例如，粉末床制造方法(诸如选择性激光熔化或选择性激光烧结)是用于从粉末材料中制作、成型或制造部件或组件的相对公知的方法。用于这样的方法的常规设备或装备通常包括制造或建造平台，在馈送可以例如通过激光束的能量随后被熔化并且随后凝固的一层基材之后，在该制造或建造平台上逐层建造组件。层厚度由在粉末床上方例如自动移动且移除多余材料的擦拭器确定。典型的层厚度共计20μm或40μm。在制造期间，所述激光束在表面上扫描并且熔化选定区域上的粉末，该选定区域可以由cad文件根据要制造的组件的几何形状预先确定。
在增材制造领域中，对于研究和大量生产两者而言，目前关于使用回收或再利用粉末对制造的组件或部件的最终质量的影响知之甚少。因此，需要允许对基材库存(优选地，粉末库存)的可靠跟踪和/或管理的系统。为此，本发明优选地针对基于粉末床的制造工艺。
事实上，在最先进的增材制造中，必需处理大量各种类型的基材，这些基材通常存在多个再循坏状态。这使得其通常非常难以跟踪质量并且管理可能存在于系统的许多容器、制造系统或粉末桶中的基材的一部分的移动。
提及的“回收”将特别涉及以下基材：一旦所述材料已经存在于制造空间或建造区域中或暴露于相应的制造条件(如暴露于用于凝固基材的激光束或电子束)，所述基材就被再次用于或要被再次用于组件的制造工作或建造。
目前，提及的制造条件对基材(如粉末)的质量或性能的影响没有被很好地定义和或理解，原因在于，例如粉末的质量取决于各种不同方面，例如激光参数，特别是在建造区域中基材暴露于热量。因此，需要提供粉末控制系统和质量控制方法。具体地，本发明的目的在于，提供一种方法，使得能够实现或改进在增材制造研究和/或工业期间的质量保证和/或基材处理。
提及的目的通过独立权利要求的主题来实现。有利实施方式是从属权利要求的主题。
提及的“组件”可以是任何陶瓷组件或金属组件或塑料组件。优选地，组件可以与涡轮机(如燃气轮机)的组件相关。
制造的上下文中的术语“增材”将特别指代逐层生成和/或自下而上制造的工艺。如在本文中描述的增材制造可以是快速原型制作或者与快速原型制作有关。
本发明的一方面涉及控制系统，用于确保用于组件的增材制造的基材的质量和/或用于处理用于组件的增材制造的基材的库存或存货，其中，控制系统包括用于保留基材的多个容器。该控制系统还被配置成：在组件的多个制造工作或建造工艺期间跟踪或追踪基材或基材的位置(优选地，基材的质量)，其中，库存是或者可以被再分为相应基材的多个批次，其中，每个批次包括相同质量的基材。优选地，该批次也保存关于基材类型的信息，例如，制造线或材料系统。具体地，所述跟踪是有利的，以在大量制造工作中保持向控制系统的用户或操作员通知存在于相应制造系统中的粉末的质量。
术语“批次”优选地涉及虚拟和/或物理索引，而且与材料的物理量有关。
在实施方式中，基材是相应组件的粉状或粒状材料。
在实施方式中，控制系统被配置成：提供关于质量和/或可处置性(如基材的数量和位置)的信息。
控制系统包括处理系统，该处理系统连接至操作员界面等，以用于接收和处理来自控制系统的操作员的指令并向所述操作员显示信息。以这种方式，库存的控制系统和相应的质量控制方法可以容易地适于操作员的需要，并且可以由操作员管理。
本发明的另一方面涉及用于组件的增材制造的设施。优选地被配置成用于多个用户定义的组件的增材建造的设施包括如上所述的控制系统。该设施还包括用于从基材制成组件的增材制造的制造系统，其中，该制造系统可以包括输送器系统，其被配置成将基材输送到建造区域中或者建造区域以外(优选地，也在不同容器与制造系统之间)。输送器系统又可以包括擦拭器或活塞，以能够方便地输送基材。附加地或可替选地，输送器系统可以包括用于通过空气喷射或压缩空气来输送基材的方法。
在实施方式中，制造系统包括例如用于要在单独的制造线、装备或子系统中的每个中制造的多种不同材料的多个建造区域。
设施可以是用于多个不同材料的组件的增材制造的工业制造线。
本发明的另一方面涉及用于组件的增材制造的基材的库存的质量控制方法，包括：从库存的多个可索引或索引的批次中选择基材的批次，其中，分配给同一批次索引或使用同一批次索引进行索引的基材指示相应基材的质量。该选择优选地由方法和/或控制系统的用户或操作员做出。
借助于批次索引或进行批次索引，可以有利地提供库存的基材的分类。
该方法还包括：将选择的批次的大量基材装载或填充到制造系统中。
在实施方式中，所述数量由用户或操作员预先定义。
该方法还包括：根据基材增材制造或建造组件，其中，选择的批次的基材暴露于制造条件，如建造区域中用于凝固的激光束或电子束的热量。最优选地，暴露于制造条件与暴露于建造区域中的热量有关，原因是所述暴露可以导致至少一部分基材的粘连或聚集。由此，提及的基材当然是不可用的，并且在其可以被回收或再利用之前必须被筛分或过滤。尚未例如被激光束撞中且优选地被过滤的粉末状基材仍然例如在粉末粒度级和/或颗粒大小方面提供其名义上的属性。
附加地或可替选地，相应的凝固单元(例如，激光)的热量可以导致粉末材料的劣化或者氧化，这又以不利的方式影响了用于进一步制造工作的所述基材的适用性。
在实施方式中，在相应的增材制造之后，从增材制造残留在建造区域中的基材被筛分或过滤。
该方法还包括：根据暴露于制造条件来更新从增材制造残留在建造区域中或在增材制造之后残留在建造区域中的基材的批次索引。所述更新优选地涉及增加批次索引一个增量。
由此，提供了以下方法，控制系统的用户或操作员可以(或者视情况而定)通过该方法进行以下描述的操作：在所述制造系统和/或设施的整个操作期间，优选地能够有效地跟踪期望的基材部分及其质量。
通过本发明，如所述的，可以借助于“批次识别”来促进基材的质量控制、管理和/或处理。优选地，无论它实际上保留的物理容器如何，批次都是所有库存的粉末所属的非物理实体。如所述的方法或处理系统在软件环境中也尤其有用，其中，批次可以用作同一条件下的所有各个基材部分的共同区域，因此与当前实践相比，允许操作员较快地总览当前基材的情况，在当前实践中，在下一个制造工作可以被初始化之前，必须以复杂的方式在相应的工作区域中物理地检查每个容器。
控制系统被配置成：在多个制造工作期间，借助于基材的批次索引来跟踪基材及其质量。
在实施方式中，基材及其质量以以下方式被跟踪：基材的库存被保留在不同容器中，所述容器被编号并且被分配每个批次索引，或者用每个批次索引进行索引。然而，很可能已经被分配单个批次的基材被包含在不同容器中，使得该批次(优选地不是物理上单个容器)包括不同容器中的基材。
在实施方式中，以那个容器中的基材的当前数量来填充相应容器，日期或容器重量由控制系统登记。由此，可以促进整个设施或制造系统内的粉末材料的跟踪。
在实施方式中，利用容器号以及包含在相应容器中的基材的类型来指示容器。因此，可以进一步指示的是，相应容器是否是新容器或已经被打开或开始的容器。
要装载到制造系统中的粉末的数量由用户或操作员手动输入到控制系统中。
例如基于制造系统的设置在建造区域中以将基材提供至实际建造区域或水平面的进给活塞的位置，控制系统自动计算从增材制造或最近的制造工作或者在增材制造或最近的制造工作之后保留的基材的数量。
在实施方式中，在装载之前，由控制系统检查制造系统的填充状态，或者视情况而定可以检查不同的容器。所述检查还可以包括：实际上存在于建造区域中的基材的数量的控制、提及的活塞的位置、因而建造区域的填充状态以及是否要改正已经由操作员选择的错误批次和/或容器。
在实施方式中，控制系统被配置成使得：当容器(优选地，具有批次索引“00”的新容器)的填充状态低于警戒水平或者用户已经选择了错误或不可任意处置的批次或批次索引时，控制系统通知用户或操作员，或者警告他。这种特别的实施方式可以有利于提高整个制造系统或设施的基材的质量控制和处理，并且总体上提高基材的可处置性。
在实施方式中，控制系统被配置成：为操作员提供用于后续制造工作的基材的批次。由此，可以支持操作员关于最近的制造工作的决定。
在实施方式中，从增材制造留下的基材从制造系统被移除且被回收(优选地，也被过滤)，或者留在建造区域中用于后续制造工作。
在实施方式中，执行方法以使得：当例如根据操作决定移除从增材制造留下的基材时，所述基材被传送至与该基材的更新的批次索引对应的容器。因此，所述容器可以是已经包括同一批次(索引)的基材的容器。
优选地，本发明的另一方面涉及包括可执行指令的非暂态计算机可读介质，该可执行指令适于使处理系统和/或描述的控制系统执行以下步骤：
基于操作员的选择，将批次索引分配给用于组件的增材制造的基材的多个批次，
一旦基材已经暴露于相应的制造条件，就更新所选择的基材的批次索引，从而借助于批次索引来跟踪基材及其质量。
与描述的方法和/或描述的计算机可读介质有关的优点也可能与描述的控制系统和/或设施相关。
根据结合附图的示例性实施方式的以下描述，进一步的特征、便利性和有利的改进变得明显。
图1示出了制造系统的示意图。
图2示出了根据本发明的设施的示意图。
在附图中，可以使用相同附图标记来设置相似元件、同一种类的元件和等同的动作元件。
图1示出了制造系统100的示意图。制造系统100优选地是用于借助于粉末床制造工艺(如选择性激光熔化)来增材制造组件1的系统或装置。可替选地，制造工艺可以是或者包括选择性激光烧结和/或电子束熔化。
因此，在制造系统100中，组件1优选地被逐层制造或建造。具体地，选择性激光熔化(slm)是优选的粉末床增材制造工艺，通过该工艺高功率激光可以用于逐层建造3d部件，以用于研究和/或工业应用。
组件1可以是任何用户定义或预先定义的塑料陶瓷，但优选地是要在制造系统100中进行增材制造的金属组件。
优选地，组件1是涡轮机组件，例如，要应用在燃气轮机中并且需要经受高温的部件。当组件在其增材制造或建造期间应该被示出时，仅部分地描绘组件1。
制造系统100包括建造平台3。建造平台3通过包括例如进给活塞5的驱动器可移动。制造系统100还包括基材2，用基材2来制造组件。优选地，基材2是金属粉末。优选地，基材2主要保留在基材供应部9中。供应部9包括用于提供基材2的另一活塞6。另一活塞6优选地竖直可替换，以允许另一基材被递送至建造区域50中。
制造系统100还包括擦拭器、刮板或沉积单元4，通过其基材可以从供应部9被移动至制造系统100的建造区域50中(例如，从右到左)。优选地，进入的粉末然后直接被移动至制造系统100的排出或溢出容器15中。溢出容器15便利地布置在与供应部9的位置相对的建造区域50的一侧处。
一旦基材2的层已经扩散在建造区域中(例如，在建造平台3的顶部上)，就优选地通过可以在组件1的表面上扫描的激光束8来方便地熔化并且随后凝固。之后，优选地根据组件1的所凝固的层的厚度将进给活塞5降低一定距离(例如，40μm)。
在相应建造工作结束时，在制造系统100中且在组件1周围的任何基材2、或者在溢出容器15中或者仍在进给活塞5的顶部上的任何基材2可以例如用专用真空设备(未明确示出)吸出，并且优选地，例如通过过滤器(未指示)进行过滤或筛分。所述筛分是特别重要的——由于暴露于增材制造系统的激光束或电子束的热量——基材可以被部分凝固以聚集。通过过滤的密封，所述聚集(可能由焊接飞溅引起)可以被分离，并且基材的剩余部分及其原始状态可以被回收。
由此，昂贵的基材2的质量可以有利地被登记和保证，这在高性能材料的情况下(如在燃汽轮机组件的情况下)是特别理想的。此外，给予用户或操作员跟踪质量以及基材库存的多个部分或子量的可处置性的可能性。
具体地，组件1的操作员或制造者可以例如可追溯地跟踪粉末的质量，其中，即使在组件已经被完成之后，系统仍然保存和/或存储关于基材的源或其批次索引的信息。
选择性激光熔化仍是相对不成熟的技术，因此仍然不完全了解由于经过工艺而对粉末造成的影响。对于这个影响，允许控制质量以及处理基材的系统不仅需要具有查看库存什么基材2是可用的能力，而且需要具有例如粉末处于什么状态以及例如粉末已经被暴露于制造的工艺条件多少次的能力。此外，随着时间的推移，基材可能劣化或损失性能。
根据本发明，优选地在基材2和/或制造系统100的整个寿命中通过可以跟踪同一性质状态(即，包括同一批次索引)的基材来提供批次索引或桶式索引。
例如，提及的批次索引的使用——如将在下面主要结合图2来描述——比单纯的循环索引提供了显著提高。换言之，批次索引允许与要制造的组件的性能相关的所有那些物理性质的指示和跟踪。因此，必要时可以进行相关测试处理，例如，包括相应粉末部分的元素分析。
循环数的单独跟踪(其中例如仅跟踪粉末部分从一个容器被移动至其他容器的频率)不一定相关，原因是这部分可能没有经历制造条件并且因此可能没有显著劣化。
可能显著影响特定数量的或部分的基材2的质量的重要参数是相应部分已经被暴露于辐射源或电子束以进行固化的时间。因此，那个辐射源的功率也可能至关重要。因此，一旦已经暴露于制造条件，就对基材的性能最重要的影响是例如通常控制氧化行为的激光的热量。可以稍后通过相关方法在相应的实验分析中检查粉末和/或所制造的组件的氧含量。在基材的特定部分或批次索引已经例如暴露于激光的热量15次至20次之后，这就特别有利。
此外，粉末颗粒的颗粒粒度级或颗粒大小分布可以改变，具体地，粉末颗粒可以由焊接飞溅引起群集和/或聚集。通过上述筛分处理，最好是在每当相应基材部分已经暴露于激光热量时执行该处理，群集可以被分离，并且可以回收基材的仍有用部分。
可以使用等同劣化的原理通过本发明的批次索引方法来说明这些不同的方面。具体地，它可以被测试不同方面是重要的——通过批次索引——仍然可以可靠地处理粉末部分的质量。例如，如果暴露于激光3次是有害的，则当粉末床的一部分到激光束的距离小时，可以将那些特定粉末部分的批次索引增加增量3(例如，与到束的距离较大的粉末部分相比)。
图2示出了包括如图1中描述的制造系统100的设施200的示意图。连同图2的描述，本发明进一步描述了基材的库存的质量控制方法。
尽管没有清楚地指出，但是设施200甚至可以包括所描述的类型的各种制造系统或至少增材制造的多个不同材料线，其中，可以在多个建造区域50中同时制造多个不同的组件1。
设施200包括基材库存30。基材库存30保留在多个容器15中。所述容器15可以与图1中描述的排出或溢出容器相同。优选地，所述容器15是金属容器，每个容器都能够抓握例如200kg的基材，并且属于其设施器材。优选地，例如商业上追逐的新基材可以存在于例如10kg量的塑料容器中，这样的基材然后可以被手动填充到容器15中。可替选地，容器15可以表现为提及的塑料容器。
容器15可以包括容器号(未明确示出)。也可以登记用新粉末填充的容器15中的相应一个的日期。此外，可以根据将在下面描述的质量控制方法和控制系统10来登记或索引基材的类型或材料成分。
仅作为材料库存30的示例，在图2中示出了容器15。在相应的容器15下方，描绘了每个容器的示意性批次索引。在这些容器包含新基材(例如，先前尚没有使用的基材)时，为所描绘的容器中的左边一个容器和中间一个容器分配批次索引bi“00”。
相比之下，库存30的右边容器15是不完整的，而只是部分填充有基材。尽管也可以为这个容器分配批次索引“00”，但是它包含用批次索引bi“01”进行索引的基材。增量1说明以下事实：相应的基材已经暴露于制造系统100中的制造条件，等同1或增量1的轻微劣化是很可能的，并且已经被分配。因此，这种特定基材2可能不太适合要求具有最高性能的基材的近端制造工作。
为了通过批次索引来管理或处理跟踪不同粉末部分的质量的想法，根据本发明提供了控制系统10。控制系统10可以包括所述的多个容器15。控制系统10还被配置成：在库存30被再分为不同批次的基材的多个制造工作期间，跟踪基材及其质量(参见上文)。控制系统10还包括处理系统11和用户或操作员界面20。处理系统11连接至操作员界面20，以用于接收和处理来自控制系统10的操作员的指令，并且向所述操作员显示信息。
尽管没有明确指出，但是设施200和/或控制系统10可以包括输送器系统，该输送器系统被配置成：例如在不同容器15之间输送至，优选地，将基材输送到制造系统100之中或者输送到制造系统100之外。
根据与基材2的库存30的质量控制或质量保证有关的发明方法，用户或操作员可以从库存30的多个可能不同地可索引或索引的批次中选择一批基材。事实上，已经选择了具有bi“01”的基材2。
操作员然后可以将来自所选择的批次(例如，具有bi“01”的材料)的一定量的基材装载(手动或者通过至控制系统10的相应指令)到制造系统100，更具体地，装载到其特定建造区域50(参见箭头)。
因此，可以从所选择的基材2来执行组件的制造工作或增材制造。一旦组件1已建造并完成，就会在制造系统和/或建造区域中剩下或留下一些基材(多余的粉末)，该基材必须被筛分并且从而被分配更新的批次索引bi，原因是其已经(至少部分地)暴露于激光8的热量。
在下文中，将结合可以由描述的处理系统11执行的软件模块更具体地描述本发明概念的已经描述的方面和可能另外的方面：
一旦控制系统和/或方法的操作员输入制造工作或建造，就可以经由控制系统10中的操作员界面20由控制系统或其软件自动执行“工作后清洁”。优选地，在已经完成组件之后，对于控制系统10总是存在这样的清洁处理，以在进给活塞5上捕获建造区域50中剩下或留下的基材2的状态。
然后，材料的类型和/或相应制造系统100的名称或指示必须由操作员经由操作员界面20输入到控制系统中。优选地，制造系统的指示必须是有效名称，其与先前已经赋予制造系统的值中之一相匹配。否则，例如可能在操作员界面20的显示器中指示错误信息。制造系统或相应机器名称的所述指示可以优选地选自在相应软件中实现的下拉列表。
当不存在从以前工作留在进给活塞5中的基材时，用于“工作后清洁”的值优选地为(被分配)“0”。相反，当存在从以前工作留在进给活塞5中的基材时，在所述留下的基材已经从机器手动地被吸出或移除的情况下，用户例如也可以为所提及的值分配“0”。
然后，如上所述，要添加至机器的进给活塞的基材的量和/或数量优选地由操作员输入。
在用粉末填充机器进给活塞5的处理之后，可以为用户提供粉末来自的容器的列表。
优选地，该列表通过软件来提供，并且经由控制系统10被提供给操作员。
例如，已经用150kg的基材部分2a完全填充了图5中的进给活塞。优选地，从具有批次索引bi“00”的容器15中之一或从新(商业上可获得)塑料容器获取所述基材部分2a。
因为可能编号为15的塑料容器(参见数字15)可能已经完全空了，因此可以移除与它们相关的所有信息。如果其内含物没有完全被耗尽或清空，则操作员可以只更新例如与容器号有关的相应值。
在基材2a的一部分已经被装载到建造区域50中之后，优选地随后自动重新计算所选择的批次(例如，具有批次索引bi“00”的批次)中的基材的总量或数量。
接下来，这种基材2a必须被分配至实际的制造工作。从每个桶或容器15获取的用于制造工作的数量可以被输入——至控制系统10的界面20中的适当列中。
接下来，可以根据图1所描述的制造相应的组件1。一旦已经完成制造工作，就可以生成和/或由操作员向操作员界面20中输入关于例如制造工作标识(id)号的所述工作的任何信息。
一旦输入进给活塞5的高度的值，就可以通过容器或建造区域的体积或部分体积来自动计算建造区域50中的进给活塞5上的粉末的剩余量(从先前制造或在先前制造之后留下的)。如下执行这个过程：
对于每个批次，由控制系统10执行对最近进行制造工作的每个机器的检查，以查看是否已经为制造工作分配留在建造区域50中的基材的量的信息或值，或者查看是否已经登记进给活塞5的端部位置。如果不存在这样的值，那么可以存储工作id。一旦所述值已经赋予或登记，就执行进给活塞5在工作结束时的位置的值的搜索。
在本示例中，在组件1(参见图1)的制造之后，可能在进给活塞5上和或在排出或溢出容器15中留下例如30kg的基材。
实际上，存在可以从相应制造系统100移除的两种类型的基材，例如，从溢出活塞或容器15留下的基材以及可能总是存在于建造平台3周围的另外的基材和从进给活塞5留下的基材。
进给活塞5上的基材可以留在机器中，用于随后的制造工作或者从进给活塞5被吸取或吸出。如果留下的基材被吸出和移除，则操作员将选择容器15之一，并且通过任何适当的方法将粉末从机器或制造系统移除。在图2中通过指向具有bi“02”索引的容器15的箭头来指示提及的移除。换言之：除非那部分的期望的质量劣化或基材的数量甚至更糟并且批次索引bi必须被更新甚至2或3个单位的增量(参见上文)，否则应当关于相应批次索引从bi“01”到“02”来更新可能已经从溢出容器15移除并且也可能从建造平台3周围的地点移除的基材的数量。
换言之，由于在建造区域50中以及在进给活塞5的顶部上的基材的暴露，所述基材必须被分配新的批次索引，并且被过滤或筛分。在筛分期间，基材正常通过一个容器15到达另一个。例如，一旦基材已经被筛分，就应当为新容器分配下一个批次索引号，并且应该例如由软件移除或更新旧的“未筛分的”容器值。
当瞄准并输入制造系统上的下一个制造工作时，可以使用可能从先前的制造工作留在机器中的基材，其中，软件和/或控制系统10应该通知用户：这种基材包括“使用过的”批次索引bi。附加地或可替选地，控制系统可以提出任何批次的基材的特定来源。
在任何情况下，由于向用户通知关于在机器和/或库存30的不同容器中的基材的质量或劣化，因此操作员可以决定：例如针对最高性能的组件，他是否想要继续使用具有批次索引bi“00”的基材的一部分(例如，新基材)，或者他是否可以使用已经更新或增加的批次索引bi的基材来制造相应的组件。
在下面，描述所述软件的另外的方面和/或特征：
控制系统10的软件可以是基于excel的工具，提供该工具旨在：允许slm(或其他基于粉末的制造)系统容易保持跟踪其基材库存以及过去的建造工作已经使用的基材库存。可以在不同列和/或表的帮助下实现所述软件，其中，在每个选择/值改变的情况下，控制系统10通过表来更新关于制造系统100的状态以及基材的信息，以便保持数据概观最新。
在适当的位置存在许多特征，以指导用户进行处理；如当所选择的制造系统或机器已经包含来自特定批次的基材时的消息。具体地，可以提供以下计划工具，该计划工具将辅助操作员决定：针对预期的制造工作，哪些基材和制造系统是可用的。
此外，如果其中基材的量低于警戒水平，则可以通过可以登记保留在容器15中之一中的基材的数量来提供预警系统，并且该预警系统将提供警报和/或执行购置。由此，可以有利地消除或甚至完全避免由于基材缺乏而导致的(显著)的停机时间。
具体地，提出的控制系统10可以允许跟踪多个增材制造系统中大量不同地可索引或索引的批次的基材。
此外，如上所述，可以关于容器标号、容器中的基材的重量和/或填充容器的日期来调查每个批次的(部分)库存30。此外，可以独立于筛分和未筛分的条件，将不同的容器物理地布置或部署在设施20中或相应的区域中。同样，可以经由操作员界面20向操作员指示库存30中的基材的总量。
一旦为机器分配新的制造工作，就可以执行若干检查，以检查制造系统100的状态。用户可以看到弹出的消息框，例如，系统的状态是否不合要求，例如，其是否包含来自除了所选择的批次以外的批次的基材。
本发明的保护范围不限于上文中给出的示例。本发明以每个新颖特性以及这些特性的每个组合来实现，特别地，包括权利要求书中陈述的任何特征的每个组合，即使在权利要求书中或在示例中没有明确陈述这个特征或这些特征的这个组合。