用于经由加层制造生产三维工件的方法和仪器与流程

1.本发明总体涉及：一种限定了用于在加层制造工艺中照射材料层的两个或更多个扫描矢量的方法；一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括当在一个或多个计算设备上执行计算机程序产品时用于实施该方法的程序部分；一种用于经由加层制造方法生产三维工件的仪器；以及一种包括提供数据的方法，该数据用于使用如下仪器实施前述方法，该仪器用于经由加层制造方法生产三维工件的仪器。


背景技术：

2.在加层方法中，通过生成一系列固化和相互连接的工件层来逐层生产工件。这些工艺可通过原材料的类型和/或固化所述原材料以生产工件的方式来区分。
3.例如，粉末床熔融是一种加层工艺，通过该加层工艺，粉状的，特别是金属和/或陶瓷的原材料可以被加工成复杂形状的三维工件。为此，将原材料粉末层施加到载体上，并且根据要生产的工件的期望的几何形状以位置选择性的方式经受例如激光辐射。穿透到粉末层中的激光辐射引起原材料粉末颗粒的加热并且因此熔化或烧结。然后，进一步将原材料粉末层依次施加并且加工到载体上的已经经受激光处理的层上，直到工件具有期望的形状和尺寸。选择性激光熔化或激光烧结特别是可以用于基于cad数据生产原型、工具、替换部件或医疗假体(诸如牙科或矫形假体)。
4.另一方面，熔融沉积成型或材料喷射代表不同类型的加层工艺。在这种情况下，未固化的原材料被供应到一种印刷头，该印刷头将所述材料沉积到载体上，然后所述材料在载体上固化。
5.加层构造方法的一个重要参数是所生产的工件的质量。由于质量可能受到各种参数的影响，已知的解决方案并不总是达到期望的质量。
6.目前，在条纹扫描策略中限定条纹宽度(其中扫描矢量用于扫描横跨材料层的辐照束)。在这些条纹中，根据工件几何形状，存在长度相等或变化的扫描矢量。扫描矢量的起点和终点总是彼此相邻，并且在条纹之间形成一条线，该线基本上与工件几何形状无关(见图1)。在大多数情况下，工件内部的条纹包括大致相等长度的矢量，而工件轮廓区域中的条纹包括取决于工件几何形状的变化长度的矢量。
7.两条条纹之间的重叠或距离可以通过条纹偏移来调整。条纹偏移的正值导致两条条纹之间的距离，条纹偏移的负值导致重叠。
8.发明人已经意识到，如果该值没有被最佳地设置，或如果熔化池的尺寸在加层制造工艺期间由于环境影响(例如气流变化、压力波动等)而增加，如果两条条纹之间的重叠或距离太大，则会出现缺陷或孔隙(见图1中的点)。由于扫描矢量的起点和终点位于一条线上，可能会产生多个线性排列的缺陷或孔隙链(见图1中圈起的区域中的点的线)。
9.因此，发明人已经意识到，尽管统计分布的孔隙或缺陷可能在一定程度上不会降低工件质量，但应该避免缺陷或孔隙的线性排列。这是因为如果缺陷或孔隙的这种线性排列在工件中出现一次或多次，这可能导致工件的早期机械故障，因为缺陷或孔隙链在载荷
下形成线性缺陷、可能的裂纹和一种预定的断裂点，这与统计分布的孔隙不同。
10.因此，本发明的目的特别是改善使用加层制造技术生产的三维工件的质量。


技术实现要素：

11.本发明在独立权利要求中阐述。在从属权利要求中概述了本发明的优选实施例。
12.我们描述一种方法，该方法包括：在加层制造工艺中用扫描横跨材料层的辐照束在待辐照的材料层上限定辐照部段，特别是限定辐照条纹，并且在辐照部段内限定用于横跨材料层的所述辐照束的所述扫描的两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量，其中，在辐照部段内的所有扫描矢量相对于彼此平行或大致平行，其中，基于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量的所述限定，产生一条线，该线连接用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第一位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第二位置，其中，第一个扫描矢量和第二个扫描矢量是相邻的扫描矢量，其中，第一位置和第二位置之间的距离小于(i)第一位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变的第三位置之间的距离和/或(ii)第二位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变的第四位置之间的距离，并且其中，(i)在第一个扫描矢量和该线之间和/或(ii)在第二个扫描矢量和该线之间形成不同于90度的角度，该角度(a)与使用加层制造工艺生产的工件的几何形状无关，并且(b)与两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量相对于辐照部段的定向的定向无关。
13.角度不同于90度而与使用加层制造工艺生产的工件的几何形状无关意味着，例如，当生产工件时，角度不同于90度而与两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量布置在材料层上的位置无关。特别地，角度不同于90度而与使用加层制造工艺生产的工件的几何形状无关意味着，例如，角度不同于90度而与两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量是否限定在工件的轮廓上或轮廓区域中无关(即与限定了两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量的辐照部段是否限定为工件的轮廓或轮廓区域无关)。如将理解的，在轮廓或轮廓区域处，扫描矢量可限定为具有比在非轮廓区域中限定的扫描矢量短的长度。
14.角度不同于90度而与两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量相对于辐照部段的定向的定向无关意味着，例如，无论扫描矢量是否限定为与辐照部段的边缘中的一个或多个边缘平行或大致平行，或扫描矢量是否不与辐照部段的边缘中的一个或多个边缘平行或大致平行，角度不同于90度。在一些示例中，辐照部段可限定为正方形或矩形辐照部段，使得辐照内的扫描矢量可以与正方形或矩形辐照部段的边缘平行(或大致平行)，或扫描矢量与辐照部段的边缘成角度(即不平行)。然而，根据本文中所描述的示例实施方式，在该示例(具有正方形或矩形形状的辐照部段)中，无论扫描矢量是否平行于辐照部段的边缘，角度不同于90度。
15.在一些示例中，例如当辐照部段是正方形或矩形形状的时，基于辐照的边缘限定辐照部段的定向。在其他示例中，辐照部段可以是椭圆形形状的，使得辐照部段的定向可经由椭圆形形状的辐照部段的长轴和短轴来限定。
16.使用该方法，可因此避免(至少在一定程度上)线性排列的孔隙或缺陷，从而改善
使用加层制造工艺生产的工件的质量。这是因为辐照束的辐照能量密度的变化(在一些示例中从辐照能量密度的为零的值到大于零的值或反之亦然，或替代性地或额外地从非零的第一值到非零且小于或大于第一值的第二值)可能导致最终在固化的材料中出现孔隙或缺陷。
17.可以通过例如改变能量源的功率、改变工作平面中的束直径(即工作平面上的束斑的尺寸)、改变束斑的移动速度或轨迹、相邻矢量之间的距离(即相邻移动轨迹)、由相邻矢量之间的距离和束斑的尺寸产生的相邻辐照轨迹的重叠，以及辐照部段中的扫描矢量的数量来实现辐照能量密度的改变。为了改变辐照能量密度，可以改变一个、多个或所有前述参数。
18.在一些示例中，在辐照部段内仅限定所有扫描矢量的部分，使得上面确认的条件在于在所述扫描矢量和线之间形成的角度不同于90度。在一些其他示例中，辐照部段内的所有(相邻的)扫描矢量限定为使得上面确认的条件在于，在所述扫描矢量和线之间形成的角度不同于90度。
19.因此，本文中所描述的方法的示例实施方式使得能够确保辐照能量密度改变的相应位置在相邻的平行或大致平行的扫描矢量之间变化。因此可避免线性孔隙或缺陷链，从而改善使用加层制造工艺生产的三维工件的质量。
20.在该方法的一些示例中，如上所述，基于两个或更多个扫描矢量的每对相邻扫描矢量形成不同于90度的所述角度。这使得能够确保在整个辐照部段内避免线性孔隙或缺陷链。
21.在该方法的一些示例中，角度与90度相差至少5度，优选地角度与90度相差至少10度，更优选地角度与90度相差至少15度。对于两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和第二个扫描矢量，辐照能量密度的相应改变的第一位置和第二位置的变化可增加，从而在材料层上提供所述位置，使得排列可尽可能不同于线性排列。因此，尽可能避免线性孔隙或缺陷链，从而改善使用加层制造工艺生产的三维工件的质量。
22.在该方法的一些示例中，辐照能量密度的所述改变包括所述扫描矢量在相应的所述位置处开始和/或结束。因此，该方法可能特别有利，因为当辐照束首先照射在材料层上时和/或当辐照束在某一位置不再照射在材料层上时(即辐照束停止扫描横跨材料层)可能特别出现孔隙和缺陷。因此可避免这些潜在的严重孔隙和/或缺陷以线性排列的方式位于固化的材料上。
23.在该方法的一些示例中，形成为不同于90度的角度基于a)将两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量和第二个扫描矢量限定为具有(i)不同的相应的长度和/或(ii)不同的相应的起点和/或(iii)不同的相应的终点，和/或b)第一个扫描矢量和第二个扫描矢量中的一个扫描矢量的所述起点不同于第一个扫描矢量和第二个扫描矢量中的另一个扫描矢量的所述终点。因此，两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和第二个扫描矢量的相应的起点不同可涉及不垂直于两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和/或不垂直于两个或更多个扫描矢量中的第二个扫描矢量的、相应的起点之间的连接。类似地，两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和第二个扫描矢量的相应的终点不同可涉及不垂直于两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和/或不垂直于两个或更多个扫描矢量中的第二个扫描矢量的、相应的终点之间的连接。类似地，两个或更多个扫
描矢量中的第一个扫描矢量和第二个扫描矢量中的一个扫描矢量的起点不同于两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和第二个扫描矢量中的另一个扫描矢量的终点可涉及不垂直于两个或更多个扫描矢量中的第一个扫描矢量和/或不垂直于两个或更多个扫描矢量中的第二个扫描矢量的、起点和终点之间的连接。使用该方法的该示例实施方式，可避免孔隙和/或缺陷链，从而改善使用加层制造工艺生产的三维工件的质量。
24.在一些示例中，该方法还包括在辐照部段内限定区域，其中，第一位置和第二位置沿着相应的直线位于该区域内，在该相应的直线上限定了两个或更多个扫描矢量中的相应的第一个扫描矢量和两个或更多个扫描矢量中的第二个扫描矢量。孔隙和/或缺陷链可通过在辐照部段内的该区域内限定扫描矢量的起点和终点(或者，通常，辐照能量密度改变的相应的位置)来避免，从而满足关于第一扫描矢量和线之间和/或第二扫描矢量和线之间的角度不同于90度的条件。
25.在该方法的一些示例中，第一位置和第二位置随机地排列在区域内。基于该区域内的第一位置和第二位置的随机排列，考虑到随机排列，可避免孔隙和/或缺陷链。
26.在该方法的一些示例中，第一位置和第二位置均匀地分布在该区域内，从而有利地避免了该区域内的孔隙和/或缺陷链。均匀分布可包括位置之间(例如该区域内所有扫描矢量的辐照能量密度改变的所述位置之间)的平均距离，该平均距离高于阈值距离。
27.在该方法的一些示例中，每第二个扫描矢量的所述位置的连接形成直线。对于扫描矢量中的一个或多个扫描矢量，起点可位于该直线上，而对于扫描矢量中的另一个或多个扫描矢量，终点可位于该直线上。在一些示例中，可形成两条直线，第一直线基于第一组扫描矢量(例如第一扫描矢量、第三扫描矢量、第五扫描矢量等)，第二直线基于第二组扫描矢量(例如第二扫描矢量、第四扫描矢量、第六扫描矢量等)。有利地，这允许所述辐照束的辐照能量密度的相应的改变的所述位置的分布，这避免了区域内相互连接的线性孔隙和/或缺陷链。
28.在该方法的一些示例中，所述位置根据波状曲线，特别是根据正弦曲线位于材料层上。因此，在固化的材料层中可避免线性孔隙和/或缺陷链。
29.在该方法的一些示例中，所述位置根据z字形图案位于材料层上。因此，通过将每第x个扫描矢量的所述位置偏移限定的幅度，可至少在一定程度上避免固化的材料层中的线性孔隙和/或缺陷链。
30.在该方法的一些示例中，第一位置和第二位置之间的距离高于预定阈值。由于第一位置和第二位置至少在一定程度上彼此分开排列，因此可避免线性孔隙和/或缺陷链。
31.在该方法的一些示例中，两个或更多个扫描矢量中的每个扫描矢量的长度(i)等于或大于最小长度，和/或(ii)等于或小于最大长度。这使得能够确保能量输入不会变化太大(即太频繁)或不够频繁，否则这可能导致在固化的材料层中出现其他可能的缺陷。
32.在该方法的一些示例中，区域的尺寸等于最大长度和最小长度之差。可在考虑扫描矢量的最小长度和最大长度的同时限定第一位置和第二位置所在的区域。
33.在一些示例中，该方法还包括根据两个或更多个扫描矢量用辐照束辐照材料层。
34.在该方法的一些示例中，辐照部段限定为包括使用加层制造工艺从材料层生产的工件的轮廓区域，特别是悬伸(overhanging)轮廓区域。因此，避免沿着工件的轮廓或在布置轮廓的区域中的任何线性孔隙和/或缺陷链可能是特别有利的。特别地，这使得能够减小
在待生产的工件的悬伸轮廓区域中提供的任何支撑特征的程度。由于悬伸轮廓区域被理解为位于未固化粉末上方而不是工件的固化部分上方的区域，在文献中这也称为悬伸部或下皮。
35.在该方法的一些示例中，辐照部段限定为包括工件的下部轮廓区域。因此，避免沿着工件的轮廓或在布置轮廓的区域中的任何线性孔隙和/或缺陷链可能是特别有利的。由于下部轮廓区域被理解为在加工下一层之后位于未固化粉末下面而不是在工件的固化部分内的区域，在文献中这也称为上皮。
36.在该方法的一些示例中，当辐照部段限定为包括所述悬伸轮廓区域并且当悬伸轮廓区域的悬伸角度(相对于待生产的三维工件的逐层生产所沿的竖直方向限定)高于阈值角度时，所述辐照包括朝向悬伸轮廓的单向辐照。阈值角度可以取决于材料和/或层厚度和/或辐照源参数，并且例如阈值角度可以优选地小于65
°
，更优选地小于50
°
，最优选地小于40
°
。这使得能够在包括悬伸轮廓区域的区域中进行均匀辐照，从而引起在该区域中的工件质量的改善。
37.在该方法的一些示例中，在其中悬伸区域由材料层形成的区域中的所述扫描矢量的起点位于材料已经在如下层中固化的位置，该层直接位于材料层的下面，并且其中，扫描矢量的终点位于材料还未在该层中固化的位置，该层直接位于材料层的下面。与当起点位于该层(该层位于待固化的材料层的下面)还未被固化的位置处时相比，根据所述扫描矢量，在材料已经在该层(该层直接位于待固化的材料层的下面)中固化的位置处的扫描矢量的起点可使得没有或较少缺陷和/或孔隙。这可能是由于非固化材料基本上充当隔离层，以及待固化的层下面的非固化材料导致固化层(与非固化材料相比具有更高的密度)下沉到非固化层中。因此，可防止这一点，从而可改善工件的质量。
38.在该方法的一些示例中，当辐照包括双向辐照时，指向工件的中心或中心区域的所述扫描矢量的长度高于阈值长度，和/或其中，所述辐照能量密度从扫描矢量的起点到指向工件的中心或中心区域的扫描矢量的终点增加。由于可避免异常(例如缺陷和/或孔隙)，因此可改善工件的质量。对于具有低于阈值的宽度的辐照部段，这可以是特别情况，使得短扫描矢量可与相邻的辐照部段/扫描矢量合并。
39.在该方法的一些示例中，当辐照束在材料层下面的材料已经固化的位置处但在距离材料层下面的材料还未固化的位置一预限定的距离内扫描横跨材料层时，辐照能量密度的所述改变的所述第一位置和/或所述第二位置在材料层上限定在材料层下面的材料已经固化的所述位置处。与当所述位置位于该层(该层位于待固化的材料层的下面)还未被固化的位置处时相比，这可使得没有或较少缺陷和/或孔隙。因此，可改善工件的质量。在一些示例中，两个扫描矢量可一个接一个地排列在辐照部段内，由此对于位于其下面材料是固体的区域中的第一矢量，辐照束能量密度降低，并且由此第二扫描矢量覆盖悬伸区域并且以降低的辐照束能量密度开始。
40.我们进一步描述一种方法，该方法包括：
41.在加层制造工艺中，用扫描横跨材料层的辐照束在待辐照的材料层上限定辐照部段，特别是限定辐照条纹，以及
42.在辐照部段内限定用于横跨所述材料层的所述辐照束的所述扫描的三个或更多个平行或大致平行的扫描矢量，其中，在辐照部段内的所有扫描矢量相对于彼此平行或大
致平行，
43.其中，基于三个或更多个平行或大致平行的扫描矢量的所述限定，产生
44.用于三个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第一位置，
45.用于三个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第二位置，以及
46.用于三个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第三个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第三位置，其中，第一个扫描矢量、第二个扫描矢量和第三个扫描矢量是相邻的扫描矢量，其中，第一位置、第二位置和第三位置相对于通过第一个扫描矢量、第二个扫描矢量和第三个扫描矢量的(相应的)中心的曲线位于同一侧，
47.其中，第一直线连接第一位置和第二位置，第二直线连接第一位置和第三位置，并且
48.其中，第一直线和第二直线不平行。
49.该方法可与如整个公开所描述的示例实施方式中的任何一个或多个示例实施方式相结合，并且特别是与该方法的先前描述的示例相结合。
50.在该方法的一些示例中，辐照部段限定为包括待使用加层制造工艺从材料层生产的工件的轮廓区域，特别是悬伸轮廓区域或下部轮廓区域。
51.在该方法的一些示例中，当辐照部段限定为包括所述轮廓区域时，相对于通过第一矢量、第二矢量和第三矢量的(相应的)中心的曲线，第一位置、第二位置和第三位置位于作为工件轮廓的曲线的相对侧。
52.在该方法的一些示例中，第一直线的所有平行直线不与工件轮廓的路线相切。在该方法的一些示例中，第二直线的所有平行直线不与工件轮廓的路线相切。在该方法的一些示例中，第一直线的所有平行直线和第二直线的所有平行直线不与工件轮廓的路线相切。
53.我们进一步描述一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序代码部分，该计算机程序产品用于当在一个或多个计算设备上执行计算机程序产品时，实施根据如整个本公开所描述的示例实施方式中的任何一个或多个示例实施方式概述的方法。在一些示例中，计算机程序产品存储在计算机可读记录介质上。
54.我们进一步描述一种用于经由加层制造方法生产三维工件的仪器，该仪器包括：载体，该载体构造成接纳用于生产三维工件的材料；材料供应单元，该材料供应单元构造成将材料供应到载体和/或载体的顶部上的一个或多个先前材料层；层沉积机构，该层沉积机构用于将供应的材料形成载体的顶部上的材料层和/或载体的顶部上的一个或多个先前材料层；固化设备，该固化设备构造成固化供应到载体和/或载体的顶部上的一个或多个先前材料层的材料，以生产三维工件；气体供应单元，该气体供应单元构造成将保护气体供应到材料层的待由固化设备固化的区域；处理室，该处理室包括气体供应单元和固化设备，以及如上所述存储计算机程序产品的计算机可读记录介质。
55.仪器可构造成实施根据如整个本公开所描述的示例实施方式中的任何一个或多个示例实施方式的方法。
56.我们进一步描述一种方法，该方法包括提供数据，该数据用于使用如下仪器实施
根据如整个本公开所描述的示例实施方式中的任何一个或多个示例实施方式的方法，该仪器用于经由加层制造方法生产三维工件，该仪器特别是前面提到的仪器。
57.我们进一步描述一种方法，该方法用于使用加层制造技术生产三维工件，其中，该方法包括：使用加层制造工艺用扫描横跨材料层的辐照束在待辐照的材料层上限定辐照部段，特别是限定辐照条纹；以及在辐照部段内限定用于横跨材料层的所述辐照束的所述扫描的一个或多个(例如平行或大致平行的)扫描矢量；其中，当所述扫描矢量位于材料层的第一区域中，并且位于材料层的第二区域中时，根据扫描矢量的辐照束的辐照束能量密度的改变位于扫描矢量位于第一区域中的位置，在第一区域中，(例如直接)位于待辐照的材料层下面的层已经固化，在第二区域中，(例如直接)位于待辐照的材料层下面的层还未固化(即在工件的悬伸区域处)。该方法可与如整个本公开所描述的方法的示例实施方式中的任何一个或多个示例实施方式相结合。可防止在工件的轮廓区域处出现任何缺陷或孔隙，从而改善所生产的工件的质量。
附图说明
58.现在将参照附图仅以示例的方式进一步描述本发明的这些方面和其他方面，在附图中：
59.图1示出了根据现有技术的扫描策略的示意图；
60.图2示出了根据现有技术的扫描策略的示意图；
61.图3示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的扫描策略的示意图；
62.图4示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
63.图5示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
64.图6示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
65.图7示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
66.图8示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
67.图9示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
68.图10示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的另一种扫描策略的示意图；
69.图11示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的方法的流程图；
70.图12示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的仪器的示意性框图；以及
71.图13示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
72.如上所述，图1示出了根据现有技术的扫描策略的示意图。在该示例中，待辐照的
材料层的辐照部段分别具有方形形状和圆形形状。如将理解的，其他形状也是可能的。
73.在该示例中，扫描矢量(箭头)被限定在具有宽度102的辐照条纹内。扫描矢量的长度根据要生产的工件的几何形状限定。
74.可以看出，对于所示的两个示例中的每个示例，扫描矢量的起点和终点位于一条线上。发明人已经意识到，作为其结果，可能的孔隙和/或缺陷的位置106可以以线性方式排列在区域104内。
75.图2示出了根据现有技术的另一种扫描策略的示意图。
76.在该示例中，位于待辐照的当前层下面的层202已经固化。在该示例中，由于使用加层制造技术所生产的工件的几何形状，产生悬伸部204。
77.当辐照束从位置t0扫描到位置t2时，填充矢量206被指示为在位置t1处的辐照能量密度降低。类似地，轮廓矢量208被示出为在位置z1处辐照能量密度降低，并且在位置z4处辐照能量密度再次升高。
78.可以看出，在要产生悬伸部的区域中，对于具有悬伸部的区域，辐照束能量密度降低。
79.在该示例中，各种矢量的起点和终点排列在一条线上(在该示例中位置t0位于其中)。
80.即使参数以条纹之间不出现缺陷的方式进行优化，在固化的材料层中仍反复出现孔隙链。
81.因此，根据本公开的示例实施方式特别涉及扫描策略，在该扫描策略中，根据一些示例，辐照条纹宽度和/或扫描矢量长度可改变。
82.总体上，根据本文中所描述的示例实施方式的扫描策略的目的是确保条纹内相邻矢量的起点和终点或相邻矢量上的辐照能量密度变化的点彼此不直接相邻，而是在一些示例中尽可能远地分开，并且这些点不在多个扫描矢量上排列在一条线上。
83.通过改变在条纹内或在相邻条纹的扫描矢量的起点和终点排列在其中的区域内的矢量长度(与使用加层制造工艺所生产的工件的几何形状无关)，可以避免排成一行的孔隙或缺陷。这使得能够通过减少否则发生断裂点的可能性来改善机械性能。
84.此外，如本文中所描述的扫描策略的类型可增加对硬件或工艺影响的容限。由各种工艺影响(诸如短期不良的气体流动和因此较差的吸收)引起的轻微改变的束直径(从机器到机器)或改变的熔化池尺寸的影响可以被最小化。此外，不同扫描矢量与辐照束的移动不同步的影响也可最小化。此外，光学器件(例如扫描光学器件)和/或固化设备(例如激光器)的变化可有利地被补偿。
85.图3示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的扫描策略的示意图。
86.在该示例中，限定了辐照部段301a和301b，材料层将在该辐照部段内固化。
87.在该示例中，每个辐照部段成形为具有条纹宽度302的条纹。
88.多个扫描矢量设置在辐照部段中的每个辐照部段内。每个扫描矢量具有最小扫描矢量长度304和最大扫描矢量长度306。
89.在该示例中，条纹的扫描矢量的起点和终点随机分布在限定区域320内。
90.在该示例中，在扫描矢量308的起点316和扫描矢量310的起点318之间形成假想线312。在该示例中，线312和扫描矢量308(以及同样地线312和扫描矢量310)在它们之间形成
偏离90度的角度314。在该示例中，角度约为10度。
91.在该示例中，限定区域320的尺寸取决于所限定的最小扫描矢量长度和最大扫描矢量长度。
92.由于扫描矢量的起点和终点随机分布在限定区域320内，因此任何缺陷或孔隙均匀分布，从而可避免缺陷或孔隙的线性排列。
93.图4示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的扫描策略的示意图。
94.在该示例中，对于具有宽度402的扫描条纹的每第二个扫描矢量，扫描矢量的起点和终点移动。此外，在该示例中，设置了最小扫描矢量长度404和最大扫描矢量长度406。对于每第二个扫描矢量，扫描矢量的起点和终点处于相同的高度。
95.在该示例中，在一定程度上可减少紧密间隔的孔隙或缺陷。
96.图5示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的扫描策略的示意图。
97.在该示例中，对于具有宽度502的扫描条纹，扫描矢量的起点和终点位于正弦曲线上。通过使用该扫描策略，可避免由可能的缺陷或孔隙组成的直线。
98.此外，在该示例中，设置了最小扫描矢量长度504和最大扫描矢量长度506。
99.图6示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的扫描策略的示意图。
100.在该示例中，具有宽度602的条纹的扫描矢量的起点和终点以z字形图案排列。孔隙或缺陷的线性排列可在每第x个扫描矢量之后被偏移中断(在该示例中具有在四个扫描矢量之后的偏移)。
101.此外，在该示例中，设置了最小扫描矢量长度604和最大扫描矢量长度606。
102.通常，在根据本公开的各种示例实施方式中，在限定区域上看，起点和终点(位于辐照部段的某一区域内)尽可能均匀地分布。如将理解的，如本文中所描述的示例实施方式中的任何示例实施方式中的扫描矢量的起点和/或终点可同样地指的是根据扫描矢量沿扫描路径的辐照束能量密度的变化(从不同于零的第一值到不同于零且大于或小于第一值的第二值)。
103.使用根据本文中所描述的示例实施方式的扫描策略，可增加任何缺陷或孔隙之间的距离。
104.如本文中所描述的扫描策略对于待使用加层制造技术生产的工件的悬伸轮廓区域可能特别有利。传统上可支持紧密轮廓、悬伸工件区域的生产。这些必须添加到工件上的支撑结构可能会导致粉末消耗增加、生产时间延长以及工件后处理的工作量增加。
105.根据本文中所描述的示例实施方式的扫描策略可使得能够通过在(近)轮廓、悬伸区域中使用的有利扫描策略来减少所需的支撑结构。在工件的实体部分采用特定的扫描策略也有助于消除异常。
106.根据如整个本公开所描述的示例实施方式的扫描策略可特别地使得能够制造悬伸轮廓区域，以防止异常排列在一条线上，否则这可能导致脆弱的工件部件。
107.图7示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的扫描策略的示意图。
108.在该示例中，具有宽度702的扫描条纹覆盖悬伸区域，悬伸区域中的第一部分包括待辐照的层下面的固化层(斑点区域)和待辐照的层下面的非固化层(空白区域)。
109.可以看出，在该示例中，在具有固化材料层(该固化材料层在待辐照的层下面)的区域上，辐照束能量密度已经降低(见辐照束能量密度与填充矢量706的位置)。这同样适用于轮廓矢量708，例如，在位置z1处，轮廓矢量的辐照束能量密度降低。应当注意，出于清楚的原因，仅示出了一个轮廓矢量708，尽管在一些示例中，在工件轮廓上，辐照也可能沿着更多的相邻路径，例如三条平行路径或甚至五条或更多条相邻路径。对于与轮廓相对地指向工件内部的矢量，辐照束能量可能不会增加，直到在具有固化材料层的区域上，该固化材料层在待辐照的层下面。
110.图8示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的优选扫描策略的示意图。
111.在该示例中，对于覆盖悬伸区域的辐照条纹，至少对于一些扫描矢量，以波状方式用不同的起点和终点限定扫描矢量。此外，辐照束能量密度可在下面具有非固化材料层的区域上降低，如图7的示例中所示。特别地，覆盖悬伸区域的辐照条纹的扫描矢量的辐照束能量密度可处于恒定能量密度，该恒定能量密度低于在固体材料上的辐照条纹的扫描矢量的辐照束能量密度。
112.图9示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的扫描策略的示意图。
113.在该示例中，扫描矢量限定为使得扫描矢量沿工件轮廓的方向单向排列。图7和/或图8的扫描策略还可在图9的扫描策略中实施。
114.图10示出了根据如整个本公开所描述的另一种示例实施方式的扫描策略的示意图。
115.在该示例中，覆盖悬伸区域的辐照条纹部分地包括在彼此后面排列的扫描矢量，由此，与第一个扫描矢量相比，覆盖工件轮廓的第二个扫描矢量限定为具有降低的辐照能量密度，第一个扫描矢量完全排列在具有固化材料(该固化材料在待辐照的层下面)的区域上。
116.基于上述示例，填充矢量可限定为辐照条纹中的相邻扫描矢量，该相邻扫描矢量具有不同的辐照能量密度变化的位置(例如扫描矢量的起点和/或终点)，而与工件几何形状无关。这可导致例如扫描矢量的不同的长度和/或起点和/或终点。
117.在一些示例中，如上所述，长度、起点和/或终点可随机地或根据特定图案(例如具有任何振幅和频率的正弦曲线)来限定。这对于沿悬伸轮廓定位的辐照条纹可能是特别有利的。
118.当沿悬伸轮廓区域执行时，根据本公开的多个辐照条纹优选地彼此相邻布置。
119.尽管所示的示例在相邻的辐照区域(即辐照条纹)中包括具有相同距离的相同数量的矢量，应该注意的是，辐照区域还可能包括具有不同距离的不同数量的矢量，以改变辐照区域之间的辐照能量密度。特别地，与固体材料上的辐照区域相比，悬伸轮廓区域中的辐照区域可以包括不同数量的矢量。显然，控制辐照能量密度的其他参数也可以(替代性地或额外地)如上所述而变化。
120.优选的是双向辐照达到某一悬伸角，然后仅沿工件轮廓的方向进行单向辐照。这
使得能够在工件轮廓的区域中均匀辐照，从而改善工件的质量。
121.特别是对于单向扫描矢量，可选择不同的起点(和/或终点)，以避免连续的初始超高或异常的问题。
122.为了避免可能的孔隙或缺陷的线性排列，在相邻扫描矢量的不同点处悬伸轮廓区域前面的区域中的辐照束功率/能量密度突然降低可能是优选的。
123.替代性地或除了辐照束功率降低之外，可实现将扫描矢量分成两个扫描矢量，以便一个接一个地直接辐照，由此第一个矢量以正常辐照束功率曝光，下一个矢量以降低的辐照束功率曝光。
124.对于双向辐照，优选的是选择用于朝向工件的内部/中心部分辐照的长扫描矢量。因此可避免相对浅的辐照部段/条纹，从而尽可能地展开任何可能的缺陷或孔隙。
125.对于双向辐照，对于从工件轮廓向内延伸的扫描矢量的辐照束能量密度可从某一位置开始增加。这可类似于从工件轮廓向外延伸的扫描矢量的减少。
126.对于外部轮廓，在最一般的情况下，轮廓可能沿着具有固化的底/层的区域延伸，以及沿着具有下面尚未固化的层的区域延伸。在这些轮廓区域之间的过渡处，辐照束功率/能量密度可根据用于使用加层制造技术生产工件的扫描策略中的用于影线(hatch)的工序来改变。如果能量辐照的冲击点在固体部分(即待辐照的层下面的材料是固体)中，并且靠近向尚未固化的区域(待辐照的层的下面)过渡的过渡部，则在轮廓辐照的固体部分中，辐照束功率仍可改变。如果能量辐照的位置在尚未固化的区域中，并且即将过渡到固化的区域，则辐照束功率可改变为固体区域中的通常值—这可应用于填充矢量和/或轮廓矢量。为了确保每层中的过渡发生在固体子区域中的不同位置，位置可从层到层变化，由此能量密度输入变化位置从轮廓区域的在固体区域上的实际过渡位置到非固化的区域的距离不同于零。
127.根据本文中所描述的示例实施方式的扫描策略使得能够防止沿着影线边界的异常，从而获得更均匀的材料结构，并且避免缺陷或孔隙，特别是避免成线性排列的缺陷或孔隙。
128.图11示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的方法1100的流程图。
129.在该示例中，在加层制造工艺中，在步骤s1102，用扫描横跨材料层的辐照束在待辐照的材料层上限定辐照部分。
130.在步骤s1104，在辐照部段内限定用于横跨材料层的所述辐照束的所述扫描的两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量。
131.基于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量的所述限定，限定一条线，该线连接用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第一位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变在材料层上的第二位置，其中，第一扫描矢量和第二扫描矢量是相邻的扫描矢量，其中，第一位置和第二位置之间的距离小于(i)第一位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第二个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变的第三位置之间的距离和/或(ii)第二位置和用于两个或更多个平行或大致平行的扫描矢量中的第一个扫描矢量的所述辐照束的辐照能量密度的改变的第四位置之间的距离，并且其中，(i)在第一扫描矢量和该线之间和/或(ii)在
第二扫描矢量和该线之间形成不同于90度的角度，该角度与使用加层制造工艺生产的工件的几何形状无关。在一些示例中，在限定一个或多个影线(影线然后用一个或多个扫描矢量填充)之后，检查一个或多个扫描矢量的长度。然后可调整一个或多个影线，以避免具有低于预定阈值的长度的扫描矢量。
132.在步骤s1106，根据限定的另外两个扫描矢量辐照材料层。
133.图12示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的仪器1200的示意性框图。
134.在该示例中，仪器1200用于经由加层制造方法生产三维工件。
135.仪器1200包括载体1202，该载体构造成接纳用于生产三维工件的材料。仪器1200还包括材料供应单元1204，该材料供应单元构造成将材料供应到载体1202和/或载体1202的顶部上的一个或多个先前材料层。
136.设置了层沉积机构1206，该层沉积机构用于将供应的材料形成载体1202的顶部上的材料层和/或载体1202的顶部上的一个或多个先前材料层。
137.在该示例中，仪器1200还包括固化设备1208，该固化设备构造成固化供应到载体1202和/或载体1202的顶部上的一个或多个先前材料层的材料，以生产三维工件。固化设备1208可包括一个或多个激光器和/或一个或多个粒子(例如电子)束源。
138.在该示例中，仪器1200还包括气体供应单元1210，该气体供应单元构造成将保护气体供应到材料层的待由固化设备1208固化的区域。
139.在该示例中，仪器1200还包括处理室1212，在该处理室中可使用加层制造方法来生产三维工件。在一些示例中，载体1202和/或材料供应单元1204和/或层沉积机构1206和/或固化设备1208和/或气体供应单元1210可设置在处理室1212内。
140.在该示例中，仪器1200还包括计算机可读记录介质1214，在该计算机可读记录介质中包括计算机程序产品(计算机程序产品包括程序代码部分)，该计算机程序产品用于当在一个或多个计算设备上执行计算机程序产品时，实施根据本文中所描述的示例实施方式中的任何一个示例实施方式的方法。
141.图13示出了根据如整个本公开所描述的示例实施方式的方法1300的流程图。
142.在该示例中，如上面在方法1100的步骤s1102和步骤s1104中概述的那样限定辐照部段和扫描矢量。方法1300还包括提供数据，该数据用于使用如下仪器实施根据本文中所描述的示例实施方式中的任何一个示例实施方式的方法，该仪器用于经由加层制造方法生产三维工件，该仪器特别是如图12中所示的仪器。
143.毫无疑问，技术人员会想到许多其他有效的替代方案。应当理解，本发明不限于所描述的实施例和示例实施方式，并且包括对本领域技术人员显而易见的并且属于本文所附权利要求的范围内的修改。