen bezeich- nen dabei die Mittelpunktbahnen des Energiestrahls (vorlie gend nicht explizit gekennzeichnet) .

Durch den Überlapp der Streifen werden bei der Bestrahlung eines zweiten Streifens (vgl. mittlerer gerader Pfeil) dieje nigen Bereiche, welche mit einem benachbarten, zuvor be strahlten ersten Streifen (vgl. linker gerader Pfeil) über lappen, von dem Energiestrahl erneut umgeschmolzen. Dies kann sich ebenfalls positiv auf die resultierende Materialstruktur auswirken .

Figur 3 zeigt analog zu den Figuren 1 und 2 zwei Bauteilbe reiche oder -schichten B, welche in der dargestellten Auf sicht auf die zu verfestigende Schicht nicht _Z usammenhängen. Beide Geometrieen sind lediglich beispielhaft mit runden Kon turen 10 dargestellt.

Die Figuren 1 bis 3 können vorliegend vorzugsweise eine Situ ation des Standes der Technik beschreiben, in welchen die er findungsgemäßen Lösungen noch nicht implementiert sind. Ins besondere ist im oberen Bereich der Figur 3 zu erkennen, dass die Bauteilschicht B am linken und am rechten Rand nur leicht über die Streifenbegrenzungen hinausragt. Diese Bereiche sind vorliegend mit dem Bezugszeichen 1FB als erste Flächenberei che gekennzeichnet. In diesen Bereichen werden nun die Be strahlungsvektoren V ebenfalls durch ein rechnergestütztes, den additiven Herstellungsprozess vorbereitendes Verfahren (CAM-Verfahren) zu dem entsprechenden Bestrahlungsmuster BM zusammengesetzt und festgelegt (vergleiche vergrößerter Ab schnitt des ersten Flächenbereichs oben rechts in Figur 3) .

Diese ersten Flächenbereiche 1FB sind vorliegend zu zweiten Flächenbereichen 2FB des Bauteils B benachbart angeordnet.

Mit Bestrahlungsvektoren V ist vorzugsweise vorliegend jeder Abschnitt des Bestrahlungsmusters BM gemeint, welcher sich direkt senkrecht zu den Streifen, also entlang des direkten Streifenabstands 1 erstreckt. Jeder einzelne Bestrahlungsvektor V überhaupt und auch des ersten Flächenbereichs 1FB wird zweckmäßigerweise nur inner halb der Bauteilkontur 10 festgelegt. Jeder Bestrahlungsvek tor V des ersten Flächenbereichs 1FB weist weiterhin ledig lich Vektoren V mit einer Bestrahlungsvektorlänge von maximal L _m auf, welche kleiner ist als der Streifenabstand 1. Ver gleiche hierzu ebenfalls den vergrößerten Abschnitt oben rechts in der Figur 3, in welchem ein mäanderförmiges Be strahlungsmuster mit Vektoren V zu sehen ist.

Folglich ist, wie oben beschrieben, ein Wärmeeintrag während der Bestrahlung in diesen Bereichen höher, da ein Laser oder Elektronenstrahl in einer gegebenen Zeit öfter diesen lokal begrenzten Abschnitt abfährt und so das Schmelzbad bzw. eine wärmebeeinflusste Zone des Energiestrahls ständig in dem/den zweiten Flächenbereichen 2FB angeordnet ist. Dies führt zu den oben beschriebenen Nachteilen, wie einer mangelhaften Ma terialstruktur sowie zu möglichen Kollisionen des Bauteils B mit einem Beschichter (vorliegend nicht explizit gekennzeich net) .

In dem vergrößerten Abschnitt oben rechts in der Figur 3 ist weiterhin eine vordefinierte und/oder minimale Bestrahlungs vektorlänge L _d gekennzeichnet, welche beispielsweise im Wege des beschriebenen CAM-Verfahrens abgeschätzt, simuliert und/oder berechnet werden kann, und vorzugsweise derjenigen Bestrahlungsvektorlänge entspricht, gemäß derer das Bauteil B mindestens gerastert oder bestrahlt werden muss, damit die Energieeinträge in die Struktur des Bauteils B nicht zu groß werden. Die Bestrahlungsvektorlänge L _d kann beispielsweise zwischen 50 und 200 ym betragen.

Figur 4 zeigt nun wie das vorliegend beschriebene erfindungs gemäße Verfahren die lokalen Überhitzungen in den zweiten Flächenbereichen durch eine entsprechende Konfektionierung der Bestrahlungsvektoren V des Bestrahlungsmusters BM vermei det. Die entsprechend gemäß Figur 3 andersartig schraffierten ersten Flächenbereiche 1FB des Bauteils B sind in Figur 4 nicht mehr im Überlapp mit der Bauteilkontur B, 10 gekenn zeichnet. Stattdessen deutet die Figur 4 durch den runden Verlauf der die Streifenbegrenzungen oder -trennlinien an, dass die zweiten Flächenbereiche 2FB auf Kosten der ersten Flächenbereiche 1FB vergrößert wurden, dem die Bestrahlungs vektoren V des Bestrahlungsmusters BM auf eine Länge L _v (vgl. Doppelpfeil) verlängert wurden. Dies verhindert die oben be schriebenen Nachteile und löst das Problem der vorliegenden Erfindung. Da die Bestrahlungsvektoren V der zweiten Flächen bereiche in Figur 2 nun sogar größer sind als der Streifenab stand 1, tritt das Problem der Übersetzungen während der (schichtweisen) additiven Herstellung des Bauteils nicht mehr auf .

Das Bauteil, welches auf Basis des wie oben in Figur 4 be schriebenen festgelegten Bestrahlungsmusters BM additiv auf gebaut wurde, beispielsweise durch ein selektives Laser- Schmelzverfahren (vergleiche Figur 6) , umfasst nunmehr bei spielsweise eine im Vergleich zu einem gemäß dem Stand der Technik hergestellten Bauteil verbesserte Materialstruktur, insbesondere eine verbesserte Härte, Festigkeit oder Heiß rissanfälligkeit, und/oder ein homogeneres oder günstigeres Phasengefüge, beispielsweise hinsichtlich der g oder g' Aus scheidungen in Superlegierungen.

Vorzugsweise zeichnet sich das so hergestellte Bauteil wei terhin durch eine (im Gegensatz zum Stand der Technik) ver besserte Maßhaltigkeit oder Maßhaltigkeitstoleranz aus, vor zugsweise um eine um 50 bis 100 % verbesserte Maßhaltigkeit.

In Figur 5 ist anhand eines schematischen Flussdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Das genannte Verfah ren ist vorzugsweise ein Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Materialschicht in der additiven Herstellung.

Es umfasst in Verfahrensschritt a) das Bereitstellen einer vorbestimmten Bauteilgeometrie B, welche Geometrieinformatio- nen der einzelnen Schichten S (vgl. Figur 6) eines additiv herzustellenden Bauteils B enthält. Dies kann beispielsweise durch Einlesen einer CAD-Datei beispielsweise in eine ent sprechende additive Herstellungsanlage oder eine entsprechen de Datenverarbeitungseinrichtung oder einen Computer erfol gen .

Das Verfahren umfasst weiterhin, in Verfahrensschritt b) , dass schichtweises Festlegen des Bestrahlungsmusters BM (wie oben beschrieben) in Flächenbereiche einer aufzubauenden Schicht S für die Herstellung des Bauteils B, wobei das Be strahlungsmuster BM in jedem Flächenbereich Bestrahlungsvek toren V umfasst.

Verfahrensschritt aa) deutet an, dass Bestrahlungsvektoren der Länge L _m in dem oder den zweiten Flächenbereichen 2FB der Schicht S bis zu der Bauteilkontur 10 verlängert werden (vgl. Figur 4), wenn die (vor) definierte Bestrahlungsvektorlänge L _d eines gegebenen Vektors in dem ersten Flächenbereich 1FB un terschritten wird.

Das Verfahren umfasst weiterhin in Verfahrensschritt c) das Festlegen und Speichern des Bestrahlungsmusters BM für alle Schichten S des Bauteils B oder alle Schichten des Bau teils B, welche beispielsweise durch ihre gewünschte und de finierte Geometrie zu Strukturfehlern oder Überhitzungen nei gen .

Das Verfahren umfasst weiterhin in Verfahrensschritt d) , das schichtweise Verknüpfen und/oder Bereitstellen der Informati onen des Bestrahlungsmusters BM für das Bauteil B zusammen mit den Geometrieinformationen (CAD) einzelner Schichten des Bauteils in einem gemeinsamen Datensatz, beispielsweise in einem STL, AMF oder G-Code-Format .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombi nation selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.