优化的分区方法
阅读：952发布：2020-05-11
专利汇可以提供优化的分区方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于向增材式制造设备提供控制数据的计算机辅助的方法，所述方法具有： 访问 要制造的物体的至少一个部段的基于计算机的模型数据的第一步骤(S1)；确定所述至少一个物体部段内部的第一部分区域(51)和第二部分区域(52)的第二步骤(S2)，所述第一部分区域和第二部分区域在边界(55)上相互邻接；生成构造材料层的为了制造所述至少一个物体部段要选择性 固化 的区域的至少一个数据模型的第三步骤(S3)，在所述区域中第一部分区域横截面(51a)与第一部分区域(51)相交，而第二部分区域横截面(52a)与第一部分区域(52)相交，在所述数据模型中规定，在第一部分区域横截面(51a)中至少一个 能量 输入参数在均值上具有与第二部分区域横截面(52a)中不同的值，在通过所述至少一个能量射束向构造材料中输入能量期间，所述至少一个能量射束移动越过所述边界(55)至少一次；以及第四步骤(S4)，其中，根据在第三步骤(S3)中生成的所述至少一个数据模型提供控制数据，用以生成用于增材式制造设备的控制数据组。，下面是优化的分区方法专利的具体信息内容。
1.用于向用于制造三维物体的增材式制造设备提供控制数据的计算机辅助的方法，利用所述增材式制造设备这样来制造所述物体：逐层施加构造材料；以及利用向每个层中对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能来使构造材料固化，其方式是，用于向构造材料中输入能量的能量输入装置按照一组能量输入参数用至少一个能量射束扫描所述位置，所述用于提供控制数据的方法具有：
访问要制造的物体的至少一个部段的基于计算机的模型数据的第一步骤(S1)，确定所述至少一个物体部段内部的第一部分区域(51)和第二部分区域(52)的第二步骤(S2)，所述第一部分区域和第二部分区域在边界(55)上相互邻接，
生成构造材料层的为了制造所述至少一个物体部段要选择性固化的区域的至少一个数据模型的第三步骤(S3)，在所述区域中第一部分区域横截面(51a)与第一部分区域(51)相交，而第二部分区域横截面(52a)与第一部分区域(52)相交，在所述数据模型中规定，在第一部分区域横截面(51a)中至少一个能量输入参数在均值上具有与第二部分区域横截面(52a)中不同的值，在通过所述至少一个能量射束向构造材料中输入能量期间，所述至少一个能量射束越过所述边界(55)至少一次，
以及第四步骤(S4)，在第四步骤中，根据在第三步骤(S3)中生成的所述至少一个数据模型提供控制数据，用以生成用于增材式制造设备的控制数据组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第一步骤(S1)中，访问具有一定数量的层数据组的模型数据，所述层数据组中，每个层数据组具有一个构造材料层的一个要在制造期间选择性固化的、对应于物体部段的横截面的区域的数据模型。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个能量输入参数的值在边界区(57)之内改变，所述边界区是用所示数据模型描述的构造材料层中在边界(55)的至少一侧的一个区域，在这个区域中，要固化的位置与边界(55)具有2000μm、优选1500μm、更为优选1000μm、进一步优选100μm、最优选50μm的最大距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，使至少一个能量输入参数的值直接在越过边界(55)时改变。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，至少一个能量输入参数的值在所述边界区(57)内部逐渐改变。
6.根据权利要求3至5之一所述的方法，其中，所述至少一个能量射束在第一部分区域横截面(51a)中沿第一扫描线(81)扫描所述构造材料并在第二部分区域横截面(52a)中沿第二扫描线(82)扫描所述构造材料，在第一部分区域横截面(51a)内部的第一扫描线(81)在边界区(57)中、特别是在边界(55)上沿与第二部分区域横截面(52a)内部的第二扫描线(82)相同的方向延伸。
7.根据权利要求3至5之一所述的方法，其中，所述至少一个能量射束在第一部分区域横截面(51a)中沿第一扫描线(81)扫描所述构造材料并第二部分区域横截面(52a)中沿第二扫描线(82)扫描所述构造材料，第一扫描线(81)和第二扫描线(82)在边界区中、特别是在边界(55)上相互间具有不等于0°的角度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，第一扫描线(81)和/或第二扫描线(82)的延伸方向在边界区(57)内部逐渐改变。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其中，所述至少一个能量射束在第一部分区域横截面(51a)中沿第一扫描线(81)扫描所述构造材料并在第二部分区域横截面(52a)中沿第二扫描线(82)扫描所述构造材料，在边界区(57)之内，特别是直接在边界(55)上，第一和/或第二扫描线发生一定量的偏移，所述量小于第一扫描线(81)之间或第二扫描线(82)之间的间距的一半。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其中，所述至少一个能量射束在第一部分区域横截面(51a)中沿第一扫描线(81)扫描所述构造材料并在第二部分区域横截面(52a)中沿第二扫描线(82)扫描所述构造材料，第一部分区域横截面(51a)中的第一扫描线(81)之间的间距等于第二部分区域横截面(52a)中的第二扫描线(82)之间的间距。
11.根据权利要求1至10之一所述的方法，其中，生成n+1个前后相继的构造材料层的数据模型，其中n是自然数，在n个前后相继的构造材料层的数据模型中规定，仅在第一部分区域横截面(51a)中、但不在第二部分区域横截面(52a)中用所述至少一个能量射束扫描构造材料，并且在其后的第n+1个构造材料层的数据模型中规定，在第一部分区域横截面(51a)中以及在第二部分区域横截面(52a)中扫描构造材料。
12.用于制造三维物体的增材式制造方法，其中，通过逐层施加构造材料和通过在每个层中向对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能量而使构造材料固化来制造所述物体，其方式是，为了向构造材料中输入能量用至少一个能量射束按照一组能量输入参数扫描这些位置，其中，通过控制数据组控制所述增材式制造方法的流程，所述控制数据组使用根据权利要求1至11之一所述的方法生成。
13.用于向用于制造三维物体的增材式制造设备提供的控制数据的装置，利用所述增材式制造设备通过逐层施加构造材料和通过在每个层中向对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能量而使构造材料固化来制造所述物体，其方式是，为了向构造材料中输入能量用至少一个能量射束按照一组能量输入参数扫描这些位置，用于提供控制数据的所述装置具有：
数据访问单元(101)，所述数据访问单元设计成用于访问要制造的物体的至少一个部段的基于计算机的模型数据；
分区单元(102)，所述分区单元设计成，确定所述至少一个物体部段内部的第一部分区域(51)和第二部分区域(52)，所述第一部分区域和第二部分区域在边界(55)上相互邻接，数据模型生成单元(103)，所述数据模型生成单元设计成，生成构造材料层的为了制造所述至少一个物体部段而要选择性固化的区域的至少一个数据模型，在所述区域中第一部分区域横截面(51a)与第一部分区域(51)相交，而第二部分区域横截面(52a)与第一部分区域(52)相交，在所述数据模型中规定，在第一部分区域横截面(51a)中至少一个能量输入参数在均值上具有与第二部分区域横截面(52a)中不同的值，并且在通过所述至少一个能量射束向构造材料中输入能量期间所述至少一个能量射束移动越过所述边界(55)至少一次，以及
控制数据提供单元(104)，所述控制数据提供单元设计成，根据通过数据模型生成单元(103)生成的所述至少一个数据模型提供控制数据，用以生成用于增材式制造设备的控制数据组。
14.计算机程序，所述计算机程序具有程序代码结构，以便当通过数据处理器、特别是与增材式制造设备配合作用的数据处理器执行所述计算机程序时，实施根据权利要求1至
11的方法的所有步骤。
15.用于制造三维物体的增材式制造设备，在所述增材式制造设备中，通过逐层施加构造材料和通过在每个层中向对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能量而使构造材料固化来制造所述物体，其方式是，为了向构造材料中输入能量，利用至少一个能量射束按照一组能量输入参数扫描这些位置，所述增材式制造设备具有：
层施加装置，所述层施加装置适于向已经存在的、优选已经选择性固化的构造材料层上施加构造材料的一个层，
能量输入装置，所述能量输入装置适于利用至少一个能量射束扫描与物体在一个层中的横截面相对应的位置，以及
控制单元，所述控制单元设置成，使得所述控制单元执行根据权利要求14所述的计算机程序，以便控制物体的制造。
优化的分区方法
技术领域
背景技术
[0002] 增材式制造设备和相关的方法的特征一般而言在于，在所述制造设备和方法中，通过逐层固化无定形的构造材料来制造物体。所述固化可以通过以下方式进行：通过利用电磁辐射或粒子辐射照射构造材料来向构造材料供应热能(例如激光烧结(SLS或DMLS)或者激光熔融或电子辐射熔融)或者通过在构造材料中引起交联反应(例如光固化成型)。
[0003] 欧洲专利申请EP 2 565 018 A1希望解决这样的问题，即，在借助于增材式制造方法逐层构造构件时，在构造材料冷却或固化时会出现应力，所述应力会导致构件变形。为了解决这个问题而提出，将要制造的构件分成3D体积区域，这些体积区域本身分别通过固化所述构造材料来实现。这里目标是，这样来优化体积区域的尺寸和形状以及特别是优化体积区域的外表面的走势，使得在构件制造完成之后出现的应力最小。这里还设定，在两个体积区域之间留下间隙或者也可以使各体积区域相互重叠。
发明内容
[0004] 发明人已经确认，通过在要制造的物体中引入分别单独地并且可以也以不同的材料固化参数固化的体积区域，可能会使各体积区域相互邻接的位置处存在均匀性、尤其是强度的均匀性方面的问题。因此，本发明的目的是，提供一种方法和一种装置，通过所述方法和装置可以改进通过增材式制造方法制造的物体的均匀性。
[0005] 所述目的通过根据权利要求1的计算机辅助的方法、根据权利要求13的增材式制造方法、根据权利要求14的装置、根据权利要求15的计算机程序和根据权利要求16的增材式制造设备来实现。本发明的改进方案在从属权利要求中要求保护。特别是根据本发明的装置也可以通过后面的即在根据本发明的方法的在从属权利要求中给出的特征来改进，并且反之亦然。此外，结合一种装置说明的特征也可以用于其他根据本发明的装置，即使对此没有明确说明。
[0006] 本发明涉及一种用于向用于制造三维物体的增材式制造设备提供控制数据的计算机辅助的方法，利用所述增材式制造设备这样来所述物体：逐层施加构造材料；以及利用向每个层中对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能来使构造材料固化，其方式是，用于向构造材料中输入能量的能量输入装置按照一组能量输入参数利用至少一个能量射束扫描所述位置，所述方法具有：
[0007] 访问要制造的物体的至少一个部段的基于计算机的模型数据的第一步骤，[0008] 确定所述至少一个物体部段的第一部分区域和第二部分区域的第二步骤，所述第一部分区域和第二部分区域在边界上相互邻接，
[0009] 生成构造材料层的为了制造所述至少一个物体部段要选择性固化的区域的至少一个数据模型的第三步骤，在所述区域中，第一部分区域横截面与第一部分区域相交，而第二部分区域横截面与第一部分区域相交，在所述数据模型中规定，在第一部分区域横截面中至少一个能量输入参数在均值上具有与第二部分区域横截面中不同的值，在通过所述至少一个能量射束向构造材料中输入能量期间所述至少一个能量射束移动越过所述边界至少一次，
[0010] 以及，
[0011] 第四步骤，在第四步骤中，根据在第三步骤中生成的所述至少一个数据模型提供控制数据，用以生成用于增材式制造设备的控制数据组。
[0012] 本发明所涉及的增材式制造设备和方法特别是这样的设备和方法，其中，作为电磁辐射或粒子辐射将能量选择性地供应给构造材料的层。这里，工作平面是指得到能量供应的所述层的上侧所处的平面。这里能量输入装置例如可以具有激光器或电子辐射源，但也可以设想如特别是在光固化成型法中使用的UV光源。在光固化成型法中，通过作用到构造材料上的辐射在构造材料中引起交联反应来实现构造材料的固化，而在其他方法中、特别是在激光烧结和激光熔融或电子辐射熔融中，向构造材料供应热量。这里，借助于通过辐射引入的能量，构造材料部分或完全熔化，由此，构造材料的组成部分(例如粉末颗粒)相互连接。在构造材料冷却之后，所述构造材料就作为固体存在。由于所述过程在表面熔化(烧结)和完全熔化(熔融)之间摇摆不定，术语烧结和熔融在本申请中作为同义词使用并且不在烧结和熔融之间进行区分。
[0013] 如果在本申请中讨论存在于物体横截面下方或下方的层，则这种方向说明是指基本上垂直于层平面或垂直于构造平面的方向。表述“基本上”这里要表达的是，在一些情况下，层厚可能不是统一的，例如层厚可能在物体横截面上是单调变化的。在这种情况下假定，位于下面的层在时间上在位于上面的层之前施加并且因此设置在位于上面的层的下方。
[0014] 这里还要指出的是，通过根据本发明的增材式制造设备不仅能制造一个物体，而且还能同时制造多个物体。如果在本申请中提及制造一个物体，则可以理解的是，相应的说明内容以相同的方式也可以应用于同时制造多个物体的增材式制造方法和设备。
[0015] 这里将这样指示的序列视为控制数据组(通常也称为控制指令组)，这些指示使得依次施加构造材料的层并用能量辐射扫描相应层的对应于要制造的物体横截面的区域，以便使构造材料固化。
[0016] 具体而言，控制数据组基于所述一个或所述多个要制造的物体的基于计算机的模型，优选是CAD模型。在制造期间，对于每个构造材料层确定控制数据组，特别是层施加的厚度和应通过辐射输入实现构造材料的固化的位置。此外，控制数据组通常还包含制造特有的信息，例如关于物体在增材式制造设备中的位置和定向的信息或关于能量射线(束)在命中构造材料时的直径的信息。通常控制数据组还包含所有用于控制能量输入装置所需的数据，由此主要确定能量辐射的能量密度或射束在构造材料上的移动速度和/或照射图案。
[0017] 所述控制数据组由此可以视为所有设定为用于控制增材式制造设备中的制造过程的控制数据的整体。此时，涉及单个层的控制数据在后面也称为层数据组。在本申请中特别是假定，层数据组包含在制造方法期间物体横截面要固化的位置的数据模型。这种数据模型通常通过将要制造的物体的CAD模型分解成多个层(在专业术语中称为切片)来生成。但也可以设想的是，在一个层中要通过一个或多个射束固化的物体横截面的二维表述以其他方式由物体的基于计算机的CAD模型中提取。在层数据组中规定对应于物体横截面的要在构造材料层中固化的位置。此外，还可以获得关于物体横截面的制造的其他信息，特别是要使对应于物体横截面的位置固化的时间顺序，即扫描线或扫描轨迹，应沿所述扫描线或扫描轨迹进行固化，或者例如层厚或照射参数值，如例如命中构造材料的射束的直径或移动速度。要强调的是，还存在一些特殊情况，在这些特殊情况下，层数据组不是涉及整个物体横截面，而是仅涉及物体横截面的一部分。
[0018] 基于计算机的模型数据例如可以是要制造的物体部段的CAD模型，所述CAD模型例如以STL格式存在并且还不包含关于分解成用于逐层制造的层的信息，或者所述模型数据是一定数量的层数据组。这里要指出的是，在本申请中，术语“一定数量”始终理解为“一个或多个”的含义。此外要指出的是，物体部段不是必须涉及所述要制造的物体的一部分，而是也可以包括整个要制造的物体。
[0019] 访问数据可以视为，从存储器中读出模型数据，但或者也可以是指经由网络获取模型数据。这里，不是必须一次读取整个物体部段的模型数据。在模型数据的各部分的访问过程之间也可以存在较大的时间间隔，例如在物体部段的制造过程期间分别在需要时读入模型数据的一些部分，并且然后在制造过程期间将所生成的数据模型集成到控制数据组中。
[0020] 如果在物体部段的模型数据中已经规定了能量输入参数值，则在第二步骤中优选确定第一部分区域和第二部分区域，使得在第一部分区域中至少一个能量输入参数在均值上具有与第二部分区域横截面中不同的值。优选每个部分区域都在多个在其制造期间要施加的构造材料层上延伸。
[0021] 如果已经在模型数据中规定的能量输入参数在物体部段之内具有大量的值或者发生强烈波动，就是说特别是小规模地变化，则在第二步骤中优选不是确定任意多个部分区域，而是仅确定有限数量的部分区域，这些部分区域的区别在于，至少一个能量输入参数的值至少在均值上是不同的。在实践中，部分区域例如可以这样来定义，即，能量输入值在这个部分区域内部没有超过预先规定的波动程度。
[0022] 如果物体部段的模型数据已经具有一定数量的层数据组，则在第三步骤中至少一个模型数据的生成在于改变构造材料层的已经存在于模型数据中的数据模型。否则，可以在第三步骤中首次生成构造材料层的数据模型，此时，在第一部分区域横截面中，对于至少一个能量输入参数在均值上规定与第二部分区域横截面中不同的值。
[0023] 此外要强调的是，在第三步骤中生成构造材料层的数据模型，在所述构造材料层中，第一部分区域与第二部分区域之间的边界至少部分地位于物体部段的内部。换而言之，在第三步骤中生成一个构造材料层的数据模型，在该构造材料层中，第一部分区域和第二部分区域之间的边界在构造过程期间至少部分地、优选完整地在位于其下面的层中的要固化的位置的上方并且在位于其上面的层中的要固化的位置下方延伸。这是这样实现的，第一部分区域横截面与第一部分区域相交，而第二部分区域横截面与第二部分区域相交。这里，术语“相交”要表达的是，在所生成的数据模型中，第一部分区域横截面和第二部分区域横截面都不与第一部分区域或第二部分区域的底面或顶面重合。通过这种规范条件，第一部分区域和第二部分区域之间的边界自动至少部分地位于所述物体部段的内部。
[0024] 在第三步骤中生成的数据模型中没有规定，在用能量射束扫描每个部分区域横截面邻接的部分区域横截面之前，首先要用能量射束完整地扫描该部分区域横截面。而是规定了，能量射束基本上连续地、即没有中断地移动越过第一部分区域和第二部分区域之间或者说第一部分区域横截面和第二部分区域横截面之间的边界。就是说，所述能量射束首先扫描第一部分区域横截面中的一些位置并且在扫描构造材料的同时、就是说向构造材料的能量供应不中断地横跨与第二部分区域横截面的边界，以便然后基于至少一个能量输入参数的改变的值在第二部分区域横截面中扫描一些位置。
[0025] 如果所述能量射束在构造材料或工作面上具有面式的命中区，就是说不是基本上点状地命中，则能量射束移动越过边界特别是指，能量射束在构造材料上的命中区完整地越过边界。就是说，能量射束优选以这样的程度移动进入另外的部分区域(横截面)，使得不是仅靠近边界地扫描在所述另外的部分区域(横截面)中的构造材料。换言之，在一次行进动作(Zug)中，就是说所述运动在边界上基本上没有时间上的中断地用能量射束扫描第一部分区域横截面和第二部分区域横截面。就是说，在时间上直接在第一部分区域横截面扫描线、即在构造材料上或在工作面中的扫描路径之后，移动通过第二部分区域横截面中的扫描线。优选以这种方式扫描整个第一和第二部分区域横截面。
[0026] 要指出的是，为了生成控制数据组而提供的控制数据一方面可以由在第三步骤中产生的所述至少一个数据模型本身组成，另一方面，所述至少一个数据模型也可以根据格式要求通过控制指令组再次处理。
[0027] 通过根据本发明的射束处理方式，尽管在两个彼此邻接的部分区域中能量输入参数有不同的值，仍可以尽可能均匀地将能量输入构造材料。由此，在物体横截面的以至少一个能量输入参数的不同值输入能量的不同部分区域中，在制造完成的物体中，可以避免在这些部分区域的边界上出现特性参数的突然变化。通过由于这种处理方式实现的均匀固化，特别是可以确保物体的特性参数有平缓的变化。这里，在本申请中，在所制造物体的内部在过渡部处所述物体具有较大的均匀性特别是指，所述物体的特性在所述过渡部处有较小的跳变。通过所述处理方式，可以减小或避免在机械参数上、如例如断裂伸长率上出现跳变，并由此例如确保所制造的物体具有较大的强度。例如可以实现使基于金属的制造方法制作的物体的晶体结构具有均匀的质量。当然，根据本发明的处理方式这里不仅限于两个彼此邻接的具有不同能量输入参数值的部分区域，而是可以用于所有在物体中彼此邻接的、分别具有不同能量输入参数值的部分区域。
[0028] 在实践中，在能量射束、特别是激光或电子射束运动时会出现由于能量输入装置的机械结构或电子设备的延迟响应导致的小的干扰。在根据本发明的处理方式中，也可以接受这种效应。在任何情况下，上面描述的方法都力求使能量射束尽可能连续地运动越过两个部分区域之间的边界。此时必须接受例如在能量输入参数变化时能量射束的短时间中断，但根据本发明不是有意设置这种中断。如果这种中断低于一微秒或数微秒，优选低于十微秒，则在本发明的范围内可以接受这种中断。在一些情况下，甚至几十微秒的中断也是可以接受的。
[0029] 在所述处理方式的一个变型方案中，在第一步骤中访问具有一定数量的层数据组的模型数据，在所述层数据组中，每个层数据组具有一个构造材料层的在制造期间要选择性固化的区域的数据模型，所述区域对应于所述物体部段的横截面。
[0030] 在所述处理方式的已经提及的这个变型方案中，简化了所述方法，因为可以使用已经存在的层数据组，只是对这些层数据组进行改动。特别是当在这些层数据组中已经规定了能量输入参数值时，可以在第二步骤中优选这样来确定第一和第二部分区域，使得在第一部分区域中至少一个能量输入参数的值在均值上与第二部分区域中不同。
[0031] 优选使至少一个能量输入参数的值在边界区之内改变，所述边界区是通过数据模型描述的构造材料层中的位于边界的至少一侧的一个区域，在这个区域中，要固化的位置到边界具有2000μm、优选1500μm、更优选地1000μm、进一步优选地100μm、最优选地50μm的最大距离。
[0032] 当能量射束在一次行进动作中越过第一和第二部分区域(横截面)之间的边界时，则必须在某一时刻改变能量输入参数的值，这是因为在第二部分区域(横截面)中至少一个能量输入参数的值在均值上是与第一部分区域(横截面)中不同的。优选至少一个能量输入参数的这种改变发生在边界附近的边界区中。所述参数适宜地在其中发生变化的边界区的延展范围这里主要取决于在具体情况下使用的能量输入装置的系统惯性。对于能量射束的移动速度大的情况，通常例如选择垂直于边界具有大延展尺寸的边界区。由于第一部分区域横截面和第二部分区域横截面的所述边界在俯视图中不一定是直线，适宜的是，沿从要固化的位置到边界的垂线确定到边界的空间距离或最大空间距离。当边界区选择成，使得边界区垂直于边界具有较大的延伸尺寸，则能量输入参数值的改变可以在边界区内部的不同位置处(即到所述边界有变化的距离)进行。由此形成以不同的能量输入参数值固化的区域的融合(Vermischung)。其优点是，能量输入参数值不是在准确的边界线上变化，已经证实，这样的边界线在物体制造完成之后会成为薄弱部位(预定的断裂线)。
[0033] 进一步优选的是，使至少一个能量输入参数的值恰好/直接在越过边界时改变。
[0034] 当在要制造的物体的不同部分区域中规定了能量输入参数的不同值，则适宜的是，直接/恰好在各部分区域之间的边界上改变能量输入参数值，尽管能量射束没有中断地移动越过所述边界。能量输入参数实际上可以以多快的速度变化取决于设备条件。这里，在控制数据中力争使得改变发生在两个部分区域之间的边界上。必要时这样对设备上的延迟加以考虑，即，当能量射束尚未到达边界时，就已经规定了用于能量射束的能量输入参数的改变的值。此时，由于可能存在的设备延迟使得能量输入参数的改变尽可能靠近边界进行，就是说在能量射束移动越过边界(跨越边界)时进行。即使能量射束在构造材料上的命中区不是点状的，而是在面积上具有一定延展尺寸，也可以这样确定在跨越边界时能量输入参数的值的改变，使得在命中区移动越过边界时使能量输入参数的值的改变。在这种情况下，所述方法涉及对用于能量输入装置的控制数据的规定，特别是是涉及通过控制数据给能量输入装置预先规定位置数据或坐标数据。
[0035] 备选于前面所述的处理方式，可以使至少一个能量输入参数的值在边界区之内逐渐改变。
[0036] 当然，希望的是，在具有不同的能量输入参数值的部分区域中，在所有位置处都规定所述能量输入参数的准确值，虽然如此，在实践中可能更为简单的是，能量输入参数的值在边界区之内不是突然地、而是逐渐地变化。这一方面可能意味着，能量输入参数以多个级别从第一部分区域(横截面)内部的值变化到第二部分区域(横截面)内部的值，或者基本上连续地从第一部分区域(横截面)内部的值变化到第二部分区域(横截面)内部的值。
[0037] 这里提及了“基本上连续的”变化，因为实际上不能实现连续的变化(这意味着无限多的级别)。在实践中，始终存在能量输入参数的值可以变化的最大速度。由于这里能量输入参数的值主要在能量射束运动期间变化，在能量输入参数值变化的同时能量射束的命中区已经继续移动了一段距离。因此，在实践中，即使有意地连续改变能量输入参数的值，能量输入也始终是按级别地变化。此外要指出的是，控制数据也不能以任意精细的分辨率规定能量输入参数的不同值。在实践中始终存在离散的规定值。
[0038] 此外优选的是，所述至少一个能量射束在第一部分区域横截面中沿第一扫描线扫描构造材料并在第二部分区域横截面中沿第二扫描线扫描构造材料，在第一部分区域横截面内部的第一扫描线在边界区中、特别是在边界上沿与第二部分区域横截面内部的第二扫描线相同的方向延伸。
[0039] 物体横截面内部的位置通常这样进行固化，即，至少一个能量射束沿基本上相互平行的、优选相互平行的扫描线(Scanlinien)在构造材料上移动。所述扫描线这里相互间具有这样的间距，所述间距的尺寸设计成，使得构造材料在通过扫描线扫描的区域中尽可能均匀地固化。这里，两个相邻的扫描线之间的间距例如定义为线中心沿垂直于线走势的方向的距离。为了在两个部分区域之间的边界上在材料特性或者固化的物体的机械参数方面出现尽可能小的跳变，在前面说明的处理方式中，在边界上或在边界区中保持、即不改变扫描线延伸的方向。这优选不仅适用于一条扫描线，而是适用于所有与边界相交的扫描线。在本发明的范围内，方向是指在物体横截面的平面内部的方位，而不是指能量射束在扫描线上的运动方向。这里要指出的是，为了更好地区分，位于第一部分区域横截面中的扫描线称为第一扫描线，而位于第二部分区域横截面中的扫描线称为第二扫描线，而与在能量射束的命中区在扫描线上、即沿规定的扫描路段运动期间扫描线方向的变化或能量输入参数的变化无关。
[0040] 备选地，所述至少一个能量射束在第一部分区域横截面中沿第一扫描线扫描所述构造材料并在第二部分区域横截面中沿第二扫描线扫描所述构造材料，第一扫描线和第二扫描线在边界区中、特别是在边界上相互间具有不等于0°的角度。
[0041] 在实践中，在沿扫描线扫描物体横截面的各区域时，有时不是在沿扫描线的所有位置处都输入相同的单位面积能量。相反，单位面积输入能量的大小也取决于相应的部分区域的外形。这里根据一个区域的外形也可能存在扫描线的优选方向。
[0042] 第一扫描线和第二扫描线特别是可以在边界区中、特别是在边界上相互间具有一定的角度，所述角度小于30°、优选小于10°、更为优选小于1°。
[0043] 为了在各部分区域之间的边界上实现尽可能大的均匀性，优选给定第一部分区域横截面中的第一扫描线的方向与第二部分区域横截面中的第二扫描线的方向之间的最大角。
[0044] 第一扫描线和/或第二扫描线的延伸方向特别是可以在边界区之内部逐渐变化。
[0045] 为了在从第一部分区域到第二部分区域的过渡部中实现尽可能均匀地使材料固化，有利的是，能量射束在沿第一扫描线在第一部分区域横截面中移动时的运动方向逐步变化，从而能量射束在第二部分区域横截面中沿具有另外的方向的第二扫描线运动。换言之，当能量射束从第一部分区域横截面移动进入第二部分区域横截面中时，能量射束的运动方向逐步改变。一方面可以设想，能量射束的运动方向在边界区中发生两次、三次或更多次变化。但也可以设想的是，能量射束运动的方向几乎是连续的，就是说以多个步骤并且因此近似无级地在边界区内变化。由此，在第一部分区域横截面之内能量射束可以沿第一扫描线运动，在第二部分区域横截面内部可以沿第二扫描线运动，并且在从第一部分区域横截面到第二部分区域横截面的过渡部中，在边界区中扫描线的延伸方向可以逐渐变化。由于避免了能量射束的运动方向发生突然变化，确保了在边界区内部构造材料发生均匀的固化。此外，这样的处理方式在使用这样的能量输入装置时也能带来速度提高或节省时间，在所述能量输入装置中，由于辐射转向装置的机械惯性只能通过耗时的制动和加速来实现突然的方向变化。优选对于第一部分区域横截面中所有与边界相交的第一扫描线也可以以描述的方式和形式移动。
[0046] 所述至少一个能量射束特别是可以在第一部分区域横截面中沿第一扫描线扫描所述构造材料并在第二部分区域横截面中沿第二扫描线扫描所述构造材料，在边界区之内，特别是直接在边界上，第一和/或第二扫描线发生一定量的偏移，所述量小于第一扫描线之间或第二扫描线之间的间距的一半
[0047] 特别是当第一部分区域横截面中的第一扫描线之间的扫描线间距不同于第二部分区域横截面中的第二扫描线之间的扫描线间距时，可能出现这样的情况，即，一个第一扫描线和一个第二扫描线在边界上准确地相交，但与所述第一和第二扫描线相邻的第一和第二扫描线没有在边界上相交。对于第一部分区域横截面中的扫描线间距与第二部分区域横截面中的扫描线间距相同但第一部分区域横截面中的第一扫描线的方向不同于第二部分区域横截面中的第二扫描线的方向的情况，也可能发生的是，不是所有由第一扫描线和第二扫描线组成的扫描线对都在边界上或在边界区中相交。此时，由此在边界上或在边界区内部形成第一扫描线和第二扫描线的偏移，所述偏移是指第一扫描线与边界的交点与第二扫描线与边界或边界区的边缘的交点之间的距离。一个扫描线与边界的交点例如是扫描线沿垂直于扫描线的线走势的中线与边界相交的点。但为了在固化构造材料时实现足够的均匀性，第一扫描线相对于第二扫描线这种偏移小于第一扫描线之间或第二扫描线之间的间距的一半就足够了。扫描线间距这里定义为两个相邻的扫描线的线条中线之间的沿垂直于这两个扫描线的延伸方向的间距。在一些情况下，在固化时在第一部分区域横截面和第二部分区域横截面之间的边界上仅局部地确保实现足够的均匀性可能就足够了，但仍然有利的是，所述条件适用于所有延伸方向与边界具有交点的第一和第二扫描线。
[0048] 所述至少一个能量射束特别是可以在第一部分区域横截面中沿第一扫描线扫描所述构造材料并在第二部分区域横截面中沿第二扫描线扫描所述构造材料，第一部分区域横截面中的第一扫描线之间的间距等于第二部分区域横截面中的第二扫描线之间的间距。
[0049] 也是为了实现尽可能均匀的固化，对于第二部分区域横截面选择与第一部分区域横截面相同的扫描线密度。如果第一扫描线与第二扫描线相互平行，则这可以以简单的方式实现。在其他情况下，例如可以通过在边界区中逐渐改变扫描线方向确保在第一部分区域横截面和第二部分区域横截面中实现相同的扫描线间距。
[0050] 第一部分区域横截面中的第一扫描线之间的间距可选地可以不同于第二部分区域横截面中的第二扫描线之间的间距。这优选适用于第一部分区域横截面和第二部分区域横截面中所有与边界相交的扫描线。特别是在第二部分区域横截面可以有意地用另一种扫描线间距固化构造材料。其目的例如可能在于，在第二部分区域横截面中希望能量输入参数有不同的值。
[0051] 特别是可以生成n+1个前后相继的构造材料层的数据模型，其中n是自然数，在n个前后相继的构造材料层的数据模型中规定，仅在第一部分区域横截面、但不在第二部分区域横截面中利用所述至少一个能量射束扫描构造材料，并且在其后的第n+1个构造材料层的数据模型中规定，在第一部分区域横截面以及在第二部分区域横截面中扫描构造材料。
[0052] 在这种处理方式中首先规定，在第n+1个层中在两个部分区域横截面中以至少一个在均值上不同的能量参数进行固化。此时，在第n+1个层中固化第二部分区域横截面时，这样选择能量输入参数，使得在第二部分区域横截面中扫描第n+1个层时，在第二部分区域横截面中n个前面的层中的构造材料同时发生固化。但由此必须在第二部分区域横截面中选择不同于第一部分区域横截面中的能量输入参数。但通过在输入能量期间使能量射束移动越过边界(即在一个行进动作中)，但仍可以在两个部分区域之间的边界上实现均匀的固化。
[0053] 通过这种处理方式，在第一部分区域中以比第二部分区域中更高的分辨率实现结构。当例如第一部分区域具有要制造的物体的难以再加工的表面区域时，则由此可以以比物体内部更高的精度构造所述表面区域，对于物体的内部良好的细节分辨率并不重要。例如可以通过以高能量密度和/或以高速度和/或以辐射在层上的命中区的大直径一次固化多个层来完成物体的内部。
[0054] 本发明涉及一种用于制造三维物体的增材式制造方法，其中，通过逐层施加构造材料和通过在每个层中向对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能量而使构造材料固化来制造所述物体，其方式是，为了向构造材料中输入能量用至少一个能量射束按照一组能量输入参数扫描这些位置，在所述增材式制造方法中，通过控制数据组控制所述增材式制造方法的流程，使用根据本发明的用于提供控制数据的方法生成所述控制数据组。
[0055] 如果在用于控制增材式制造方法、特别是控制逐层的增材式制造方法、如例如逐层的粉末熔融或烧结方法、如例如SLS或DMLS而生成的控制数据组中使用根据本发明提供的控制数据，则可以以尽可能均匀的特性制造物体，就是说，所述物体的特性参数、如例如断裂延伸率、表面粗糙度、颜色等没有局部跳变。
[0056] 本发明涉及一种用于向用于制造三维物体的增材式制造设备提供控制数据的装置，利用所述增材式制造设备通过逐层施加构造材料和通过在每个层中向对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能量而使构造材料固化来制造所述物体，其方式是，为了向构造材料中输入能量用至少一个能量射束按照一组能量输入参数扫描这些位置，用于提供控制数据的所述装置具有：
[0057] 数据访问单元，所述数据访问单元设计成用于访问要制造的物体的至少一个部段的基于计算机的模型数据；
[0058] 分区单元，所述分区单元设计成，确定所述至少一个物体部段内部的第一部分区域和第二部分区域，所述第一部分区域和第二部分区域在边界上相互邻接，
[0059] 数据模型生成单元，所述数据模型生成单元设计成，生成构造材料层的为了制造所述至少一个物体部段而要选择性固化的区域的至少一个数据模型，在所述区域中第一部分区域横截面与第一部分区域相交，而第二部分区域横截面与第一部分区域相交，在所述数据模型中规定，在第一部分区域横截面中至少一个能量输入参数在均值上具有与第二部分区域横截面中不同的值，在通过所述至少一个能量射束向构造材料中输入能量期间所述至少一个能量射束移动越过所述边界至少一次，
[0060] 以及
[0061] 控制数据提供单元，所述控制数据提供单元设计成，根据通过数据模型生成单元生成的用于生成用于增材式制造设备的控制数据组的所述至少一个数据模型提供控制数据。
[0062] 提供在第三步骤中产生的用于生成控制数据组的数据模型可以通过控制数据提供单元本身进行，其方式是，所述控制数据提供单元将所产生的数据模型集成到用于增材式制造设备的控制数据组中。但所述提供也包括将数据模型传输给数据处理装置或者直接传输给增材式制造设备，所述数据处理装置将数据模型集成到控制数据组中。特别是在增材式制造设备中的制造过程期间，可以动态地将用于要制造的物体横截面的数据模型提供给所述增材式制造设备。在第三步骤中产生的数据模型特别是不必单个地提供给增材式制造过程。而是也可以首先收集多个所产生的数据模型，并且接下来作为整体提供这些数据模型，用于集成到控制数据组中。
[0063] 根据本发明的计算机程序具有程序代码结构，用于当通过数据处理器、特别是与增材式制造设备配合作用的数据处理器执行所述计算机程序时，实施根据本发明的用于提供控制数据的方法的所有步骤。
[0064] 这里“配设作用”是指，数据处理器集成到增材式制造设备中或者可以与增材式制造设备交换数据。通过软件来实现根据本发明的用于提供控制数据的方法以及所属的装置使得可以简单地在不同地点(例如在物体方案的设计者处，但或者也可以在增材式制造设备的经营者处)安装到不同的EDV(电子数据处理)系统上。
[0065] 本发明涉及一种用于制造三维物体的增材式制造设备，在所述增材式制造设备中，通过逐层施加构造材料和通过在每个层中向对应于物体在该层中的横截面的位置供应辐射能量而使构造材料固化来制造所述物体，其方式是，为了向构造材料中输入能量用至少一个能量射束按照一组能量输入参数扫描这些位置，所述增材式制造设备具有：
[0066] 层施加装置，所述层施加装置适于向已经存在的、优选已经选择性固化的构造材料层上施加构造材料的一个层，
[0067] 能量输入装置，所述能量输入装置适于，利用至少一个能量射束扫描在一个层中与物体横截面相对应的位置，以及
[0069] 本发明的其他特征和优点由参考附图对实施例的说明得出。
[0070] 图1示出用于根据本发明的一个实施形式增材式制造三维物体的示例性设备的部分用剖视图示出的示意图；
[0071] 图2示出根据本发明要制造的物体示例性地分解成多个部分区域的示意图；
[0072] 图3示意性示出在图2中示出的物体的水平剖视图；
[0073] 图4示意性示出类似于图3的水平剖视图，用于显示一种备选的处理方式
[0074] 图5示意性示出类似于图3的水平剖视图，用于显示根据本发明的处理方式的一个变型方案；
[0075] 图6至8示意性示出在扫描线在第一和第二部分区域横截面中沿不同方向延伸的情况下处理方式的不同可能性；
[0076] 图9示意性示出在扫描线偏移时的处理方式；
[0077] 图10示出用于提供控制数据的方法的流程；
[0078] 图11示出用于提供控制数据的装置的示意性结构；
[0079] 图12示出用于避免直接在边界上发生跳变式扫描线偏移的示例性处理方式；以及[0080] 图13示出本发明的一个具体实施例。
具体实施方式
[0081] 为了说明本发明，首先应以激光烧结设备或激光熔融设备为例参考图1说明根据本发明的增材式制造设备。
[0082] 为了构造物体2，激光烧结或激光熔融设备1包括具有腔壁4的处理腔或构造腔3。在所述处理腔3中设置具有容器壁6的向上敞开的构造容器5。通过构造容器5的上部开口限定工作平面7，所述工作平面7的位于开口之内的区域可以用于构造物体2，该区域称为构造区8。
[0083] 在所述容器5中设置能沿竖直方向V运动的支座10，在所述支座上安装基板11，所述基板向下封闭所述容器5并由此构成容器的底部。基板11可以是与支座10分开构成的板件，所述板件固定在支座10上，或者所述基板可以与支座10一体地构成。根据所使用的构造材料和处理工艺，还可以在基板11上安装构造平台12作为构造底座，在所述构造平台上构造所述物体2。但所述物体2也可以在基板11本身上构造，此时所述基板用作构造底座。在图1中，在容器5中要在构造平台12上形成的物体2在工作平面7下方以中间状态示出，这个状态具有多个已固化的层，这些层被保持未固化的构造材料13包围。
[0084] 激光烧结或熔融设备1此外还包含用于构造材料15的存放容器14，所述构造材料在该实施例中是能通过电磁辐射固化的粉末，还具有能沿水平方向H运动的涂布机16，用于在构造区8的内部施加构造材料15。可选地可以在处理腔3中设置加热装置，例如辐射加热装置17，所述辐射加热装置用于加热已施加的构造材料。作为辐射加热装置17例如可以设置红外辐射器。
[0085] 所述示例性的增材式制造设备1此外还包含具有激光器21的能量输入装置20，所述激光器产生激光射束22，所述激光射束通过转向装置23发生转向并通过聚焦装置24经由在处理腔3的上侧安装在腔壁4中的入射窗25聚焦到工作平面7上。
[0086] 在激光烧结或激光熔融中，能量输入装置可以包括例如一个或多个气体或固体激光器，或任意其它类型的激光器，例如激光二极管，尤其是VCSEL(垂直腔面发射激光器)或VECSEL(垂直外腔表面发射激光器)，或者这些激光器组成的行。因此，在图1中示出的激光烧结或熔融设备的具体结构对于本发明仅是示例性的，并且当然也可以进行修改，尤其是当使用不同于所示的能量输入装置时。为了清楚地表明在构造材料上的辐射命中区的外形可以不一定是近似点状的，而且可以是面式的，在本申请中通常也同义地使用术语“射束”和“辐射”。
[0087] 此外，所述激光烧结装置1包含控制装置29，通过所述控制装置能够以协调的方式控制装置1的各个部件，以便执行构造过程。备选地，控制装置也可以部分或完整地安装在所述装置之外。控制装置可以包含CPU，所述CPU的运行通过计算机程序(软件)控制。所述计算机程序可以与所述增材式制造设备分开地存储在存储装置中，从所述存储介质出发可以(例如通过网络)将所述计算机程序装载到所述增材式制造设备中，特别是装载到所述控制装置中。
[0088] 在运行中，通过控制装置29使支座10逐层降低，操控涂布机16以施加新的粉末层，并且操控转向装置23以及必要时还有激光器21和/或聚焦装置24，以利用激光器通过用激光扫描与相应物体对应的位置而在这些位置处使相应的层固化。
[0090] 在刚刚示例性地描述的生成式的逐层构造装置中，制造过程这样地进行，即，使控制单元29执行一个控制数据组(通常也称为控制指令集)。
[0091] 通过所述控制数据组，对于能量输入装置，在上述激光烧结或激光熔融装置的情况下具体地是对于转向装置23，在固化过程期间在任意时刻预先规定，能量辐射对准工作平面7的哪些位置。当然，在实践中，转向装置23存在惯性，从而在通过转向装置23改变激光射束22在工作平面7上的命中点或命中区时，所述命中点或命中区不能以任意高的速度在工作平面7上移动。虽然例如由于转向装置23的惯性，激光射束22的命中点不能以任意小的曲率半径在工作平面7上移动，这对本发明的构思没有影响。本发明的目的在改变控制数据。可以与根据本发明的处理方式无关地采取例如由于辐射转向装置的惯性附加地必要的措施。
[0092] 如图11所示，用于向增材式制造设备提供控制数据的装置100包含数据访问单元101、分区单元103、数据模型生成单元103和控制数据提供单元104。用于提供控制数据的装置100的功能原理参考图10进行说明。
[0093] 在图11所示的用于向增材式制造设备提供控制数据的装置100中，数据访问单元101首先访问一定数量的、即一个或多个层数据组，在这些层数据组中，每个层数据组都具有构造材料层的在制造期间要选择性固化的一个区域的、优选构造材料层的整个要固化的区域的数据模型。在图10中示出的方法流程中，这是第一步骤S1。
[0094] 在图10所示的第二步骤S2中，分区单元102确定物体或物体部段的部分区域，对于所述部分区域，预先规定在固化构造材料时至少一个能量输入参数的不同值。在图2中示意性示出了，要制造的物体2分解成第一部分区域51和第二部分区域52。在不同的部分区域中选择不同的能量输入参数的原因例如可能是由于部分区域的几何形状引起的，但或者也是由于在构造区7的不同位置处改变的构造材料参数引起的。在这个实施例中假定，关于能量输入参数的信息已经存在于数据访问单元101所访问的层数据组中。
[0095] 在图10所示的第三步骤S3中，现在数据模型生成单元103在其中存在相互邻接的至少一个第一部分区域横截面51a和第二部分区域横截面52a的至少一个数据模型中规定，至少一个能量射束如何在两个部分区域横截面51a和52a上移动。换言之，确定用能量辐射扫描第一部分区域横截面51a和第二部分区域横截面52a的各个位置的时间顺序。这里规定，能量射束在第一部分区域横截面51a与第二部分区域横截面52a之间的边界55上没有使其运动方向反转，而是在一个行进动作中，在向构造材料供应能量辐射期间移动跨过边界55。这种处理方式示例性地在图3中示出。
[0096] 图3示意性示出在图2中示出的物体的水平剖视图。相应地，在图3中示出第一部分区域横截面51a和第二部分区域横截面52a的俯视图，所述第一部分区域横截面和第二部分区域横截面具有矩形的外形并且在边界55上相互邻接。此外可以看到，第一部分区域横截面51a中的扫描线81和第二部分区域横截面52a中的扫描线82。所述扫描线是轨道，能量射束在构造材料层上的命中区沿所述轨道在所述层上移动。这里，图3中的箭头示出能量射束的运动方向，在该实施例中假定，对于第一部分区域横截面51a使用与第二部分区域横截面52a相同的能量射束用于实现固化，但这不必是强制性的。这里，第一扫描线81没有中断地过渡到第二扫描线82。这里在第一扫描线81与第二扫描线82之间进行区别只是为了表明能量射束的命中区处于两个部分区域横截面51a和52a中的哪个部分区域横截面中。如果假定，能量射束的命中区具有一定的延展尺寸，则例如可以确定，能量射束的命中区处于命中区的较大面积部分在确定的时刻位于其中的那个部分区域横截面中。
[0097] 由于在两个部分区域横截面51a和52a中不同地规定至少一个能量输入参数，数据模型生成单元103规定在越过边界55时所述至少一个能量输入参数、例如激光功率发生变化。
[0098] 这种变化可以直接在边界55上发生，就是说在能量射束的命中区移动越过边界55时发生。但通常使能量输入参数在边界附近的一个区域内部、即如图4中所示的边界区57内发生变化就足够了。这个边界区57的宽度、即边界区57的边缘571和572垂直于边界55的最大距离这里取决于部分区域横截面51a和52a的尺寸以及取决于变化的能量输入参数的类型。层厚度和构造材料的类型也有一定影响。对于实用而言，最大间距的标准值为1000μm。但在一些情况下也可以设置更小的、只有100μm的最大间距，但同时也可能存在这样的情况，即，最大间距可能具有高达10000μm的值。
[0099] 为了在从第一部分区域横截面51a到第二部分区域横截面52a的过渡部中实现构造材料尽可能均匀的固化，适宜的是，变化的能量输入参数在从一个部分区域过渡到另一个部分区域时不是突然变化，而是逐渐变化。这种逐渐变化可以这样来实现，即，使能量输入参数以至少两个离散的步骤发生改变，但或者也可以以多个步骤近似连续地改变。当然希望有完全连续的改变。但在实践中，由于能量输入装置的机械和电气部件的惯性或响应时间，始终存在离散的最小时间间隔，在所述时间间隔之内可以发生改变。
[0100] 图5示出上面所述处理方式的更为详细的图示。图5示出图4的一个局部，其中，放大示出了边界区57的一个局部。在图5中，为了更为清楚地显示，用E1、E1'、E1”、E1”'、E2”'、E2”、E2'和E2标注能量输入参数变化的值。在边界区之外，能量输入参数在第一部分区域横截面51a中具有值E1，而在第二部分区域横截面52a中具有值E2。在图中通过边缘571和572沿水平方向限定的边界区的内部，能量输入参数的值逐级地变化，在从E1到E1'、从E1'到E1”、从E1”到E1”'、从E1”'到E2”'、从E2”'到E2”、从E2”到E2'、从E2'到E2的过渡中，能量输入参数的值相应地接近值E2。沿在图5中从右指向左的扫描线相应地实现从能量输入参数的值E2到能量输入参数的值E1的逐步过渡。但为了使该附图更为清楚，在从右向左延伸的扫描线上没有详细标注相应的能量输入参数值。
[0101] 在图5中可以看到与边界区的边缘571和572平行的虚线，所述虚线用于示出本发明的一个具体的实施形式。在本发明的这个具体的实施形式中，至少一个能量输入参数的值不同的两个部分区域51和52不是直接并排设置，而是在相应的横截面中引入附加的中间部分区域横截面。在图5中这是中间部分区域横截面51a'、51a”、51a”'、52a”'、52a”和52a'。再次假定，能量输入参数在部分区域横截面51a中具有值E1，而在部分区域横截面52a中具有值E2，这样在中间部分区域横截面中，可以给所述能量输入参数分配E1和E2之间的中间值。因此，此时，在能量射束移动越过两个(中间)部分区域横截面时，所述能量输入参数的值分别发生变化，就是说，例如当能量射束移动越过中间部分区域横截面51a”和51a”'之间的用虚线示出的边界时，所述能量输送参数从值E1”变化到值E1”'。当然可以不仅关于一个横截面确定中间部分区域横截面，相反，在步骤S2中分区单元102可以确定多个中间部分区域，以便确保实现第一部分区域51a和第二部分区域52a之间平缓的过渡。
[0102] 在图3至5的示例中，第一扫描线81和第二扫描线82分别沿相同的方向延伸，而图6示出这样的示例，在该示例中，在两个部分区域横截面51a和52a中，扫描线在第一部分区域横截面51a中沿与第二部分区域横截面52a中不同的方向延伸。为了对这种情况加以考虑，在能量射束的命中区横跨边界55时能量射束的运动方向发生方向变化。这里，这种方向变化可以在通过能量射束向构造材料中进行能量输入的同时进行，就是说能量射束在构造材料成上的运动不发生中断。
[0103] 特别是在边界55具有曲线的走势时，有时很难在扫描线相互间的距离(影线间距)不发生波动的情况下改变扫描线的运动方向。特别是对于这种情况适宜的是，扫描线的方向不是直接在边界5上、而是在如已经结合图4和5的示例说明的边界区57中发生改变。图7示例性地示出这种处理方式。
[0104] 在使构造材料尽可能均匀地固化方面有利的是，扫描线的方向不是突然发生变化，而是逐渐变化。这可以在边界区内以至少两个离散的步骤进行，并且特别是也可以以多个小步骤进行，以便能够实现运动方向连续的变化。图8这里示例性示出扫描线延伸方向的两次变化。这里在边界区57之内在边界区边缘571和边界55之间发生一次变向，而在边界区边缘572和边界55之间发生一次变向。第一部分区域横截面51a中的第一扫描线81这里在边界区57之外具有间距d,第二部分区域横截面52a中的第二扫描线82这里在边界区57之外具有间距d”。在边界区57中的两次变向之间，扫描线间距为d'。扫描线延伸方向以多个步骤变化特别是还有这样的优点，即，运动方向变化的角度较小并且不会超过预先规定的最大值，例如30°、10°、5°或1°。特别是这种最大角度可以通过转向装置23的惯性预先给定。
[0105] 当能量射束的运动方向变化时，则由于几何上的原因，相邻的、彼此平行延伸的扫描线相互间的间距也发生变化，如图6所示，这里，第一部分区域横截面(51a)的扫描线间距d不同于第二部分区域横截面(52a)中的扫描线间距d'。如果能量射束运动越过第一部分区域横截面51a与第二部分区域横截面52a之间的边界55，则优选在边界上的扫描线偏移不应超过预先给定的最大值。这种情况在图9中示出。为了简单起见，在图9中，第一扫描线81平行于第二扫描线82。可以看到，扫描线81之间的扫描线间距d等于第二扫描线82之间的扫描线间距，并且直接在边界55上存在扫描线偏移x。优选扫描线的最大偏移应小于第一扫描线彼此间或第二扫描线彼此间的间距的一半。特别是可以在考虑辐射转向装置的惯性的情况下选择所述最大偏移。
[0106] 在图12所示的示例中，这样来避免直接在边界55上发生跳变式的扫描线偏移，即，在边界区57内部逐渐地、即以多个步骤实现扫描线偏移。在图12中，这里扫描线的位置在竖直方向上在图平面中连续改变。
[0107] 下面说明一个实施例，在该实施例中，可以特别清楚地看到本发明的处理方式的优点。图13在上半部中示出要制造的圆柱形物体2的水平剖视图，所述物体具有两个圆柱形的凹口2a和2b。在这种物体2中，圆柱形凹口的壁部要特别精确地制作，因为在物体2制作完成之后，难以对所述壁部进行再加工。由于物体的其余部分不必以这种高精度制作，对于向增材式制造设备提供控制数据而言，首先将物体2的CAD模型分解成第一部分区域511、第二部分区域512和第三部分区域513，第一部分区域具有圆柱形凹口2a的壁部，第二部分区域具有圆柱形凹口2b的壁部，第三部分区域具有物体2的其余部分。在图13中示出得到部分区域横截面511a、512a和513a的分解。
[0108] 在部分区域511和512中，为了实现构造材料层的高精度，确定使用例如20μm的层厚，相反，在不必以这样的高精度制作的部分区域513中，确定使用例如40μm的层厚。对于物体2的制造这意味着，以20μm的较小层厚施加构造材料层，这里，在部分区域511和512中在每次层施加之后进行构造材料的固化，但在部分区域513中仅在每两次层施加之后才进行构造材料的固化。这里，在部分区域513中必须在固化时向构造材料中输入这样多的能量，使得分别为20μm的两层构造材料在扫描时固化。
[0109] 对于控制数据的提供这意味着，在层数据组的一半的数据模型中仅设定了在部分区域511和512中进行固化，但没有设定在部分区域513中进行固化。在层数据组的另一半的数据模型中设定了在全部部分区域511、512、513中进行固化，但在部分区域513中以在均值上与部分区域511和512中不同的单位面积能量输入进行固化。这里，在设定在所有部分区域511、512、513中进行固化的数据模型中确定，在能量射束、例如激光移动越过部分区域511和513或512和513之间的边界55时，改变单位面积要输入的能量，以便满足其他部分区域中的要求。但在移动越过边界时，通过能量射束向构造材料中的能量供应仍基本上没有中断地进行。为了示出这个处理方式，图13的下半部示出在图13的上半部示出的物体横截面的一个正方形局部的放大图。
[0110] 在图13的情况下，阴影线表示在扫描物体横截面时的扫描线。可以看出，例如在交叉标志处与边界相交的扫描线在一个行进动作中首先在部分区域横截面513a中通过，然后在部分区域横截面511a中通过，并且此后再次部分区域横截面513a中通过。
[0111] 就是说，在所示实施例中，尽管在物体的不同的部分区域中有不同的层厚，但在各部分区域之间的过渡部中仍确保了实现尽可能均匀的固化。
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