METHOD FOR PRODUCING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT LAYER BY LAYER, WITH TARGETED ILLUMINATION OF GRAIN BOUNDARIES

• Main Author: NESS, Stephanie
• Format: Patent
• Language: English; French; German
• Published: 13.01.2022
• Subjects: ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY; ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OFTHREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVEAGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING,STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING; CASTING; MAKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; PERFORMING OPERATIONS; POWDER METALLURGY; TRANSPORTING; WORKING METALLIC POWDER

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts (102), mit folgenden Schritten: Schritt a) eine neue Schicht (105) von Körnern (201) eines metallischen Materials (109) wird auf einem Substrat (104) aufgetragen, wobei die Körner (201) eine mittlere Teilchengröße d50 = DM aufweisen und eine mittlere Schichtdicke SD der neu aufgetragenen Schicht (105) maximal 1,5*DM beträgt, Schritt b) die Topographie des Substrats (104) wird vermessen, einschließlich der Position und Gestalt der einzelnen Körner (201) der neuen Schicht (105); Schritt c) aus der in Schritt b) gemessenen Topographie und der gewünschten Gestalt des dreidimensionalen Objekts (102) wird ein Beleuchtungsplan für die neue Schicht (105) bestimmt; Schritt d) gemäß dem Beleuchtungsplan wird zumindest ein Teil der neuen Schicht (105) von Körnern (201) mit einem Elektronenstrahl (115) lokal beleuchtet, wobei der Elektronenstrahl (115) einen Strahldurchmesser ED auf der Oberfläche des Substrats (104) mit ED≤0,3*DM aufweist, wobei mit dem Elektronenstrahl (115) an einem jeweiligen Korn (201) gezielt ein oder mehrere Teile (202) eines Randes (401) des Korns (201) beleuchtet werden, wodurch das Korn (201) auf dem Substrat (104) fixiert wird, und wobei das jeweilige beleuchtete Korn (201) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des metallischen Materials (109) bleibt; wobei die vorhergehenden Schritte a) bis d) mehrfach wiederholt werden, bis das dreidimensionale Objekt (102) vollständig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine verbesserte Fertigungsgenauigkeit erreichbar. The invention relates to a method for producing a three-dimensional object (102) layer by layer, comprising the following steps: step a) a new layer (105) of grains (201) of a metal material (109) is applied on a substrate (104), the grains (201) having a median particle size d50 = DM and an average layer thickness SD of the newly applied layer (105) being no more than 1.5*DM; step b) the topography of the substrate (104) is surveyed, including the position and shape of the individual grains (201) of the new layer (105); step c) an illumination plan for the new layer (105) is determined from the topography measured in Step b) and the desired shape of the three-dimensional object (102); step d) in accordance with the illumination plan, at least a part of the new layer (105) of grains (201) is illuminated locally with an electron beam (115), the electron beam (115) having a beam diameter ED at the surface of the substrate (104) where ED≤0.3*DM, wherein, at a respective grain (201), one or more parts (202) of a boundary (401) of the grain (201) are illuminated in a targeted manner by means of the electron beam (115), as a result of which the grain (201) is fixed on the substrate (104), and wherein the illuminated grain (201) remains at a temperature below the melting point of the metal material (109); wherein steps a) to d) are repeated multiple times until the three-dimensional object (102) is complete. Improved production accuracy can be achieved by means of the method according to the invention. L'invention concerne un procédé de production d'un objet tridimensionnel (102) couche par couche, comprenant les étapes suivantes : étape a) une nouvelle couche (105) de grains (201) d'un matériau métallique (109) est appliquée sur un substrat (104), les grains (201) ayant une taille de particule médiane d50 = DM et une épaisseur de couche moyenne SD de la couche nouvellement appliquée (105) ne dépassant pas 1,5 * DM ; étape b) la topographie du substrat (104) est examinée, y compris la position et la forme des grains individuels (201) de la nouvelle couche (105) ; étape c) un plan d'éclairage pour la nouvelle couche (105) est déterminé à partir de la topographie mesurée à l'étape b) et de la forme souhaitée de l'objet tridimensionnel (102) ; étape d) en fonction du plan d'éclairage, au moins une partie de la nouvelle couche (105) de grains (201) est éclairée localement par un faisceau d'électrons (115), le faisceau d'électrons (115) ayant un diamètre de faisceau ED à la surface du substrat (104) où ED ≤ 0,3 * DM. Au niveau d'un grain respectif (201), une ou plusieurs parties (202) d'une périphérie (401) du grain (201) sont éclairées d'une manière ciblée au moyen du faisceau d'électrons (115), le résultat étant que le grain (201) est fixé sur le substrat (104). Le grain éclairé (201) reste à une température inférieure au point de fusion du matériau métallique (109). Les étapes a) à d) sont répétées de multiples fois jusqu'à ce que l'objet tridimensionnel (102) soit achevé. Une précision de production améliorée peut être obtenue au moyen du procédé selon l'invention.