CN109952167A - 借助于多个辐射单元制造三维工件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造三维工件的装置(10)，其中该装置(10)包括：构造面(14)，该构造面被适配为接纳成型物质(18)；以及辐射组件(22)，该辐射组件被适配为，用电磁射束对该构造面(14)上的成型物质(18)选择性地进行辐射，以便借助于生成性构层方法来制造工件；其中该辐射组件(22)包括多个辐射单元(28)，其中这些辐射单元(28)被适配为对该构造面(14)的分别与这些辐射单元相关联的单独区域(32)进行辐射，并且其中这些辐射单元(28)所发射的射束分别具有如下横截面积，该横截面积对应于分别相关联的单独区域(32)的面积的约2％与约170％之间。本发明还涉及此类装置(10)的用途以及一种用于借助于此类装置(10)来制造三维工件的方法。

Description

借助于多个辐射单元制造三维工件

技术领域

本发明涉及一种装置和一种方法，用于在使用多个辐射单元的情况下借助于生成性构层方法(generativen Schichtbauverfahrens)来制造三维工件，以及此类装置的用途。

背景技术

在生成性构层方法中已知，将原先无形状或形状中性的成型材料通过辐射变为所希望的形状并且尤其固化并且由此逐层制造三维工件。这尤其可以通过借助于电磁射束的辐射(例如呈激光射束的形式)来实现。在初始状态下，成型物质在此可以首先作为颗粒、粉末或液态的成型物质存在并且因为辐射而选择性地或针对位置地进行固化。成型物质例如可以包括陶瓷材料、金属材料或塑料材料以及其材料混合物。生成性构层方法的变体涉及所谓的粉末床熔融，其中尤其将金属和/或陶瓷的粉末材料固化和成形为三维工件。

为了制造单个的工件层，还已知的是，将成型物质施加到构造面上并且选择性地以及根据实际待制造的工件层的几何形状的要求来进行辐射。在此激光射束进入成型物质中并且将其固化，例如由于加热，这导致了熔融或烧结。如果固化了一个工件层，则将新的一层未加工的成型物质施加到已经制造完成的工件层上，例如借助于已知的涂覆器组件。随后重新辐射现在位于最上部的且尚未加工的成型物质层。因此，连续地逐层构造工件，其中每个层限定了工件的一个横截面。在此方面，还已知的是，求助于CAD数据或类似的工件数据，以便基本上自动地制造工件。

在本发明中，同样可以提出上述的基本方面。然而，为了进行成型物质的选择性辐射，以往要求复杂的光学器件和偏转装置需要例如呈所谓的扫描器单元的形式。从射束源出发，这些光学器件和偏转装置允许电磁射束(例如呈激光束的形式)灵活地指向构造面的预定的区域上并且指向施加到其上的成型物质。然而这增加了加工时间，因为必须沿着成型物质的表面来引导呈所谓的单独的辐射向量形式的射束。因此，为了制造完全填充的或实心的工件层，通常需要沿着预定的扫描向量钟摆式地偏转激光束，这些扫描向量必须完全遍历工件层。这增加了制造时间并降低了制造工艺的效率。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种用于借助于生成性构层方法来制造三维工件的解决方案，其在效率方面有所改善。

为此提供了一种用于制造三维工件的装置，其中该装置包括构造面，该构造面被适配为接纳成型物质。能够以已知的方式在该装置的载体之内或载体上提供构造面。载体和/或构造面可以与下文中解说的该装置的辐射组件基本上相对放置并且还相对于该辐射组件可移动。例如，构造面一般可以是可升高和/或降低的。一般而言，构造面可以借此在构造方向上和/或与构造方向相反地相对于辐射组件移动，其中构造方向可以涉及敷层顺序或增大的工件构造尺寸。应理解的是，在此构造面或载体和/或辐射组件可以被驱动以执行对应的运动。辐射组件尤其可以被布置为用于在构造面的紧邻处(例如以小于50mm或小于30mm的间距)执行辐射，然而还可以选择性地布置在距构造面较大的间距处，例如以便使后文解说的沿着构造面的涂覆组件通过。

如上文解说的，可以首先一般以液态、粉末状或颗粒状的形式提供处于初始状态的成型物质，并且例如包括塑料材料、陶瓷材料或金属材料和/或其混合物。此外，成型物质可以形成为，可以根据下文解说的辐射的要求而选择性固化，例如由于熔融或烧结或者由于液态塑料的选择性和位置特定的固化。

该装置能够以一般已知的方式另外包括涂覆器组件，该涂覆器组件形成为将新的成型物质施加到构造面上并且尤其施加到已经固化且制造完成的工件层上。尚未加工的成型物质然后可以在接下来的步骤中重新被辐射，以便制造另一个工件层并且由此连续地逐层构造工件。由此可以实现由施加新的原料层或成型物质层以及后续辐射以制造新的最上部工件层形成的基本上循环式的流程，于是重新将另一个原料层施加到最后制造的工件层上，以此类推。特定地针对呈粉末材料形式的成型物质的循环施加方式的此类涂覆器组件的例子存在于EP 2 818 305 A1中。

该装置还包括辐射组件，该辐射组件被适配为，用电磁射束对该构造面上的成型物质选择性地进行辐射，以便借助于生成性构层方法来制造工件。为此能以所谓的取决于位置或对位置特定的方式来选择性辐射成型物质。电磁射束可以为激光辐射，该激光辐射另外还可以形成为由于辐射而固化成型物质。辐射组件一般可以与构造面相对地布置，例如在其上方。

辐射组件包括多个辐射单元，其中这些辐射单元被适配为对该构造面的分别与这些辐射单元相关联的单独区域进行辐射。辐射单元可以为辐射组件的单独的单元，这些单元分别形成为发射射束和/或将其指向构造面。例如，这些辐射单元可以分别包括一个或多个射束出射区域，来自辐射组件的单独的射束从射束出射区域出射到环境中，以便击中构造面。另外，可以将多个辐射单元连接到共同的射束源，例如借助于适合的光导体。替代地或附加地，这些辐射单元可以包括自身的射束源。

根据一个变体，由此可以提出，至少所选的辐射单元分别包括光导体，借助于该光导体这些辐射单元连接到共同的射束源，并且包括任选的通过控制装置，以便选择性地确定射束是否确实由相应的辐射单元发出并且指向构造面。为此，通过控制装置可以包括适合的快门单元。

同样可以提出，至少所选的辐射单元包括自身的激光束源。为了实现与构造面相对的辐射单元的射束出射区域的节省空间且密集的布置，在此可以借助于光导体将射束出射区域连接到辐射单元的在该装置之内更远处布置的射束源。然而同样可以提出，将相应的射束源基本上布置在辐射单元的相应射束出射平面之内或附近。根据一个变体，辐射单元包括至少一个VCSEL单元或表面发射器单元，这些单元分别可以具有至少一个激光束发射二极管或激光束发射半导体。在此，还可以将多个此类单元组装到单独的芯片或模块上，并且由此以节省空间的方式布置在该装置之内。

这些辐射单元的数量可以为大于10个、大于20个、大于50个、大于100个、大于500个或还可以为大于1000个。准确的数量可以依据所希望的制造精确度或构造场地大小来选择。

构造面的单独区域可以是所谓虚拟确定的并且与辐射单元相关联。在此，单独区域可以反映构造面上辐射组件中的辐射单元的布置。

如下文解说的，辐射单元可以例如在辐射组件之内以矩阵或格栅状的方式布置，使得单独区域可以将这种布置对应地映射在构造面上。换言之，单独区域因此可以在构造面上定义虚拟的矩阵、光栅、网络或格栅。当单独区域与相关的辐射单元分别基本上直接相对时，这尤其适用。此外，单独区域可以基本上相对于对应相关联的辐射单元如此布置，使得这些单独区域可以借助于直线状的射束走向相连接。单独区域尤其可以与对应相关联的辐射单元基本上直接相对地布置，使得这些单独区域借助于直线状的射束相连接，该射束例如与构造面基本上垂直和/或正交地走向。

单独区域的确切位置、大小和/或任何重叠也可以灵活地确定，例如根据所希望的制造精确度的要求、射束特征曲线或辐射组件和构造面的任何可相对移动性。如下文详细说明的，还可以通过相应辐射单元的射束来不同地选择单独区域的覆盖率或填充程度。尤其可以设置单独区域的基本上完全的覆盖、过度覆盖和不完全覆盖。在此，尤其在击中点处的射束横截面积可以对应于单独区域面积的约100％(完全覆盖)、大于100％(过度覆盖)或小于100％(不完全覆盖)。

最后，一般可以设置重叠的辐射，以便实现尽可能均匀且平坦的固化，其中至少两个辐射单元的构造面区域或单独区域可以共同被辐射。如下文中讨论的，此外辐射单元由于过度覆盖而还可以同时辐射相邻的单独区域和/或重叠地限定单独区域，使得即使在仅完全或不完全覆盖单独区域时也可以实现对构造面的重叠辐射。

单独区域和辐射单元的关联一般可以是固定的，例如基于该装置的构造方式并且尤其构造面与辐射组件的由构造导致的相对布置。

换言之，对应的关联可以是由装置导致的而基本上不变的。替代地或附加地还可以提出用于灵活调节构造面与辐射组件的相对布置的可能性，例如呈机械或机电调整机构的形式。一般而言，这还可以包括下文解说的在制造过程期间改变单独区域与辐射单元的关联，例如因为辐射单元可以基于对应的相对调节来选择性地对相邻单独区域进行辐射。

此外可以提出，单独区域各自仅与一个单独的辐射单元相关联。因此一般可以设置至少与辐射单元一样多的单独区域。另外，至少直接相邻的单独区域可以彼此至少略微重叠。另外，单独区域的形状可以为基本上正方形的、矩形的、三角形的或圆形的。

另外，这些单独区域一般可以是同样大小的。根据一个变体，单一的单独区域最大包括构造面的总面积的约1/10。同样还可以设想的是，单一的单独区域包括构造面的总面积的最多约1/100、最多约1/250、最多约1/500、最多约1/750或最多约1/1000。

这些辐射单元所发射的射束分别具有如下横截面积，该横截面积对应于分别相关联的单独区域的面积的约2％与约170％之间，例如约2％与约100％之间。射束能以已知的方式包括基本上圆的或正圆形的横截面轮廓，由此得到对应的横截面积。另外，一般可以将直接位于辐射单元处的射束横截面积作为基础，但是优选将在构造面上或在分别相关联的单独区域上的击中点处的射束横截面积作为基础。相反，单独区域的大小可以在所述的限值的范围内进行选择，其中例如根据所加工的材料的类型或所希望的制造精确度来进行精确的确定。因此还可以提出，射束的横截面积超过分别相关联的单独区域的面积，即覆盖大于单独区域面积的100％。

这也意味着，所发射的射束可以与任何相邻的单独区域重叠，例如以便实现特别可靠的平面式固化。在这种情况下，基本上完全(即至约100％)被辐射单元的射束覆盖的那些单独区域可以被理解为实际上与对应的辐射单元相关联。相反，相邻的单独区域可以基于上文解说的重叠而至多被部分覆盖(例如分别至10％)。出于完整性原因，要提及的是，为了实现重叠的辐射，同样可以提出，如下地确定这些单独区域，使得这些单独区域至少部分重叠。如果单独区域的面积被分别相关联的射束覆盖至例如约100％，则在此同样可以产生重叠的辐射。

通过确定射束横截面积对单独区域面积的比例，还可以实现上文讨论的不同的单独区域覆盖率变化(即完全、过度和不完全覆盖)。此处的一个变体在于，借助于单独区域来反映辐射单元在构造面上的布置，其中单独区域布置为直接彼此邻接或者略微彼此间隔开。但是，如所提及的，单独区域优选还互相重叠。如果辐射单元的射束在这些情况下完全(至约100％)覆盖单独区域面积，则基本上均匀地平面式辐射该构造面。但是辐射单元的射束同样可以用大于100％的比例并且因此过度地覆盖单独区域，例如用约120％的比例。在此相邻的单独区域也可以同时被部分辐射，使得构造面上的击中点或击中面同样可以至少略微重叠。在上述情况下，平面式的辐射和成型物质的加固还可以基本上通过单独的辐射脉冲或辐射轰击来进行。

最后，射束还可以仅仅不完全覆盖单独区域，即以小于100％的比例。但是在某些情况下所希望的单独区域中成型物质的完全固化仍然可以通过在成型物质之内传导热量来实现。同样是可设想的是射束的偏转，以便能够将射束指向单独区域之内的所有点并且完全固化由其包围的成型物质。这可以借助于光学偏转装置来进行，该偏转装置例如可以包括调节透镜、扫描反射镜等等。但是，由于单独区域的相对较小的尺寸，仅仅较小的偏转运动或射束引导运动对此而言就足够了。由此，与在整个构造面上引导单一的射束相比，仍然能够实现显著的效率改善。

上述射束横截面积对单独区域面积的比例范围的下限同样可以为约5％、约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约100％、约110％、约120％、约130％、约140％、约150％、约160％。相反，上限可以为约160％、150％、约140％、约130％、约120％、约110％、约100％、约95％、约90％、约80％、约70％、约60％、约50％、约40％、约30％、约20％、约10％或约5％。

可以理解，在此还可以设置上述上下限的所有可能的组合，只要上限高于下限，即例如射束横截面积对单独区域面积的比例为约20％与约70％之间、约40％与约95％之间、约30％与约90％之间、约50％与约100％之间、约70％与约100％之间、约80％与约100％之间等等。

要注意的是，在已知的具有扫描器单元的装置中，所发射的激光射束的直径典型为几个微米(例如150μm)，而构造面包括几百平方厘米。因此无法实现上文解说的射束横截面积对待辐射区域的比例，因为这些比例相对较高。发明人因此已经认识到，可以设置分别仅对构造面的预定的多个单独区域进行辐射的多个辐射单元，而不是设置单独的辐射单元(必须借助于扫描器装置沿着成型物质引导其射束)，。在此，单独区域可以选择为相对较小，以便将构造面以所谓的矩阵状划分成单独的辐射区域或辐射区，其中单独区域优选虚拟地反映构造面上辐射组件之内的辐射单元的布置。通过至少部分并行地和/或彼此直接相继地控制该多个辐射单元，单独区域因此可以快速连续地或甚至彼此同时地被辐射，这可以对应地减少单独的工件层的制造时间。

例如，这可以实现：为了制造线状的工件边缘，不再需要借助于扫描器装置根据所希望的边缘走向完全沿着成型物质来移动单一辐射单元的射束。相反，这可以通过控制该多个辐射单元中的相邻辐射单元来实现，这些辐射单元或其相关联的单独区域沿着所希望的边缘走向布置。换言之，当对应的辐射单元同时对其相应的单独区域进行辐射时，制造所希望的工件边缘可以所谓的“一次性”进行。

一种改进方案在于，将这些单独区域布置为，使得这些单独区域共同地基本上连续覆盖该构造面的至少一部分。如所解说的，此外，单独区域例如可以选择为矩形的并且一般可以以矩阵形式覆盖构造面。单独区域此外可以直接彼此邻接和/或至少略微重叠。尤其可以提出，单独区域共同覆盖构造面的至少约50％、至少约75％、至少约90％或至少约100％。

此外可以提出，辐射单元分别如此形成，从而在基本上不变的角度下发射射束。例如可以在相对于辐射组件基本上约20°至约160°的角度下发射射束并且尤其在约60°至约120°、约80°至约100°的角度下或者约90°的角度下发射射束。同样可以提出，射束以基本上不变的约20°至约160°的角度击中构造面，并且尤其以约60°至约120°、约80°至约100°或者约90°的角度。

据此还可以提出，辐射单元或还有整个辐射组件没有扫描器装置或其他射束偏转装置，由此对应地简化构造。替代于此可以提出设置多个辐射单元(例如多于50个)，这些辐射单元以基本上不变的取向发射射束并且将其指向构造面。由此可以所谓仅仅点状或固定位置地作用于成型物质。但是，由于增多的辐射单元数量，成型物质的结合到一起的区域仍然可以共同地被固化以制造所希望的工件层，尤其当分别相关联的单独区域对应地选择得较小时。

一种改进方案在于，这些辐射单元以相对彼此预定的间距来布置，并且尤其以相对彼此均匀的和/或相同的间距来布置。辐射单元可以类似于单独区域的上述讨论的变体来进行布置并且可以相对于彼此间隔开并且尤其分别与单独区域相对放置。在此背景下，还可以提出，将辐射单元以矩阵状、格栅状或网状布置在辐射组件之内。辐射单元在此可以构成对应的格栅点、网点或组件图案的一般的交叉点。辐射单元的对应的布置实现了对构造面的有效且尤其平面覆盖式的辐射，尤其当应对工件层的更大的结合在一起的面积(在多个单独区域上延伸)进行辐射时。

该装置还包括控制装置，该控制装置形成为，根据实际带制造的工件层的要求来控制这些辐射单元，尤其如下控制，即，在该构造面上产生预定的辐射图案。例如，依据构造面或成型物质的哪些区域实际应被固化以制造所希望的工件层，辐射单元可以通过控制装置至少在产生有固化效果的辐射强度方面仅选择性地被激活。此外，控制装置可以按已知方式求助于待制造工件的CAD数据和/或由其导出的数据，并且这些数据任选地也可以被进一步处理以产生所希望的控制命令。辐射图案因此可以对应于待制造的工件层的至少一个区域的所希望的轮廓或形状。

在此背景下，还可以提出，该控制装置形成为，根据实际待制造的工件层的要求来控制由这些辐射单元发射的射束的强度。在此尤其可以将强度变化设置为在辐射单元的最大可用辐射强度的约0％或约100％之间，即基本上选择性地开启和关断辐射单元。同样可以提出，可以设定最大可用辐射强度的约0％与约100％之间的中间值，即例如步进地或分步地和/或连续地改变辐射强度。

另外可以提出，该控制装置形成为，如下控制这些辐射单元的强度，使得仅从该多个辐射单元中选出的辐射单元产生有固化效果的射束。依据所使用的成型物质和/或辐射单元(或由其发射的射束)，在此可以预先确定，从最大可用辐射强度的多少百分比开始，实际上实现了固化效果。相反，低于这个有固化效果的辐射强度，辐射仅仅可以具有预热或后续加热的功能，然而这例如仍然可能是希望的，以便降低内部应力。据此可以提出，仅从该多个辐射单元中选出的辐射单元借助于控制装置如下选择性地受到控制，使得这些辐射单元实际上从成型物质制造具有所希望的轮廓的工件层。相反，其他的辐射单元可以简单地留在未激活的状态下，活着具有降低的辐射强度，使得这些辐射单元仅仅预热或后续加热成型物质。应理解，固化用或仅仅预热和后续加热用的辐射单元的选择可以依据实际待制造的工件层来灵活变化。

另一个方面在于，该控制装置形成为，如下控制这些辐射单元，使得为了制造工件层，基本上同时对该成型物质进行辐射，以便基本上在单一步骤中制造该工件层。如所解说的，此外可以依据待制造的工件层的形状或轮廓来选择性地选出和控制如下的辐射单元：其相关联的单独区域与待制造的工件层重合。如果这些辐射单元现在基本上同时被激活或者其强度被同时提高以产生固化效果，则工件层基本上可以“一次性”制造。接着可以将新的成型物质层施加到构造面和刚刚制造的工件层上，以便直接继续进行制造过程。由此，尤其与先前已知的借助于单独的辐射向量通过单一或少数辐射源(通过扫描器引导)遍历成型物质相比，能够对应地减少工件的总制造时间。

附加或替代地，该控制装置可以形成为，如下控制这些辐射单元，使得为了制造工件层，这些辐射单元彼此相继和/或在多个步骤中对该成型物质进行辐射。依据所希望的制造品质和/或所希望的工件特性，还可以提出，在多个步骤或“多次性”制造至少单独的工件层。

该控制装置尤其可以形成为，如下控制这些辐射单元，使得在第一辐射步骤中由该成型物质构成待制造的工件层的第一部分，并且在第二辐射步骤中由该成型物质构成该待制造的工件层的第二部分。第一和第二部分在组合到一起的形式中可以基本上构成整个待制造的工件层。同样可以设置再另外的部分，这些部分在另外的分开的辐射步骤中制造。这些部分在此可以基本上彼此相邻地布置和/或略微互相重叠。在一个变体中提出，第一和第二部分选择为棋盘状的并且在组合到一起的形式中共同覆盖待制造的工件层的至少一个区域。这种变体的优点在于，在一个步骤中加热或甚至熔融的单独面积的大小减小，这在可实现的制造品质和避免内部应力方面可以是有利的。

在单独的辐射步骤中制造的工件层部分尤其可以如此选择，从而避免成型物质的大面积的结合在一起的熔融区域。这也可以称为避免形成熔体海(Schmelzseebildung)。

另一个变体在于，该控制装置形成为，如下控制这些辐射单元，使得为了制造工件层，在该成型物质上重现至少一个辐射向量。辐射向量能够以已知方式使射束的辐射走向作用于成型物质的表面处或表面上。至少当单一辐射单元的射束通过对应的偏转装置偏转并且沿着成型物质的表面被引导时，这也可以称为扫描向量。但是根据当前的变体尤其可以提出，例如直接相邻的辐射单元彼此相继或在时间上彼此错开地受到控制，使得其对成型物质的单独的点状辐射总体上在成型物质表面处组合成辐射向量。即，控制装置可以如下控制辐射单元，使得在成型物质上通过辐射单元的射束的单独的击中点来所谓地重现辐射向量或扫描向量。此外，辐射向量一般可以形成为线状的。由此例如可以将工件的外边缘成形。

此外，这些辐射单元在该辐射组件之内可以是基本上固定地布置的，并且任选地平行于该构造面是基本上不可移动的。在这种情况下，辐射单元一般还可以没有扫描器装置或偏转装置。替代于此，这些辐射单元相对于构造面基本上位置固定地布置，并且任选地以不变的角度将射束指向构造面。但是仍然可以提出，构造面相对于辐射组件是可移动的，例如以便补偿待制造的工件的不断增大的构造尺寸。这可以沿着移动轴进行，该移动轴例如基本上与构造面和/或辐射组件正交地走向。移动轴一般尤其可以竖直走向。因此可以提出，沿着移动轴观察，辐射单元同样可以相对于构造面移动。但是，根据上述变体，辐射单元平行于构造面是不可移动的，即在与构造面平行走向和/或与移动轴正交走向的虚拟平面之内不能实施分开的移动并且尤其不能相对于构造面移动。

同样可以提出，辐射单元分别包括射束源。在此，射束源可以分别为辐射单元的独立的和/或唯一的射束源。替代地或附加地，这些辐射单元中的至少一些所发射的辐射可以借助于另外的光学器件单元聚拢为共同的射束。例如当单独的辐射源自身并不具有对熔融或固化而言足够的射束强度时，后一种变体可以尤其有利于提高总辐射强度。光学器件单元一般可以形成为微光学器件单元。此外，光学器件单元可以形成为与辐射单元分开并且在射束走向中插入辐射组件与构造面之间。此外，光学器件单元可以包括至少一个光学透镜或折射光学元件(例如以适合的会聚透镜的形式)，以便将多个单独发射的射束聚拢成共同的射束。另外，可以设置可调节的透镜，以便以所希望的方式将所聚拢的射束的取向进行匹配，即例如将其在构造面上的击中点以所希望的方式偏移。

在此背景下，此外还可以提出，例如分别将2或10个之间、4或20个之间或者10或60个之间的辐射单元组合成一个组，这个组借助于光学器件单元如此相互作用，使得单独的辐射单元所发射的射束以上文详述的方式聚拢。光学器件单元尤其可以根据上述变体各自包括一组对应的辐射单元、用于聚拢的分离的透镜和/或可调节的透镜。尤其可以将辐射组件的多个或所有辐射单元组合成多个对应的组，其中这些组可以分别包括相同数量的辐射单元。

最后还可以提出，单独区域与辐射单元的关联在工件的制造过程期间是可变的。尤其可以提出，在制造单独的工件层期间和/或在分开地制造的工件层之间、例如在直接彼此相继的工件层之间进行此类改变。此类改变可以在上文解说的辐射组件(或者至少其单独的辐射单元)和构造面的相对布置变化下来进行。同样可以设想的是，光学器件单元和/或偏转装置在射束走向上布置在辐射组件与构造面之间。此外，光学器件单元或偏转装置可以被适配为，将从辐射组件发射的射束指向构造面的预定的单独区域并且尤其灵活地改变这个取向。这可以通过对应地改变单独区域和辐射组件的辐射单元的关联来引起。在此，辐射组件另外可以保持基本上位置固定。

替代地或附加地，辐射组件自身(后者至少其单独的辐射单元)可以相对于且尤其平行于构造面移动，使得由辐射单元发射的射束由于偏移而可以指向变化的单独区域。这可以通过对应地改变单独区域和辐射单元的关联来引起。

本发明此外还涉及一种用于制造三维工件的方法，该方法借助于包括以下各项的装置来进行：

-构造面，该构造面被适配为接纳成型物质；以及

-辐射组件，该辐射组件被适配为，用电磁射束对该构造面上的成型物质选择性地进行辐射，以便借助于生成性构层方法来制造工件；

其中该辐射组件包括多个辐射单元，这些辐射单元被适配为对该构造面的分别与这些辐射单元相关联的单独区域进行辐射，并且其中该方法包括以下步骤：

-通过至少从该多个辐射单元中选出的辐射单元向分别与这些辐射单元相关联的单独区域发射射束，其中所发射的射束的横截面积对应于分别相关联的单独区域的面积的分别约2％与约170％之间。

一般可以提出，用以实施该方法的装置根据上文讨论的任一方面来形成。此外，该方法可以包括任何步骤，以实施并提供上文详述的工作状态和/或装置效果。在相同的意义上，在下文解说的其他方法步骤方面可以提出，其特征可以基于上文的实施方式来改进。

具体地可以提出，该方法另外包括以下步骤：通过至少从该多个辐射单元中选出的辐射单元在多个待制造的工件层上以基本上不变的角度发射射束。该多个待制造的工件层可以为彼此相继的工件层。该多个工件层一般同样可以包括多于10个、多于50个或多于100个工件层。此外可以提出，用于任何待制造的工件层的射束都以相同的不变的角度发射。

另外可以提出，该方法进一步包括以下步骤：根据实际待制造的工件层的要求来控制这些辐射单元，从而在该构造面上产生预定的辐射图案。

同样可以设置以下步骤：根据实际待制造的工件层的要求来控制由这些辐射单元发射的射束的强度。

在此背景下另外可以提出，控制这些辐射单元的强度如下进行，使得仅从该多个辐射单元中选出的辐射单元产生有固化效果的射束。

控制这些辐射单元同样可以如下进行，使得为了制造工件层，基本上同时对该成型物质进行辐射，以便基本上在单一步骤中制造该工件层。

控制这些辐射单元可以进一步如下进行，使得为了制造工件层，这些辐射单元彼此相继和/或在多个步骤中对该成型物质进行辐射。

根据另一个方面，可以如下控制这些辐射单元，使得在第一辐射步骤中由该成型物质构成待制造的工件层的第一部分，并且在第二辐射步骤中由该成型物质构成该待制造的工件层的第二部分。

最后控制这些辐射单元可以如下进行，使得为了制造工件层，在该成型物质上产生或重现至少一个辐射向量。应理解的是，在该装置的背景下讨论的对辐射单元的控制的变体同样涉及上文详述的方法步骤。

根据一个改进方案，该方法另外包括以下步骤：在工件的制造过程期间改变单独区域与辐射单元的关联。

另一个方面涉及根据上述实施方式的装置和方法的改进方案，以便改善保护气体引导。为此可以提出，沿着加工单元提供保护气体流动，这可以通过尤其在辐射组件的边缘区域中的流体导通区域来进行。

流体导通区域可以例如包括挡板、管道或其他适合的气体引导元件。在此，至少一个流体导通区域可以形成为保护气体引入区域，并且至少一个另外的流体导通区域可以形成为保护气体引出区域，其中可以借助于上文所述的气体引导元件来产生在这些区域之间的保护气体流动。据此，保护气体流动可以作为基本上自由的且优选直线形的流动而沿着辐射组件的布置有辐射单元的区域来进行。在此该区域例如可以为辐射组件的下侧(直接朝向构造面)。此外，一般可以将保护气体冷却，以便例如限制由于被构造面反向反射而造成的对辐射单元的加热。保护气体流动同样可以用于排出焊烟(Schweiβrauchabfuhr)。另外，保护气体流动可以与工件层的制造基本上同时提供，也可以附加地提供。

在此背景下还可以提出，将这些辐射单元划分为单独的组或模块，这些组或模块分别包括自身的气体引导元件和/或流体导通区域，以便沿着相应的辐射单元为每个模块实现个别的保护气体流动。例如可以通过对应的挡板将相邻模块彼此分离，使得保护气体流动不能从一个模块到达下一个模块。在此还可以提出，对每个模块个别地匹配保护气体的冷却，例如依赖于激活状态和/或借助于相应辐射单元向成型物质中预期或已经进行的能量输入。

如所提及的，可以在更高层次上提出，该装置和该方法能够实现借助于辐射组件的辐射单元以有固化效果的方式来对成型物质进行辐射。尤其可以提出，可以仅仅借助于对应的辐射单元来制造工件并且无须求助于另外的或外部的辐射单元。但理论上同样可设想的是，将辐射单元仅仅设置为预热和/或后续加热单元，并且提供另外的或外部的辐射单元(例如以已知的激光源和扫描器单元的形式)用于实际固化成型物质。借助于上文讨论的对辐射单元的布置和控制，在此情况下仍然还能够实现生产效率的显著提升，例如因为在成型物质上可以预先产生个别的预热辐射图案。由于已经进行的能量输入，经预热的区域可以随后借助于另外的辐射单元更快地被遍历，以便实现实际所希望的固化。此类预热的另一个优点是，粉末直到相变之前不久都被可以加热并且然后用小的功率升高脉冲(Leistungssteigerungsimpuls)来熔融或固化。由此可以实现受控的熔融。

本发明最后涉及根据上述方面的装置用于借助于生成性构层方法来制造三维工件的用途。该用途尤其应理解为如下的用途：其中借助于该装置的辐射单元对成型物质进行有固化效果的辐射。

附图说明

下面借助附图来讨论本发明的优选实施方式，其中：

图1A-1D示出了借助于根据第一实施例的装置来制造工件层的循环式流程；

图1E示出了根据第一实施例的辐射组件的底侧的视图；

图2A-2C示出了借助于根据第一实施例的装置来制造工件层的照射图案的例子；

图3示出了根据第二实施例的装置，其中在辐射组件与构造面之间另外设置有光学器件单元；

图3A示出了根据第三实施例的装置，尤其用于展示单独辐射单元的射束展宽的可能性以及与单独区域的可能的关联；

图4示出了根据第四实施例的装置，该图展示了用于沿着该装置的辐射组件引导保护气体的另一个例子，

图5示出了根据第五实施例的装置，其中辐射单元的射束源布置在该装置的远处区域中并且其中还示出所发射的射束的聚拢；并且

图6A-6B示出了根据第六和第七实施例的装置，其中由辐射组件发射的射束可以与可变的单独区域相关联。

具体实施方式

在图1A-1D中示出了根据第一实施例的装置10。装置10包括构造面14，该构造面形成在固定的载体16上。在图1A中看到，在构造面14上已经施加了待固化的成型物质18的层，该成型物质在当前情况下包括粉末材料。为此设置本身已知的涂覆器装置20，该涂覆器装置在图1A中布置为靠近载体16的左侧末端区域23并且因此布置在可以实际用于制造工件的构造面14之外。涂覆器装置20以本身已知的方式循环地将粉末状成型物质18的新的层施加到载体16上，以便由此借助于生成性构层方法来制造工件。

为了逐层固化成型物质18，另外设置了辐射组件22，该辐射组件在构造面14上方并且因此与构造面相对布置。辐射组件22可以根据箭头P相对于构造面14沿着竖直移动轴移动。此外，辐射组件22在图1A中其外边缘区域中分别包括流体导通区域24，以便沿着辐射组件22的朝向构造面14的下侧26产生保护气体流动S(参见图1B)。

在图1A中还看到，辐射组件22在其下侧26具有多个辐射单元28，其中出于清晰的目的，仅这些辐射单元28中的单个辐射单元设置有对应的附图标记。辐射单元28一般布置为直接彼此邻接且相对于彼此处于均匀的间隔。尤其还在相对于图1A的纸面的垂直方向上设置：对每个单独的辐射单元28布置一行另外的辐射单元28。对应地，辐射单元28在辐射组件22的下侧26处构成矩阵状的光栅，或者换言之构成矩阵状的网络或格栅。

这另外从图1E(示出在辐射组件22的下侧26上的俯视图)的视图中展示。在此视线轴与图1A中的箭头P相反定向地走向。可以看到上文解说的在下侧26处的辐射单元28的矩阵状格栅或网络以及在辐射组件22的对应边缘区域处的两侧的流体导通区域24。在这个图示中再次仅仅将辐射单元28中的所选的辐射单元设置对应的附图标记。辐射单元28的数量同样并不与根据图1A-D的图示确切一致。辐射单元28此外一般形成为矩形的，但是也可以具有其他形状并且例如形成为圆形或正圆形。

在当前情况下，辐射单元28分别构成辐射组件22的射束出射区域，以便每个辐射单元28发射单一的射束30并且将其指向构造面14(参见下文对图1B的讨论)。为此，辐射单元28分别包括自身的激光射束源。但是，如上文讨论的，同样可以设想，辐射单元28借助于光导体连接到远处布置的辐射源。

回到图1A-B，可以看到，辐射组件22在第一步骤中根据箭头P在构造面14的方向上移动。这用于减小辐射组件22与构造面14之间的间距，以便提高借助于辐射单元28向成型物质18中的能量输入。辐射组件22的对应的最终位置在图1B中示出。

从图1B还展示出，通过两侧的流体导通区域24产生了根据箭头S的保护气体流动。这种保护气体流动在图1B中沿着辐射组件22的下侧26从左侧向右侧的流体导通区域24走向。对应地，在图1B中左侧的流体导通区域24用作保护气体引入区域并且右侧的流体导通区域24用作保护气体引出区域。这两个流体导通区域24此外可以连接到未展示的导管系统，以便实现流体导通区域24之间的保护气体循环。在此保护气体还可以被冷却，以便降低辐射单元28的温度(该温度由于通过构造面14发射的射束的反向反射而以不希望的方式升高)。

在图1B中另外看到，仅该多个辐射单元28中的所选的辐射单元分别发射单一的射束30，该射束击中构造面14上的成型物质18的最上层(参见图1A)。再次，仅仅该多个所发射的射束30中的所选的射束设置有对应的附图标记。射束30在此直线式且垂直向下指向并且因此在尽可能小的距离之后击中构造面14，从而能够实现经限定的能量引入。射束30尤其分别以相对于辐射组件22的平面或相对于其下侧26约90°的角度走向并且同样以相对于构造面14约90°的角度击中后者(或者以相对于成型物质18的最上层约90°的角度)。

这种击中或发射角度一般是不变的，使得辐射单元28分别对构造面14的位置固定且个别关联的单独区域32进行辐射，这些单独区域沿着垂直轴观察是直接相对定位的。这从图1B中的虚线边框区域X中可以看到，该区域示出通过单一的辐射单元28对构造面14的直接相对定位的单独区域32的辐射。

如下文仍将详细解说的，构造面14的单独区域32因此固定了对构造面的虚拟划分，这种虚拟划分对应于在辐射组件22的下侧26处辐射单元28的矩阵状布置。换言之，类似于图1E中的矩阵状格栅，构造面14通过单独区域32虚拟地划分成单独的辐射区，这些辐射区可以分别被对应地相对定位的辐射单元28辐射。

在图中没有详细展示的是，射束30的一般圆形的横截面轮廓限定了对应于单独区域32的面积的约100％的面积，其中考察的是在构造面14上击中点处的射束横截面积的大小。这足以使单独区域32之内的全部成型物质材料固化，尤其当以足够的强度和时长来进行辐射时。由此尤其可以将相邻单独区域32中的成型物质18固化成结合到一起的工件层。这例如从图1B中的区域Z展示，在该区域中两个相邻的单独区域32同时被两个个别关联的辐射单元28辐射。因此，由单独区域32包围的成型物质连接成待制造的工件层的结合在一起的经固化的区域。

总而言之，从图1B得出：为了固化成型物质18以制造具体的单独的工件层，仅仅从该多个辐射单元28中选择性地选出单独的辐射单元，以便将对应的射束30指向构造面14的预定且固定相关联的单独区域32。因此可以产生在图1B中所示的针对工件层个别的辐射图案，其中成型物质18的显示为深色的区域被选择性固化，但显示为仍然浅色的区域没有被固化。通过基本上同时控制辐射单元28，整个工件层因此可以在单一步骤中或一次性制造，这大大降低了每个层的生产时间。

对每个工件层选择适合的辐射单元28在此借助于未详细示出的控制装置来进行。控制装置以已知方式基于CAD数据或其他适合的工件数据来标识对每个待制造的工件层而言成型物质18的待辐射的区域。另外，控制装置获知哪些单独区域32与成型物质18的对应待辐射的区域重合以及哪些辐射单元28分别与这些单独区域32相关联。然后控制这些所获知的辐射单元28，以便分别发射射束30并且将成型物质在其对应相关联的单独区域32中针对位置地固化。

图1C示出单独的工件层的制造已经完成的状态。在此首先在一定时间段中维持保护气体流动S，尤其以便确保辐射单元28的充分冷却以及可靠的焊烟排出。然后根据箭头A将辐射组件22垂直向上并且远离构造面14移动，并且根据图1A将其定位于构造面14上方的其初始位置中。这意味着，在辐射组件22与构造面14之间产生了足够的间隙或间距V(参见图1D)，使得涂覆器组件20可以从靠近载体16的在图1A-D中左侧的末端区域23的位置沿着构造面14移动，以施加成型物质18的新的层。

如在图1D中所示，涂覆器组件20接着到达靠近载体16的右侧末端区域23的位置。另外，已经施加了新的显示为浅色的无形状的粉末层，该粉末层还覆盖了显示为深色的且根据图1B选择性固化的单独区域32。这个粉末层后续可以再次被选择性固化。在图2A-C中示出了用于制造工件层的单独的辐射图案和步骤的例子。在图2A-C中，在此待制造的工件层的轮廓40在仅仅示意性地表示的构造面14上示出。视线轴在此对应于图1A中指向构造面14的箭头P。

在图2A中看到，首先将借助于轮廓40围绕的工件层划分成两个部分42、44，这些部分用不同的阴影图示并且分别包括构造面14的多个单独的矩形区域。出于图示的原因，相应部分42、44的单独区域再次仅仅设置一个对应的附图标记。可以看到，部分42、44基本上棋盘状地相对彼此布置。为了制造工件层提出，在第一步骤中首先由对应地相对定位的辐射单元28仅仅对根据部分42的单独区域进行辐射。这再次借助于未展示的控制装置来进行，该控制装置获知被对应部分42覆盖的那些单独区域32以及所属的辐射单元28。然后在第二步骤中对根据第二部分44的区域进行辐射。棋盘状的布置以及在两个分开步骤中的辐射能够实现在相应的步骤中仅固化工件层40的减小的部分或面积。这可以是有利的，以便避免制造误差(例如工具中的内部应力)或者避免由熔融材料产生大面积结合到一起的区域(所谓的熔体海)。

应理解的是，还可以如此选择并相对彼此布置部分42、44，使得它们覆盖由轮廓40围绕的整个工件层44。同样可以设置另外的部分，以便将部分42、44之间相对彼此以及相对轮廓40的空隙封闭。

在图2B中再次示出了轮廓40，该轮廓包围实际待制造的工件层。工件层借助于虚拟格栅被划分，从而限定单独的单元格46。单元格46应分别被单独辐射以实现所希望的工件特性，确切地说是借助于在图2B中表示的单独的扫描向量S2。扫描向量S2以已知方式分别线状地遍历单独的单元格46，以便将其中包含的成型物质18固化。

如在图1E中展示的，此类扫描向量或辐射向量S2还可以借助于当前的辐射组件22来产生。为此，控制装置获知如下的单独区域32，待制造的辐射向量S2穿过这些单独区域走向，并且随后还获取与相应的单独区域32相关联的辐射单元28。然后将这些辐射单元28直接彼此相继地或在时间上略微错开地或换言之波状地进行控制，以便在成型物质18上产生根据向量S2的所希望的辐射走向。

在图1E中仅仅示例性示出，三个直接相邻且彼此邻接的辐射单元28可以在时间上彼此相继地受到控制，以便产生所展示的辐射向量S2。为此，首先激活定位于最左侧的辐射单元28(辐射向量S2沿着该辐射单元延伸)并且紧接着激活中间的辐射单元且最后激活定位于最右侧的辐射单元28。

应理解，在图2B中所示的单独的辐射向量S2也可以同时产生并且随后可以在另外的单独的单元格46中产生类似的辐射向量S2，直到最终由轮廓40围成的整个区域都被已经辐射并固化。

在图2C中还示出了用以构成轮廓40自身且因此构成工件层的外部边缘区域的可能性。为此确定了单独的辐射向量S2，该辐射向量以基本上相同的长度沿着轮廓40延伸。然后重新获知分别被对应的辐射向量S2穿过的那些单独区域32以及分别相关联的辐射单元28。然后以上文描述的方式彼此相继地控制这些辐射单元，以在构造面14上产生辐射向量S2。

尤其可以提出，在图2C中的所有辐射向量S2基本上同时产生。在减少辐射向量S2长度的情况下的这种同时产生使得能够以最短的持续时间沿着轮廓40制造整个边缘。换言之，多个辐射单元28能够实现并行或同时进行的细分(gestückelte)的轮廓行程，由此减少了总加工时长。与必须借助于单一的射束源的射束来完整地遍历整个轮廓40的解决方案相比尤其如此。

在图3中示意性展示了根据另一个实施方式的辐射组件22。可以看到，辐射组件22再次在其朝向构造面14的下侧26处包括多个辐射单元28。这些辐射单元进而分别产生直线状且垂直于构造面14走向的射束30，该射束以不变的角度从辐射单元28出射。为了提高射束强度，借助于光学器件单元50将多个单独辐射单元28的射束30组合成单一的经增强的射束52。在所示的情况下，将四乘四个辐射单元28组合成单一的组。

在图3的视图中，在此情况下仅仅示出最外部一行的四个辐射单元28并且另外的辐射单元28向纸面中偏移。另外，分别对于一个四乘四辐射单元28的组示出一个会聚透镜54，该会聚透镜将单独的射束32聚拢成经增强的射束52。对于四乘四辐射单元28的每个组，光学器件单元50另外包括偏移透镜56，该偏移透镜可以根据图3中表示的轴来设定经增强的射束52在成型物质18上的聚焦位置或击中点。由此可以将经增强的射束52(并且因此将对应组合成的四乘四辐射单元28的组)再次与构造面14的预定的单独区域32相关联。此外，辐射组件22可以根据箭头Q总体上平行于构造面14移动，使得经增强的射束52还可以与构造面14的其他单独区域32灵活地相关联。

另外还看到，辐射单元28的单独射束和经增强的射束52都不完全覆盖分别相关联的单独区域32。换言之，对应的射束横截面积填充相关联单独区域32的面积的小于100％且更确切地说仅仅约30％。相应单独区域32中的成型物质的完全固化仍然可以如下实现，即，借助于偏移透镜56来改变射束击中点，使得该射束击中点可以指向单独区域之内的所有点。

应理解的是，在图3中所示的辐射单元28的数量仅仅是示例性的并且总体上可以设置大得多数量的辐射单元28，这些辐射单元进而可以类似于图1E地布置在矩阵状的格栅中。

在图3A中示出另一个实施例，以便解说用于单独辐射单元28的射束展宽以及覆盖单独区域32的可能性。可以再次看到限定了构造面14的位置的载体16以及布置在其上的成型物质层18。辐射单元28分别发射射束30，该射束指向构造面14的相对定位的单独区域32。在此仅仅示例性示出，辐射单元28的射束30以不同程度展宽。替代于此，一般可以提出，在有多个辐射单元28的情况下，这些辐射单元28中的每一个仅根据在图3A中所示的例子之一发射射束，即，射束展宽在整个辐射组件22之内是统一进行的。

在图3A中左侧有三个辐射单元28的情况下具体地提出，这些辐射单元在击中点处基本上完全至100％覆盖相对定位的单独区域32。在此示出了多个单独区域32，然而不是其中所有都被辐射。例如，在图3A(左半部)的两个首先被辐射的单独区域32之间布置有实际上未被辐射的单独区域32。然而，为了能够完全辐射构造面14，辐射组件22可以根据箭头G平行于构造面14被推移。因此，辐射单元28还可以辐射另外的单独区域32，在所示的状态下这些单独区域构成了未被辐射的空隙。

在图3A中右侧的四个辐射单元28分别具有呈微透镜形式的光学器件单元50，以便以不同程度展宽所发射的射束30。但是可以再次提出，在辐射组件22之内的所有辐射单元28还具有相同类型的微透镜50并且因此发射以同样类型展宽的射束30。在此情况下还提出，所发射的射束30在击中点处基本上完全100％覆盖分别相关联的单独区域32。然而，单独区域32在此情况下重叠地布置，这尤其在图3A中布置在最右侧的辐射单元28处展示。通过这种重叠，可以实现对成型物质18的可靠的平面式固化，因为例如在图3A中的这两个右侧的单独区域32分别被这些辐射单元28中的两个辐射。

然而，如上文讨论的，同样可设想的是，单独区域32布置为仅仅彼此邻接且不重叠，并且在击中点处设置相应单独区域32的大于100％的过度的射束覆盖率(例如击中的射束面积与相应单独区域32的面积的150％的比率)。这个变体在图3A中没有分开示出。但是将构造面14虚拟划分成单独区域32可以与图1E中展示的辐射单元28的矩阵图案类似。在这种情况下由于提高的或过度的覆盖率还可以实现构造面14的重叠辐射并且因此实现成型物质18的可靠固化。应理解，在更高层次上，这两种变体的混合形式也是可设想的(即不仅至少部分重叠地布置单独区域32还有具有大于100％的覆盖率的辐射)。

在图4中示出装置10的另一个实施方式，该实施方式涉及用于沿着辐射组件22进行保护气体引导的另一个变体。在此，在图4中再次示出载体16以及构造面14，该构造面与辐射组件22的下侧26相对定位。辐射组件22再次包括多个辐射单元28。然而这些辐射单元组合成单独的组或模块，其中在当前情况下，每个模块包括由四乘四个辐射单元28形成的方形布置。在图4的视图中，在此情况下对每个模块仅仅示出最外部一行的四个辐射单元28并且另外的辐射单元28向纸面中偏移。

在图4中看到，对辐射单元28的每个单独模块设置两个流体导通区域24，这些流体导通区域通过挡板60限定。在此，分别在左侧的流体导通区域24用作保护气体引入区域并且分别在右侧的流体导通区域24用作保护气体引出区域。可以看到，挡板60分别如此构造，使得它们将每个模块的流入的保护气体根据箭头S从保护气体引入区域引导至保护气体引出区域，其中沿着辐射单元28的对应模块的下侧26设定了保护气体流动S。由于保护气体流动S的较短的流动路径，因此能够实现对辐射单元28的特别有效的冷却。此外，冷却可以对每个单独模块个别地进行匹配，例如依赖于激活和/或借助于这些模块向成型物质18中预期或已经进行的能量输入。后者例如可以再次借助于控制单元由待制造工件的数据来获得。

在图5中示出了用于将辐射组件22的射束源布置在装置10的远离区域中并且尤其在处理室100之外的例子。具体地示出了多个射束源102，这些射束源类似于图3的例子分别包括一组四乘四辐射单元28。类似于根据图3的实施方式，通过光学器件装置50将相应射束源102的组的单独发射的射束30聚拢并且分别引导到相关联的光导体104中。光导体104延伸直至处理室100中并且尤其直至辐射组件22的与构造面14相对定位的基体106中。在基体106的下侧26处进而将光导体104类似于图1E矩阵状地布置，使得单独辐射单元28的经聚拢的射束30再次与构造面14的对应的单独区域32相关联。

图6A-B示出用于改变在构造面14的单独区域32与单独的辐射单元28之间的关联的可能性。在图6A中，辐射组件22在此布置在处理室100之外并且发射与构造面14基本上平行取向的射束30。这些射束借助于偏转装置110(呈双轴扫描器装置的形式)偏转，尤其使得其在构造面14上的击中点可以被灵活设定。因此例如可以对每个待制造的工件层或者还在制造单独工件层期间进行如下的偏转，使得射束30与变化的单独区域32相关联。

在图6B中示出了类似的原理，但是其中辐射单元28根据图3的例子形成并且具有额外的光学器件单元50。

Claims (26)

1.一种用于制造三维工件的装置(10)，该装置(10)包括：

-构造面(14)，该构造面被适配为接纳成型物质(18)；以及

-辐射组件(22)，该辐射组件被适配为，用电磁射束对该构造面(14)上的成型物质(18)选择性地进行辐射，以便借助于生成性构层方法来制造工件；

其中该辐射组件(22)包括多个辐射单元(28)，

其中这些辐射单元(28)被适配为对该构造面(14)的分别与这些辐射单元相关联的单独区域(32)进行辐射，并且

其中这些辐射单元(28)所发射的射束分别具有如下横截面积，该横截面积对应于分别相关联的单独区域(32)的面积的约2％与约170％之间。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，

其中这些单独区域(32)被布置为，使得这些单独区域共同地基本上连续覆盖该构造面(14)的至少一部分。

3.根据以上权利要求之一所述的装置(10)，其中这些辐射单元(28)分别如此形成，使得这些射束(30)以基本上不变的角度被发射，并且尤其其中这些射束(30)以约20°至约160°的基本不变的角度击中该构造面(14)。

4.根据以上权利要求之一所述的装置(10)，

其中这些辐射单元(28)以相对彼此预定的间距来布置，并且尤其以相对彼此均匀的和/或相同的间距来布置。

5.根据权利要求4所述的装置(10)，

其中这些辐射单元(28)在该辐射组件(22)之内以矩阵、格栅或网状的形式布置。

6.根据以上权利要求之一所述的装置(10)，

还包括控制装置，该控制装置形成为，根据实际待制造的工件层的要求来控制这些辐射单元(28)，尤其如下控制，即，在该构造面(14)上产生预定的辐射图案。

7.根据权利要求6所述的装置(10)，

其中该控制装置形成为，根据该实际待制造的工件层的要求来控制由这些辐射单元(28)发射的射束的强度。

8.根据权利要求7所述的装置(10)，

其中该控制装置形成为，控制这些辐射单元(28)的强度，使得仅从该多个辐射单元(28)中选出的辐射单元产生有固化效果的射束。

9.根据权利要求6至8之一所述的装置(10)，

其中该控制装置形成为，控制这些辐射单元(28)，使得为了制造工件层，基本上同时对该成型物质(18)进行辐射，以便基本上在单一步骤中制造该工件层。

10.根据权利要求6至8之一所述的装置(10)，

其中该控制装置形成为，控制这些辐射单元(28)，使得为了制造工件层，这些辐射单元彼此相继和/或在多个步骤中对该成型物质(18)进行辐射。

11.根据权利要求10所述的装置(10)，

其中该控制装置形成为，控制这些辐射单元(28)，使得在第一辐射步骤中由该成型物质(18)构成待制造的工件层的第一部分(42)，并且在第二辐射步骤中由该成型物质(18)构成该待制造的工件层的第二部分(44)。

12.根据权利要求6至11之一所述的装置(10)，

其中该控制装置形成为，控制这些辐射单元(28)，使得为了制造工件层，在该成型物质(18)上重现至少一个辐射向量(S2)。

13.根据以上权利要求之一所述的装置(10)，

其中这些辐射单元(28)在该辐射组件(22)之内是基本上固定地布置的，并且可选地平行于该构造面(14)是基本上不可移动的。

14.根据以上权利要求之一所述的装置(10)，

其中这些辐射单元(28)分别包括射束源和/或其中这些辐射单元(28)中的至少一些所发射的射束借助于另外的光学器件单元(50)聚拢为共同的射束(52)。

15.根据以上权利要求之一所述的装置(10)，

其中单独区域(32)与辐射单元(28)的关联在工件的制造过程期间是可变的。

16.一种用于制造三维工件的方法，

该方法借助于装置(10)进行，该装置包括以下各项：

-构造面(14)，该构造面被适配为接纳成型物质(18)；以及

-辐射组件(22)，该辐射组件被适配为，用电磁射束对该构造面(14)上的成型物质(18)选择性地进行辐射，以便借助于生成性构层方法来制造工件；

其中该辐射组件包括多个辐射单元(28)，这些辐射单元被适配为对该构造面(14)的分别与这些辐射单元相关联的单独区域(32)进行辐射，

并且其中该方法包括以下步骤：

-通过至少从该多个辐射单元(28)中选出的辐射单元向分别与这些辐射单元(28)相关联的单独区域(32)发射射束(30)，其中所发射的射束(30)的横截面积对应于分别相关联的单独区域(32)的面积的分别约2％与约170％之间。

17.根据权利要求16所述的方法，

还包括以下步骤：

-通过至少从该多个辐射单元(28)中选出的辐射单元在多个待制造的工件层上以基本上不变的角度发射射束(30)。

18.根据权利要求16或17所述的方法，

还包括以下步骤：

-根据实际待制造的工件层的要求来控制这些辐射单元(28)，从而在该构造面(14)上产生预定的辐射图案。

19.根据权利要求18所述的方法，

还包括以下步骤：

-根据实际待制造的工件层的要求来控制由这些辐射单元(28)发射的射束的强度。

20.根据权利要求19所述的方法，

其中控制这些辐射单元(28)的强度如下进行，使得仅从该多个辐射单元(28)中选出的辐射单元产生有固化效果的射束。

21.根据权利要求18至20之一所述的方法，

其中控制这些辐射单元(28)如下进行，使得为了制造工件层，基本上同时对该成型物质(18)进行辐射，以便基本上在单一步骤中制造该工件层。

22.根据权利要求18至20之一所述的方法，

其中控制这些辐射单元(28)如下进行，使得为了制造工件层，这些辐射单元彼此相继和/或在多个步骤中对该成型物质(18)进行辐射。

23.根据权利要求22所述的方法，

其中控制这些辐射单元(28)如下进行，使得在第一辐射步骤中由该成型物质(18)构成待制造的工件层的第一部分(42)，并且在第二辐射步骤中由该成型物质(18)构成该待制造的工件层的第二部分(44)。

24.根据权利要求18至23之一所述的方法，

其中控制这些辐射单元(28)如下进行，使得为了制造工件层，在该成型物质(18)上产生至少一个辐射向量(S2)。

25.根据权利要求16至24之一所述的方法，

还包括以下步骤：

-在工件的制造过程期间改变单独区域(32)与辐射单元(28)的关联。

26.根据权利要求1至14之一所述的装置的用途，用于借助于生成性构层方法来制造三维工件。