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DE102020004514A1 - Method for monitoring a surface profile in a 3D printer - Google Patents

Method for monitoring a surface profile in a 3D printer Download PDF

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DE102020004514A1
DE102020004514A1 DE102020004514.6A DE102020004514A DE102020004514A1 DE 102020004514 A1 DE102020004514 A1 DE 102020004514A1 DE 102020004514 A DE102020004514 A DE 102020004514A DE 102020004514 A1 DE102020004514 A1 DE 102020004514A1
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DE
Germany
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surface profile
error
image
printer
building material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102020004514.6A
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German (de)
Inventor
Ivan Gaer
Frank Wedemeyer
Rudolf Wintgens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laempe Moessner Sinto GmbH
Laempe Mossner Sinto GmbH
Original Assignee
Laempe Moessner Sinto GmbH
Laempe Mossner Sinto GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Laempe Moessner Sinto GmbH, Laempe Mossner Sinto GmbH filed Critical Laempe Moessner Sinto GmbH
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Priority to PCT/DE2021/000119 priority patent/WO2022022762A1/en
Priority to DE112021003972.5T priority patent/DE112021003972A5/en
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Abstract

Der Erfindung, welche ein Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, womit eine einfache, schnelle und sichere Erfassung des Oberflächenprofils einer Schicht eines partikelförmigen Baumaterials auf einem Baufeld oder von 3D-Teilstrukturen innerhalb einer Schicht eines partikelförmigen Baumaterials auf dem Baufeld zur Überwachung der Qualität der Erzeugung einer 3D-Struktur erfolgt, wobei der technische Aufwand und die Kosten reduziert werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine optische Analyse der erzeugten Abbildung des Oberflächenprofils (1) durchgeführt wird und dass bei dieser Analyse eine ordnungsgemäße oder eine fehlerhafte Erzeugung von 3D-Teilstrukturen und/oder eine ordnungsgemäße oder eine fehlerhaft erzeugte Struktur des schichtweise aufgebrachten partikelförmigen Baumaterials (2) ermittelt wird.The invention, which relates to a method for monitoring a surface profile in a 3D printer, is based on the object of specifying a solution with which the surface profile of a layer of particulate building material on a building site or of 3D partial structures within can be recorded easily, quickly and reliably a layer of a particulate building material on the building site to monitor the quality of the creation of a 3D structure, with the technical effort and costs being reduced. This object is achieved in that an optical analysis of the generated image of the surface profile (1) is carried out and that in this analysis a correct or incorrect generation of 3D partial structures and/or a correct or incorrectly generated structure of the particulate building material applied in layers (2) is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker, bei welchem eine Abbildung des Oberflächenprofils auf einem Baufeld eines 3D-Druckers erzeugt und ausgewertet wird.The invention relates to a method for monitoring a surface profile in a 3D printer, in which an image of the surface profile is generated and evaluated on a construction area of a 3D printer.

Insbesondere soll eine Überwachung eines Oberflächenprofils auf einem Baufeld erfolgen, wobei jede einzelne aufgetragene Schicht eines partikelförmigen Baumaterials wie auch Teile einer Schicht überwacht werden. Bei einer derartigen Überwachung werden insbesondere Unregelmäßigkeiten beim Auftragen des partikelförmigen Baumaterials oder einer Erzeugung einer 3D-Teilstruktur überwacht. Hierbei werden Fehler beim Aufbau einer Schicht eines partikelförmigen Baumaterials sowie Fehler beim Aufbau einer 3D-Teilstruktur erkannt.In particular, a surface profile is to be monitored on a construction site, with each individual applied layer of a particulate construction material being monitored, as well as parts of a layer. With such a monitoring, irregularities in the application of the particulate building material or the generation of a 3D partial structure are monitored in particular. Errors in the construction of a layer of a particulate building material and errors in the construction of a 3D partial structure are detected here.

Bekannt ist es, zur Herstellung einzelner oder serienmäßiger Bauteile, Werkstücke oder Formen einen sogenannten 3D-Druck bzw. ein sogenanntes 3D-Druckverfahren einzusetzen. Bei derartigen Druckverfahren werden dreidimensionale Bauteile oder Werkstücke schichtweise aufgebaut hergestellt.It is known to use so-called 3D printing or a so-called 3D printing process to produce individual or serial components, workpieces or molds. In such printing processes, three-dimensional components or workpieces are produced in layers.

Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Vorgaben für die zu druckenden Bauteile oder Werkstücke können beispielsweise von sogenannten rechnerunterstützten Konstruktionssystemen (CAD engl. computer-aided design) bereitgestellt werden.The structure is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. Specifications for the components or workpieces to be printed can be provided, for example, by so-called computer-aided design systems (CAD).

Beim Druck der 3D-Strukturen bzw. 3D-Bauteilen finden physikalische oder chemische Härtungsprozesse oder ein Schmelzprozess in einem partikelförmigen Baumaterial, welches auch als Formstoff bezeichnet wird, statt. Als Werkstoffe für derartige 3D-Druckverfahren werden Baumaterialien bzw. Formstoffe wie Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle eingesetzt.When printing the 3D structures or 3D components, physical or chemical hardening processes or a melting process take place in a particulate building material, which is also referred to as molding material. Building materials or molding materials such as plastics, synthetic resins, ceramics and metals are used as materials for such 3D printing processes.

Bei der Umsetzung von 3D-Druckverfahren sind verschiedene Fertigungsverfahrensabläufe bekannt.Various manufacturing process sequences are known for the implementation of 3D printing processes.

Mehrere dieser Verfahrensabläufe umfassen jedoch die nachfolgend beispielhaft dargestellten Verfahrensschritte:

  • • Teil- oder vollflächiges Auftragen von partikelförmigem Baumaterial, auch als Partikelmaterial oder pulverförmiges Aufbaumaterial bezeichnet, auf ein sogenanntes Baufeld, um eine Schicht aus nichtverfestigtem Partikelmaterial zu bilden;
  • • Selektives Verfestigen der aufgebrachten Schicht aus nichtverfestigtem partikelförmigem Baumaterial in vorbestimmten Teilbereichen, beispielsweise durch ein selektives Verdichten, Aufdrucken oder Aufbringen von Behandlungsmittel, wie beispielsweise einem Bindemittel oder Einsatz von Laser;
  • • Wiederholung der vorhergehenden Verfahrensschritte in einer weiteren Schichtebene zum schichtweisen Aufbau des Bauteils oder Werkstücks. Hierfür ist es vorgesehen, das Bauteil oder Werkstück, welches auf dem Baufeld schichtweise aufgebaut bzw. aufgedruckt wird, mit dem Baufeld jeweils um eine Schichtebene oder Schichtdicke abzusenken oder die 3D-Druckvorrichtung jeweils um eine Schichtebene oder Schichtdicke gegenüber dem Baufeld anzuheben, bevor eine neue Schicht teil- oder vollflächig aufgetragen wird;
  • • Nachfolgendes Entfernen von losem, nichtverfestigtem partikelförmigem Baumaterial, welches das gefertigte Bauteil oder Werkstück umgibt.
However, several of these procedural sequences include the procedural steps shown below by way of example:
  • • Partial or full-surface application of particulate building material, also referred to as particulate material or powdered building material, on a so-called building field in order to form a layer of non-solidified particulate material;
  • • Selective solidification of the applied layer of non-solidified particulate building material in predetermined partial areas, for example by selective compacting, printing or application of treatment agent, such as a binder or use of a laser;
  • • Repetition of the previous process steps in a further layer level to build up the component or workpiece layer by layer. For this purpose, the component or workpiece, which is built up or printed on in layers on the construction area, is lowered with the construction area by one layer level or layer thickness or the 3D printing device is raised by one layer level or layer thickness compared to the construction area before a new one layer is applied over part or all of the surface;
  • • Subsequent removal of loose, unconsolidated particulate build material surrounding the manufactured component or workpiece.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur bzw. zum Auftragen von partikelförmigem Baumaterial auf ein Baufeld zur Erzeugung einer 3D-Struktur bekannt.Various methods for generating a 3D structure or for applying particulate construction material to a construction site to generate a 3D structure are known from the prior art.

Ebenso sind verschiedene Verfahren zur optischen Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker bekannt.Various methods for optically monitoring a surface profile in a 3D printer are also known.

Aus der DE 10 2017 202 088 A1 ist ein Verfahren zum pulverbettbasierten additiven Herstellen eines Werkstücks bekannt. Außerdem sind ein Computerprogrammprodukt, welches zur automatischen Umsetzung des Verfahrens geeignet ist, sowie ein computerlesbarer Datenträger mit einem solchen Computerprogrammprodukt und eine Maschine offenbart.From the DE 10 2017 202 088 A1 a method for powder bed-based additive manufacturing of a workpiece is known. In addition, a computer program product that is suitable for the automatic implementation of the method and a computer-readable data carrier with such a computer program product and a machine are disclosed.

Die zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum pulverbettbasierten additiven Herstellen von Bauteilen anzugeben, bei dem eine messtechnische Erfassung der Oberfläche der hergestellten Werkstücklage für eine Korrektur des Herstellungsergebnisses eingesetzt werden kann. Außerdem soll ein Computerprogrammprodukt angegeben werden, welches ein solches Verfahren steuern kann.The problem to be solved is to specify a method for the powder bed-based additive manufacturing of components, in which a metrological detection of the surface of the manufactured work piece position can be used to correct the manufacturing result. In addition, a computer program product is to be specified which can control such a method.

Zur Lösung ist es vorgesehen, dass von einem Rechner ein Oberflächenprofil der messtechnisch erfassten Topographie erzeugt wird. Außerdem wird von dem Rechner für zulässige Höhendifferenzen zwischen dem Oberflächenprofil der betreffenden Werkstücklage und der Solloberfläche oder für die zulässige Höhendifferenz zwischen dem höchsten Areal und dem tiefsten Areal des gemessenen Oberflächenprofils der betreffenden Werkstücklage ein Toleranzbereich berücksichtigt. In dem Fall, dass eine für das Oberflächenprofil ermittelte Höhendifferenz außerhalb des Toleranzbereiches liegt, veranlasst der Rechner die Steuereinrichtung, dass eine zusätzliche Pulverlage auf das Pulverbett aufgetragen wird und in den tieferen Bereichen der betreffenden Werkstücklage eine lokale Zwischenlage verfestigt wird, mit der die vorliegenden Höhendifferenzen verringert werden.The solution is that a computer generates a surface profile of the topography recorded by measurement. In addition, the computer for permissible height differences between the surface profile of the workpiece position in question and the target surface or a tolerance range is taken into account for the permissible height difference between the highest area and the lowest area of the measured surface profile of the relevant workpiece position. In the event that a height difference determined for the surface profile is outside the tolerance range, the computer causes the control device to apply an additional layer of powder to the powder bed and to solidify a local intermediate layer in the deeper areas of the workpiece layer in question, with which the existing height differences be reduced.

Um dies zu erreichen ist eine messtechnische Erfassung des Oberflächenprofils mit einer Messeinrichtung mittels einer optischen Triangulationssensorik vorgesehen.In order to achieve this, a metrological detection of the surface profile is provided with a measuring device using an optical triangulation sensor system.

Eine derartige messtechnische Erfassung ist technisch aufwendig und bedarf einer kostenintensiven Technik zur Triangulation. Außerdem kann es zu messtechnischen Ungenauigkeiten kommen, da beispielsweise Verzerrungen oder Unschärfen bei der Auswertung der Sensorsignale auftreten können.Such a metrological detection is technically complex and requires a cost-intensive technique for triangulation. In addition, there can be measurement inaccuracies, since distortions or blurring can occur when evaluating the sensor signals.

Somit besteht ein Bedarf nach einer Verbesserung des bekannten Stands der Technik und somit an einem verbesserten Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker.Thus, there is a need for an improvement in the known art and thus for an improved method for monitoring a surface profile in a 3D printer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker anzugeben, womit eine einfache, schnelle und sichere Erfassung des Oberflächenprofils einer Schicht eines partikelförmigen Baumaterials auf einem Baufeld oder von 3D-Teilstrukturen innerhalb einer Schicht eines partikelförmigen Baumaterials auf dem Baufeld zur Überwachung der Qualität der Erzeugung einer 3D-Struktur erfolgt, wobei der technische Aufwand und die Kosten reduziert werden.The object of the invention is to provide a method for monitoring a surface profile in a 3D printer, with which a simple, fast and reliable detection of the surface profile of a layer of particulate building material on a construction site or 3D substructures within a layer of particulate building material takes place on the construction site to monitor the quality of the generation of a 3D structure, with the technical effort and costs being reduced.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by a method with the features according to patent claim 1 of the independent patent claims. Further developments are specified in the dependent patent claims.

Vorgesehen ist es, dass eine Anordnung, welche nachfolgend als eine Scananordnung bezeichnet wird, mit einer Anzahl von Optiken beziehungsweise optischen Sensoren über dem Baufeld eines 3D-Druckers beziehungsweise einer 3D-Druckmaschine angeordnet wird.It is provided that an arrangement, which is referred to below as a scanning arrangement, with a number of optics or optical sensors is arranged over the construction area of a 3D printer or a 3D printing machine.

Hierbei sind die optischen Sensoren in der Scananordnung in einer Reihe beziehungsweise Linie nebeneinander angeordnet, wobei sich die Scananordnung mit ihrer Längserstreckung über die gesamte Breite des Baufelds des 3D-Druckers erstreckt.In this case, the optical sensors in the scanning arrangement are arranged next to one another in a row or line, with the longitudinal extent of the scanning arrangement extending over the entire width of the build area of the 3D printer.

Vorgesehen ist es, dass sich diese Scananordnung über das Baufeld eines 3D-Druckers bewegt, wobei der Abstand zwischen den optischen Sensoren und der Oberfläche des Baufelds, beispielsweise in einem Abstand zwischen 0,5 mm und 2 mm, insbesondere in einem Abstand von 1 mm, konstant gehalten wird und bei dieser Bewegung über dem Baufeld konstant bleibt.It is intended that this scanning arrangement moves over the construction area of a 3D printer, the distance between the optical sensors and the surface of the construction area being, for example, at a distance of between 0.5 mm and 2 mm, in particular at a distance of 1 mm , is kept constant and remains constant during this movement over the construction area.

Auch bei dieser Bewegung wird die Scananordnung in einem Winkel von 90 Grad zur Bewegungsrichtung über das Baufeld ausgerichtet. Diese Bewegungsrichtung der Scananordnung entspricht der Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld. Derartige Arbeitsmittel können beispielsweise ein Abstreifelement wie ein Rakel, eine Klinge oder eine Schwingklinge sein.During this movement, too, the scanning arrangement is aligned at an angle of 90 degrees to the direction of movement over the construction area. This direction of movement of the scanning arrangement corresponds to the direction of movement of the working equipment of the 3D printer over the construction site. Such working means can be, for example, a stripping element such as a squeegee, a blade or an oscillating blade.

Vorgesehen ist es auch, dass bei dieser Bewegung der Scananordnung über dem Baufeld mittels der in einer Linie angeordneten optischen Sensoren Abbildungen beziehungsweise Aufnahmen der Oberfläche des Baufelds erzeugt beziehungsweise aufgenommen werden. Derart wird eine Abbildung des Oberflächenprofils auf dem Baufeld erzeugt. Die Frequenz dieses Scans der Oberfläche des Baufelds mittels der optischen Sensoren liegt bei bis zu 30 kHz. Bei einer entsprechend gewählten Geschwindigkeit der Bewegung der Scananordnung im Bereich zwischen 1 mm/s und 3000 mm/s sind Abbildungen des Oberflächenprofils bis zu einer Genauigkeit beziehungsweise Auflösung von 10000 dpi möglich.It is also provided that during this movement of the scanning arrangement over the construction area, images or recordings of the surface of the construction area are generated or recorded by means of the optical sensors arranged in a line. In this way, an image of the surface profile is generated on the construction site. The frequency of this scan of the surface of the construction site using the optical sensors is up to 30 kHz. With an appropriately selected speed of movement of the scanning arrangement in the range between 1 mm/s and 3000 mm/s, images of the surface profile are possible with an accuracy or resolution of up to 10000 dpi.

Bei einem Scann mittels dieser Scananordnung wird eine aus mehreren Pixeln bestehende Zeile als eine optische Teilabbildung der Oberfläche des Baufelds erzeugt. Mittels der Bewegung der Scananordnung über der Oberfläche des Baufelds und einem kontinuierlichen Wiederholen dieses Scans werden zeitlich nachfolgend zeilenweise Teilabbildungen des Oberflächenprofils des Baufelds erzeugt. Diese Teilabbildungen werden Zeile für Zeile mittels einer entsprechenden Verarbeitssoftware, welche in einer zum 3D-Scanner zugehörigen Verarbeitungseinheit abgearbeitet wird, zu einer Gesamtabbildung der Oberfläche beziehungsweise des Oberflächenprofils des Baufelds, hier als Abbildung bezeichnet, zusammengesetzt. Somit entsteht ein vollständiges Bild des Oberflächenprofils mit einer hohen Auflösung, die Abbildung des Oberflächenprofils. Eine derartige Auflösung liegt beispielsweise im Bereich von 150 dpi bis zu 1200 dpi, was einer Anzahl von 1200 optischen Sensoren in einer Zeile einer Scananordnung mit einer Länge von 25,4 mm entspricht.When scanning using this scanning arrangement, a line consisting of several pixels is generated as an optical partial image of the surface of the construction field. By moving the scanning arrangement over the surface of the building site and continuously repeating this scan, partial images of the surface profile of the building site are generated line by line in a sequential manner. These partial images are assembled line by line using appropriate processing software, which is processed in a processing unit associated with the 3D scanner, to form an overall image of the surface or the surface profile of the construction site, referred to here as an image. This creates a complete picture of the surface profile with a high resolution, the mapping of the surface profile. Such a resolution is, for example, in the range from 150 dpi to 1200 dpi, which corresponds to a number of 1200 optical sensors in one line of a scanning arrangement with a length of 25.4 mm.

Durch eine aufeinander abgestimmte Frequenz für das Scannen mittels der Scananordnung und einer entsprechenden Geschwindigkeit für die Bewegung der Scananordnung über die Oberfläche des Baufelds werden Abbildungen der Oberfläche beziehungsweise des Oberflächenprofils mit einer sehr hohen Auflösung und Genauigkeit erzeugt. So wird mittels einer höheren Frequenz beim Scannen beziehungsweise einer höheren Aufnahmefrequenz eine höhere Auflösung der zu erzeugenden Abbildung in der Bewegungsrichtung der Scananordnung erreicht. Da sich die Anzahl der in der Scananordnung in einer Linie angeordneten optischen Sensoren von beispielsweise 1200 Sensoren auf eine Länge von 25,4 mm nicht verändert, ist die Auflösung in Richtung der Linie der Scananordnung unabhängig von der Geschwindigkeit der Scananordnung in der Bewegungsrichtung. Diese Auflösung wird nur durch die fest installierte Anzahl von optischen Sensoren in Linie bestimmt.By a coordinated frequency for scanning by means of the scanning arrangement and a corresponding speed for the movement of the scanning arrangement over the surface of the construction field, images of the surface or the surface profile are generated with a very high resolution and accuracy. A higher resolution of the image to be generated in the direction of movement of the scanning arrangement is thus achieved by means of a higher frequency during scanning or a higher recording frequency. Since the number of optical sensors arranged in a line in the scanning arrangement does not change from, for example, 1200 sensors to a length of 25.4 mm, the resolution in the direction of the line of the scanning arrangement is independent of the speed of the scanning arrangement in the direction of movement. This resolution is only determined by the permanently installed number of optical sensors in line.

Die optischen Sensoren weisen beispielsweise einen sogenannten Fokusbereich auf, welcher bei 1 mm liegen kann. Dies bedeutet, dass die entstehenden Abbildungen der Oberfläche des Baufelds beziehungsweise die entstehenden Scans eine hohe Genauigkeit aufweisen, wenn der Abstand zwischen den optischen Sensoren und der Oberfläche des Baufelds genau 1 mm beträgt. Da dieser Abstand von 1 mm zur Oberfläche bei der Bewegung der Scananordnung über die Oberfläche des Baufelds konstant gehalten wird, entstehen qualitativ hochwertige Abbildungen, ohne dass eine Anpassung oder Verarbeitung der Daten der optischen Sensoren notwendig ist.The optical sensors have, for example, what is known as a focus range, which can be around 1 mm. This means that the resulting images of the surface of the construction area or the resulting scans have a high level of accuracy if the distance between the optical sensors and the surface of the construction area is exactly 1 mm. Since this distance of 1 mm to the surface is kept constant during the movement of the scanning arrangement over the surface of the construction area, high-quality images are produced without the need for adjustment or processing of the data from the optical sensors.

Bei den mit der Scananordnung durchgeführten Scans sind die optischen Sensoren lotsenkrecht zum Baufeld und auch zur Oberfläche des Baufelds, welche durch ein aufgetragenes partikelförmiges Baumaterial ausgebildet werden kann, ausgerichtet. Die Abbildungen beziehungsweise Scans erfolgen orthografisch. Somit sind keine Maßnahmen wie eine optische Entzerrung notwendig, um eine Abbildung der Oberfläche des Baufelds zu erzeugen.During the scans carried out with the scanning arrangement, the optical sensors are aligned perpendicularly to the construction area and also to the surface of the construction area, which can be formed by an applied particulate construction material. The images or scans are orthographic. Thus, no measures such as optical equalization are necessary to generate an image of the surface of the construction area.

Vorgesehen ist es, dass die Ausrichtung beziehungsweise Position der Scananordnung über die Oberfläche des Baufelds kalibriert wird. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, eine Vorlage beispielsweise mit einer Abbildung eines Schachbretts und einer Auflösung von 3600 dpi mal 3600 dpi zu nutzen, über welche die Scananordnung beispielsweise in einem Abstand von 1 mm bewegt wird.Provision is made for the alignment or position of the scanning arrangement to be calibrated over the surface of the construction field. For this purpose, it is provided to use a template, for example with an image of a chessboard and a resolution of 3600 dpi by 3600 dpi, over which the scanning arrangement is moved at a distance of 1 mm, for example.

Bei der Bewegung der Scananordnung über die die Oberfläche des Baufelds zu Kalibrierungszwecken ausbildende Vorlage wird es durch das beispielhafte Schachbrettmuster möglich zu erkennen, ob die Scananordnung genau in einem Winkel von 90 Grad zur Bewegungsrichtung über dem Baufeld ausgerichtet ist. Treten bei dieser Kalibrierung Abweichungen auf, welche eine bestimmte Toleranzgrenze überschreiten, so besteht die Möglichkeit, die Scananordnung mechanisch nachzujustieren, um die Abweichung zu beseitigen. Alternativ kann die ermittelte Abweichung gespeichert werden.When the scanning arrangement moves over the template forming the surface of the construction field for calibration purposes, the exemplary checkerboard pattern makes it possible to recognize whether the scanning arrangement is aligned at an angle of exactly 90 degrees to the direction of movement over the construction field. If deviations occur during this calibration that exceed a certain tolerance limit, then there is the possibility of mechanically readjusting the scanning arrangement in order to eliminate the deviation. Alternatively, the determined deviation can be saved.

In diesem Fall wird die von der Scananordnung erzeugte Abbildung der Oberfläche des Baufelds beziehungsweise eines Oberflächenprofils unter Nutzung der gespeicherten Abweichung rechentechnisch korrigiert.In this case, the image of the surface of the construction site or a surface profile generated by the scanning arrangement is corrected by computer using the stored deviation.

Vorgesehen ist es auch, dass die Scananordnung zu verschiedenen Phasen der Erzeugung einer 3D-Struktur auf dem Baufeld zum Einsatz kommt.It is also planned that the scanning arrangement will be used in different phases of the creation of a 3D structure on the construction site.

So erzeugt die Scananordnung eine Abbildung der Oberfläche des Baufelds beziehungsweise das Oberflächenprofil ohne auf das Baufeld aufgetragenes partikelförmiges Baumaterial.The scanning arrangement thus generates an image of the surface of the construction area or the surface profile without particulate construction material applied to the construction area.

Insbesondere erzeugt die Scananordnung eine Abbildung der Oberfläche des Baufelds beziehungsweise das Oberflächenprofil, nachdem partikelförmiges Baumaterial auf das Baufeld aufgetragen wurde. Hierbei kann der Auftrag des partikelförmigen Baumaterials auf das Baufeld teilweise oder vollständig erfolgen.In particular, the scanning arrangement generates an image of the surface of the construction area or the surface profile after particulate construction material has been applied to the construction area. In this case, the application of the particulate building material to the building site can be carried out partially or completely.

Alternativ erzeugt die Scananordnung eine Abbildung der Oberfläche des Baufelds beziehungsweise das Oberflächenprofil, nachdem das auf das Baufeld aufgetragene partikelförmige Baumaterial selektiv verfestigt wurde, was beispielsweise durch ein Aufdrucken eines Bindemittels erfolgen kann. Derartige Bindemittel können beispielsweise organische oder anorganische flüssige Kleber sein, welche beispielsweise mittels eines Druckkopfes aufgebracht werden können.Alternatively, the scanning arrangement generates an image of the surface of the construction area or the surface profile after the particulate construction material applied to the construction area has been selectively solidified, which can be done, for example, by imprinting a binding agent. Such binders can be organic or inorganic liquid adhesives, for example, which can be applied, for example, by means of a print head.

Abbildungen des jeweiligen Oberflächenprofils des Baufelds als zweidimensionale Bilder (2D-Bilder) können beispielsweise in den Zuständen vor beziehungsweise nach dem Auftragen des partikelförmigen Baumaterials oder vor beziehungsweise nach einem selektiven Verfestigen des partikelförmigen Baumaterials erzeugt werden.Images of the respective surface profile of the construction site as two-dimensional images (2D images) can be generated, for example, in the states before or after the application of the particulate building material or before or after selective solidification of the particulate building material.

Eine Erzeugung der beschriebenen Abbildungen erfolgt bevorzugt mittels der hier beschriebenen Scananordnung, ist aber nicht auf diese beschränkt. So kann beispielsweise auch eine Weitwinkelkamera zur hochauflösenden Aufnahme des gesamten Baufelds zum Einsatz kommen, wobei diese Aufnahmen nachfolgend entzerrt werden müssen. Nachteile bestehen darin, dass ein längerer Verfahrweg nötig ist, um das komplette Baufeld aufzunehmen. Außerdem müssen die Arbeitsmittel zur Erzeugung der Abbildungen jeweils zur Seite gefahren werden.The images described are preferably generated by means of the scanning arrangement described here, but is not restricted to this. For example, a wide-angle camera can also be used for high-resolution recording of the entire construction area, with these recordings subsequently having to be corrected. Disadvantages are that a longer traversing path is required to record the entire construction area. In addition, the work equipment must Generation of the images are each driven to the side.

Alternativ können mehrere Kameras, möglicherweise mit speziellen Objektiven, über die Aufnahmebreite und versetzt in Fahrtrichtung angeordnet werden, wenn das durch den limitierten Bauraum für jede Kamera notwendig ist. Mittels dieser Variante können Aufnahmen in Form von Einzelbildern oder Videos erzeugt und beispielsweise entzerrt und zusammengesetzt werden.Alternatively, several cameras, possibly with special lenses, can be arranged across the recording width and offset in the direction of travel if this is necessary due to the limited installation space for each camera. This variant can be used to generate recordings in the form of individual images or videos and, for example, rectify them and put them together.

Weiter alternativ können ein oder mehrere 3D-Linienlaser mit Graustufenaufnahme zum Einsatz kommen. Werden mehrere dieser 3D-Linienlaser eingesetzt, verbessert sich die Genauigkeit der zu erzeugenden Abbildung.As a further alternative, one or more 3D line lasers with greyscale recording can be used. If several of these 3D line lasers are used, the accuracy of the image to be generated is improved.

Außerdem können auch mehrere Scananordnungen mit in einer Linie angeordneten optischen Sensoren angeordnet werden, um die gesamte Breite des Baufelds abzudecken.In addition, multiple scanning arrangements with optical sensors arranged in a line can also be arranged in order to cover the entire width of the construction field.

Diese Scananordnungen können auch in Fahrtrichtung versetzt zueinander angeordnet werden.These scanning arrangements can also be offset from one another in the direction of travel.

Vorgesehen ist es, die beispielsweise mit einer Scananordnung erzeugten Abbildungen beziehungsweise 2D-Bilder auszuwerten beziehungsweise zu analysieren, um Fehler in den jeweiligen Phasen der Erzeugung einer 3D-Struktur auf dem Baufeld zu erkennen. Eine derartige Auswertung kann beispielsweise durch eine Sichtung der 2D-Bilder durch einen erfahrenen Bediener erfolgen.It is intended to evaluate or analyze the images or 2D images generated, for example, with a scanning arrangement, in order to detect errors in the respective phases of the generation of a 3D structure on the construction site. Such an evaluation can be carried out, for example, by an experienced operator viewing the 2D images.

Wesentlich schneller und effektiver ist aber eine Analyse oder ein Bildvergleich, gesteuert mittels einer entsprechenden Software. So können bei einer derartigen Analyse neben Fehlern bei der Erzeugung der 3D-Struktur auf dem Baufeld beispielsweise auch Unregelmäßigkeiten des Oberflächenprofils erkannt werden. Derartige Unregelmäßigkeiten deuten beispielsweise auf Stellen hin, an denen zu viel oder zu wenig partikelförmiges Baumaterial aufgetragen wurde. Derartige Unregelmäßigkeiten deuten beispielsweise auch auf Stellen hin, an denen sich Fremdkörper auf der Oberfläche befinden. Alternativ deuten derartige Unregelmäßigkeiten beispielsweise auf eine Veränderung der Zusammensetzung des partikelförmigen Baumaterials hin.An analysis or an image comparison, controlled by appropriate software, is much faster and more effective. With such an analysis, for example, irregularities in the surface profile can also be detected in addition to errors in the generation of the 3D structure on the construction site. Such irregularities indicate, for example, places where too much or too little particulate building material has been applied. Such irregularities also indicate, for example, places where there are foreign bodies on the surface. Alternatively, such irregularities indicate, for example, a change in the composition of the particulate building material.

Unregelmäßigkeiten können auch auftreten, wenn beispielsweise ein defekter Rakel, eine defekte Klinge oder eine defekte Schwingklinge beim Abziehen beziehungsweise Glätten der Oberfläche des partikelförmigen Baumaterials Vertiefungen wie einen Graben oder Erhöhungen verursacht.Irregularities can also occur if, for example, a defective squeegee, a defective blade or a defective oscillating blade causes indentations such as a trench or elevations when the surface of the particulate building material is scraped off or smoothed.

Weiterhin zeigen beispielsweise Unregelmäßigkeiten eines nach einem selektiven Verfestigen mittels Druckens eines Bindemittels aufgenommenen Oberflächenprofils Defekte an Düsen eines Druckkopfes, einen defekten Druckkopf oder eine fehlerhafte Ausrichtung eines derartigen Druckkopfes. Hierbei ist es bekannt, dass 3D-Drucker der erfindungsgemäßen Art meist über mehrere in einer Gruppe angeordnete Druckköpfe verfügen, welche exakt zueinander ausgerichtet angeordnet werden.Furthermore, for example, irregularities in a surface profile recorded after selective solidification by means of printing of a binder indicate defects in nozzles of a print head, a defective print head or an incorrect alignment of such a print head. It is known here that 3D printers of the type according to the invention usually have a plurality of print heads arranged in a group, which are arranged precisely aligned with one another.

Darüber hinaus können weiter Fehler bei der Erzeugung einer 3D-Struktur durch die Analyse des aufgenommenen Oberflächenprofils abgeleitet werden.In addition, further errors in the generation of a 3D structure can be derived by analyzing the recorded surface profile.

Werden bei einer derartigen Analyse der erzeugten Abbildung Fehler und/oder Ungenauigkeiten festgestellt, werden Maßnahmen beziehungsweise Gegenmaßnahmen eingeleitet, um die Fehler und/oder Ungenauigkeiten zu reduzieren beziehungsweise zu beseitigen.If errors and/or inaccuracies are found in such an analysis of the generated image, measures or countermeasures are initiated in order to reduce or eliminate the errors and/or inaccuracies.

Werden bei einer derartigen Analyse der erzeugten Abbildung keine Fehler und/oder Ungenauigkeiten festgestellt, wird die Erzeugung der 3D-Struktur planmäßig fortgesetzt.If no errors and/or inaccuracies are found in such an analysis of the generated image, the generation of the 3D structure is continued according to plan.

Beispielsweise kann zur Kontrolle der ordnungsgemäßen Erzeugung einer 3D-Struktur ein Bildvergleich genutzt werden. Aus Daten für die zu erzeugende 3D-Struktur, welche im 3D-Drucker für jede zu erzeugende Schicht vorliegen, ist es möglich, eine zu erwartende Abbildung, also eine Soll-Abbildung, zu generieren beziehungsweise zu erzeugen. Eine derartige Soll-Abbildung kann pro Schicht erzeugt werden. Eine derartige Soll-Abbildung kann auch für verschiede Verfahrensschritte innerhalb einer Schicht erzeugt werden. Derartige Verfahrensschritte sind beispielsweise ein Auftragen eines partikelförmigen Materials, ein Verdichten des partikelförmigen Materials, ein selektives Verfestigen des partikelförmigen Materials, beispielsweise mittels eines Bindemittels, und andere. So kann ein Vergleich dieser Soll-Abbildung mit dem aufgenommenen Oberflächenprofil, also der erzeugten Abbildung, durchgeführt und Fehler und/oder Ungenauigkeiten erkannt werden.For example, an image comparison can be used to check that a 3D structure has been correctly generated. From data for the 3D structure to be produced, which is available in the 3D printer for each layer to be produced, it is possible to generate or produce an expected image, ie a target image. Such a target image can be generated for each layer. Such a target image can also be generated for different method steps within a layer. Such method steps are, for example, applying a particulate material, compacting the particulate material, selectively solidifying the particulate material, for example by means of a binder, and others. In this way, this target image can be compared with the recorded surface profile, ie the generated image, and errors and/or inaccuracies can be detected.

Vorgesehen ist es auch, dass die für jede zu erzeugende Schicht erzeugte Soll-Abbildung beziehungsweise die für verschiede Verfahrensschritte innerhalb einer Schicht erzeugten Soll-Abbildungen abgespeichert werden. Für den Fall, dass mehrfach eine gleiche 3D-Struktur im 3D-Drucker erzeugt werden soll, ist es möglich, auf die abgespeicherten Soll-Abbildungen zurückzugreifen.It is also provided that the target image generated for each layer to be generated or the target images generated for different method steps within a layer are stored. In the event that the same 3D structure is to be generated several times in the 3D printer, it is possible to access the saved target images.

Für den Fall, dass derartige Fehler und/oder Ungenauigkeiten eine vorgegebene Toleranz überschreiten, ist die Erzeugung der 3D-Struktur fehlerhaft. Somit können beispielsweise Fehler an Druckköpfen, Laser, Extruder, Aufträger, Klinge, Rakel und anderen Elementen eines 3D-Druckers erkannt werden.In the event that such errors and/or inaccuracies exceed a predetermined tolerance step, the creation of the 3D structure is faulty. Thus, for example, errors in print heads, lasers, extruders, applicators, blades, squeegees and other elements of a 3D printer can be detected.

Bei einem 3D-Drucker nach dem Inkjet-Verfahren können beispielsweise Fehler bei der Ausrichtung eines oder mehrerer Druckköpfe in der X-Richtung und/oder in der Y-Richtung erkannt werden. Ebenso können Fehler durch verstopfte Düsen, Verunreinigungen, Defekte an Düsenplatten und andere mehr erkannt werden.In a 3D printer using the inkjet process, for example, errors in the alignment of one or more print heads in the X direction and/or in the Y direction can be detected. Errors caused by clogged nozzles, contamination, nozzle plate defects and others can also be detected.

Werden derartige Fehler und/oder Unregelmäßigkeiten durch das Verfahren erkannt, kann allgemein eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben und derart ein Defekt beispielsweise mittels einer entsprechenden Aufschrift konkret dargestellt werden.If errors and/or irregularities of this type are detected by the method, a corresponding error message can generally be output and such a defect can be shown specifically, for example by means of a corresponding label.

Darüber hinaus ist es vorgesehen, beim Erkennen eines Fehlers und/oder einer Unregelmäßigkeit direkte Gegenmaßnahmen, beispielsweise softwaregesteuert, zu ergreifen.In addition, provision is made for taking direct countermeasures, for example software-controlled, when an error and/or an irregularity is detected.

So kann beispielsweise beim Erkennen einer oder mehrerer verstopfter Düsen oder beim Erkennen einer Verschlechterung der ausgetragenen Menge eines Bindemittels einer oder mehrerer Düsen ein gezielter Reinigungsvorgang eingeleitet werden, bevor die nächste Schicht der zu erzeugenden 3D-Struktur erzeugt wird.For example, if one or more clogged nozzles is detected or if a deterioration in the quantity of a binder discharged from one or more nozzles is detected, a targeted cleaning process can be initiated before the next layer of the 3D structure to be produced is produced.

Wird beispielsweise bei einem Erkennen einer oder mehrerer verstopfter Düsen mittels einer Reinigung keine Verbesserung des Druckbilds erreicht, kann derart auf einen Ausfall der ansteuernden Elektronik geschlossen werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine Prüfroutine eingeleitet und ein Fehler in der Elektronik analysiert werden.If, for example, no improvement in the printed image is achieved when one or more clogged nozzles are detected by means of cleaning, a failure of the controlling electronics can be concluded in this way. In this case, for example, a test routine can be initiated and an error in the electronics can be analyzed.

Wird beispielsweise eine fehlerhafte Ausrichtung eines Druckkopfes festgestellt, besteht bei einem Vorhandensein entsprechender fernbedienbarer Justagemittel an dem Druckkopf die Möglichkeit, diesen in der X-Richtung und/oder in der Y-Richtung nachzujustieren und derart die fehlerhafte Ausrichtung zu vermindern oder zu beseitigen.If, for example, a misalignment of a print head is determined, there is the possibility of readjusting the print head in the X direction and/or in the Y direction and thus reducing or eliminating the misalignment if there are corresponding remote-controlled adjustment means on the print head.

Für den Fall, dass derartige Justagemittel an einem Druckkopf nicht vorhanden sind, besteht die Möglichkeit einer softwaremäßigen Korrektur der Ausrichtung, beispielsweise indem die Düsen eines Druckkopfes, welche in einem Winkel von 90 Grad zur Bewegungsrichtung über dem Baufeld ausgerichtet sein sollen und im Normalbetrieb zeitgleich angesteuert werden, zu unterschiedlichen Zeiten angesteuert werden, um derart die fehlerhafte Ausrichtung zu vermindern oder zu beseitigen.In the event that such adjustment means are not available on a print head, there is the possibility of correcting the alignment using software, for example by controlling the nozzles of a print head, which should be aligned at an angle of 90 degrees to the direction of movement over the construction field, and at the same time in normal operation are driven at different times so as to reduce or eliminate misalignment.

Darüber hinaus ist es auch vorgesehen, beim Erkennen eines Fehlers und/oder einer Unregelmäßigkeit je nach Fehlerbild Baugruppen wie einen Aufträger des partikelförmigen Baumaterials (Recoater), einen Laser, einen Extruder, eine Klinge, einen Rakel und anderen Elementen eines 3D-Druckers in ihrer Funktionsweise oder in ihrer Position oder Ausrichtung mittels einer entsprechenden Software und entsprechenden Justagemitteln derart zu beeinflussen, dass die verursachten Fehler und/oder Unregelmäßigkeiten vermindert oder beseitigt werden.In addition, it is also provided that when a defect and/or an irregularity is detected, depending on the defect pattern, assemblies such as an applicator of the particulate building material (recoater), a laser, an extruder, a blade, a squeegee and other elements of a 3D printer in their Functionality or to influence their position or alignment by means of appropriate software and appropriate adjustment means such that the errors and / or irregularities caused are reduced or eliminated.

Vorgesehen ist es erfindungsgemäß, dass durch einen Scann des Oberflächenprofils des Baufelds zu verschiedenen Phasen der Erzeugung eines 3D-Modells Rückschlüsse auf den jeweiligen Zustand verschiedener Baugruppen des 3D-Druckers gezogen werden, ohne diese Baugruppen mit geeigneten Sensoren zu überwachen.It is provided according to the invention that by scanning the surface profile of the construction site in different phases of the creation of a 3D model, conclusions can be drawn about the respective status of different assemblies of the 3D printer without monitoring these assemblies with suitable sensors.

Vorgesehen ist es erfindungsgemäß auch, dass beim Erkennen von Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten an diesen Baugruppen eine manuelle oder softwaregesteuerte Korrektur mit dem Ziel erfolgt, dass der Fehler und/oder die Unregelmäßigkeit verringert oder beseitigt wird.It is also provided according to the invention that when errors and/or irregularities are detected in these assemblies, a manual or software-controlled correction takes place with the aim of reducing or eliminating the error and/or irregularity.

Zum Zweck des Erkennens von Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten an Baugruppen ist es weiterhin vorgesehen, dass entsprechende Fehlerbilder abgespeichert werden. Derart kann das gescannte Oberflächenprofil beziehungsweise die vom Oberflächenprofil erzeugte Abbildung auch mit hinterlegten Fehlerbildern verglichen werden und derart die Art des Fehlers oder Defekts einer Baugruppe ermittelt werden.For the purpose of detecting errors and/or irregularities in assemblies, provision is also made for corresponding error images to be stored. In this way, the scanned surface profile or the image generated from the surface profile can also be compared with stored error images and the type of error or defect in an assembly can be determined in this way.

Derartige Fehlerbilder können auch nur Teilbereiche des gesamten Oberflächenprofils abbilden und vergleichbare Muster für Fehler, wie Streifen, Vertiefungen, Löcher und andere Fehler einer Oberfläche des partikelförmigen Materials, darstellen. Wird bei einem Bildvergleich der erzeugten Abbildung des Oberflächenprofils eine Übereinstimmung mit diesen Fehlerbildern von Teilbereichen mit einer bestimmten prozentualen Übereinstimmung festgestellt, so wird derart auf einen entsprechenden Fehler geschlossen. Über den derart ermittelten Fehler kann dann auf eine oder möglicherweise mehrere defekte Baugruppen geschlossen werden.Such defect images can also depict only partial areas of the entire surface profile and represent comparable patterns for defects such as stripes, indentations, holes and other defects on a surface of the particulate material. If, during an image comparison of the generated image of the surface profile, a match with these error images of partial areas with a specific percentage match is established, then a corresponding error is inferred. The fault determined in this way can then be used to infer one or possibly several defective assemblies.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker liegt in der Genauigkeit des Scans des Oberflächenprofils, also der erzeugten Abbildung, wobei ein derartiger Scan beispielsweise mit einer Auflösung von 1200 dpi mal 1200 dpi erfolgt. Derart können Fehler und/oder Unregelmäßigkeiten erkannt werden, welche anderenfalls nur mit einem Mikroskop festgestellt werden können.A major advantage of the method according to the invention for monitoring a surface profile in a 3D printer lies in the accuracy of the scan of the surface profile, ie the generated image, with such a scan taking place, for example, with a resolution of 1200 dpi by 1200 dpi. Such errors and / or irregularities can be detected, which others otherwise can only be detected with a microscope.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Erzeugung der Abbildung des Oberflächenprofils ohne einen zusätzlich notwendigen Zeitaufwand erfolgen kann. Somit wird die Zeit für die Erzeugung einer 3D-Struktur beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht vergrößert. Dies ist dadurch möglich, dass die Scananordnung parallel zu den Arbeitsmitteln des 3D-Druckers angeordnet und bewegbar ist.A further advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that the image of the surface profile can be generated without additional expenditure of time being necessary. Thus, the time for generating a 3D structure is not increased when using the method according to the invention. This is possible because the scanning arrangement is arranged and movable parallel to the working means of the 3D printer.

Somit kann die Scananordnung beispielsweise parallel zu einem Aufträger für das partikelförmige Baumaterial, in einem geringen Abstand zu diesem und mit einer beispielsweise gleichen Geschwindigkeit über dem Baufeld bewegt werden.Thus, the scanning arrangement can be moved, for example, parallel to an applicator for the particulate building material, at a small distance from this and, for example, at the same speed over the building site.

Vorgesehen ist es auch, dass durch eine Auswertung der Abbildung des Oberflächenprofils Informationen über die Anordnung der Partikel sowie die Dichte des partikelförmigen Baumaterials auf dem Baufeld erlangt werden.Provision is also made for information about the arrangement of the particles and the density of the particulate building material on the construction site to be obtained by evaluating the image of the surface profile.

Durch eine Bildbearbeitung des Scans der Abbildung des Oberflächenprofils beispielsweise mittels einer Falschfarbendarstellung können beispielsweise Vertiefungen oder Erhebungen auf der Oberfläche des partikelförmigen Baumaterials auf dem Baufeld verstärkt und derart besser erkannt werden.Image processing of the scan of the image of the surface profile, for example by means of a false-color display, can be used to intensify depressions or elevations on the surface of the particulate building material on the construction site and thus better identify them.

Vorgesehen ist es auch einen, Weißabgleich vorzunehmen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine weiße Vorlage auf dem Baufeld aufgelegt verwendet werden. Dann können mittels eines Scanvorgangs dieser Vorlage ein Weißabgleich durchgeführt und entsprechende Daten hierzu abgespeichert werden.It is also planned to carry out a white balance. For this purpose, for example, a white template placed on the construction field can be used. A white balance can then be carried out by means of a scanning process of this template and corresponding data for this can be stored.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die optischen Sensoren der Scananordnung eine orthografische Aufnahme des Oberflächenprofils ermöglichen und dass somit keinen Maßnahmen zur Entzerrung der Aufnahme des Oberflächenprofils notwendig sind.A further advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that the optical sensors of the scanning arrangement enable an orthographic recording of the surface profile and that no measures are therefore necessary to rectify the recording of the surface profile.

Ebenso ist es nicht notwendig, die Aufnahme beziehungsweise den Scan des Oberflächenprofils zu skalieren, wie es bei anderen optischen Aufnahmeverfahren beispielsweise mit einer Kamera, notwendig sein kann.It is also not necessary to scale the recording or the scan of the surface profile, as may be necessary with other optical recording methods, for example with a camera.

Vorgesehen ist es, dass zur Positionserkennung der aktuellen Stellung der Scananordnung über dem Baufeld sogenannte Referenzmarken am Rand des Baufelds angeordnet werden. Diese Referenzmarken werden von der entsprechend breit ausgeführten Scananordnung mitgescannt beziehungsweise erfasst, können somit ausgewertet werden und ermöglichen derart einen Rückschluss auf die aktuelle Position Scananordnung über dem Baufeld.Provision is made for so-called reference marks to be arranged at the edge of the construction area in order to detect the current position of the scanning arrangement over the construction area. These reference marks are also scanned or recorded by the correspondingly wide scanning arrangement, can thus be evaluated and in this way enable conclusions to be drawn about the current position of the scanning arrangement over the construction site.

Im Zusammenhang mit dem Bildvergleich der erzeugten Abbildung mit der zu erwartenden Soll-Abbildung können verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Bildverarbeitung zum Einsatz kommen.Various image processing methods known from the prior art can be used in connection with the image comparison of the generated image with the target image to be expected.

Beispielsweise kann mit einer Falschfarbendarstellung auf Pixelbasis gearbeitet werden. Hierbei kann beispielsweise eine Anzahl von Pixeln in farblichen Bereichen der erzeugten Abbildung ermittelt und ins Verhältnis zu der Sollanzahl an Pixeln gesetzt werden.For example, it is possible to work with a pixel-based false color representation. In this case, for example, a number of pixels in colored areas of the generated image can be determined and set in relation to the target number of pixels.

Alternativ kann eine Prüfung auf ein Vorhandensein von farblichen Komponenten erfolgen. In einem Beispiel wird geprüft, ob rote Pixel, welche nicht erwartet werden, nicht vorhanden sind, grüne Pixel, welche erwartet werden, vorhanden sind und blaue Pixel, welche erwartet werden, ebenfalls vorhanden sind. Wird festgestellt, dass nur rote Pixel aufgefunden werden können, fehlen die blauen Pixel, wobei eine fehlerhafte Abbildung des Oberflächenprofils gefunden wurde und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Derartige Prüfungen können für Pixel oder auch für Flächenbereiche erfolgen. Mit einer Rasterauswertung können Farbbereiche positiv oder negativ verstärkt oder neutralisiert werden. Dadurch können, vor allem bei hohen Auflösungen, Bereiche hervortreten, die wiederum auf Pixelanzahl analysiert werden können.Alternatively, a check for the presence of colored components can be carried out. In one example, it is checked whether red pixels, which are not expected, are absent, green pixels, which are expected, are present and blue pixels, which are expected, are also present. If it is determined that only red pixels can be found, the blue pixels are missing, and an incorrect image of the surface profile has been found and appropriate measures are initiated. Such tests can be carried out for pixels or also for surface areas. With a grid evaluation, color areas can be positively or negatively strengthened or neutralized. As a result, areas can emerge, especially with high resolutions, which in turn can be analyzed for the number of pixels.

Beispielsweise kann auch eine Kantenerkennung von Außenkonturen, beispielsweise einer 3D-Teilstruktur, erfolgen. Hierbei können derartige Außenkonturen beispielsweise in sogenannte Normgeometrien überführt werden. Zu derartigen Normgeometrien können Linien, Bögen oder Splines gehören. Hierbei stellen Splines Funktion dar, welche stückweise aus Polynomen höchstens n-ten Grades zusammengesetzt sind.For example, an edge detection of outer contours, for example a 3D partial structure, can also take place. In this case, such outer contours can be converted into so-called standard geometries, for example. Such standard geometries can include lines, arcs or splines. In this case, splines represent functions which are piecewise composed of polynomials of at most the nth degree.

Diese in den erzeugten Abbildungen aufgefundenen beziehungsweise detektierten Normgeometrien können dann mit den Soll-Abbildungen, welche ebenfalls Normgeometrien beinhalten, verglichen werden. Dabei können unter anderem auch Positionen, Geradheit, Winkel und andere ausgewertet werden.These standard geometries found or detected in the generated images can then be compared with the target images, which also contain standard geometries. Among other things, positions, straightness, angles and others can also be evaluated.

Darüber hinaus kann bei der Analyse eine Bereichserkennung beziehungsweise Bereichsauswahl erfolgen, bei welcher Teilbereiche der erzeugten Abbildung zur Analyse ausgewählt werden. Somit können Teilbereiche zum Erkennen von Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten ausgewählt werden. Innerhalb derartiger Teilbereiche könne auch aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Bildverarbeitung zum Einsatz kommen, wie beispielsweise die oben Beschriebenen.In addition, during the analysis, a region can be recognized or region selected, in which partial regions of the generated image are selected for analysis. In this way, partial areas can be selected for detecting errors and/or irregularities. Methods known from the prior art could also be used within such sub-areas Image processing is used, such as those described above.

Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:

  • 1: eine beispielhafte erste Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds in einem 3D-Drucker,
  • 2: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem ersten Fehler,
  • 3: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem zweiten Fehler,
  • 4: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem dritten Fehler,
  • 5: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem vierten Fehler,
  • 6: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem fünften Fehler,
  • 7: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem sechsten Fehler,
  • 8: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem siebenten Fehler,
  • 9: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem achten Fehler,
  • 10: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem neunten Fehler,
  • 11: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem zehnten Fehler,
  • 12: eine Aufnahme eines Oberflächenprofils eines Baufelds mit einem elften Fehler und
  • 13: einen prinzipiellen Verlauf des Verfahrens zur Überwachung eines Oberflächenprofils in einem 3D-Drucker.
The foregoing features and advantages of this invention will be better understood and appreciated after a careful study of the following detailed description of preferred non-limiting example embodiments of the invention herein, with the accompanying drawings, which show:
  • 1 : an exemplary first recording of a surface profile of a construction site in a 3D printer,
  • 2 : a recording of a surface profile of a construction site with a first error,
  • 3 : a recording of a surface profile of a construction site with a second error,
  • 4 : a photograph of a surface profile of a construction site with a third error,
  • 5 : a photograph of a surface profile of a construction site with a fourth error,
  • 6 : a photograph of a surface profile of a construction site with a fifth error,
  • 7 : a photograph of a surface profile of a construction site with a sixth defect,
  • 8th : a photograph of a surface profile of a construction site with a seventh error,
  • 9 : a recording of a surface profile of a construction site with an eighth error,
  • 10 : a photograph of a surface profile of a construction site with a ninth error,
  • 11 : a photograph of a surface profile of a construction site with a tenth error,
  • 12 : a photograph of a surface profile of a building site with an eleventh error and
  • 13 : a principle flow of the method for monitoring a surface profile in a 3D printer.

In der 1 ist eine beispielhafte erste Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds in einem 3D-Drucker dargestellt. Diese mittels einer nicht dargestellten Scananordnung erzeugte Aufnahme des Oberflächenprofils 1 wurde in einem Zustand erzeugt, in welchem das auf das Baufeld aufgetragene partikelförmige Baumaterial 2 beispielsweise durch ein Aufdrucken eines Bindemittels durch entsprechende nicht dargestellte Druckköpfe selektiv verfestigte Bereiche ausbildet, welche die in der aktuellen Schicht angeordnete 3D-Teilstruktur einer im 3D-Drucker zu erzeugenden 3D-Struktur darstellen.In the 1 an exemplary first recording of a surface profile 1 of a construction field in a 3D printer is shown. This recording of the surface profile 1, which was generated by means of a scanning arrangement not shown, was generated in a state in which the particulate building material 2 applied to the construction site forms selectively solidified areas, for example by imprinting a binding agent with corresponding print heads, not shown, which are arranged in the current layer Represent 3D partial structure of a 3D structure to be produced in the 3D printer.

Diese erste Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 in der 1 bildet einen fehlerfreien Auftrag des partikelförmigen Baumaterials 2 und des Bindemittels zur Ausgestaltung der 3D-Teilstrukturen 3 ab.This first recording of a surface profile 1 in the 1 depicts a flawless application of the particulate building material 2 and the binder for the configuration of the 3D partial structures 3.

Wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils 1 in einem 3D-Drucker eine derartige Aufnahme des Oberflächenprofils 1 mittels der Scananordnung erzeugt, wird verfahrensgemäß mittels eines Bildvergleichs eine ordnungsgemäß aufgetragene Schicht des partikelförmigen Baumaterials 2 erkannt und ebenfalls ein ordnungsgemäßer Auftrag des Bindemittels zur Ausgestaltung der 3D-Teilstrukturen 3 erkannt. In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker ohne eine verfahrensgemäße Beeinflussung fortgesetzt.If the method according to the invention for monitoring a surface profile 1 in a 3D printer produces such a recording of the surface profile 1 by means of the scanning arrangement, a properly applied layer of the particulate building material 2 is recognized according to the method by means of an image comparison and also a proper application of the binding agent for the configuration of the 3D substructures 3 detected. In such a case, the generation of the 3D structure in the 3D printer is continued without being affected by the method.

In der 2 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem ersten Fehler dargestellt. Diese mittels einer nicht dargestellten Scananordnung erzeugte Aufnahme des Oberflächenprofils 1 wurde ebenfalls in einem Zustand erzeugt, in welchem das auf das Baufeld aufgetragene partikelförmige Baumaterial 2 beispielsweise durch ein Aufdrucken eines Bindemittels durch entsprechende nicht dargestellte Druckköpfe selektiv verfestigte Bereiche ausbildet, welche die in der aktuellen Schicht angeordnete 3D-Teilstruktur einer im 3D-Drucker zu erzeugenden 3D-Struktur darstellen. Diese Aussage zur erzeugten Aufnahme des Oberflächenprofils 1 gilt auch für die nachfolgenden Figuren und wird daher nicht mehr wiederholt.In the 2 a recording of a surface profile 1 of a construction site with a first error is shown. This recording of the surface profile 1, generated by means of a scanning arrangement not shown, was also generated in a state in which the particulate building material 2 applied to the construction site forms selectively solidified areas, for example by imprinting a binding agent with corresponding print heads, not shown, which areas in the current layer arranged 3D partial structure of a 3D structure to be generated in the 3D printer. This statement regarding the recording of the surface profile 1 also applies to the following figures and is therefore not repeated.

In der 2 ist in den Bereichen der 3D-Teilstrukturen 3 jeweils ein verschwommener Fehlerbereich 4 dargestellt. Dieser verschwommene Fehlerbereich 4 kann sich teilweise oder, wie in der 2 dargestellt, vollständig um die 3D-Teilstrukturen 3 erstrecken.In the 2 a blurred error area 4 is shown in each of the areas of the 3D partial structures 3 . This blurry error area 4 can be partially or, as in the 2 shown, extend completely around the 3D partial structures 3.

Wird ein derartiger verschwommener Fehlerbereich 4 mittels des vorliegenden Verfahrens bei der Auswertung der Aufnahme des Oberflächenprofils 1 erkannt, so kann beispielsweise auf einen Fehler bei der Fokussierung der Scananordnung, also einem falschen Abstand zwischen den optischen Sensoren der nicht dargestellten Scananordnung und der Oberfläche des Baufelds, geschlossen werden. Ein derartiger Fehler kann durch eine entsprechende Veränderung der Position des Baufelds beispielsweise softwaretechnisch beseitigt werden.If such a blurred error area 4 is detected using the present method when evaluating the recording of the surface profile 1, then, for example, an error in the focusing of the scanning arrangement, i.e. an incorrect distance between the optical sensors of the scanning arrangement (not shown) and the surface of the construction field, getting closed. Such an error can be eliminated by a corresponding change in the position of the construction field, for example using software.

Alternativ kann ein Fehler der steuernden Mechanik des 3D-Druckers oder eine Klingenabnutzung zu einem derartigen Fehlerbild führen.Alternatively, an error in the controlling mechanics of the 3D printer or blade wear can lead to such an error pattern.

Weiterhin alternativ können diese verschwommenen Fehlerbereiche 4 durch eine falsche Konsistenz des Bindemittels oder ein falsches Bindemittel oder eine falsche Dosierung des Bindemittels in den verschwommenen Fehlerbereichen 4 verursacht sein.Further alternatively, these blurry error areas 4 can be caused by an incorrect consistency of the binding agent or an incorrect binding agent medium or an incorrect dosage of the binder in the blurred defect areas 4.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker entweder verfahrensgemäß beeinflusst, indem automatisch auf ein alternatives Bindemittel umgeschaltet wird oder die Erzeugung der 3D-Struktur gestoppt und eine entsprechende Fehlermeldungen ausgegeben wird.In such a case, the generation of the 3D structure in the 3D printer is either influenced according to the method by automatically switching to an alternative binding agent or the generation of the 3D structure is stopped and a corresponding error message is output.

In der 3 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem Druckbereichsfehler 5 dargestellt. In der Darstellung der 3 fehlt eine 3D-Teilstruktur 3 vollständig. Ein derartiger Druckbereichsfehler 5 wird durch einen zeitweiligen oder andauernden Ausfall eines Segments eines Druckkopfes oder durch einen zeitweiligen oder andauernden Ausfall eines kompletten Druckkopfes verursacht. Üblicherweise bestehen derartige Druckköpfe aus mehreren Bereichen beziehungsweise Segmenten. Somit wird der Bereich für die benötigte 3D-Teilstruktur 3 in dieser Schicht nicht ordnungsgemäß selektiv verfestigt. Dieser Bereich ist in 3 einem durch eine Strich-Strich-Linie dargestellten Rahmen kenntlich gemacht.In the 3 a recording of a surface profile 1 of a construction field with a print area error 5 is shown. In the representation of 3 a 3D partial structure 3 is missing completely. Such a print area error 5 is caused by a temporary or permanent failure of a segment of a printhead or by a temporary or permanent failure of an entire printhead. Such print heads usually consist of several areas or segments. Thus, the area for the required 3D partial structure 3 is not properly selectively solidified in this layer. This area is in 3 marked with a frame represented by a dash-dash line.

Hierbei wird angenommen, dass die Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel und der Scananordnung gemäß 3 sowohl horizontal als auch vertikal ausgerichtet sein kann, was durch die beiden Doppelpfeile dargestellt werden soll.It is assumed here that the direction of movement of the working equipment and the scanning arrangement according to 3 can be aligned both horizontally and vertically, which is to be represented by the two double arrows.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass der Druckvorgang unterbrochen wird und eine Reinigung eines entsprechenden Druckkopfes durchgeführt wird oder indem eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben wird.In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the printing process is interrupted and a corresponding print head is cleaned or by a corresponding error message being output.

In der 4 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem dritten Fehler dargestellt.In the 4 a recording of a surface profile 1 of a building site with a third defect is shown.

Ein derartiges Fehlerbild eines Druckbereichsfehlers 5 wird verursacht durch einen Ausfall eines Bereichs beziehungsweise Segments eines Druckkopfes oder einen Ausfall eines gesamten Druckkopfes von mehreren in einer Gruppe angeordneten Druckköpfen oder durch eine defekte oder verschmutzte Klinge. Hierbei wird angenommen, dass die Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel und der Scananordnung gemäß 4 horizontal ausgerichtet ist, was durch den Doppelpfeil dargestellt werden soll.Such an error pattern of a print area error 5 is caused by a failure of an area or segment of a print head or a failure of an entire print head of several print heads arranged in a group or by a defective or dirty blade. It is assumed here that the direction of movement of the working equipment and the scanning arrangement according to 4 is aligned horizontally, which is intended to be represented by the double arrow.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass der Druckvorgang unterbrochen wird und eine Reinigung eines entsprechenden Druckkopfes durchgeführt wird oder indem eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben wird. Wird der Druckbereichsfehler 5 durch eine defekte oder verschmutzte Klinge verursacht, wird dieser Fehler zur Anzeige gebracht. Für den Fall, dass die Technik des 3D-Druckers dies unterstützt, könnte auch ein automatischer Wechsel einer Klinge erfolgen oder auf eine andere Baugruppe, beispielsweise eine Ersatzbaugruppe eines redundanten Systems mit einer intakten Klinge, umgeschaltet werden.In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the printing process is interrupted and a corresponding print head is cleaned or by a corresponding error message being output. If the print area error 5 is caused by a defective or dirty blade, this error will be displayed. In the event that the technology of the 3D printer supports this, a blade could also be changed automatically or switched to another assembly, for example a replacement assembly of a redundant system with an intact blade.

In der 5 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem vierten Fehler dargestellt.In the 5 a recording of a surface profile 1 of a construction site with a fourth defect is shown.

Der dargestellte Skalierungsfehler 6 tritt zumindest innerhalb der mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereiche auf und führt zu einem Stauchen der 3D-Teilstruktur 3 in der Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel des 3D-Druckers, welche mittels des Doppelpfeils gekennzeichnet ist.The scaling error 6 shown occurs at least within the areas shown by a dash-dash line and leads to a compression of the 3D partial structure 3 in the direction of movement of the working means of the 3D printer, which is indicated by the double arrow.

Ursache hierfür kann eine falsch eingestellte Auflösung in der Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel sein. Alternativ kann eine Störung im Wegmesssystem vorliegen, welches die Position der Arbeitsmittel wie beispielsweise eines Druckkopfs, über dem Baufeld des 3D-Druckers bestimmt.This can be caused by an incorrectly set resolution in the direction of movement of the work equipment. Alternatively, there may be a fault in the displacement measurement system, which determines the position of the work equipment, such as a print head, over the construction area of the 3D printer.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass der Druckvorgang beispielsweise unterbrochen und eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben wird. Alternativ kann beispielsweise softwaregesteuert die Auflösung auf den richtigen Wert eingestellt oder das Wegmesssystem neu kalibriert werden.In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the printing process is interrupted, for example, and a corresponding error message is output. Alternatively, for example, the resolution can be set to the correct value under software control or the position measuring system can be recalibrated.

In der 6 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem fünften Fehler dargestellt.In the 6 a recording of a surface profile 1 of a building site with a fifth defect is shown.

Ein derartiger Ausrichtungsfehler 7 hat seine Ursache in einer falschen Ausrichtung eines oder mehrerer Druckköpfe des 3D-Druckers. Der Ausrichtungsfehler 7 ist innerhalb der mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereiche dargestellt. Der Ausrichtungsfehler 7 führt zu einem von 90 Grad abweichenden Winkel zwischen der mittels einer Strich-Punkt-Linie dargestellten gedachten Längsachse der 3D-Teilstrukturen 3 und der mittels eines Doppelpfeils dargestellten Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel des 3D-Druckers.Such an alignment error 7 is caused by an incorrect alignment of one or more print heads of the 3D printer. The alignment error 7 is shown within the areas shown by a dash-dash line. The alignment error 7 leads to an angle deviating from 90 degrees between the imaginary longitudinal axis of the 3D partial structures 3 represented by a dash-dot line and the direction of movement of the working means of the 3D printer represented by a double arrow.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass eine automatische Justage der betroffenen Druckköpfe erfolgt, um den Fehler zu verringern beziehungsweise zu beseitigen. In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the affected print heads are automatically adjusted in order to reduce or eliminate the error.

Alternativ wird der Druckvorgang gestoppt und eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.Alternatively, the printing process is stopped and a corresponding error message is output.

In der 7 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem sechsten Fehler dargestellt. Dargestellt ist ein Fehler in der Form einer Fehlstelle 8, welche durch den Ausfall einer oder mehrerer Düsen beispielsweise in einem Druckkopf oder eines Bereichs eines Druckkopfes verursacht worden ist.In the 7 a recording of a surface profile 1 of a building site with a sixth defect is shown. An error in the form of a defect 8 is shown, which has been caused by the failure of one or more nozzles, for example in a print head or in a region of a print head.

Bei einem Ausfall einer Düse eines Druckkopfes wird an der Stelle der ausgefallenen Düse kein Bindemittel auf das partikelförmige Baumaterial 2 aufgetragen, wodurch keine selektive Verfestigung in diesem in der 7 streifenförmigen Bereich erfolgt. Ein derartiger streifenförmiger Bereich erstreckt sich parallel zu der mittels eines Doppelpfeils dargestellten Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel des 3D-Druckers. In der 7 ist die Fehlstelle 8 innerhalb des mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereichs zu erkennen.If a nozzle of a print head fails, no binder is applied to the particulate building material 2 at the location of the failed nozzle, so that no selective solidification occurs in this in the 7 strip-shaped area takes place. Such a strip-shaped area extends parallel to the direction of movement of the working means of the 3D printer, which is represented by a double arrow. In the 7 the defect 8 can be seen within the area shown by means of a dash-dash line.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass eine automatische Reinigung des betroffenen Druckkopfes erfolgt, um den Fehler zu verringern beziehungsweise zu beseitigen.In such a case, the generation of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the affected print head is automatically cleaned in order to reduce or eliminate the error.

In der 8 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem siebenten Fehler dargestellt. Zu erkennen ist eine Verunreinigung 9, wie beispielsweise ein Fremdkörper, welcher unbeabsichtigt auf die Oberfläche des partikelförmigen Baumaterials 2 auf dem Baufeld gelangt ist. Dieser Fremdkörper wird beispielsweise durch ein Arbeitsmittel des 3D-Druckers über die Oberfläche des partikelförmigen Baumaterials 2 bewegt und verursacht innerhalb des mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereichs einen Graben. Dieser Graben entsteht somit in der mittels eines Doppelpfeils dargestellten Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel des 3D-Druckers.In the 8th a recording of a surface profile 1 of a building site with a seventh error is shown. Impurity 9 can be seen, such as a foreign body, which has accidentally landed on the surface of particulate building material 2 on the construction site. This foreign body is moved over the surface of the particulate building material 2 by a working medium of the 3D printer, for example, and causes a ditch within the area represented by a dash-dash line. This trench is thus created in the direction of movement of the working equipment of the 3D printer, which is shown by means of a double arrow.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass die Erzeugung der 3D-Struktur gestoppt wird, um zu verhindern, dass Fehler bei der Erzeugung der 3D-Struktur durch die Verunreinigung 9 auftreten. Eine zugehörige Fehlermeldung wird ausgegeben.In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the production of the 3D structure is stopped in order to prevent errors from occurring when the 3D structure is produced by the impurity 9 . An associated error message is issued.

In der 9 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem achten Fehler dargestellt. Innerhalb des mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereichs in der 9 ist eine Furche 10 zu erkennen, welche durch eine lokale Verstopfung in einem Arbeitsmittel des 3D-Druckers wie einem Aufträger beziehungsweise Recoater verursacht wird. Durch diese lokale Verstopfung wird an dieser Stelle kein partikelförmiges Baumaterial 2 auf das Baufeld aufgetragen. Durch die Bewegung des Arbeitsmittels in der mittels eines Doppelpfeils dargestellten Bewegungsrichtung erstreckt sich die Furche 10 ebenfalls in dieser Richtung. Die Furche 10 ist in der 9 innerhalb des mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereichs gezeigt.In the 9 a recording of a surface profile 1 of a building site with an eighth error is shown. Within the area shown by a dash-dash line in the 9 a furrow 10 can be seen, which is caused by a local blockage in a working medium of the 3D printer, such as an applicator or recoater. Due to this local blockage, no particulate building material 2 is applied to the building site at this point. Due to the movement of the working means in the direction of movement represented by a double arrow, the furrow 10 also extends in this direction. The furrow 10 is in the 9 shown within the area shown by a dash-dash line.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass die Erzeugung der 3D-Struktur gestoppt wird, um zu verhindern, dass Fehler bei der Erzeugung der 3D-Struktur durch die Furche 10 auftreten. Eine zugehörige Fehlermeldung wird ausgegeben.In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the production of the 3D structure is stopped in order to prevent errors from occurring when the 3D structure is produced by the furrow 10 . An associated error message is issued.

In der 10 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem neunten Fehler dargestellt. Die in der 10 zu erkennenden ersten Fehlerstellen 11 sind beispielsweise durch eine Verunreinigung beziehungsweise Fehler in der Mischung des partikelförmigen Baumaterials 2 entstanden. Eine derartige beispielsweise verfestigte Anhäufung wie ein Agglomerat bildet eine Fehlerstelle 11 aus, beeinträchtigt die Erzeugung einer 3D-Struktur und führt zu Fehlern innerhalb der zu erzeugenden 3D-Struktur. Die ersten Fehlerstellen 11 sind in der 9 innerhalb der mittels je einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereiche gezeigt.In the 10 a recording of a surface profile 1 of a building site with a ninth defect is shown. The one in the 10 The first flaws 11 to be recognized have arisen, for example, as a result of contamination or flaws in the mixture of the particulate building material 2 . Such an accumulation such as an agglomerate, for example solidified, forms a defect 11, impairs the creation of a 3D structure and leads to defects within the 3D structure to be created. The first error points 11 are in the 9 shown within the areas shown by means of a dash-dash line.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass die Erzeugung der 3D-Struktur gestoppt wird, um zu verhindern, dass Fehler bei der Erzeugung der 3D-Struktur durch erste Fehlerstellen 11 auftreten. Eine zugehörige Fehlermeldung wird ausgegeben.In such a case, the production of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the production of the 3D structure is stopped in order to prevent errors in the production of the 3D structure from first defect locations 11 occurring. An associated error message is issued.

In der 11 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem zehnten Fehler dargestellt. Innerhalb des mittels einer Strich-Strich-Linie dargestellten Bereichs in der 11 ist eine zweite Fehlerstelle 12 dargestellt. In the 11 a recording of a surface profile 1 of a building site with a tenth error is shown. Within the area shown by a dash-dash line in the 11 a second defect 12 is shown.

Diese zweite Fehlerstelle 11 erstreckt sich entlang eines Außenbereichs der großen 3D-Teilstruktur 3. Die zweite Fehlerstelle 12 wird beispielsweise durch eine zu hohe Bewegungsgeschwindigkeit eines Arbeitsmittels des 3D-Druckers wie einem Druckkopf, verursacht, welcher sich in der mit dem Pfeil dargestellten Richtung bewegt. Alternativ kann die zweite Fehlerstelle 12 durch nicht ordnungsgemäß beziehungsweise rechtzeitig schließende Düsen in einem Bereich eines Druckkopfes, in einem Druckkopf oder in mehreren Druckköpfen hervorgerufen werden.This second defect 11 extends along an outer area of the large 3D partial structure 3. The second defect 12 is caused, for example, by an excessively high movement speed of a working medium of the 3D printer, such as a print head, which moves in the direction shown by the arrow. Alternatively, the second fault location 12 can be caused by nozzles not closing properly or in good time in one area of a print head, in one print head or in a plurality of print heads.

Im Bereich der zweiten Fehlerstelle 12 wird kein ordnungsgemäßer beziehungsweise scharfkantiger Übergang zwischen der 3D-Teilstruktur 3 und dem partikelförmigen Baumaterial 2 ausgebildet.No proper or sharp-edged transition between the 3D partial structure 3 and the particulate building material 2 is formed in the area of the second fault location 12 .

Diese zweiten Fehlerstellen 12 sind auch in dem Fall problematisch, wenn die Arbeitsmittel nicht nur in einer, sondern in zwei Richtungen über das Baufeld bewegt werden bei der Erzeugung einer 3D-Struktur. So wird beispielsweise in einer ersten Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel über das Baufeld, wie mittels des Pfeils in der 11 dargestellt ist, die zweite Fehlerstelle 12 auf der rechten Seite der 3D-Teilstruktur 3 erzeugt. In einer zweiten Bewegungsrichtung der Arbeitsmittel über das Baufeld, welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wird die zweite Fehlerstelle 12 in der 11 auf der linken Seite der 3D-Teilstruktur 3 erzeugt, was in der 11 nicht gezeigt ist. Somit werden die zweiten Fehlerstellen 12 beispielsweise wechselseitig erzeugt, was zu einer Verschlechterung der Qualität der zu erzeugenden 3D-Struktur führt.These second flaws 12 are also problematic in the case when the working means are moved across the construction field not just in one direction, but in two, when generating a 3D structure. For example, in a first direction of movement of the work equipment over the construction site, as indicated by the arrow in the 11 is shown, the second defect 12 is generated on the right-hand side of the 3D partial structure 3 . In a second direction of movement of the work equipment over the construction site, which is opposite to the first direction, the second error point 12 in the 11 on the left side of the 3D substructure 3 creates what is in the 11 is not shown. The second defect locations 12 are thus generated alternately, for example, which leads to a deterioration in the quality of the 3D structure to be generated.

Bei sehr kleinen herzustellenden 3D-Teilstrukturen können diese zweiten Fehlerstellen 12 derart stark gegeneinander verschoben sein, dass eine Stabilität der zu erzeugenden 3D-Struktur in diesem Bereich nicht mehr gegeben ist.In the case of very small 3D substructures to be produced, these second defects 12 can be so strongly offset from one another that the 3D structure to be produced is no longer stable in this area.

Bei einem Auftreten derartiger Fehler wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass die Erzeugung der 3D-Struktur mit einer geringeren Geschwindigkeit fortgesetzt wird, um zu verhindern, dass Fehler bei der Erzeugung der 3D-Struktur durch die zweite Fehlerstelle 12 auftreten. Alternativ kann die Erzeugung der 3D-Struktur unterbrochen und eine zugehörige Fehlermeldung ausgegeben werden.If such errors occur, the generation of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the generation of the 3D structure is continued at a lower speed in order to prevent errors in the generation of the 3D structure by the second Error point 12 occur. Alternatively, the creation of the 3D structure can be interrupted and an associated error message can be output.

In der 12 ist eine Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 eines Baufelds mit einem elften Fehler dargestellt. In diesem Fall ist die Aufnahme beziehungsweise der Scan des Oberflächenprofils 1 nach einem Auftragen eines partikelförmigen Baumaterials 2 in einer neuen Schicht erfolgt. 3D-Teilstrukturen werden in dieser Schicht erst zu einem späteren Zeitpunkt ausgebildet.In the 12 a recording of a surface profile 1 of a building site with an eleventh error is shown. In this case, the recording or the scanning of the surface profile 1 has taken place after a particulate building material 2 has been applied in a new layer. 3D partial structures are only formed in this layer at a later point in time.

Die 12 zeigt eine große Aufnahme eines Oberflächenprofils 1 und im rechten Teil der 12 eine Vergrößerung eines durch die Strich-Strich-Linie umfassten Bereichs der Oberfläche des Oberflächenprofils 1.the 12 shows a large image of a surface profile 1 and in the right part of the 12 an enlargement of an area of the surface of the surface profile 1 encompassed by the dash-dash line.

In dieser Vergrößerung sind Strukturfehler 12 innerhalb des partikelförmigen Baumaterials 2 zu erkennen. Derartige Strukturfehler 12 können durch ein Entmischen des partikelförmigen Baumaterials 2 auftreten.Structural defects 12 within the particulate building material 2 can be seen in this enlargement. Structural defects 12 of this type can occur as a result of the particulate building material 2 segregating.

Als Fehler kann auch ein falscher Farbton der Oberflächenstruktur 1 erkannt werden. Üblicherweise ist der Farbton des aufzubringenden partikelförmigen Baumaterials 2 bekannt. Dieser richtet sich nach den im partikelförmigen Baumaterial 2 enthaltenen Stoffen. So kann beispielsweise anhand der Farbe beziehungsweise des Farbtons der Oberflächenstruktur 1 auf ein Mischungsverhältnis geschlossen werden.A wrong color tone of the surface structure 1 can also be recognized as a defect. The color of the particulate building material 2 to be applied is usually known. This depends on the substances contained in the particulate building material 2 . For example, based on the color or the hue of the surface structure 1, a mixing ratio can be inferred.

Somit kann für den Fall, dass der Farbton der Oberflächenstruktur 1 von einem erwarteten Farbton abweicht, auf ein falsches Mischungsverhältnis oder ein falsches Material für das partikelförmige Baumaterial 2 geschlossen werden.Thus, in the event that the color of the surface structure 1 deviates from an expected color, an incorrect mixing ratio or an incorrect material for the particulate building material 2 can be inferred.

In einem solchen Fall wird die Erzeugung der 3D-Struktur im 3D-Drucker verfahrensgemäß derart beeinflusst, dass die Erzeugung der 3D-Struktur gestoppt wird, um zu verhindern, dass Fehler bei der Erzeugung der 3D-Struktur durch ein falsches beziehungsweise fehlerhaftes partikelförmiges Baumaterial 2 auftreten. Eine zugehörige Fehlermeldung wird ausgegeben.In such a case, the creation of the 3D structure in the 3D printer is influenced according to the method in such a way that the creation of the 3D structure is stopped in order to prevent errors in the creation of the 3D structure from an incorrect or faulty particulate building material 2 appear. An associated error message is issued.

Um Fehler beim Auftragen des partikelförmigen Baumaterials 2 zu vermeiden oder zu beseitigen, ist es auch vorgesehen, dass eine Anpassung beziehungsweise Veränderung der Parameter für das Auftragen des partikelförmigen Baumaterials 2 erfolgt. Parameter beim Auftragen des partikelförmigen Baumaterials 2 sind beispielsweise ein Spaltmaß am Auslass eines Aufträgers des partikelförmigen Baumaterials 2 beziehungsweise am Recoater, die in einer Zeiteinheit aufzutragende Menge des partikelförmigen Baumaterials 2, ein Einstellwinkel eines Arbeitsmittels wie einer Klinge, beispielsweise zur Lotsenkrechten oder zur Oberfläche des Baufelds, eine Anfangsposition, bei welcher der Auftrag des partikelförmigen Baumaterials 2 beginnt, oder eine Dichte des aufzutragenden und zu verfestigenden partikelförmigen Baumaterials 2.In order to avoid or eliminate errors when applying the particulate building material 2, it is also provided that the parameters for applying the particulate building material 2 are adjusted or changed. Parameters when applying the particulate building material 2 are, for example, a gap dimension at the outlet of an applicator of the particulate building material 2 or at the recoater, the quantity of the particulate building material 2 to be applied in a unit of time, an adjustment angle of a working tool such as a blade, for example to the perpendicular or to the surface of the construction site , an initial position at which the application of the particulate building material 2 begins, or a density of the particulate building material 2 to be applied and solidified.

In der 13 ist ein prinzipieller Verlauf des Verfahrens zur Überwachung eines Oberflächenprofils 1 in einem 3D-Drucker dargestellt.In the 13 a basic course of the method for monitoring a surface profile 1 in a 3D printer is shown.

Das Verfahren startet im Schritt 14. Im nachfolgenden Schritt 15 erfolgt die Erzeugung der Abbildung des Oberflächenprofils 1 im 3D-Drucker, wobei diese Abbildung die aktuelle Oberfläche der obersten Schicht auf dem Baufeld zeigt. Diese Schicht kann beispielsweise durch Auftragen des partikelförmigen Baumaterials 2 gerade neu entstanden sein. Alternativ kann in dieser obersten Schicht nach dem Auftragen des partikelförmigen Baumaterials 2 bereits ein selektives Verfestigen in vorgestimmten Teilbereichen durch Aufdrucken eines Bindemittels erfolgt sein.The method starts in step 14. In the subsequent step 15, the image of the surface profile 1 is generated in the 3D printer, with this image showing the current surface of the top layer on the construction field. This layer can be newly created, for example, by applying the particulate building material 2 . Alternatively, in this uppermost layer, after the application of the particulate building material 2, a selective hardening can already have taken place in predetermined partial areas by imprinting a binding agent.

Im Schritt 16 erfolgt die Analyse der entsprechenden Abbildung des Oberflächenprofils 1. Diese Analyse kann beispielsweise mittels eines Bildvergleichs erfolgen, wobei eine Soll-Abbildung als Referenzabbildung der jeweils zu erwartenden Abbildungen der Schichten hinterlegt beziehungsweise erzeugt und abgespeichert wurden. Aus Daten für die zu erzeugende 3D-Struktur, welche im 3D-Drucker für jede zu erzeugende Schicht vorliegen, wird eine zu erwartende Abbildung, also eine Soll-Abbildung, generiert beziehungsweise erzeugt. Eine derartige Soll-Abbildung kann pro Schicht oder für verschiede Verfahrensschritte innerhalb einer Schicht erzeugt werden. Bei der Analyse im Schritt 16 erfolgt dann beispielsweise ein Bildvergleich zwischen der Soll-Abbildung und der erzeugten Abbildung des Oberflächenprofils 1.The corresponding image of the surface profile 1 is analyzed in step 16. This analysis can be carried out, for example, by means of an image comparison, with a target image being stored or generated and stored as a reference image of the images of the layers to be expected in each case. From data for the 3D structure to be produced, which is available in the 3D printer for each layer to be produced, an image to be expected, ie a target image, is generated or produced. Such a target image can be generated for each layer or for different process steps within a layer. During the analysis in step 16, for example, an image comparison is made between the target image and the generated image of the surface profile 1.

Ein derartiger Bildvergleich kann auch unter Nutzung von Werten für eine Toleranz zwischen der erwarteten Abbildung und der erzeugten Abbildung erfolgen. Somit führen kleinste und tolerierbare Fehler und/oder Unregelmäßigkeiten nicht zu einer Fehleranzeige.Such an image comparison can also be made using values for a tolerance between the expected image and the generated image. This means that the smallest and tolerable errors and/or irregularities do not result in an error being displayed.

Im Schritt 17 erfolgt eine Prüfung auf ein Vorhandensein von ermittelten Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten. Wird im Schritt 17 festgestellt, dass kein Fehler und/oder keine Unregelmäßigkeit ermittelt wurde, wird das Verfahren im Schritt 15 mit einer weiteren Erzeugung einer nachfolgenden Abbildung des Oberflächenprofils 1 fortgesetzt.In step 17 there is a check for the presence of detected errors and/or irregularities. If it is determined in step 17 that no error and/or no irregularity was determined, the method is continued in step 15 with a further generation of a subsequent image of the surface profile 1 .

Alternativ wird das Verfahren im Schritt 18 beispielsweise mit automatisierten Maßnahmen zur Beseitigung oder Verringerung von Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten fortgesetzt. Alternativ kann auch eine Ausgabe des Fehlers beispielsweise optisch beziehungsweise mittels einer Fehleraufschrift erfolgen und die Erzeugung der 3D-Struktur angehalten werden.Alternatively, the method is continued in step 18, for example with automated measures to eliminate or reduce errors and/or irregularities. Alternatively, the error can also be output, for example optically or by means of an error label, and the generation of the 3D structure can be stopped.

Maßnahmen zur Beseitigung oder Verringerung von Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten können beispielsweise sein:

  • • eine Reinigung eines Druckkopfes oder eine Reinigung eines Bereichs eines Druckkopfes,
  • • eine Justage eines Druckkopfes,
  • • eine Auswahl eines alternativen Bindemittels,
  • • ein automatisierter Wechsel eines Arbeitsmittels des 3D-Druckers,
  • • eine automatisierte Reinigung eines oder mehrerer Arbeitsmittel des 3D-Druckers,
  • • eine Justage eines oder mehrerer Arbeitsmittel des 3D Druckers,
  • • eine Veränderung einer Auflösung bei einem Aufdrucken eines Bindemittels,
  • • eine Veränderung einer Geschwindigkeit eines Arbeitsmittels des 3D-Druckers,
  • • eine Veränderung der Parameter der Partikelmaterialaufbringung.
Measures to eliminate or reduce errors and/or irregularities can be, for example:
  • • a cleaning of a printhead or a cleaning of an area of a printhead,
  • • an adjustment of a print head,
  • • a selection of an alternative binding agent,
  • • an automated change of a working tool of the 3D printer,
  • • an automated cleaning of one or more working materials of the 3D printer,
  • • an adjustment of one or more tools of the 3D printer,
  • • a change in resolution when printing a binder,
  • • a change in the speed of a working medium of the 3D printer,
  • • a change in the parameters of particulate matter deposition.

Nachdem im Schritt 18 Maßnahmen zur Beseitigung oder Verringerung von Fehlern und/oder Unregelmäßigkeiten erfolgt sind, wird im Schritt 19 geprüft, ob die durchgeführten Maßnahmen erfolgreich waren.After measures to eliminate or reduce errors and/or irregularities have been carried out in step 18, it is checked in step 19 whether the measures carried out were successful.

Wird durch die durchgeführte Maßnahme der Fehler und/oder die Unregelmäßigkeit beseitigt oder derart verringert, dass der Toleranzbereich erreicht wurde, so wird das Verfahren im Schritt 15 mit einer weiteren Erzeugung einer nachfolgenden Abbildung des Oberflächenprofils 1 fortgesetzt.If the error and/or the irregularity is eliminated by the measure taken or reduced in such a way that the tolerance range was reached, the method is continued in step 15 with a further generation of a subsequent image of the surface profile 1 .

Für den Fall, dass durch die durchgeführte Maßnahme der Fehler und/oder die Unregelmäßigkeit nicht beseitigt werden konnte, wird das Verfahren im Schritt 20 mit Statusausgabe fortgesetzt. Da der Fehler und/oder die Unregelmäßigkeit nicht automatisiert beseitigt werden konnte, wird die Erzeugung der 3D-Struktur gestoppt. Außerdem wird beispielsweise optisch beziehungsweise mittels einer Fehleraufschrift der Zustand beziehungsweise Fehlerzustand angezeigt beziehungsweise in Form von Daten ausgegeben.In the event that the error and/or the irregularity could not be eliminated by the measure taken, the method is continued in step 20 with a status output. Since the error and/or the irregularity could not be eliminated automatically, the creation of the 3D structure is stopped. In addition, for example, the status or error status is displayed optically or by means of an error label or output in the form of data.

Nachfolgend endet das Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils 1 in einem 3D-Drucker im Schritt 21.The method for monitoring a surface profile 1 in a 3D printer then ends in step 21.

BezugszeichenlisteReference List

11
Oberflächenprofilsurface profile
22
partikelförmiges Baumaterialparticulate building material
33
3D-Teilstruktur3D part structure
44
verschwommener Fehlerbereichblurred error area
55
DruckbereichsfehlerPrint area error
66
Skalierungsfehlerscaling error
77
Ausrichtungsfehlermisalignment
88th
Fehlstellevoid
99
Verunreinigungpollution
1010
Furchefurrow
1111
erste Fehlerstellefirst point of error
1212
zweite Fehlerstellesecond error point
1313
Strukturfehlerstructural error
1414
Start Verfahrenstart procedure
1515
Erzeugung einer Abbildung des OberflächenprofilsCreation of an image of the surface profile
1616
Analyse der Abbildung des OberflächenprofilsAnalysis of the image of the surface profile
1717
Fehler und/oder Unregelmäßigkeiten vorhanden?Errors and/or irregularities present?
1818
Maßnahmen zur Beseitigung oder Verringerung von Fehlern und/oder UnregelmäßigkeitenMeasures to eliminate or reduce errors and/or irregularities
1919
Prüfung Maßnahme erfolgreich?Check Measure successful?
2020
Statusausgabestatus output
2121
Ende Verfahrenend procedure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017202088 A1 [0010]DE 102017202088 A1 [0010]

Claims (13)

Verfahren zur Überwachung eines Oberflächenprofils (1) in einem 3D-Drucker, bei welchem eine Abbildung des Oberflächenprofils (1) auf einem Baufeld eines 3D-Druckers erzeugt und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Analyse der erzeugten Abbildung des Oberflächenprofils (1) durchgeführt wird und dass bei dieser Analyse eine ordnungsgemäße oder eine fehlerhafte Erzeugung von 3D-Teilstrukturen und/oder eine ordnungsgemäß oder eine fehlerhaft erzeugte Struktur des schichtweise aufgebrachten partikelförmigen Baumaterials (2) ermittelt werden.Method for monitoring a surface profile (1) in a 3D printer, in which an image of the surface profile (1) is generated and evaluated on a construction area of a 3D printer, characterized in that an optical analysis of the generated image of the surface profile (1) is carried out and that in this analysis a proper or an incorrect generation of 3D partial structures and/or a properly or an incorrectly generated structure of the particulate building material (2) applied in layers is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildung des Oberflächenprofils (1) vor oder nach einem zumindest teilweisen Auftragen von partikelförmigem Baumaterial (2) auf das Baufeld eines 3D-Druckers erzeugt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the image of the surface profile (1) is generated before or after an at least partial application of particulate building material (2) to the construction site of a 3D printer. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildung des Oberflächenprofils (1) vor oder nach einem selektiven Verfstigen der aufgebrachten Schicht des partikelförmigen Baumaterials (2) auf das Baufeld eines 3D-Druckers erzeugt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the image of the surface profile (1) is generated before or after a selective solidification of the applied layer of the particulate building material (2) on the building site of a 3D printer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der optischen Analyse der Abbildung des Oberflächenprofils (1) ein verschwommener Fehlerbereich (4), ein Druckbereichsfehler (5), ein Skalierungsfehler(6), ein Ausrichtungsfehler (7), eine Fehlerstelle (8) oder eine zweite Fehlerstelle (12) als Fehler bei der Erzeugung von 3D-Teilstrukturen ermittelt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that in the optical analysis of the image of the surface profile (1) a blurry error area (4), a print area error (5), a scaling error (6), an alignment error (7), a defect (8) or a second defect (12) is determined as an error in the generation of 3D substructures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der optischen Analyse der Abbildung des Oberflächenprofils (1) ein verschwommener Fehlerbereich (4), eine Verunreinigung (9), eine Furche (10), eine erste Fehlerstelle (11) oder ein Strukturfehler (13) als Fehler in einer Struktur des schichtweise aufgebrachten partikelförmigen Baumaterials (2) ermittelt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that in the optical analysis of the image of the surface profile (1) a blurred error area (4), an impurity (9), a furrow (10), a first error point (11) or a structural error (13) as error in a structure of the particulate building material (2) applied in layers is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Analyse der Abbildung des Oberflächenprofils (1) ermittelten Fehler ausgegeben und optisch zur Anzeige gebracht werden.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the errors determined during the analysis of the image of the surface profile (1) are output and displayed optically. Verfahren nach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Analyse der Abbildung des Oberflächenprofils (1) ermittelten Fehler an einen Softwarealgorithmus ausgegeben werden.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the errors determined during the analysis of the image of the surface profile (1) are output to a software algorithm. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Softwarealgorithmus gesteuert durch die ermittelten Fehler fehlerreduzierende oder fehlerbeseitigende Maßnahmen steuert.procedure after claim 7 , characterized in that the software algorithm, controlled by the errors determined, controls error-reducing or error-eliminating measures. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass fehlerreduzierende oder fehlerbeseitigende Maßnahmen eine Reinigung eines Druckkopfes oder eine Reinigung eines Bereichs eines Druckkopfes, eine Justage eines Druckkopfes, eine Auswahl eines alternativen Bindemittels, ein automatisierter Wechsel eines Arbeitsmittels des 3D-Druckers, eine automatisierte Reinigung eines oder mehrerer Arbeitsmittel des 3D-Druckers, eine Justage eines oder mehrerer Arbeitsmittel des 3D Druckers, eine Veränderung einer Auflösung bei einem Aufdrucken eines Bindemittels, eine Veränderung einer Geschwindigkeit eines Arbeitsmittels des 3D-Druckers oder eine Veränderung der Parameter der Partikelmaterialaufbringung sind.procedure after claim 8 , characterized in that error-reducing or error-eliminating measures include cleaning a print head or cleaning an area of a print head, adjusting a print head, selecting an alternative binding agent, automatically changing a working medium of the 3D printer, automated cleaning of one or more working medium of the 3D printer, an adjustment of one or more working means of the 3D printer, a change in resolution when printing a binding agent, a change in the speed of a working means of the 3D printer or a change in the parameters of the particle material application. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Abbildung des Oberflächenprofils (1) eine mehrere optische Sensoren umfassende Scananordnung bereitgestellt wird, welche über dem Baufeld bewegbar ist.Procedure according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that to generate the image of the surface profile (1) a plurality of optical sensors scanning arrangement is provided, which is movable over the construction field. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren optischen Sensoren in einer Linie angeordnet in der Scananordnung bereitgestellt werden.procedure after claim 10 , characterized in that the plurality of optical sensors are provided in a line in the scanning arrangement. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Scananordnung über dem Baufeld in einem konstanten Abstand zu diesem bewegbar ist.Procedure according to one of Claims 10 or 11 , characterized in that the scanning arrangement can be moved over the construction field at a constant distance from it. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Analyse mittels eine Bildvergleichs zwischen einer Soll-Abbildung und der erzeugten Abbildung erfolgt.Procedure according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the optical analysis is carried out by means of an image comparison between a target image and the image generated.
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