用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的方法和装置与流程

本发明涉及用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的方法和装置以及适用于执行逐层制造方法的逐层增材制造装置。

背景技术：

诸如激光烧结或激光熔化或立体平版印刷的逐层增材制造方法非常适合于制造具有复杂几何形状的构件，并且特别适用于制造适合特定用户或特定用途的构件。这些构件是逐层制造的，这意味着该构件通过构件的横截面彼此堆叠而形成。因此，在制造过程中一个横截面一个横截面地构成并且将各个横截面连接到下面的和上面的横截面。

为了能够通过逐层增材制造装置制造构件，必须将数据提供给装置，所述数据包括该构件的3D-CAD模型(因此通常是基于计算机的模型)。这种CAD模型的设计通常由开发工程师完成，该开发工程师是该构件所属技术领域的技术人员，并且对该构件的应用环境以及该构件应具有的技术特性具有详细了解。在下文中，这样的技术人员被指定为“CAD设计人员”。

尽管在逐层增材制造工艺中，与其他方法相比，构件的设计有很大的自由度，但是也存在妨碍任意设计制造的技术边界条件。对于作为CAD模型存在的特定设计是否能够通过逐层增材制造方法(也称为增材制造方法)来制造的知识通常被处理增材制造的技术人员掌握。在下文中，这些技术人员被指定为“AM专家”。关于特定设计是否可以制造的知识通常需要详细的知识，并且通常还需要长期收集的逐层增材制造方法的经验。

由于关于构件制造边界条件的具体知识通常不被CAD设计人员掌握，CAD设计人员和AM专家之间的密集沟通对于可制造构件模型的设计过程是必要的，该沟通会延迟设计过程并绑定资源。

此外，可能只有构件的原型是通过逐层增材制造装置制造的。然后通过不同的方法(例如CNC铣削或注射成型)进行后续的批量生产。此外，这些后续的方法具有特定的边界条件，在设计构件时必须考虑到这些边界条件，以便在从原型设计过渡到批量制造时不需要再次改变。

与通过其他制造方法进行的批量制造(即不是逐层增材制造方法)无关，在通过逐层增材制造方法唯一制造时也会出现可能导致模型设计限制的后续工艺步骤。例如，在制造过程之后，通常通过使用用于去除附着在该构件上的粉末的喷砂处理来执行激光烧结构件的清洁。在此，这种清洁过程的有效性取决于构件的几何形状。例如，从复杂形成的空穴中去除粘附的粉末可能是非常困难的，并且在某些情况下甚至用喷砂技术是不可行的。特别是在医学或航空航天领域，使用不洁构件可能会造成严重后果。

技术实现要素：

因此，鉴于上述提到的问题，本发明的目的是提供一种改进的方法和改进的装置，通过该改进的方法和改进的装置，借助于逐层增材制造方法和可选地后续的方法待制造的构件的设计可被简化和/或缩短。

该目的通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求18所述的检查装置、根据权利要求23所述的逐层增材制造装置和根据权利要求24所述的计算机程序来实现。本发明的进一步发展在从属权利要求中给出。在此，与一个权利要求类别相关联分别在从属权利要求或以下描述中提及的特征还可以用于每个其他权利要求类别的主题的进一步发展，除了明确排除这一点。

根据本发明的方法是一种基于计算机的、用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的方法，至少包括以下步骤：

将借助于逐层增材制造装置待制造的物体的在基于计算机的模型中的至少一个参数值与极限参数值进行比较，所述极限参数值是在制造物体时使用的方法中可实现的参数极值、特别是在稳定过程中可实现的参数极值。

在此，用于层增材制造装置的输入数据集基本上包括借助逐层增材制造装置制造的待制造物体的在基于计算机的模型。在此，为了比较基于计算机的模型中的参数值和极限参数值，本发明的方法可以例如访问数据库，在该数据库中存储了用于在制造物体时使用的方法的极限参数值、即利用这种方法几乎不能实现的参数值。在此，用于制造物体的方法可以是可通过逐层增材制造装置实施的逐层增材制造方法或者在与逐层增材制造装置不同的装置上制造物体的方法，或者后处理方法、例如表面处理方法、特别是清洁过程。特别地，一种工艺步骤仍然被认为是制造物体的子步骤，如果没有该工艺步骤，则不可能合理地符合规定地使用物体。例如，如果物体是装饰物体，则可以认为在制造过程之后没有清洁物体的情况下，没有合理使用的可能性。

基于计算机的模型通常是待制造物体的3D-CAD模型。在此，模型也可以以STL格式存在，并且可以包括关于在通过逐层增材制造方法的期望的制造过程中各个层上的层信息。

因此，在根据本发明的方法的范围内，来自基于计算机的模型的至少一个参数值被用于与在制造物体中使用的方法的极限参数值进行比较。该极限参数值与该方法的过程稳定性相关，即极限参数值表示一个界限，超过该界限不能保证通过该方法待制造的物体可以在稳定的过程中(即没有发生过程不规则性)制造。

因此，基本问题不在于是否可以制造基于计算机的模型所代表的待制造物体，而是问题在于即使基于基于计算机的模型的参数值规定，制造方法是否可以以可靠的方式执行。

如果例如该方法是借助于逐层增材制造装置以逐层制造方式增材式制造金属物体，必须考虑下面的因素：在金属物体的某些尺寸(特别是壁厚等)时，在制造过程中由于温度变化而可能导致物体的变形，即使在制造完成之后物体的变形也可能对金属物体完全没有负面影响处理。尽管如此，这种变形可能会导致制造过程本身的不稳定性。例如，在一个基于粉末的逐层制造装置的涂层器不再能够在施加下一层的粉末时无碰撞地越过金属物体的先前制造的部分，而是涂层器局部撞击金属物体的先前制造的部分。由此可能导致分别对涂层器和金属物体造成进一步的变形或表面损伤。在极端的情况下，它会导致制造过程的中断甚至停止。

因此，过程稳定的制造的概念涉及，方法在基于计算机的模型中的所述至少一个参数值方面是否达到其制造极限(意味着超过或者可能地低于相应的极限参数值)。也就是说，在这种情况下，不能保证通过该方法可以(过程)可靠地(即过程稳定地)制造计划的物体。

因此，根据本发明，基于来自基于计算机的模型的参数值信息，不(仅)得到待制造物体的性质的结论，而且得到对物体的制造过程的过程稳定性的结论。

优选地，根据本发明的方法还包括在比较的结果是参数值处于极限值之外的情况下向用户输出信息的步骤。

因此，可以在创建设计期间立即向CAD设计人员提供信息：该设计是否满足稳定过程中的制造的所有要求。这使得与AM专家进行费时的磋商变得不必要。

通常，但不是唯一的，在比较中考虑的参数是一个尺寸。在这种情况下检查是否超过了用于过程稳定性的极限值是非常简单的。

优选地，极限参数值是借助逐层增材制造装置可形成的参数极值、特别是借助于逐层增材制造装置在稳定过程中可形成的参数极值。

对潜在的过程不稳定性的检查或者与之相反验证“基于基于计算机的模型可以在制造相应的待制造物体时出现过程稳定性的假设”特别是也可以包括来自基于计算机的模型中的多个参数值(其分别分配给不同的参数)与相应的极限参数值的比较。特别地，极限参数值也可以是通过逐层增材制造装置几乎不能形成的参数极值、即原则上可实现的参数极值。如果来自基于计算机的模型的参数值原则上是不可实现的，则在稳定的过程中实现该参数尤其是不可能的。与此不同，如已经提到的那样，即使在原则上可以实现参数值的情况下，也不一定可能存在过程稳定的可制造性。

特别地，逐层增材制造装置可以是非常特定的逐层增材制造装置，其特征如下：

非常特定的逐层增材制造装置，其以序列号为特征，其中该逐层制造装置例如被特定地优化；

非常特定产品系列的逐层增材制造装置，例如所有型号为“EOS P390”的装置；

一组具有共同特性(例如建造空间的最小尺寸等)的逐层增材制造装置(其完全可以源自不同制造商)；

逐层增材制造装置，其被设计用于处理非常特定的一组材料(例如塑料或金属，如果需要，甚至进一步限于PA 12)；

逐层增材制造装置，其执行非常特定类型的逐层增材制造方法(例如立体光刻装置或SLS(选择性激光烧结)装置)。

根据比较所基于的极限参数是哪个极限参数，由此确定，对于哪个“特定逐层增材制造装置”实施比较。因此，在极限参数值涉及特定的一组逐层增材制造装置的情况下，则进行相应的参数值与来自这组逐层增材制造装置的装置的极限参数值的比较。

因此，在根据本发明的方法的背景下，将来自基于计算机的模型的至少一个参数值与特定逐层增材制造装置的极限参数值进行比较。该极限参数值涉及特定的逐层增材制造装置的过程稳定性，即其代表了一个极限，超过该极限则不能保证该特定的逐层增材制造装置能够过程稳定地、即不会出现过程不规整性的情况下制造待制造的物体。

因此，根据本发明，基于来自基于计算机的模型的参数值信息不(仅)得出制造物体的特性的结论，而且得到针对物体制造过程的过程稳定性的结论。

因此，如果在下面的参数和(极限)参数值被提及，则其不仅可以涉及与逐层制造装置的过程稳定性相关的参数值，而且可以涉及与刚才提到的原则上的可制造性相关的参数值。

特别是根据规定用于制造物体的材料的基础数据和/或根据指令参数和/或壁厚，通过逐层增材制造方法预先确定的极限参数值优选地至少包括：最小壁厚；最小孔直径；最小盲孔宽度和/或最大盲孔深度；最小孔宽度和/或孔深度、特别是长孔的最小宽度和/或深度；可借助逐层增材制造装置形成的最小细节分辨率；倾斜于多个层延伸的表面处的最小阶梯错位；最大壁厚；和由用户分别指定的用户参数。

上述参数单独地或组合地通常描述逐层增材制造装置的性能。例如，最小孔直径取决于所使用的建造材料中的热传导的程度、例如用于固化的激光束的光束直径的大小等。特别地，极限参数可取决于用于控制逐层增材制造装置所使用的指令参数、例如物体横截面的各个位置的固化顺序的说明。

优选地，对于比较结果是参数值处于对应的极限参数值之外的情况，自动地和/或通过与用户的互动实施参数值的适配。因此，对于CAD设计人员而言显著简化合适的基于计算机的模型的建立。由于与CAD设计人员的互动，设计人员被引导到实际上可制造的设计或者根本不必担心构件的可制造性和可加工性以及逐层增材制造装置的运行的过程稳定性，因为他设计的构件模型会自动修正。

在适配参数值时、特别是在自动适配参数值时，参数值基本上被设定为极限参数值。采用这种方法，逐层增材制造装置的能力得到充分利用。如果不应当接近可制造性和过程稳定性的极限，则这可以通过不太严格的极限参数值来实现。

进一步优选地，在所述适配时、特别是在所述自动适配时，可以改变所述参数值，使得所制造的物体的机械特性在预定方向上改变。因此，不仅可以考虑构件的可制造性的预定限制，而且同时还特别是自动地调节到所制造构件的期望的物理特性。

例如，在所述适配时、特别是在所述自动适配时，可以改变所述参数值，使得所制造的物体的重量降低。这例如可以如此实现，即，使栅格结构中的支柱更薄，或者加大空腔或将空腔引入物体中，或者甚至通过将通常为实心的构件区域制造为具有内部结构。

例如，在所述适配时、特别是在自动适配时，可以改变所述参数值，使得所制造物体的刚度和/或拉伸强度和/或在拉伸应力下的断裂伸长率和/或泊松比和/或扭转特性和/或疲劳特性被考虑和/或改变、特别是被优化。通过上述方式，对于CAD设计人员来说，设计变得更简单，因为通过该方法，基于实际设计的构件的重要机械参数在设计时已经被优化。由此可以减少构件的开发周期。

例如，在参数值的适配时、特别是自动适配时，参数值的改变可以基于待制造物体的机械特性的有限元仿真来确定。在此，在理想的情况下，仿真中会包含构件的材料成分的信息、特别是材料的机械和物理参数。

此外，在根据本发明的方法中，如果借助逐层增材制造装置制造所述物体是第一制造工艺，则所述极限参数值可以是借助与第一制造工艺不同的另外的第二制造工艺可形成的参数极值和/或是在第一制造工艺下游的工艺中可被加工的参数极值。

在此，极限参数值可以涉及特定的后处理装置或第二制造装置(例如批量制造装置)，换句话说，可以是借助于该后处理装置几乎不可加工的参数值或借助于该第二制造装置几乎不可形成的参数值。

在此，术语“特定的后处理装置或第二制造装置”可以指定以下不同种类的装置：

非常特定的装置，其以序列号为特征，该装置例如被特定地优化；

非常特定产品系列的装置，例如所有具有相同的型号的相同系列的装置；

一组具有共同特性(例如建造空间的最小尺寸或使用相同的喷砂材料)的装置(其完全可以源自不同制造商)；

装置，其被设计加工或处理非常特定的一组材料(例如塑料或金属，如果需要，甚至进一步限于PA12)；

制造装置，其执行非常特定类型的制造工艺(例如立体光刻装置或SLS(选择性激光烧结)装置)。

根据比较所基于的极限参数是哪个极限参数，由此确定，对于哪个“特定的后处理装置或第二制造装置”检查可加工性或可制造性。因此，在极限参数值涉及特定的一组装置的情况下，则检查借助于来自这组装置的装置对构件(物体)的可加工性或可制造性。

特别是根据规定用于第一和/或第二制造工艺的材料的基础数据和/或根据指令参数和/或壁厚，由后处理工艺或第二制造工艺预先确定的极限参数值优选地包括以下中的至少一个：最小壁厚；最小孔径；最小盲孔宽度和/或最大盲孔深度；最小孔宽度和/或孔深度，特别是长孔的最小宽度和/或深度；通过下游工艺中使用的装置可加工的最小细节分辨率和/或通过第二装置可形成的最小细节分辨率；在倾斜于多个层延伸的表面处的最小阶梯错位；最大壁厚；用户指定的用户参数。

上述参数单独地或组合地通常描述后处理装置或第二制造装置(例如批量制造装置)的性能。例如，最小孔直径与所使用的建造材料中的热传导的强度、例如用于固化的激光束的光束直径的大小等相关。特别地，极限参数可与后处理装置或第二制造装置的控制的类型相关。

所述极限参数值可以例如是一个尺寸的最小值，该尺寸能够通过处理表面的工艺、尤其是在制造所述物体之后通过清洁所述物体的表面的工艺被改变。在许多情况下，增材制造的构件在制造过程中被建造材料包围，清洁是许多制造工艺中必不可少的重要步骤。重要的是，根据本发明在设计构件时已经对清洁过程的性能进行了相应的考虑，因为在许多应用中清洁的构件表面是至关重要的。但是，也可以考虑用于其他表面处理方法、例如着色方法的极限参数值。在最后提到的情况下，极限参数值例如可以是表面中要着色的孔的最小直径。

特别地，所述极限参数值可以是一个尺寸的最小值，该尺寸能够在制造所述物体之后通过对所述物体的表面进行喷砂的工艺改变。从而特别是就经常用于构件清洁的喷砂方法而言可以在构件设计时就获得其可加工性的认识。

如果在待制造物体的在基于计算机的模型的设计期间已经检查了对待制造物体的表面的喷砂的适用性，则这可以如此实现，即对于所述表面的至少一部分检查是否在表面法线的方向上与表面的所述至少一部分隔开距离地存在物体的另外的表面部分，并且如果是这种情况，那么将在表面的所述至少一部分和所述另外的表面部分之间的在法线方向上的距离与极限参数值比较。

通过根据本发明的方法的这种修改，可以以特别简单的方式在制造之前已经确定基于基于计算机的模型待制造的构件的喷砂适用性。这样可以避免不必要的制造过程，其导致不可使用的构件，因为无法实现足够的清洁。

此外，替代或附加于刚刚描述的方法，还可以通过如下方式来检查对所述待制造物体的表面进行喷砂的适用性，即对于所述表面的至少一部分检查是否在包括表面的法线的方向的角度范围中、特别是在法线的方向上与表面的所述至少一部分隔开距离地存在物体的另外的表面部分，并且如果是这种情况，那么将在表面的所述至少一部分和所述另外的表面部分之间的距离、特别是在法线方向上的距离与极限参数值比较。

通过这种特定的方式可以针对性地检查表面喷砂的适用性，因为在评估喷砂适用性时可以考虑更复杂的物体表面几何形状。特别是，通过调整检查所基于的角度范围，该方法可适用于不同的喷砂方法(例如，可适应于在喷砂时使用的颗粒的尺寸)。

根据本发明的用于借助于逐层固化粉末形式的建造材料或液体建造材料来制造至少一个三维物体的逐层增材制造方法在逐层增材制造装置中实现，所述逐层增材制造装置包括：

用于支撑所述至少一个待制造的物体的建造支撑件，

施加装置，用于将粉末形式的建造材料或液体建造材料的层施加到建造支撑件上或先前已经施加的且选择性固化的建造材料层上，

选择性固化装置，所述选择性固化装置能够作用于所施加层中的与所述至少一个待制造物体的横截面对应的所有位置，使得在这些位置处的建造材料联合成固态体，和

控制单元，该控制单元控制施加装置和选择性固化装置，使得物体通过建造材料层的依次相继的选择性固化被制造，

根据本发明，使用借助于根据前述的根据本发明的方法检查过的输入数据组来控制该逐层增材制造方法。

根据本发明的用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的检查装置包括：

比较单元，该比较单元在运行中将借助逐层增材制造装置待制造的物体的在基于计算机的模型中的至少一个参数值与极限参数值进行比较，所述极限参数值是在制造物体时使用的方法中可实现的参数极值、特别是在稳定过程中可实现的参数极值，

可选地，存储单元，在该存储单元中存储有借助逐层增材制造装置待制造的物体的在基于计算机的模型，

可选地，存储单元，在该存储单元中存储有至少一个极限参数值，所述极限参数值是在制造物体时使用的方法中可实现的参数极值、特别是在稳定过程中可实现的参数极值。

根据本发明的用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的检查装置包括：

比较单元，该比较单元在运行中将借助逐层增材制造装置待制造的物体的在基于计算机的模型中的至少一个参数值与逐层制造装置的极限参数值进行比较，所述极限参数值是与过程稳定地制造待制造物体相关的参数极值，

可选地，存储单元，在该存储单元中存储有借助逐层增材制造装置待制造的物体的在基于计算机的模型，和

可选地，存储单元，在该存储单元中存储有至少一个极限参数值，所述极限参数值是与过程稳定地制造待制造物体相关的参数极值。

在检查装置的变型中，比较单元实施与极限参数值的比较，该极限参数值是借助逐层增材制造装置可形成的参数极值、特别是借助于逐层增材制造装置在稳定过程中可形成的参数极值。

优选地，检查装置中的比较单元也能够实施与极限参数值的比较，其中如果借助逐层增材制造装置制造所述物体是第一制造工艺，则所述极限参数值是借助与第一制造工艺不同的另外的第二制造工艺可形成的参数极值和/或是在第一制造工艺下游的工艺中可被加工的参数极值。

由此，根据本发明的检查装置能够减少时间长度，该时间长度是从构件的基于计算机的模型的设计的开始到构件的制成以及可选地到在逐层增材制造之后清洁构件或可选地直至在批量制造工艺中构件的制成。检查装置可以例如是可以集成在网络中的独立装置，或者也可以集成在现有的CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)或CAM(计算机辅助制造)系统中。可选地，检查装置可以包括输出装置，该输出装置在比较结果是参数超过或低于极限参数值的情况下向用户输出相应的信息。代替(或附加于)相应的上述存储单元，相应的数据(基于计算机的模型和/或极限参数值)也可以分别经由至少一个输入接口输入到检查装置中，所述输入接口被配置用于接收这些数据。

尽管原则上可以通过检查装置实现自动的设计适配，但是有时对于检查装置的使用者(例如CAD设计人员)而言更加舒适的是，使用者可以通过在输入装置(例如终端)上的设定而自己规定其规划的设计应该以何种方式被适配。因此，根据本发明的检查装置可以可选地包括用于供用户操作基于计算机的模型的输入装置。

如果待制造的物体的极限参数值和基于计算机的模型被存储在同一个存储装置中，则由于避免了由于数据的长传输路径导致的时间损失而使方法的执行更快。在此，存储装置可以被包括在根据本发明的检查装置中，或者这种检查装置可以(可选地经由网络)访问该存储装置。

根据本发明的逐层增材制造装置用于借助逐层固化粉末形式的建造材料或液体建造材料来制造至少一个三维物体，所述逐层增材制造装置包括：

用于支撑所述至少一个待制造的物体的建造支撑件，

施加装置，用于将粉末形式的建造材料或液体建造材料的层施加到建造支撑件上或先前已经施加的且选择性固化的建造材料层上，

选择性固化装置，所述选择性固化装置能够作用于所施加层中的所有的与所述至少一个待制造物体的横截面对应的位置，使得在这些位置处的建造材料联合成固态体，和

控制单元，该控制单元控制施加装置和选择性固化装置，使得物体通过建造材料层的依次相继的选择性固化被制造，

其中，根据本发明的逐层增材制造装置尤其是包括根据本发明的的用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的检查装置和/或通过信号技术与这样的检查装置连接。

如果用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的检查装置被包括在逐层增材制造装置中或者通过信号技术与逐层增材制造装置连接，替代或附加于在设计待制造构件的基于计算机的模型期间使设计适应于过程稳定性和必要时附加适应于可制造性或可加工性，还由AM专家在制造过程开始之前不久检查过程稳定性和必要时附加地可制造性。一方面，这种检查的目的是避免不稳定的制造过程，不稳定的制造过程导致与浪费时间和资源相关联的不可用构件，另一方面，这便于AM专家检查过程稳定性，因为不需要进行“手动”检查是否设计遵守极限参数值，从而避免了AM专家在检查过程稳定性方面的错误。

有利地，根据本发明的方法通过计算机程序来实现，即使这不是强制性的。尽管如此，该方法的基于软件的实现允许轻易地集成到CAD、CAE或CAM系统或逐层增材制造装置中。该软件可以例如存储在CAD、CAE或CAM系统的存储器中或者存储在逐层增材制造装置中，或CAD、CAE或CAM系统或者逐层增材制造装置可以通过网络访问该软件。

附图说明

在从属权利要求中描述了本发明的进一步发展。在此，从属权利要求和根据本发明的方法的以下描述中的特征也可以用于根据本发明的装置的进一步发展，反之亦然，除了明确排除这一点。

图1示出了以激光烧结装置为例逐层增材制造装置的示意图。

图2示出了检查逐层增材制造装置的输入数据集的根据本发明的方法的示意图，并且

图3显示了根据本发明的检查装置的构造。

图4示意性地示出了检查表面喷砂适用性的方法的实施例中的途径。

图5示例性地示出了用于建立喷砂适合性的表面几何形状的校正。

图6示意性地示出了检查表面喷砂适用性的方法的另一个实施例中的途径。

具体实施方式

为了描述根据本发明的方法，首先在下文中将以激光烧结装置为示例参照图1描述根据本发明的逐层增材制造装置。

该装置包括建造容器1，在该建造容器中设置有用于支撑待形成的物体3的支撑件2。借助于高度调节装置4，支撑件2可以在竖直方向上在建造容器中移动。平面(粉末形式施加的建造材料在该平面中固化)限定工作平面5。为了固化在工作平面5中的粉末材料，设置激光器6，激光器产生激光束7，该激光束经由偏转装置8和可选地聚焦单元9聚焦到工作平面5上。设置控制装置10，该控制装置如此控制偏转装置8并且如果需要如此控制聚焦单元9，使得激光束7可以被引导到工作平面5的任何任意位置。

控制器10由控制指令集控制，该控制指令集此外包括数据，这些数据包含待制造物体的结构，尤其是具有关于每个要固化的建造材料层中的物体相应横截面的信息的物体的三维CAD层模型，以及包括数据，其定义在建造材料固化时的确切参数。特别是，数据包含关于物体制造过程中要固化的每一层的确切信息。

此外，设置供应装置11，通过该供应装置可以供应用于下一层的粉末形式的建造材料。通过涂层器12在工作平面5中施加并平滑建造材料。

在操作中，通过控制器10逐层下降支撑件2，控制涂层器12以便施加新的粉末层，并且控制偏转装置8以及可选地激光器6和/或聚焦单元9以借助于激光束7在工作平面5中在与相应的物体对应的位置处固化相应的层。

适用于激光烧结过程的所有粉末和粉末混合物可以用作粉末形式的建造材料。这种粉末包括例如塑料粉末如聚酰胺或聚苯乙烯、PAEK(聚亚芳基醚酮)、弹性体如PEBA(聚醚嵌段酰胺)、塑料涂覆的砂子、陶瓷粉末或金属粉末、不锈钢粉末或适用于相应目的的其它金属粉末、特别是合金。

在下文中，参照图2和图3来描述根据本发明的方法。

首先，用于检查特定逐层增材制造装置的输入数据集的本发明检查装置100中的模型数据输入单元101接收待制造构件的(CAD)模型数据MD，该模型数据描述待制造物体的至少一个部分区域(图2中的步骤S1)。在此，数据MD还可以包括在增材制造方法期间关于各个层的信息。另外，还可以包括进一步的信息，例如要使用的材料的信息。如果检查装置未被集成到CAD设计系统中(例如作为插件)，CAD设计人员利用该设计系统设计通过增材制造方法要被制造的构件，则源自CAD设计系统的数据MD可以经由网络提供给模型数据输入单元101，或者可以从移动数据载体读入模型数据输入单元101。如果检查装置100是CAD设计系统的组件，则模型数据输入单元101可以简单地访问设计系统中的数据的存储位置。可选地，模型数据MD可以被存储在包含在检查装置100中的存储单元103b中。

现在，借助参数确定单元102确定模型数据MD中的参数值P1...Pn，所述参数值对应于指定了极限参数值GP1至GPn的参数(图2中的步骤S2)。在此，极限参数值GP1至GPn是：逐层制造装置的参数极值，所述参数极值涉及待制造的物体的过程稳定的制造；或者这样的参数极值，这些参数极值在对通过逐层增材制造装置制造的物体的表面的至少一部分进行后续处理的工艺中、例如清洁工艺中几乎不能加工出，和/或这样的参数极值，其在利用与逐层增材制造装置不同的其他装置制造物体时几乎不能形成。所述其他装置例如可以是注射成型装置，该注射成型装置用于在借助逐层增材制造装置制造原型之后的构件的批量制造。在此，极限参数值组P1到Pn可以仅包括一个极限参数值P1或者多个极限参数值P1到Pn。与参数值有关的参数是例如模型数据MD中的壁厚、孔直径或通道直径、盲孔深度等。那么相应的极限参数值将例如是最小壁厚、最小孔直径或最小通道直径、最大盲孔深度等。特别地，参数和极限参数值还可以涉及逐层制造方法的基于参数的方面，这些方面不与物体的过程稳定的制造相关联。

所确定的参数值P1...Pn被提供给比较单元103，比较单元将所确定的参数值P1至Pn中的每一个与对应的极限参数值GP1至GPn进行比较(图2中的步骤S3)。在此，极限参数值GP1至GPn可以被存储在检查装置100中的存储单元103a中，或者替代地，极限参数值经由网络或移动数据载体被提供给检查装置100。应该指出，存储单元103a(以及存储单元103b)也不必强制地作为比较单元103的组件，即使这在图3中如此示出。

如果比较的结果是一个或多个参数值超过或低于对应的极限参数值(例如低于最小壁厚或超过最大盲孔深度)，则图2中的过程将进行至步骤S4。对于这一步，有几种可能的进行方式：

一方面，图3所示的信息单元104可以通知用户一个或多个极限值超出。在这种情况下，用户(例如CAD设计人员)必须自己决定做什么(例如，设计适配或改变为其他逐层增材制造装置)。

替代地或附加地，检查装置100可以如此修改模型数据100，使得超过极限值的参数值被修改。例如，可以修改模型数据，使得对应的参数值与相应的极限参数值一致。然后，经修改的模型数据可以经由图3中示出的模型数据输出单元105被传送到CAD设计系统。再次，这可以例如经由网络或通过移动数据载体实现或通过访问一个存储装置实现，该存储装置也可以被CAD设计系统访问。

如果极限参数值未被超出或低于，可以选择向用户输出通知。在图2中，这将是可选的步骤S5。如果极限参数值被超过或低于，则该方法可以在第一次超出或低于极限值时在向用户发出通知的情况下停止或者可以继续，直到由模型数据输入单元101接收的所有模型数据已经被完全检查。在后一种情况下，用户将收到有关所有出现的极限参数值超出或低于的信息。即使在通过检查装置自动变更模型数据MD的情况下，检查模型数据输入单元101接收到的全部模型数据也是有意义的。

例如，如果在模型中低于最小可制造壁厚，则根据本发明的方法可以借助于视觉信息向CAD设计人员指示在制造中会存在问题。优选地，还向用户指示模型中发生问题的具体位置。例如，这可以通过已经设计的模型的视觉系统通过颜色突出显示制造中将会出现问题的位置。然后，用户可以适配或者说调整CAD模型来响应发出的警告，例如通过增加指定位置处的壁厚。

伴随着CAD模型中的具有太小壁厚的问题可能例如由以下事实引起：例如在激光熔化方法中，在粉末形式的建造材料在与构件中的薄壁相交的横截面的区域中熔化之后，在与熔化区域相邻的区域中的粉末将强烈地与熔化区域结合，使得壁厚将增加并且不能低于最小壁厚。

制造非常小的孔时可能会发生类似的问题。在此，由于粘附材料，孔可能会完全消失，因此不能低于最小孔径。相应地，如果孔不是圆形的，则最小孔宽度不可能被低于(例如在长孔中)。类似地，可以通过制造工艺(例如借助逐层增材制造装置)或通过后处理方法预先确定最小孔深度。这例如可能是由于在逐层制造时孔的深度小于层的厚度。通常，根据本发明的方法可以检查在设计模型中是否通过逐层增材制造装置可制造的最小细节被低于。

关于盲孔存在另一个问题。在此，必须确保在完成制造过程之后，未固化的建造材料可以再次从盲孔中移除。因此，盲孔必须具有最小宽度和/或最大深度。在逐层增材制造方法中，倾斜于多个层延伸的表面将具有阶梯错位(阶梯特性)。在此，可以向CAD设计人员指示可以以何种分辨率实现横向延伸的表面，即可以实现的最小阶梯错位是多大。

通常，关于可实现的极限值的信息取决于用于制造的材料，因为不同的材料例如在熔化过程中的特性可能不同，并且可能例如不同地传导热量。而且，参数极限值被制造过程或后续加工过程的控制、即例如被用于制造的逐层增材制造装置的控制指令和/或指令参数影响。例如，激光熔化装置中使用的激光束直径起作用，同样射束偏转速度、冷却功率、所使用的层厚以及甚至可能在建造物空间中制造的物体的数量也起作用。由此也认识到，在评估构件是否会超出或低于其制造时的极限参数值是一项艰巨的任务。在最坏的情况下，极限参数值是长年的经验值，其例如在先前的类似构件上确定。

对于根据本发明的方法的使用者来说，特别有利的是，如果超过或低于极限参数值的参数和/或尺寸被自动地适配(或者说调整)，使得CAD模型在将在制造中会出现问题的位置上自动修改。例如，最初设计的100μm壁厚可自动设置为150μm。此外，例如超过或低于极限参数值的参数值可自动设置为极限参数值。以最小壁厚为例，如果极限参数值为150μm，则设计为100μm的壁将自动设置为150μm。

对于逐层增材制造装置存在的极限参数值的知识通常伴随着关于使用的建造材料和所使用的制造参数的知识。这使得可以在制造实际构件之前模拟机械或物理特性。这又使得可以在CAD设计期间就调整模型，通过该调整使得构件的机械或物理特性以期望的方式改变。例如，在模拟构件重量之后，可以改变模型，使得重量降低，例如通过减小壁厚。以相同的方式，可以例如进行刚度、抗拉强度、拉伸应力下的断裂伸长率、泊松比、扭转特性或疲劳特性的适配。

在理想情况下，在CAD设计人员开始设计时已经通知系统哪些机械特性应以哪种方式进行优化之后，通过对模型进行适配，自动完成构件的机械特性的自动适配。

至于所提到的模拟方法，可以使用已知的有限元仿真方法作为这种方法。

如已经提到的那样，根据本发明的方法可以借助在CAD系统上执行的软件来实施。在此，该软件可以作为与CAD程序互动的附加模块而存在。例如通过诸如STEP/IGES的常用接口，模型数据可以在CAD软件和根据本发明的软件模块之间交换。当然，如果根据本发明的软件模块访问与CAD程序相同的模型数据，换句话说，如果两者都访问相同的数据集，则该过程加速。特别是，这也节省了内存空间。

如果根据本发明的检查装置被实施为用于CAD设计系统的插入式模块，尤其可能的是，在创建设计期间连续检查极限参数值的可能超出或低于。因此，在添加不可制造的模型特征的情况(例如过薄的壁)下，可以给CAD设计人员立即反馈。替代地，根据本发明的方法可以通过设计的自动改变自动地改变背景中不可制造的参数值(在有或没有通知CAD设计人员的情况下)。

不管所描述的对于CAD设计人员而言的优点如何，根据本发明的方法当然也可以作为独立计算机系统上的软件来运行。例如，在构件的基于计算机的模型的设计已经完成之后，可以在制造构件之前再次检查其可制造性。CAD系统和具有根据本发明的软件的系统之间的数据交换可以通过移动数据载体或通过网络来实现。可能地，执行根据本发明的方法的软件也可以在直接与逐层增材制造装置相关联的计算机上运行，通过该逐层增材制造装置执行制造，或者也可以在逐层增材制造装置本身中运行。在理想的情况下，AM专家可以在构件制造之前不久进行最后的适配，以避免在通过逐层增材制造装置制造该构件时或者在利用与逐层增材制造装置不同的装置制造时或者在制造之后的(表面)后处理时可能发生的困难。为了完整起见，还应该提及的是，也可以使用移动数据载体或网络来实现与逐层增材制造装置的数据交换。

即使进一步如上仅将激光烧结装置描述为逐层增材制造装置的示例，但根据本发明的方法当然也可应用于其他逐层增材制造装置和方法。这里仅举例说明激光熔化、LLM(从片材切割出来并接合)、FLM(通过喷嘴施加热塑性材料)、3D打印、掩模烧结方法和立体平版印刷方法。

此外，本发明不限于单个构件的设计/制造和加工。在同时制造多个(例如不同的)构件的情况下，具有所有变型的根据本发明的方法可以以相同的方式执行，除了同时对几个构件进行可制造性的检查之外。

根据本发明，还可以检查在不是逐层增材制造方法的批量制造方法中的设计模型的可制造性，例如在该构件的第一原型已经借助逐层增材制造方法制造之后。用于制造基于相同CAD模型的构件的装置(借助逐层增材制造装置进行的制造基于该CAD模型)例如可以是注塑成型装置、CNC铣削装置、铸造装置、挤出装置等，或者甚至是与原型制造装置不同的逐层增材制造装置。

在根据本发明的方法的一个实施例中，检查已经基于CAD模型制造的构件的喷砂适用性。这在通过逐层增材制造装置制造构件之前已经完成，或者在通过批量制造方法中借助于不同的装置制造之前完成。在下文中，参考图4至6解释该方法：

首先，必须将3D-CAD模型转换成这样的格式，其中通过铺嵌来描述相应部分的外表面，铺嵌意味着利用部分表面例如多边形例如三角形、四边形、五边形等进行覆盖。这例如在广泛使用的STL格式时是这种情况，其中表面由具有彼此邻接的三角形的覆盖来描述。然后，必须分别选择多个单个的多边形或部分表面，这些多边形或部分表面尽可能均匀地分布在表面上(不是强制性的)。现在，对于每个多边形执行以下方法：

图4示出了待被喷砂构件的表面的一部分的截面图，包括选定的多边形或表面部分401。对于该表面部分，在面积的限定位置处(例如，在每个选定的表面部分中该面积的几何中心S)检查是否在该几何中心处向外指向的表面法线402的方向上存在与表面部分401间隔开距离的另一表面部分403。如果是这种情况，则确定在表面法线402的方向上在两个表面部分401、403之间的距离d，并将其与极限值(极限参数值)比较。如果低于极限值，规定初始选择的表面部分401不适合喷砂。在这种情况下，向用户输出信息或进行自动适配(例如，如图5所示，通过部分401逆时针旋转而增加距离d)。这里再次提到，如上面关于可制造性的检查进一步描述的所有可能的变化和做法同样适用于本实施例。

所描述的做法不依赖于铺嵌的方式、特别是表面部分的形状。这些不强制是多边形，也不一定是全部相同的类型，例如不一定都是三角形的。理论上，还有例如三角形和五边形或五边形和圆形(具有中间形状)等是可能的。

此外，理论上也可以仅随机地选择一个表面部分101并对该表面部分执行图4中说明的方法。关于表面法线所在的点在表面部分内的位置，没有限制。但是，在所有选定的表面面部分中以相同的方式指定此点的位置总是有意义的。例如，在三角形表面部分的情况下，除了重心之外也可以选择三角形区域内的内切圆心或外接圆心或其他特征点。

参照图6说明检查喷射适应性的改变的实施方式。根据该改变的实施方式，在该面积的规定位置处，到可能的其他表面部分的距离不是在表面法线402的方向上检查，而是在至少一个与表面法线成α角(<90°)的射束402'的方向上。优选地，也可以对于多个射束402'指定这样的距离d'，这些光束全都在表面法线402周围的预定角度范围内。

除了与90°不同的角度之外，其他的进行方式(包括变化的所有可能性)与以上结合表面法线402的使用所描述的相同。这意味着如果确定的距离d'小于极限值，将确定对于表面部分401的喷砂不适合。

也可以这样进行，在两个表面部分之间的沿着表面法线402的距离的极限值被低于的情况下，另外还确定用于与表面法线成α角的射束402'的极限值是否也被低于。此外，还可以对表面法线402周围的预定角度范围内的多个射束402'进行检查。而后例如可以确定，如果在角度范围内存在至少一个射束402'，沿着该射束不低于极限值，则表面始终具有用于喷砂的适合性。

在最后提到的修改中待使用的角度范围的大小取决于构件的材料、喷砂材料和其他喷砂参数。然而，在最后提到的修改中，可以以更复杂的方式评估喷砂的适用性，并且根据喷砂参数可以单独确定喷砂是否适合。

最后，应该提到的是，用于检查逐层增材制造装置的输入数据集的装置的各个组件也可以仅由硬件组件或由硬件和软件的混合来实现。该装置必须具有输入接口，通过该输入接口可以输入CAD模型数据，并且还可以输入极限参数值。在本申请中提及的接口不一定必须被实现为硬件组件，而是也可以被实现为软件模块，例如当分别经由这样的接口的数据输入或输出可以被已经在同一装置上实现的另一个组件接管时或输入或输出的数据仅需通过软件传输到其他组件时。此外，接口可以由硬件和软件组件组成，例如通过软件为特定用途配置的标准硬件接口。此外，还可以将多个接口组合在诸如输入输出接口的共用接口中。