DE102017126042A1 - Device for powder bed-based additive production of metallic components - Google Patents
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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. 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).
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 gemäß1 und -
3 eine alternative Ausführungsform eines Sensormoduls.
-
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 to1 and -
3 an alternative embodiment of a sensor module.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schmelzvorrichtung einen Laser
Zum Glätten der Oberfläche des Pulverbetts
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
Die Sensoren des Sensormodules
Die Ausgangssignale der Sensoren werden einer Auswertungseinrichtung
Mittels der Sensoren kann jeder Punkt der Oberfläche des Pulverbetts
Die Auswertungseinrichtung
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Im Rahmen eines Verfahrens zur pulverbettbasierten generativen Fertigung von metallischen Bauteilen wird die Oberfläche des Pulverbetts
Nach dem Glätten wird die Oberfläche des Pulverbetts
Anhand der Rekonstruktion kann dann festgestellt werden, ob die Oberfläche des Pulverbetts
Im Falle einer unzureichenden Glättung kann die Steuerungseinrichtung
Falls gewünscht oder erforderlich können außerdem die Ausgangssignale, die das Sensormodul
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, die in der Auswertungseinrichtung schichtweise aufeinanderfolgend ermittelten Topographien der Oberfläche des Pulverbetts
Hierzu wird die Ermittlung der Topographie der Oberfläche des Pulverbetts
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
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Gehäuse
Der Sensor
Das Paar von Sensoren
Zur Beleuchtung des von den Sensoren
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung
Anhand der durch das Sensormodul
In
Um bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Claims (17)
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Cited By (1)
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DE102022125115A1 (en) | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh | Optical measuring method |
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2017
- 2017-11-08 DE DE102017126042.0A patent/DE102017126042A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022125115A1 (en) | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh | Optical measuring method |
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