DE102017126042A1 - Device for powder bed-based additive production of metallic components - Google Patents

Device for powder bed-based additive production of metallic components Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung 2 zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen weist ein Materialreservoir 4 zur Aufnahme eines mittels einer Schmelzeinrichtung schmelzbaren pulverförmigen Metallmateriales, wobei das Material in dem Materialreservoir ein Pulverbett 6 bildet. Es sind Mittel zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 vorgesehen sind, die derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass die dreidimensionale Topographie der Oberfläche durch Gewinnung von Oberflächentiefeninformation der Oberfläche ermittelbar ist oder ermittelt wird, wobei die Mittel zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 eine optische Messvorrichtung 18 aufweisen, die wenigstens einen optischen Sensor aufweist, der mit einer Auswertungseinrichtung 24 in Datenübertragungsverbindung steht, die derart ausgebildet und programmiert ist, dass aus den Ausgangssignalen des Sensors mittels eines 3D-Rekonstruktionsverfahrens die Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 rekonstruierbar ist oder rekonstruiert wird, wobei wenigstens ein Sensor 44, 44' ein nach Art eines CIS (Contact Image Sensor) aufgebauter Sensor ist.

Figure DE102017126042A1_0000
A device 2 for powder-bed-based additive production of metallic components has a material reservoir 4 for receiving a fusible by means of a melting powdered metal material, wherein the material forms a powder bed 6 in the material reservoir. Means are provided for determining the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6, which are designed and arranged such that the three-dimensional topography of the surface can be determined or determined by obtaining surface depth information of the surface, wherein the means for determining the three-dimensional topography of the Surface of the powder bed 6 have an optical measuring device 18 having at least one optical sensor, which is in communication with an evaluation device 24 which is designed and programmed such that from the output signals of the sensor by means of a 3D reconstruction method, the topography of the surface of the powder bed 6 is reconstructed or reconstructed wherein at least one sensor 44, 44 'is a sensor constructed in the manner of a CIS (contact image sensor).
Figure DE102017126042A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen.The invention relates to a device referred to in the preamble of claim 1 for powder bed based generative production of metallic components.

Derartige Vorrichtungen, die auch als 3D-Drucker bezeichnet werden, sind allgemein bekannt und dienen dazu, dreidimensionale Werkstücke aufzubauen. Der Aufbau der Werkstücke erfolgt schichtweise computergesteuert unter Verwendung wenigstens einen pulverförmigen metallischen Werkstoffs. Zum Aufbau einer dreidimensionalen Struktur finden physikalische Schmelzprozesse statt.Such devices, also referred to as 3D printers, are well known and serve to construct three-dimensional workpieces. The construction of the workpieces is carried out in layers computer-controlled using at least one powdered metallic material. To create a three-dimensional structure physical melting processes take place.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zum Bilden komplexer geometrischer Strukturen geeignet.Such devices are particularly suitable for forming complex geometric structures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionssicherheit bzw. Funktionsgenauigkeit einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu verbessern.The invention has for its object to improve the reliability and functional accuracy of a device referred to in the preamble of claim 1 way.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention defined in claim 1.

Bei dem Aufbau von Werkstücken aus Metall wird als umformbares Material ein Metall insbesondere in Pulverform verwendet, das in einen Materialreservoir aufgenommen ist. Das Metallpulver bildet ein Pulverbett, das entsprechend dem zu bildenden Werkstück bzw. der zu bildenden dreidimensionalen Struktur mit einem Laser bestrahlt wird. Durch die Laserstrahlung wird das Material selektiv geschmolzen, wobei sich beim Erstarren das gewünschte Werkstück bzw. die gewünschte dreidimensionale Struktur schichtweise bildet. Nach dem Schmelzen und Erstarren einer Schicht ist es erforderlich, zur Vorbereitung des Aufbaus der nächsten Schicht wieder ein Pulverbett mit gleichmäßiger Oberfläche zu schaffen. Zum Glätten und Vergleichmäßigen der Oberfläche kann insbesondere ein Werkzeug nach Art eines Rakel verwendet werden, das über die Pulveroberfläche geführt wird.In the construction of workpieces made of metal is used as a deformable material, a metal, in particular in powder form, which is accommodated in a material reservoir. The metal powder forms a powder bed which is irradiated with a laser according to the workpiece to be formed or the three-dimensional structure to be formed. As a result of the laser radiation, the material is selectively melted, with the desired workpiece or the desired three-dimensional structure being formed in layers during solidification. After melting and solidification of a layer, it is necessary to prepare a powder bed with a uniform surface again in preparation for the construction of the next layer. For smoothing and leveling the surface, it is possible in particular to use a doctor-type tool which is guided over the powder surface.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Funktionssicherheit und Funktionsgenauigkeit der Vorrichtung dadurch zu verbessern, dass auf optischem Wege die Topographie der Oberfläche des Pulverbetts, also dessen dreidimensionale Struktur, in einem Inprozess-Verfahren ermittelt wird. Sofern bei der Ermittlung der Topographie der Oberfläche festgestellt wird, dass eine hinreichend gleichmäßige und für einen anschließenden Schmelzvorgang geeignete Oberfläche vorliegt, so kann der Schmelzvorgang entsprechend ausgeführt werden. Falls eine entsprechende Oberfläche nicht vorliegt, können Maßnahmen zur Vergleichmäßigung bzw. Glättung der Oberfläche getroffen werden.The invention is based on the idea of improving the functional reliability and functional accuracy of the device by optically determining the topography of the surface of the powder bed, ie its three-dimensional structure, in an in-process. If it is determined during the determination of the topography of the surface that there is a sufficiently uniform surface suitable for a subsequent melting process, then the melting process can be carried out accordingly. If an appropriate surface is not available, measures can be taken to even out or smooth the surface.

Auf diese Weise ist die Funktionssicherheit und Funktionsgenauigkeit einer entsprechenden Vorrichtung wesentlich verbessert.In this way, the reliability and functional accuracy of a corresponding device is significantly improved.

Die Erfindung ermöglicht damit eine Kontrolle der Qualität der Pulverbettoberfläche während des Herstellungsprozesses. Bei Verwendung entsprechender Messverfahren ermöglicht die Erfindung eine Erkennung auch kleiner kontrastarmer Oberflächenabweichungen sowie eine hohe Messgenauigkeit.The invention thus makes it possible to control the quality of the powder bed surface during the production process. When using appropriate measuring methods, the invention enables a detection even of small low-contrast surface deviations and a high measurement accuracy.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei Einsatz entsprechender Messverfahren eine hohe laterale Auflösung und eine hohe Messgeschwindigkeit erreicht werden kann.A further advantage of the invention is that a high lateral resolution and a high measuring speed can be achieved when using appropriate measuring methods.

Die Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Sensor ein nach Art eines CIS (Contact Image Sensor) aufgebauter Sensor ist. Entsprechende Sensoren stehen als relativ einfache und kostengünstige Standardbauteile zur Verfügung und ermöglichen eine Messung bzw. Prüfung mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit.The invention provides that at least one sensor is a sensor constructed in the manner of a CIS (contact image sensor). Corresponding sensors are available as relatively simple and inexpensive standard components and enable a measurement or test with high accuracy and speed.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der nach Art eines CIS aufgebaute Sensor eine zeilenförmige Anordnung von Sensorelementen aufweist, der ein Array von Linsenelementen zugeordnet ist. Bei dem Array von Linsenelementen kann es sich beispielsweise und insbesondere um ein GRIN-Linsenarray handeln.An advantageous development of the invention provides that the sensor constructed in the manner of a CIS has a row-shaped arrangement of sensor elements which is assigned an array of lens elements. For example, the array of lens elements may be a GRIN lens array.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die optische Messvorrichtung wenigstens ein Paar von nach Art eines CIS aufgebauten Sensoren aufweist, die derart relativ zueinander und zu der Oberfläche des Pulverbetts angeordnet sind, dass die Oberfläche des Pulverbetts bezogen auf die Flächennormale unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln abgebildet wird zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts aus den Ausgangssignalen der Sensoren.Another advantageous embodiment of the invention provides that the optical measuring device has at least one pair of sensors constructed in the manner of a CIS, which are arranged relative to each other and to the surface of the powder bed such that the surface of the powder bed relative to the surface normal at different observation angles To determine the three-dimensional topography of the surface of the powder bed, the output signals of the sensors are mapped.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die optische Messvorrichtung wenigstens ein Sensormodul aufweist, in dem ein Paar von nach Art eines CIS aufgebauten Sensoren angeordnet sind. Ein entsprechendes Sensormodul ist an die spezielle Messaufgabe, nämlich die Prüfung bzw. Vermessung der Oberfläche des Pulverbetts durch Ermittlung der dreidimensionalen Topographie des Pulverbetts, angepasst.An advantageous development of the aforementioned embodiment provides that the optical measuring device has at least one sensor module in which a pair of sensors constructed in the manner of a CIS are arranged. A corresponding sensor module is adapted to the specific measuring task, namely the testing or measurement of the surface of the powder bed by determining the three-dimensional topography of the powder bed.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass jeder Sensor des Paares von Sensoren in einem separaten Sensormodul aufgenommen ist, wobei die Sensormodule derart relativ zueinander und zu der Oberfläche des Pulverbetts angeordnet sind, dass die Oberfläche des Pulverbetts bezogen auf die Flächennormale unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln abgebildet wird zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts aus den Ausgangssignalen der Sensormodule. Bei dieser Ausführungsform können kostensparend kommerziell erhältliche Sensormodule verwendet werden, die einen einzelnen Sensor aufweisen. Entsprechend der Messaufgabe werden für eine Erfassung der dreidimensionalen Topographie des Pulverbetts wenigstens zwei Sensormodule verwendet. Another advantageous development provides that each sensor of the pair of sensors is accommodated in a separate sensor module, wherein the sensor modules are arranged relative to each other and to the surface of the powder bed such that the surface of the powder bed is imaged at different observation angles relative to the surface normal for determining the three-dimensional topography of the surface of the powder bed from the output signals of the sensor modules. In this embodiment, cost-saving commercially available sensor modules can be used, which have a single sensor. In accordance with the measuring task, at least two sensor modules are used to detect the three-dimensional topography of the powder bed.

Zweckmäßigerweise ist bei den vorgenannten Ausführungsformen in wenigstens ein Sensormodul wenigstens eine Lichtquelle integriert.Conveniently, at least one light source is integrated in at least one sensor module in the aforementioned embodiments.

Zweckmäßigerweise sind die Mittel zur Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts in der Vorrichtung fest installiert und steuerungstechnisch in eine Steuerungseinrichtung der Vorrichtung eingebunden, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht. Unter eine steuerungstechnischen Einbindung in eine Steuerungseinrichtung der Vorrichtung wird erfindungsgemäß verstanden, dass Vorgänge in der Vorrichtung in Abhängigkeit von der erfindungsgemäß vorgesehenen Topographie-Ermittlung erfolgen. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass ein Schmelzvorgang während eines schichtweisen Aufbaus eines metallischen Bauteiles erst dann freigegeben oder ausgelöst wird, wenn die erfindungsgemäß vorgesehene Topographieermittlung ergeben hat, dass die Oberfläche des Pulverbetts für die einwandfreie Durchführung des Schmelzvorganges hinreichend glatt ist. Die steuerungstechnische Einbindung kann beispielsweise auch so ausgestaltet sein, dass der Schmelzvorgang unterbunden und/oder ein Fehlersignal ausgegeben wird, wenn die Topographieermittlung ergibt, dass die Oberfläche des Pulverbetts für eine einwandfreie Durchführung des Schmelzvorganges nicht hinreichend glatt oder eben ist.Expediently, the means for determining the topography of the surface of the powder bed are permanently installed in the device and are integrated with control technology in a control device of the device, as provided by an advantageous development of the invention. Under a control technology integration into a control device of the device is understood according to the invention that processes take place in the device in dependence on the inventively provided topography determination. This can be done, for example, such that a melting process is only released or triggered during a layered construction of a metallic component when the topography determination provided according to the invention has shown that the surface of the powder bed is sufficiently smooth for the proper performance of the melting process. The control technology integration can for example also be designed so that the melting process is suppressed and / or an error signal is output, if the topography determination shows that the surface of the powder bed for proper implementation of the melting process is not sufficiently smooth or even.

Um den Schmelzvorgang schnell, einfach und präzise ausführen zu können, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Schmelzeinrichtung wenigstens einen Laser aufweist, dessen Laserstrahl gesteuert durch eine Steuerungseinrichtung zum selektiven Schmelzen des pulverförmigen Materiales entlang der Oberfläche des Pulverbetts beweglich und in seiner Intensität veränderbar ist.In order to carry out the melting process quickly, easily and precisely, an advantageous development of the invention provides that the melting device has at least one laser whose laser beam is controlled by a control device for selective melting of the powdery material along the surface of the powder bed and in its intensity is changeable.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht wenigstens eine Glättungseinrichtung zum Glätten der Oberfläche des Pulverbetts vor. Die Ausgestaltung einer entsprechenden Glättungseinrichtung ist dem Fachmann für sich genommen allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.Another advantageous development of the invention provides at least one smoothing device for smoothing the surface of the powder bed. The configuration of a corresponding smoothing device is generally known to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.

Erfindungsgemäß kann ein relativ zu dem Materialreservoir und damit zu dem Pulverbett ortsfester Sensor verwendet werden, der das Pulverbett beispielsweise linienförmig oder entlang mehrerer Linien erfasst, insbesondere in Bereichen, die sich hinsichtlich einer Glättung als besonders problematisch erweisen. Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch insoweit vor, dass der optische Sensor für eine Abtastung der Oberfläche des Pulverbetts ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine vollflächige und lückenlose Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts ermöglicht. Dadurch ist die Funktionssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter erhöht.According to the invention, it is possible to use a sensor which is stationary relative to the material reservoir and thus to the powder bed and detects the powder bed, for example linearly or along several lines, in particular in areas which prove to be particularly problematic in terms of smoothing. However, an extraordinarily advantageous development of the invention provides that the optical sensor is designed for scanning the surface of the powder bed. In this way, a full-area and complete determination of the topography of the surface of the powder bed is possible. As a result, the reliability of the device according to the invention is further increased.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass das oder jedes Sensormodul an einem relativ zu der Oberfläche des Pulverbetts beweglichen Träger angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau.An advantageous development of the invention provides insofar as the or each sensor module is arranged on a carrier movable relative to the surface of the powder bed. In this way, a particularly simple structure.

Eine Weiterbildung der Ausführungsform mit dem Träger sieht vor, dass der Träger relativ zu dem Materialreservoir linear beweglich ist. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der beweglichen Teile.A development of the embodiment with the carrier provides that the carrier is linearly movable relative to the material reservoir. In this way, a particularly simple structure of the moving parts results.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche des Pulverbetts wenigstens in einem von dem Sensor erfassten Bereich vor.Another advantageous development of the invention provides an illumination device for illuminating the surface of the powder bed at least in an area detected by the sensor.

Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Auswertungseinrichtung für eine Auswertung von Ausgangssignalen des optischen Sensors nach dem Stereo-Triangulationsverfahren ausgebildet und eingerichtet ist. Das Stereo-Triangulationsverfahren ermöglicht auf schnelle und hochpräzise Weise die Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts.An extraordinarily advantageous development of the aforementioned embodiment provides that the evaluation device is designed and set up for evaluating output signals of the optical sensor according to the stereo triangulation method. The stereo-triangulation method enables the determination of the topography of the surface of the powder bed in a fast and high-precision manner.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sensor mit der Beleuchtungseinrichtung zu einer Sensor/Beleuchtungseinheit integriert ist. Entsprechende Sensor/Beleuchtungseinheiten stehen als relativ einfache und kostengünstige Standardbaugruppen zur Verfügung. Insbesondere können Sensor/Sensorbeleuchtungseinheiten verwendet werden, wie sie von Flachbettscannern bekannt sind. Im Unterschied zu der Anwendung bei Flachbettscannern, bei denen ausschließlich ein Bild eines zu scannenden Objektes erzeugt wird, können bei der Verwendung einer entsprechenden Sensor/Beleuchtungseinheit in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzlich zu einem Bild auch Oberflächentiefenformationen gewonnen werden, indem beispielsweise, wie oben ausgeführt, jede Messstelle an der Oberfläche des Pulverbetts unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln beobachtet bzw. erfasst wird und die Ausgangssignale der Sensoren entsprechend ausgewertet werden.Another advantageous embodiment of the invention provides that the sensor is integrated with the illumination device to a sensor / lighting unit. Corresponding sensor / lighting units are available as relatively simple and inexpensive standard modules. In particular, sensor / sensor illumination units known from flatbed scanners can be used. In contrast to the application in flatbed scanners, in which only an image of an object to be scanned is generated, when using a corresponding sensor / illumination unit in a device according to the invention in addition to an image surface depths are obtained by, for example, as stated above, each measuring point on the surface of the powder bed observed or detected at different observation angles and the output signals of the sensors are evaluated accordingly.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Sensor/Beleuchtungseinheit an dem Träger angeordnet ist.An advantageous development of the aforementioned embodiment provides that the sensor / illumination unit is arranged on the carrier.

Sofern die dreidimensionale Topographie der Oberfläche des Pulverbetts nach dem Aufbringen einer neuen Pulverschicht und dem Glätten der Oberfläche des Pulverbetts vorgenommen wird, so wird durch die Auswertungseinrichtung festgestellt, ob die Oberfläche des Pulverbetts in der erforderlichen Weise hinreichend eben bzw. glatt ist. Falls demgegenüber die Topographie der Oberfläche nach einem Schmelzvorgang und vor dem Aufbringen einer neuen Pulverschicht ermittelt wird, so enthalten die der Auswertungseinrichtung übermittelten Ausgangssignale des insbesondere optischen Sensors in den Bereichen, in denen die Oberfläche durch geschmolzenes und erstarrtes Metall gebildet wird, eine Information über die jeweilige Querschnittsfläche des zu fertigenden Bauteils. Dementsprechend sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Auswertungseinrichtung für eine Prüfung und/oder Vermessung einer durch Aufschmelzen des Pulvers gebildeten Querschnittsfläche des zu fertigenden Bauteils anhand der Ausgangssignale des optischen Sensors ausgebildet und eingerichtet ist.If the three-dimensional topography of the surface of the powder bed is made after the application of a new powder layer and the smoothing of the surface of the powder bed, it is determined by the evaluation device, if the surface of the powder bed in the required manner is sufficiently flat or smooth. In contrast, if the topography of the surface is determined after a melting process and before the application of a new powder layer, the output signals of the particular optical sensor transmitted to the evaluation device contain information about the areas in which the surface is formed by molten and solidified metal respective cross-sectional area of the component to be manufactured. Accordingly, another advantageous development of the invention provides that the evaluation device is designed and set up for testing and / or measuring a cross-sectional area of the component to be manufactured formed by melting the powder on the basis of the output signals of the optical sensor.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte stark schematisierte Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmalen für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbezügen sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.The invention will be explained in more detail below with reference to the attached highly schematized drawing, in which an embodiment of a device according to the invention is shown. All described, shown in the drawings and claimed in the claims characteristics taken alone and in any suitable combination with each other the subject of the invention, regardless of their summary in the claims and their back references and regardless of their description or representation in the drawing ,

Es zeigt:

  • 1 stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen,
  • 2 eine schematische Prinzipdarstellung eines Sensormodules der Vorrichtung gemäß 1 und
  • 3 eine alternative Ausführungsform eines Sensormoduls.
It shows:
  • 1 highly schematically an embodiment of a device according to the invention for the powder bed based additive manufacturing of metallic components,
  • 2 a schematic diagram of a sensor module of the device according to 1 and
  • 3 an alternative embodiment of a sensor module.

1 zeigt stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen, die ein lediglich schematisch dargestelltes Materialreservoir 4 zur Aufnahme eines mittels einer Schmelzeinrichtung schmelzbaren metallischen Pulvermateriales aufweist, das in dem Materialreservoir 4 ein Pulverbett 6 bildet. 1 shows a highly schematic of an embodiment of a device according to the invention 2 for powder bed-based additive manufacturing of metallic components, which is a merely schematically illustrated material reservoir 4 for receiving a meltable by means of a melting metallic powder material, which in the material reservoir 4 a powder bed 6 forms.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schmelzvorrichtung einen Laser 8 auf, dessen Laserstrahl 10 gesteuert durch eine Steuerungseinrichtung 12 zum selektiven Schmelzen des pulverförmigen Metallmateriales entlang der Oberfläche des Pulverbetts 6 beweglich und in seiner Intensität veränderbar ist. Durch Doppelpfeile 14, 16 ist in der Zeichnung angedeutet, dass der Laserstrahl 10 relativ zu dem Pulverbett 6 zweidimensional in seiner Position veränderbar ist, so dass innerhalb des Pulverbetts 6 beliebige Positionen angefahren werden können.In the illustrated embodiment, the melter has a laser 8th on, its laser beam 10 controlled by a control device 12 for selectively melting the powdered metal material along the surface of the powder bed 6 movable and changeable in intensity. By double arrows 14 . 16 is indicated in the drawing that the laser beam 10 relative to the powder bed 6 two-dimensionally variable in position, so that within the powder bed 6 Any position can be approached.

Zum Glätten der Oberfläche des Pulverbetts 6 ist eine Glättungseinrichtung vorgesehen, die jedoch aus Gründen der Vereinfachung in der Zeichnung lediglich schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet ist ist.For smoothing the surface of the powder bed 6 a smoothing device is provided, which, however, for the sake of simplicity in the drawing only schematically indicated and with the reference numeral 17 is designated is.

Vorrichtungen und Verfahren zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen sind im Übrigen dem Fachmann allgemein bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert, soweit ihre Details nicht erfindungsspezifisch sind.Incidentally, devices and methods for powder-bed-based additive production of metallic components are generally known to the person skilled in the art and are therefore not described here in more detail, as far as their details are not specific to the invention.

Erfindungsgemäß sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel optische Mittel zur Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen diese optischen Mittel eine 3D-messfähige optische Messvorrichtung 18 mit einem optischen Sensormodul 40 (vgl. 2) auf, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Zeilensensoren aufweist und an einem Träger 20 angeordnet ist, der relativ zu dem Pulverbett 6 entlang einer linearen Achse beweglich ist, wie in der Zeichnung durch einen Doppelfeil 22 angedeutet. Die Sensoren des Sensormoduls 40 , dessen Funktionsprinzip weiter unten anhand der 2 und 3 näher erläutert werden, erstrecken sich über die volle Breite des Pulverbetts 6, so dass durch lineares Verfahren des Sensormoduls 40 in Richtung des Doppelfeiles 22 jede Stelle der Oberfläche des Pulverbetts 6 abgetastet werden kann.According to the invention in the illustrated embodiment optical means for determining the topography of the surface of the powder bed 6 intended. In the illustrated embodiment, these optical means comprise a 3D-measurable optical measuring device 18 with an optical sensor module 40 (see. 2 ), which in the illustrated embodiment has line sensors and on a support 20 disposed relative to the powder bed 6 along a linear axis is movable, as in the drawing by a double arrow 22 indicated. The sensors of the sensor module 40 whose operating principle is described below on the basis of 2 and 3 be explained in more detail, extend over the full width of the powder bed 6 , so that by linear method of the sensor module 40 in the direction of the double arrow 22 every spot of the surface of the powder bed 6 can be sampled.

Die Sensoren des Sensormodules 40 weisen jeweils eine zeilenförmige Anordnung von Sensorelementen auf. Das Sensormodul 40 weist eine integrierte Beleuchtungseinrichtung (vgl. 2) zur Beleuchtung der Oberfläche des Pulverbetts 6 in dem von dem Sensor erfassten Bereich auf. Die Sensoren sind mit der Beleuchtungseinrichtung zu einer Sensor/Beleuchtungseinheit integriert. The sensors of the sensor module 40 each have a row-shaped arrangement of sensor elements. The sensor module 40 has an integrated lighting device (see. 2 ) for illuminating the surface of the powder bed 6 in the area covered by the sensor. The sensors are integrated with the illumination device to form a sensor / illumination unit.

Die Ausgangssignale der Sensoren werden einer Auswertungseinrichtung 24 zugeführt.The output signals of the sensors are an evaluation device 24 fed.

Mittels der Sensoren kann jeder Punkt der Oberfläche des Pulverbetts 6 unter unterschiedlichen Winkeln beobachtet bzw. abgebildet werden, wie in der Zeichnung beispielhaft für einen Punkt 26 durch zwei gestrichelte Linien 28, 30 angedeutet. Die Auswertungseinrichtung 24 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Auswertung der Ausgangssignale des Sensormoduls 40 nach dem Stereo-Triangulationsverfahren ausgebildet und eingerichtet. Die Funktionsweise des Stereo-Triangulationsverfahrens ist allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.By means of the sensors, each point of the surface of the powder bed 6 observed or imaged at different angles, as in the drawing by way of example for a point 26 by two dashed lines 28 . 30 indicated. The evaluation device 24 is in the illustrated embodiment for an evaluation of the output signals of the sensor module 40 trained and set up according to the stereo triangulation method. The mode of operation of the stereo triangulation method is generally known and will therefore not be explained in more detail here.

Die Auswertungseinrichtung 24 ist zur Auswertung von Ausgangssignalen der Sensoren nach dem Stereo-Triangulationsverfahren ausgebildet und programmiert, so dass aus den Ausgangssignalen der Sensoren des Sensormodules 40 einerseits Bilder der abgetasteten Oberfläche des Pulverbetts 6 gewonnen werden und andererseits in der Auswertungseinrichtung 24 aus den Ausgangssignalen der Sensoren des Sensormodules nach dem Stereo-Triangulationsverfahren Oberflächentiefeninformation der Oberfläche des Pulverbetts 6 gewonnen wird, so dass auf diese Weise die dreidimensionale Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 rekonstruiert wird.The evaluation device 24 is designed and programmed for the evaluation of output signals of the sensors according to the stereo triangulation method, so that from the output signals of the sensors of the sensor module 40 On the one hand, images of the scanned surface of the powder bed 6 be obtained and on the other hand in the evaluation device 24 from the output signals of the sensors of the sensor module according to the stereo-triangulation method, surface depth information of the surface of the powder bed 6 is obtained, so that in this way the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 is reconstructed.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ist wie folgt:The operation of the device according to the invention 2 is as follows:

Im Rahmen eines Verfahrens zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen wird die Oberfläche des Pulverbetts 6 vor einem Schmelzvorgang mittels der Glättungseinrichtung 17 geglättet.As part of a process for powder bed-based additive manufacturing of metallic components, the surface of the powder bed 6 before a melting process by means of the smoothing device 17 smoothed.

Nach dem Glätten wird die Oberfläche des Pulverbetts 6 mittels der des Sensor/Beleuchtungseinheit durch Verfahren des Trägers 20 entlang der linearen Achse 22 abgetastet, wobei die Ausgangssignale des Sensormodules 40 zu der Auswertungseinrichtung 24 übertragen werden. In der Auswertungseinrichtung 24 werden die Ausgangssignale der Sensoren des Sensormodules nach dem Stereo-Triangulationsverfahren ausgewertet, wobei anhand der Ausgangssignale der Sensoren die dreidimensionale Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 rekonstruiert wird.After smoothing, the surface of the powder bed becomes 6 by means of the sensor / illumination unit by moving the carrier 20 along the linear axis 22 sampled, the output signals of the sensor module 40 to the evaluation device 24 be transmitted. In the evaluation device 24 the output signals of the sensors of the sensor module are evaluated according to the stereo triangulation method, wherein based on the output signals of the sensors, the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 is reconstructed.

Anhand der Rekonstruktion kann dann festgestellt werden, ob die Oberfläche des Pulverbetts 6 für den nachfolgenden Schmelzvorgang hinreichend geglättet ist. Falls eine hinreichende Glättung festgestellt wird, so kann die Steuerungseinrichtung 12 den Laser 8 zum Durchführen des nächsten Schmelzvorganges ansteuern.Based on the reconstruction can then be determined whether the surface of the powder bed 6 is sufficiently smoothed for the subsequent melting process. If a sufficient smoothing is detected, then the controller 12 the laser 8th to control the next melting process.

Im Falle einer unzureichenden Glättung kann die Steuerungseinrichtung 12 die Glättungseinrichtung 17 für eine erneute Glättung der Oberfläche des Pulverbetts 6 ansteuern, wobei nach der erneuten Glättung die Oberfläche des Pulverbetts 6 erneut mittels des Sensormodules 40 abgetastet wird. Für den Fall, dass danach eine hinreichende Glättung vorliegt, kann der Schmelzvorgang ausgeführt werden. Anderenfalls kann eine Ansteuerung des Lasers 8 unterbleiben und eine Fehlermeldung ausgegeben werden.In case of insufficient smoothing, the control device 12 the smoothing device 17 for a new smoothing of the surface of the powder bed 6 control, wherein after re-smoothing the surface of the powder bed 6 again by means of the sensor module 40 is scanned. In the event that there is sufficient smoothing afterwards, the melting process can be carried out. Otherwise, an activation of the laser 8th stay undone and an error message is issued.

Falls gewünscht oder erforderlich können außerdem die Ausgangssignale, die das Sensormodul 40 während der Abtastung ausgibt, zu einem optischen Bild der Oberfläche des Pulverbetts 6 zusammengesetzt werden.If desired or required, the output signals from the sensor module can also be used 40 during the scan, to an optical image of the surface of the powder bed 6 be assembled.

Es ist erfindungsgemäß auch möglich, die in der Auswertungseinrichtung schichtweise aufeinanderfolgend ermittelten Topographien der Oberfläche des Pulverbetts 6 abzuspeichern, um bei einer Kontrolle des hergestellten Werkstücks zu einem späteren Zeitpunkt Anhaltspunkte darüber zu haben, in welcher Schicht des Werkstücks möglicherweise ein Werkstückfehler vorliegt. Dementsprechend ist die Auswertungseinrichtung 24 für eine Prüfung und/oder Vermessung einer durch Aufschmelzen des Pulvers gebildeten Querschnittsfläche des zu fertigenden Bauteils anhand der Ausgangssignale der Sensoren des optischen Sensormodules ausgebildet und programmiert.It is also possible according to the invention to determine the topographies of the surface of the powder bed sequentially determined in layers in the evaluation device 6 to store in a control of the manufactured workpiece at a later time to have evidence on which layer of the workpiece may be a workpiece error. Accordingly, the evaluation device 24 for testing and / or measuring a formed by melting the powder cross-sectional area of the component to be manufactured based on the output signals of the sensors of the optical sensor module and programmed.

Hierzu wird die Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 einerseits nach dem Aufbringen einer neuen Pulverschicht zur Prüfung der Glattheit der Oberfläche des Pulverbetts und andererseits nach einem Schmelzvorgang, also vor dem Aufbringen einer neuen Pulverschicht zur Prüfung bzw. Vermessung der Querschnittsflächen des zu fertigenden Bauteils durchgeführt.For this purpose, the determination of the topography of the surface of the powder bed 6 on the one hand after the application of a new powder layer for testing the smoothness of the surface of the powder bed and on the other hand after a melting process, ie before applying a new powder layer for testing or measuring the cross-sectional areas of the component to be manufactured.

Die Erfindung stellt eine Inprozess-Kontrolle von Verfahren zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen zur Verfügung.The invention provides in-process control of powder bed based additive manufacturing processes for metallic components.

Nachfolgend wird anhand von 2 ein Ausführungsbeispiel eines Sensormodules 40 der optischen Messvorrichtung 18 näher erläutert. Das Sensormodul 40 weist ein Gehäuse 42 auf, in dem zwei nach Art eines CIS (Contact Image Sensor) aufgebaute Sensoren 44, 44' angeordnet sind, die jeweils eine zeilenförmige Anordnung von Sensorelementen aufweisen, der jeweils ein Array von Linsenelementen zugeordnet ist. Bei einem Contact Image Sensor tritt an die Stelle eines einzelnen Objektives, mittels dessen ein zu prüfendes Objekt abgebildet wird, ein Array aus Linsenelementen, bei denen es sich beispielsweise um GRIN-Linsen handeln kann. Jede einzelne Linse des Arrays bildet einen kleinen Bereich des Objektes ab, wobei durch gezielte Überlappung der einzelnen Bildausschnitte ein scharfes Bild entsteht. Als Sensoren können beispielsweise insbesondere CCD- oder CMOS-Sensoren verwendet werden. Im Übrigen ist das Funktionsprinzip eines Contact Image Sensors dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.The following is based on 2 an embodiment of a sensor module 40 the optical measuring device 18 explained in more detail. The sensor module 40 has a housing 42 in which two built in the manner of a CIS (Contact Image Sensor) sensors 44 . 44 ' are arranged, each having a row-shaped arrangement of sensor elements, each associated with an array of lens elements. In the case of a contact image sensor, a single objective, by means of which an object to be examined is imaged, is replaced by an array of lens elements, which may, for example, be GRIN lenses. Each individual lens of the array forms a small area of the object, whereby a sharp image is formed by deliberate overlapping of the individual image sections. As sensors, for example, CCD or CMOS sensors can be used in particular. Incidentally, the operating principle of a contact image sensor is generally known to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Gehäuse 42 zwei Sensoren 44, 44' aufgenommen. Nachfolgend wird ausschließlich der Sensor 44 näher erläutert. Der Sensor 44' ist entsprechend aufgebaut.In the illustrated embodiment are in the housing 42 two sensors 44 . 44 ' added. In the following, only the sensor will be used 44 explained in more detail. The sensor 44 ' is structured accordingly.

Der Sensor 44 weist eine zeilenförmige Anordnung von Sensorelementen in Form von Photodetektorelementen auf, wobei die Längserstreckung der Zeile in 2 senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Zwischen der zeilenförmigen Anordnung von Sensorelementen und der Oberfläche des Pulverbetts 6 ist ein Array 48 von Linsenelementen, beispielsweise in Form von GRIN-Linsen, angeordnet. Für den Durchtritt von Licht von der Oberfläche des Pulverbetts 6 zu den Sensoren 44, 44' ist in dem Gehäuse 42 des Sensormoduls 40 ein Deckglas 50 vorgesehen.The sensor 44 has a line-shaped arrangement of sensor elements in the form of photodetector elements, wherein the longitudinal extent of the line in 2 runs perpendicular to the drawing plane. Between the line-shaped arrangement of sensor elements and the surface of the powder bed 6 is an array 48 of lens elements, for example in the form of GRIN lenses. For the passage of light from the surface of the powder bed 6 to the sensors 44 . 44 ' is in the case 42 of the sensor module 40 a cover glass 50 intended.

Das Paar von Sensoren 44, 44' ist in den Gehäuse 42 derart relativ zueinander und zu dem Prüfbereich angeordnet, dass die Oberfläche des Pulverbetts 6 bezogen auf die Flächennormale, die in 4 durch eine gestrichelte Linie 52 symbolisiert ist, unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln α1 und α2 abgebildet wird zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 aus den Ausgangssignalen der Sensoren 44, 44'. Aus den Ausgangssignalen der Sensoren 44, 44' kann mit einem geeigneten 3D-Rekonstruktionsverfahren, beispielsweise einem Stereotriangulationsverfahren, die dreidimensionale Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 rekonstruiert und ermittelt werden. Entsprechende 3D-Rekonstruktionsverfahren und zugehörige Algorithmen sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.The pair of sensors 44 . 44 ' is in the case 42 arranged so relative to each other and to the test area that the surface of the powder bed 6 based on the surface normal, the in 4 by a dashed line 52 is symbolized, is imaged at different observation angles α1 and α2 to determine the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 from the output signals of the sensors 44 . 44 ' , From the output signals of the sensors 44 . 44 ' can with a suitable 3D reconstruction method, for example a stereotriangulation method, the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 be reconstructed and determined. Appropriate 3D -Reconstruction methods and associated algorithms are well known in the art and are therefore not further explained here.

Zur Beleuchtung des von den Sensoren 44, 44' erfassten Bereiches der Oberfläche des Pulverbetts 6 ist in das Sensormodul 40 eine in dem Gehäuse 42 aufgenommene Lichtquelle 54 integriert. Das Sensormodul 40 bildet damit eine Sensor/Beleuchtungseinheit.To illuminate the from the sensors 44 . 44 ' covered area of the surface of the powder bed 6 is in the sensor module 40 one in the case 42 recorded light source 54 integrated. The sensor module 40 thus forms a sensor / lighting unit.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung 18 für eine vollflächige Prüfung der Oberfläche des Pulverbetts 6 ausgebildet und eingerichtet.In the illustrated embodiment, the measuring device 18 for a full-surface examination of the surface of the powder bed 6 trained and furnished.

Anhand der durch das Sensormodul 40 aufgenommenen Prüfdaten bzw. Messdaten wird in der Auswertungseinrichtung die dreidimensionale Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 rekonstruiert.Based on the through the sensor module 40 recorded test data or measurement data is in the evaluation device, the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 reconstructed.

In 3 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 2 dargestellt, bei dem jeder der nach Art des Contact Image Sensor aufgebauten Sensoren eines Paares von Sensoren in einem separaten Sensormodul 56, 58 mit integrierter Lichtquelle aufgenommen ist. Die Sensormodule 56, 58 sind derart relativ zueinander und zu der Oberfläche des Pulverbetts 6 angeordnet, dass die Oberfläche des Pulverbetts 6 bezogen auf die Flächennormale 52 unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln al und α2 abgebildet wird zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 aus den Ausgangssignalen der Sensormodule 56, 58.In 3 is a modification of the embodiment according to 2 in which each of the sensors constructed in the manner of the contact image sensor of a pair of sensors in a separate sensor module 56 . 58 recorded with integrated light source. The sensor modules 56 . 58 are so relative to each other and to the surface of the powder bed 6 arranged that the surface of the powder bed 6 based on the surface normal 52 is mapped at different observation angles al and α2 to determine the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 from the output signals of the sensor modules 56 . 58 ,

Um bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 die dreidimensionale Topographie der Oberfläche des Pulverbetts 6 mittels eines Rekonstruktionsverfahrens, beispielsweise des Stereo-Triangulationsverfahrens, zu rekonstruieren, ist es erforderlich, dass jede Prüfstelle an der Oberfläche des Pulverbetts 6 sowohl von dem Sensormodul 56 als auch von dem Sensormodul 58 erfasst wird. Hierzu wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 die Oberfläche des Pulverbetts 6 abgetastet, indem die Sensormodule 56, 58 in Richtung eines Doppelpfeiles 60 relativ zu der Oberfläche des Pulverbetts 6 bewegt werden. Anhand der entsprechend ausgeführten Relativbewegung können die Ausgangssignale der Sensormodule 56, 58 in der Auswertungseinrichtung 24 zusammengeführt werden, um auf diese Weise die dreidimensionale Topographie des Pulverbetts 6 zu ermitteln.In the embodiment according to 3 the three-dimensional topography of the surface of the powder bed 6 By means of a reconstruction method, for example the stereo-triangulation method, it is necessary that each test site on the surface of the powder bed 6 both from the sensor module 56 as well as from the sensor module 58 is detected. For this purpose, in the embodiment according to 4 the surface of the powder bed 6 sampled by the sensor modules 56 . 58 in the direction of a double arrow 60 relative to the surface of the powder bed 6 to be moved. Based on the correspondingly executed relative movement, the output signals of the sensor modules 56 . 58 in the evaluation device 24 be brought together in order in this way the three-dimensional topography of the powder bed 6 to investigate.

Claims (17)

Vorrichtung (2) zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen, mit einem Materialreservoir (4) zur Aufnahme eines mittels einer Schmelzeinrichtung schmelzbaren pulverförmigen Metallmateriales, wobei das Material in dem Materialreservoir ein Pulverbett (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts (6) vorgesehen sind, die derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass die dreidimensionale Topographie der Oberfläche durch Gewinnung von Oberflächentiefeninformation der Oberfläche ermittelbar ist oder ermittelt wird, wobei die Mittel zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts (6) eine optische Messvorrichtung aufweisen, die wenigstens einen optischen Sensor aufweist, der mit einer Auswertungseinrichtung (24) in Datenübertragungsverbindung steht, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass aus den Ausgangssignalen des Sensors mittels eines 3D-Rekonstruktionsverfahrens die Topographie der Oberfläche des Pulverbetts (6) rekonstruierbar ist oder rekonstruiert wird, wobei wenigstens ein Sensor (44, 44') ein nach Art eines CIS (Contact Image Sensor) aufgebauter Sensor ist.Device (2) for powder bed-based additive production of metallic components, comprising a material reservoir (4) for receiving a meltable by a melting powdered metal material, wherein the material in the material reservoir a powder bed (6), characterized in that means for determining the three-dimensional Topography of the surface of the powder bed (6) are provided, which are formed and in that the three-dimensional topography of the surface can be determined or determined by obtaining surface depth information of the surface, wherein the means for determining the three-dimensional topography of the surface of the powder bed (6) comprise an optical measuring device which has at least one optical sensor which cooperates with an evaluation device (24) is in data transmission connection, which is designed and set up such that from the output signals of the sensor by means of a 3D reconstruction method, the topography of the surface of the powder bed (6) is reconstructed or reconstructed, wherein at least one sensor (44, 44 ') is a built-up in the manner of a CIS (Contact Image Sensor) sensor. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Art eines CIS aufgebaute Sensor (44, 44') eine zeilenförmige Anordnung (46, 46') von Sensorelementen aufweist, der ein Array (48, 48') von Linsenelementen zugeordnet ist.Device after Claim 1 , characterized in that the sensor (44, 44 ') constructed in the manner of a CIS comprises a row-shaped arrangement (46, 46') of sensor elements to which an array (48, 48 ') of lens elements is assigned. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorrichtung wenigstens ein Paar von nach Art eines CIS (Contact Image Sensor) aufgebauten Sensoren (44, 44') aufweist, die derart relativ zueinander und zu der Oberfläche des Pulverbetts angeordnet sind, dass die Oberfläche des Pulverbetts bezogen auf die Flächennormale (52) unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln (α1, α2) abgebildet wird zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts aus den Ausgangssignalen der Sensoren (44, 44').Device after Claim 1 or 2 characterized in that the optical measuring device comprises at least one pair of CIS (contact image sensor) type sensors (44, 44 ') disposed relative to each other and to the surface of the powder bed, with respect to the surface of the powder bed is mapped onto the surface normal (52) at different observation angles (α1, α2) for determining the three-dimensional topography of the surface of the powder bed from the output signals of the sensors (44, 44 '). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorrichtung wenigstens ein Sensormodul (40) aufweist, in dem ein Paar (44, 44') von nach Art eines CIS aufgebauten Sensoren angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical measuring device comprises at least one sensor module (40) in which a pair (44, 44 ') of sensors constructed in the manner of a CIS are arranged. Vorrichtung nach 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor eines Paares von Sensoren in einem separaten Sensormodul (56, 58) aufgenommen ist und wobei die Sensormodule (56, 58) derart relativ zueinander und zu der Oberfläche des Pulverbetts (6) angeordnet sind, dass die Oberfläche des Pulverbetts (bezogen auf die Flächennormale (52) unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln (α1, α2) abgebildet wird zur Ermittlung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche des Pulverbetts (6) aus den Ausgangssignalen der Sensormodule (56, 58).Device according to 3, characterized in that each sensor of a pair of sensors is accommodated in a separate sensor module (56, 58) and wherein the sensor modules (56, 58) are arranged relative to one another and to the surface of the powder bed (6) the surface of the powder bed (relative to the surface normal (52) at different observation angles (α1, α2) is imaged to determine the three-dimensional topography of the surface of the powder bed (6) from the output signals of the sensor modules (56, 58). System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens ein Sensormodul (40) wenigstens eine Lichtquelle (54) integriert ist.System after Claim 4 or 5 , characterized in that in at least one sensor module (40) at least one light source (54) is integrated. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts (6) in der Vorrichtung (2) fest installiert und steuerungstechnisch in eine Steuerungseinrichtung der Vorrichtung (2) eingebunden sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for determining the topography of the surface of the powder bed (6) in the device (2) permanently installed and control technology in a control device of the device (2) are integrated. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeinrichtung wenigstens einen Laser (8) aufweist, dessen Laserstrahl (10) gesteuert durch eine Steuerungseinrichtung (12) zum selektiven Schmelzen des pulverförmigen Metallmateriales entlang der Oberfläche des Pulverbetts (6) beweglich und in seiner Intensität veränderbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the melting device has at least one laser (8), the laser beam (10) controlled by a control device (12) for selective melting of the powdered metal material along the surface of the powder bed (6) movable and in its intensity is changeable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Glättungseinrichtung (17) zum Glätten der Oberfläche des Pulverbetts (6) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one smoothing device (17) for smoothing the surface of the powder bed (6) is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor für eine Abtastung der Oberfläche des Pulverbetts (6) ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor is designed for scanning the surface of the powder bed (6). Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Sensormodul (40) an einem relativ zu der Oberfläche des Pulverbetts (6) beweglichen Träger (20) angeordnet ist.Device after Claim 10 , characterized in that the or each sensor module (40) is arranged on a relative to the surface of the powder bed (6) movable support (20). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (20) relativ zu dem Materialreservoir (4) linear beweglich ist.Device after Claim 11 , characterized in that the carrier (20) is linearly movable relative to the material reservoir (4). Vorrichtung nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche des Pulverbetts (6) wenigstens in einem von dem Sensor erfassten Bereich vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a lighting device for illuminating the surface of the powder bed (6) is provided at least in an area covered by the sensor. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (24) für eine Auswertung von Ausgangssignalen des optischen Sensors nach dem Stereo-Triangulationsverfahren ausgebildet und eingerichtet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (24) is designed and set up for an evaluation of output signals of the optical sensor according to the stereo triangulation method. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor mit der Beleuchtungseinrichtung zu einer Sensor/Beleuchtungseinheit integriert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor is integrated with the illumination device to a sensor / lighting unit. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor/Beleuchtungseinheit an dem Träger (20) angeordnet ist.Device after Claim 15 , characterized in that the sensor / illumination unit is arranged on the carrier (20). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (24) für eine Prüfung und/oder Vermessung einer durch Aufschmelzen des Pulvers gebildeten Querschnittsfläche des zu fertigenden Bauteils anhand der Ausgangssignale des optischen Sensors ausgebildet und eingerichtet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (24) for a test and / or measuring a formed by melting the powder cross-sectional area of the component to be manufactured based on the output signals of the optical sensor and is set up.
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