BE1022586B1

BE1022586B1 - DEVICE AND METHOD FOR ADDITIVE PRODUCTION

Info

Publication number: BE1022586B1
Application number: BE2014/0471A
Authority: BE
Inventors: Kurt Karel Martinus Hensen; Stijn André Schacht
Original assignee: Cenat Bvba
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-06-10

Abstract

Er wordt een inrichting (100) en werkwijze voor additieve productie beschreven. De inrichting omvat een stuureenheid (4) ingericht om een variabele trajectsnelheid (V) van een lichtbundel (11) door een te solidificeren materiaal (12) te bepalen, en het vermogen (W) van de lichtbundel (11) in te stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid (V) van de lichtbundel (11) of omgekeerd. Hiermee kan bijvoorbeeld een geïnjecteerd vermogen (Wi) van de lichtbundel (11) per volume of oppervlakte-eenheid van het te solidificeren materiaal (12) langs het traject (12s) op een constante waarde worden gehouden en een lijn met meer uniforme dikte worden geproduceerd.An apparatus (100) and method for additive manufacturing is described. The device comprises a control unit (4) arranged to determine a variable trajectory speed (V) of a light beam (11) through a material (12) to be solidified, and to adjust the power (W) of the light beam (11) in dependence. of the variable trajectory speed (V) of the light beam (11) or vice versa. For example, an injected power (Wi) of the light beam (11) per volume or unit area of the material (12) to be solidified can be kept at a constant value along the path (12s) and a line of more uniform thickness can be produced. .

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR ADDITIEVE PRODUCTIEDEVICE AND METHOD FOR ADDITIVE PRODUCTION

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze voor additieve productie. De uitvinding heeft voorts betrekking op een stuureenheid voor gebruik in de inrichting en een computer leesbaar medium om de werkwijze uit te voeren.The invention relates to a device and method for additive production. The invention further relates to a control unit for use in the device and a computer readable medium for carrying out the method.

Additieve productie, ook wel bekend als “additive manufacturing”, “rapid prototyping” of “3D printing”, is een proces waarbij men een precursor materiaal willekeurig kan vormgeven door deze op specifieke plekken te solidificeren. Zo kan bijvoorbeeld een vloeibaar of poedervormig materiaal worden gebruikt dat onder invloed van licht kan solidificeren. Een vloeibaar materiaal, zoals een hars, kan bijvoorbeeld een chemische reactie ondergaan onder invloed van een geïnjecteerd vermogen van het licht. Het lichtvermogen kan ook gebruikt worden om bijvoorbeeld een poeder te sinteren of lokaal zelfs volledig te smelten. Door het materiaal met een bepaald patroon te belichten kan dit patroon als het ware in het materiaal worden geschreven. Een driedimensionale vorm kan bijvoorbeeld gegenereerd worden door verschillende lagen boven elkaar te solidificeren.Additive production, also known as "additive manufacturing", "rapid prototyping" or "3D printing", is a process in which a precursor material can be arbitrarily shaped by solidifying it at specific places. For example, a liquid or powdered material can be used that can solidify under the influence of light. For example, a liquid material, such as a resin, can undergo a chemical reaction under the influence of an injected power of the light. The light power can also be used, for example, to sinter a powder or even to melt it completely locally. By illuminating the material with a certain pattern, this pattern can, as it were, be written into the material. For example, a three-dimensional shape can be generated by solidifying different layers one above the other.

In één mogelijke implementatie wordt elk patroon met behulp van een variabel masker op het materiaal geprojecteerd.In one possible implementation, each pattern is projected onto the material using a variable mask.

In een andere, of verdere, implementatie kan een patroon ook worden gegenereerd door een lichtbundel langs een traject door het materiaal te bewegen om het materiaal lokaal te solidificeren. Met deze techniek kan bijvoorbeeld een lijn of vector worden geschreven in het materiaal. Typisch kan de relatieve beweging van de lichtbundel worden uitgevoerd door aansturing van een actuator die bijvoorbeeld de hoek van een spiegel varieert waarmee de bundel op het materiaal wordt geprojecteerd. Alternatief, of aanvullend, kan de positie van een platform waarop het materiaal wordt vastgehouden worden bewogen. De techniek heeft als voordeel dat het een grote vrijheid biedt om gladde lijnen volgens een gewenst patroon te produceren. Er is echter gebleken dat de uniformiteit van de geproduceerde lijnen niet altijd optimaal is, bijvoorbeeld omdat een dikte van de getrokken lijn niet constant is over de lengte.In another, or further, implementation, a pattern can also be generated by moving a light beam along a path through the material to locally solidify the material. With this technique, for example, a line or vector can be written into the material. Typically, the relative movement of the light beam can be performed by driving an actuator that, for example, varies the angle of a mirror with which the beam is projected onto the material. Alternatively, or additionally, the position of a platform on which the material is held can be moved. The technique has the advantage that it offers great freedom to produce smooth lines according to a desired pattern. However, it has been found that the uniformity of the lines produced is not always optimal, for example because a thickness of the solid line is not constant along the length.

Er is daarom een behoefte aan een inrichting en werkwijze voor additieve productie waarmee de uniformiteit van geproduceerde lijnen kan worden verbeterd.There is therefore a need for a device and method for additive production with which the uniformity of produced lines can be improved.

SAMENVATTINGSUMMARY

Volgens een eerste aspect wordt daartoe een inrichting verschaft voor additieve productie volgens conclusie 1. De inrichting omvat een lichtbron, een materiaalhouder, een actuator en een stuureenheid. De lichtbron is ingericht om een lichtbundel te verschaffen, waarbij de lichtbundel in staat is om een materiaal voor de additieve productie te solidificeren. De materiaalhouder is ingericht om het materiaal voor de additieve productie te bevatten. De actuator is ingericht om een relatieve beweging tussen de lichtbundel en de materiaalhouder te verschaffen om de lichtbundel langs een traject door het materiaal te bewegen voor het lokaal solidificeren van het materiaal langs het traject. De stuureenheid is ingericht om gedurende de beweging langs het traject een variabele trajectsnelheid van de lichtbundel door het materiaal te bepalen, en een vermogen van de lichtbundel in te stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid van de lichtbundel. Alternatief, of aanvullend, is de stuureenheid ingericht om gedurende de beweging langs het traject een variabel vermogen te bepalen, en de trajectsnelheid van de lichtbundel in te stellen in afhankelijkheid van het variabele vermogen van de lichtbundel.According to a first aspect, a device for additive production according to claim 1 is provided for this purpose. The device comprises a light source, a material holder, an actuator and a control unit. The light source is arranged to provide a light beam, the light beam being able to solidify a material for the additive production. The material container is adapted to contain the material for additive production. The actuator is arranged to provide relative movement between the light beam and the material holder to move the light beam along a path through the material to locally solidify the material along the path. The control unit is adapted to determine a variable trajectory speed of the light beam through the material during the movement along the trajectory, and to set a power of the light beam in dependence on the variable trajectory speed of the light beam. Alternatively, or additionally, the control unit is adapted to determine a variable power during the movement along the trajectory, and to adjust the trajectory speed of the light beam in dependence on the variable power of the light beam.

De uitvinding is onder andere gebaseerd op de volgende inzichten. De dikte van een getrokken lijn kan afhankelijk zijn van het geïnjecteerd vermogen in het materiaal. De geïnjecteerde energie in het materiaal langs de lijn is niet alleen afhankelijk van het vermogen van de lichtbundel, maar ook van de snelheid waarmee de lichtbundel zich over het materiaal beweegt. Het blijkt echter dat bijvoorbeeld bij het begin van een te schrijven lijn, de actuator eerst op gang moet komen voordat een volledige trajectsnelheid van de bundel wordt bereikt. Een soortgelijke situatie kan zich ook voordoen aan het einde van de lijn waar de actuator afremt. Hierdoor kan bij een constant aangeboden vermogen van de lichtbundel, aan het begin of einde van het traject relatief meer vermogen in het materiaal worden geïnjecteerd. Hierdoor kan de lijn dikker zijn aan het begin en einde dan middenin.The invention is based, inter alia, on the following insights. The thickness of a solid line can depend on the power injected into the material. The energy injected into the material along the line is not only dependent on the power of the light beam, but also on the speed at which the light beam moves over the material. However, it appears that, for example, at the start of a line to be written, the actuator must first start before a full trajectory speed of the beam is reached. A similar situation can also occur at the end of the line where the actuator is braking. As a result, with a constant power offered by the light beam, relatively more power can be injected into the material at the beginning or end of the trajectory. This allows the line to be thicker at the beginning and end than in the middle.

Door de variabele trajectsnelheid van de lichtbundel door het materiaal te bepalen, en het vermogen van de lichtbundel in te stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid van de lichtbundel, kan de uniformiteit van geproduceerde lijnen worden verbeterd. De snelheid van de bundel kan bijvoorbeeld worden bepaald door een berekening en/of door een sensormeting van de relatieve snelheid. Door het vermogen van de lichtbundel bijvoorbeeld in te stellen via een signaal aan de lichtbron kan de opstelling relatief eenvoudig zijn. Door het vermogen van de lichtbundel bijvoorbeeld in te stellen met een variabel transmissie-element, zoals een variabel filter in de lichtbundel, kan ook een lichtbron met constante uitvoer worden gebruikt.By determining the variable trajectory speed of the light beam through the material, and setting the power of the light beam in dependence on the variable trajectory speed of the light beam, the uniformity of lines produced can be improved. The speed of the bundle can for instance be determined by a calculation and / or by a sensor measurement of the relative speed. By adjusting the power of the light beam, for example via a signal at the light source, the arrangement can be relatively simple. For example, by adjusting the power of the light beam with a variable transmission element, such as a variable filter in the light beam, a light source with constant output can be used.

Door een geïnjecteerd vermogen van de lichtbundel per volume of oppervlakte-eenheid langs het traject constant te houden, kan het materiaal overal langs het traject op dezelfde wijze solidificeren. Bijvoorbeeld kan een geïnjecteerd vermogen langs het traject worden berekend als functie van een ingesteld vermogen van de lichtbundel en de relatieve beweging tussen de lichtbundel en de materiaalhouder. Het vermogen van de lichtbundel kan gedurende de beweging langs het traject worden ingesteld om dit geïnjecteerd vermogen op een constante waarde te houden. Bijvoorbeeld kan het vermogen van de lichtbundel gedurende de beweging worden ingesteld om evenredig met de trajectsnelheid te variëren. Het vermogen van de lichtbundel kan dus verschillend worden ingesteld om te corresponderen met verschillende trajectsnelheden. Er worden bij voorkeur meerdere verschillende vermogens ingesteld, bijvoorbeeld twee, liefst drie of meer.By keeping an injected power of the light beam per volume or surface unit along the trajectory constant, the material can solidify everywhere along the trajectory in the same way. For example, an injected power along the trajectory can be calculated as a function of a set power of the light beam and the relative movement between the light beam and the material holder. The power of the light beam can be adjusted during the movement along the trajectory to keep this injected power at a constant value. For example, the power of the light beam during the movement can be adjusted to vary proportionally to the trajectory speed. The power of the light beam can thus be set differently to correspond to different trajectory speeds. Preferably several different powers are set, for example two, most preferably three or more.

Hoe meer verschillende vermogens van de lichtbundel kunnen worden ingesteld, hoe beter deze kunnen corresponderen met verschillende snelheden. In het bijzonder kan het van voordeel zijn om het vermogen zo goed als mogelijk traploos of continu in te stellen als functie van de bepaalde snelheid.The more different powers of the light beam can be set, the better they can correspond to different speeds. In particular, it may be advantageous to adjust the power as smoothly as possible steplessly or continuously as a function of the determined speed.

De relatieve beweging tussen de lichtbundel en de materiaalhouder kan bijvoorbeeld verschaft worden door de materiaalhouder te bewegen. Alternatief, of aanvullend, kan een actuator zijn ingericht om de lichtbundel te bewegen. De inrichting kan bijvoorbeeld een beweegbare spiegel gebruiken om een positie van de lichtbundel op het materiaal te bepalen. In een dergelijke opstelling kan het voorkomen dat een hoek tussen de bundel en het materiaaloppervlak niet constant is. Hierdoor kunnen ook verschillen in uniformiteit optreden. Door nu de trajectsnelheid van de bundel te berekenen als functie van de variabele hoek kan hiervoor worden gecompenseerd.The relative movement between the light beam and the material holder can for instance be provided by moving the material holder. Alternatively, or additionally, an actuator can be arranged to move the light beam. The device may, for example, use a movable mirror to determine a position of the light beam on the material. In such an arrangement, it may occur that an angle between the bundle and the material surface is not constant. As a result, differences in uniformity can also occur. You can compensate for this by calculating the trajectory speed of the bundle as a function of the variable angle.

De materiaalhouder kan zijn ingericht om een vloeistof of poeder te houden dat als te solidificeren materiaal dient, bijvoorbeeld een precursor materiaal. Bijvoorbeeld kan de materiaalhouder een platform omvatten waarop een laag van het materiaal is aangebracht. Alternatief, of aanvullend, kan het platform in een bak worden ondergedompeld. De materiaalhouder kan ook zelf een bak omvatten. De lichtbundel kan bijvoorbeeld aan een oppervlak van het materiaal schrijven. Alternatief, of aanvullend, kan de lichtbundel dieper in het materiaal schrijven. Door bijvoorbeeld de lichtbundel op een bepaalde diepte in het materiaal te focusseren kan lokaal meer vermogen worden geïnjecteerd. Door het focus van de lichtbundel in drie dimensie door het materiaal te bewegen, kunnen ook drie dimensionale lijnen worden getrokken. Alternatief, of aanvullend kunnen ook meerdere bundels worden gebruikt. De bundels kunnen bijvoorbeeld parallel in het materiaal schrijven en/of worden gecombineerd om op een bepaalde plek/diepte energie af te geven. De trajectsnelheid kan bijvoorbeeld ook in drie dimensies worden bepaald en het vermogen hierop worden aangepast.The material container can be adapted to hold a liquid or powder that serves as material to be solidified, for example a precursor material. For example, the material holder may comprise a platform on which a layer of the material is applied. Alternatively, or additionally, the platform can be submerged in a container. The material holder can also comprise a container itself. The light beam can, for example, write on a surface of the material. Alternatively, or additionally, the light beam can write deeper into the material. For example, by focusing the light beam at a certain depth in the material, more power can be injected locally. By moving the focus of the light beam through the material in three dimensions, three dimensional lines can also be drawn. Alternatively, or additionally, multiple bundles can also be used. The bundles can, for example, write in parallel in the material and / or be combined to deliver energy at a specific location / depth. The trajectory speed can, for example, also be determined in three dimensions and the power adjusted accordingly.

Door een geïnjecteerd vermogen als functie van positie op te slaan, kan rekening worden gehouden met posities in het materiaal waar een bundel reeds een bepaalde hoeveelheid vermogen heeft gedeponeerd, bijvoorbeeld met de productie van een naastliggende of dieperliggende lijn. Door het vermogen van de lichtbundel te regelen als functie van het opgeslagen geïnjecteerd vermogen, kan de uniformiteit verder worden verbeterd.By storing an injected power as a function of position, account can be taken of positions in the material where a bundle has already deposited a certain amount of power, for example the production of an adjacent or deeper line. By controlling the power of the light beam as a function of the stored injected power, the uniformity can be further improved.

Volgens een tweede aspect wordt een stuureenheid volgens conclusie 13 verschaft. De stuureenheid is bij voorkeur geschikt voor gebruik in een inrichting voor additieve productie, bijvoorbeeld zoals hierin beschreven. De stuureenheid is ingericht om een vermogen van een lichtbundel in te stellen, waarbij de lichtbundel in staat is om een materiaal voor de additieve productie te solidificeren. De stuureenheid is verder ingericht om een actuator aan te sturen om een relatieve beweging tussen de lichtbundel en een materiaalhouder te verschaffen om de lichtbundel langs een traject door het materiaal te bewegen voor het lokaal solidificeren van het materiaal langs het traject. De stuureenheid is verder ingericht om gedurende de beweging langs het traject een variabele trajectsnelheid van de lichtbundel door het materiaal te bepalen, en het vermogen van de lichtbundel in te stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid van de lichtbundel. Alternatief, of aanvullend, is de stuureenheid ingericht om gedurende de beweging langs het traject een variabel vermogen te bepalen, en de trajectsnelheid van de lichtbundel in te stellen in afhankelijkheid van het variabele vermogen van de lichtbundel. Men zal begrijpen dat de stuureenheid vele voordelen biedt overeenkomstig de hierin beschreven inrichting.According to a second aspect, a control unit according to claim 13 is provided. The control unit is preferably suitable for use in an additive production device, for example as described herein. The control unit is adapted to set a power of a light beam, the light beam being able to solidify a material for additive production. The control unit is further adapted to control an actuator to provide relative movement between the light beam and a material holder to move the light beam along a path through the material to locally solidify the material along the path. The control unit is further adapted to determine a variable trajectory speed of the light beam through the material during the movement along the trajectory, and to adjust the power of the light beam in dependence on the variable trajectory speed of the light beam. Alternatively, or additionally, the control unit is adapted to determine a variable power during the movement along the trajectory, and to adjust the trajectory speed of the light beam in dependence on the variable power of the light beam. It will be understood that the control unit offers many advantages in accordance with the device described herein.

Volgens een derde aspect wordt een werkwijze voor additieve productie volgens conclusie 14 verschaft. De werkwijze omvat het verschaffen van een lichtbundel, waarbij de lichtbundel in staat is om een materiaal voor de additieve productie te solidificeren. De werkwijze omvat verder het verschaffen van materiaal voor de additieve productie. De werkwijze omvat verder het bewegen van de lichtbundel langs een traject door het materiaal voor het lokaal solidificeren van het materiaal langs het traject. De werkwijze omvat verder het gedurende de beweging langs het traject bepalen van een variabele trajectsnelheid van de lichtbundel door het materiaal. De werkwijze omvat verder het gedurende de beweging langs het traject instellen van het vermogen van de lichtbundel in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid van de lichtbundel. Alternatief, of aanvullend, omvat de werkwijze het gedurende de beweging langs het traject bepalen van een variabel vermogen, en het instellen van de trajectsnelheid in afhankelijkheid van het variabele vermogen van de lichtbundel. Men zal begrijpen dat de werkwijze vele voordelen biedt overeenkomstig de hierin beschreven inrichting.In a third aspect, an additive production method according to claim 14 is provided. The method comprises providing a light beam, wherein the light beam is able to solidify a material for the additive production. The method further comprises providing material for the additive production. The method further comprises moving the light beam along a path through the material to locally solidify the material along the path. The method further comprises determining during the movement along the trajectory a variable trajectory speed of the light beam through the material. The method further comprises adjusting the power of the light beam during the movement along the trajectory in dependence on the variable trajectory speed of the light beam. Alternatively, or additionally, the method comprises determining a variable power during the movement along the trajectory, and adjusting the trajectory speed in dependence on the variable power of the light beam. It will be understood that the method offers many advantages in accordance with the device described herein.

Volgens een vierde aspect wordt een computer leesbaar medium volgens conclusie 15 verschaf. Het medium bevat instructies die, wanneer zij gelezen worden door een of meer computers, de werkwijze volgens het derde aspect doen uitvoeren. Het medium kan bijvoorbeeld door een inrichting volgens het eerste aspect en/of een stuurinrichting volgens het tweede aspect worden gelezen.According to a fourth aspect, a computer readable medium according to claim 15 is provided. The medium contains instructions which, when read by one or more computers, cause the method according to the third aspect to be performed. The medium can for instance be read by a device according to the first aspect and / or a control device according to the second aspect.

KORTE BESCHRIJVING VAN FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

Verdere voorkeursvormen, uitvoeringsvoorbeelden en toepassingen van de uitvinding worden hierna toegelicht aan de hand van een aantal figuren. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot de getoonde voorbeelden maar is enkel beperkt door de conclusies en eventuele equivalenten waarmee de met de conclusies geopenbaarde uitvindings ge dachte wordt uitgeoefend.Further preferred forms, exemplary embodiments and applications of the invention are explained below with reference to a number of figures. However, the invention is not limited to the examples shown, but is only limited by the claims and any equivalents with which the inventive concept disclosed with the claims is practiced.

In de figuren tonen: FIG 1 een schematische doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting; FIG 2 een schematische doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting; FIG 3 een schematische doorsnede van een derde uitvoeringsvorm van de inrichting; FIG 4 een schematische doorsnede van een vierde uitvoeringsvorm van de inrichting; FIG 5 een schematische doorsnede van een vijfde uitvoeringsvorm van de inrichting.In the figures: FIG 1 shows a schematic section of a first embodiment of the device; FIG 2 is a schematic section of a second embodiment of the device; FIG 3 is a schematic section of a third embodiment of the device; FIG 4 is a schematic section of a fourth embodiment of the device; FIG 5 is a schematic cross-section of a fifth embodiment of the device.

BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

In bekende systemen kan men laservermogen discreet aanleggen per te scannen vector. De procedure is bijvoorbeeld als volgt. De laser wordt AAN gezet, men start de vectorbeweging met de scanhead (al dan niet in drie dimensies) en op het einde wordt de laser UIT gezet. Vermits de spiegel-galvano combinatie een eindige bandbreedte heeft, kan deze typisch niet in tijd nul reageren. Hierdoor zou men twee punten inbranden, één bij de start en één bij het einde van de vector. Om dit euvel met de huidige technologie op te lossen, kan men gebruik maken van laser-on of mark delays en laser-off delays. Beide delays moeten echter experimenteel bepaald worden en kunnen sterk afhankelijk zijn van de spiegel dynamica, de scansnelheid (hoe hoger de snelheid, hoe sterker het effect) en de laser dynamica. Alhoewel deze veelal verwaarloosd wordt, dient men deze voor ultra high scanspeeds toch mee te rekenen. Experimenteel kan worden aangetoond dat de laser ook een zekere ‘traagheid’ heeft.In known systems, laser power can be applied discretely per vector to be scanned. The procedure is, for example, as follows. The laser is turned ON, the vector movement is started with the scanhead (in three dimensions or not) and at the end the laser is turned OFF. Since the mirror-galvano combination has a finite bandwidth, it typically cannot respond in time zero. This would burn in two points, one at the start and one at the end of the vector. To solve this problem with current technology, one can use laser-on or mark delays and laser-off delays. Both delays, however, must be determined experimentally and can be highly dependent on the mirror dynamics, the scanning speed (the higher the speed, the stronger the effect) and the laser dynamics. Although this is often neglected, it should be taken into account for ultra high scan speeds. It can be demonstrated experimentally that the laser also has a certain "slowness".

Uitvoeringsvormen van de inrichting, zoals hieronder beschreven kunnen mogelijk bijdragen om bovenstaande en verdere problemen integraal of gedeeltelijk op te lossen. Hierdoor kan de sturing mogelijk een meer universele oplossing bieden in varia gebieden van AM en laser/scanning technologie. Het wordt opgemerkt dat in de beschrijving van de figuren, dezelfde verwijzingscijfers veelal naar dezelfde of gelijksoortige onderdelen of begrippen kunnen verwijzen. Details van de inrichting kunnen in sommige figuren zijn weggelaten of toegevoegd om bepaalde aspecten duidelijker te maken. In de schematische figuren kunnen relatieve maten van onderdelen zijn overdreven om deze beter te illustreren. FIG 1 toont een schematische doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting 100 voor additieve productie.Embodiments of the device as described below may potentially contribute to solving the above and further problems in whole or in part. As a result, the control can possibly offer a more universal solution in various areas of AM and laser / scanning technology. It is noted that in the description of the figures, the same reference numerals can often refer to the same or similar parts or concepts. Details of the device may be omitted or added in some figures to make certain aspects clearer. In the schematic figures, relative sizes of parts may be exaggerated to better illustrate them. FIG 1 shows a schematic section of a first embodiment of a device 100 for additive production.

De inrichting 100 omvat bij voorkeur een lichtbron 1, zoals een laser, ingericht om een lichtbundel 11 te verschaffen. Alternatief kan de lichtbron 1 ook een externe lichtbron zijn, aangestuurd door de inrichting 100. De lichtbundel 11 is in staat is om een materiaal 12 voor de additieve productie te solidificeren. Bij voorkeur wordt hiervoor een gecollimeerde of gefocuste bundel gebruikt om een relatief beperkt oppervlak of volume van het uithardingsmateriaal te bestralen.The device 100 preferably comprises a light source 1, such as a laser, arranged to provide a light beam 11. Alternatively, the light source 1 may also be an external light source driven by the device 100. The light beam 11 is capable of solidifying a material 12 for the additive production. Preferably, a collimated or focused beam is used for irradiating a relatively limited surface or volume of the curing material.

De inrichting 100 omvat bij voorkeur een materiaalhouder 2 ingericht om het materiaal 12 voor de additieve productie te houden, bijvoorbeeld ondersteunen en/of bevatten. Het materiaal 12, omvat bijvoorbeeld een precursor materiaal voor de additieve productie, zoals een resin of poeder. Ook het eventueel gesolidificeerde materiaal kan door de materiaalhouder 2 worden gehouden. In de getoonde uitvoeringsvorm steunt een deels gesolidificeerde laag van het materiaal 12 op de materiaalhouder 2, in de vorm van een platform. Alternatief, kan de materiaalhouder 2 ook op andere posities ten opzichte van het materiaal 12 worden geplaatst. Bijvoorbeeld kan een laag materiaal 12 aan de onderkant van een materiaalhouder 2 worden aangebracht. In plaats van of in aanvulling op een platform, kan de materiaalhouder ook andere structuren omvatten zoals een bak om het materiaal te houden, zoals bijvoorbeeld getoond in FIG 4 of 5.The device 100 preferably comprises a material holder 2 adapted to hold the material 12 for the additive production, for example supporting and / or containing. The material 12 comprises, for example, a precursor material for the additive production, such as a resin or powder. The possibly consolidated material can also be held by the material holder 2. In the embodiment shown, a partially consolidated layer of the material 12 rests on the material holder 2, in the form of a platform. Alternatively, the material holder 2 can also be placed at other positions relative to the material 12. For example, a layer of material 12 can be applied to the underside of a material holder 2. Instead of or in addition to a platform, the material container may also include other structures such as a container for holding the material, as shown for example in FIGS.

De inrichting 100 omvat bij voorkeur een actuator 3 ingericht om een relatieve beweging tussen de lichtbundel 11 en de materiaalhouder 2 te verschaffen. Hiermee kan de lichtbundel 11 langs een traject 12s door het materiaal 12 bewegen . De lichtbundel 11 kan er voor zorgen dat het materiaal 12 langs het traject 12s lokaal wordt gesolidificeerd.The device 100 preferably comprises an actuator 3 adapted to provide a relative movement between the light beam 11 and the material holder 2. Hereby the light beam 11 can move through the material 12 along a path 12s. The light beam 11 can ensure that the material 12 is locally consolidated along the path 12s.

De inrichting 100 omvat bij voorkeur een stuureenheid 4 ingericht om gedurende de beweging langs het traject 12s een variabele trajectsnelheid V van de lichtbundel 11 door het materiaal 12 te bepalen. Alternatief, of aanvullend, is de stuureenheid 4 ingericht om gedurende de beweging langs het traject 12s een vermogen W van de lichtbundel 11 in te stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid V van de lichtbundel 11. Hiermee kan een vermogen Wi worden bepaald dat de lichtbundel 11 in het materiaal injecteert. Deze variant kan als voordeel bieden dat een beperkte controle over de bundelsnelheid kan worden gecompenseerd met het vermogen.The device 100 preferably comprises a control unit 4 adapted to determine a variable trajectory speed V of the light beam 11 through the material 12 during the movement along the path 12s. Alternatively, or additionally, the control unit 4 is adapted to set a power W of the light beam 11 during the movement along the path 12s in dependence on the variable path speed V of the light beam 11. A power Wi can be determined that the light beam 11 into the material. This variant can offer the advantage that a limited control over the bundle speed can be compensated with the power.

Alternatief, of aanvullend, is de stuureenheid 4 ingericht om gedurende de beweging langs het traject 12s een trajectsnelheid V van de lichtbundel 11 van de lichtbundel 11 in te stellen in afhankelijkheid van een variabel vermogen W. Deze variant kan als voordeel bieden dat een beperkte controle over het vermogen kan worden gecompenseerd met de bundelsnelheid. Ook combinaties zijn mogelijk, waarbij de trajectsnelheid V en het vermogen W in onderling verband worden afgesteld, bijvoorbeeld evenredig met elkaar en/of om een geïnjecteerd vermogen over het traject constant te houden.Alternatively, or additionally, the control unit 4 is arranged during the movement along the path 12s to set a path speed V of the light beam 11 of the light beam 11 in dependence on a variable power W. This variant can offer the advantage that a limited control over the power can be compensated with the bundle speed. Combinations are also possible, wherein the trajectory speed V and the power W are adjusted in relation to each other, for example proportionally to each other and / or to keep an injected power constant over the trajectory.

In één uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om op basis van een ingestelde waarde voor een gewenst geïnjecteerd vermogen Wi per per volume- of oppervlakte-eenheid, een variabele trajectsnelheid V en/of een variabel vermogen W van de bundel langs een traject 12s te berekenen. Bijvoorbeeld is het vermogen Wi dat men wenst te injecteren gekend, en volgt daaruit de snelheid V en/of het vermogen W. In één uitvoeringsvorm, is de stuureenheid 4 ingericht om een nominale snelheid (kruissnelheid) te bepalen en een compleet traject uit te zetten waarbij het vermogen wordt gevarieerd zodanig dat, bij de nominale snelheid, het ingestelde vermogen Wi wordt geïnjecteerd.In one embodiment, the control unit 4 is adapted to calculate a variable trajectory speed V and / or a variable power W of the bundle along a trajectory 12s on the basis of a set value for a desired injected power Wi per per volume or area unit . For example, the power Wi that one wishes to inject is known, and therefrom follows the speed V and / or the power W. In one embodiment, the control unit 4 is adapted to determine a nominal speed (cruising speed) and to plot a complete trajectory wherein the power is varied such that, at the nominal speed, the set power Wi is injected.

Als trajectsnelheid kan men bijvoorbeeld de relatieve snelheid bepalen van de plek waar de bundel zijn vermogen in het uithardingsmateriaal injecteert, ten opzichte van het omliggend uithardingsmateriaal of de materiaalhouder. In de getoonde uitvoeringsvorm kan dit bijvoorbeeld corresponderen met de snelheid van de materiaalhouder (als de bundel stilstaat). In andere uitvoeringsvormen kan dit bijvoorbeeld corresponderen met een trigonometrische berekening waarbij een variabele hoek van de spiegel wordt gebruikt (bijvoorbeeld FIG 3). Ook andere verbanden zijn mogelijk afhankelijk van de inrichting.The trajectory speed can be determined, for example, the relative speed of the place where the bundle injects its power into the curing material, with respect to the surrounding curing material or the material holder. In the embodiment shown, this may, for example, correspond to the speed of the material container (when the bundle is stationary). In other embodiments, this may, for example, correspond to a trigonometric calculation using a variable angle of the mirror (e.g. FIG. 3). Other relationships are also possible depending on the device.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de actuator 3 ingericht om de materiaalhouder 2 te bewegen. Alternatief, of aanvullend, kan de relatieve beweging ook worden bepaald door een beweging van de bundel 11 zoals bijvoorbeeld getoond in FIG 3. De snelheid V kan bijvoorbeeld worden ingesteld via een stuursignaal Sv naar de actuator 3. Het stuursignaal Sv kan een discreet of continu signaal zijn, bijvoorbeeld om een beweging aan/uit te zetten en/of om een specifieke snelheid in te stellen. Alternatief, of aanvullend, kan de werkelijke snelheid over het traject of per positie X worden bepaald, bijvoorbeeld door meting met een onafhankelijke snelheidssensor 9, zoals getoond in FIG 2. De snelheidssensor 9 kan bijvoorbeeld een meetsignaal Mv corresponderend met de relatieve snelheid V naar de stuureenheid 4 zenden. Alternatief, of aanvullend, kan de snelheidssensor 9 een plaats-sensor omvatten, waarbij de snelheid V uit de relatieve verplaatsing van de positie X wordt bepaald. Het moge duidelijk zijn dat de snelheid V en het vermogen W een functie van de tijd “t” kunnen zijn gedurende het doorlopen van het traject 12sIn the embodiment shown, the actuator 3 is adapted to move the material holder 2. Alternatively, or additionally, the relative movement can also be determined by a movement of the beam 11 as shown, for example, in FIG. 3. The speed V can be set, for example, via a control signal Sv to the actuator 3. The control signal Sv can be a discrete or continuous signal, for example to turn a movement on / off and / or to set a specific speed. Alternatively, or additionally, the actual speed over the trajectory or per position X can be determined, for example by measurement with an independent speed sensor 9, as shown in FIG. 2. The speed sensor 9 can, for example, send a measurement signal Mv corresponding to the relative speed V to the send control unit 4. Alternatively, or additionally, the speed sensor 9 may comprise a location sensor, the speed V being determined from the relative displacement of the position X. It will be clear that the speed V and the power W can be a function of the time "t" during the traversing of the trajectory 12s

In een uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om een geïnjecteerd vermogen Wi van de lichtbundel 11 per volume- of oppervlakte-eenheid van het materiaal 12 langs het traject 12s op een constante waarde te houden. In een verdere uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om dit geïnjecteerd vermogen Wi te berekenen als functie van een in te stellen of ingesteld vermogen W van de lichtbundel 11 en de relatieve beweging tussen de lichtbundel 11 en de materiaalhouder 2 en of de laag materiaal 12. In een verdere uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om het vermogen W van de lichtbundel 11 gedurende de beweging langs het traject 12s in te stellen om het geïnjecteerd vermogen Wi op een ingestelde of voorbepaalde waarde te houden. Er kan bijvoorbeeld een constante waarde voor het geïnjecteerd vermogen Wi voor het hele traject worden ingesteld om een uniforme lijn te produceren. Indien gewenst kan ook een variabele vermogenswaarde Wi worden ingesteld om een gewenste variabele lijn te produceren.In one embodiment, the control unit 4 is arranged to keep a injected power Wi of the light beam 11 per volume or surface unit of the material 12 along the path 12s at a constant value. In a further embodiment, the control unit 4 is adapted to calculate this injected power Wi as a function of a set or adjusted power W of the light beam 11 and the relative movement between the light beam 11 and the material holder 2 and or the layer of material 12. In a further embodiment, the control unit 4 is adapted to adjust the power W of the light beam 11 during the movement along the path 12s in order to keep the injected power Wi at a set or predetermined value. For example, a constant value for the injected power Wi for the entire trajectory can be set to produce a uniform line. If desired, a variable power value Wi can also be set to produce a desired variable line.

In een uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om het vermogen W van de lichtbundel 11 gedurende de beweging evenredig met de trajectsnelheid V te variëren. Bijvoorbeeld kan het vermogen rechtevenredig worden gevarieerd met de snelheid V. Ook andere functies zijn mogelijk om een verband tussen de snelheid V en het vermogen W vast te stellen. In een uitvoeringsvorm gebruikt de stuureenheid 4 een niet-lineaire functie om een verband te leggen tussen het geleverde vermogen W van de lichtbundel, de snelheid V van de lichtbundel over het materiaal, en het effectief geïnjecteerde vermogen Wi in het materiaal per volume- of oppervlakte-eenheid van het materiaal 12 langs het traject 12s. Bijvoorbeeld kan het zijn dat het materiaal 12 bij een lagere snelheid V minder effectief de straling van de bundel 11 opneemt of juist sneller solidificeert omdat de temperatuur lokaal hoger oploopt.In one embodiment, the control unit 4 is adapted to vary the power W of the light beam 11 during the movement in proportion to the trajectory speed V. For example, the power can be varied in proportion to the speed V. Other functions are also possible to establish a relationship between the speed V and the power W. In one embodiment, the control unit 4 uses a non-linear function to establish a relationship between the power W supplied of the light beam, the speed V of the light beam over the material, and the effectively injected power Wi into the material per volume or area. unit of material 12 along the path 12s. For example, the material 12 may absorb the radiation from the beam 11 less effectively at a lower speed V or, on the contrary, solidify more rapidly because the temperature rises higher locally.

In een uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om tenminste drie verschillende vermogens W in te stellen corresponderend met tenminste drie verschillende snelheden V. Door meerdere vermogens in te kunnen stellen kan men beter rekening kan houden met bijvoorbeeld de opstartsnelheid van een actuator. In een verdere uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om het vermogen traploos in te stellen. In de getoonde uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om het vermogen W van de lichtbundel op het materiaal 12 in te stellen door het vermogen van de lichtbron 1 in te stellen. Alternatief, of aanvullend, kan de stuureenheid 4 zijn ingericht om het vermogen W van de lichtbundel op het materiaal 12 in te stellen door een transmissie-element 6 in de lichtbundel 11 tussen de lichtbron 1 en het materiaal 12 in te stellen, zoals getoond in FIG 2. Het vermogen van de lichtbundel 11 die op het materiaal 12 valt kan bijvoorbeeld worden ingesteld met een stuursignaal Sw naar de lichtbron 1 en/of transmissie-element 6In one embodiment, the control unit 4 is adapted to set at least three different powers W corresponding to at least three different speeds V. By being able to set several powers, it is better to take into account, for example, the start-up speed of an actuator. In a further embodiment, the control unit 4 is adapted to continuously adjust the power. In the embodiment shown, the control unit 4 is adapted to adjust the power W of the light beam on the material 12 by adjusting the power of the light source 1. Alternatively, or additionally, the control unit 4 may be adapted to adjust the power W of the light beam to the material 12 by adjusting a transmission element 6 in the light beam 11 between the light source 1 and the material 12, as shown in FIG 2. The power of the light beam 11 that falls on the material 12 can for example be adjusted with a control signal Sw to the light source 1 and / or transmission element 6

In een ander of verder aspect wordt hierin een stuureenheid 4 beschreven, bijvoorbeeld voor gebruik in combinatie met additieve productie zoals hierin beschreven. De stuureenheid 4 is ingericht om een vermogen W van een lichtbundel 11 in te stellen (bijvoorbeeld via signaal Sw), waarbij de lichtbundel 11 in staat is om een materiaal 12 voor de additieve productie te solidificeren. De stuureenheid 4 zoals getoond is verder ingericht om een actuator 3 aan te sturen (bijvoorbeeld via signaal Sv), om een relatieve beweging tussen de lichtbundel 11 en een materiaalhouder 2 te verschaffen om de lichtbundel 11 langs een traject 12s door het materiaal 12 te bewegen voor het lokaal solidificeren van het materiaal 12 langs het traject 12s. Tenslotte is de stuureenheid 4 ingericht, bijvoorbeeld geprogrammeerd of van hardware voorzien om gedurende de beweging langs het traject 12s een variabele trajectsnelheid V van de lichtbundel 11 door het materiaal 12 te bepalen, en het vermogen W van de lichtbundel 11 in te stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid V van de lichtbundel 11.In another or further aspect, a control unit 4 is described herein, for example for use in combination with additive production as described herein. The control unit 4 is adapted to set a power W of a light beam 11 (for example via signal Sw), the light beam 11 being able to solidify a material 12 for the additive production. The control unit 4 as shown is further adapted to control an actuator 3 (for example via signal Sv), to provide a relative movement between the light beam 11 and a material holder 2 to move the light beam 11 along a path 12s through the material 12 for locally solidifying the material 12 along the path 12s. Finally, the control unit 4 is arranged, for example programmed or provided with hardware, to determine during the movement along the path 12s a variable path speed V of the light beam 11 through the material 12, and to adjust the power W of the light beam 11 in dependence on the variable trajectory speed V of the light beam 11.

In een ander of verder aspect wordt hierin een werkwijze voor additieve productie verschaft, bijvoorbeeld uit te voeren door de inrichting 100 en/of de stuureenheid 4. De werkwijze omvat het verschaffen van een lichtbundel 11, waarbij de lichtbundel 11 in staat is om een materiaal 12 voor de additieve productie te solidificeren. De werkwijze omvat verder het verschaffen van materiaal 12 voor de additieve productie. De werkwijze omvat verder het bewegen van de lichtbundel 11 langs een traject 12s door het materiaal 12 voor het lokaal solidificeren van het materiaal 12 langs het traject 12s. De werkwijze omvat verder gedurende de beweging langs het traject 12s een variabele trajectsnelheid V van de lichtbundel 11 door het materiaal 12 bepalen, en het vermogen W van de lichtbundel 11 in stellen in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid V van de lichtbundel 11. In een ander of verder aspect wordt hierin een computer leesbaar medium verschaft met instructies die, wanneer zij gelezen worden door een of meer computers, deze de werkwijze zoals beschreven doen uitvoeren. In een andere, of aanvullende, werkwijze kan ook de trajectsnelheid V worden geregeld afhankelijk van een variabel vermogen W. FIG 2 toont een schematische doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting 100.In another or further aspect, a method for additive production is provided herein, for example, to be performed by the device 100 and / or the control unit 4. The method comprises providing a light beam 11, wherein the light beam 11 is capable of forming a material 12 for the additive production. The method further comprises providing material 12 for the additive production. The method further comprises moving the light beam 11 along a path 12s through the material 12 to locally solidify the material 12 along the path 12s. The method further comprises during the movement along the trajectory 12s determining a variable trajectory speed V of the light beam 11 through the material 12, and adjusting the power W of the light beam 11 depending on the variable trajectory speed V of the light beam 11. In another or further aspect herein is provided a computer readable medium with instructions which, when read by one or more computers, cause it to perform the method as described. In another, or additional, method, the trajectory speed V can also be controlled depending on a variable power W. FIG. 2 shows a schematic section of a second embodiment of the device 100.

De getoonde uitvoeringsvorm is ingericht om de laag materiaal 12 te deponeren gedeponeerd bovenop een voorgaand gedeponeerde laag 12b. Bijvoorbeeld kan inrichting voorzien in een laag applicator (niet getoond) om na een beschrijving van de laag 12b een nieuwe laag 12 hierop aan te brengen. Door het laag voor laag schrijven van structuren kan een drie dimensionale structuur worden gebouwd.The embodiment shown is arranged to deposit the layer of material 12 deposited on top of a previously deposited layer 12b. For example, device may provide a layer of applicator (not shown) for applying a new layer 12 to it after a description of the layer 12b. By writing structures layer by layer, a three-dimensional structure can be built.

De getoonde uitvoeringsvorm omvat een sensor 9 om een snelheid V of positie X van de lichtbundel 11 op het materiaal 12 te bepalen, zoals ook hierboven beschreven. Bijvoorbeeld kan de sensor 9 een camera of een interferometrisch instrument omvatten om de snelheid V en/of positie X te bepalen.The embodiment shown comprises a sensor 9 for determining a speed V or position X of the light beam 11 on the material 12, as also described above. For example, the sensor 9 may comprise a camera or an interferometric instrument to determine the speed V and / or position X.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om het vermogen W van de lichtbundel 11 op het materiaal 12 in te stellen door een variabel transmissie-element 6 in de lichtbundel 11 tussen de lichtbron 1 en het materiaal 12 in te stellen, zoals ook hierboven beschreven. Het variabel transmissie-element 6 is bij voorkeur ingericht om drie of meer verschillende vermogens door te laten. Hierin onderscheidt het element zich bijvoorbeeld van een AAN-UIT schakeling. FIG 3 toont een schematische doorsnede van een derde uitvoeringsvorm van de inrichting 100.In the embodiment shown, the control unit 4 is adapted to adjust the power W of the light beam 11 to the material 12 by adjusting a variable transmission element 6 in the light beam 11 between the light source 1 and the material 12, as also above. described. The variable transmission element 6 is preferably adapted to transmit three or more different powers. The element distinguishes itself here, for example, from an ON-OFF circuit. FIG 3 shows a schematic section of a third embodiment of the device 100.

In de getoonde uitvoeringsvorm is een actuator 3 ingericht om de lichtbundel 11 te bewegen. De getoonde uitvoeringsvorm omvat een beweegbare spiegel 5 in een pad van de lichtbundel 11 tussen de lichtbron 1 en de materiaalhouder 2. De actuator 3 is ingericht om de spiegel 5 te bewegen om een positie X van de lichtbundel 11 op het materiaal 12 te bepalen. Alternatief, of aanvullend, kunnen ook andere (optische) componenten worden voorzien die met behulp van een actuator de relatieve bundelpositie X kunnen instellen.In the embodiment shown, an actuator 3 is arranged to move the light beam 11. The embodiment shown comprises a movable mirror 5 in a path of the light beam 11 between the light source 1 and the material holder 2. The actuator 3 is adapted to move the mirror 5 to determine a position X of the light beam 11 on the material 12. Alternatively, or additionally, other (optical) components can also be provided which can adjust the relative beam position X with the aid of an actuator.

In een uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om de trajectsnelheid V te berekenen als functie van een variabele hoek Θ tussen de lichtbundel 11 en een oppervlak 12a van het materiaal 12. Alternatief, of aanvullend kan de trajectsnelheid V worden berekend uit de hoeksnelheid d0/dt van de spiegel 5 en de afstand tussen de spiegel 5 en het raakpunt van de lichtbundel met de materiaalhouder of het materiaalopppervlak. Men zal begrijpen dat wanneer de hoeksnelheid van de spiegel constant is, de trajectsnelheid sowieso variabel is. FIG 4 toont een schematische doorsnede van een vierde uitvoeringsvorm van de inrichting 100.In one embodiment, the control unit 4 is adapted to calculate the trajectory speed V as a function of a variable angle Θ between the light beam 11 and a surface 12a of the material 12. Alternatively, or additionally, the trajectory speed V can be calculated from the angular speed d0 / dt of the mirror 5 and the distance between the mirror 5 and the point of contact of the light beam with the material holder or the material surface. It will be understood that when the angular velocity of the mirror is constant, the trajectory speed is variable anyway. FIG 4 shows a schematic section of a fourth embodiment of the device 100.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de materiaalhouder 2 ingericht als een platform om in een vloeistof of poeder 12p te worden gedompeld dat als (precursor) materiaal 12 kan dienen. De lichtbundel 11 kan bijvoorbeeld het materiaal solidificeren aan het oppervlak van de vloeistof 12p. In de getoonde uitvoeringsvorm is de actuator 3 ingericht om het platform 2 te bewegen in drie dimensies om zo het gesolidifïceerde deel van de vorm te bewegen ten opzichte van de bundel 11.In the embodiment shown, the material holder 2 is arranged as a platform for being immersed in a liquid or powder 12p that can serve as (precursor) material 12. For example, the light beam 11 can solidify the material on the surface of the liquid 12p. In the embodiment shown, the actuator 3 is arranged to move the platform 2 in three dimensions so as to move the consolidated portion of the mold relative to the bundle 11.

De getoonde uitvoeringsvorm omvat een geheugen 8. Het geheugen kan bijvoorbeeld communiceren met de stuureenheid 4 en/of onderdeel daarvan uitmaken. In een uitvoeringsvorm is het geheugen 8 ingericht om een geïnjecteerd vermogen Wi per oppervlakte- of volume-eenheid van het materiaal 12 als functie van relatieve positie Χ,Υ,Ζ langs het traject 12s op te slaan. In een verdere uitvoeringsvorm is de stuureenheid 4 ingericht om het vermogen W van de lichtbundel 11 te regelen als functie van het opgeslagen geïnjecteerd vermogen Wi. FIG 5 toont een schematische doorsnede van een vijfde uitvoeringsvorm van de inrichting 100.The embodiment shown comprises a memory 8. The memory may, for example, communicate with the control unit 4 and / or form part thereof. In one embodiment, the memory 8 is arranged to store an injected power Wi per surface or volume unit of the material 12 as a function of relative position Χ, Υ, Ζ along the path 12s. In a further embodiment, the control unit 4 is adapted to control the power W of the light beam 11 as a function of the stored injected power Wi. FIG 5 shows a schematic section of a fifth embodiment of the device 100.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de materiaalhouder 2 ingericht om een vloeistof of poeder 12p te houden dat als (precursor) materiaal 12 kan dienen. De materiaalhouder 2 kan bijvoorbeeld de vorm van een bakje hebben.In the embodiment shown, the material holder 2 is adapted to hold a liquid or powder 12p that can serve as (precursor) material 12. The material holder 2 may, for example, have the shape of a tray.

De getoonde uitvoeringsvorm omvat een lens 7 om de lichtbundel 11 te focusseren in het materiaal 12. De lens 7 kan ook gebruikt worden om een dikte van de lijn te regelen, bijvoorbeeld in de voorgaande uitvoeringsvormen. In een verdere uitvoeringsvorm is de actuator 3 ingericht om het focus F van de lichtbundel 11 in drie dimensie Χ,Υ,Ζ door het materiaal 12 te bewegen. Deze beweging is relatief, d.w.z. de positie kan ook worden ingesteld door de materiaalhouder 2 te verplaatsen, bijvoorbeeld met de actuator 3, zoals getoond.The embodiment shown comprises a lens 7 for focusing the light beam 11 in the material 12. The lens 7 can also be used to control a thickness of the line, for example in the previous embodiments. In a further embodiment, the actuator 3 is adapted to move the focus F of the light beam 11 through the material 12 in three dimensions Χ, Υ, Ζ. This movement is relative, i.e. the position can also be adjusted by moving the material holder 2, for example with the actuator 3, as shown.

In een bijzondere uitvoeringsvorm (niet getoond) wordt de trajectsnelheid V in drie dimensies Χ,Υ,Ζ bepaald. Met andere woorden, de bundel 11 of het focus beweegt niet alleen lateraal door het materiaal 12, maar ook verticaal. Op deze manier kan in een keer een opstaande lijn worden geproduceerd. Zoals hierboven beschreven kan het vermogen W van de lichtbundel 11 worden ingesteld in afhankelijkheid van de variabele trajectsnelheid V (bijvoorbeeld in drie dimensies) van de lichtbundel 11 of het focus F ten opzichte van de materiaalhouder 2.In a special embodiment (not shown), the trajectory speed V is determined in three dimensions Χ, Υ, Ζ. In other words, the bundle 11 or the focus moves not only laterally through the material 12, but also vertically. In this way, a raised line can be produced in one go. As described above, the power W of the light beam 11 can be adjusted in dependence on the variable trajectory speed V (for example in three dimensions) of the light beam 11 or the focus F relative to the material holder 2.

In de figuren zijn uitvoeringsvoorbeelden beschreven van inrichtingen, onderdelen en werkwijzen voor additieve productie. Men zal begrijpen dat, behalve de getoonde onderdelen, ook andere of equivalente onderdelen gebruikt kunnen worden. Elektrische, optische en andere onderdelen van de inrichting kunnen geïntegreerd of opgedeeld worden in één of meerdere alternatieve componenten. De stuureenheid kan bijvoorbeeld samenwerken met een geheugen of soortgelijk opslagmedium. Het geheugen kan ook programma instructies omvatten om de werkwijze uit te voeren zoals hierin beschreven. Het geheugen/opslag medium kan ook geïntegreerd zijn in de stuureenheid. De stuureenheid kan mogelijk ook andere componenten aansturen en/of verdere sensorgegevens verzamelen. Behalve een lens kan ook een gekromde, bijvoorbeeld parabolische, spiegel worden gebruikt. Ook andere optische componenten zoals glasvezels kunnen worden gebruikt om de bundel te richten.The figures describe exemplary embodiments of devices, parts and methods for additive production. It will be understood that in addition to the parts shown, other or equivalent parts can also be used. Electrical, optical and other components of the device can be integrated or divided into one or more alternative components. The control unit may, for example, cooperate with a memory or similar storage medium. The memory may also include program instructions to perform the method as described herein. The memory / storage medium can also be integrated in the control unit. The control unit may also be able to control other components and / or collect further sensor data. In addition to a lens, a curved, for example parabolic, mirror can also be used. Other optical components such as glass fibers can also be used to direct the bundle.

Bijvoorbeeld, in een specifieke uitvoeringsvorm (niet getoond) omvat een inrichting voor additieve productie een of meer van de volgende elementen 1. Controller met bijvoorbeeld een CPU + RTOS en FPGA combinatie, al dan niet System on chip. 2. Flexibele of andere elektronica die communicatie naar één of meerdere scanners mogelijk maakt over XY2-100, SL2-100 en andere protocollen (niet exhaustieve lijst). Ook analoge interfacing naar de scanners horen hierbij. 3. Flexibele of andere elektronica die stepper-drive sturing mogelijk maakt, alsook servo drives via een digitaal protocol (CANOpen, modbus, Profibus, ...). 4. Bijvoorbeeld 19" behuizing (of andere maat) met connectoren op de achterzijde en monitor lampjes op de voorzijde. 5. Verder uit te breiden, onder meer via modbus 6. On-board software die een of meer van de volgende zaken op zich neemt a. Traject generatie & interpolatie voor 3D bewegingen van een laserstraal b. Afstemmen van de spiegeldynamica met het geïnjecteerde laservermogen c. Closed loop control van de spiegels d. Ruk gecontroleerd bewegen van de spiegels, conform hun dynamica (geïnverteerd model in feed forward als dynamica filter) e. Compleet overkoepelend aansturen van de machine, met als doel het bouwen van een stuk op een AM machine f. Logging/opslaan van elk kanaal, synchroon met elkaarFor example, in a specific embodiment (not shown), an additive production device comprises one or more of the following elements 1. Controller with, for example, a CPU + RTOS and FPGA combination, whether or not System on chip. 2. Flexible or other electronics that enable communication to one or more scanners about XY2-100, SL2-100 and other protocols (non-exhaustive list). Analog interfacing to the scanners are also included. 3. Flexible or other electronics that enable stepper drive control, as well as servo drives via a digital protocol (CANOpen, modbus, Profibus, ...). 4. For example a 19 "housing (or other size) with connectors on the back and monitor lights on the front. 5. Further expandable, among other things via modbus 6. On-board software that does one or more of the following takes a. Trajectory generation & interpolation for 3D movements of a laser beam b) Alignment of the mirror dynamics with the injected laser power c) Closed loop control of the mirrors d. as a dynamics filter) E. Complete overarching control of the machine, with the aim of building a piece on an AM machine f. Logging / storing of each channel, synchronously with each other

Deze combinatie kan onder andere het voordeel bieden dat het totaalpakket als black-box oplossing op de markt kan worden gebracht en aldus OEM fabrikanten & retrofitters werk kan besparen. In andere of verdere aspecten kunnen ook de volgende voordelen worden geboden. Synchroon loggen van kanalen in het systeem, ongeacht de sample-rate (100kHz voor X, Y en Z signalen, eventueel synchroon met 10kHz camera signalen en overige analoge signalen) - onder andere via bovenstaande punt 6f. Afstemmen van de spiegeldynamica met het laservermogen, in combinatie met de aangelegde rukgecontroleerde spiegeltrajecten - onder andere via bovenstaande punten 6.b-6.c-6.d.This combination can, among other things, offer the advantage that the total package can be marketed as a black-box solution and thus OEM manufacturers & retrofitters can save work. In other or further aspects, the following advantages may also be offered. Synchronous logging of channels in the system, regardless of the sample rate (100 kHz for X, Y and Z signals, possibly synchronous with 10 kHz camera signals and other analog signals) - including via point 6f above. Alignment of the mirror dynamics with the laser power, in combination with the applied jerk-controlled mirror trajectories - among other things via points 6.b-6.c-6.d above.

De controle techniek die hierin beschreven is kan onder andere bestaan uit het aanpassen van het laservermogen van het traject als functie van de trajectsnelheid. De controletechniek kan ook bestaan uit het aanpassen van de snelheid van het traject als functie van het laservermogen. In één voorbeeld, kan men een zekere energie wensen te injecteren op een oppervlak. Deze energie vertaalt zich in een vermogenseis van de laserstraal. Eenmaal deze vermogeneis gekend is, kan de stuureenheid de snelheid die daarbij hoort, berekenen. In dit geval is de snelheid dus de afhankelijk veranderlijke en niet het vermogen. Echter omwille van het feit dat men deze snelheid typisch niet in tijd nul kan opbouwen, berekent de stuureenheid een optimaal traject naar deze berekende kruissnelheid. Zo kan bijvoorbeeld op voorhand al worden vastgesteld dat de start en het eind van dit traject zal leiden tot een niet optimale laservermogen injectie en het laservermogen hierop (traploos) worden aangepast. In deze stap is het laservermogen dan de afhankelijk veranderlijke. In praktijk kunnen beide varianten voorkomen, ook in één vector.The control technique described herein may include adjusting the laser power of the trajectory as a function of the trajectory speed. The control technique can also consist of adjusting the speed of the trajectory as a function of the laser power. In one example, one may wish to inject a certain energy into a surface. This energy translates into a laser beam power requirement. Once this power requirement is known, the control unit can calculate the speed that goes with it. In this case the speed is therefore the dependent variable and not the power. However, due to the fact that this speed cannot typically be built up in time zero, the control unit calculates an optimum trajectory to this calculated cruising speed. For example, it can already be determined in advance that the start and end of this route will lead to a non-optimal laser power injection and the laser power will be adjusted (stepless) accordingly. In this step, the laser power is then the dependent variable. In practice, both variants can occur, also in one vector.

De uitvinding is dus niet beperkt tot de getoonde en beschreven uitvoeringsvormen maar strekt zich ook uit tot varianten daarvan. De verschillende elementen van de uitvoeringsvoorbeelden zoals besproken kunnen eventueel ook op andere dan de getoonde wijze gecombineerd of afzonderlijk gebruikt worden. Bij interpretatie van de bijgevoegde conclusies zal begrepen worden dat het woord “omvat” niet uitsluit dat er nog andere elementen dan de beschreven elementen aanwezig kunnen zijn. Het woord “een” voorafgaand aan een element sluit niet een meervoud van deze elementen uit. Verwijzingscijfers in de conclusies beperken niet de besehermingsomvang maar dienen enkel ter illustratie.The invention is therefore not limited to the embodiments shown and described, but also extends to variants thereof. The various elements of the exemplary embodiments as discussed can optionally also be combined or used separately in a manner other than the one shown. When interpreting the appended claims, it will be understood that the word "includes" does not exclude that elements other than the described elements may be present. The word "one" preceding an element does not exclude a plural of these elements. Reference numerals in the claims do not limit the extent of restraint, but are merely illustrative.

Claims

CONCLUSIONS

An additive production device (100) comprising - a light source (1) adapted to provide a light beam (11), the light beam (11) being able to solidify a material (12) for the additive production; - a material holder (2) adapted to contain the material (12) for the additive production; - an actuator (3) adapted to provide relative movement between the light beam (11) and the material holder (2) to move the light beam (11) along a path (12s) through the material (12) for locally solidifying the material (12) along the route (12s); and - a control unit (4) adapted to control a variable trajectory speed (V) of the light beam (11) through the material (12) during the movement along the trajectory (12s), and o a variable power (W) with which the light beam (11) injects energy into the material (12) to control, wherein the control unit (4) is arranged to adjust the variable power (W) in dependence on the variable trajectory speed (V) and / or the trajectory speed (V) to be set in dependence on the variable power (W).

Device according to claim 1, wherein the control unit (4) is arranged to have an injected power (Wi) of the light beam (11) per volume or surface unit of the material (12) along the path (12s) at a predetermined value to keep.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the control unit (4) is arranged to have an injected power (Wi) of the light beam (11) per surface or volume unit of the material (12) along the trajectory (12s) to be calculated as a function of a set power (W) of the light beam (11) and the relative movement between the light beam (11) and the material holder (2), and o the power (W) and / or the trajectory speed (V) of adjust the light beam (11) during the movement along the trajectory (12s) to keep the injected power (Wi) at a predetermined value.

Device according to one of the preceding claims, wherein the control unit (4) is adapted to vary the power (W) of the light beam (11) during the movement in proportion to the trajectory speed (V).

Device according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (4) is arranged to set at least three different powers (W) corresponding to at least three different speeds (V).

Device according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (4) is adapted to continuously adjust the power.

Device according to one of the preceding claims, wherein the control unit (4) is adapted to adjust the power (W) of the light beam on the material (12) by adjusting the power of the retaining source (1).

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the control unit (4) is adapted to adjust the power (W) of the light beam on the material (12) by a variable transmission element (6) in the light beam (11) to be adjusted between the light source (1) and the material (12)

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising a movable mirror (5) in a path of the light beam (11) between the light source (1) and the material holder (2), wherein the actuator (3) is arranged around the mirror ( 5) to determine a position (X) of the light beam (11) on the material (12).

Device according to one of the preceding claims, wherein the control unit (4) is adapted to calculate the trajectory speed (V) as a function of a variable angle (Θ) between the light beam (11) and a surface (12a) of the material ( 12).

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising a lens (7) for focusing the light beam (11) in or on the material (12).

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising a memory (8) arranged to provide an injected power (Wi) per surface or volume unit of the material (12) as a function of position (Χ, Υ, Ζ) along the trajectory (12s), wherein the control unit (4) is arranged to control the power (W) of the light beam (11) as a function of the stored injected power (Wi).

A control unit (4) for a device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (4) is adapted to - set a power (W) of a light beam (11), the light beam (11) in is able to solidify a material (12) for the additive production; - controlling an actuator (3) to provide relative movement between the light beam (11) and a material holder (2) to move the light beam (11) along a path (12s) through the material (12) in front of the room solidifying the material (12) along the trajectory (12s); and - during the movement along the trajectory (12s) o a variable trajectory speed (V) of the light beam (11) by controlling the material (12), and o a variable power (W) with which the light beam (11) energizes in the material (12), wherein the control unit (4) is arranged to adjust the variable power (W) in dependence on the variable trajectory speed (V) and / or to adjust the trajectory speed (V) in dependence on the variable power (W).

A method for additive production comprising - providing a light beam (11), wherein the light beam (11) is capable of solidifying a material (12) for the additive production; - providing material (12) for the additive production; - moving the light beam (11) along a path (12s) through the material (12) to locally solidify the material (12) along the path (12s); and - during the movement along the trajectory (12s) o a variable trajectory speed (V) of the light beam (11) by controlling the material (12), and o a variable power (W) with which the light beam (11) energizes in the material (12), wherein the variable power (W) is controlled in dependence on the variable trajectory speed (V) and / or the trajectory speed (V) is controlled in dependence on the variable power (W).

A computer readable medium with instructions which, when read by one or more computers, cause the method of claim 14 to be performed.