用于增材构造过程的优化的过程变量值和控制数据的生成的制作方法

本发明涉及用于生成或确定生产品(fertigungsprodukts)(以下也称为“部件”)的增材构造过程的优化过程变量值的方法和装置、用于生成增材构造过程中至少一种生产品的增材构造的生产装置的控制数据的方法和控制数据生成装置，以及用于控制生产品的增材构造生产装置的方法和控制设备。此外，本发明还涉及用于增材构造过程中生产品的具有至少一个此种控制设备的增材构造的生产装置。

背景技术：

1、“增材构造过程”(也称为“增材制造过程”)在原型生产同时也在批量生产中作用越来越大。一般来说，“增材构造过程”应理解为原则上基于3d数字构造数据通过材料(“构造材料”)沉积以构造生产品的构造过程。该构造因此通常分层，但并非必须分层进行。“3d打印”常被用作增材构造的同义词，通过增材构造过程生产模型、样品和原型常被称为“快速原型生产”，而生产工具则被称为“快速模具生产”。

2、实现增材构造过程的基本方法包括构造材料的选择性固化，其中该固化在许多构造过程中可借助辐射能进行，例如电磁辐射，特别是光和/或热辐射，但如有必要也可借助粒子辐射，例如电子束辐射。此种利用辐射的方法也称为“激光熔融”(也缩写为ssv)。在此例如所谓“激光粉末床熔融工艺”(也称“选择性激光烧结”或“选择性激光熔融”)或“电子粉末床熔融工艺”。在此主要为粉末状的构造材料薄层被重复地逐层叠加，在每层中，通过对加工后成为制成生产品一部分的位置进行定义空间的辐照，构造材料在“焊接过程”中被选择性固化，即构造材料的粉末颗粒借助辐射在该位置处局部引入的能量而部分或完全熔化。冷却后，这些粉末颗粒粘合在一起形成固体。

3、固化构造材料时，能量束沿预定扫描路径，通常考虑到定义辐照策略，主要是所谓“填充策略”，在位于构造场的各层中的待固化区轮廓内被引导，以便按所需空间和时间顺序熔化和固化材料。此外，还规定了进一步的过程变量值，如强度、焦点范围或能量束扩(energiestrahlausdehnung)(如能量束直径)、强度分布形状(或强度曲线)以及能量束的进给速率(或扫描速度)、层厚度等，并应尽可能严格遵守。

4、最新研究结果表明，在增材构造过程中，某些过程变量对部件中局部形成的微观结构具有重大影响。不仅但尤其是作为构造材料的金属会受到这种影响。微观结构反过来又决定宏观层面的部件属性，进而决定部件质量，特别是其能否满足某些质量要求。如随后待述，关键过程变量除所述能量束过程变量值外，还特别包括填充策略。此外，所有这些过程变量还会对构造速度产生影响，进而影响生产率、能耗和施工成本。因此在优化设置某些过程变量，即选择适当过程变量值时，可能需要在相互冲突的目标间进行权衡(例如一方面是构造速度，另一方面是部件的刚度或强度)。

5、同样，在其他增材构造过程中，例如仅通过材料施加头在所需位置施加随后固化或被固化的材料的过程、各种过程变量，特别是材料固化路径(在下文中，此类固化路径通常也称为“扫描路径”)的选择和进给速率等，一方面会对部件属性和质量产生相当大的影响，另一方面也会影响生产率，这就是为何须巧妙选择过程变量值的原因。这一点原则上也适用于粉末沉积焊接(激光熔覆)和线材沉积焊接(直接能量沉积(ded)或电弧增材制造(waam))等增材构造工艺。

技术实现思路

1、因此，本发明的任务是提供用于为增材构造过程生成优化过程变量值并基于该变量值生成控制数据或用于生产品的增材构造的合适方法，以及用于此目的的合适装置。

2、解决该任务的方法有：根据权利要求1的用于生成优化过程变量值的方法、根据权利要求17的用于生成控制数据的方法、根据权利要求19的用于控制生产品的增材构造的生产装置的方法、根据权利要求20的用于生成优化过程变量值的装置、根据权利要求21的控制数据生成装置、根据权利要求22的用于生产品的增材构造的生产装置的控制设备以及根据权利要求23的用于生产品的增材构造的生产装置。

3、根据本发明的用于生成或确定由多层构造材料构成的生产品的增材构造过程(或制造过程)的优化过程变量值的方法具有至少以下方法步骤：

4、首先，提供生产品的要求数据，其至少包括生产品的几何数据。在最简单的情况下，几何数据可能仅为例如由可用构造空间决定的最大尺寸和/或最小尺寸。不过，几何数据也可包括某些精确尺寸，例如部件的子件或部分的尺寸，如连接件的尺寸，以便将部件与其他子件连接起来，在某些延伸方向上精确保持的部件长度等。特别是几何数据还可包括部件的精确尺寸和所有细节。几何数据可以任何方式提供，例如通过在用户接口输入几何数据、通过从其他程序段、网络和/或数据存储接收几何数据。例如，几何数据还可包括部件cad数据，其可例如取自设计程序。

5、此外，还定义一个所谓“域”(其也可称为“计算域”或“设计空间”)，其中包括生产品，即生产品完全包括在该域内。

6、如随后待述，该域(虚拟地)将被或已被划分为所谓“段”，其中生产品包括至少一个此类“段”。一般而言，段是指域内、尤其是部件中的区，如随后待述，该区优选经多层延伸。段优选包括生产品的一个子部/区，其中生产品的段的总和随之构成生产品。不过，也有可能，特别是在小物件的情况下，整个生产品仅由一个段构成。更复杂的部件通常具有多个段。

7、该域尤其还可包括所谓“粉末段”，即未固化或待固化段。这里一方面可为“域”内的区，但在部件轮廓之外(但在构造空间内或在增材构造机器的生产体积内或在设计空间内)，另一方面也可能是生产品中的空腔或空洞。如随后待述，部件最终轮廓只能由待固化段和粉末段之间的边界来定义。

8、如该域是一个例如包围生产品的长方体，生产品与长方体的所有侧面之间均有一定距离，则在最简单的情况下，该域内有两个段就足够，即一个固化段或一个待固化段(其包括整个生产品)和一个粉末段(其包括生产品以外的整个区)。但原则上，该域边界也可与生产品边界或轮廓完全一致，其中例如除非生产品中存在空腔，否则根本无须存在任何粉末段。

9、另外，在根据本发明的方法中，对定义域中的生产品的至少一个段执行优化方法，以便从多个“候选参数集”中选择至少一个最佳“参数集”并通过利用定义“目标函数”和要求数据以确定优化或最佳的(最终与最佳参数集相匹配的)“段扫描方向分布”。

10、在优化方法中，分配给相关段的各目标函数可优选如此选择，如有必要，同时符合某些边界条件(例如，给定外部载荷的最大允许米塞斯等效应力或最小安全系数)，即在段中尽可能好地实现预定目标的宏观属性(例如质量要求数据，特别是部件须承受的有关载荷的载荷数据，例如在尽可能高的构造率下的高刚度，同时符合某一确定的例如1.65安全系数)，前提是如通过最小化目标函数(或至少是与目标宏观属性相匹配的子函数)获得的最佳过程变量值在随后的增材构造过程得到尽可能好地保持或尽可能近似。除几何数据外，质量要求数据也可是上述要求数据的一部分。

11、要求数据优选也能在定义目标函数中(直接或间接)予以考虑，至少是部分考虑。

12、同样，在域定义中也可考虑部分要求数据，特别是几何数据。例如可经由域外部形状设置某些条件，例如通过将待生产品装配到域中并且例如延伸到域的特定外表面。那么目标函数中的边界条件可能是材料必须在该域的特定区固化。

13、参数集(也可同义称为“过程参数集”)或候选参数集包括各定义过程变量值组，即单个过程变量值的元组，随后使用这些参数值控制或优化控制机器，以构造相关段的至少一层。过程变量值尤其可为预先确定的、离散的(即非连续的)优化变量，如开头所述强度值、强度分布或强度曲线的焦点范围和形状、能量束的扫描速度、层厚度等。

14、对于不同类型的构造材料，例如不同粉末类型，优选金属粉末，可每次提供多个候选参数集。不同粉末类型尤其可根据以下条件进行区分：

15、a)材料，其中纯材料或合金之间也有区别，

16、b)其他粉末参数，如粒度分布、颗粒球形度、化学特性等。

17、由于同种材料的不同批次粉末可具有上述参数的不同组合，因此如需要且适当的话，每个粉末批次也可被视为单独粉末类型。

18、然而，各参数集或候选参数集还可包括相关构造材料类型本身作为其他的“过程变量值”，即当选择了候选参数集时，材料类型就由该过程变量值(离散值)确定。这归根结底是候选参数集数据库的组织或结构设计问题。

19、在实践中，最初可能仅使用几个候选参数集，例如4到20个候选参数集可用于特定材料。原则上，候选参数集的数量仅受数据库规模的技术可能性限制，即有多少存储空间和多少计算时间(预先)可用于创建数据库。在确定候选参数集数量时，还可考虑所需计算时间，因限制数量可减少优化方法中的计算时间。

20、上述“段扫描方向分布”是段内扫描方向的分布。“扫描”在此通常被理解为是指负责在各位置处固化材料的单元沿指定“扫描路径”的移动，例如分配材料并使其固化的材料施加头，和/或用于固化的能量束等。例如，在开头所阐述光束熔化过程中，“扫描”指的是能量束冲击点(即选择性激光熔融和类似工艺中激光焦点的移动)在当前工作面上沿指定的“扫描路径”进行的移动。当前“扫描方向”是指沿当前行进的扫描路径的各当前方向。能量束的冲击面或负责在构造场各位置固化材料的单元的移动速度即为扫描速度，该扫描速度也可根据位置进行调整，即不必保持恒定。“工作面”通常是指在相应点垂直于部件构造方向的平面。在上述“激光粉末床熔融工艺”中，这是指粉末层被施加的平面，即层的扫描路径通常位于在层固化期间不倾斜的平面中。对于其他增材构造工艺如粉末沉积焊接(激光熔覆)和线材沉积焊接(直接能量沉积(ded)或电弧增材制造(waam))等，工作面也可由所谓切向面来定义，但不限制其通用性。这种切向面的原点是辐射能量对材料的冲击点。

21、在此应当提及，扫描路径不必连续延伸，而是还可包括彼此间隔布置的多个扫描路径部分，特别是在一个平面中。故下文还将阐述的单个“填充线”，能量束沿该填充线按照“填充方向排列”(一般也简称为“填充策略”)在工作面的材料层上移动，以固化平面上的部件横截面，各自均可被视为单独的“扫描路径部分”。

22、如上所述，在激光熔融工艺中，能量束在构造场的选择性辐照或冲击面移动通常是根据适当的辐照策略进行的。通常，在固化过程中，较大的二维区，即构造场的较大面积，会受到辐照。无论能量束如何产生，也无论冲击点在构造场如何移动，已经证明，根据选定的图案最初虚拟“划分”至少此类较大的待辐照区是有利的，例如划分为虚拟“条纹”、菱形图案、棋盘图案或类似图案。然后该图案的单个表面，即定义的子区，例如条纹或格子等几何标准化表面区通常以所谓“阴影线”(一般也称为“填充线”)的形式通过能量束被扫描。当条纹图案时，构造材料(从宏观上看)沿彼此平行的条带逐渐固化，而在细节上(从微观上看)能量束的冲击面移动在构造场上系沿彼此紧密贴近的阴影线进行，该阴影线横向于各辐照条带的延伸方向在辐照条带边界内来回延伸。填充方向排列或填充策略可例如因此定义，是利用交替填充方向(交替辐照)，还是利用恒定填充方向(单向辐照，即从辐照条带内一个填充线末端回跳到下个相邻填充线起点)进行工作。因此，填充方向也可视为一组局部扫描方向。在部件的轮廓区，扫描路径通常沿轮廓延伸，以使表面尽可能光滑。

23、上述的“段扫描方向分布”，如后详述，除其他外，取决于在构造过程中选择的“层扫描方向排列”。该“层扫描方向排列”通常定义了分层结构时扫描路径运行的基本策略，即在光束熔融情况下各层的辐照策略，即扫描路径在层中以何种运行方式或方向相对于彼此运行，如有必要，以及扫描路径在层中以何种顺序运行，以便按所需空间和时间顺序熔化和固化材料。因此，通过“层扫描方向排列”定义了在层内构造过程中为层表面的主要部分将要指定或已经指定的相关扫描方向。正如上文提到的填充策略，层扫描方向排列一般来说也可作为过程参数对部件中局部形成的微观结构产生重大影响。这里须注意，层扫描方向排列的取向在层与层之间的旋转(稍后详述)在此不应理解为层扫描方向排列的修正。换言之，即使取向发生变化(围绕层层叠加的主构造方向旋转)，也可认为各层是以相同的层扫描方向排列所创建。个别扫描路径部分的变化，特别是沿各层部件轮廓的变化，例如由取向变化或部件轮廓层与层之间变化等引起的变化，在此意义上不被视为层扫描方向排列的主要变化，即在本发明意义上，各层的层扫描方向排列可被视为相同，因为此类变化通常不会导致“层内扫描方向分布”(基本上由层扫描方向排列决定)发生重大变化，因此也不会导致段的属性值发生重大变化。故“层扫描方向排列”的典型示例包括前述填充方向排列或填充策略或其也可通过层扫描方向排列来定义。

24、在优化方法中，段扫描方向分布可有利地作为优化变量。这里优选作为优化方法中连续的、特别优选固定的优化变量。同样，段扫描方向分布也可被定义为“准连续”，例如通过足够数量离散的邻近值，例如360个支撑点来定义平面中360°的角度范围内的段扫描方向分布。

25、在优化方法中，尤其优选从段、即针对段中的所有层的候选参数集中选择一个最佳参数集，因为这比搜索多个分配给段的不同层的最佳参数集的计算量要低得多。同样如随后待述，每个段优选只有一个优化段扫描方向分布。换言之，段尤其特别优选也能以如此方式定义，即在该段边界内正好有一个最佳参数集和一个优化段扫描方向分布。然后，最佳参数集和/或优化段扫描方向分布会在该段至另一段的边界处改变。

26、在该优选情况下，段也被定义为域中的区，特别是部件中，其中为该段确定的通用参数集以及根据目标函数选择的最佳段扫描方向分布存在于该段的所有层中，即参数集和/或段扫描方向分布仅在必要时在段边界处发生变化。

27、最佳参数集和优化段扫描方向分布最终作为优化过程变量值提供，例如，如随后待述，以便据此生成优化控制数据，利用该数据可在构造过程中控制生产装置。优化过程变量值的提供可包括例如存储以供以后使用和/或转移到另一个计算单元和/或传输到生产装置。

28、根据本发明的用于生成或确定优化过程变量值的方法使得能够对增材构造的部件的属性轮廓进行非常普遍的优化，并且有利地不限于关于单个部件属性，例如机械强度的优化。相反，其代表了解决任何热物理和制造技术性质的边界值问题的可能性。除考虑要求概况(以要求数据为基础)外，还可根据设计在拟议方法框架内确定在生产技术方面实现指定要求的最具成本效益的途径。例如，可通过最大限度地提高体积构造率来实现这一目标，具体如随后待述。

29、基于如此获得的根据本发明的优化过程变量值可随后为用于至少一个生产品的增材构造的生产装置生成根据本发明的控制数据。

30、根据本发明的用于生成由多层构造材料构成的至少一个生产品的增材构造的生产装置的控制数据的相应方法具有至少以下方法步骤：

31、-在第一阶段中，提供为根据符合本发明上述特征的方法的增材构造过程而生成的优化过程变量值，例如直接采用或从存储器中检索该优化过程变量值。

32、-随后在第二阶段如此生成生产装置的控制数据，即优化过程变量值(即至少在优化方法中获得的最佳参数集和各段中发现的最佳段扫描方向分布)根据预定评估标准在增材构造过程中能被充分实现，并优选在构造过程中也能被遵守。根据当前的技术可能性，优化过程变量值可能无法被精确保持或只能通过极大努力方能保持。因此，预定评估标准应优选如此定义，即在生产过程中尽可能好地实现或近似优化过程变量值(最佳值即为精确值)或至少在相应过程变量值的预定公差范围内近似存在，并在制造过程中得以保持。公差范围也可取决于相应的优化过程变量值。

33、优选为生产装置的控制数据(即生产装置的设计也要与之相适应)，如开头所述，利用该控制数据在优选基于粉末床的激光熔融工艺中，将构造材料、优选粉末构造并选择性固化，其中为实现固化，构造材料在构造场上被至少一个能量束辐照，其中能量束的冲击面在构造场上沿着预定扫描轨道移动，以便在冲击面内和周围的目标区中熔化构造材料。能量束的“移动”或能量束的冲击面在此可理解为能量束的通常偏转，例如通过检流计振镜，但也可指完整辐射发射单元的移动，例如以二极管组的形式，特别是激光二极管组，或通过移动的光束整形器。这里“目标区”一方面指冲击区，即能量束冲击表面的区，另一方面也指下面的区，即进入材料或层的深处，可能还包括冲击面周围的环境，在该冲击面中能量束例如通过构造材料中的热传导仍在起作用。为完整起见需再次说明，能量束既可是粒子辐射，也可是电磁辐射，例如光辐射或优选激光辐射。

34、因此，控制数据可优选为曝光控制数据，例如定义或指定能量束在表面移动的扫描数据、用于设置能量水平或激光强度的控制数据、关于光束“形状”或光束轮廓和/或垂直于光束方向的光束焦点和扩展的数据。此外，如随后待述，该控制数据还可包括其他控制信息，例如规定当前涂层厚度的施加控制数据、利用其他能量输入介质控制预热或后热的信息、注入惰性气体的信息等。

35、在此还应提及，控制数据不仅可用于“简单”的过程控制，还可用于过程调节，例如通过控制数据指定用于进一步调节过程的目标数据。换言之，借助根据本发明的方法也可用于推导出控制器所需变量，该控制器接收例如实际数据以进行反馈，该实际数据通过用于监测构造层的熔池监测或时间分辨和/或空间分辨成像，如利用光学断层扫描进行热成像被确定。此类方法为本领域技术人员已知。如此可对生产过程中出现的干扰进行修正，以尽可能接近控制数据所指定的目标过程控制。

36、在根据本发明的用于控制生产品的增材构造的生产装置的方法中，首先以根据本发明提到的方式生成控制数据，然后将其利用，以便通过控制数据来控制装置。在此控制数据可预先生成，并作为完整的数据包或一种“控制协议”传输至装置，然后装置执行生产过程。然而，原则上，还可在已运行的过程期间，例如当固化层或段时，确定用于下一层或段的控制数据。

37、根据本发明的用于生成或确定生产品增材构造过程的优化过程变量值的装置具有至少以下部件(用于执行以上所阐述的根据本发明的方法)：

38、-要求接口单元，其被设计为用于提供生产品的要求数据，该要求数据至少包括生产品的几何数据。这例如可是用于接收数据的接口或/或存储该数据的存储器。

39、-优化单元，其被设计为利用考虑了要求数据的定义目标函数对生产品的至少一个段执行上述优化方法，以便从多个候选参数集中选择包括定义过程变量值组的最佳参数集，并确定最佳段扫描方向分布作为进一步优化的过程变量值。

40、-过程变量值接口单元，其用于提供最佳参数集和最佳段扫描方向分布作为优化过程变量值。这例如可是传输数据的接口和/或存储这些数据的存储器。原则上，要求和过程变量值接口单元也可作为共同单元来实现，或至少使用共同部件，如共同存储器。

41、根据本发明的控制数据生成装置，用于生成增材构造过程中、优选通过上述激光熔融工艺，生产品的增材构造生产装置的控制数据，包括至少以下组件：

42、-如上所描述的根据本发明的、用于生成或确定用于生产品的增材构造过程的优化过程变量值的装置和/或用于接收优化过程变量值的此装置的接口。该接口还可访问存储器，例如数据库，其中优化过程变量值被生成优化过程变量值的装置预先存储在存储器中。

43、-数据生成单元，用于以如此方式生成生产装置的控制数据，即增材构造过程中的优化过程变量值能按预定评估标准充分实现，如上文结合生成控制数据的方法已阐述。

44、控制数据生成装置例如可是用于生产品增材构造的此生产装置的控制设备的一部分。然而，其也可在另一台计算机上独立实现，以便随后将数据传输到控制设备。

45、因此，根据本发明，用于制造过程的增材构造的生产装置的控制设备具有根据本发明的控制数据生成装置和/或用于从控制数据生成装置接收相关控制数据的此控制数据生成装置的接口。该接口反过来又包括访问存储器、如数据库的可能性，其中存储器中的控制数据由例如控制数据生成装置预先存储。控制设备被设计为利用该控制数据控制生产装置，例如用能量束辐照构造材料。

46、根据本发明的用于在增材构造过程或制造过程中对生产品进行增材构造的生产装置，具有除取决于制造过程类型，例如用于(优选)激光熔融工艺的常用部件之外，还具有用于将构造材料，例如以构造材料层的形式，引入加工区中的供给装置和用于通过使用能量束辐照选择性固化构造材料的辐照装置，至少一个此类控制设备。

47、此处应当注意，该装置还可具有多个辐照装置，然后通过控制数据以协调的方式对该辐照装置进行控制，以便根据给定的评估标准充分实现优化过程变量值或在构造过程中保持该过程变量值。

48、根据本发明的用于生成或确定优化过程变量值的装置和根据本发明的控制数据生成装置均可主要以计算机单元的形式各自实现，也可以共享计算机单元的形式实现，并配有适当的软件。计算机单元可例如具有一个或多个协作微处理器或类似装置。特别是该微处理器可以适当的软件程序段的形式在根据本发明的生产装置的控制设备的计算机单元中实现。主要以软件为基础的实现方式的优点在于，先前使用的计算机单元，特别是用于增材构造的生产装置的控制设备，可很容易地通过软件或固件更新进行改装，以便按照本发明的方式工作。

49、在此方面，任务还通过相应计算机程序产品来实现，该计算机程序产品具有可直接加载到计算机单元，特别是可直接加载到生成或确定优化过程变量值的装置、控制数据生成装置或控制设备的存储装置中的计算机程序并具有程序段，以便在计算机单元或控制设备执行该计算机程序时能执行根据本发明的方法的所有步骤。原则上，所需的软件组件或程序段也可分布在彼此联网的多个计算机单元上，从此意义上看，该计算机单元也可被视为一个共同的、只是分布式的计算机单元。

50、除计算机程序之外，该计算机程序产品还可选地包含其他组成部分，例如文档和/或附加组件，包括硬件组件，例如使用软件的硬件密钥(加密狗等)。计算机可读介质，例如记忆棒、硬盘驱动器或其他可移动或永久安装的数据载体，其上存储有可被计算机单元、特别是控制设备读取和执行的计算机程序的程序段，可用于传送到计算机单元或控制设备和/或用于存储在计算机单元或控制设备上或其中。

51、此外，本发明的特别有利的设计方案和改进方案源自从属权利要求和以下描述，其中，一类权利要求中的独立权利要求也可类比地进一步形成另一类权利要求中的从属权利要求和实施例，并且特别是不同实施例或变体的个别特征也可结合起来形成新的实施例或变型形式。

52、如前所述，作为生成优化过程变量值方法的一部分，域(实际上)被划分为若干段。优选还能对生产品进行分段。如前所述，生产品中未固化的外部区和孔洞也可定义为单独(粉末)段。正如稍后待述，这种分段可自动进行，也可在用户接口的帮助下根据用户要求进行，其中半自动方法也有可能，即部分自动，部分根据用户要求进行。分段优选使用要求数据，特别是几何数据。例如还可根据某些功能上必要的结构部分(即结构部分主要具有的功能)对部件进行细分，如分为支柱、压板、法兰部分等。

53、优化方法将以如此方式执行，即每次为单个段生成至少一个，优选正好一个最佳参数集和最佳段扫描方向分布，即根据段扫描方向分布进行优化。

54、特别优选在优化方法中，还可利用公共目标函数并行(即耦合地)确定定义域内多个段的优化过程变量值。

55、尤其优选将部件的所有段或甚至域的所有段耦合在一个优化方法中。优化方法的解决方案，即通过最佳段扫描方向分布获得的最佳参数集，也可是整个生产品的帕累托最优方案。

56、通过“公共目标函数”并行(即同时)确定多个段的优化过程变量值，也可理解为使用多个数学耦合分段目标函数，其中单个分段目标函数分别分配给其中一个段。这种耦合可用于推导出例如适当的联合微分方程，在该方程中，分段目标函数各自同时使用，并互为函数以进行优化。通过该耦合最终可用于为整个定义域，即其中定义的所有段，各自确定最佳参数集和具有公共目标函数(由分段目标函数定义)的相关优化段扫描方向分布。换言之，公共目标函数实际上是联合优化所涉及的所有段的分段目标函数之和。

57、目标函数非常特别优选包括整个生产品内参数集变化的最小化作为进一步的要求数据。考虑到该额外目标相当于尽可能减少段边界，即将生产品分为尽可能少的(虚拟)段。换句话说，这也可通过制定目标函数的方式来实现，即段边界最小化。

58、特别是在优化方法中段边界优选作为进一步的优化变量加以考虑，然后在优化方法结束时，即优化完成后，作为进一步优化过程变量值提供。换言之，作为优化方法的一部分，也可移动段边界。在极端情况下，段边界的移动甚至可使段完全消失。同样也可通过移动段边界来创建新段。因此，在这种优选变型形式中，域内段数量并非一定固定，也可在优化方法中进行优化。特别是域数量也可通过这种方式最小化，以实现在部件中尽可能少地修正最佳参数集的目标。

59、特别是，段边界的移动也会影响生产品的外部边界，因为这些边界被定义为该域中部件段和粉末段之间的段边界。以该方式，在优化方法中也可有利地修正部件的拓扑结构，即某些区的形状可不同于起始规格中最初规定的形状，例如，如修正拓扑结构可更好地实现部件要求，或者至少可用较少的努力充分地实现要求。在这方面，最初作为要求数据指定的生产品几何数据也可更改或优化，特别是如其能更精确地定义生产品的形状。

60、作为对优化方法进一步开发的结果，可为段优选获得以下优化过程变量值：

61、1.最佳参数集(作为第一个优化过程变量值)，其又包括单个过程变量值的元组。

62、2.优化段扫描方向分布(作为第二优化过程变量值)。

63、3.优化段边界(作为第三优化过程变量值)。

64、为在优化方法中实现段边界的移动，优选使用相场法，尤其是多相场法。稍后将详细介绍该方法。多相场法尤其适合处理不同的段边界。

65、特别优选在位于多个相邻段(至少两个不同的相邻段，也可能是两个以上的相邻段)之间的“界面区”的位置处，分配给段的各参数集可按比例分配。

66、在优化方法中，某个位置处存在的参数集优选各自也能用参数集的“比例”来表示。比例值最好介于0和1之间，其中参数集的比例值为1表示该参数集存在于该位置，比例值为0则表示不存在。因此，在优化方法中，两个段之间界面区内的位置可简单用适用于第一段的第一参数集比例和适用于第二段的第二参数集比例来表征。在两个以上段交汇的界面区，一个位置也可有两个以上参数集比例。每个位置处所有参数集比例之和优选等于1。

67、在优化方法中，“界面区”的宽度(然后通常在该方法中被假定)可优选由用户定义或指定。

68、在优化方法中，段的单个层的(最佳)参数集中的过程变量值之一包括至少一个层扫描方向排列，即在构造过程中各相关层内每次将被指定或已被指定的扫描方向。尤其是层扫描方向排列可包括层中的填充方向排列(填充策略)。因此，每个层中均有由层扫描方向排列决定的“层内扫描方向分布”。

69、特别优选在优化方法中选择能够应用于段所有层的层扫描方向排列，除不同层之间的层扫描方向排列的总体取向的可能旋转之外。然后，层扫描方向分布作为段中的层之间的层扫描方向排列的旋转组合而产生。为优化段扫描方向分布，可以然后优选简单地将段的不同层的层扫描方向排列的相对取向彼此优化，其中段中的层之间的层扫描方向排列的旋转可通过适当的控制命令来定义，在构造部件时可利用该控制命令来控制生产装置。

70、参数集中的至少一个过程变量值优选还包括两个加固路径之间的轨迹宽度，即例如选择的填充间距。该轨迹宽度可独立于层扫描方向排列被定义在参数集中。

71、优选在优化方法中，例如在目标函数中，将生产品基于主构造方向(即构造空间中的相对取向)对准作为进一步的优化变量加以考虑。在逐层构造的情况下，主构造方向通常被认为垂直于各层方向，在该主构造方向上各层逐渐堆积。在光束熔融工艺中，尤其是激光熔融工艺中，通常将笛卡尔坐标系x、y、z定义为参考系，其中，x方向和y方向平行于层面或跨越构造场平面，“z方向”从构造场垂直向上，即与主构造方向一致。

72、在优化方法结束时，即优化完成后，可将找到的优化取向作为进一步优化的过程变量值。这样做很有益处，因为构造空间中的取向会影响空间中段边界的位置。通过考虑取向，优化时例如还有可能实现减少甚至最小化悬垂和/或支撑结构(支持结构)的目的。

73、在优化方法中，例如根据本发明，在目标函数中或以其他方式考虑不同的要求数据。要求数据可优选包括一个或多个“目标生产数据”和/或“目标属性数据”和/或“约束条件”。

74、特别优选可考虑以下一个或多个目标生产数据：

75、-增材构造过程中的构造率。

76、-构造材料的材料类型(据此不仅可说明材料，还可说明浓度，例如是否为粉末，如是，则具有哪些参数)。

77、-构造技术(即构造方法的类型，如激光熔融、电子束熔融等)。

78、-机器类型(即所用生产装置的类型)

79、同样优选可考虑以下一种或多种目标属性数据：

80、-目标载荷数据(如部件必须承受的载荷信息)。

81、-刚度(即生产品在各段区的弹性变形阻力)。

82、-强度(即生产品在各段区的塑性变形阻力)。

83、-生产品的质量和/或质量分布(在许多情况下，此处目的是实现尽可能小的质量，即减少质量，从而使生产品尽可能轻和/或节省材料成本。不过，根据部件不同，也可刻意至少在局部要求尽可能大的质量，例如飞轮质量或类似等)。

84、-表面可达性(例如，有关表面可达性的某些要求数据可确保部件的后处理得到保证或变得更容易。例如，支撑结构良好的可移除性通常需要良好的可达性。也可优选在优化方法中通过适当方法，例如光线追踪法或如m.inui、s.nagano和n.umezu，快速计算辅助3+2轴铣削的可达锥体》；《计算机辅助设计与应用》，2018年，第15卷第5期，667-676页中所描述，在单独的方法步骤或过程步骤中检查可达性)。

85、-支撑属性(在此可以考虑支撑结构应具有的属性，例如是否用于支撑和/或散热。需要注意的是，用于散热的支撑结构并不一定要与部件牢固连接；支撑结构与部件之间也可存在粉末层，该粉末层至少对应一个(实际)层厚(此外部件悬垂部分也可如此设计，即没有“支撑架”也能使用)。

86、优选还应考虑到以下一或多个约束条件：

87、-化学属性(例如部件材料不应生锈)，

88、-几何数据(例如需严格遵守的具体尺寸或部件的最大/最小尺寸，如开头所述)。

89、此外，根据生产品(部件)类型，还可考虑其他各种要求数据。顺便提及，有些要求数据既可被视为“目标生产数据”，也可被视为“目标属性数据”或“约束条件”。同样，如上所述，某些数据，特别是与部件承重能力或化学属性或耐化学性有关的目标属性数据，也可视为质量要求数据。

90、特别优选在优化方法中通过可预定权重来考虑要求数据，即可设置哪些要求数据，例如哪些要求数据比较重要，哪些相对不太重要。

91、目标函数优选由多个子函数组成，每个子函数均配有特定要求数据，即每个子函数都代表一个特定要求。

92、因此，优化方法中通过可预定权重来考虑要求数据，可经由目标函数包括权重子函数总和来实现，其中子函数被分配给特定要求数据。

93、如稍后所示，在迭代优化方法中，单独子函数也可在与其他子函数或优化变量分开的迭代循环中进行优化。根据具体设计，如此可减少计算量。

94、正如开头所提，用于构造层的(最佳)参数集可包括控制机器的过程变量值元组。参数集最好包括以下一个或多个过程参数：

95、-能量束功率(例如激光熔融工艺中的激光功率)。

96、-扫描速度

97、-填充距离

98、-能量束直径

99、-能量束强度分布

100、-作为能量束的激光：连续或脉冲工作模式

101、-能量束功率曲线

102、原则上，可考虑各种标准和/或方法来从可用候选参数集中选择优化或最佳参数集。

103、在优选过程中，针对至少部分候选参数集(即至少针对一个、但优选针对多个候选参数集，特别优选针对所有可用候选参数集)分别确定至少一个参数集适合度值。然后可使用候选参数集的参数集适合度值从候选参数集中选择最佳参数集。

104、该参数集适合度值可为标量值，优介于在0和1之间，其表示相关候选参数集满足特定要求数据的适合度的度量。其以下也称为“参数集分值”(或简称为“ps分值”)。

105、例如，候选参数集的ps分值与其他可能的候选参数集的ps分值相比，可用于例如确定该特定候选参数集是否为最适合满足某些定义要求数据的候选参数集，或者ps分值可被视为候选参数集成为最佳参数集的概率度量。例如，ps分值几乎为1的候选参数集也可能几乎百分之百适合满足要求。

106、特别优选针对至少部分候选参数集分别针对不同要求数据确定多个特定要求参数集适合度值(即特定要求ps分值)。这说明，特定要求ps分值可用作比较度量，以阐明哪些可用候选参数集最适合满足精确定义的特定要求数据，例如所要求的构造率和/或强度。稍后将举例说明如何确定可能的(特定要求)ps分值。

107、由于在优化方法中即使在多个不同的、有时甚至是冲突的要求的情况下也有必要选择最佳参数集，因此候选参数集的特定要求参数集适合度值可特别优选是将各个候选参数集组合成总体参数集适合度值。然后可使用候选参数集的总体参数集适合度值来从候选参数集中选择最佳参数集。

108、稍后还将给出可能的(特定要求)ps分值的适当组合示例。组合类型也可取决于要求。

109、组合方法可优选包括特定要求参数集适合度值的乘积。尤其可通过简单将相关候选参数集的所有特定要求参数集适合度值相乘来获得总体参数集适合度值。

110、如上所述，在优化方法中确定最佳参数集，即第一个优化过程变量值，可借助使用分配给候选参数集的(总)ps分值进行选择来执行，即特别是在不使用目标函数的情况下，而定义目标函数优选用于确定优化段扫描方向分布(作为第二优化过程变量值)和优化段分界(作为第三优化过程变量值)。

111、如前所述，优化方法优选包含多个迭代步骤，即至少有一部分方法可迭代运行多次。例如，可在一个或多个步骤中，例如使用(总)ps分值选择最佳参数集，可在一个或多个其他步骤中，例如使用目标函数或子函数确定优化段扫描方向分布和优化段边界，且如有必要，还可在其他步骤中确定进一步优化的过程变量值(使用或不使用目标函数)，稍后将借助示例进行阐述。

112、由多个步骤组成的迭代循环可运行多次，直到达到预定的中止标准。如当前迭代循环中发现的过程变量值为最佳值，即在新运行中未发现明显更好的值，和/或根据预定评估标准充分满足所有要求，和/或例如达到一定运行次数等，则取消标准优选可以满足。也可以考虑其他中止标准。

113、优选在优化方法中首先确定起始配置，其中至少定义或规定起始段以确定起始配置，并从候选参数集中为每个起始段选择一个起始参数集，同时确定起始段扫描方向分布。例如，起始配置可在确定域后立即在优化方法的第一步骤中选择。

114、优选选择在段中构造率最高的候选参数集作为段的起始参数集。不过，也可以不同方式选择起始参数集，例如简单随机选择。

115、在此需要指出，对于上述“粉末段”(即域中无须固化的段)，例如在起始参数集设置中可简单将能量束或激光功率设置为0，即在这些粉末段中不引入能量。该值将永久保留在该粉末段中，即在优化方法或迭代方法中不会被修正。另一方面，如在优化方法中还需对部件拓扑结构进行优化，则粉末段边界当然可转移到邻近的粉末段。

116、优化方法优选包括至少一个状态确定步骤，在该步骤中，使用当前过程变量值确定由所需构造材料构成的生产品的“状态描述”。因此在迭代过程中，“当前过程变量值”是适用于迭代循环当前迭代的过程变量值。在第一次运行中，当前过程变量值是上述起始配置的过程变量值。

117、为确定状态确定步骤中的状态描述，优选对当前系统的状态进行模拟(即当前正在寻找最佳过程变量值的虚拟生产品的相关段将例如在一定载荷下表现，如其使用当前过程变量值进行生产)。因此，状态确定步骤也可称为“状态模拟步骤”。特别优选的模拟方法包括例如有限元法或有限体积模拟等。例如，可对(虚拟)部件进行载荷模拟或振动模拟，其结果为，在假设过程变量值的当前配置的情况下，系统或部件的可能载荷或固有频率。

118、优选将状态描述与生产品的预定质量要求进行比较。这可用于检查生产品是否满足预定质量要求。状态模拟步骤可作为(质量)要求模拟进行，即使用规定部件在特定载荷或特定力作用下可能或应该如何运行的质量要求数据。尤其是状态模拟步骤可使用至少部分要求数据，其中也可包括适合的质量要求数据。因此，在选择最佳参数集和目标函数时可使用要求数据。

119、如状态描述不符合预定质量要求，则优选对当前过程变量值进行(进一步)更改。该进一步更改可在进一步单独优化过程步骤或方法步骤中进行，如随后待述，也可整合到后续方法的各个步骤中。

120、可选地，在过程变量值发生进一步变化后，可再次执行状态确定步骤，并将状态描述与预定要求进行比较。换言之，该检查也可在迭代循环中进行。例如，迭代循环的中止标准可是成功(状态描述符合预定要求)，也可是达到最大迭代次数。必要时，可通过修正起始配置(如使也可采用不同材料)重新开始。

121、然后，优化方法还可包括其他各种优化过程步骤，例如也可在单独的迭代循环中进行。

122、例如，可分别在一个步骤，优选状态确定步骤后的第一步骤中为至少一个段选择不同的候选参数集，以取代起始配置的参数集。这对于例如根据状态确定步骤结果未满足(质量)要求的所有段都有益处。如上所述，优选使用参数集的参数集适合度值(尤其是整体参数集适合度值)来选择新的当前参数集。如其中考虑到与相应要求相匹配的特定要求参数集适宜合度值，则很有可能找到满足要求的新的当前参数集。在该步骤结束时，各段或已进行更新的所有段优选均能获得更优当前参数集。

123、替代地或附加地，也可在(进一步)步骤中修正至少两个段之间的至少一个段边界，即段之间的段边界可移动。

124、如前所述，段边界的修正及由此的优化和由此段形状的修正及由此的优化，可特别优选使用所谓相场法，尤其是多相场法进行，稍后将借助示例进一步阐述。

125、特别优选在上述两个步骤中的至少一个步骤中，还确定了修正或更新后的段扫描方向分布。此处也可使用目标函数(或子函数)。

126、在上述一系列步骤结束后，优选存在具有改进的当前参数集和改进的段扫描方向分布的改进段，即然后存在改进的配置或改进的当前过程变量值。

127、在根据本发明的方法的特别优选的进一步发展中，属性数据库系统的属性数据库被用作优化方法的一部分(例如在上述步骤之一中)，以确定或选择段的修正(更新)段扫描方向分布。在这种属性数据库系统中，待生产品的属性，或者更准确地说，生产品的单个层和/或由层形成的段的属性，可作为相关层或段的相关过程参数集的函数来存储，如适用，还可以作为段扫描方向分布函数来存储。

128、实现此类属性数据库系统有多种选择。尤其是属性数据库系统还可由多个属性数据库组成，例如具有不同的属性和/或参数分配。

129、属性数据库系统优选包个所谓“基本属性数据库”。单个层的“基本属性”可存储在该数据库中，具体取决于待利用或已利用的用于构造层的过程参数集(包括层扫描方向排列或填充方向排列或构造材料类型，其也是各自过程参数集的过程参数)。因此在此类数据库中，每个参数集都被分配了至少一个基本属性值，优选一组基本属性值，如使用分配的参数集构造相应的层，则段或部件的层就会具有这些属性值。

130、构造和使用此种基本属性数据库的方法将在下文中说明。尤其是可根据层的这些基本属性确定由层形成的段甚至整个部件的宏观属性或“宏观属性值”。

131、此“宏观属性值”描述宏观层面或宏观角度上的属性值，即整个部件所具有的属性，如导热性、断裂强度等。在此方法中优选同时确定部件或部件多个段的宏观属性值。宏观属性值可包括张量值，如弹性张量，也可以包括分类值，如耐腐蚀与否、晶格结构的性质，如面心立方(kfz)、体心立方(krz)或六方紧密堆积(hdp)。各种宏观属性值稍后待述。

132、如在宏观层面上已知部件各个段的属性，即“宏观属性值”，则还可提供有关部件属性和部件整体质量的信息，特别是部件是否满足某些质量要求。因此，段的宏观属性值也可用于上述状态确定步骤，以确定生产品的状态描述。

133、优选多个不同参数集的基本属性数据库可分别包含作为基本属性值的层“纹理”，该“纹理”系在增材构造过程中使用各自参数集(即也使用特定构造材料)生成。术语“纹理”是指结构中晶体取向的总和，即晶体学纹理，不应与表面纹理，如表面粗糙度相混淆。纹理优选以所谓“取向密度分布函数”(odf)的形式来描述，如稍后待述。

134、纹理或odf可通过例如使用ebsd方法(ebsd＝电子背散射衍射)在扫描电子显微镜下测量或其他方法来确定，这也将稍后待释。

135、替代地或特别优选附加地，基本属性数据库还可包括另外的基本属性值，例如还可基于参数集的层的纹理、特别是取向密度分布函数来确定。进一步的基本属性可使用构造材料单晶体的已知属性从纹理或odf计算出来(例如通过平均或均质化过程，如稍后所述)。例如，仅举几例，这样的基本性能可包括屈服点、任何方向上的拉伸强度等。相反，纹理也可从其他基本属性值或宏观属性值导出，例如弹性张量。

136、基本属性数据库优选包括各层扫描方向排列，特别是填充方向排列的参考取向的基本属性值。参考取向或参考排列可任意选择。

137、对于层扫描方向排列及其“层内扫描方向分布”与参考取向相比旋转了至少一个旋转角度(围绕主构造方向的任意方向，即围绕垂直于层面的方向)的层，可每次利用旋转角度，根据为参考取向存储的相应基本属性值确定或计算基本属性值。这可通过简单的角度转换实现。层与层之间的层扫描方向排列、尤其是填充方向排列的旋转很常见，例如在光束熔融工艺中。例如，层与层之间的旋转角度通常为67°。

138、有多种方法可确定段的宏观属性值：

139、如上所述，在一种优选方法中，具有多个叠加层的段的宏观属性值系由各层基本属性值确定或组合而成。优选使用数学“均质化方法”来实现。

140、均质化方法可优选使用以下至少一个均质化步骤：

141、-形成各层基本属性值的平均值。该平均值随后可形成宏观属性值。(根据voigt方法，稍后待述。)

142、-形成各层基本属性值倒数的平均值，并形成平均值的倒数。在此种情况下，平均值的倒数就可形成宏观属性值。(根据reuss的方法，稍后待述)。

143、-通过上述组合的加法混合或加法权重混合或加法取向权重混合形成平均值。

144、因此根据待测试的质量要求和/或层的微观结构来选择使用上述哪种均质化步骤尤为可取。“微观结构”由层中晶粒的形态和平均尺寸决定。微观结构例如也可在ebsd方法中经扫描电子显微镜测量确定。

145、优选使用提供的基本属性数据库确定至少一个段的至少一个宏观属性值。

146、替代地或附加地，属性数据库系统优选还包括一个所谓“宏观属性数据库”。在该数据库中可由段(由数层组成)存储至少一个宏观属性值，最好是一组宏观属性值，各自用于不同组合的段扫描方向分布和参数集(也取决于构造材料)，该宏观属性值通过在数据库中分配的段扫描方向分布及参数集将要或已经创建。

147、在确定或选择段变更后的段扫描方向分布时，优选考虑是否已经在宏观属性数据库中输入宏观属性值，用于可能的段扫描方向分布和(例如在优化方法中)当前参数集(包括构造材料)的特定组合(即“候选组合”)。

148、如情况如此，则可决定是否将已存储的段扫描方向分布(且因此特别是单个层中的填充方向排列或“标准”填充策略)用于待构造段，这在计算和时间方面可能更有利，但在设置方面可能更慢，或是否应使用具有尚未存储的单个填充方向排列的策略。这在计算技术和时间方面可能更有利，但构造可能更慢，或例如是否使用尚未存储的具有单个填充方向排列的策略，这可能更快和/或具有其他优势，但需要根据单个基本属性值进行更复杂的计算。

149、然而，如不能使用“标准”的构造策略，特别是“标准”的填充策略，则无论如何都必须根据基本属性值进行更复杂的计算。

150、一方面，通过查询宏观属性数据库来确定完整段的宏观属性值，要比根据单个层的基本属性来确定段的宏观属性值简单快捷得多。另一方面，创建和存储大量宏观属性值需耗费大量计算时间和内存空间。

151、因此，宏观属性数据库优选至少包含宏观属性值，优选宏观属性值组，用于最常用的构造策略，特别是在光束熔融工艺中经常使用的“标准曝光策略”或所谓“标准填充策略”。光束熔融工艺中典型的标准填充策略是所谓67°填充或x-y填充(＝90°填充)。在这些方法中，填充策略的取向在层与层之间旋转67°或90°，而填充策略基本保持不变。

152、如某些查询多次出现，则将其纳入宏观属性数据库的“标准”填充策略条目中很有意义。因此数据库系统结构优选如此构造，即能记录哪些段扫描方向分布和参数集的组合使用频率特别高，然后相应地在宏观属性数据库中创建新条目，也就是说，数据库系统可以说是在“学习”。

153、如前所述，除纹理或odf外，还有一些其他属性值(尤其是基本或宏观属性值)可能会引起关注。这些属性值通常可通过构造材料单晶体的已知属性(如通过平均值)从纹理或odf计算得出。

154、特别优选地，至少一个属性值，特别是基本或宏观属性值，包括以下材料参数之一的至少一个值：

155、-弹性张量

156、-“拉伸强度张量”(表示工件中某一位置存在特定屈服准则时的机械应力；各屈服准则的张量变量条目定义可参见j.betten，《连续介质力学》，1993年，springer出版社)。

157、-屈服点分布(例如以希尔张量的形式，也可在j.betten的书中找到)

158、-固化系数

159、-导热系数

160、-断裂强度。

161、优选至少一个材料参数的该种属性值可包括多个与方向相关的分值，即属性值也可各向异性。一般来说，属性值可以定义为张量，例如矢量(一阶张量)或矩阵(二阶张量)，以便考虑三维或方向，或也可定义为四阶张量，以便考虑晶体系统中的属性。

162、对此示例为四阶弹性张量，其中不同晶体空间方向的弹性张量条目包含一般三维应力状态值，据此通过转换可计算弹性模量e，例如在层中x方向和y方向。

163、类似的各向异性也可出现在屈服点分布或拉伸强度张量中。在不限制通用性的前提下，也可使用其他常见的可视化形式，如voigt符号。

164、上述方法中使用的基本属性数据库优选使用一种方法来建立，在该方法中，每次至少执行以下步骤，以确定特定参数集(其中包括构造材料类型和层扫描方向排列或填充方向排列/填充策略)的至少一个基本属性值和/或材料层的微观结构：

165、首先，在测试制造方法中，从选定的主体材料中逐层构造出至少一个测试样本，优选一组最佳取向的测试样本，其中在测试样本的至少一层(最好是测试样本的所有层)中使用数据库条目被确定的参数集。优选测试样本为拉伸样本，例如根据astm 1876-15[2]或类似标准测试的圆形或方形拉杆或横梁。

166、然后在测试方法中使用制造好的测试样本确定至少一个基本属性值和/或微观结构。

167、然后将此基本属性值与参数集链接，并作为条目存储或保存在基本属性数据库中。

168、特别是可将纹理确定为基本属性数据库的基本属性值。优选还能各自同时确定一组基本属性值，其中一些基本属性值也如前述可从纹理和/或微观结构中导出。

169、为此可使用各种测试方法，其中适当测试方法的选择取决于各种条件，尤其是待确定的基本属性值。

170、例如，如需确定纹理和/或微观结构，优选考虑采用以下方法，其中任选可为相应测试方法适当制备测试样本：

171、-电子背散射衍射(ebsd＝电子背散射衍射)：这优选使用扫描电子显微镜进行。在制备过程中，对测试样本进行切割，并在测量面上进行研磨和/或抛光，以便用扫描电子显微镜测量其纹理和/或微观结构。

172、-x射线衍射测量法：在这种方法中，也应事先将测试样本在测量面上切开，例如切割，然后可选地研磨。通常不需要抛光。

173、-使用中子测量法：此处无需准备测试样本，尤其无需切割测试样本。测量面可是测试样本中的任何平面，优选使得测试样本在垂直于测量面的方向上小于10毫米。

174、测量面可正好位于需要确定基本属性值的测试样本层中，即垂直于层层叠加的主构造方向。

175、不过，测量面也可横向设置，尤其是在主构造方向上延伸，以便测量穿过部件多个层的层剖面，从而同时确定层剖面所穿过的测试样本段的宏观属性值和/或多个层的基本属性值。

176、然而，也可在测试方法中对测试样本进行至少一项拉伸测试或优选振动测试(例如使用根据astm 1876-15[2]的脉冲激励技术)，以便确定至少一条基本属性值和/或宏观属性值。例如可在拉伸或振动测试中确定弹性张量，并从中导出进一步的基本属性值和/或宏观属性值。

177、例如优选还能创建包含基本属性数据库和/或包含宏观属性数据库的属性数据库系统。

178、优化方法最好包括至少一个"空腔测试步骤"。该步骤可用于测试构造后生产品中存在的可能填充有未固化粉末的任何空腔是否与生产品表面相连。这样做目的是检查粉末是否能从部件空腔中清除，因此空腔测试步骤也可称为"除粉测试步骤"。

179、优选可(虚拟)测试各受测空腔与(虚拟)生产品环境之间是否能实现(虚拟)压力均衡。例如可用纳维-斯托克斯方程或其他方程描述流体力学问题，其中可在域表面上定义压力＝0，可在所有粉末区中定义压力>0，可在所有固化区定义流量＝0。目标函数还可包括一个惩罚剩余压力>0的项。

180、如在空腔测试步骤中发现并非所有空腔都能按照预期进行除粉，则可根据需要再次修正部件的几何形状。例如，优化方法可从头开始，尤其是使用不同的起始参数集。

181、此外，空腔测试步骤还可用于评估通道是否够宽还是太窄，即空腔除粉化的效果如何。

182、此外，优化方法优选还包括至少一个热传导测试步骤，在该步骤中，要检查生产品是否可按照预定质量标准进行既定的热处理。尤其检查是否可在合理时间内进行热处理，并保证足够的最终质量。如不能，优化方法也可以从头开始，尤其是使用不同的起始参数集。

183、如上所述，然后可基于优化过程变量值生成用于生产品增材构造的生产装置的控制数据，以便根据指定的评估标准在逐层增材构造过程中充分实现优化过程变量值，

184、优选为段中的单个层选择层扫描方向排列的最佳取向，即尤其单个层的填充方向排列或填充策略的方向，以便在段中的所有层上尽可能好地实现或近似最佳段扫描方向分布。换言之，最初连续的优化变量“段扫描方向分布”基于控制参数被离散化，以便在逐层构造中考虑到每层中分别仅存一个预定层扫描方向排列或填充策略，优选各层扫描方向排列相同，只是相互旋转。

185、如上所述，上述方法可对增材构造部件的属性轮廓进行总体优化。该方法考虑了所选制造策略，特别是所选制造变量(如参数集中的过程参数)与所产生的部件属性之间的相关性。影响微观结构的、反过来又在宏观层面上共同决定了部件属性或部件质量的主要过程变量值，例如机器配置、曝光策略和/或后处理，可按不同权重加以考虑。

186、如前所述，该过程不仅限于针对单一标准进行优化，而且代表了解决任何热物理和制造技术性质边值问题的可能性。不仅可确保符合必要的要求(尤其是质量要求)，还可找到最具成本效益的生产技术方法，从而达到既定要求。

187、此外，本文所介绍的方法与传统的优化方法(如已在使用的拓扑优化程序所提供的方法)不同，其有多种选择来满足局部属性要求。例如，可通过增加材料来满足局部增加材料刚度的要求，也可通过调整扫描策略来生产所需纹理或更换材料来满足要求。从这些可能性中，本文介绍的优化方法总能在由边界值问题定义的帕累托前沿找到解决方案。

188、上述许多论述都与适用于金属材料的观察结果和现象有关，例如从晶体纹理中推导属性。因此，该方法特别适用于金属材料并且优选用于此目的。但原则上，陶瓷或聚合材料如半结晶聚合物也可用相同或类似方法建立选定的生产参数与所产生的部件属性之间的相关性，因此该方法也可通过适当调整扩展到这些材料类别。