DE102021128913A1 - Method, planning device and computer program product for planning a locally selective irradiation of a work area with an energy beam, as well as method, manufacturing device and computer program product for the additive manufacturing of components from a powder material - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einem Energiestrahl (11), um mittels des Energiestrahls (11) ein Bauteil (3) schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterialschichten (19) eines Pulvermaterials (5) herzustellen, wobei- mindestens eine erste Pulvermaterialschicht (19.1) aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten (19) festgelegt wird, für die mindestens ein erster mittels des Energiestrahls (11) in der Pulvermaterialschicht (19) zu verfestigender Querschnittsbereich (33.1) des herzustellenden Bauteils (3) festgelegt wird, wobei der mindestens eine erste Querschnittsbereich (33.1) in einen ersten Überhangbereich (35.1) und einen ersten Kernbereich (37.1) unterteilt wird, wobei- mindestens eine zweite Pulvermaterialschicht (19.2) aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten (19) festgelegt wird, für die mindestens ein zweiter mittels des Energiestrahls (11) zu verfestigender Querschnittsbereich (33.2) des herzustellenden Bauteils (3) festgelegt wird, der mit dem ersten Querschnittsbereich (33.1) zumindest bereichsweise überlappt, wobei der mindestens eine zweite Querschnittsbereich (33.2) in einen zweiten Überhangbereich (35.2) und einen zweiten Kernbereich (37.2) unterteilt wird, wobei- für den ersten Querschnittsbereich (33.1) eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl (11) in dem ersten Überhangbereich (35.1) mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich (37.1) verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt wird, wobei- für den zweiten Querschnittsbereich (33.2) eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl (11) nur für den zweiten Kernbereich (37.2) festgelegt wird, wobei festgelegt wird, dass der zweite Überhangbereich (35.2) nicht bestrahlt wird, und wobei- ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs (15) mit dem Energiestrahl (11) erhalten wird.The invention relates to a method for planning a locally selective irradiation of a work area (15) with an energy beam (11) in order to use the energy beam (11) to produce a component (3) layer by layer from a plurality of layers in a sequence of layers in the work area (15 ) arranged powder material layers (19) of a powder material (5) to produce, wherein- at least a first powder material layer (19.1) is defined from the plurality of powder material layers (19), for which at least a first one is in the powder material layer (19) by means of the energy beam (11) cross-sectional area (33.1) to be solidified of the component (3) to be produced is defined, the at least one first cross-sectional area (33.1) being subdivided into a first overhang area (35.1) and a first core area (37.1), wherein- at least one second powder material layer (19.2) is defined from the plurality of powder material layers (19), for which at least one second cross-sectional area (33.2) of the component (3) to be produced is defined, which is to be solidified by means of the energy beam (11) and which at least partially overlaps with the first cross-sectional area (33.1), wherein the at least one second cross-sectional area (33.2) is divided into a second overhang area (35.2) and a second core area (37.2), wherein- for the first cross-sectional area (33.1) irradiation with the energy beam (11) in the first overhang area (35.1) with a reduced mean energy input over time compared to the first core area (37.1), wherein- for the second cross-sectional area (33.2) irradiation with the energy beam (11) is specified only for the second core area (37.2), it being specified that the second overhanging area (35.2) is not irradiated, and wherein - an irradiation plan for the locally selective irradiation of the working area (15) with the energy beam (11) is obtained.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Planungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, sowie ein Verfahren, eine Fertigungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial.The invention relates to a method, a planning device and a computer program product for planning a locally selective irradiation of a work area with an energy beam, and a method, a manufacturing device and a computer program product for the additive manufacturing of components from a powder material.

Aus DE 10 2017 126 624 A1 ist ein Verfahren zum computer-implementierten Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen, bekannt, bei dem erste Pulvermaterialschichten aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten festgelegt werden, für die jeweils mindestens ein erster mittels des Energiestrahls in der Pulvermaterialschicht zu verfestigender Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils festgelegt wird, wobei der mindestens eine erste Querschnittsbereich in einen ersten Überhangbereich und einen ersten Kernbereich unterteilt wird. Es werden außerdem zweite Pulvermaterialschichten aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten festgelegt, für die jeweils mindestens ein zweiter mittels des Energiestrahls zu verfestigender Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils festgelegt wird, der mit dem ersten Querschnittsbereich zumindest bereichsweise überlappt. Der mindestens eine zweite Querschnittsbereich wird in einen zweiten Überhangbereich und einen zweiten Kernbereich unterteilt, wobei für den zweiten Querschnittsbereich eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl nur für den zweiten Kernbereich festgelegt wird, wobei festgelegt wird, dass der zweite Überhangbereich nicht bestrahlt wird. Auf diese Weise werden die Überhangbereiche in bestimmten Pulvermaterialschichten nicht bestrahlt, woraus sich bereits grundsätzlich eine verbesserte Baubarkeit von Überhängen ergibt. Allerdings stellt sich insbesondere bei flachen Überhangwinkeln, insbesondere kleiner als 45° zu dem Arbeitsbereich, heraus, dass auch bei dieser Vorgehensweise noch verbesserungswürdige Prozessergebnisse erhalten werden beziehungsweise Ausschuss produziert wird.Out of DE 10 2017 126 624 A1 a method for computer-implemented planning of a locally selective irradiation of a work area with an energy beam in order to use the energy beam to produce a component layer by layer from a plurality of powder material layers of a powder material arranged in a layer sequence in chronological succession in the work area is known, in which first powder material layers consist of of the plurality of powder material layers are defined, for each of which at least one first cross-sectional area of the component to be produced is defined, to be solidified in the powder material layer by means of the energy beam, wherein the at least one first cross-sectional area is divided into a first overhang area and a first core area. In addition, second powder material layers are defined from the plurality of powder material layers, for each of which at least one second cross-sectional area of the component to be produced is defined that is to be solidified by means of the energy beam and that at least partially overlaps with the first cross-sectional area. The at least one second cross-sectional area is divided into a second overhang area and a second core area, wherein the second cross-sectional area is determined to be irradiated with the energy beam only for the second core area, wherein it is determined that the second overhang area is not irradiated. In this way, the overhang areas in certain layers of powder material are not irradiated, which in itself results in an improved buildability of overhangs. However, particularly with flat overhang angles, in particular less than 45° to the working area, it turns out that process results still in need of improvement are also obtained with this procedure, or rejects are produced.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Planungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, sowie ein Verfahren, eine Fertigungsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial zu schaffen, wobei die genannten Nachteile reduziert, vorzugsweise vermieden sind.The invention is therefore based on the object of creating a method, a planning device and a computer program product for planning a locally selective irradiation of a work area with an energy beam, as well as a method, a manufacturing device and a computer program product for the additive manufacturing of components from a powder material, the mentioned disadvantages are reduced, preferably avoided.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum insbesondere computer-implementierten Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem, das heißt mindestens einem, Energiestrahl, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen, geschaffen wird, wobei mindestens eine erste Pulvermaterialschicht aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten festgelegt wird, für die mindestens ein erster mittels des Energiestrahls in der Pulvermaterialschicht zu verfestigender Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils - insbesondere eine Mehrzahl von ersten Querschnittsbereichen - festgelegt wird, wobei der mindestens eine erste Querschnittsbereich in einen ersten Überhangbereich und einen ersten Kernbereich unterteilt wird, wobei mindestens eine zweite Pulvermaterialschicht aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten festgelegt wird, für die mindestens ein zweiter mittels des Energiestrahls zu verfestigender Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils - insbesondere eine Mehrzahl von zweiten Querschnittsbereichen - festgelegt wird, der mit dem ersten Querschnittsbereich zumindest bereichsweise überlappt, das heißt insbesondere in Richtung der Schichtfolge zumindest bereichsweise mit dem ersten Querschnittsbereich in Überdeckung ist, wobei der mindestens eine zweite Querschnittsbereich in einen zweiten Überhangbereich und einen zweiten Kernbereich unterteilt wird, wobei für den ersten Querschnittsbereich eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl in dem ersten Überhangbereich mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt wird, wobei für den zweiten Querschnittsbereich eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl nur für den zweiten Kernbereich festgelegt wird, wobei festgelegt wird, dass der zweite Überhangbereich nicht bestrahlt wird, und wobei ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit dem Energiestrahl erhalten wird. Insbesondere indem - zusätzlich zu dem Auslassen der Bestrahlung für den zweiten Überhangbereich - für den ersten Querschnittsbereich die Bestrahlung mit dem Energiestrahl in dem ersten Überhangbereich mit im Vergleich zu dem ersten Kernbereich verringertem mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt wird, ist es möglich, selbst sehr flache Überhangwinkel, insbesondere von weniger als 45° zu einer durch den Arbeitsbereich gegebenen Ebene, prozesssicher und mit guter Bauteilqualität aufzubauen. Insbesondere ist in dem ersten Überhangbereich eine Wärmeableitung aufgrund des zumindest bereichsweise darunter angeordneten nicht-verfestigten Pulvermaterials geringer als in dem ersten Kernbereich, sodass es in dem Überhangbereich leicht zu Überhitzungsphänomenen, insbesondere Spritzern, des Schmelzbads kommen kann, die sich nachteilig auf die Bauteilqualität auswirken können. Diese Überhitzungsphänomene können vorteilhaft durch eine Reduzierung des mittleren zeitlichen Energieeintrags gemildert, vorzugsweise vermieden werden.The object is achieved in particular by a method for, in particular, computer-implemented planning of locally selective irradiation of a work area with one, i.e. at least one, energy beam in order to use the energy beam to place a component layer by layer from a plurality of layers in a sequence of layers in the work area arranged powder material layers of a powder material is created, at least one first powder material layer being defined from the plurality of powder material layers, for which at least a first cross-sectional area of the component to be produced to be solidified in the powder material layer by means of the energy beam - in particular a plurality of first cross-sectional areas - is defined, wherein the at least one first cross-sectional area is subdivided into a first overhang area and a first core area, wherein at least one second powder material layer is defined from the plurality of powder material layers, for which at least one second cross-sectional area of the component to be produced, to be solidified by means of the energy beam - in particular a plurality of second cross-sectional areas - is defined, which at least partially overlaps with the first cross-sectional area, i.e. in particular in the direction of the layer sequence at least partially overlaps with the first cross-sectional area, the at least one second cross-sectional area being divided into a second overhang area and a second core area, wherein for the first cross-sectional area, irradiation with the energy beam is specified in the first overhang area with a reduced average temporal energy input compared to the first core area, wherein for the second cross-sectional area, irradiation with the energy beam is only specified for the second core area, it being specified that the second overhang area is not irradiated, and an irradiation plan for the locally selective irradiation of the working area with the energy beam is obtained. In particular by - in addition to omitting the irradiation for the second overhang area - for the first cross-sectional area the irradiation with the energy beam in the first overhang area is determined with a reduced average temporal energy input compared to the first core area, it is possible to use even very flat overhang angles, in particular of less than 45° to a plane given by the working area, process-reliable and with good component quality. In particular, in the first Heat dissipation due to the non-solidified powder material arranged at least in some areas below it is lower in the overhang area than in the first core area, so that overheating phenomena, in particular spatter, of the melt pool can easily occur in the overhang area, which can have a negative effect on the component quality. These overheating phenomena can advantageously be mitigated, preferably avoided, by reducing the average energy input over time.

Unter einem additiven oder generativen Fertigen oder Herstellen eines Bauteils wird insbesondere ein schichtweises Aufbauen eines Bauteils aus Pulvermaterial verstanden, insbesondere ein Pulverbett-basiertes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in einem Pulverbett, insbesondere ein Fertigungsverfahren, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem selektiven Lasersintern, einem Laser-Metall-Fusionieren (Laser Metal Fusion - LMF), einem direkten Metall-Laser-Schmelzen (Direct Metal Laser Melting - DMLM), einem Laser Net Shaping Manufacturing (LNSM), einem selektiven Elektronenstrahlschmelzen ((Selective) Electron Beam Melting - (S)EBM), und einem Laser Engineered Net Shaping (LENS). Die Fertigungsvorrichtung ist demnach insbesondere eingerichtet zur Durchführung von wenigstens einem der zuvor genannten additiven oder generativen Fertigungsverfahren.Additive or generative manufacturing or production of a component means in particular a layered construction of a component from powder material, in particular a powder bed-based method for producing a component in a powder bed, in particular a manufacturing method that is selected from a group consisting of a selective Laser Sintering Laser Metal Fusion (LMF) Direct Metal Laser Melting (DMLM) Laser Net Shaping Manufacturing (LNSM) Selective Electron Beam Melting - (S)EBM), and a Laser Engineered Net Shaping (LENS). The manufacturing device is therefore set up in particular to carry out at least one of the aforementioned additive or generative manufacturing methods.

Unter einem Energiestrahl wird allgemein gerichtete Strahlung verstanden, die Energie transportieren kann. Hierbei kann es sich allgemein um Teilchenstrahlung oder Wellenstrahlung handeln. Insbesondere propagiert der Energiestrahl entlang einer Propagationsrichtung durch den physikalischen Raum und transportiert dabei Energie entlang seiner Propagationsrichtung. Insbesondere ist es mittels des Energiestrahls möglich, Energie lokal in dem Arbeitsbereich zu deponieren.An energy beam is generally understood to mean directed radiation that can transport energy. This can generally involve particle radiation or wave radiation. In particular, the energy beam propagates through the physical space along a propagation direction and thereby transports energy along its propagation direction. In particular, it is possible by means of the energy beam to deposit energy locally in the work area.

Der Energiestrahl ist in bevorzugter Ausgestaltung ein optischer Arbeitsstrahl. Unter einem optischen Arbeitsstrahl ist insbesondere gerichtete elektromagnetische Strahlung, kontinuierlich oder gepulst, zu verstehen, die im Hinblick auf ihre Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich geeignet ist zum additiven oder generativen Fertigen eines Bauteils aus Pulvermaterial, insbesondere zum Sintern oder Schmelzen des Pulvermaterials. Insbesondere wird unter einem optischen Arbeitsstrahl ein Laserstrahl verstanden, der kontinuierlich oder gepulst erzeugt sein kann. Der optische Arbeitsstrahl weist bevorzugt eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich im sichtbaren elektromagnetischen Spektrum oder im infraroten elektromagnetischen Spektrum, oder im Überlappungsbereich zwischen dem infraroten Bereich und dem sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums auf.In a preferred embodiment, the energy beam is an optical working beam. An optical working beam is to be understood in particular as directed electromagnetic radiation, continuous or pulsed, which is suitable in terms of its wavelength or a wavelength range for the additive or generative manufacturing of a component from powder material, in particular for sintering or melting the powder material. In particular, an optical working beam means a laser beam that can be generated continuously or in a pulsed manner. The optical working beam preferably has a wavelength or a wavelength range in the visible electromagnetic spectrum or in the infrared electromagnetic spectrum, or in the overlap region between the infrared range and the visible range of the electromagnetic spectrum.

Unter einem Arbeitsbereich wird insbesondere ein Bereich, insbesondere eine Ebene oder Fläche, verstanden, in dem das Pulvermaterial angeordnet ist, und der lokal mit dem Energiestrahl bestrahlt wird, um das Pulvermaterial lokal zu verfestigen. Insbesondere wird das Pulvermaterial in dem Arbeitsbereich sequenziell schichtweise angeordnet und mit dem Energiestrahl lokal bestrahlt, um - Schicht für Schicht - ein Bauteil herzustellen.A working area is understood to mean in particular an area, in particular a plane or surface, in which the powder material is arranged and which is locally irradiated with the energy beam in order to locally solidify the powder material. In particular, the powder material is sequentially arranged in layers in the work area and is locally irradiated with the energy beam in order to produce a component—layer by layer.

Dass der Arbeitsbereich lokal mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, bedeutet insbesondere, dass nicht der gesamte Arbeitsbereich global - weder instantan noch sequenziell - mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, sondern dass der Arbeitsbereich vielmehr stellenweise, insbesondere an einzelnen, zusammenhängenden oder voneinander getrennten Stellen, mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, wobei der Energiestrahl insbesondere mittels der Scannervorrichtung innerhalb des Arbeitsbereichs verlagert wird. Dass der Arbeitsbereich selektiv mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, bedeutet insbesondere, dass der Arbeitsbereich an ausgewählten, vorbestimmten Stellen oder Orten oder in ausgewählten, vorbestimmten Bereichen mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Der Arbeitsbereich ist insbesondere eine Pulvermaterialschicht oder ein vorzugsweise zusammenhängendes Gebiet einer Pulvermaterialschicht, welche/welches mithilfe der Scannervorrichtung durch den Energiestrahl erreichbar ist, das heißt er umfasst insbesondere solche Stellen, Orte oder Bereiche der Pulvermaterialschicht, die mit dem Energiestrahl beaufschlagt werden können.The fact that the work area is locally exposed to the energy beam means, in particular, that the entire work area is not applied globally - neither instantaneously nor sequentially - to the energy beam, but rather that the work area is exposed in places, in particular at individual, contiguous or separate points, with the Energy beam is applied, wherein the energy beam is shifted in particular by means of the scanner device within the work area. The fact that the energy beam is applied selectively to the work area means in particular that the energy beam is applied to the work area at selected, predetermined points or locations or in selected, predetermined areas. The working area is in particular a layer of powder material or a preferably contiguous area of a layer of powder material which can be reached by the energy beam using the scanner device, i.e. it includes in particular those points, locations or areas of the layer of powder material that can be impinged on by the energy beam.

Insbesondere kann im Rahmen des Verfahrens eine lokal selektive Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen geplant werden, um mittels der Mehrzahl von Energiestrahlen ein Bauteil schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten eines Pulvermaterials herzustellen.In particular, as part of the method, a locally selective irradiation of a work area with a plurality of energy beams can be planned in order to use the plurality of energy beams to produce a component layer by layer from a plurality of powder material layers of a powder material arranged in a layer sequence in succession in time in the work area.

Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird unter einem Überhangbereich insbesondere ein Bereich verstanden, der eine gedachte Konturlinie oder Grenzlinie des Bauteils aufweist, wobei sich in Richtung der Schichtfolge unterhalb des Überhangsbereichs zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Konturlinie oder an einem äußeren Rand des Querschnittsbereichs, nicht-verfestigtes Pulvermaterial befindet. Ein solcher Überhangbereich wird auch als Downskin-Bereich bezeichnet. Insbesondere ist ein Überhangbereich ein Randbereich eines Querschnittsbereichs. Es ist möglich, dass der Überhangbereich so festgelegt wird, dass er bereichsweise über verfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist.In the context of the present technical teaching, an overhanging area is understood in particular to be an area that has an imaginary contour line or boundary line of the component, with in the direction of the layer sequence below the overhanging area at least in some areas, in particular in the area of the contour line or at an outer edge of the cross-sectional area, non-solidified powder material is located. Such an overhang area is also referred to as a downskin area. In particular, an overhang area is an edge area of a cross-sectional area. It is It is possible that the overhang area is determined so that it is arranged over solidified powder material in areas.

Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird unter einem Kernbereich insbesondere ein Bereich verstanden, der in Richtung der Schichtfolge zumindest überwiegend, insbesondere mit mehr als 90 % seiner Fläche, über befestigtem Pulvermaterial angeordnet ist. Ein solcher Kernbereich wird auch als Inskin-Bereich bezeichnet. Insbesondere umfasst der Kernbereich keine Konturlinie. Insbesondere ist der Kernbereich kein Randbereich des Querschnittsbereichs, sondern in dem Querschnittsbereich innenliegend angeordnet. Es ist möglich, dass der Kernbereich so festgelegt wird, dass er vollständig über verfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass der Kernbereich so festgelegt wird, dass er bereichsweise über nichtverfestigtem Pulvermaterial angeordnet ist, wobei er insbesondere in Richtung auf die Konturlinie hin um einen vorbestimmten Abstand über das verfestigte Pulvermaterial hinausragen kann.In the context of the present technical teaching, a core area is understood to mean in particular an area which is arranged at least predominantly, in particular with more than 90% of its area, over fixed powder material in the direction of the layer sequence. Such a core area is also referred to as an inskin area. In particular, the core area does not include a contour line. In particular, the core area is not an edge area of the cross-sectional area, but is arranged on the inside in the cross-sectional area. It is possible for the core area to be defined so that it is completely located over solidified powder material. However, it is also possible for the core area to be defined in such a way that it is arranged in areas above non-solidified powder material, it being possible for it to protrude by a predetermined distance beyond the solidified powder material, in particular in the direction of the contour line.

Unter einem verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass in dem ersten Überhangbereich im Zeitmittel, das heißt insbesondere gemittelt über die Zeit, weniger Energie eingebracht wird als in dem ersten Kernbereich.In the context of the present technical teaching, a reduced average energy input over time is understood in particular to mean that less energy is introduced in the first overhang area on average over time, ie in particular averaged over time, than in the first core area.

Insbesondere werden der mindestens eine erste Querschnittsbereich und der mindestens eine zweite Querschnittsbereich einander zugeordnet. Insbesondere wird ein zweiter Querschnittsbereich einem ersten Querschnittsbereich dann zugeordnet, wenn der zweite Querschnittsbereich entlang der Schichtfolge dem ersten Querschnittsbereich zumindest bereichsweise benachbart, insbesondere darüber angeordnet ist. Insbesondere wird die zuvor beschriebene Festlegung der Bestrahlung für einander zugeordnete erste und zweite Querschnittsbereiche festgelegt, insbesondere nur für einander zugeordnete erste und zweite Bestrahlungsbereiche.In particular, the at least one first cross-sectional area and the at least one second cross-sectional area are assigned to one another. In particular, a second cross-sectional area is assigned to a first cross-sectional area when the second cross-sectional area is at least partially adjacent to the first cross-sectional area along the layer sequence, in particular arranged above it. In particular, the previously described definition of the irradiation is defined for first and second cross-sectional areas associated with one another, in particular only for first and second irradiation areas associated with one another.

Insbesondere wird eine Mehrzahl von ersten Pulvermaterialschichten aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten festgelegt, für die jeweils mindestens ein erster mittels des Energiestrahls in der Pulvermaterialschicht zu verfestigender Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils festgelegt wird, wobei die jeweiligen ersten Querschnittsbereiche jeweils in einen ersten Überhangbereich und einen ersten Kernbereich unterteilt werden. Insbesondere wird für die Mehrzahl von ersten Querschnittsbereichen jeweils eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl in dem jeweiligen ersten Überhangbereich mit einem im Vergleich zu dem jeweiligen ersten Kernbereich verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt.In particular, a plurality of first powder material layers is defined from the plurality of powder material layers, for each of which at least one first cross-sectional area of the component to be produced is defined, which is to be solidified in the powder material layer by means of the energy beam, with the respective first cross-sectional areas each being divided into a first overhang area and a first core area become. In particular, for the plurality of first cross-sectional areas, irradiation with the energy beam is defined in the respective first overhang area with a reduced average temporal energy input compared to the respective first core area.

Insbesondere wird eine Mehrzahl von zweiten Pulvermaterialschichten aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten festgelegt, für die jeweils mindestens ein zweiter mittels des Energiestrahls zu verfestigender Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils festgelegt wird, der mit einem jeweils entlang der Schichtfolge benachbarten, insbesondere darunter angeordneten ersten Querschnittsbereich des mindestens einen ersten Querschnittsbereichs zumindest bereichsweise überlappt. Die jeweiligen zweiten Querschnittsbereiche werden jeweils in einen zweiten Überhangbereich und einen zweiten Kernbereich unterteilt. Insbesondere wird für die Mehrzahl von zweiten Querschnittsbereichen jeweils eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl nur für den jeweiligen zweiten Kernbereich festgelegt wird, wobei festgelegt wird, dass der jeweilige zweite Überhangbereich nicht bestrahlt wird.In particular, a plurality of second powder material layers is defined from the plurality of powder material layers, for each of which at least one second cross-sectional area of the component to be produced is defined, which is to be solidified by means of the energy beam and which is adjacent to a first cross-sectional area of the at least one first one along the layer sequence, in particular arranged below it Cross-sectional area at least partially overlaps. The respective second cross-sectional areas are each divided into a second overhang area and a second core area. In particular, for the plurality of second cross-sectional areas, irradiation with the energy beam is specified only for the respective second core region, it being specified that the respective second overhang region is not irradiated.

Insbesondere wird bevorzugt für jede Pulvermaterialschicht der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten ermittelt, ob mindestens ein Querschnittsbereich des herzustellenden Bauteils in der jeweiligen Pulvermaterialschicht einen Überhangbereich aufweist, wobei dann, wenn dies der Fall ist, die jeweilige Pulvermaterialschicht entweder als erste Pulvermaterialschicht oder als zweite Pulvermaterialschicht festgelegt wird.In particular, it is preferably determined for each powder material layer of the plurality of powder material layers whether at least one cross-sectional area of the component to be produced has an overhang area in the respective powder material layer, and if this is the case, the respective powder material layer is defined either as the first powder material layer or as the second powder material layer.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan als ein Datensatz für eine Ansteuerung einer Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus dem Pulvermaterial erhalten wird. Unabhängig davon, ob das Verfahren auf einer separat zu einer Fertigungsvorrichtung angeordneten Planungsvorrichtung oder auf der Fertigungsvorrichtung selbst durchgeführt wird, wird der Bestrahlungsplan auf diese Weise in einfach handhabbarer, insbesondere maschinenlesbarer Form erhalten. Insbesondere ist es bevorzugt auch möglich, den als Datensatz erhaltenen Bestrahlungsplan zu exportieren und unabhängig von einer bestimmten Vorrichtung, beispielsweise verkörpert auf einem Datenträger oder virtuell über ein Netzwerk, zu transportieren, insbesondere zu übertragen.According to a further development of the invention, it is provided that the irradiation plan is obtained as a data record for controlling a manufacturing device for the additive manufacturing of a component from the powder material. Irrespective of whether the method is carried out on a planning device arranged separately from a production device or on the production device itself, the irradiation plan is obtained in this way in a form that is easy to handle, in particular machine-readable. In particular, it is preferably also possible to export the irradiation plan received as a data record and to transport, in particular to transmit, independently of a specific device, for example embodied on a data carrier or virtually via a network.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schichtfolge für das herzustellende Bauteil mit einer Mehrzahl von ersten Pulvermaterialschichten und einer Mehrzahl von zweiten Pulvermaterialschichten festgelegt wird. Gemäß einer Ausführungsform sind dabei die ersten Pulvermaterialschichten und die zweiten Pulvermaterialschichten alternierend angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass entlang der Schichtfolge unmittelbar einander abwechselnd einzelnen erste und zweite Pulvermaterialschichten übereinander angeordnet sind.According to a development of the invention, it is provided that the layer sequence for the component to be produced is defined with a plurality of first powder material layers and a plurality of second powder material layers. According to one embodiment, the first powder material layers and the second powder material layers are arranged in an alternating manner. This means in particular that individual first and second powder material layers are arranged one above the other.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten Pulvermaterialschichten und die zweiten Pulvermaterialschichten blockweise abwechselnd angeordnet sind. Dies bedeutet insbesondere, dass entlang der Schichtfolge Blöcke von ersten und zweiten Pulvermaterialschichten einander abwechselnd übereinander angeordnet sind, wobei jeder Block mindestens eine Pulvermaterialschicht, insbesondere eine Mehrzahl von Pulvermaterialschichten aufweist.According to another embodiment, it is provided that the first powder material layers and the second powder material layers are arranged alternately in blocks. This means in particular that blocks of first and second powder material layers are arranged alternately one above the other along the layer sequence, with each block having at least one powder material layer, in particular a plurality of powder material layers.

In einer Ausführungsform umfasst jeder Block der zweiten Pulvermaterialschichten eine Mehrzahl der zweiten Pulvermaterialschichten, während jeder Block der ersten Pulvermaterialschichten nur genau eine erste Pulvermaterialschicht aufweist.In one embodiment, each block of the second layers of powder material comprises a plurality of the second layers of powder material, while each block of the first layers of powder material comprises only exactly one first layer of powder material.

Gemäß wieder einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten Pulvermaterialschichten und die zweiten Pulvermaterialschichten abschnittsweise alternierend und abschnittsweise blockweise abwechselnd entlang der Schichtfolge übereinander angeordnet sind. Dies stellt insbesondere eine abschnittsweise Kombination der zuvor dargestellten Ausführungsformen entlang der Schichtfolge dar.According to yet another embodiment, it is provided that the first powder material layers and the second powder material layers are arranged alternately in sections and in blocks alternately in sections along the layer sequence one above the other. This represents in particular a sectional combination of the previously presented embodiments along the layer sequence.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den mindestens einen ersten Querschnittsbereich die Bestrahlung mit dem Energiestrahl in dem ersten Überhangbereich mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag festgelegt wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft insbesondere ein tieferes Schmelzbad erzielt, welches entlang der Schichtfolge eine größere Zahl von Pulvermaterialschichten umfasst. Dadurch werden zum einen wirksam auch zweite Überhangbereiche darunterliegender zweiter Pulvermaterialschichten mit verfestigt, sodass insgesamt ein stabiles, dichtes Bauteil erreicht wird; zum anderen ergibt sich eine Absenkung des Niveaus des aufgeschmolzenen und verfestigten Pulvermaterials im Bereich der momentan obersten Pulvermaterialschicht, das heißt in dem Arbeitsbereich. Dies wiederum hat vorteilhaft zur Folge, dass ein zur Beschichtung des Arbeitsbereichs mit dem Pulvermaterial vorgesehenes Beschichtungselement nicht an hochstehenden Pulverkörnern hängenbleibt, woraus ansonsten eine Beschädigung des Beschichtungselements oder ein Prozessabbruch resultieren könnte. Insgesamt kann so die Baubarkeit selbst sehr flacher Überhänge, insbesondere mit Überhangwinkeln kleiner als 45° zu dem Arbeitsbereich, zusätzlich erhöht werden, wobei bessere und reproduzierbarere Prozessergebnisse erzielt werden.According to a development of the invention, it is provided that for the at least one first cross-sectional area, the irradiation with the energy beam in the first overhang area is defined with an increased area-related energy input compared to the first core area. In this way, in particular, a deeper melt pool is advantageously achieved, which comprises a larger number of powder material layers along the layer sequence. As a result, on the one hand, second overhanging areas of underlying second powder material layers are also effectively solidified, so that a stable, dense component is achieved overall; on the other hand, there is a lowering of the level of the melted and solidified powder material in the region of the currently uppermost layer of powder material, ie in the working area. This in turn has the advantageous result that a coating element provided for coating the working area with the powder material does not get caught on upstanding powder grains, which could otherwise result in damage to the coating element or in a process termination. Overall, the ability to build even very shallow overhangs, in particular with overhang angles of less than 45° to the working area, can be additionally increased, with better and more reproducible process results being achieved.

Unter einem erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass in dem ersten Überhangbereich pro Einheitsfläche zeitlich kumuliert, das heißt insbesondere zeitlich integriert, mehr Energie eingebracht wird als in dem ersten Kernbereich. Insbesondere steht somit ein erhöhter flächenbezogener Energieeintrag nicht im Widerspruch zu einem verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag; beispielsweise kann durch eine zeitlich längere Bestrahlung bei geringerer Strahlungsleistung flächenbezogen eine erhöhte Energie bei zugleich verringertem mittleren zeitlichen Energieeintrag eingebracht werden.In the context of the present technical teaching, an increased area-related energy input is understood in particular to mean that more energy is introduced in the first overhang area per unit area, cumulatively over time, ie in particular integrated over time, than in the first core area. In particular, an increased surface-related energy input does not contradict a reduced mean energy input over time; For example, a longer period of irradiation with a lower radiation output can result in increased energy being introduced over an area with a simultaneously reduced mean energy input over time.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzielung des verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrags zumindest eine Verringerungsmaßnahme festgelegt wird, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Reduzieren einer Leistung des Energiestrahls, Erhöhen einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls, Definieren kürzerer Bestrahlungsvektoren, Reduzieren einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Festlegen, insbesondere Erhöhen, von Wartezeiten für die Bestrahlung, das heißt zwischen einzelnen Bestrahlungsvektoren. Diese Maßnahmen sind jeweils für sich genommen, aber auch in Kombination miteinander, geeignet, den mittleren zeitlichen Energieeintrag zu reduzieren. Insbesondere wird bevorzugt eine erhöhte Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls kombiniert mit - insbesondere erhöhten - vorbestimmten Wartezeiten für die Bestrahlung.According to a development of the invention, it is provided that in order to achieve the reduced average temporal energy input, at least one reduction measure is defined, selected from a group consisting of: reducing the power of the energy beam, increasing the displacement speed of the energy beam, defining shorter irradiation vectors, reducing a vector density of Irradiation vectors, and establishing, in particular increasing, waiting times for the irradiation, ie between individual irradiation vectors. Taken individually, but also in combination with one another, these measures are suitable for reducing the average energy input over time. In particular, an increased displacement speed of the energy beam is preferably combined with—particularly increased—predetermined waiting times for the irradiation.

Unter einer Wartezeit für die Bestrahlung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine Wartezeit verstanden, die zwischen der Bestrahlung von Bestrahlungsvektoren, insbesondere lokal an einer Stelle des Arbeitsbereichs zwischen benachbarten, insbesondere unmittelbar benachbarten, Bestrahlungsvektoren vorgesehen wird, insbesondere um eine Überhitzung des Pulvermaterials zu vermeiden. Dabei ist keineswegs ausgeschlossen, dass während der Wartezeit - gegebenenfalls mittels desselben Energiestrahls - mindestens ein Bestrahlungsvektor an einer anderen, thermisch gering gekoppelten oder entkoppelten Stelle des Arbeitsbereichs bestrahlt wird, um insgesamt die Prozesszeit zu reduzieren.In the context of the present technical teaching, a waiting time for the irradiation is understood to mean, in particular, a waiting time that is provided between the irradiation of irradiation vectors, in particular locally at a point in the working area between adjacent, in particular immediately adjacent, irradiation vectors, in particular in order to overheat the powder material avoid. It is by no means ruled out that during the waiting time—possibly by means of the same energy beam—at least one irradiation vector is irradiated at another, thermally slightly coupled or decoupled point in the work area in order to reduce the overall process time.

Unter einem Bestrahlungsvektor wird insbesondere eine kontinuierliche, vorzugsweise lineare Verlagerung des Energiestrahls über eine bestimmte Strecke mit bestimmter Verlagerungsrichtung verstanden. Der Bestrahlungsvektor schließt insbesondere die Richtung oder Orientierung der Verlagerung ein. Die Definition kürzerer - und damit zugleich einer größeren Anzahl von - Bestrahlungsvektoren führt dabei automatisch zu einer höheren Anzahl von Wartezeiten zwischen den einzelnen Bestrahlungsvektoren. Eine Erhöhung der Anzahl von Wartezeiten oder auch ein Erhöhen, das heißt Verlängern der Wartezeiten selbst, führt ohne weiteres zu einer Absenkung des mittleren zeitlichen Energieeintrags. Entsprechend führt auch eine Erhöhung der Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls insbesondere in Kombination mit vorbestimmten Wartezeiten zu einem reduzierten Anteil der Bestrahlungszeit im Verhältnis zur Gesamtprozesszeit, die sich als Summe der Bestrahlungszeit für die einzelnen Bestrahlungsvektoren und der Wartezeiten ergibt, sodass im Ergebnis auch der mittlere zeitliche Energieeintrag reduziert ist.An irradiation vector is understood to mean, in particular, a continuous, preferably linear displacement of the energy beam over a specific distance with a specific direction of displacement. In particular, the irradiation vector includes the direction or orientation of the displacement. The definition of shorter - and thus at the same time a larger number of - irradiation vectors automatically leads to a higher number of wars te times between the individual irradiation vectors. An increase in the number of waiting times or also an increase, that is to say lengthening, of the waiting times themselves leads directly to a reduction in the average energy input over time. Correspondingly, an increase in the displacement speed of the energy beam, especially in combination with predetermined waiting times, leads to a reduced proportion of the irradiation time in relation to the total process time, which is the sum of the irradiation time for the individual irradiation vectors and the waiting times, so that the average temporal energy input is also reduced as a result is.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzielung des erhöhten flächenbezogenen Energieeintrags zumindest eine Erhöhungsmaßnahme festgelegt wird, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Erhöhen einer Leistung des Energiestrahls, Verringern eines Durchmessers des Energiestrahls auf dem Arbeitsbereich, Verringern einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls, Erhöhen einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Erhöhen einer Anzahl von - repetitiven - Verlagerungen des Energiestrahls entlang eines selben oder benachbarten Bestrahlungspfads. Diese Maßnahmen sind jeweils für sich genommen, aber auch in Kombination miteinander, geeignet, den flächenbezogenen Energieeintrag zu erhöhen. Durch eine mehrfache Verlagerung des Energiestrahls entlang eines selben Bestrahlungspfads oder auch entlang benachbarter Bestrahlungspfade, insbesondere sich kreuzend orientierter Bestrahlungspfade, kann vorteilhaft ein mehrfaches Aufschmelzen des Pulvermaterials durchgeführt werden, was auch als Remelting bezeichnet wird.According to a development of the invention, it is provided that in order to achieve the increased surface-related energy input, at least one increase measure is defined, selected from a group consisting of: increasing the power of the energy beam, reducing the diameter of the energy beam on the work area, reducing the displacement speed of the energy beam, increasing a vector density of irradiation vectors, and increasing a number of - repetitive - displacements of the energy beam along a same or adjacent irradiation path. Each of these measures, taken individually, but also in combination with one another, is suitable for increasing the area-related energy input. Multiple displacement of the energy beam along the same irradiation path or also along adjacent irradiation paths, in particular irradiation paths oriented so that they intersect, advantageously allows multiple melting of the powder material, which is also referred to as remelting.

Insbesondere wird zumindest eine Erhöhungsmaßnahme, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe der Erhöhungsmaßnahmen, in Kombination mit mindestens einer Verringerungsmaßnahme, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe der Verringerungsmaßnahmen, festgelegt, um zugleich den mittleren zeitlichen Energieeintrag zu verringern und den flächenbezogenen Energieeintrag zu erhöhen. Insbesondere wird in einer Ausführungsform die mindestens eine Erhöhungsmaßnahme, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe von Erhöhungsmaßnahmen, mit mindestens einer Verringerungsmaßnahme kombiniert, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Definieren kürzerer Bestrahlungsvektoren und einem Festlegen, insbesondere Erhöhen, von Wartezeiten für die Bestrahlung.In particular, at least one increase measure, selected from the aforementioned group of increase measures, in combination with at least one reduction measure, selected from the aforementioned group of reduction measures, is specified in order to simultaneously reduce the mean energy input over time and to increase the area-related energy input. In particular, in one embodiment, the at least one increase measure, selected from the aforementioned group of increase measures, is combined with at least one reduction measure, which is selected from a group consisting of: defining shorter irradiation vectors and specifying, in particular increasing, waiting times for the irradiation.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den mindestens einen ersten Überhangbereich eine Verlagerung des Energiestrahls entlang einer Konturlinie festgelegt wird. Unter einer Konturlinie wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine - gedachte - Grenzlinie zwischen dem für einen Querschnittsbereich zu verfestigenden Pulvermaterial und dem nicht-zu verfestigenden Pulvermaterial, das heißt insbesondere eine spätere Bauteilgrenze oder Bauteilkontur in der Pulvermaterialschicht, verstanden. Mittels einer Verlagerung des Energiestrahls entlang der Konturlinie, was insbesondere auch als Konturfahrt bezeichnet wird, wird eine besonders gute Oberflächenqualität für das Bauteil erreicht.According to a development of the invention, it is provided that a displacement of the energy beam along a contour line is defined for the at least one first overhang region. In the context of the present technical teaching, a contour line is understood in particular as an - imaginary - boundary line between the powder material to be solidified for a cross-sectional area and the powder material not to be solidified, i.e. in particular a subsequent component boundary or component contour in the powder material layer. A particularly good surface quality for the component is achieved by means of a displacement of the energy beam along the contour line, which is also referred to in particular as contour travel.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den mindestens einen ersten Überhangbereich festgelegt wird, dass keine Verlagerung des Energiestrahls entlang einer Konturlinie erfolgt. Bei der hier beschriebenen Vorgehensweise ist es vorteilhaft auch möglich, auf eine Verlagerung entlang der Konturlinie, insbesondere eine Konturfahrt, zu verzichten und trotzdem eine hohe Oberflächenqualität für das herzustellende Bauteil zu erzielen. Insbesondere kann stattdessen eine für den Kernbereich und gegebenenfalls auch für den Überhangbereich in der Fläche vorgesehene Bestrahlung in Form eines vorbestimmten Musters, beispielsweise in Form von Streifen oder Schachbrettfeldern, bis zu der Konturlinie fortgesetzt werden.According to a development of the invention, it is provided that for the at least one first overhang region it is specified that the energy beam is not displaced along a contour line. With the procedure described here, it is advantageously also possible to dispense with a displacement along the contour line, in particular a contour travel, and still achieve a high surface quality for the component to be produced. In particular, instead, irradiation provided for the core area and possibly also for the overhang area in the area can be continued in the form of a predetermined pattern, for example in the form of stripes or chessboard fields, up to the contour line.

Insbesondere wird bevorzugt in Abhängigkeit von einem Überhangwinkel des Überhangsbereichs die Verlagerung des Energiestrahls entlang der Konturlinie - auch als Konturfahrt bezeichnet - vorgesehen oder auf die Konturfahrt verzichtet. Insbesondere wird bevorzugt auf die Verlagerung des Energiestrahls entlang der Konturlinie verzichtet, wenn der Überhangwinkel einen vorbestimmten Winkelgrenzwert unterschreitet. Insbesondere ist eine Konturfahrt bis zu dem vorbestimmten Winkelgrenzwert vorteilhaft, um die Oberflächenqualität des entstehenden Bauteils zu erhöhen. Unterhalb des vorbestimmten Winkelgrenzwerts ist es demgegenüber vorteilhaft, die Konturfahrt wegzulassen, wobei dies dann in diesem Regime die Oberflächenqualität erhöht und insbesondere überhaupt erst sicherstellt, dass der Überhangbereich noch ohne Stützbereiche hergestellt werden kann. Somit kann insbesondere durch Weglassen der Konturfahrt ein stützfreier Prozess auch noch in einem sehr flachen Überhangwinkelbereich sichergestellt werden. Der Wert des vorbestimmten Winkelgrenzwerts ist stark abhängig von dem verwendeten Pulvermaterial, der Bauteilgeometrie, der Schichtstärke der Pulvermaterialschichten, und gegebenenfalls weiteren Parametern.In particular, the displacement of the energy beam along the contour line—also referred to as contour travel—is preferably provided as a function of an overhang angle of the overhang region, or the contour travel is dispensed with. In particular, the displacement of the energy beam along the contour line is preferably dispensed with if the overhang angle falls below a predetermined angle limit value. In particular, a contour run up to the predetermined angle limit value is advantageous in order to increase the surface quality of the component being produced. On the other hand, below the predetermined angle limit value, it is advantageous to omit the contour travel, which then increases the surface quality in this regime and in particular ensures that the overhang area can still be produced without support areas. Thus, in particular by omitting the contour travel, a support-free process can also be ensured in a very flat overhang angle range. The value of the predetermined angle limit value is highly dependent on the powder material used, the component geometry, the layer thickness of the powder material layers, and possibly other parameters.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, in dem Kernbereich, insbesondere in dem ersten Kernbereich und in dem zweiten Kernbereich, Bestrahlungsvektoren, die an den Überhangbereich angrenzen, insbesondere - vorzugsweise ausschließlich - an ihrer an den Überhangbereich angrenzenden Seite mit einer Wartezeit zu versehen. Dies trägt vorteilhaft zu einem niedrigen mittleren zeitlichen Energieeintrag in dem Überhangbereich bei. Insbesondere werden die an den Überhangbereich angrenzenden Bestrahlungsvektoren des Kernbereichs an ihren nicht an den Überhangbereich angrenzenden Seiten nicht mit Wartezeiten versehen. Insbesondere werden zugleich Bestrahlungsvektoren in dem Kernbereich, die nicht an den Überhangbereich angrenzen, nicht mit Wartezeiten versehen. Dies gewährleistet insgesamt eine hohe Produktivität mit in Summe geringen Wartezeiten.In one embodiment, it is provided that in the core area, in particular in the first core area and in the second core area, irradiation vectors which border on the overhang area, in particular - preferably exclusively - to be provided with a waiting time on its side adjacent to the overhang area. This advantageously contributes to a low mean energy input over time in the overhang area. In particular, the radiation vectors of the core area that are adjacent to the overhang area are not provided with waiting times on their sides that are not adjacent to the overhang area. In particular, at the same time, radiation vectors in the core area that do not border on the overhang area are not provided with waiting times. This ensures overall high productivity with low waiting times overall.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines mithilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs oder mithilfe eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen erhaltenen Bestrahlungsplans für die lokal selektive Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem, das heißt mindestens einem, Energiestrahl, um das Bauteil mittels des Energiestrahls schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterialschichten des Pulvermaterials herzustellen, und Fertigen des Bauteils gemäß dem Bestrahlungsplan, insbesondere mittels der im Folgenden beschriebenen, erfindungsgemäßen Fertigungsvorrichtung oder einer Fertigungsvorrichtung nach einer oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit dem Verfahren zum additiven Fertigen ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen der lokal selektiven Bestrahlung beschrieben wurden.The object is also achieved by creating a method for additively manufacturing a component from a powder material, which has the following steps: providing a method according to the invention for planning a locally selective irradiation of the work area or using a method according to one or more of those described above Embodiments obtained irradiation plan for the locally selective irradiation of a work area with one, i.e. at least one, energy beam in order to produce the component by means of the energy beam in layers from a plurality of powder material layers of the powder material arranged in a layer sequence in succession in time in the work area, and manufacturing the component according to the irradiation plan, in particular by means of the manufacturing device according to the invention described below or a manufacturing device according to one or more of the embodiments described below. In connection with the method for additive manufacturing, there are in particular those advantages that have already been described above in connection with the method for planning the locally selective irradiation.

Im Rahmen des Verfahrens kann das Bauteil auch mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen gefertigt werden, indem der Arbeitsbereich mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen lokal selektiv bestrahlt wird. Auf diese Weise kann die Fertigung des Bauteils vorteilhaft beschleunigt werden, insbesondere indem verschiedene Querschnittsbereiche des Bauteils innerhalb einer Pulvermaterialschicht simultan verfestigt werden.Within the scope of the method, the component can also be manufactured with a plurality of energy beams by locally selectively irradiating the work area with a plurality of energy beams. In this way, the production of the component can advantageously be accelerated, in particular by simultaneously solidifying different cross-sectional areas of the component within a layer of powder material.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, indem ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs oder ein Verfahren zum Planen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt wird. Somit umfasst das Verfahren zum Fertigen des Bauteils zugleich auch - insbesondere in Form vorgelagerter Schritte - das Verfahren zum Planen der Bestrahlung.According to a development of the invention, it is provided that the irradiation plan is provided by carrying out a method according to the invention for planning a locally selective irradiation of the work area or a method for planning according to one or more of the previously described embodiments. The method for manufacturing the component thus also includes the method for planning the irradiation—in particular in the form of preceding steps.

Als Energiestrahl wird vorzugsweise ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl verwendet.A laser beam or an electron beam is preferably used as the energy beam.

Vorzugsweise wird das Bauteil mittels selektiven Lasersinterns und/oder selektiven Laserschmelzens gefertigt.The component is preferably manufactured by means of selective laser sintering and/or selective laser melting.

Als Pulvermaterial kann in bevorzugter Weise insbesondere ein metallisches oder keramisches Pulver verwendet werden.In particular, a metallic or ceramic powder can preferably be used as the powder material.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogrammprodukt geschaffen wird, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs oder ein Verfahren zum Planen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf einer Rechenvorrichtung durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung läuft. In Zusammenhang mit dem Computerprogrammprodukt ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.The object is also achieved by creating a computer program product, comprising machine-readable instructions, on the basis of which a method according to the invention for planning a locally selective irradiation of the working area or a method for planning according to one or more of the embodiments described above is carried out on a computing device if the Computer program product running on the computing device. In connection with the computer program product, there are in particular those advantages which have already been described above in connection with the method for planning and the method for additive manufacturing.

Zur Erfindung gehört auch ein erster Datenträger, umfassend ein solches erstes Computerprogrammprodukt.The invention also includes a first data carrier comprising such a first computer program product.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogrammprodukt geschaffen wird, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial oder ein Verfahren zum additiven Fertigen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf einer Rechenvorrichtung durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung läuft. In Zusammenhang mit dem Computerprogrammprodukt ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.The object is also achieved by creating a computer program product, comprising machine-readable instructions, on the basis of which a method according to the invention for additively manufacturing a component from a powder material or a method for additively manufacturing according to one or more of the embodiments described above is carried out on a computing device if the computer program product runs on the computing device. In connection with the computer program product, there are in particular those advantages which have already been described above in connection with the method for planning and the method for additive manufacturing.

Zur Erfindung gehört auch ein zweiter Datenträger, umfassend ein solches zweites Computerprogrammprodukt.The invention also includes a second data carrier comprising such a second computer program product.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Planungsvorrichtung zur Planung einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem, das heißt mindestens einem, Energiestrahl, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil aus einem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen, geschaffen wird, wobei die Planungsvorrichtung eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit dem Energiestrahl oder ein Verfahren zum Planen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit der Planungsvorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.The object is also achieved by a planning device for planning a locally selective irradiation of a work area with one, i.e. at least one, energy beam in order to use the energy beam to produce a component from a powder material arranged in the work area provide, is created, wherein the planning device is set up to carry out a method according to the invention for planning a locally selective irradiation of a work area with the energy beam or a method for planning according to one or more of the embodiments described above. In connection with the planning device, there are in particular those advantages which have already been described above in connection with the planning method and the additive manufacturing method.

Insbesondere kann die Planungsvorrichtung eingerichtet sein, um die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl von Energiestrahlen zu planen.In particular, the planning device can be set up to plan the locally selective irradiation of the work area with a plurality of energy beams.

In einer Ausführungsform ist die Planungsvorrichtung ausgebildet als eine Vorrichtung, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Computer, insbesondere Personal Computer (PC), einer Einschubkarte oder Ansteuerkarte, und einem FPGA-Board. In einer Ausführungsform ist die Planungsvorrichtung eine RTC5- oder RTC6-Ansteuerkarte der SCANLAB GmbH, insbesondere in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag aktuell erhältlichen Ausgestaltung.In one embodiment, the planning device is designed as a device that is selected from a group consisting of a computer, in particular a personal computer (PC), a plug-in card or control card, and an FPGA board. In one embodiment, the planning device is an RTC5 or RTC6 control card from SCANLAB GmbH, in particular in the configuration currently available on the date determining the seniority of the present property right.

Insbesondere kann die Planungsvorrichtung extern oder separat zu einer Fertigungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei durch die Planungsvorrichtung vorzugsweise ein Datensatz erstellt wird, der dann in geeigneter Weise, beispielsweise mittels eines Datenträgers oder über ein Netzwerk, insbesondere über das Internet, oder über eine andere geeignete drahtlose oder kabelgebundene Übermittlungsform, an eine Fertigungsvorrichtung, insbesondere eine Steuervorrichtung einer Fertigungsvorrichtung, übermittelt wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Planungsvorrichtung aus CAD-Daten CAM-Daten, das heißt insbesondere einen Befehlsablauf, insbesondere ein NC-Programm, zur Steuerung der Fertigungsvorrichtung generiert, wobei dieser Befehlsablauf dann an die Fertigungsvorrichtung zu deren Steuerung übermittelt wird. Auch ist es möglich, dass der Planungsvorrichtung CAD-Daten eines Bauteils übergeben werden, wobei die Planungsvorrichtung hieraus den Befehlsablauf für die Fertigungsvorrichtung generiert. Die Planungsvorrichtung kann aber auch in eine Fertigungsvorrichtung integriert sein. Insbesondere kann die Planungsvorrichtung in die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung integriert sein, oder die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung kann als Planungsvorrichtung ausgebildet sein, insbesondere durch Vorsehen einer geeigneten Hardwarekomponente und/oder durch Implementieren eines geeigneten Computerprogrammprodukts, insbesondere einer Software. Beispielsweise ist es möglich, dass der Fertigungsvorrichtung dann CAD-Daten eines herzustellenden Bauteils übergeben werden, wobei die Fertigungsvorrichtung selbst, insbesondere die in die Steuervorrichtung implementierte Planungsvorrichtung, aus den CAD-Daten entsprechende CAM-Daten beziehungsweise einen Befehlsablauf zur Steuerung der Fertigungsvorrichtung generiert. Es ist aber auch möglich, dass die Planungsvorrichtung eine Mehrzahl von Rechenvorrichtungen umfasst, wobei sie insbesondere physisch verteilt ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die Planungsvorrichtung dann eine Mehrzahl miteinander vernetzter Rechenvorrichtungen. Insbesondere kann die Planungsvorrichtung als Datenwolke oder sogenannte Cloud ausgebildet sein, oder die Planungsvorrichtung ist Teil einer Datenwolke oder Cloud. Es ist in bevorzugter Ausgestaltung auch möglich, dass die Planungsvorrichtung einerseits mindestens eine zu der Fertigungsvorrichtung externe Rechenvorrichtung und andererseits die Fertigungsvorrichtung, insbesondere die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung, umfasst, wobei dann durch die Planungsvorrichtung durchgeführte Schritte teilweise auf der externen Rechenvorrichtung und teilweise auf der Fertigungsvorrichtung, insbesondere auf der Steuervorrichtung, durchgeführt werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Planungsvorrichtung nicht die vollständige Planung der lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs übernimmt, sondern nur Teile hiervon; insbesondere ist es möglich, dass die Planungsvorrichtung nur denjenigen Teil der Planung der lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs übernimmt, der sich auf die zuvor beschriebenen Schritte und/oder Festlegungen bezieht. Andere Teile der Planung der lokal selektiven Bestrahlung können dagegen in anderen Rechenvorrichtungen, insbesondere in zu der Fertigungsvorrichtung externen Rechenvorrichtung, oder auch in der Fertigungsvorrichtung selbst, insbesondere deren Steuervorrichtung, oder aber auch in einer Datenwolke oder Cloud, durchgeführt werden. Insbesondere ist es möglich, dass die Planungsvorrichtung von einer anderen Rechenvorrichtung erzeugte CAM-Daten oder einen Befehlsablauf, insbesondere ein NC-Programm, verändert, anpasst oder korrigiert.In particular, the planning device can be provided externally or separately from a production device, with the planning device preferably creating a data record which is then stored in a suitable manner, for example by means of a data carrier or via a network, in particular via the Internet, or via another suitable wireless or wired form of transmission, is transmitted to a manufacturing device, in particular a control device of a manufacturing device. For example, it is possible for the planning device to generate CAM data from CAD data, ie in particular a command sequence, in particular an NC program, for controlling the production device, with this command sequence then being transmitted to the production device for its control. It is also possible for CAD data of a component to be transferred to the planning device, with the planning device generating the command sequence for the production device from this. However, the planning device can also be integrated into a manufacturing device. In particular, the planning device can be integrated into the control device of the production device, or the control device of the production device can be designed as a planning device, in particular by providing a suitable hardware component and/or by implementing a suitable computer program product, in particular software. For example, it is possible for CAD data of a component to be produced to be transferred to the production device, with the production device itself, in particular the planning device implemented in the control device, generating corresponding CAM data or a command sequence for controlling the production device from the CAD data. However, it is also possible for the planning device to comprise a plurality of computing devices, in which case it is in particular designed to be physically distributed. The planning device then preferably comprises a plurality of computing devices that are networked with one another. In particular, the planning device can be embodied as a data cloud or so-called cloud, or the planning device is part of a data cloud or cloud. In a preferred embodiment, it is also possible for the planning device to comprise on the one hand at least one computing device external to the manufacturing device and on the other hand the manufacturing device, in particular the control device of the manufacturing device, with steps carried out by the planning device being carried out partly on the external computing device and partly on the manufacturing device, in particular on the control device. In particular, it is also possible that the planning device does not take over the complete planning of the locally selective irradiation of the work area, but only parts thereof; In particular, it is possible for the planning device to take over only that part of the planning of the locally selective irradiation of the work area that relates to the steps and/or definitions described above. On the other hand, other parts of the planning of the locally selective irradiation can be carried out in other computing devices, in particular in computing devices external to the manufacturing device, or also in the manufacturing device itself, in particular its control device, or also in a data cloud or cloud. In particular, it is possible for the planning device to change, adapt or correct CAM data generated by another computing device or a command sequence, in particular an NC program.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, die eine Strahlerzeugungsvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines, das heißt mindestens eines, Energiestrahls. The object is also achieved by creating a manufacturing device for the additive manufacturing of components from a powder material, which has a beam generating device that is set up to generate one, ie at least one, energy beam.

Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung eine Scannervorrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich lokal selektiv mit dem Energiestrahl zu bestrahlen, um mittels des Energiestrahls ein Bauteil aus dem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen. Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung auf, die mit der Scannervorrichtung, optional auch mit der Strahlerzeugungsvorrichtung, wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Scannervorrichtung, und gegebenenfalls die Strahlerzeugungsvorrichtung, anzusteuern. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum additiven Fertigen von Bauteilen oder eines Verfahrens zum additiven Fertigen von Bauteilen nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Planungsvorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Planen und dem Verfahren zum additiven Fertigen beschrieben wurden.In addition, the production device has a scanner device that is set up to locally and selectively irradiate a work area with the energy beam in order to use the energy beam to produce a component from the powder material arranged in the work area. In addition the manufacturing device has a control device which is operatively connected to the scanner device, optionally also to the beam generating device, and set up to control the scanner device and, if necessary, the beam generating device. The control device is set up to carry out a method according to the invention for the additive manufacturing of components or a method for the additive manufacturing of components according to one or more of the embodiments described above. In connection with the planning device, there are in particular those advantages which have already been described above in connection with the planning method and the additive manufacturing method.

Bei einer Ausführungsform ist die Strahlerzeugungsvorrichtung eingerichtet, um eine Mehrzahl von Energiestrahlen zu erzeugen, und/oder die Fertigungsvorrichtung weist eine Mehrzahl von Strahlerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung einer Mehrzahl von Energiestrahlen auf. Es ist möglich, dass für die Mehrzahl von Energiestrahlen eine Mehrzahl von Scannervorrichtungen vorgesehen sind. Es ist aber auch möglich, dass die Scannervorrichtung eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von Energiestrahlen - insbesondere unabhängig voneinander - auf dem Arbeitsbereich zu verlagern. Insbesondere kann die Scannervorrichtung hierfür eine Mehrzahl von separat ansteuerbaren Scannern, insbesondere Scannerspiegeln, aufweisen.In one embodiment, the beam generating device is set up to generate a plurality of energy beams and/or the manufacturing device has a plurality of beam generating devices for generating a plurality of energy beams. It is possible that a plurality of scanner devices are provided for the plurality of energy beams. However, it is also possible for the scanner device to be set up to displace a plurality of energy beams—in particular independently of one another—on the work area. In particular, the scanner device can have a plurality of separately controllable scanners, in particular scanner mirrors, for this purpose.

Die Scannervorrichtung weist bevorzugt mindestens einen Scanner, insbesondere einen Galvanometer-Scanner, Piezoscanner, Polygonscanner, MEMS-Scanner, und/oder einen relativ zu dem Arbeitsbereich verlagerbaren Arbeitskopf oder Bearbeitungskopf auf. Die hier vorgeschlagenen Scannervorrichtungen sind in besonderer Weise geeignet, den Energiestrahl innerhalb des Arbeitsbereichs zwischen einer Mehrzahl von Bestrahlungspositionen zu verlagern.The scanner device preferably has at least one scanner, in particular a galvanometer scanner, piezo scanner, polygon scanner, MEMS scanner, and/or a working head or processing head that can be displaced relative to the work area. The scanner devices proposed here are particularly suitable for shifting the energy beam within the working area between a plurality of irradiation positions.

Unter einem relativ zu dem Arbeitsbereich verlagerbaren Arbeitskopf oder Bearbeitungskopf wird hier insbesondere ein integriertes Bauteil der Fertigungsvorrichtung verstanden, welches mindestens einen Strahlungsauslass für mindestens einen Energiestrahl aufweist, wobei das integrierte Bauteil, das heißt der Arbeitskopf, als Ganzes entlang zumindest einer Verlagerungsrichtung, vorzugsweise entlang zweier senkrecht aufeinander stehenden Verlagerungsrichtungen, relativ zu dem Arbeitsbereich verlagerbar ist. Ein solcher Arbeitskopf kann insbesondere in Portalbauweise ausgebildet sein oder von einem Roboter geführt werden. Insbesondere kann der Arbeitskopf als Roboterhand eines Roboters ausgebildet sein.A working head or processing head that can be displaced relative to the work area is understood here in particular to mean an integrated component of the production device which has at least one radiation outlet for at least one energy beam, the integrated component, i.e. the working head, as a whole along at least one displacement direction, preferably along two mutually perpendicular directions of displacement, is displaceable relative to the work area. Such a working head can, in particular, be designed in the form of a portal or be guided by a robot. In particular, the working head can be designed as a robot hand of a robot.

Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Computer, insbesondere Personal Computer (PC), einer Einschubkarte oder Ansteuerkarte, und einem FPGA-Board. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung eine RTC5- oder RTC6-Ansteuerkarte der SCANLAB GmbH, insbesondere in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag aktuell erhältlichen Ausgestaltung.The control device is preferably selected from a group consisting of a computer, in particular a personal computer (PC), a plug-in card or control card, and an FPGA board. In a preferred embodiment, the control device is an RTC5 or RTC6 control card from SCANLAB GmbH, in particular in the version currently available on the date determining the seniority of the present property right.

Bevorzugt ist die Strahlerzeugungsvorrichtung als Laser ausgebildet. Der Energiestrahl wird somit vorteilhaft als intensiver Strahl kohärenter elektromagnetischer Strahlung, insbesondere kohärenten Lichts, erzeugt. Bestrahlung bedeutet insoweit bevorzugt Belichtung.The beam generating device is preferably designed as a laser. The energy beam is thus advantageously generated as an intensive beam of coherent electromagnetic radiation, in particular coherent light. In this respect, irradiation preferably means exposure.

Die Fertigungsvorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet zum selektiven Lasersintern. Alternativ oder zusätzlich ist die Fertigungsvorrichtung eingerichtet zum selektiven Laserschmelzen. Diese Ausgestaltungen der Fertigungsvorrichtung haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.The production device is preferably set up for selective laser sintering. Alternatively or additionally, the manufacturing device is set up for selective laser melting. These configurations of the manufacturing device have proven to be particularly advantageous.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

• 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial mit einem Ausführungsbeispiel einer Planungsvorrichtung;
• 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl;
• 3 eine weitere schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, und
• 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. show:

• 1 a schematic representation of an embodiment of a manufacturing device for the additive manufacturing of components from a powder material with an embodiment of a planning device;
• 2 a schematic representation of a first embodiment of a method for planning a locally selective irradiation of a work area with an energy beam;
• 3 a further schematic representation of the first embodiment of the method for planning a locally selective irradiation of a work area with an energy beam, and
• 4 a schematic representation of a second embodiment of a method for planning a locally selective irradiation of a work area with an energy beam.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fertigungsvorrichtung 1 zum additiven Fertigen eines Bauteils 3 aus einem Pulvermaterial 5 mit einem Ausführungsbeispiel einer Planungsvorrichtung 7. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a manufacturing device 1 for the additive manufacturing of a component 3 from a powder material 5 with an embodiment of a planning device 7.

Die Fertigungsvorrichtung 1 weist eine vorzugsweise als Laser ausgebildete Strahlerzeugungsvorrichtung 9 auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines Energiestrahls 11, insbesondere eines Laserstrahls, sowie außerdem eine Scannervorrichtung 13, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich 15 lokal selektiv mit dem Energiestrahl 11 zu bestrahlen, um mittels des Energiestrahls 11 das Bauteil 3 aus dem in dem Arbeitsbereich 15 angeordneten Pulvermaterial 5 herzustellen. Die Fertigungsvorrichtung 1 weist weiterhin eine insbesondere als eine Rechenvorrichtung 8 ausgebildete Steuervorrichtung 17 auf, die mit der Scannervorrichtung 13 und bevorzugt auch mit der Strahlerzeugungsvorrichtung 9 wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Scannervorrichtung 13 und gegebenenfalls die Strahlerzeugungsvorrichtung 9 anzusteuern. Dabei ist die Steuervorrichtung 17 eingerichtet zur Durchführung eines im Folgenden näher beschriebenen Verfahrens zum Planen der lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11, kurz auch als Planungsverfahren bezeichnet.Manufacturing device 1 has a beam generating device 9, preferably in the form of a laser, which is set up to generate an energy beam 11, in particular a laser beam, and also a scanner device 13, which is set up to scan a working area 15 locally selective irradiation with the energy beam 11 in order to produce the component 3 from the powder material 5 arranged in the working area 15 by means of the energy beam 11 . The manufacturing device 1 also has a control device 17 embodied in particular as a computing device 8, which is operatively connected to the scanner device 13 and preferably also to the beam generating device 9 and set up to control the scanner device 13 and optionally the beam generating device 9. The control device 17 is set up to carry out a method, described in more detail below, for planning the locally selective irradiation of the work area 15 with the energy beam 11, also referred to as a planning method for short.

Insbesondere weist die Steuervorrichtung 17 hierzu die insbesondere als eine weitere Rechenvorrichtung 10 ausgebildete Planungsvorrichtung 7 auf, die entsprechend zur Durchführung des Planungsverfahrens eingerichtet ist. Alternativ ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 17 selbst als die Planungsvorrichtung 7 ausgebildet ist. Es ist aber in einer hier nicht dargestellten Ausgestaltung auch möglich, dass das Planungsverfahren auf einer separat zu der Fertigungsvorrichtung 1 vorgesehenen Planungsvorrichtung 7 ausgeführt wird.For this purpose, in particular, the control device 17 has the planning device 7 embodied in particular as a further computing device 10 which is set up accordingly for carrying out the planning method. Alternatively, it is possible for the control device 17 itself to be in the form of the planning device 7 . However, in an embodiment not shown here, it is also possible for the planning method to be carried out on a planning device 7 provided separately from the production device 1 .

Die Fertigungsvorrichtung 1 ist insbesondere eingerichtet, um das Bauteil 3 schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich 15 angeordneten Pulvermaterialschichten 19 aufzubauen. Hierzu ist der Arbeitsbereich 15, insbesondere in Form eines Pulverbetts, auf einer Bauplattform 21 angeordnet, die im Zuge der Bereitstellung der zeitlich aufeinanderfolgenden Pulvermaterialschichten 19 in dem Arbeitsbereich 15 schrittweise entgegen einer Hochrichtung Z abgesenkt wird. Das jeweils eine nächste Pulvermaterialschicht 19 bildende Pulvermaterial 5 wird mittels eines insbesondere als Wischer oder Schieber ausgebildeten Beschichtungselements 23 aus dem Bereich eines Vorratszylinders 25 in den Arbeitsbereich 15 gefördert und dort durch das Beschichtungselement 23 geglättet, sodass die jeweils aktuelle Pulvermaterialschicht 19 bereitgestellt wird. In dem Vorratszylinder 25 ist eine Plattform 27 angeordnet, die - insoweit korrespondierend zu dem Absenken der Bauplattform 21 - schrittweise, wie durch einen Pfeil 29 schematisch dargestellt, in der Hochrichtung Z angehoben wird, um das Pulvermaterial 5 aus dem Vorratszylinder 25 heraus auf das Niveau des Arbeitsbereichs 15 zu fördern. Überschüssiges Pulvermaterial 5 wird bevorzugt durch das Beschichtungselement 23 in einen Aufnahmebehälter 31 gefördert. Indem sukzessive auf diese Weise Pulvermaterialschicht 19 für Pulvermaterialschicht 19 Pulvermaterial 5 mittels des Energiestrahls 11 in dem Arbeitsbereich 15 lokal selektiv verfestigt wird, wird das Bauteil 3 Schicht für Schicht, das heißt schichtweise, aufgebaut. Die Schichtfolge der Pulvermaterialschichten 19 erstreckt sich dabei entlang der Hochrichtung Z.The production device 1 is set up, in particular, to build up the component 3 layer by layer from a plurality of powder material layers 19 arranged in a sequence in time in the working area 15 . For this purpose, the working area 15, in particular in the form of a powder bed, is arranged on a construction platform 21, which is gradually lowered counter to a vertical direction Z in the course of the provision of the temporally successive powder material layers 19 in the working area 15. The powder material 5 that forms the next powder material layer 19 is conveyed from the area of a storage cylinder 25 to the work area 15 by means of a coating element 23, designed in particular as a wiper or pusher, and is smoothed there by the coating element 23, so that the current powder material layer 19 is provided. A platform 27 is arranged in storage cylinder 25, which—in this respect corresponding to the lowering of construction platform 21—is gradually raised in the vertical direction Z, as shown schematically by an arrow 29, in order to remove powder material 5 from storage cylinder 25 to the level of work area 15 to promote. Excess powder material 5 is preferably conveyed through the coating element 23 into a receptacle 31 . By successively solidifying powder material layer 19 by powder material layer 19 in this way, powder material 5 by means of energy beam 11 in working area 15, component 3 is built up layer by layer, ie layer by layer. The layer sequence of the powder material layers 19 extends along the vertical direction Z.

Im Rahmen eines Verfahrens zum Fertigen des Bauteils 3 aus dem Pulvermaterial 5 wird ein mithilfe des im Folgenden beschriebenen Planungsverfahrens erhaltener Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11 bereitgestellt, und das Bauteil 3 wird gemäß dem bereitgestellten Bestrahlungsplan gefertigt. Der Bestrahlungsplan wird dabei bevorzugt bereitgestellt, indem - insbesondere durch die Planungsvorrichtung 7 - das Planungsverfahren durchgeführt wird.As part of a method for manufacturing the component 3 from the powder material 5, an irradiation plan obtained using the planning method described below for the locally selective irradiation of the work area 15 with the energy beam 11 is provided, and the component 3 is manufactured according to the provided irradiation plan. The irradiation plan is preferably provided in that the planning method is carried out—in particular by the planning device 7 .

2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a method for planning a locally selective irradiation of the work area 15 with the energy beam 11.

Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.Elements that are the same and have the same function are provided with the same reference symbols in all figures, so that reference is made to the previous description in each case.

Insbesondere ist in 2 der Arbeitsbereich 15 in Draufsicht, das heißt entlang der Hochrichtung Z gemäß 1 von oben gesehen, mit einer Pulvermaterialschicht 19 dargestellt. In der Pulvermaterialschicht 19 ist ein mittels des Energiestrahls 11 zu verfestigender Querschnittsbereich 33 des herzustellenden Bauteils 3 dargestellt. Im Rahmen des Planungsverfahrens wird dieser Querschnittsbereich 33 unterteilt in einen Überhangbereich 35 und einen Kernbereich 37. Der Überhangbereich 35 umfasst dabei insbesondere eine Konturlinie 39 des Bauteils 3, das heißt er ist ein Randbereich. Der Kernbereich 37 umfasst demgegenüber keine Konturlinie und ist innenliegend angeordnet, insbesondere ist er kein Randbereich.In particular, in 2 the work area 15 in plan view, that is along the vertical direction Z according to 1 shown with a powder material layer 19 seen from above. A cross-sectional area 33 of the component 3 to be produced that is to be solidified by means of the energy beam 11 is shown in the powder material layer 19 . As part of the planning process, this cross-sectional area 33 is subdivided into an overhang area 35 and a core area 37. The overhang area 35 particularly includes a contour line 39 of the component 3, ie it is an edge area. In contrast, the core area 37 does not include any contour line and is arranged on the inside, in particular it is not an edge area.

3 zeigt eine weitere schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Planungsverfahrens. 3 shows a further schematic representation of the first exemplary embodiment of the planning method.

Im Rahmen des Planungsverfahrens wird mindestens eine erste Pulvermaterialschicht 19.1 aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten 19 festgelegt wird, für die mindestens ein erster mittels des Energiestrahls 11 in der ersten Pulvermaterialschicht 19.1 zu verfestigender Querschnittsbereich 33.1 des herzustellenden Bauteils 3 festgelegt wird. Der mindestens eine erste Querschnittsbereich 33.1 wird in einen ersten Überhangbereich 35.1 und einen ersten Kernbereich 37.1 unterteilt. Mindestens eine zweite Pulvermaterialschicht 19.2 aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten 19 wird festgelegt, für die mindestens ein zweiter mittels des Energiestrahls 11 zu verfestigender Querschnittsbereich 33.2 des herzustellenden Bauteils 3 festgelegt wird, der mit dem ersten Querschnittsbereich 33.1 zumindest bereichsweise überlappt, das heißt insbesondere in Richtung der Schichtfolge zumindest bereichsweise in Überdeckung ist. Der mindestens eine zweite Querschnittsbereich 33.2 wird in einen zweiten Überhangbereich 35.2 und einen zweiten Kernbereich 37.2 unterteilt. Für den ersten Querschnittsbereich 33.1 wird eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl 11 in dem ersten Überhangbereich 35.1 mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich 37.1 verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt. Für den zweiten Querschnittsbereich 33.2 wird eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl 11 nur für den zweiten Kernbereich 37.2 festgelegt, wobei festgelegt wird, dass der zweite Überhangbereich 35.2 nicht bestrahlt wird. Insgesamt wird so der Bestrahlungsplan, insbesondere als Datensatz für die Ansteuerung der Fertigungsvorrichtung 1, für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl 11 erhalten.As part of the planning process, at least a first powder material layer 19.1 is defined from the plurality of powder material layers 19, for which at least a first cross-sectional area 33.1 of the component 3 to be produced is defined, which is to be solidified in the first powder material layer 19.1 by means of the energy beam 11. The at least one first cross-sectional area 33.1 is divided into a first overhang area 35.1 and a first core area 37.1. At least a second powder material layer 19.2 from the plurality of powder material layers 19 is fixed, for the at least a second one by means of the energy beam 11, the cross-sectional area 33.2 of the component 3 to be produced that is to be strengthened is defined, which at least partially overlaps with the first cross-sectional area 33.1, i.e. is at least partially overlapping, in particular in the direction of the layer sequence. The at least one second cross-sectional area 33.2 is divided into a second overhang area 35.2 and a second core area 37.2. For the first cross-sectional area 33.1, irradiation with the energy beam 11 in the first overhang area 35.1 is specified with a reduced average temporal energy input compared to the first core area 37.1. For the second cross-sectional area 33.2, irradiation with the energy beam 11 is specified only for the second core area 37.2, it being specified that the second overhang area 35.2 is not irradiated. Overall, the irradiation plan is thus obtained, in particular as a data record for controlling the production device 1, for the locally selective irradiation of the work area 15 with the energy beam 11.

Insbesondere wird die Schichtfolge für das herzustellende Bauteil 3 mit einer Mehrzahl von ersten Pulvermaterialschichten 19.1 und einer Mehrzahl von zweiten Pulvermaterialschichten 19.2 festgelegt. Bei dem hier dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die ersten Pulvermaterialschichten 19.1 und die zweiten Pulvermaterialschichten 19.2 alternierend angeordnet. Insbesondere wird für jede Pulvermaterialschicht 19 ermittelt, ob diese einen Querschnittsbereich 33 mit einem Überhangbereich 35 aufweist. Nur dann, wenn eine Pulvermaterialschicht 19 einen Überhangbereich 35 aufweist, wird für diese Pulvermaterialschicht 19 festgelegt, ob sie als erste Pulvermaterialschicht 19.1 oder als zweite Pulvermaterialschicht 19.2 behandelt wird. Entsprechend sind in 3 in einem unteren Bereich Pulvermaterialschichten 19 dargestellt, die keinen Überhangbereich 35 aufweisen, und die entsprechend weder als erste Pulvermaterialschicht 19.1 noch als zweite Pulvermaterialschicht 19.2 klassifiziert sind.In particular, the layer sequence for the component 3 to be produced is defined with a plurality of first powder material layers 19.1 and a plurality of second powder material layers 19.2. In the first exemplary embodiment shown here, the first layers of powder material 19.1 and the second layers of powder material 19.2 are arranged in alternation. In particular, it is determined for each powder material layer 19 whether it has a cross-sectional area 33 with an overhang area 35 . Only when a powder material layer 19 has an overhang region 35 is it determined for this powder material layer 19 whether it is treated as a first powder material layer 19.1 or as a second powder material layer 19.2. Accordingly, in 3 Powder material layers 19 are shown in a lower area, which do not have an overhang area 35, and which are therefore classified neither as a first powder material layer 19.1 nor as a second powder material layer 19.2.

Wegen der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung sind hier nur ausgewählte Querschnittsbereiche 33, Überhangbereiche 35 und Kernbereiche 37 mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. Im Übrigen ist in 3 noch ein Überhangwinkel α eingezeichnet.Because of the simpler and clearer representation, only selected cross-sectional areas 33, overhang areas 35 and core areas 37 are provided with the corresponding reference symbols. Incidentally, in 3 another overhang angle α is drawn.

Vorzugsweise wird für den ersten Querschnittsbereich 33.1 die Bestrahlung mit dem Energiestrahl 11 in dem ersten Überhangbereich 35.1 mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich 37.1 erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag festgelegt.For the first cross-sectional area 33.1, the irradiation with the energy beam 11 is preferably defined in the first overhang area 35.1 with an increased area-related energy input compared to the first core area 37.1.

Vorzugsweise wird zur Erzielung des verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrags zumindest eine Verringerungsmaßnahme festgelegt, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Reduzieren einer Leistung des Energiestrahls 11, Erhöhen einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls 11, Definieren kürzerer Bestrahlungsvektoren, Reduzieren einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Festlegen von Wartezeiten für die Bestrahlung, das heißt zwischen einzelnen Bestrahlungsvektoren.In order to achieve the reduced mean energy input over time, at least one reduction measure is preferably defined, which is selected from a group consisting of: reducing a power of the energy beam 11, increasing a displacement speed of the energy beam 11, defining shorter irradiation vectors, reducing a vector density of irradiation vectors, and defining of waiting times for the irradiation, i.e. between individual irradiation vectors.

Vorzugsweise wird zur Erzielung des erhöhten flächenbezogenen Energieeintrags zumindest eine Erhöhungsmaßnahme festgelegt, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Erhöhen einer Leistung des Energiestrahls 11, Verringern eines Durchmessers des Energiestrahls 11 auf dem Arbeitsbereich 15, Verringern einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls 11, Erhöhen einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Erhöhen einer Anzahl von Verlagerungen des Energiestrahls 11 entlang eines selben Bestrahlungspfads oder entlang benachbarter, insbesondere sich kreuzend orientierter, Bestrahlungspfade.To achieve the increased area-related energy input, at least one increase measure is preferably defined, which is selected from a group consisting of: increasing the power of the energy beam 11, reducing the diameter of the energy beam 11 on the work area 15, reducing the displacement speed of the energy beam 11, increasing a vector density of irradiation vectors, and increasing a number of displacements of the energy beam 11 along a same irradiation path or along adjacent irradiation paths, in particular irradiation paths oriented in an intersecting manner.

Vorzugsweise wird für den mindestens einen ersten Überhangbereich 35.1 eine Verlagerung des Energiestrahls 11 entlang der Konturlinien 39, insbesondere in Form einer sogenannten Konturfahrt, festgelegt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass keine Verlagerung des Energiestrahls 11 entlang der Konturlinie 39 erfolgt.A displacement of the energy beam 11 along the contour lines 39, in particular in the form of a so-called contour travel, is preferably defined for the at least one first overhang region 35.1. Alternatively, however, it is also possible for the energy beam 11 not to be displaced along the contour line 39 .

4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung des Arbeitsbereichs 15 mit dem Energiestrahl. 4 shows a schematic representation of a second embodiment of a method for planning a locally selective irradiation of the work area 15 with the energy beam.

Dabei sind hier die ersten Pulvermaterialschichten 19.1 und die zweiten Pulvermaterialschichten 19.2 blockweise abwechselnd angeordnet. Dabei umfasst jeder erste Block B1 der ersten Pulvermaterialschichten 19.1 nur genau eine erste Pulvermaterialschicht 19.1, während jeder zweite Block B2 der zweiten Pulvermaterialschichten 19.2 eine Mehrzahl der zweiten Pulvermaterialschichten 19.2, insbesondere jeweils drei zweite Pulvermaterialschichten 19.2, aufweist. Es sind aber bei anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens auch andere Anzahlen von Pulvermaterialschichten 19 pro Block möglich.Here the first powder material layers 19.1 and the second powder material layers 19.2 are arranged alternately in blocks. Each first block B1 of the first powder material layers 19.1 comprises only exactly one first powder material layer 19.1, while each second block B2 of the second powder material layers 19.2 has a plurality of the second powder material layers 19.2, in particular three second powder material layers 19.2. However, in other exemplary embodiments of the method, other numbers of powder material layers 19 per block are also possible.

Wegen der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung sind hier nur ausgewählte Pulvermaterialschichten 19 mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen.Because of the simpler and clearer representation, only selected powder material layers 19 are provided with the corresponding reference symbols.

Weiter ist bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens möglich, dass die ersten Pulvermaterialschichten 19.1 und die zweiten Pulvermaterialschichten 19.2 abschnittsweise alternierend und abschnittsweise blockweise abwechselnd entlang der Schichtfolge übereinander angeordnet sind. Dies entspricht einer Kombination der Ausgestaltung gemäß 3 mit der Ausgestaltung gemäß 4.In another exemplary embodiment of the method, it is also possible for the first powder material layers 19.1 and the second powder material layers 19.2 to alternate in sections and are arranged one above the other alternately in sections in blocks along the layer sequence. This corresponds to a combination according to the embodiment 3 with the design according to 4 .

In jedem Fall wird aber vorzugsweise die Bestrahlung mit dem Energiestrahl 11 für die ersten Überhangbereiche 35.1 der ersten Pulvermaterialschichten 19.1 derart festgelegt, dass sich hinreichend tiefe Schmelzbäder ausbilden, sodass sich das aufgeschmolzene Pulvermaterial 5 einer solchen ersten Pulvermaterialschicht 19.1 mit dem verfestigten Pulvermaterial 5 der entlang der Schichtfolge darunterliegenden, nächsten ersten Pulvermaterialschicht 19.1 verbindet, wodurch Lücken in der Kontur des entstehenden Bauteils 3 vermieden werden.In any case, however, the irradiation with the energy beam 11 for the first overhanging regions 35.1 of the first powder material layers 19.1 is preferably determined in such a way that sufficiently deep molten pools are formed so that the melted powder material 5 of such a first powder material layer 19.1 is mixed with the solidified powder material 5 along the Layer sequence underlying, next first powder material layer 19.1 connects, whereby gaps in the contour of the resulting component 3 are avoided.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• DE 102017126624 A1 [0002]DE 102017126624 A1 [0002]

Claims (14)

Verfahren zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einem Energiestrahl (11), um mittels des Energiestrahls (11) ein Bauteil (3) schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterialschichten (19) eines Pulvermaterials (5) herzustellen, wobei - mindestens eine erste Pulvermaterialschicht (19.1) aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten (19) festgelegt wird, für die mindestens ein erster mittels des Energiestrahls (11) in der Pulvermaterialschicht (19) zu verfestigender Querschnittsbereich (33.1) des herzustellenden Bauteils (3) festgelegt wird, wobei der mindestens eine erste Querschnittsbereich (33.1) in einen ersten Überhangbereich (35.1) und einen ersten Kernbereich (37.1) unterteilt wird, wobei - mindestens eine zweite Pulvermaterialschicht (19.2) aus der Mehrzahl von Pulvermaterialschichten (19) festgelegt wird, für die mindestens ein zweiter mittels des Energiestrahls (11) zu verfestigender Querschnittsbereich (33.2) des herzustellenden Bauteils (3) festgelegt wird, der mit dem ersten Querschnittsbereich (33.1) zumindest bereichsweise überlappt, wobei der mindestens eine zweite Querschnittsbereich (33.2) in einen zweiten Überhangbereich (35.2) und einen zweiten Kernbereich (37.2) unterteilt wird, wobei - für den ersten Querschnittsbereich (33.1) eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl (11) in dem ersten Überhangbereich (35.1) mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich (37.1) verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrag festgelegt wird, wobei - für den zweiten Querschnittsbereich (33.2) eine Bestrahlung mit dem Energiestrahl (11) nur für den zweiten Kernbereich (37.2) festgelegt wird, wobei festgelegt wird, dass der zweite Überhangbereich (35.2) nicht bestrahlt wird, und wobei - ein Bestrahlungsplan für die lokal selektive Bestrahlung des Arbeitsbereichs (15) mit dem Energiestrahl (11) erhalten wird.Method for planning a locally selective irradiation of a work area (15) with an energy beam (11) in order to use the energy beam (11) to create a component (3) in layers from a plurality of powder material layers ( 19) preparing a powder material (5), wherein - at least one first powder material layer (19.1) from the plurality of powder material layers (19) is defined, for which at least a first cross-sectional area (33.1) of the component (3) to be produced is defined to be solidified in the powder material layer (19) by means of the energy beam (11). , wherein the at least one first cross-sectional area (33.1) is divided into a first overhang area (35.1) and a first core area (37.1), wherein - at least one second powder material layer (19.2) from the plurality of powder material layers (19) is defined, for which at least a second cross-sectional area (33.2) of the component (3) to be produced, which is to be solidified by means of the energy beam (11), is defined, which corresponds to the first cross-sectional area (33.1) overlaps at least in areas, the at least one second cross-sectional area (33.2) being subdivided into a second overhang area (35.2) and a second core area (37.2), wherein - For the first cross-sectional area (33.1), irradiation with the energy beam (11) in the first overhang area (35.1) is specified with a comparison to the first core area (37.1) reduced average temporal energy input, wherein - For the second cross-sectional area (33.2), irradiation with the energy beam (11) is specified only for the second core area (37.2), it being specified that the second overhang area (35.2) is not irradiated, and wherein - an irradiation plan for the locally selective irradiation of the working area (15) with the energy beam (11) is obtained. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bestrahlungsplan als ein Datensatz für eine Ansteuerung einer Fertigungsvorrichtung (1) zum additiven Fertigen eines Bauteils (3) aus dem Pulvermaterial (5) erhalten wird.procedure after claim 1 , wherein the irradiation plan is obtained as a data set for controlling a manufacturing device (1) for additively manufacturing a component (3) from the powder material (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtfolge für das herzustellende Bauteil (3) mit einer Mehrzahl von ersten Pulvermaterialschichten (19.1) und einer Mehrzahl von zweiten Pulvermaterialschichten (19.2) festgelegt wird, wobei die ersten Pulvermaterialschichten (19.1) und die zweiten Pulvermaterialschichten (19.2) alternierend, blockweise abwechselnd, oder abschnittsweise alternierend und abschnittsweise blockweise abwechselnd entlang der Schichtfolge übereinander angeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the layer sequence for the component (3) to be produced is defined with a plurality of first powder material layers (19.1) and a plurality of second powder material layers (19.2), the first powder material layers (19.1) and the second powder material layers ( 19.2) are arranged alternately, alternately in blocks, or alternately in sections and alternately in sections in blocks along the layer sequence on top of one another. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den mindestens einen ersten Querschnittsbereich (33.1) die Bestrahlung mit dem Energiestrahl (11) in dem ersten Überhangbereich (35.1) mit einem im Vergleich zu dem ersten Kernbereich (37.1) erhöhten flächenbezogenen Energieeintrag festgelegt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for the at least one first cross-sectional area (33.1) the irradiation with the energy beam (11) in the first overhang area (35.1) is defined with an increased area-related energy input compared to the first core area (37.1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzielung des verringerten mittleren zeitlichen Energieeintrags zumindest eine Verringerungsmaßnahme festgelegt wird, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Reduzieren einer Leistung des Energiestrahls (11), Erhöhen einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls (11), Definieren kürzerer Bestrahlungsvektoren, Reduzieren einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Festlegen von Wartezeiten für die Bestrahlung.Method according to one of the preceding claims, wherein to achieve the reduced average temporal energy input at least one reduction measure is defined, selected from a group consisting of: reducing a power of the energy beam (11), increasing a displacement speed of the energy beam (11), defining shorter irradiation vectors , reducing a vector density of irradiation vectors, and setting waiting times for irradiation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzielung des erhöhten flächenbezogenen Energieeintrags zumindest eine Erhöhungsmaßnahme festgelegt wird, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Erhöhen einer Leistung des Energiestrahls (11), Verringern eines Durchmessers des Energiestrahls (11) auf dem Arbeitsbereich (15), Verringern einer Verlagerungsgeschwindigkeit des Energiestrahls (11), Erhöhen einer Vektordichte von Bestrahlungsvektoren, und Erhöhen einer Anzahl von Verlagerungen des Energiestrahls (11) entlang eines selben oder benachbarten, insbesondere sich kreuzend orientierten, Bestrahlungspfads.Method according to one of the preceding claims, in which, in order to achieve the increased area-related energy input, at least one increase measure is defined, selected from a group consisting of: increasing the power of the energy beam (11), reducing the diameter of the energy beam (11) on the work area (15 ), reducing a displacement speed of the energy beam (11), increasing a vector density of irradiation vectors, and increasing a number of displacements of the energy beam (11) along the same or adjacent, in particular crossing oriented, irradiation path. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den mindestens einen ersten Überhangbereich (35.1) eine Verlagerung des Energiestrahls (11) entlang einer Konturlinie (39) festgelegt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a displacement of the energy beam (11) along a contour line (39) is defined for the at least one first overhang region (35.1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei für den mindestens einen ersten Überhangbereich (35.1) festgelegt wird, dass keine Verlagerung des Energiestrahls (11) entlang einer Konturlinie (39) erfolgt.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , It being specified for the at least one first overhang region (35.1) that there is no displacement of the energy beam (11) along a contour line (39). Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils (3) aus einem Pulvermaterial, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines mithilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhaltenen Bestrahlungsplans für die lokal selektive Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einem Energiestrahl (11), um das Bauteil (3) mittels des Energiestrahls (11) schichtweise aus einer Mehrzahl von in einer Schichtfolge zeitlich aufeinanderfolgend in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterialschichten (19) des Pulvermaterials (5) herzustellen, und Fertigen des Bauteils (3) gemäß dem Bestrahlungsplan.Method for the additive manufacturing of a component (3) from a powder material, with the following steps: providing a using a method according to one of Claims 1 until 8th the irradiation plan obtained for the locally selective irradiation of a work area (15) with an energy beam (11) in order to cut the component (3) in layers by means of the energy beam (11) from a plurality of in a layer sequence in to produce powder material layers (19) of the powder material (5) arranged in the working area (15), and manufacturing the component (3) according to the irradiation plan. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Bestrahlungsplan bereitgestellt wird, indem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchgeführt wird.procedure after claim 9 , wherein the irradiation plan is provided by a method according to any one of Claims 1 until 8th is carried out. Computerprogrammprodukt, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf einer Rechenvorrichtung (10) durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung (10) läuft.Computer program product, comprising machine-readable instructions, on the basis of which a method according to one of Claims 1 until 8th is performed on a computing device (10) when the computer program product runs on the computing device (10). Computerprogrammprodukt, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10 auf einer Rechenvorrichtung (8) durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung (8) läuft.Computer program product, comprising machine-readable instructions, on the basis of which a method according to one of claims 9 or 10 is carried out on a computing device (8) when the computer program product runs on the computing device (8). Planungsvorrichtung (7) zur Planung einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs (15) mit einem Energiestrahl (11), um mittels des Energiestrahls (11) ein Bauteil (3) aus einem in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterial (5) herzustellen, wobei die Planungsvorrichtung (7) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Planning device (7) for planning a locally selective irradiation of a work area (15) with an energy beam (11) in order to use the energy beam (11) to produce a component (3) from a powder material (5) arranged in the work area (15), wherein the planning device (7) is set up to carry out a method according to one of Claims 1 until 8th to perform. Fertigungsvorrichtung (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen (3) aus einem Pulvermaterial, mit - einer Strahlerzeugungsvorrichtung (9), die eingerichtet ist zum Erzeugen eines Energiestrahls (11), - einer Scannervorrichtung (13), die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich (15) lokal selektiv mit dem Energiestrahl (11) zu bestrahlen, um mittels des Energiestrahls (11) ein Bauteil (3) aus dem in dem Arbeitsbereich (15) angeordneten Pulvermaterial (5) herzustellen, und mit - einer Steuervorrichtung (17), die mit der Scannervorrichtung (13) wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Scannervorrichtung (13) anzusteuern, wobei - die Steuervorrichtung (17) eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 oder 10.Manufacturing device (1) for the additive manufacturing of components (3) from a powder material, having - a beam generating device (9) which is set up to generate an energy beam (11), - a scanner device (13) which is set up to scan a working area ( 15) locally selectively irradiating with the energy beam (11) in order to produce a component (3) from the powder material (5) arranged in the working area (15) by means of the energy beam (11), and with - a control device (17) which is operatively connected to the scanner device (13) and set up to control the scanner device (13), wherein - the control device (17) is set up to carry out a method according to one of claims 9 or 10 .

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