本发明涉及一种用于增材制造装置的运行方法，其中迭代地执行如下步骤序列：
-借助于施加装置将粉末的层施加到基底上，
-借助于过程射束在加热过程中局部加热所施加的层的子区域，使得粉末的处于相应的子区域中的颗粒不仅变热而且彼此连接。
本发明还涉及一种用于增材制造装置的控制装置的计算机程序，其中计算机程序包括计算机代码，计算机代码能够由控制装置直接处理，其中通过控制装置处理计算机代码引起：控制装置根据这种运行方法来运行增材制造装置。
本发明还涉及一种用于增材制造装置的控制装置，控制装置以这种计算机程序来编程，使得控制装置在运行时根据这种运行方法来运行增材制造装置。
本发明还涉及一种增材制造装置，
-其中增材制造装置具有施加装置，借助施加装置将粉末的层施加到基底上，
-其中增材制造装置具有过程射束发生器，其生成过程射束，借助过程射束局部地加热所施加的层的各一个子区域，
-其中增材制造装置具有检测装置，借助检测装置检测所施加的层的温度曲线，
-其中增材制造装置具有这种控制装置。
背景技术：
这种运行方法、相应的计算机程序、控制装置和制造装置例如从de10236697a1中已知。
在de10236697a1中在加热过程之前在另一加热过程中逐渐地预热所施加的粉末层。预热似乎大面积地进行(在整个所施加的层上)。根据预热，材料的热容作为温度的函数得出。
借助增材制造通常逐层地制造复杂的三维结构。典型的实例是所谓的选择性激光熔化(slm＝selectivelasermelting)。另外的实例是激光烧结、电子束熔化和电子束烧结。所制成的结构的质量，例如其尺寸精度、各个层彼此间的连接质量、缩孔和夹杂物与多种参数相关。
在现有技术中已知多种制造方法。然而，所有这些方法都还具有一定的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于：实现用于增材制造的改进可行性。
该目的通过具有权利要求1的特征的用于增材制造装置的运行方法来实现。运行方法的有利的设计方案是从属权利要求2至12的主题。
根据本发明，通过如下步骤设计前文所述类型的运行方法：借助于过程射束在真正加热过程之前(下面称作第二加热过程)在第一加热过程中局部地加热所施加的层的第一子区域，使得粉末的处于相应的第一子区域中的颗粒尽管变热但是尚未彼此连接。第一子区域如下地确定，使得在第二加热过程中加热的子区域(下面称作为第二子区域)至少部分地叠加于第一子区域。借助于检测装置检测所施加的层的温度曲线。在相应的第一子区域的附近将温度曲线评估为距相应的第一子区域的间距的函数。替选地或附加地能够评估为时间的函数。在评估范畴内，根据温度曲线对于相应的第一子区域至少得出局部热导率或局部扩散率。优选定量地进行确定得出。然而，至少实现定性的确定得出，即得出：局部热导率或局部扩散率在特定区域中是否大于或小于在其他区域中的局部热导率或局部扩散率。过程射束的影响第二子区域的加热的至少一个过程变量根据之前对于至少叠加的第一子区域所得出的局部热导率或扩散率来确定。
由此能够实现：与现有技术相比，第二子区域的实际加热更好地与期望的加热相关联。由于改进了加热，在第二加热过程中加热的第二子区域与基底更好地且更精确地连接。
通常，在第二加热过程期间，在第二子区域中烧结或熔化所施加的粉末。此外，过程射束通常是激光射束或电子射束。然而也能够考虑其他的连接过程和/或其他的过程射束。
可行的是：第一子区域中的至少一个构成为线性结构。在这种情况下，只要进行空间评估，温度曲线就优选地与线性结构正交地在一个维度中被评估。同样可行的是：第一子区域中的至少一个构成为点状结构。在这种情况下，只要进行空间评估，温度曲线就与点状结构正交地在一个维度中或在两个温度中被评估。这些措施也能够在多个第一子区域中的一个构成为线性结构并且另一个构成为点状结构的范围内彼此组合。也可行的是：在多个点状结构的一个点状结构中在一个维度中进行空间评估，并且在另一点状结构中在两个维度中进行空间评估。
第一子区域优选地以适当的方式与第二子区域相协调。特别地，在第二子区域构成为细长结构或者具有边界棱边的情况下，相应的第一子区域构成为线性结构。在这种情况下，第一子区域或者与第二子区域平行或正交地延伸或者与边界棱边平行或正交地延伸。在第二子区域具有拐角或悬垂部的情况下，相应的第一子区域优选包括拐角或悬垂部。
优选地，在第一加热过程之前，得出所施加的层的局部厚度。在此，术语“局部厚度”表示：在层的表面上以空间分辨的方式得出厚度。相应的方法对于本领域技术人员是已知的。在这种情况下，在确定过程射束的影响第一子区域的加热的至少一个过程变量的范畴内，在得出局部热导率或局部扩散率的范畴内和/或在确定过程射束的影响第二子区域的加热的至少一个过程变量的范畴内，除了局部热导率或局部扩散率之外能够考虑局部厚度。
替选地可行的是：在第一加热过程之后，得出所施加的层的局部厚度。在该情况下，在得出局部热导率或局部扩散率的范畴内和/或在确定过程射束的影响第二子区域的加热的至少一个过程变量的范畴内，除了局部热导率或局部扩散率之外能够考虑局部厚度。
可能地，甚至可行的是：在得出局部厚度之后，但是在下一加热过程之前，以补偿局部厚度的波动为目的执行补偿过程。例如，能够振动基板，基板在制成要制造的构件时形成初始的基底。替选地或附加地，例如能够操控刮板设备，借助刮板设备使所施加的粉末分散。
还可行的是：附加地得出局部热容，并且在确定过程射束的影响第二子区域的加热的至少一个过程变量的范畴内，也考虑局部的热容。
例如，可以使用如下变量中的至少一个作为过程射束的过程变量：
-过程射束本身的功率，
-进给速度，过程射束以进给速度移动经过层，
-过程射束的功率的调制，
-过程射束的聚焦变量。
优选地，在通过检测装置检测之前，对温度曲线进行光谱过滤，使得在温度曲线中隐去过程射束本身。由此能够优化信噪比。
可行的是：使用热成像检测器作为检测装置。然而也能够使用其他的检测装置-例如ccd照相机。
此外，所述目的通过具有权利要求13的特征的计算机程序实现。根据本发明，通过控制装置处理计算机代码引起：控制装置按照根据本发明的运行方法来运行增材制造装置。
此外，所述目的通过具有权利要求14的特征的控制装置实现。根据本发明，控制装置以根据本发明的计算机程序来编程，使得控制装置在运行时按照根据本发明的运行方法来运行增材制造装置。
此外，所述目的通过具有权利要求15的特征的增材制造装置实现。根据本发明，借助于检测装置检测所施加的层的温度曲线。此外，以根据本发明的方式构成制造装置的控制装置。
附图说明
结合下面根据附图详细阐明的对实施例的描述，本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法更清晰易懂。以示意图示出：
图1示出增材制造装置的部件，
图2示出图1的增材制造装置的部件，
图3示出流程图，
图4示出粉末层的俯视图，
图5示出一维的温度曲线，
图6示出二维的温度曲线，
图7示出流程图，
图8示出流程图，和
图9示出流程图。
具体实施方式
图1和2分别示出增材制造装置的部件。在此，增材制造装置的一些部件仅在图1中示出，但是在图2中未示出。对于其他部件则情况相反。然而，与增材制造装置的特定部件是否仅在图1中、仅在图2中或者在图1和图2中都示出无关的是，部件是增材制造装置的组成部分。
根据图1和图2，增材制造装置具有施加装置1、过程射束发生器2、检测装置3和控制装置4。控制装置4以计算机程序5编程。计算机程序5包括计算机代码6，计算机代码能够由控制装置4直接处理。通过控制装置4处理计算机代码6引起：控制装置4根据以下运行方法来运行增材制造装置，该运行方法在下面结合图3(和另外的附图)详细阐述。
根据图3，控制装置4在步骤s1中操控施加装置1，使得施加装置1将粉末9的层8涂覆到基底上。在施加第一层8时，基底与增材制造装置的底板7一致。在涂覆后续的层8时，基底与相应的之前刚施加的层8一致。图1纯示例性地从侧部示出涂覆粉末9之后的状态，其中之前已经施加了层8。图4从上方示出该状态。
在步骤s2中，控制装置4确定层8的第一子区域10。特别地，控制装置4为层8的每个第二子区域11确定至少一个所属的第一子区域10。层8的第二子区域11是层8的如下区域，其稍后应与基底连接。所述确定由控制装置4执行，使得第一子区域10和第二子区域11至少部分地叠加。为了在下文阐述用于确定所属的第一子区域11的标准，第一和第二子区域10、11下面分别补充有小写字母(a至f)。
-当例如存在构成为细长结构的第二子区域11a时，所属的第一子区域10a能够是或者构成为平行于第二子区域11a延伸的线性结构10a。替选地可行的是：在第二子区域11b构成为细长结构的情况下，相应的第一子区域10b构成为与第二子区域10b正交地延伸的线性结构。第二子区域11a、11b的细长结构不仅当其笔直时才存在。其也可以是弯曲的。然而，所属的第一子区域10a、10b的线性结构通常是直的。
-类似的工作步骤在如下情况下是可行的，即第二子区域11c、11d具有边界棱边，参见第二子区域11c、11d。边界棱边可以、但不必须笔直地延伸。然而，其不应具有折弯(在该情况下为拐角)。在该情况下，所属的第一子区域10c、10d也优选又是线性的(在笔直的意义上)结构。
-当第二子区域11e具有拐角时，相应的第一子区域10e优选应包括拐角。拐角是如下区域，在其中对应的第二子区域11e的两个边界棱边在形成角度的情况下彼此邻接。角度既不是0°也不是180°。通常，角度位于45°与135°之间或在225°与315°之间。这类似也适用于第二子区域11f具有悬垂部的情况，参见第一子区域10f。当位于下方的层8(参见图1)中的第二子区域11f不存在配对物(pendant)时，存在悬垂部。在该情况下，相应的第一子区域10f优选应包括悬垂部。位于下方的层8对于第二子区域11f(并且仅对于该第二子区域)在图4中虚线绘出。
在步骤s3中，控制装置4操控过程射束发生器2，使得过程射束发生器2生成过程射束12。过程射束12例如能够是激光射束或电子射束。过程射束12借助于偏转装置13(偏转装置能够视作为过程射束发生器2的组成部分)定向到第一子区域10上。第一子区域10由此被加热。然而，通过控制装置4对过程射束发生器2的操控仅如下地进行，即借助于过程射束12使粉末9的处于相应的第一子区域10中的颗粒尽管变热但是尚未彼此连接。此外，仅加热第一子区域10。在第一子区域10之外不进行加热。步骤s3的加热因此仅局部地在所施加的层8的第一子区域10中进行。
在加热第一子区域10之后，借助于检测装置3检测所施加的层8的温度曲线。因此，通过加热在步骤s3中引起的温度t作为层8中的位置的函数来检测。检测装置3例如能够使用热成像检测器。替选地或附加地，在层8与检测装置3之间的光路中能够设有滤波器14。在该情况下，借助于滤波器14在通过检测装置3检测之前对温度曲线进行光谱过滤，使得在温度曲线中隐去过程射束12本身。可行的是：检测装置3连续地检测温度曲线。替选地可行的是：检测装置3仅由于通过控制装置4的操控才检测温度曲线。在这两种情况下，将温度曲线输送给控制装置4，控制装置在步骤s4中接收温度曲线。此外可行的是：检测装置3仅检测在第一子区域10附近环境区域中的温度曲线。然而优选地，在整个层8上检测温度曲线。此外可行的是：检测装置3在加热之后仅检测温度曲线一次。替选地可行的是：检测装置3在加热之后多次检测温度曲线。
随后在步骤s5中，控制装置4评估所检测的温度曲线。当相应的第一子区域10-例如第一子区域10a-构成为线性结构时，尤其能够与线性结构正交地评估温度曲线。因此，得出和评估作为距第一子区域10的相应线性结构的间距x的函数的温度t。这在图4和5中示出，其中从图4中对于第一子区域10a得到间距x的方向，并且图5示出作为间距x的函数的温度。因此，在该情况下，在一个(1)维度中进行评估。当相应的第一子区域10-当前例如是第一子区域10e-构成为(或多或少)点状结构时，相同的(一维)评估是可行的。这也在图4和5中示出，其中从图4中对于第一子区域10e示出作为间距x的方向并且图5示出作为间距x的函数的温度。替选地，在该情况下也可以在两个维度中进行评估。这在图6中示出，其中纯示例性地绘出相同温度的曲线(等温线)和所属的温度值。在两个维度中进行评估的情况下，例如在等温线呈圆形时可以推断出热导率k的各向异性分布。当检测装置3在加热之后多次检测温度曲线时，在步骤s5中-替选于或附加于对加热的空间评估-也进行时间评估。
通常，对于不同的第一子区域10的温度曲线评估彼此独立地进行。因为通常仅涉及距相应的第一子区域10的比较短的距离。因此，在相应的第一子区域10附近进行评估就足够了。因而，不同的第一子区域10的加热不会相互影响。
在步骤s5的评估范畴内，控制装置4根据温度曲线对于相应的第一子区域10至少得出局部热导率k(单位w/mk)。优选地，定量地得出局部热导率k，即相应的数值。然而在一些情况下以下就足够了：即估算热导率k或仅定性地得出，即得出在特定的第一子区域10中的热导率是否大于或小于在另外的第一子区域10中的热导率。
在步骤s6中，控制装置4对于第二子区域11分别确定过程射束12的过程变量。该确定对于相应的第二子区域11根据局部热导率k单独地进行，该局部热导率之前由控制装置4在步骤s5中对于至少叠加的第一子区域10得出。过程变量是影响相应的第二子区域11的加热的过程变量。
例如，能够使用过程射束12本身的功率作为过程射束12的过程变量。在此，“功率”不指代在过程射束12中整体所包含的功率，而是指代过程射束12在层8上的功率密度(以w/m2为单位)。替选地或附加地，例如能够使用进给速度作为过程射束12的过程变量，过程射束12以该进给速度移动经过层8。替选地或附加地，例如能够使用过程射束12的功率的调制作为过程射束12的过程变量。因此例如能够产生如下区别：输入到特定的第二子区域11中的能量输入是否均匀地、脉冲地或在多个区间中进行。替选地或附加地，例如能够使用过程射束12的焦距变量作为过程射束12的过程变量。
随后，控制装置4在步骤s7中再次操控过程射束发生器2，使得过程射束发生器2生成过程射束12。过程射束12借助于偏转装置13定向到第二子区域11上。第二子区域11由此被加热。然而，相反于步骤s3，通过控制装置4对过程射束发生器2的操控如下地进行，即借助于过程射束12使粉末9的处于相应的第二子区域11中的颗粒不仅变热而且也彼此连接。例如在第二加热过程期间，在第二子区域11中能够烧结或熔化所施加的粉末9。然而，在第二子区域11之外不进行加热。因此，步骤s7的加热仅局部地在所施加的层8的第二子区域11中进行。
在步骤s8中，控制装置4检查：要制造的结构的制造是否结束。如果否，那么控制装置4在步骤s9中操控作动器15，使得底板7下降预设的量-通常处于亚毫米范围中。此后，控制装置4返回步骤s1。因此，迭代地执行步骤s1至s7，直至要制造的结构的制造结束。
图7示出图3的工作步骤的修改方案。特别地，图7的工作步骤也包括图3的步骤s1至s5以及s7至s9。
附加地，存在步骤s11。在步骤s11中，控制装置4附加地得出构成粉末9的材料的局部热容c(单位j/kgk)。如果需要，为了该目的可以在设置于步骤s11之前的步骤s12中均匀地、大面积地加热层8。类似于热导率k，优选定量地得出热容c，然而在特殊情况下也仅定性地进行。步骤s6通过步骤s13替代。尽管步骤s13基本上对应于步骤s6。然而，附加地，在步骤s13中在确定过程射束12的至少一个过程变量的范畴内也考虑局部热容c。
例如，控制装置4在步骤s13中能够得出局部扩散率d＝k/ρc。ρ是构成粉末9的材料的密度(单位kg/m3)。
图3(还有图7)的工作步骤能够根据图8来修改。根据图8，由控制装置4在步骤s21中在第一加热过程之前得出所施加的层8的局部厚度d。此外，由控制装置4在步骤s22中确定过程射束12的过程变量。过程射束12的在步骤s22中确定的过程变量影响第一子区域10的加热。因此，通过步骤s22影响步骤s3的执行。替选地或附加地可行的是：通过步骤s23取代步骤s5。尽管步骤s23基本上对应于步骤s5。然而附加地，在评估温度曲线-即得出局部热导率k或局部扩散率d-的范畴内考虑所得出的局部厚度d。替选地或附加地可行的是：步骤s6通过步骤s24来取代。尽管步骤s24基本上对应于步骤s6。然而附加地，在确定过程射束12的过程变量的范畴内考虑局部厚度d。过程射束12的过程变量因此不仅根据局部热导率k或局部扩散率d来得出，而且附加地也根据局部厚度d得出。还可行的是：在步骤s25中执行补偿过程。补偿过程的目的是：补偿局部厚度d的波动。在图8的设计方案的范围内，如果存在步骤s25，就总是在步骤s21之后和在第一加热过程之前、即在步骤s3之前执行步骤25。
替选于根据图8的修改也可以有根据图9的修改。图9示出与图8类似的工作步骤。然而，在根据图9的工作步骤中，步骤s21不在第一加热过程(步骤s3)之前执行，而是在第一加热过程之后(但是在第二加热过程之前)执行。在该情况下取消步骤s22。然而如之前那样可行的是：在步骤s23范畴内(即在评估温度曲线或得出局部热导率k或局部扩散率d的范畴内)考虑局部厚度d，和/或在步骤s24范畴内(即在根据局部热导率k或局部扩散率d确定过程射束12的过程变量的范畴内)考虑局部厚度d。也还能够存在步骤s25。然而，该步骤在根据图9的修改的范围内不在第一加热过程之前执行，而是在第二加热过程之前执行。
因此，综上，本发明涉及如下事实：
将粉末层8施加到基底上。借助过程射束12局部加热所施加的层8的第一子区域10，使得粉末9的处于相应的第一子区域10中的颗粒尽管变热但是尚未彼此连接。检测所施加的层8的温度曲线。温度曲线在相应的第一子区域10的附近被评估为距相应的第一子区域10的间距x和/或时间的函数。在评估范畴内，根据温度曲线对于相应的第一子区域10定量地或定性地至少得出局部热导率k或局部扩散率d。此后，借助过程射束12局部地加热所施加的层8的、至少部分地叠加于第一子区域10的第二子区域11，使得粉末9的处于第二子区域11中的颗粒彼此连接。过程射束12的影响第二子区域11的加热的至少一个过程变量根据之前对于至少叠加的第一子区域10得出的局部热导率k或扩散率d来确定。
本发明具有大量优点。特别地，能够以简单的方式考虑热导率k或扩散率d的局部波动。这尤其当构成粉末9的材料是金属时是重要的。因为，金属-与塑料相反-具有100w/mk范围中并且通常甚至更高的热导率k。
尽管在细节上通过优选实施例详细阐明和描述本发明，但本发明不局限于所公开的实例并且本领域技术人员能够从中推导出其他变体，而不偏离本发明的保护范围。