DE102022121239A1

DE102022121239A1 - Strahlweitenveränderungsvorrichtung, Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen mit einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung, Verfahren zum additiven Fertigen mittels einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung und Verwendung einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen

Info

Publication number: DE102022121239A1
Application number: DE102022121239.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Allenberg-Rabe
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) zur Veränderung einer Strahlweite eines elektromagnetischen Strahlenbündels (11), insbesondere für eine Fertigungsvorrichtung (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen (3) aus einem Pulvermaterial, mit- einer ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) und einer zweiten Parabolspiegelvorrichtung (23), wobei- die Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) auf einer Strahleintrittsseite (7) eine Lageveränderungsvorrichtung (25) aufweist, die angeordnet und eingerichtet ist, um ein in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) eintretendes Strahlenbündel (11) parallel zu einer ersten optischen Achse (A1) der ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) auf die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) zu lenken und einen Abstand (Ab) eines Hauptstrahls (S) des Strahlenbündels (11) zu der ersten optischen Achse (A1) zu verändern, wobei- die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) und die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass sie einen gemeinsamen Brennpunkt (B) aufweisen, und dass das parallel zu der ersten optischen Achse (A1) auf die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) treffende Strahlenbündel (11) von der ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) über den gemeinsamen Brennpunkt (B) auf die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) reflektiert wird, wobei- das Strahlenbündel (11) durch die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) in eine Richtung parallel zu einer zweiten optischen Achse (A2) der zweiten Parabolspiegelvorrichtung (23) zu einer Strahlaustrittsseite (13) umgelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlweitenveränderungsvorrichtung, eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen mit einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung, ein Verfahren zum additiven Fertigen von Bauteilen mittels einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung und eine Verwendung einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen.
In einer Vielzahl von Anwendungen, darunter insbesondere auch beim additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, kann es wünschenswert oder sogar nötig sein, eine Strahlweite, das heißt insbesondere den Durchmesser, eines elektromagnetischen Strahlenbündels insbesondere dynamisch zu verändern oder variabel einzustellen. Beispielsweise kann beim additiven Fertigen mit einem kleinen Spotdurchmesser eines Energiestrahls ein hoher Detaillierungsgrad erhalten werden, wobei mit einem großen Spotdurchmesser hohe Aufbauraten erreicht werden können. Insbesondere wenn Belichtungsstrategien angewendet werden, bei denen zwischen verschiedenen Bauteilbereichen unterschieden wird, in denen mit verschiedener Aufbaurate gefertigt werden kann, bedarf es einer variablen Veränderung des Spotdurchmessers, mithin der Strahlweite des Strahlenbündels des Energiestrahls. Beispielsweise kann eine Hülle-Kern-Belichtungsstrategie zur Anwendung kommen, bei welcher in einem Hüllen- oder Konturbereich eines Bauteils mit kleinem Spotdurchmesser und hohem Detaillierungsgrad gearbeitet wird, wobei im Kernbereich mit großem Spotdurchmesser und hoher Aufbaurate gefertigt wird. Die Strahlweite muss dann mindestens einmal pro Pulvermaterialschicht, gegebenenfalls sogar mehrfach, insbesondere für jedes gefertigte Bauteil und/oder für jede Insel eines Bauteils, verändert werden. Dies kann dazu führen, dass innerhalb eines Baujobs in der Größenordnung von 100.000-mal zwischen verschiedenen Spotdurchmessern umgeschaltet werden muss. Herkömmliche Zoom-Optiken wie beispielsweise Teleskope verwenden zur Veränderung der Strahlweite verschiebbare Linsen. Aufgrund des zur Veränderung der Strahlweite nötigen translatorischen Verlagerungswegs solcher Linsen dauert das Umschalten vergleichsweise lange, was zu erheblichen Zuwächsen in der Fertigungszeit und zu Produktivitätseinbußen führt. Darüber hinaus kann es auch zu einem fertigungsrelevanten Strahlversatz kommen, wenn der Energiestrahl, insbesondere ein Hauptstrahl des Strahlenbündels, nicht perfekt zu einer optischen Achse des Teleskops justiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlweitenveränderungsvorrichtung, eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen mit einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung, ein Verfahren zum additiven Fertigen von Bauteilen mittels einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung und eine Verwendung einer solchen Strahlweitenveränderungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest vermieden sind, vorzugsweise nicht auftreten.
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.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Strahlweitenveränderungsvorrichtung zur Veränderung einer Strahlweite, das heißt insbesondere eines Durchmessers, eines elektromagnetischen Strahlenbündels geschaffen wird, insbesondere für eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial. Die Strahlweitenveränderungsvorrichtung weist eine erste Parabolspiegelvorrichtung und eine zweite Parabolspiegelvorrichtung auf. Außerdem weist die Strahlweitenveränderungsvorrichtung auf einer Strahleintrittsseite eine Lageveränderungsvorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um ein in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung eintretendes Strahlenbündel parallel zu einer ersten optischen Achse der ersten Parabolspiegelvorrichtung auf die erste Parabolspiegelvorrichtung zu lenken und einen Abstand eines Hauptstrahls des Strahlenbündels zu der ersten optischen Achse zu verändern. Die erste Parabolspiegelvorrichtung und die zweite Parabolspiegelvorrichtung sind derart relativ zueinander angeordnet, dass sie einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen. Zugleich sind die erste Parabolspiegelvorrichtung und die zweite Parabolspiegelvorrichtung derart relativ zueinander angeordnet, dass das parallel zu der ersten optischen Achse auf die erste Parabolspiegelvorrichtung treffende Strahlenbündel von der ersten Parabolspiegelvorrichtung über den gemeinsamen Brennpunkt auf die zweite Parabolspiegelvorrichtung reflektiert wird, wobei das Strahlenbündel durch die zweite Parabolspiegelvorrichtung in eine Richtung parallel zu einer zweiten optischen Achse der zweiten Parabolspiegelvorrichtung zu einer Strahlaustrittsseite umgelenkt wird. Die hier vorgeschlagene Strahlweitenveränderungsvorrichtung ermöglicht es insbesondere, die Strahlweite eines elektromagnetischen Strahlenbündels sehr schnell zu verändern. Insbesondere bedarf es in der Lageveränderungsvorrichtung keiner langen Verlagerungswege, um den Abstand des Hauptstrahls von der ersten optischen Achse zu verändern. Daraus ergibt sich insbesondere bei einer Anwendung zum additiven Fertigen eine deutliche Einsparung an Fertigungszeit und damit ein erheblicher Zuwachs an Produktivität. Besonders vorteilhaft ermöglicht der Aufbau der Strahlweitenveränderungsvorrichtung eine Ausgestaltung der Lageveränderungsvorrichtung derart, dass eine Drehbewegung eines optischen Elements in eine Änderung des Abstands des Hauptstrahls zur ersten optischen Achse umgesetzt wird. Gerade dies ermöglicht besonders geringe Verstellzeiten für die Strahlweite und damit hohe Produktivitätssteigerungen insbesondere in der additiven Fertigung.
Insbesondere wird der Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse dort gemessen, wo das Strahlenbündel und damit zugleich der Hauptstrahl parallel zu der ersten optischen Achse ist, insbesondere unmittelbar vor dem Auftreffen des Strahlenbündels auf die erste Parab ol spi egelvorri chtung.
Insbesondere tritt das elektromagnetische Strahlenbündel kollimiert im Bereich der Strahleintrittsseite in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung ein und wird durch die Lageveränderungsvorrichtung kollimiert in definiertem, veränderbarem Abstand zu der ersten optischen Achse auf die erste Parabolspiegelvorrichtung gelenkt. Die erste Parabolspiegelvorrichtung fokussiert das Strahlenbündel in den gemeinsamen Brennpunkt, von dem ausgehend das dann divergente Strahlenbündel auf die zweite Parabolspiegelvorrichtung trifft, durch die es entlang oder versetzt zu der zweiten optischen Achse wiederum kollimiert, aber mit abhängig von dem Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse veränderter Strahlweite, zu der Strahlaustrittsseite reflektiert wird.
Insbesondere ändert sich ein erster Abstand eines ersten lokalen Auftrefforts des Strahlenbündels auf der ersten Parabolspiegelvorrichtung zu dem gemeinsamen Brennpunkt mit dem Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse. Abhängig von dem ersten Abstand, der auch als erste lokale Brennweite bezeichnet wird, ändert sich wiederum ein Konvergenzwinkel des Strahlenbündels, den dieses auf seinem Weg von dem ersten lokalen Auftreffort zu dem gemeinsamen Brennpunkt aufweist. Zugleich ändert sich aber auch die Lage eines zweiten lokalen Auftrefforts des Strahlenbündels auf der zweiten Parabolspiegelvorrichtung und damit zugleich ein zweiter Abstand des zweiten lokalen Auftrefforts zu dem gemeinsamen Brennpunkt, der auch als zweite lokale Brennweite bezeichnet wird. Ein Divergenzwinkel des Strahlenbündels, den dieses auf seinem Weg von dem gemeinsamen Brennpunkt zu dem zweiten lokalen Auftreffort aufweist, ist gleich dem Konvergenzwinkel. Aufgrund der relativen Anordnung der ersten Parabolspiegelvorrichtung und der zweiten Parabolspiegelvorrichtung zueinander und zu dem gemeinsamen Brennpunkt vergrößert sich der zweite Abstand, wenn der erste Abstand kleiner wird, und umgekehrt. Ein erstes Verhältnis einer ersten Strahlweite des kollimiert in die erste Parabolspiegelvorrichtung eintretenden Strahlenbündels zu einer zweiten Strahlweite des kollimiert aus der zweiten Parabolspiegelvorrichtung austretenden Strahlenbündels ändert sich wie ein zweites Verhältnis des ersten Abstands zu dem zweiten Abstand, das heißt dem Abbildungsverhältnis der Anordnung aus der ersten Parabolspiegelvorrichtung und der zweiten Parabolspiegelvorrichtung; insbesondere entspricht das erste Verhältnis dem zweiten Verhältnis. Es ist daher bei festgehaltener erster Strahlweite möglich, durch Veränderung des Abstands des Hauptstrahls des Strahlenbündels zu der ersten optischen Achse die zweite Strahlweite zu verändern, insbesondere einzustellen.
Unter einer Parabolspiegelvorrichtung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine optische Vorrichtung verstanden, die eine zumindest abschnittsweise parabelförmige oder paraboloid-förmige reflektierende Fläche aufweist. In einer Ausgestaltung kann die Parabolspiegelvorrichtung ein - vollständiger - Parabolspiegel sein. Die Parabolspiegelvorrichtung kann aber auch insbesondere eine Teilfläche eines Rotationsparaboloids aufweisen. Insbesondere kann die Parabolspiegelvorrichtung als Teil eines Parabolspiegels, insbesondere als halber Parabolspiegel, oder als Parabolspiegel mit einer insbesondere zentralen Öffnung, insbesondere zur Durchführung des Strahlenbündels, ausgebildet sein.
Unter einem Hauptstrahl eines Strahlenbündels wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Mittenstrahl, das heißt insbesondere ein entlang einer Symmetrie- oder Mittenachse des Strahlenbündels verlaufender Strahl verstanden. Alternativ oder zusätzlich folgt der Hauptstrahl der Trajektorie eines Schwerpunkts eines Querschnitts des Strahlenbündels, insbesondere der Trajektorie eines Schwerpunkts des Intensitätsprofils des Strahlenbündels.
Dass die erste Parabolspiegelvorrichtung und die zweite Parabolspiegelvorrichtung einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen, bedeutet insbesondere, dass ein erster Brennpunkt der ersten Parabolspiegelvorrichtung kongruent zu einem zweiten Brennpunkt der zweiten Parabolspiegelvorrichtung ist. Insbesondere ist der gemeinsame Brennpunkt ein Punkt im Raum, an dem die zueinander kongruenten ersten und zweiten Brennpunkte der ersten und zweiten Parabolspiegelvorrichtungen angeordnet sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strahlweitenveränderungsvorrichtung auf der Strahlaustrittsseite eine Ausgleichsvorrichtung aufweist, die angeordnet und eingerichtet ist, um einen durch die Veränderung des Abstands des Hauptstrahls des Strahlenbündels zu der ersten optischen Achse bewirkten Strahlversatz auszugleichen, insbesondere derart, dass der Hauptstrahl die Strahlweitenveränderungsvorrichtung unabhängig von dem Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse stets auf einer selben Austrittsachse verlässt. Damit ist vorteilhaft ein reproduzierbarer Austritt des Strahlenbündels aus der Strahlweitenveränderungsvorrichtung gewährleistet. Insbesondere bei einer Anwendung in der additiven Fertigung kann auf diese Weise ein hoher Qualitätsstandard beibehalten werden, wobei insbesondere ein Parallelversatz des Hauptstrahls zu den optischen Achsen der Strahlweitenveränderungsvorrichtung unkritisch ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Parabolspiegelvorrichtung und die zweite Parabolspiegelvorrichtung derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die zweite optische Achse senkrecht auf der ersten optischen Achse steht. Dies stellt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung der ersten Parabolspiegelvorrichtung relativ zu der zweiten Parabolspiegelvorrichtung dar.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Parabolspiegelvorrichtung gespiegelt zu der ersten Parabolspiegelvorrichtung angeordnet ist. Dies stellt eine ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung der ersten Parabolspiegelvorrichtung relativ zu der zweiten Parabolspiegelvorrichtung dar.
In einer Ausführungsform ist die zweite Parabolspiegelvorrichtung um eine Spiegelachse, die einen Winkel von 45° mit der ersten optischen Achse einschließt, gespiegelt zu der ersten Parabolspiegelvorrichtung angeordnet.
Optional schließt die Spiegelung eine Skalierungsfaktor, das heißt eine Skalierung, ein. Insbesondere ist der Skalierungsfaktor von eins verschieden. Insbesondere ist der Skalierungsfaktor in einer Ausführungsform größer als 1. Insbesondere ist in diesem Fall die zweite Parabolspiegelvorrichtung eine gespiegelte, vergrößerte Version der ersten Parab ol spi egelvorri chtung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lageveränderungsvorrichtung ein erstes drehbares optisches Element aufweist und eingerichtet ist, um den Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des ersten drehbaren optischen Elements zu verändern. Insbesondere ist die Lageveränderungsvorrichtung eingerichtet, um den Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse durch Drehung des ersten drehbaren optischen Elements zu verändern. Insbesondere wird auf diese Weise vorteilhaft eine Drehbewegung in eine Strahlweitenveränderung umgesetzt. Drehbewegungen lassen sich insbesondere schneller als translatorische Verlagerungsbewegungen bewirken. Außerdem kann die Lageveränderungsvorrichtung vorteilhaft so ausgestaltet sein, dass bereits eine vergleichsweise kleine Drehwinkeländerung eine vergleichsweise große Änderung in der Strahlweite bewirkt, sodass es keiner großen Verstellung des Drehwinkels des ersten drehbaren optischen Elements bedarf, um die Strahlweite zu verändern. Gerade auf diese Weise wird insbesondere im Bereich der additiven Fertigung ein erheblicher Zuwachs an Produktivität erzielt.
In einer Ausführungsform weist die Lageveränderungsvorrichtung eine erste ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Drehung des ersten drehbaren optischen Elements, das heißt insbesondere zur Veränderung des Drehwinkels des ersten drehbaren optischen Elements auf. In einer Ausführungsform ist die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung als Galvanometerantrieb ausgebildet. Dies stellt eine ebenso funktionale wie zuverlässige, robuste und exakte Ausgestaltung der ersten Aktorvorrichtung dar.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung ein zweites drehbares optisches Element aufweist und eingerichtet ist, um den Strahlversatz durch Drehung des zweiten drehbaren optischen Elements auszugleichen. Dies stellt eine besonders vorteilhafte und präzise Ausgestaltung der Ausgleichsvorrichtung dar, wobei insbesondere der Strahlversatz mit besonders geringem Stellaufwand, insbesondere mit besonders geringem Stellweg ausgeglichen werden kann.
In einer Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung eine zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Drehung des zweiten drehbaren optischen Elements, das heißt insbesondere zur Veränderung des Drehwinkels des zweiten drehbaren optischen Elements auf. In einer Ausführungsform ist die zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung als Galvanometerantrieb ausgebildet. Dies stellt eine ebenso funktionale wie zuverlässige, robuste und exakte Ausgestaltung der zweiten Aktorvorrichtung dar.
In einer Ausführungsform weist die Strahlweitenveränderungsvorrichtung selbst eine Ansteuervorrichtung auf, die mit dem ersten drehbaren optischen Element und/oder mit dem zweiten drehbaren optischen Element, insbesondere mit der ersten ansteuerbaren Aktorvorrichtung und/oder mit der zweiten ansteuerbaren Aktorvorrichtung, wirkverbunden und eingerichtet ist, um zumindest eines der genannten Elemente oder eine der genannten Vorrichtungen anzusteuern. Insbesondere ist die Ansteuervorrichtung eingerichtet, um aufeinander abgestimmte Drehungen des ersten drehbaren optischen Elements und des zweiten drehbaren optischen Elements zu bewirken; insbesondere ist die Ansteuervorrichtung eingerichtet, um die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung und die zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung aufeinander abgestimmt anzusteuern. Insbesondere auf diese Weise kann der durch die Veränderung des Abstands des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse bewirkte Strahlversatz sicher kompensiert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lageveränderungsvorrichtung identisch mit der Ausgleichsvorrichtung ist. Dies bedeutet insbesondere, dass nur eine einzige Vorrichtung vorgesehen ist, die sowohl als Lageveränderungsvorrichtung als auch als Ausgleichsvorrichtung fungiert. Insbesondere ist das erste drehbare optische Element identisch mit dem zweiten drehbaren optischen Element. Insbesondere ist auch die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung identisch mit der zweiten ansteuerbaren Aktorvorrichtung.
Alternativ ist es möglich, dass die Ausgleichsvorrichtung teilweise von der Lageveränderungsvorrichtung separat ausgebildet ist, wobei jedoch das erste drehbare optische Element identisch mit dem zweiten drehbaren optischen Element ist. Insbesondere teilen sich in diesem Fall die Ausgleichsvorrichtung und die Lageveränderungsvorrichtung ein gemeinsames drehbares optisches Element. Insbesondere ist auch in diesem Fall die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung identisch mit der zweiten ansteuerbaren Aktorvorrichtung, oder anders ausgedrückt teilen sich die Ausgleichsvorrichtung und Lageveränderungsvorrichtung eine gemeinsame ansteuerbare Aktorvorrichtung.
In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, dass die Lageveränderungsvorrichtung und die Ausgleichsvorrichtung separat voneinander ausgebildet sind, jedoch einen gleichen oder gleichartigen Aufbau oder eine gleiche oder gleichartige Ausgestaltung aufweisen. Anders ausgedrückt ist somit bei dieser Ausführungsform zweimal eine gleiche oder gleichartige Vorrichtung vorgesehen, die einmal als Lageveränderungsvorrichtung und ein zweites Mal als Ausgleichsvorrichtung fungiert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lageveränderungsvorrichtung als das erste drehbare optische Element einen - insbesondere drehbar gelagerten - optisch transparenten Quader aufweist. Dies stellt eine ebenso einfache wie besonders kompakte und funktionale Ausgestaltung eines drehbaren optischen Elements dar. Zugleich kann der optisch transparente Quader auch vorteilhaft als ein einziges, gemeinsames drehbares optisches Element sowohl für die Lageveränderungsvorrichtung als auch für die Ausgleichsvorrichtung dienen, sodass die Strahlweitenveränderungsvorrichtung insgesamt sehr kompakt ausgestaltet sein kann. Insbesondere in diesem Fall sind die Abmessungen des optisch transparenten Quaders so abgestimmt, dass der aufgrund der Lageveränderung auftretende Strahlversatz unabhängig vom Drehwinkel des Quaders - insbesondere möglichst genau - ausgeglichen wird. Insbesondere sind der erste Parabolspiegel, der zweite Parabolspiegel und der Quader derart relativ zueinander angeordnet, dass die erste optische Achse und die zweite optische Achse eine Ebene aufspannen, wobei sich in einer nicht ausgelenkten Ruhelage oder Nullposition des Quaders eine erste Abmessung des Quaders, auch als Breite bezeichnet, entlang der ersten optischen Achse und eine zweite Abmessung des Quaders, auch als Länge bezeichnet, entlang der zweiten optischen Achse erstrecken. Die Breite des Quaders verhält sich zur Länge des Quaders dabei insbesondere wie eine erste nominale Brennweite der ersten Parabolspiegelvorrichtung zu einer zweiten nominalen Brennweite der zweiten Parabolspiegelvorrichtung. Dabei wird unter einer nominalen Brennweite einer Parabolspiegelvorrichtung der entlang der zugeordneten optischen Achse gemessene Abstand von einer Reflexionsfläche der Parabolspiegelvorrichtung zu deren Brennpunkt verstanden. Die nominale Brennweite ist also insbesondere die kürzeste lokale Brennweite der Parabolspiegelvorrichtung. Ein gegebenenfalls abhängig vom Drehwinkel des Quaders auftretender, geringfügiger Parallelversatz wird durch eine insbesondere als Teil einer Scannervorrichtung vorgesehene Fokussierlinse in eine geringfügige Änderung des Einfallswinkels auf einen Arbeitsbereich einer Fertigungsvorrichtung übersetzt, was vernachlässigt werden kann.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Lageveränderungsvorrichtung als das erste drehbare optische Element eine erste Spiegelanordnung aufweist, wobei die erste Spiegelanordnung zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete erste Spiegel aufweist, wobei die erste Spiegelanordnung um ihren Schwerpunkt - das heißt insbesondere um den gedachten Schwerpunkt der Anordnung aus den beiden ersten Spiegeln, ohne Berücksichtigung etwaiger Gehäuse-, Fassungs-, Halterungs- oder Befestigungsvorrichtungen - drehbar ist. Insbesondere sind die ersten Spiegel schräg zu einer gedachten Verbindungslinie der Mittelpunkte der ersten Spiegel angeordnet. Vorteilhaft kann bei dieser Ausgestaltung der Lageveränderungsvorrichtung eine vergleichsweise große Änderung des Abstands des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse pro Drehwinkel bewirkt werden, sodass eine besonders schnelle Verstellung der Strahlweite möglich ist.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Lageveränderungsvorrichtung eine erste Strahlführungsanordnung mit einem eine erste Brennweite aufweisenden ersten fokussierenden Element, einem ersten Drehspiegel als dem ersten drehbaren optischen Element, und einer dritten Parabolspiegelvorrichtung aufweist, wobei der erste Drehspiegel in einem ersten Fokus der dritten Parabolspiegelvorrichtung und im Abstand der ersten Brennweite von dem ersten fokussierenden Element derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel von dem ersten fokussierenden Element über den ersten Drehspiegel auf die dritte Parabolspiegelvorrichtung geführt wird. Vorteilhaft kann auch bei dieser Ausgestaltung der Lageveränderungsvorrichtung eine besonders große Änderung des Abstands des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse pro Drehwinkel des ersten Drehspiegels bewirkt werden, wobei außerdem die zu bewegende Masse des Drehspiegels sehr gering ist, sodass eine besonders schnelle Änderung der Strahlweite möglich ist. Insbesondere ist eine dritte optische Achse der dritten Parabolspiegelvorrichtung parallel zu der ersten optischen Achse ausgerichtet. Insbesondere ist die dritte Parabolspiegelvorrichtung entlang einer durch die Ausrichtung der ersten optischen Achse und der dritten optischen Achse vorgegebenen Richtung der ersten Parabolspiegelvorrichtung gegenüberliegend angeordnet, sodass das Strahlenbündel von der dritten Parabolspiegelvorrichtung in die erste Parabolspiegelvorrichtung reflektiert werden kann.
Unter einem Drehspiegel wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein drehbarer Spiegel, das heißt insbesondere ein drehbar gelagerter Spiegel verstanden.
Der erste Fokus ist insbesondere ein dritter Brennpunkt der dritten Parabolspiegelvorrichtung.
In einer Ausführungsform ist das erste fokussierende Element als Linse oder als Linsensystem ausgebildet. Alternativ kann das erste fokussierende Element aber auch als gekrümmter Spiegel, insbesondere als Parabolspiegelvorrichtung, insbesondere Parabolspiegel, ausgebildet sein.
Das insbesondere kollimierte Strahlenbündel tritt auf der Strahleintrittsseite in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung ein; es wird durch das erste fokussierende Element auf den ersten Drehspiegel fokussiert und von diesem auf die dritte Parabolspiegelvorrichtung reflektiert. Durch die dritte Parabolspiegelvorrichtung wird das Strahlenbündel wieder kollimiert und parallel zu der dritten optischen Achse und insbesondere zugleich parallel zu der ersten optischen Achse auf die erste Parabolspiegelvorrichtung gelenkt. Abhängig von dem Drehwinkel des ersten Drehspiegels erfolgt die Reflexion an der dritten Parabolspiegelvorrichtung dabei an verschiedenen Orten, wodurch insbesondere zugleich der Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse variiert. Somit kann der Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse durch Veränderung des Drehwinkels des ersten Drehspiegels verändert werden. Zugleich ergibt sich eine zusätzliche Veränderung der Strahlweite durch die Reflexion an verschiedenen Orten der dritten Parabolspiegelvorrichtung, wobei diese zusätzliche Veränderung das gleiche Vorzeichen aufweist beziehungsweise in die gleiche Richtung weist wie die sich aufgrund der Veränderung des Abstands des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse ergebende Veränderung der Strahlweite. Somit wird der Effekt der Strahlweitenveränderungsvorrichtung bei dieser Ausgestaltung der Lageveränderungsvorrichtung vorteilhaft noch verstärkt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung als das zweite drehbare optische Element einen - insbesondere drehbar gelagerten - optisch transparenten Quader aufweist.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung als das zweite drehbare optische Element eine zweite Spiegelanordnung aufweist, wobei die zweite Spiegelanordnung zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete zweite Spiegel aufweist, wobei die zweite Spiegelanordnung um ihren Schwerpunkt - das heißt insbesondere um den gedachten Schwerpunkt der Anordnung aus den beiden zweiten Spiegeln, ohne Berücksichtigung etwaiger Gehäuse-, Fassungs-, Halterungs- oder Befestigungsvorrichtungen - drehbar ist. Insbesondere sind die zweiten Spiegel schräg zu einer gedachten Verbindungslinie der Mittelpunkte der zweiten Spiegel angeordnet. Vorteilhaft kann bei dieser Ausgestaltung der Ausgleichsvorrichtung eine vergleichsweise große Verschiebung des Hauptstrahls pro Drehwinkel bewirkt werden, sodass eine besonders schnelle Kompensation des Strahlversatzes möglich ist.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung eine zweite Strahlführungsanordnung mit einem eine zweite Brennweite aufweisenden zweiten fokussierenden Element, einem zweiten Drehspiegel als dem zweiten drehbaren optischen Element, und einer vierten Parabolspiegelvorrichtung aufweist, wobei der zweite Drehspiegel in einem zweiten Fokus der vierten Parabolspiegelvorrichtung und im Abstand der zweiten Brennweite von dem zweiten fokussierenden Element derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel von der vierten Parabolspiegelvorrichtung über den zweiten Drehspiegel auf das zweite fokussierende Element geführt wird. Vorteilhaft kann auch bei dieser Ausgestaltung der Ausgleichsvorrichtung eine vergleichsweise große Verschiebung des Hauptstrahls pro Drehwinkel bewirkt werden, sodass eine besonders schnelle Kompensation des Strahlversatzes möglich ist. Insbesondere ist eine vierte optische Achse der vierten Parabolspiegelvorrichtung parallel zu der zweiten optischen Achse ausgerichtet. Insbesondere ist die vierte Parabolspiegelvorrichtung entlang einer durch die Ausrichtung der zweiten optischen Achse und der vierten optischen Achse vorgegebenen Richtung der zweiten Parabolspiegelvorrichtung gegenüberliegend angeordnet, sodass das Strahlenbündel von der zweiten Parabolspiegelvorrichtung in die vierte Parabolspiegelvorrichtung reflektiert werden kann.
Der zweite Fokus ist insbesondere ein vierter Brennpunkt der vierten Parabolspiegelvorrichtung.
In einer Ausführungsform ist das zweite fokussierende Element als Linse oder als Linsensystem ausgebildet. Alternativ kann das zweite fokussierende Element aber auch als gekrümmter Spiegel, insbesondere als Parabolspiegelvorrichtung, insbesondere Parabolspiegel, ausgebildet sein.
Das mit verschiedenen Abständen des Hauptstrahls von der zweiten optischen Achse kollimiert von der zweiten Parabolspiegelvorrichtung herkommende Strahlenbündel trifft entsprechend den resultierenden verschiedenen Abständen des Hauptstrahls von der vierten optischen Achse an verschiedenen Auftrefforten auf die vierte Parabolspiegelvorrichtung. Dabei hängt der Abstand des Hauptstrahls von der vierten optischen Achse im Ergebnis von dem Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse ab. Durch die vierte Parabolspiegelvorrichtung wird das Strahlenbündel unabhängig von dem jeweiligen Abstand des Hauptstrahls zu der vierten optischen Achse auf den zweiten Fokus oder - gleichbedeutend - vierten Brennpunkt fokussiert, wo der zweite Drehspiegel angeordnet ist. Dieser wird nun insbesondere durch eine entsprechend eingerichtete Ansteuervorrichtung oder Steuervorrichtung so angesteuert, dass er das Strahlenbündel auf das zweite fokussierende Element lenkt. Durch dieses wird das Strahlenbündel wieder kollimiert, wobei es die Strahlweitenveränderungsvorrichtung unabhängig von dem Abstand des Hauptstrahls zu der vierten optischen Achse - und damit insbesondere unabhängig von dem Abstand des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse - stets entlang derselben Achse verlässt. Somit wird mittels der Ausgleichsvorrichtung vorteilhaft jeglicher Strahlversatz vermieden. Insbesondere ist die Ansteuervorrichtung oder Steuervorrichtung derart ausgebildet und zur Ansteuerung des zweiten Drehspiegels, insbesondere der zweiten Aktorvorrichtung eingerichtet, dass der zweite Drehspiegel das Strahlenbündel stets unabhängig von dem jeweiligen Abstand des Hauptstrahls zu der vierten optischen Achse entlang derselben Achse auf das fokussierende Element umlenkt. Zugleich ergibt sich eine zusätzliche Veränderung der Strahlweite durch die Reflexion an verschiedenen Auftrefforten der vierten Parabolspiegelvorrichtung, wobei auch diese zusätzliche Veränderung das gleiche Vorzeichen aufweist beziehungsweise in die gleiche Richtung weist wie die sich aufgrund der Veränderung des Abstands des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse ergebende Veränderung der Strahlweite. Somit wird der Effekt der Strahlweitenveränderungsvorrichtung bei dieser Ausgestaltung der Ausgleichsvorrichtung vorteilhaft zusätzlich verstärkt.
Die zuvor beschriebenen, verschiedenen Lageveränderungsvorrichtungen sind beliebig mit den ebenfalls zuvor beschriebenen verschiedenen Ausgleichsvorrichtungen kombinierbar. Verschiedene Ausführungsformen der Strahlweitenveränderungsvorrichtung können also verschiedene Kombinationen von Ausgestaltungen der Lageveränderungsvorrichtung einerseits und der Ausgleichsvorrichtung andererseits aufweisen.
Es sind aber auch Ausführungsformen der Strahlweitenveränderungsvorrichtung möglich, bei denen die Lageveränderungsvorrichtung und die Ausgleichsvorrichtung identisch oder jeweils gleich oder gleichartig ausgebildet sind.
Insbesondere ist in einer Ausführungsform ein transparenter optischer Quader als gemeinsames drehbares optisches Element der Lageveränderungsvorrichtung und der Ausgleichsvorrichtung vorgesehen. Insbesondere sind in diesem Fall die Lageveränderungsvorrichtung und die Ausgleichsvorrichtung identisch, als eine einzige Vorrichtung, ausgebildet, wobei diese einzige Vorrichtung insbesondere den drehbar gelagerten transparenten optischen Quader und eine ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Bewirkung einer Drehung des transparenten optischen Quaders aufweist. Insbesondere sind dann die Abmessungen des optisch transparenten Quaders so abgestimmt, dass der aufgrund der Lageveränderung auftretende Strahlversatz unabhängig vom Drehwinkel des Quaders - insbesondere möglichst genau - ausgeglichen wird. Insbesondere sind der erste Parabolspiegel, der zweite Parabolspiegel und der Quader derart relativ zueinander angeordnet, dass die erste optische Achse und die zweite optische Achse die bereits zuvor beschriebene Ebene aufspannen, wobei sich in der nicht ausgelenkten Ruhelage oder Nullposition des Quaders die erste Abmessung des Quaders, auch als Breite bezeichnet, entlang der ersten optischen Achse und die zweite Abmessung des Quaders, auch als Länge bezeichnet, entlang der zweiten optischen Achse erstrecken. Die Breite des Quaders verhält sich zur Länge des Quaders dann insbesondere wie die erste nominale Brennweite der zweiten nominalen Brennweite.
In einer anderen Ausführungsform weisen die Lageveränderungsvorrichtung und die Ausgleichsvorrichtung jeweils als drehbares optisches Element eine jeweilige Spiegelanordnung auf, wobei die Spiegelanordnungen jeweils zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete Spiegel aufweisen, die bevorzugt schräg zu einer gedachten Verbindungslinie der jeweiligen Mittelpunkte der Spiegel stehen, wobei die Spiegelanordnungen jeweils um ihre Schwerpunkte drehbar sind. Die Spiegelanordnungen weisen insbesondere außerdem jeweils eine ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Bewirkung einer Drehung der jeweiligen Spiegelanordnung auf. Es sind also zwei derartige Spiegelanordnungen vorgesehen, eine erste Spiegelanordnung als die Lageveränderungsvorrichtung und eine zweite Spiegelanordnung als die Ausgleichsvorrichtung. Insbesondere ist die Ansteuervorrichtung oder Steuervorrichtung eingerichtet, um die beiden ansteuerbaren Aktorvorrichtungen aufeinander abgestimmt anzusteuern.
In einer anderen Ausführungsform weisen die Lageveränderungsvorrichtung und die Ausgleichsvorrichtung jeweils eine Strahlführungsanordnung mit je einem fokussierenden Element mit einer zugeordneten Brennweite, einem Drehspiegel als dem drehbaren optischen Element, und einer zugeordneten Parabolspiegelvorrichtung auf, wobei der Drehspiegel jeweils in einem zugeordneten Fokus der jeweiligen Parabolspiegelvorrichtung und im Abstand der zugeordneten Brennweite von dem jeweiligen fokussierenden Element angeordnet ist. Die Strahlführungsanordnungen weisen insbesondere außerdem jeweils eine ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Bewirkung einer Drehung des jeweiligen Drehspiegels auf. Es sind also zwei derartige Strahlführungsanordnungen vorgesehen, eine erste Strahlführungsanordnung als die Lageveränderungsvorrichtung und eine zweite Strahlführungsanordnung als die Ausgleichsvorrichtung. Insbesondere ist die Ansteuervorrichtung oder Steuervorrichtung eingerichtet, um die beiden ansteuerbaren Aktorvorrichtungen aufeinander abgestimmt anzusteuern.
In einer anderen Ausführungsform weist die Lageveränderungsvorrichtung eine erste solche Strahlführungsanordnung auf, wobei die Ausgleichsvorrichtung eine zweite solche Strahlführungsanordnung aufweist, wobei die beiden Strahlführungsanordnungen sich jedoch ein gemeinsames drehbares optisches Element, das heißt einen gemeinsamen Drehspiegel teilen. Die Lageveränderungsvorrichtung und die Ausgleichsvorrichtung weisen also ein identisches drehbares optisches Element auf. Desgleichen ist insbesondere auch nur eine gemeinsame ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Bewirkung der Drehbewegung des gemeinsam Drehspiegels vorgesehen. Der gemeinsame Drehspiegel ist insbesondere als beidseitig spiegelnd ausgebildeter Doppelspiegel ausgebildet.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, die eine erfindungsgemäße Strahlweitenveränderungsvorrichtung oder eine Strahlweitenveränderungsvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung eine insbesondere auf der Strahleintrittsseite der Strahlweitenveränderungsvorrichtung angeordnete Strahlerzeugungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines elektromagnetischen Strahlenbündels. Weiterhin weist die Fertigungsvorrichtung eine - insbesondere auf der Strahlaustrittsseite angeordnete - Scannervorrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich lokal selektiv mit dem Strahlenbündel zu bestrahlen, um mittels des Strahlenbündels ein Bauteil aus dem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen. Schließlich weist die Fertigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung auf, die mit der Strahlweitenveränderungsvorrichtung und der Scannervorrichtung wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Strahlweitenveränderungsvorrichtung und die Scannervorrichtung anzusteuern. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, um eine Strahlweite des Strahlenbündels durch Ansteuerung der Strahlweitenveränderungsvorrichtung, insbesondere der Ansteuervorrichtung oder mindestens einer der ansteuerbaren Aktorvorrichtungen der Strahlweitenveränderungsvorrichtung, insbesondere aller ansteuerbaren Aktorvorrichtungen der Strahlweitenveränderungsvorrichtung, zu verändern. In Zusammenhang mit der Fertigungsvorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Strahlweitenveränderungsvorrichtung erläutert wurden.
Insbesondere sind die Strahlerzeugungsvorrichtung, die Strahlweitenveränderungsvorrichtung und die Scannervorrichtung derart relativ zueinander angeordnet, dass das von der Strahlerzeugungsvorrichtung erzeugte Strahlenbündel zunächst in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung eintritt, wo die Strahlweite des Strahlenbündels eingestellt, insbesondere verändert wird, wobei das Strahlenbündel danach mit der entsprechend eingestellten oder veränderten Strahlweite von der Strahlweitenveränderungsvorrichtung zu der Scannervorrichtung gelangt. Durch die Scannervorrichtung wird das Strahlenbündel dann auf den Arbeitsbereich umgelenkt.
Insbesondere ist die Strahlerzeugungsvorrichtung eingerichtet, um ein kollimiertes Strahlenbündel zu erzeugen. In einer Ausführungsform weist die Strahlerzeugungsvorrichtung eine Strahlquelle, beispielsweise einen - gepulsten oder kontinuierlichen (cw) - Laser, auf, sowie eine Kollimationsoptik, die angeordnet und eingerichtet ist, um das von der Strahlquelle erzeugte Strahlenbündel zu kollimieren. Die Kollimationsoptik ist in einer Ausführungsform als Linse oder Linsensystem ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass die Kollimationsoptik einen gekrümmten Spiegel, insbesondere eine Parabolspiegelvorrichtung, insbesondere einen Parabolspiegel, aufweist oder als solche ausgebildet ist. Falls die Strahlquelle bereits selbst ein hinreichend kollimiertes Strahlenbündel erzeugt, kann die Kollimationsoptik auch entfallen.
Die Steuervorrichtung ist insbesondere mit mindestens einer ansteuerbaren Aktorvorrichtung, insbesondere mit allen ansteuerbaren Aktorvorrichtungen der Strahlweitenveränderungsvorrichtung wirkverbunden und eingerichtet, um diese anzusteuern, insbesondere wie dies zuvor in Zusammenhang mit der Strahlweitenveränderungsvorrichtung beschrieben wurde. Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um aufeinander abgestimmte Drehungen des ersten drehbaren optischen Elements und des zweiten drehbaren optischen Elements zu bewirken; insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung und die zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung aufeinander abgestimmt anzusteuern. Insbesondere auf diese Weise kann der durch die Veränderung des Abstands des Hauptstrahls zu der ersten optischen Achse bewirkte Strahlversatz sicher kompensiert werden. Alternativ ist die Steuervorrichtung mit der Ansteuervorrichtung der Strahlweitenveränderungsvorrichtung wirkverbunden. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung beispielsweise lediglich eine Vorgabe für eine bestimmte Strahlweite an die Ansteuervorrichtung übermitteln, wobei die Ansteuervorrichtung ihrerseits die konkrete Ansteuerung der mindestens einen ansteuerbaren Aktorvorrichtung übernimmt, um die Vorgabe umzusetzen.
Unter einem additiven oder generativen Fertigen oder Herstellen eines Bauteils wird insbesondere ein Pulverbett-basiertes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils verstanden, 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), 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.
Das Strahlenbündel ist insbesondere ein - gepulster oder kontinuierlicher (cw) - Laserstrahl.
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 an Bestrahlungspositionen zu verlagern.
Insbesondere weist die Fertigungsvorrichtung eine Fokussierlinse auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um das Strahlenbündel in Richtung auf den Arbeitsbereich zu fokussieren. Insbesondere weist die Scannervorrichtung die Fokussierlinse auf.
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.
Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Computer, insbesondere Personal Computer (PC), einer Einschubkarte oder Ansteuerkarte, und einem FPGA-Board.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial geschaffen wird, wobei ein Arbeitsbereich lokal selektiv mit einem elektromagnetischen Strahlenbündel bestrahlt wird, um das Bauteil mittels des Strahlenbündels aus dem in dem Arbeitsbereich angeordneten Pulvermaterial herzustellen, wobei eine Strahlweite des Strahlenbündels während der Herstellung des Bauteils mittels einer erfindungsgemäßen Strahlweitenveränderungsvorrichtung oder einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen verändert wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Fertigungsvorrichtung oder der Strahlweitenveränderungsvorrichtung erläutert wurden. Insbesondere ergeben sich erhebliche Produktivitätsvorteile aus der Möglichkeit, bei der Verwendung von Belichtungsstrategien mit variabler Strahlweite diese schnell verändern zu können.
Vorzugsweise wird das Bauteil mittels selektiven Lasersinterns und/oder selektiven Laserschmelzens gefertigt.
Als Pulvermaterial kann in bevorzugter Weise insbesondere ein metallisches oder keramisches Pulver verwendet werden.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Strahlweitenveränderungsvorrichtung oder einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial geschaffen wird. In Zusammenhang mit der Verwendung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Strahlweitenveränderungsvorrichtung, der Fertigungsvorrichtung oder dem Verfahren erläutert wurden.
Die Erfindung wird insbesondere anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Fertigungsvorrichtung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung, und
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Fertigungsvorrichtung 1 zum additiven Fertigen eines Bauteils 3 aus einem Pulvermaterial mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5.
Die Fertigungsvorrichtung 1 weist die Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 auf, sowie eine auf einer Strahleintrittsseite 7 der Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 angeordnete Strahlerzeugungsvorrichtung 9, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines elektromagnetischen Strahlenbündels 11. Außerdem weist die Fertigungsvorrichtung 1 eine insbesondere auf einer Strahlaustrittsseite 13 angeordnete Scannervorrichtung 15 auf, die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich 17 lokal selektiv mit dem Strahlenbündel 11 zu bestrahlen, um mittels des Strahlenbündels 11 das Bauteil 3 aus dem in dem Arbeitsbereich 17 angeordneten Pulvermaterial herzustellen. Die Fertigungsvorrichtung 1 weist außerdem eine Steuervorrichtung 19 auf, die mit der Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 und der Scannervorrichtung 15 wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 und die Scannervorrichtung 15 anzusteuern. Die Steuervorrichtung 19 ist eingerichtet, um eine Strahlweite des Strahlenbündels 11 durch Ansteuerung der zur Veränderung der Strahlweite des elektromagnetischen Strahlenbündels 11 eingerichteten Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 zu verändern. Die Scannervorrichtung 15 weist vorzugsweise eine Fokussierlinse auf.
Insbesondere ist die Strahlerzeugungsvorrichtung 9 eingerichtet, um das Strahlenbündel 11 als kollimiertes Strahlenbündel 11 zu erzeugen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Strahlerzeugungsvorrichtung 9 eine Strahlquelle 10, insbesondere einen - gepulsten oder kontinuierlichen (cw) - Laser, auf, sowie eine Kollimationsoptik 12, die angeordnet und eingerichtet ist, um das von der Strahlquelle 10 erzeugte Strahlenbündel 11 zu kollimieren. Die Kollimationsoptik 12 kann insbesondere als Linse oder Linsensystem ausgebildet sein. Falls die Strahlquelle 10 das Strahlenbündel 11 bereits selbst hinreichend kollimiert erzeugt, kann die Kollimationsoptik 12 auch entfallen.
Die Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 weist eine erste Parabolspiegelvorrichtung 21 und eine zweite Parabolspiegelvorrichtung 23 auf, sowie auf der Strahleintrittsseite 7 eine Lageveränderungsvorrichtung 25, die angeordnet und eingerichtet ist, um das in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 eintretende Strahlenbündel 11 parallel zu einer ersten optischen Achse A1 der ersten Parabolspiegelvorrichtung 21 auf die erste Parabolspiegelvorrichtung 21 zu lenken und einen Abstand Ab eines Hauptstrahls S des Strahlenbündels 11 zu der ersten optischen Achse A1 zu verändern, wobei der Abstand Ab dort gemessen wird, wo das Strahlenbündel 11 und damit zugleich der Hauptstrahl S parallel zu der ersten optischen Achse A1 ist. Die erste Parabolspiegelvorrichtung 21 und die zweite Parabolspiegelvorrichtung 23 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass sie einen gemeinsamen Brennpunkt B aufweisen, und dass das parallel zu der ersten optischen Achse A1 auf die erste Parabolspiegelvorrichtung 21 treffende Strahlenbündel 11 von der ersten Parabolspiegelvorrichtung 21 über den gemeinsamen Brennpunkt B auf die zweite Parabolspiegelvorrichtung 23 reflektiert wird. Durch die zweite Parabolspiegelvorrichtung 23 wird das Strahlenbündel 11 in eine Richtung parallel zu einer zweiten optischen Achse A2 der zweiten Parabolspiegelvorrichtung 23 zu der Strahlaustrittsseite 13 umgelenkt.
Insbesondere sind ein erster Brennpunkt B1 der ersten Parabolspiegelvorrichtung 21 und ein zweiter Brennpunkt B2 der zweiten Parabolspiegelvorrichtung 23 zueinander kongruent, wobei sie den gemeinsamen Brennpunkt B bilden.
Insbesondere weist die Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 auf der Strahlaustrittsseite 13 eine Ausgleichsvorrichtung 27 auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um einen durch die Veränderung des Abstands Ab des Hauptstrahls S des Strahlenbündels 11 zu der ersten optischen Achse A1 bewirkten Strahlversatz auszugleichen.
Insbesondere sind die erste Parabolspiegelvorrichtung 21 und die zweite Parabolspiegelvorrichtung 23 derart relativ zueinander angeordnet, dass die zweite optische Achse A2 senkrecht auf der ersten optischen Achse A1 steht.
Insbesondere ist die zweite Parabolspiegelvorrichtung 23 gespiegelt, insbesondere einschließlich eines Skalierungsfaktors, zu der ersten Parabolspiegelvorrichtung 21 angeordnet ist, insbesondere gespiegelt um eine hier nicht dargestellte Spiegelachse, die einen Winkel von 45° mit der ersten optischen Achse A1 einschließt.
Die Lageveränderungsvorrichtung 25 weist insbesondere ein erstes drehbares optisches Element 29.1 auf und ist eingerichtet, um den Abstand Ab des Hauptstrahls S zu der ersten optischen Achse A1 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des ersten drehbaren optischen Elements 29.1 zu verändern.
Die Ausgleichsvorrichtung 27 weist insbesondere ein zweites drehbares optisches Element 29.2 auf und ist eingerichtet, um den Strahlversatz durch Drehung des zweiten drehbaren optischen Elements 29.2 auszugleichen oder zu kompensieren.
Insbesondere ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Lageveränderungsvorrichtung 25 identisch mit der Ausgleichsvorrichtung 27, wobei insbesondere auch das erste drehbare optische Element 29.1 mit dem zweiten drehbaren optischen Element 29.2 - als ein gemeinsames drehbares optisches Element 29 - identisch ist. Insbesondere ist bei diesem Ausführungsbeispiel das gemeinsame drehbare optische Element 29 ein insbesondere auf einer nicht dargestellten ansteuerbaren Aktorvorrichtung drehbar gelagerter optisch transparenter Quader 31. Die Steuervorrichtung 19 ist insbesondere mit der ansteuerbaren Aktorvorrichtung wirkverbunden, um diese anzusteuern und einen Drehwinkel für den optisch transparenten Quader 31 einzustellen.
Bei a) ist der optisch transparente Quader 31 in einer ersten Drehposition, insbesondere einer Ruhelage oder Nullposition, dargestellt; bei b) ist der optisch transparente Quader 31 in einer von der ersten Drehposition verschiedenen zweiten Drehposition dargestellt. Dabei ist die Veränderung der Strahlweite, das heißt insbesondere eines Durchmessers D, des Strahlenbündels 11 abhängig von der Drehposition des optisch transparenten Quaders 31 erkennbar. Zugleich wird deutlich, dass der optisch transparente Quader 31 den aufgrund der Veränderung des Abstands Ab des Hauptstrahls S zu der ersten optischen Achse A1 verursachten Winkelversatz kompensiert.
Im Rahmen eines Verfahrens zum additiven Fertigen des Bauteils 3 aus einem Pulvermaterial wird der Arbeitsbereich 17 lokal selektiv mit dem elektromagnetischen Strahlenbündel 11 bestrahlt, um das Bauteil 3 mittels des Strahlenbündels 11 aus dem in dem Arbeitsbereich 17 angeordneten Pulvermaterial herzustellen. Dabei wird eine Strahlweite des Strahlenbündels 11 während der Herstellung des Bauteils 3 mittels der Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5 insbesondere gemäß einer Bestrahlungsstrategie verändert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die Lageveränderungsvorrichtung 25 als das erste drehbare optische Element 29.1 eine erste Spiegelanordnung 33 auf, die zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete erste Spiegel 35 aufweist, die schräg zu einer gedachten Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte angeordnet sind, wobei die erste Spiegelanordnung 33 um ihren Schwerpunkt drehbar ist.
Die Ausgleichsvorrichtung 27 weist als das zweite drehbare optische Element 29.2 eine zweite Spiegelanordnung 37 auf, die zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete zweite Spiegel 39 aufweist, die schräg zu einer gedachten Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte angeordnet sind, wobei die zweite Spiegelanordnung 37 um ihren Schwerpunkt drehbar ist.
Insbesondere ist der ersten Spiegelanordnung 33 eine hier nicht dargestellte erste ansteuerbare Aktorvorrichtung zugeordnet, um die erste Spiegelanordnung 33 zu drehen; der zweiten Spiegelanordnung 37 ist eine ebenfalls nicht dargestellte zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung zugeordnet, um die zweite Spiegelanordnung 37 zu drehen. Insbesondere sind die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung und die zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung jeweils mit der Steuervorrichtung 19 wirkverbunden und durch diese ansteuerbar.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Strahlweitenveränderungsvorrichtung 5.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Lageveränderungsvorrichtung 25 eine erste Strahlführungsanordnung 41 mit einem ersten fokussierenden Element 43 mit einer ersten Brennweite f1, einem ersten Drehspiegel 45 als dem ersten drehbaren optischen Element 29.1, und einer dritten Parabolspiegelvorrichtung 47 auf, wobei der erste Drehspiegel 45 in einem ersten Fokus, das heißt einem dritten Brennpunkt B3 der dritten Parabolspiegelvorrichtung 47 und im Abstand der ersten Brennweite f1 von dem ersten fokussierenden Element 43 derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel 11 von dem ersten fokussierenden Element 43 über den ersten Drehspiegel 45 auf die dritte Parabolspiegelvorrichtung 47 geführt wird.
Die Ausgleichsvorrichtung 27 weist eine zweite Strahlführungsanordnung 49 mit einem zweiten fokussierenden Element 51 mit einer zweiten Brennweite f2, einem zweiten Drehspiegel 53 als dem zweiten drehbaren optischen Element 29.2, und einer vierten Parabolspiegelvorrichtung 55 auf, wobei der zweite Drehspiegel 53 in einem zweiten Fokus, das heißt einem vierten Brennpunkt B4 der vierten Parabolspiegelvorrichtung 55 und im Abstand der zweiten Brennweite f2 von dem zweiten fokussierenden Element 51 derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel 11 von der vierten Parabolspiegelvorrichtung 55 über den zweiten Drehspiegel 53 auf das zweite fokussierende Element 51 geführt wird.
Das erste fokussierende Element 43 und das zweite fokussierende Element 51 können jeweils insbesondere als Linse oder als Linsensystem ausgebildet sein.
Bei dem hier dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist insbesondere die dritte Parabolspiegelvorrichtung 47 als Teil eines Parabolspiegels oder alternativ als Parabolspiegel mit einer insbesondere zentralen Öffnung für das Strahlenbündel 11 ausgebildet.
Insbesondere ist dem ersten Drehspiegel 45 eine hier nicht dargestellte erste ansteuerbare Aktorvorrichtung zugeordnet, um den ersten Drehspiegel 45 zu drehen; dem zweiten Drehspiegel 53 ist eine ebenfalls nicht dargestellte zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung zugeordnet, um den zweiten Drehspiegel 53 zu drehen. Insbesondere sind die erste ansteuerbare Aktorvorrichtung und die zweite ansteuerbare Aktorvorrichtung jeweils mit der Steuervorrichtung 19 wirkverbunden und durch diese ansteuerbar.
Die beiden Strahlführungsanordnungen 41, 49 können sich bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch einen gemeinsamen Drehspiegel als ein gemeinsames drehbares optisches Element 29 teilen. Die Lageveränderungsvorrichtung 25 und die Ausgleichsvorrichtung 27 weisen dann das identische, gemeinsame drehbare optische Element 29 auf. Desgleichen ist insbesondere dann auch nur eine gemeinsame ansteuerbare Aktorvorrichtung zur Bewirkung der Drehbewegung des gemeinsam Drehspiegels vorgesehen. Der gemeinsame Drehspiegel ist insbesondere als beidseitig spiegelnd ausgebildeter Doppelspiegel ausgebildet.

Claims

Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) zur Veränderung einer Strahlweite eines elektromagnetischen Strahlenbündels (11), insbesondere für eine Fertigungsvorrichtung (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen (3) aus einem Pulvermaterial, mit - einer ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) und einer zweiten Parabolspiegelvorrichtung (23), - wobei die Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) auf einer Strahleintrittsseite (7) eine Lageveränderungsvorrichtung (25) aufweist, die angeordnet und eingerichtet ist, um ein in die Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) eintretendes Strahlenbündel (11) parallel zu einer ersten optischen Achse (A1) der ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) auf die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) zu lenken und einen Abstand (Ab) eines Hauptstrahls (S) des Strahlenbündels (11) zu der ersten optischen Achse (A1) zu verändern, - wobei die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) und die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass sie einen gemeinsamen Brennpunkt (B) aufweisen, und dass das parallel zu der ersten optischen Achse (A1) auf die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) treffende Strahlenbündel (11) von der ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) über den gemeinsamen Brennpunkt (B) auf die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) reflektiert wird, und - wobei das Strahlenbündel (11) durch die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) in eine Richtung parallel zu einer zweiten optischen Achse (A2) der zweiten Parabolspiegelvorrichtung (23) zu einer Strahlaustrittsseite (13) umgelenkt wird.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei die Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) auf der Strahlaustrittsseite (13) eine Ausgleichsvorrichtung (27) aufweist, die angeordnet und eingerichtet ist, um einen durch die Veränderung des Abstands (Ab) des Hauptstrahls (S) des Strahlenbündels (11) zu der ersten optischen Achse (A1) bewirkten Strahlversatz auszugleichen.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Parabolspiegelvorrichtung (21) und die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die zweite optische Achse (A2) senkrecht auf der ersten optischen Achse (A1) steht.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Parabolspiegelvorrichtung (23) gespiegelt, optional einschließlich eines Skalierungsfaktors, zu der ersten Parabolspiegelvorrichtung (21) angeordnet ist, insbesondere gespiegelt um eine Spiegelachse, die einen Winkel von 45° mit der ersten optischen Achse (A1) einschließt.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lageveränderungsvorrichtung (25) ein erstes drehbares optisches Element (29.1) aufweist und eingerichtet ist, um den Abstand (Ab) des Hauptstrahls (S) zu der ersten optischen Achse (A1) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des ersten drehbaren optischen Elements (29.1) zu verändern.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgleichsvorrichtung (27) ein zweites drehbares optisches Element (29.2) aufweist und eingerichtet ist, um den Strahlversatz durch Drehung des zweiten drehbaren optischen Elements (29.2) auszugleichen.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lageveränderungsvorrichtung (25) identisch mit der Ausgleichsvorrichtung (27) ist, und/oder wobei das erste drehbare optische Element (29.1) identisch mit dem zweiten drehbaren optischen Element (29.2) ist.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lageveränderungsvorrichtung (25) - als das erste drehbare optische Element (29.1) einen optisch transparenten Quader (31) aufweist, oder - als das erste drehbare optische Element (29.1) eine erste Spiegelanordnung (33) aufweist, wobei die erste Spiegelanordnung (33) zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete erste Spiegel (35) aufweist, wobei die erste Spiegelanordnung (33) um ihren Schwerpunkt drehbar ist, oder - eine erste Strahlführungsanordnung (41) mit einem ersten fokussierenden Element (43) mit einer ersten Brennweite (f1), einem ersten Drehspiegel (45) als dem ersten drehbaren optischen Element (29.1), und einer dritten Parabolspiegelvorrichtung (47) aufweist, wobei der erste Drehspiegel (45) in einem ersten Fokus (B3) der dritten Parabolspiegelvorrichtung (47) und im Abstand der ersten Brennweite (f1) von dem ersten fokussierenden Element (43) derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel (11) von dem ersten fokussierenden Element (43) über den ersten Drehspiegel (45) auf die dritte Parabolspiegelvorrichtung (47) geführt wird.
Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgleichsvorrichtung (27) - als das zweite drehbare optische Element (29.2) einen optisch transparenten Quader (31) aufweist, oder - als das zweite drehbare optische Element (29.2) eine zweite Spiegelanordnung (37) aufweist, wobei die zweite Spiegelanordnung (37) zwei parallel zueinander ausgerichtete, versetzt zueinander angeordnete zweite Spiegel (39) aufweist, wobei die zweite Spiegelanordnung (37) um ihren Schwerpunkt drehbar ist, oder - eine zweite Strahlführungsanordnung (49) mit einem zweiten fokussierenden Element (51) mit einer zweiten Brennweite (f2), einem zweiten Drehspiegel (53) als dem zweiten drehbaren optischen Element (29.2), und einer vierten Parabolspiegelvorrichtung (55) aufweist, wobei der zweite Drehspiegel (53) in einem zweiten Fokus (B4) der vierten Parabolspiegelvorrichtung (55) und im Abstand der zweiten Brennweite (f2) von dem zweiten fokussierenden Element (51) derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel (11) von der vierten Parabolspiegelvorrichtung (55) über den zweiten Drehspiegel (53) auf das zweite fokussierende Element (51) geführt wird.
Fertigungsvorrichtung (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen (3) aus einem Pulvermaterial, mit - einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - einer insbesondere auf der Strahleintrittsseite (7) der Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) angeordneten Strahlerzeugungsvorrichtung (9), die eingerichtet ist zum Erzeugen eines elektromagnetischen Strahlenbündels (11), - einer insbesondere auf der Strahlaustrittsseite (13) der Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) angeordneten Scannervorrichtung (15), die eingerichtet ist, um einen Arbeitsbereich (17) lokal selektiv mit dem Strahlenbündel (11) zu bestrahlen, um mittels des Strahlenbündels (11) ein Bauteil (3) aus dem in dem Arbeitsbereich (17) angeordneten Pulvermaterial herzustellen, und mit - einer Steuervorrichtung (19), die mit der Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) und der Scannervorrichtung (15) wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) und die Scannervorrichtung (15) anzusteuern, - wobei die Steuervorrichtung (19) eingerichtet ist, um eine Strahlweite des Strahlenbündels (11) durch Ansteuerung der Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) zu verändern.
Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils (3) aus einem Pulvermaterial, wobei ein Arbeitsbereich (17) lokal selektiv mit einem elektromagnetischen Strahlenbündel (11) bestrahlt wird, um das Bauteil (3) mittels des Strahlenbündels (11) aus dem in dem Arbeitsbereich (17) angeordneten Pulvermaterial herzustellen, wobei eine Strahlweite des Strahlenbündels (11) während der Herstellung des Bauteils (3) mittels einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verändert wird.
Verwendung einer Strahlweitenveränderungsvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum additiven Fertigen eines Bauteils (3) aus einem Pulvermaterial.