CN110312585B - 通过生成制造生产物体的方法、用于航空器或航天器的部件以及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过生成制造来生产物体的方法。本发明还涉及一种部件、特别是用于航天器或航空器以及一种计算机可读介质。在第一方法的情况下，形成具有多个突起的片状部件。在第二方法的情况下，形成具有至少一个弧形件的支撑结构，其中弧形件形成有弧形段，其基本上在物体的构建方向上会聚并在弧形件的尖端处相交。在第三方法的情况下，形成具有至少一个苜蓿叶状横截面形状的结构的支撑结构。在第四方法的情况下，形成具有片状部件的支撑结构，其中片状部件连接至物体并形成为在物体的构建方向上以一定的角度从物体向前突出。在第五方法的情况下，形成具有基本上沿物体的构建方向延伸的片状部件的支撑构件，其中片状部件形成有多个开口。在第六方法的情况下，形成具有片状部件的支撑结构，其中片状部件连接至物体，并且在其与要被生成的物体之间的过渡区域中沿物体的轮廓设置有穿孔和/或预定的断裂边缘。

Description

通过生成制造生产物体的方法、用于航空器或航天器的部件 以及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及通过生成制造(generative manufacturing)生产物体的方法。此外，本发明涉及可通过这种方法生产的、特别是用于航空器或航天器的部件。本发明还涉及一种具有计算机可读指令的计算机可读介质。

背景技术

生成制造方法通常也称为增材制造方法，其用于生产三维物体，例如半成品、样品或成品部件。这种制造方法还被公开称为“3D打印”或“快速成型(rapid prototyping)”。通过这种方法，可以使用同一个装置来生产许多不同的、通常几何上非常复杂的三维结构，通过常规方法进行这种结构的生产(例如，通过去除材料或铸造方法进行处理)涉及较高开支或者只能很困难地实现。

在说明性生成制造方法或3D打印方法的情况下，沿着打印方向或构建方向从下到上逐层构建物体、例如随后要经受进一步的处理步骤的半成品。举例来说，这可以通过粉床(powder bed)工艺进行，其中原材料以粉末的形式施加并且被逐层辐照(例如，通过激光)，以在受辐照位置实现粉末的烧结或熔化。

在这种逐层制造方法中，在要被生成的物体与进行打印的基底或支撑平台附接的方面存在问题，并且准确的说在复杂部件的情况下，存在对于物体的单独的区段需要任何支撑部的问题。要被生成的物体应在生产工序过程中保持在其位置处，不应从基底上抬起，因此应以限定的方式固定在空间中。在被精确地几何限定的物体上、尤其是在该物体的相对于重力作用方向悬伸的区域中生成轮廓使得有必要限制物体的悬伸部分相对于重力作用方向的悬伸角度(即，悬伸部分不得以太小的角度延伸)和/或有必要提供额外的支撑结构以支撑悬伸部分。

如果打印的物体是经过进一步的处理步骤(例如，热处理和/或加工)的半成品，则后续处理步骤可能产生额外的要求。在这种情况下，不希望物体的任何突出部分例如在热作用下和它们自身重量的作用下经受变形，和/或不希望这种突出部分在加工期间开始振动，从而影响加工表面的质量。

例如，EP3026638A1和US2016/0144574A1描述了一种用于调整3D打印模型的方法，其中物体的分层表达被调整成使得悬伸区域中的局部悬伸角度保持低于预定的阈值。这用于产生在打印工序过程中自支撑的结构。

如果不能改变预期的物体几何形状，那么可以通过能在之后被移除的支撑结构来支撑“角度太小”的悬伸部分。例如，这可以通过由比利时鲁汶市Materialise公司提供的称为“magics”的软件制作的相对轻巧且脆弱的支撑结构来提供。

关于生成制造领域的附接和支撑方面，已经发现可能需要特别考虑以下方面：

-要被生成的物体的变形应尽可能小，但该物体也应不发生内部开裂或从基底撕裂；

-应该能够容易且不费力地移除不应该留在成品中的支撑结构；

-对要被生成的物体的各部分的支撑应该是有效的，即，应该可靠地避免几何扭曲、变形和质量损害；

-应消耗尽可能少的额外材料并尽可能少地增加打印时间，以节省相关成本，并且应该尽可能实际地实施附接和/或支撑；

-在打印工序中引入的任何热量应优选有效地消散。

根据生成制造方法和要被生产的物体的几何形状，可能适用上述一个、一些或全部要求。

鉴于这种背景情况，本发明的基本目的是提出用于附接和/或支撑要通过生成制造方法生产的物体的改进方案。这里，目的在于在与附接和/或支撑有关的上述一个、一些或更多要求方面实现对先前已知的附接和支撑方案的改进。

发明内容

根据本发明，提出了通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的第一方法，其中逐层构建支撑结构，以通过支撑结构将要被生成的物体附接至基底。在此工序中，支撑结构形成有从基底突出的片状部件。在根据本发明的第一方法的情况下，片状部件形成有多个凸部。

通过设置多个凸部，支撑结构的片状部件具有一定程度的弹性和/或可塑性变形性，允许显著改善要被生成的物体与基底的附接。生成制造的物体能够承受应力，该应力可能在例如用金属材料进行3D打印的情况下由焊接工序引起。借助于所提出的凸部结构，有利地可以防止这种内部应力导致物体不希望的变形或产生裂缝。为此目的，借助于所提出的凸部在一定程度上允许支撑结构的有意变形。因此，根据本发明的第一方面提出的支撑结构不是完全刚性的而是具有柔性，柔性还可以通过凸部的适当构造来控制。特别地，支撑结构可以部分地弹性变形，但也可以部分地塑性变形。特别地，设置有比物体的刚度小的凸部的支撑结构的塑性柔性有利地有助于避免物体的塑性变形。第一方法的其他优点在于不仅避免了支撑结构的撕裂或开裂而且还提高了工艺可靠性。而且，可以通过相对简单的方式在现有的用于生成制造的系统上实施根据本发明的第一方法。

根据本发明，还提出了通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的第二方法，其中额外地逐层构建支撑结构，以通过支撑结构对要被生成的至少一个悬伸物体部分进行支撑。在这种情况下，支撑结构形成有至少一个拱形件。拱形件由拱形段形成，其中拱形段基本上在物体的构建方向上会聚并在拱形件的尖端处相交。

具有这种拱形件的支撑结构可以通过简单且可靠的方式在物体的构建方向上桥接相对较大的距离。在要被生成和支撑的悬伸物体部分与物体进行生成制造的基底相距较大的距离、即在基底上方相对较高的高度处的情况下，这是特别有利的。此外，至少一个拱形件有助于节省材料地构建支撑结构。使拱形件形成有使拱形段相交的尖端是避免必须在尖端附近再次支撑拱形件自身的简单方法。使拱形件形成有尖端使拱形件在生成制造工序过程中能够自支撑，即允许拱形件的悬伸部分不超过临界角度。此外，例如出于节省空间的目的，拱形件可以通过相对简单的方式在几何上调整。

在这种情况下，应提到的是拱形件在拱形段相交处的尖端区域中的几何形状不一定形成有尖锐的边缘和/或尖锐的凹口，而是可以设置有圆形部分，以限制此处出现的机械应力。这种圆形部分在本发明的各种实施方式中可以是优选的。具有用于应力限制的较小半径的拱形尖端应被视为在本文中包括在词语“尖端”中。

此外，根据本发明，提出了通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的第三方法，其中额外地逐层构建支撑结构，以通过支撑结构对要被生成的至少一个物体部分进行支撑和/或使要被生成的至少一个物体部分稳定。在这种情况下，支撑结构形成有苜蓿叶状横截面形状的至少一个支柱，其中，特别地，横截面形状可以是类似于四叶苜蓿的横截面形状。特别地，上述至少一个部分可以是悬伸的，其中第三方法也可以有利地应用于不悬伸的部分。

借助于这种支柱，可以将物体附接至基底，并且一个或多个要被生成的物体部分可以设置有稳固的点支撑。一方面，点支撑节省了用于提供支撑结构的材料，尤其是在不需要表面支撑的情况下。另一方面，所提出的支柱可以有助于尽可能有效地实现要生产的物体的所需的几何形状。通过生成构建，物体被支撑、固定在正确位置并且防止抬起，此外可以在特定区域中使物体具有更多的稳定性。此外，所提出的支柱跨过较长距离也是有效的，例如，在物体的构建方向上，特别是跨过较高的高度。即使在物体的生成生产中点支撑也是有帮助的，以避免有缺陷的物体或制造周期(打印作业)的中断。借助于支柱，在物体的突出或浮动的部分的情况下，还可以通过支柱来增强其稳定性。利用根据本发明的第三方法，有利地可以生成一种物体，该物体在这种突出部分的固有重量的作用下、例如在随后的热处理步骤(例如可以是热等静压操作)中不会发生不允许的扭曲。此外，如果逐层构建物体或热处理之后是加工并且在加工之前不移除支柱，则至少一个支柱可以有利地在加工期间使物体的突出或伸出部分稳定。由于可以实现更大的稳定性，因此可以避免在加工工序过程中向突出或伸出部分施加振动的情况。因此可以使切割期间的振动减至最小。避免了由于例如“颤痕”造成的光学缺陷和/或加工表面的质量降低。

此外，由于支柱的苜蓿叶状横截面形状，提供的优点是，在支撑结构与物体一起逐层构建的生成制造期间，可以避免用于生成制造的装置上的过大应力。特别地，可以防止粉床工序中的涂布刀受到不希望的过度应力。这种涂布刀可以相对容易且徐缓地遵循支柱的苜蓿叶状横截面形状。此外，苜蓿叶状横截面形状贡献了支柱的优化的稳定性、特别是改善的扭转刚度。

根据本发明，还提出了通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的第四方法。在该工序过程中，至少暂时在物体的构建期间，额外地逐层构建支撑结构，以通过支撑结构对物体的要被生成的至少一个悬伸部分进行支撑。在第四方法的情况下，支撑结构形成有片状部件，其中片状部件连接至物体并且形成为在物体的构建方向上从物体倾斜地向前突出。

由于支撑结构的片状部件在物体的构建方向上从物体向前突出，因此它可以定位为相对靠近物体的悬伸部分，并且不必从基底延伸至在基底上方较高的高度处要被生成的悬伸物体部分。在物体的构建方向上倾斜地向前形成片状部件允许片状部件在其逐层构建时自支撑，即，片状部件可以设计成其不会以相对于重力作用方向过小的角度延伸，即不会过多地悬伸。借助于片状部件，支撑结构设置有支撑表面，在其上可以在距要被生成的悬伸物体部分相对较短的距离处构建不同特征的支撑子结构或支撑几何形状。因此，更容易应用支撑几何结构来支撑物体轮廓。

此外，根据本发明，提供了通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的第五方法。在该方法中，逐层构建支撑结构，以通过支撑结构为要被生成的物体的至少一个悬伸部分提供线性支撑。在这种情况下，支撑结构形成有基本上沿物体的构建方向延伸的片状部件，其中片状部件形成有多个孔口。

以这种方式，通过片状部件可以沿着线实现对要被生成的物体的至少一个部分的有效支撑，从而能够在打印期间形成几何限定的轮廓。此外，通过孔口节省了用于支撑结构的材料。

根据本发明，还提供了通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的第六方法，其中逐层构建支撑结构，以通过支撑结构对要被生成的物体的至少一个部分进行支撑。在这种情况下，支撑结构形成有片状部件，其中片状部件连接至物体，并且在其与要被生成的物体之间的过渡区域中沿着物体的轮廓设置有穿孔和/或预定的断裂边缘，片状部件在过渡区域中附接至物体。特别地，要被支撑的部分可以是悬伸部分。

借助于形成具有穿孔和/或预定的断裂边缘的支撑结构的片状部件，可以在物体的生成生产之后以简单的方式手动移除片状部件，从而减少移除支撑结构的后续切割工序的开支。此外，在物体上仅留下片状部件的少量残留部分，因此仅需要在分离片状部件之后去除留在物体上的片状部件的少量剩余部分，从而减少清洁工作量。例如，可以手动执行残留部分的去除。

作为替代或补充，穿孔可对节省材料和可靠的制造工序作出贡献。特别是在粉床方法的情况下，穿孔可有利地有助于确保用作原材料的粉末在支撑结构的片状部件与物体之间的过渡部处不会或不易积聚，因为穿孔允许粉末漏出。因此可以减少粉末损失。

根据本发明，还提出了一种部件、特别是用于航空器或航天器的部件，其中该部件可以通过根据本发明的其中一种方法来生产。

此外，根据本发明，提出了一种计算机可读介质，其中该计算机可读介质具有计算机可读指令。当在数据处理装置上执行时，计算机可读指令使包括数据处理装置或与其通信的用于生成制造的装置或设备执行根据本发明的至少一种方法。

本发明尤其有助于使由于中断的打印作业和有缺陷或不准确的物体产生的成本最小化。

本发明的有利实施方式和改进将通过附加的从属权利要求和参照附图的说明变得显而易见。

在第一方法的一个实施方式中，为了形成凸部，片状部件在彼此横切地延伸的两个方向上形成，在每个方向上都具有波纹形状。通过这种方式，可以通过片状部件围绕一个以上的轴线和/或在一个以上的方向上的弹性和/或塑性变形能力来提供柔性，通过限定且可控的柔性进一步增强了用于要被生成的物体的附接的支撑结构的有效性。因此可以更进一步提高工艺的可靠性。

在一个实施方式中，特别地，片状部件可以在片状部件的主延伸表面的两侧上凸出以形成凸部。由此有利地可以通过便利的方式在片状部件的主延伸表面中提供柔性。

借助于凸部而提供的柔性尤其可以包括通过弹性和/或塑性柔性实现的物体相对于基底扭转的移动性和/或能力。

在第一方法的一个实施方式中，片状部件形成为使得与凸部的限定有关的、片状部件的主延伸表面基本上是平面的。通过这种方式，可以在该平面中提供柔性。

在第一方法的优选实施方式中，特别是支撑结构可以形成为使得片状部件以基本上直立的方式在基底上构建。在这种情况下，特别是片状部件可以垂直地在基底的上部构建，基本上与基底成直角。然而，同样可以想到其他角度。

根据第一方法的另一个改进，随着支撑结构逐层构建，省略了凸部的或一些凸部的尖端；换言之，在本实施方式中，片状部件形成有尖端被盖住的凸部。在省略凸部的尖端的位置处，片状部件可以是更薄的设计或者在每种情况下都可以具有通道。通过这种方式可以额外地影响支撑结构的柔性。

在第二方法的一个实施方式中，设想在支撑结构的第一区域中形成具有至少一个拱形件的拱形结构，并且在支撑结构的第二区域中形成具有与至少一个拱形件特征不同的支撑子结构。特别地，与拱形件相比，支撑子结构可以相对轻巧和/或脆弱。在本实施方式中，拱形结构和支撑子结构形成为使得拱形结构对支撑子结构进行支撑。在这种情况下，在悬伸部分的构建期间，通过支撑子结构跨过延长的区域将物体的悬伸部分支撑在拱形结构上。这使得还可以跨过较大的区域支撑悬伸部分，其中支撑子结构易于移除，特别是归因于轻巧且脆弱的设计。为此目的，与拱形件相比，支撑子结构可以形成有细分的网格结构。借助于拱形结构，为了支撑垂悬部分而必须被桥接的相对较大的距离(例如，在基底与悬伸部分之间)可以成功地桥接，而不必跨过整个距离提供支撑子结构。确切地说，如果支撑子结构是轻巧且脆弱的，则有利的是仅跨过有限的长度设置该支撑子结构。支撑子结构的长度优选在垂直方向上限制为最大约50mm。因此，拱形件使得可以缩短支撑子结构，使其能够有效地操作从而精确地支撑悬伸部分并确保物体几何形状的精确性。因此有利地延长了这种支撑子结构的使用范围。此外，仅要求针对较短的支撑子结构的材料和打印时间。针对必须跨过延长的区域和较大的高度对组成部分进行支撑的可能性，具有拱形结构的本实施方式因此提供了将支撑子结构提供的大面积支撑缩短并且以这种方式使其具有更大稳定性的可能性。可以避免由于支撑不足而导致的有缺陷的物体或生成制造工序(“打印作业”)的中断。对于拱形件构造有尖端的拱形结构，可以避免拱形件自身再需要支撑的情况。此外，具有尖端的构造还在拱形件的上部区域中为具有不同特征的支撑子结构提供了足够的支撑区域。因此，实现了即使在距尖端一定距离处也能够有效地缩短支撑子结构。

在第二方法的有利实施方式中，支撑结构形成有多个拱形件，其中拱形件形成为在至少两个层中一个设置在另一个上方。在这种情况下，相邻层的拱形件形成为彼此连接。以这种方式，即使更大的距离、特别是更大的高度也可以通过拱形结构桥接。在这种情况下，拱形件的两个以上的层的设置使得能够在每个拱形件的上部区域中继续使用自组装的、即自支撑的拱形段。可以避免重力作用方向与拱形段之间的角度在局部变得大到必须对拱形件自身进行支撑的情况。因此，使用在两个以上的层中一个堆叠在另一个上的方式构建的多个拱形件使拱形结构能够桥接相对较大的距离并有效地缩短脆弱的支撑子结构，而不易受生成生产中的缺陷的影响。

特别地，拱形结构可以实施有两个层，但也可以具有两个以上的层。即使在两个层的情况下，也可以通过相对简单的方式桥接较大的距离。例如，同样可以想到三个层或四个层。

在第二方法的一个实施方式中，拱形结构的最底层的一个或多个拱形件尤其是从基底开始逐层构建。

根据第二方法的另一个改进，一个或多个拱形件可以各自由两个相互对称的拱形段构成。在替代实施方式中，一个或多个拱形件可以替代地具有不对称构造。一个或多个拱形件的对称设计可以通过特别简单和快速的方式实现，而对于不对称设计，如果需要的话可以考虑可用于拱形件的有限量的空间。

在第二方法的其他实施方式中，一个或多个拱形件可以设计成使得每个拱形段形成为圆弧的节段，或者替代地拱形段各自由两个以上的圆弧段构成。通过这种方式，也可以改变拱形件的几何形状以节省空间并为不同特征的支撑子结构提供足够的竖立表面。有利的是可以使每个拱形段形成有一个至两个圆弧段，从而一方面产生几何调节的可能性，另一方面保持拱形结构尽可能简单。通过这种方式，可以提供快速有效的桥接相对较大距离的方案。

在第二方法的实施方式中，一个或多个拱形件优选在形成有尖端的区域中和/或在拱形段竖立在基底上或竖立在另一个拱形件上的区域中具有圆形设计。由此可以减小这些区域中尖锐边缘和凹口附近的应力。

在第二方法的改进中，拱形结构形成为使得拱形段通过其中一个层中的拱形件从位于其下方的层的拱形件的尖端开始逐层构建。作为替代方式，可以规设置的是一个层的拱形件的拱形段从位于其下方的拱形结构层的拱形件的拱形段的外侧开始构建。

在第三方法的改进中，支柱形成为使得它在基底与物体的部分之间延伸，或者替代地支柱形成为使得它在物体的一个部分与物体的另一个部分之间延伸。如果支柱从基底延伸至物体的一个部分，则要被生成的该部分可以通过这种方式在生成制造工序过程中设置有点支撑，并且支柱可以用于将物体附接至基底。而且，制造工序过程中的有效散热可以通过支柱实现。根据该替代方式，具有苜蓿叶状横截面形状的支柱因此可以从基底或支撑平台开始逐层构建，并因此与物体一起“生长”，即可以同时打印到基底上。支柱提供的支撑可以帮助生成物体的几何限定的轮廓。相反，如果在物体的两个部分之间构建支柱，则同样可以一方面在生成制造工序过程中支撑这些部分中的至少一个，此外另一方面这种支柱还有利地可以在随后的加工操作期间保持在物体内并使物体的各部分相对于彼此稳定。以这种方式，可以减少加工期间物体的振动，从而改善所获得的表面质量。例如，可以在铣削期间避免“颤痕”并且进一步改善成品物体或部件的质量。

在第三方法的实施方式中，支柱可以是细长的，并且可以沿支柱的延伸方向具有笔直的或弯曲的设计。

在第三方法的另一个实施方式中，支撑结构具有多个支柱，这些支柱逐层构造。

在第三方法的另一个实施方式中，支柱的横截面形状形成有多个、优选四个叶状子区域，这些子区域从横截面形状的中心向外延伸。在这种情况下，子区域各自在其远离中心的端部处以圆弧形状、特别是具有第一半径的半圆形状为终点，其中在圆周方向上彼此相邻的子区域通过圆弧形状、特别是具有第二半径的四分之一圆形状彼此连接。以这种方式，为支柱的横截面提供了苜蓿叶状形状，这种形状尤其在例如由橡胶制成的涂布刀上是平缓的，因为涂布刀可以在这种几何形状提供的圆形部分上相对徐缓地移动。而且，这种横截面形状提供了具有有利的稳定性和扭转刚度的支柱。

在一个实施方式中，横截面形状的周边外轮廓的相互邻接的构件全部形成为在切向上彼此合并。利用该实施方式，避免了支柱横截面周边处的边缘，例如同样有助于减小涂布刀上的应力。

根据第三方法的又一个实施方式，第二半径约为第一半径的三分之二。在这种情况下，特别地，各自通过第一半径限定的半圆形状起始处的圆心跨越横截面形状的中心间隔开约为第一半径的四倍的距离。

在第三方法的另外的实施方式中，在加工生成生产的物体之前或在加工结束时或加工之后，移除一个或多个支柱。如果在切割工序过程中使用支柱来吸收振动，则仅在切割之后或在切割工序结束时将一个或多个支柱与物体分离。

在第四方法的一个实施方式中，支撑结构还形成有具有与片状部件不同特征的支撑子结构，特别是相对轻巧和/或脆弱的支撑子结构。在这种情况下，片状部件和支撑子结构形成为使得支撑子结构由片状部件支撑，并且通过支撑子结构跨过延长的区域将物体的悬伸部分支撑在片材部件上。在本实施方式中，也可以再次有利地减小不同特征的支撑子结构(特别是轻巧的、细分的和/或脆弱的)逐层构建所跨过的距离。因此，支撑子结构不必跨过物体的整个高度从基底构建到要支撑的悬伸物体部分。这节省了生产时间，并且还实现了生成制造的物体的所生成的几何形状的高精度，特别是在支撑子结构具有细分和脆弱设计的情况下。由于仅跨过有限的距离设置支撑子结构，可以避免其开裂或扭曲。此外，可以节省支撑子结构所需的材料。因此可以避免与较大的材料消耗和/或打印时间相关的成本。在本实施方式中，支撑子结构在垂直方向上的长度特别是可以被限制为最大约50mm。

在第四和/或第六方法的另一个实施方式中，片状部件被构建成其主延伸表面相对于基底以约40°和约60°之间的角度从物体突出，或者替代地相对于重力作用方向以约30°至约50°的角度从物体突出。以这种方式，可以避免在生成制造工序过程中(即，逐层构建期间)必须对片状部件自身进行支撑的情况。

在第四、第五和/或第六方法的另一个实施方式中，片状部件的几何形状优选与物体在片状部件连接至物体的区域中的轮廓相匹配。在这种情况下，特别是可以使物体的轮廓成圆形。

在第四和/或第六方法的另一个实施方式中，片状部件可以被构建成使得它在制造之后以舌片或凸片的方式从物体突出。

根据第四和/或第五方法的改进，片状部件在该部件与要被生成的物体之间的过渡区域中沿着物体的轮廓形成有预定的断裂边缘，片状部件在该过渡区域中附接至物体。以这种方式，可以使支撑结构的片状部件在其达到目的之后的移除变得更容易。特别地，例如可以通过在要生产的物体的、片状部件连接至该物体处的表面附近为片状部件设置减小的横截面来制作预定的断裂边缘。因此，片状部件可以相对容易地手动地从成品上剥离，以将其移除。

在第四和/或第五方法的另一个实施方式中，片状部件在该部件与要生产的物体之间的过渡区域中沿着物体的轮廓形成有穿孔，片状部件在该过渡区域中附接至物体。这种穿孔同样可以对在片状部件达到其目的之后将其从物体上的移除进行简化。由于片状部件已经可以在很大程度上手动移除，因此减少了后续切割过程的开支。在这种情况下，只有片状部件的剩余部分留在部件上，这也减少了清洁或去毛刺所涉及的工作量。此外，片状部件的穿孔可以提供的另外的优点是，特别是在粉床方法的情况下，形成原材料的粉末可以通过穿孔的开口漏出并且不会在某些区域中(例如，在物体与片状部件之间的角部中)积聚。当使用粉末材料、特别是通常为活性金属粉末时，这可以有助于提高生成制造期间的安全性，并且还有助于减少材料损失。这又可以对制造成本产生有利的影响，因为损失的粉末原材料较少。

在第四和/或第五方法的改进中，片状部件可以在该部件与要被生成的物体之间的过渡区域中沿着物体的轮廓形成有穿孔和预定的断裂边缘，片状部件在过渡区域中附接至物体。

在第五方法的一个实施方式中，片状部件可以构建成使得孔口是菱形设计。菱形孔口提供的优点是，它们可以具有相对于基底相对陡峭地倾斜的表面，避免了小角度部分，使得具有菱形孔口的片状部件又能够在没有额外支撑的情况下自动地构建。此外，菱形孔口可以以嵌套纹样设置，这节省了材料。

在第四、第五和/或第六方法的其他实施方式中，穿孔可以由片状部件中的圆形或卵形或菱形开口形成。作为替代方式，可以在片状部件中设置内表面形成球面的一部分的开口，以形成穿孔。例如，具有卵形开口的穿孔可以是有利的，特别是当片状部件相对于物体的构建方向倾斜地构建时。通过孔口的卵形(例如，椭圆形)几何形状，可以使片状部件的横截面更平缓地变化。在例如通过激光辐照表面的粉床方法的情况下，通过卵形构造避免了突然增加的热输入。因此可以避免由热输入引起的裂缝。

第四、第五和/或第六方法的片状部件尤其设计为支撑板。

在第五方法的一个实施方式中，片状部件在基底或支撑平台上基本上垂直地构建在物体与基底或支撑平台之间。因此，通过片状部件可以实现有效的线性支撑。

特别地，下面提到的实施方式和改进可以应用于根据本发明的所有方法。

在本发明的实施方式中，使用粉床方法来生成制造物体和支撑结构。然而，同样可以想到通过本领域技术人员已知的作为用于生成制造的方法的其他方法来生成物体和支撑结构。

在本发明的实施方式中可考虑用于生成制造的方法特别是选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)，其中粉末形式的原材料逐层施加到基底上并通过激光或电子束在特定区域中进行辐照。

然而，作为替代方式，可以考虑用于生成(增材)制造的其他方法，例如，直接金属激光烧结(DMLS)、选择性热烧结(SHS)、熔融沉积成型(FDM)、层压物体制造(LOM)、直接油墨写入(DIW)、粘合剂喷射、电子束自由成形制造(EBF)、立体光刻(SL)或快速等离子体沉积。

在本发明的优选实施方式中，特别是可以通过使用金属材料的生成制造来生成物体和支撑结构。换言之，物体和支撑结构因此使用金属通过3D打印制成。

在其他实施方式中，可以从包括铝、铝合金、钛、钛合金、钢、尤其是镍基钢或镍基合金的组中选择的金属可以被认为是用于形成物体和支撑结构的金属材料。然而，也可以考虑适合于该目的并且可以通过生成制造方法处理的其他金属。

尽管尤其在通过金属对物体和支撑结构进行生成制造方面可以有利地应用本发明，但是同样可以想到在通过其他材料(例如，合适的塑料或陶瓷材料)对物体和支撑结构进行制造方面的应用。

在本发明的一个实施方式中，在物体的生成制造之后，物体与支撑结构一起可以经受热处理，特别是使用高温和高压的热等静压(HIP)。

在其他实施方式中，在这种热处理之后，物体还可以经受加工，其中甚至可以在加工之前、加工期间或加工结束时或结束之后移除支撑结构。如果在热处理期间不需要支撑结构，则支撑结构可以替代地在物体的逐层构建结束之后已经被直接移除。

特别地，片状部件、一个或多个拱形件、支柱和支撑子结构可以由与物体相同的原材料逐层构建。

在这种情况下，在本发明的其他实施方式中，优选将片状部件、一个或多个拱形件、支柱和支撑子结构设置为各自借助于用于生成制造的装置通过与要被生成的实际物体相同的处理参数来逐层构建。另一方面，特别是作为轻巧和/或脆弱的结构而构建的不同特征的支撑子结构通过选择与用于构建物体、片状部件、拱形件和支柱的处理参数不同的处理参数来逐层构建。

特别地，在本发明的改进中，支撑子结构可以借助于由比利时鲁汶市Materialise公司提供的“magics”软件来创建。

只要合理，上述实施方式和改进可以通过任何所需的方式组合。本发明的其他可能的实施方式、改进和实现还包括上文和下文针对说明性实施方式描述的本发明的特征的未明确说明的组合。特别地，本领域技术人员也会添加单独的方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充措施。

应该提到的是，上述实施方式和改进可以类似地应用于根据本发明的部件和根据本发明提供的计算机可读介质。

此外，根据本发明的第一至第六方法提供的多个或所有支撑结构及其实施方式也可以在生成生产方法中彼此组合使用。

附图说明

下面借助于示意图中所示的说明性实施方式更详细地说明本发明。这里：

图1示出了在根据本发明的第一说明性实施方式的方法中使用的示意性描绘的支撑结构的片状部件；

图2在立体图中示出了具有通过根据第一说明性实施方式的方法构建的片状部件的支撑结构；

图3示出了在根据本发明的第二说明性实施方式的方法中使用的具有两个拱形段的拱形件，其中每个拱形段由单个圆弧段形成；

图4在拱形结构的剖视图中示出了已经在根据第三说明性实施方式的方法中构建的具有拱形结构和不同特征的支撑子结构的支撑结构以及物体的一部分；

图5示出了已经在根据本发明的第四说明性实施方式的方法中构建的支撑结构的拱形结构以及物体的一部分；

图6在与图5的图示相反的观察方向上示出了已经在根据第四说明性实施方式的方法中构建的拱形结构、物体的一部分和支撑子结构；

图7在立体图中示出了已经在根据本发明的第五说明性实施方式的方法中构建的物体和形成有支柱的支撑结构；

图8在立体图中示出了已经在根据本发明的第六说明性实施方式的方法中构建的物体的一部分以及支撑结构的具有支柱的部分；

图9在立体图中示出了已经在根据本发明的第七说明性实施方式的方法中构建的物体的一部分以及支撑结构的具有支柱的部分；

图10在立体图中示出了已经在根据本发明的第八说明性实施方式的方法中构建的另一个物体的一部分以及支撑结构的具有支柱的部分；

图11在侧视图中示出了已经在根据本发明的第九说明性实施方式的方法中构建的物体的一部分以及支撑结构的具有支柱的部分；

图12示出了设计用于示出在根据第五、第六、第七、第八或第九说明性实施方式的方法中使用的支柱的横截面形状的图示；

图13在立体图中示出了已经在根据本发明的第十说明性实施方式的方法中构件的物体的一部分以及支撑结构的具有片状部件和不同特征的支撑子结构的部分；

图14在立体图中示出了已经在根据本发明的第十一说明性实施方式的方法中构建的物体的一部分以及支撑结构的具有片状部件和支撑子结构的部分；

图15在立体图中示出了已经在根据本发明的第十二说明性实施方式的方法中构建的物体的一部分以及支撑结构的片状部件；

图16示出了在根据本发明的第十三说明性实施方式的方法中使用的片状部件的示意图；

图17示出了图16中的片状部件的剖视图；

图18示出了图17中的细节D；

图19示出了在根据本发明的第十四说明性实施方式的方法中构建的片状部件和物体的一部分的立体图，其中片状部件具有穿孔；

图20示出了设计用于说明图19中所示的穿孔的细节；

图21示出了已经在根据本发明的第十五说明性实施方式的方法中构建的物体的一部分以及支撑结构的片状部件，其中片状部件具有穿孔；

图22示出了用于阐明图21中所示的穿孔的开口的定位的示意图；

图23示出了图21中穿孔的开口形状的另一个示意图；

图24在立体图中示出了已经在根据本发明的第十六说明性实施方式的方法中构建的具有片状部件的支撑结构以及物体的一部分；以及

图25在立体图中示出了已经在根据本发明的第十七说明性实施方式的方法中构建的具有片状部件和支柱的支撑结构以及物体的一部分。

附图用于更好地理解本发明的实施方式。它们示出了实施方式，并且结合说明书用于阐明本发明的原理和概念。根据附图，其他实施方式和许多所述优点将变得显而易见。附图的元件彼此不一定按比例示出。

除非另有说明，否则相同的、功能相同的和作用相同的元件、特征和部件在附图中各自带有相同的附图标记。

具体实施方式

在使用金属材料通过3D打印对作为半成品的物体进行生成制造方面说明下面更详细描述的说明性实施方式。然而，显而易见的是，根据以下说明性实施方式的方法也可以用于使用其他原材料的3D打印。

为了说明根据第一说明性实施方式的使用金属材料通过逐层构建物体的生成制造来生产物体的方法，图1示出了片状部件4的一部分。由图1中的箭头P另外表示的主延伸表面H基本上是平面的。在生成制造方法中，片状部件4在构建方向A上逐层构建。在此工序中，片状部件4形成有多个凸部5。凸部5在主延伸表面H的两侧上从主延伸表面H突出，如图1中示意性所示。通过在彼此横切地延伸的两个方向R1、R2上形成片状部件4而形成凸部5，在每个方向上都具有波纹形状6a和6b，见图1。

在仅在图2中示意性示出的物体1的制造期间，其中物体1和包含片状部件4的支撑结构2都逐层构建，物体1通过支撑结构2附接至在其上进行生成逐层构建的基底3，并因此相对于基底3被固定和支撑。图2描绘了在这种情况下片状部件4从基底3直立地、特别是基本上沿着构建方向A突出，物体1和支撑结构2沿着构建方向A逐层构建。在第一说明性实施方式中，构建方向A对应于与重力作用方向W平行且相反的垂直方向，因此片状部件4的主延伸平面H基本上垂直于基本水平的基底3校准。片状部件4通过支脚7附接至形成支撑平台的基底3。

在第一说明性实施方式中，物体1和支撑结构2通过金属材料增材制造。在此工序中，物体1和支撑结构2通过焊接工序受到应力。由于这些应力，支撑结构2的、具有带有凸部5的片状部件4的构造特别是在支撑结构2中有助于防止裂缝的形成。支撑结构2将物体1相对于基底3固定并防止了由于这种应力引起的物体1的不允许的变形，但是由于凸部结构而具有足够柔性，从而防止了在支撑结构2中形成裂缝。结果，在物体1的构建期间工艺的可靠性显著增强，其中借助于支撑结构2进行的这种附接可以通过简单的方式实现。借助于凸部5，允许支撑结构2进行有限的变形。

片状部件4形成柔性结构，其由于其在主延伸表面H的两侧上凸出而在平面表面H中产生柔性。因此，例如，片状部件4可以在图1的箭头P表示的方向上略微移位。通过改变凸部5的厚度(即，高度或幅度)、其布置和/或通过盖住凸部尖端8(未被示出)，可以详细地控制柔性。通过伸长或压缩在主延伸表面H中引起变形和使片状部件4围绕主延伸表面H中的轴线弯曲而产生柔性都是可以想到的。

通过图1和图2所示的支撑结构2将物体1附接至基底3，可以有效地避免过度刚性地和过度柔性地附接物体1的缺点。

为了说明本发明的第二说明性实施方式，在图3中示意性示出了拱形件15，其中拱形件15形成有两个拱形段16a、16b。拱形段16a、16b在构建方向A上会聚并在拱形件15的尖端17处相交。拱形段16a和16b相对于拱形件15的中心线M15对称，其中拱形段16a、16b各自由具有半径R16的圆弧段形成。同样在第二说明性实施方式的情况下，构建方向A基本上对应于垂直方向。

在图3中，用于第二说明性实施方式的拱形件15二维地描绘在剖视图中，但是显而易见的是，拱形件15被构建为三维体，其在垂直于图3的图面的方向上具有图3所示的基本上恒定的横截面轮廓。

在图3中，附图标记11表示通过生成制造逐层生成的物体，附图标记13表示基底。拱形件15是用于物体11的悬伸部分11a的支撑结构12的一部分。

在图3所示的说明性实施方式中，拱形件15从基底13开始逐层构建。为了例如对抗重力作用来支撑悬伸部分11a，拱形件15形成图3中的支撑结构12的第一区域12a中的拱形结构14，悬伸部分11a在图3中具有有限的侧向延伸量并且在该说明性实施方式中可以是窄而长的形状。在逐层地生成构建支撑结构12期间，在图3中仅示意性示出的细分的、轻巧且脆弱的支撑子结构18在拱形结构14上逐层构建，在图3中位于拱形件15的上端区域中、靠近尖端17，在所述支撑结构的第二区域12b中位于拱形件15外侧的部分上。借助于支撑子结构18，可以为物体11的悬伸部分11a提供表面支撑。因此，可以通过拱形件15对基底13与物体11的悬伸部分11a之间的大部分距离进行桥接，从而能够通过支撑子结构18精准且正确地支撑悬伸部分11a。具有与拱形件15不同特征的这种轻巧且脆弱的支撑子结构18在短距离上对于表面支撑是有效的。

在第二说明性实施方式的一个变型中，物体11的窄的悬伸部分11a可以直接由拱形件的上部区域17支撑，而不插入轻巧且脆弱的支撑子结构18。

例如，拱形件15的壁厚t可以为1.5mm。拱形段16a、16b在尖端17的区域中通过拱形件15内侧的圆形部分17a(图3中未具体示出)连接，并且尖端17自身同样可以在拱形件15的外侧设置有圆形部分17b。此外，可以在拱形段16a、16b立在基底13上的区域中设置圆形部分17c。通过向圆形部分引入半径，可以减小局部应力。

在图4中示出了根据第三说明性实施方式的通过逐层构建物体21的生成制造来生产物体21的方法。图4示出了根据第三说明性实施方式在基底23上额外地逐层构建支撑结构22的方式，基底23再次作为支撑平台。

在支撑结构22的第一区域22a中，具有多个拱形件25、27、29的拱形结构24已经逐层构建。提供三个拱形件25，它们各自具有固有的对称结构并且各自具有分别在尖端26c处会聚的两个拱形段26a和26b。因此，拱形段26a、26b在构建方向A上会聚。

拱形件27同样具有固有的对称结构并且具有两个拱形段28a、28b，它们再次在构建方向A上会聚并在尖端28c处相交。拱形件29同样具有固有的对称结构并且具有两个拱形段30a、30b，它们在尖端30c处相交。

参见图4，支撑结构22被构造成使得拱形件25、27、29在两个层33和34中一个设置在另一个上方。在这种设置中，相邻构建的拱形件25形成最底层33，该最底层中的拱形件25已经直接在基底23上逐层构建，而高度不同的两个拱形件27和29形成下一个第二层34，其设置在层33上方。拱形件29和27各自在相应的尖端26c处连接至两个拱形件25。拱形结构22的拱形件25、27、29形成稳定的支撑结构，该结构能够在构建方向A上(即，沿着垂直方向)桥接基底23与物体21之间的相对较大的距离。

支撑结构22还具有第二区域22b，其中支撑结构22在区域22b中被实现为具有通过与拱形件25、27、29不同的方式形成的支撑子结构38。支撑子结构38相对轻巧并且被精细分割，并且以这种方式能够跨过较大面积支撑物体21的悬伸部分21a。此外，支撑子结构38逐层构建成使得其相对脆弱，从而使其在达到其目的之后移除更容易。图4示出了借助于拱形结构24使支撑子结构38沿着构建方向A显著缩短的方式。因此，支撑子结构38不必填充基底23与物体21的部分21a之间的整个距离；相反，拱形结构24和支撑子结构38形成为使得支撑子结构38由拱形结构24支撑，并且部分21a支撑在拱形结构24上。能够使拱形件27和29各自的外侧的至少一部分用于该目的。它们的拱形构造有利地显著缩短了支撑子结构38，其中拱形段28a、28b和30a、30b被构造成使得它们能够在逐层生成形成的同时自支撑。换言之，在拱形件27和29的打印过程中，拱形件27、29不必是自支撑的。这同样适用于拱形件25及其拱形段26a、26b。

即使在基底23上方相对较高的高度的情况下，堆叠和嵌套拱形件25、27、29也可以有效地缩短通过支撑子结构38实现的表面支撑的垂直范围，并且可以支撑更广泛的悬伸部分21a。节省了用于支撑子结构38的材料，此外，可以有利地以更稳定且精准的方式支撑物体21的部分21a，在3D打印期间更好地保持了部分21a的几何形状及其位置，并且避免了因中断制造周期或有缺陷的物体引起的故障产生的成本。

在图4中的拱形件25、27和29的情况下，拱形段26a、26b、28a、28b和30a、30b尽管彼此不同，但都是由两个圆弧段构成。这对于图4中最底层33的拱形件25是尤其清楚的，其中，在拱形件25的靠近尖端26c的上部区域中设置较小的半径R26”，而在拱形件25的较低区域中选定的半径R26’大于R26”。通过改变形成拱形段26a、26b、28a、28b、30a、30b的圆弧部分的半径，可以建立拱形段26a、26b、28a、28b、30a、30b的合适的局部斜度，此外，根据可用空间还节省用于拱形件25、27、29的空间。各自形成有最多两个圆弧段的拱形段可以有利地以有限的开支来实现。

图4另外示出了拱形部分35和36，它们被构建成分别从拱形件27和29的拱形段28a和拱形段30b的向外的侧面突出。这些拱形部分扩大了可用于支撑子结构38的承载或支撑表面。

在已经从基底23开始向上构建了拱形件25的支脚区域25a中，设置有圆形部分。此外，在拱形件25、27、29的内侧，在每种情况下分别在尖端26c、28c和30c的区域中，也可以将拱形段26a和26b、28a和28b以及30a和30b会聚形成的凹口倒圆成具有优选在约0.5mm和约1.0mm之间的半径，以减小应力。拱形件25、27、29的壁厚t例如可以是1.5mm。拱形件27和29的与尖端26c邻接的区域可以被构造和倒圆成使得在这些邻接区域中壁厚t近似地得到保持或至少不显著降低。此外，可以在拱形段35、36分别邻接拱形段28a和30b的位置处设置圆形部分，以减轻这些位置处的凹口应力。

图5和图6示出了物体41的悬伸部分41a，其中再次构建了支撑结构42，这是图4中的支撑结构22的变型并且在第一区域42a中具有拱形结构44。图5和图6示出了在两个拱形件27和29之间、在它们的相互面对的拱形段30a和28b之间还构建了额外的拱形件45，其中拱形件45的在尖端46c处相交的拱形段46a和46b分别从拱形段28b和30a的外表面开始。此外，从图5还可以看出，例如，拱形件45的对称或中心线可以相对于构建方向A略微倾斜。

在图5和图6中的第四说明性实施方式中，类似于图4中的第三说明性实施方式，通过由拱形件25、27、29和45形成的拱形结构44在支撑结构42的第二区域42b中支撑轻巧且脆弱的支撑子结构48。与图4类似，拱形结构44还具有两个拱形部分35和36，其中，参见图5，特别是拱形部分35在两个方向上具有曲率。在第四说明性实施方式中，还可以在拱形部分36上构建另一个具有拱形段50a、50b和尖端50c的不对称的拱形件49，上述与拱形件25、27、29、45有关的说明在适当的情况下进行必要修改后适用于拱形件49。关于拱形段和/或拱形部分彼此邻接的区域中的圆形部分，应注意上述与图4有关的说明。拱形件45还可以被视为形成拱形结构44的额外的第三层47。

在图3至图6中的说明性实施方式的情况下，支撑子结构18、38、48在每种情况下尤其可以通过由比利时鲁汶市称为Materialise的公司提供的“magics”软件生成。举例来说，拱形结构14、24、44可以桥接50mm以上的垂直距离。

在图7中示出了具有多个支柱64的支撑结构62，其根据第五说明性实施方式在物体61的生成制造期间随着物体61的逐层构建而同样地逐层构建。每个支柱64从基底63基本上沿着物体61的构建方向A垂直地笔直向上延伸、放置在基底63上并且为物体61的悬伸部分61a提供点支撑。在图7中，支柱64在基底63与每个部分61a之间延伸。

在图12中描绘了每个支柱64的横截面形状65。横截面形状65具有苜蓿叶状的形状，类似于四叶苜蓿，并且具有从横截面形状65的中心67向外延伸的四个叶形的子区域66a、66b、66c、66d。

在远离中心67的端部68a、68b、68c、68d处，子区域68a、68b、68c、68d各自以具有第一半径R69的半圆形状69a、69b、69c、69d为终点，其中，为了清楚起见，在图12中仅为半圆形状69a加入了半径R69。在横截面形状65的圆周方向U上彼此相邻的子区域66a和66b、66b和66c、66c和66d以及66d和66a分别通过四分之一圆形状70ab、70bc、70cd和70da彼此连接。四分之一圆形状70ab、70bc、70cd和70da各自具有第二半径R70，为了清楚起见，再次在图12中仅针对四分之一圆形状70ab、70bc示出了第二半径R70。参见图12，横截面形状65的周边外轮廓的所有相互邻接的子部分在切向上彼此合并，因此，横截面形状65在其外轮廓中没有任何边缘或尖锐的拐角。以这种方式，可以有效地减小涂布刀上的应力。

在图12中，第二半径R70是第一半径R69的三分之二，因此R69＝1.5R70。半圆形状69a、69c和69b、69d各自通过第一半径R69限定的起始处的圆心71a、71c和71b、71d跨过横截面形状65的中心67具有间距D69。在图12中，D69是第一半径R69的四倍，因此D69＝4R69。在优选例子中，R69的所选值可以是1.5mm。

在图7所示的说明性实施方式中，可以在完成增材构建之后对生成生产的物体61进行热处理，例如，进行热等静压。在图7所示的例子中，然后优选在精加工之前移除支柱64。

图8示出了支撑结构82的细节，其根据第六说明性实施方式随着物体81在生成制造期间被逐层构建而已经被逐层构建。举例来说，物体81可具有主要体部(在图8中作为细节示出)以及从主体突出的一个或多个体部区域。然而，支撑结构82的多个支柱84支撑物体81的主要体部的悬伸部分81a，例如，支柱84中的一个或多个其他支柱可以支撑物体81的突出的体部区域的悬伸部分81b。在图8中，支柱84与物体81已经一起逐层增材构建，并且基本上垂直地并因此沿着构建方向A且平行于重力作用方向W从基底83笔直向上突出。

关于图12所示的支柱64的横截面形状65的上述说明同样适用于图8中的支柱84的横截面形状，该横截面形状同样类似于苜蓿叶。

图9同样以细节的形式示出了另一种支撑结构92，其根据第七说明性实施方式随着物体91在生成制造期间被逐层构建而已经被逐层构建。再次，支撑结构92的支柱94总体上沿着构建方向A基本上垂直地从基底93延伸到物体91的板状部分91a，该板状部分91a被设置成倾斜地悬伸并且由支柱94支撑。在第七说明性实施方式中，物体91形成有多个长的、分支的且弯曲的臂部，但是在图9中仅示出了其一部分。支柱94可以有效地支撑物体91，特别是在随后的热处理过程中也有效地支撑物体91。

关于支柱64的横截面形状65的上述说明也适用于图9中的支柱94的横截面形状，该横截面形状同样类似于苜蓿叶。

在图9中，由支柱94支撑的部分91a相对于基底93倾斜地定位。在第七说明性实施方式中，每个支柱94和部分91a之间的连接是通过将每个支柱94特别是在其上部区域94a中以弯曲的方式形成而产生的。

图10示出了支撑结构102的细节，其对应于第八说明性实施方式随着物体101被逐层构建而已经被逐层构建。在图10所示的说明性实施方式中，物体101形成有凸缘101b。支撑结构102的支柱104支撑凸缘101b的悬伸部分101a，并因此还将物体101支撑在执行生成制造的基底103上。在图10中，支柱104沿着构建方向A并平行于重力作用方向W基本上垂直地向上远离基底103延伸。

图10中的支柱104的横截面形状也是苜蓿叶形设计，并且关于支柱64的横截面形状65的说明(参见图12)以类似的方式应用于图10。

图11示出了支撑结构112，其根据第九说明性实施方式随着物体111被逐层构建而已经被逐层构建。支撑结构112使物体111的生成形成的部分111a和111b相对于彼此稳定。为此目的，支撑结构112的支柱114各自在部分111a和111b之间延伸。为了以这种方式稳定地连接两个部分111a和111b，图11中示意性描绘的两个支柱114各自沿其纵向方向具有弯曲设计。在图11中同样示出基底113和构建方向A，在基底113上已经执行了物体111和支撑结构112的层状构建。

借助于支柱114，例如可以实现部分111b在基底113上的稳定，这例如又在后续的热等静压操作期间可以证明是有利的。有利地，支柱114在作为进一步的制造工序的一部分进行的加工操作期间还使部分111a和111b相对于彼此稳定。因此，避免或减少了部分111a、111b相对于彼此的振荡或振动。以这种方式可以进一步改善在物体111的加工表面中实现的质量。特别地，可以在物体111的铣削期间避免“颤痕”。

图11中的支柱114的横截面形状也是苜蓿叶形设计，如上面关于支柱64的横截面形状65详细说明的那样。

然而，在图8、图9和图10中的说明性实施方式的情况下，物体81、91、101和支撑结构82、92、102的逐层构建在每种情况下可以后接热处理，例如热等静压，并且在热处理之后在加工之前或在加工过程中移除支撑结构82、92、102，在这种热处理期间和加工期间，图11所示的第九说明性实施方式的支撑结构112都保持连接至部分111a和111b。以这种方式，支撑结构112可以在加工期间执行其稳定功能。在图11的说明性实施方式中，具有支柱114的支撑结构112仅在切割工序之后或结束时与物体111分离。

图13示出了根据第十说明性实施方式通过生成制造来生产物体121的方法。物体121(在图13中仅示出一部分)具有突出部分，举例来说，该突出部分在图13中具有带有开口或孔眼的突片的形式。突出部分基本上水平地从物体121的基本垂直的外表面突出，因此形成物体121的悬伸部分121a。图13中还示出了逐层构建物体121所沿的构建方向A。

支撑结构122同样在物体121的生成构建期间至少周期性在构建方向A上逐层构建，并且用于支撑以与构建方向A成约90度的角度延伸的部分121a。构建方向A对应于垂直方向，因此平行于重力作用方向W。因此，在逐层构建期间，部分121a不能支撑自身。

在根据第十说明性实施方式的方法中，部分121a被构建到基底(在图13中未被示出)上方更高的高度。由于支撑结构122具有设计为支撑板的片状部件124，因此在图13中实现了支撑结构122的沿着构建方向A受到限制的垂直延伸量。片状部件124在物体121的生成期间逐层构建，即同时打印。片状部件124被构建成使得片状部件124在区域125中连接至物体121，并且还在构建方向A上从物体121向前倾斜地突出。相对于构建方向A和与其平行的重力作用方向W，片状部件124的主延伸表面的角度θ在约30度和约50度之间并且不超过约53度。换言之，相对于基本上水平的基底，该主延伸表面以40度和60度之间的角度θ’倾斜，并且倾斜至少约37度。通过这种角度选择，可以避免片状部件124再次必须自支撑的情况。

图13中的物体121形成有圆形横截面并且可以在垂直方向上具有细长形状。图13示出了在片状部件124邻接物体121并与其连接的过渡区域125中，该部件与物体121的外轮廓在几何形状上匹配，因此遵循该圆形外轮廓，并且在片状部件124完成构建之后，以作为舌片或突片从物体121突出的方式延伸。

在图13中片状部件124的朝上的一侧，片状部件124具有结构128，该结构128用于为悬伸部分121a提供延长的区域支撑，其自身支撑在片状部件124上并且具有与片状部件124不同的设计。结构128在下面被称为支撑子结构128，其形成支撑结构122的组成部分并且在根据第十说明性实施方式的方法期间已经逐层构建成使得支撑子结构128具有相对脆弱和轻巧的结构。

提供片状部件124有利地可以缩短用于表面支撑的支撑子结构128。因此，支撑子结构128不必构建在可能在垂直方向上(即，在构建方向A上)处于较远距离处的基底上。这允许部分121a的精确的延长的区域支撑。避免了支撑子结构128的变形或破裂，此外，可以节省用于所述子结构的材料和打印时间。

用于物体121的另外的悬伸部分(未在图中示出)的另外的支撑结构122’类似于支撑结构122，同样在图13中示意性示出，其中支撑结构122’再次具有片状部件124’，其与部件124一样从物体121突出、在部件124’与物体121之间的过渡区域125’中连接至物体121并且承载支撑子结构128’。

图13中的支撑结构122和122’在所述结构的逐层构建期间在区域125、125’中沿着物体121的轮廓分别设置有穿孔129和129’。一方面，在粉床方法的情况下，穿孔129、129’分别避免粉末原材料在物体121与片状部件124和124’的上侧之间的角落区域中积聚。另一方面，当不再需要片状部件124、124’时，穿孔129、129’可以使分离片状部件124、124’更容易。可以沿着穿孔129、129’手动进行分离，例如，折断，从而便于随后加工去除片状部件124、124’的剩余残余部以及清洁和/或去毛刺。

图14示出了根据第十一说明性实施方式的在通过生成制造来生产物体131的方法中使用的支撑结构132。支撑结构132具有片状部件134和支撑子结构138，其中片状部件134在区域135中连接至物体131。图14示出可以改变片状部件134、特别是其外缘134a的区域中的几何形状，以匹配物体131的要被支撑的悬伸部分131a。在第十一说明性实施方式中，也在区域135中设置有穿孔139。图14中的说明性实施方式表示图13中的说明性实施方式的变型，因此可以另外参考与图13有关的说明。

图13、图14中的易于移除的支撑子结构128、128’和138例如可以借助于比利时鲁汶市Materialise公司提供的“magics”软件生成。

图15示出了根据第十二说明性实施方式的用于通过生成制造来生产物体141的方法，其再次代表第十说明性实施方式的变型。再次，设置具有片状部件144的支撑结构，其中片状部件144同样具有沿着物体141的轮廓的穿孔149并且承载类似于结构128、128’、138的脆弱的支撑子结构(未在图15中示出)。在根据第十二说明性实施方式的方法中，片状部件144的外缘144a已被设计成使得片状部件144具有两个不同的、突出的、舌片状子区域144b和144c。

在第十至第十二说明性实施方式的变型中，代替穿孔129、129’、139、149或者作为穿孔129、129’、139、149的补充，可以通过对应于第十三说明性实施方式的方式使片状部件154在该部件与要被生成的物体之间的、片状部件154连接至物体的过渡区域155中形成有预定的断裂边缘156。预定的断裂边缘或预定的断裂点156可以在不再需要片状部件154时更容易地从物体上手动剥离该片状部件154。

根据第十三说明性实施方式的片状部件154在图16至图18中示意性示出，其中如在图13至图15中的说明性实施方式中那样，显而易见的是，片状部件154与物体(未在图16至图18中示出)一起逐层构建。片状部件154被设计成支撑板，并且参见图16，举例来说，其基本上具有截头圆锥形侧表面段的形状。图17示出了穿过片状部件154的横截面B-B，其中，再次描绘了片状部件154相对于重力作用方向W的倾斜角度θ。关于图13的以上说明适用于角度θ。

图17的细节D在图18中示出。片状部件154经由表面157在过渡区域155中连接至要被生成生产的物体(同样未在图18中示出)。为此目的，在区域155中片状部件154与要生产的物体的轮廓相匹配。预定的断裂边缘156形成为使得片状部件154在区域155中并因此在片状部件154通过表面157连接至物体处的、物体的表面附近具有减小的横截面160。

在片状部件154的在构建方向A上观察时位于下方的一侧，该部件在区域155中设置有具有半径R161的圆形部分。在片状部件154的在构建方向A上观察时处于顶部并且片状部件154与重力作用方向W围成锐角θ的相对的一侧，片状部件154在区域155中具有凹腔部分162，其底部设置有具有半径R162的圆形部分。半径R161明显大于半径R162。例如，可以选择R161＝1.0mm和R162＝0.2mm。同时，如果片状部件154连接至物体所使用的表面157足够大，则可以实现靠近表面157的减小的横截面160并且在部件154达到其目的之后允许简单地移除部件154。

如上面参照图13至图15所述，穿孔129、129’、139、149可以通过在穿孔的区域中为片状部件124、124’、134、144提供沿线设置的多个开口来实现，这些开口在片状部件124、124’、134、144的逐层构建期间形成。例如，开口的横截面可以是圆形的、卵形的或菱形的，或者开口可以具有内表面，该内表面在每种情况下被设计为球面的一部分。

参照第十四说明性实施方式，在图19和图20中示出了穿孔的优选变型。图19示出了在生成生产物体171的方法中使用的支撑结构的片状部件174。沿着物体171的轮廓，片状部件174在其附接至物体171的区域175中设置有穿孔179，其中片状部件174通过多个开口180形成穿孔179。为了更清楚起见，仅一些开口180带有附图标记。开口180的内表面181在每种情况下形成为球面的一部分。图20示意性示出了例如借助于设计软件在每个开口180的情况下从最初被设想为连续的、片状部件174的基本形状中减去球形元件182的方式。

参照第十五说明性实施方式，在图21至图23中描绘了穿孔的另一个优选变型。根据第十五说明性实施方式，支撑结构的片状部件194沿着要被生成生产的物体191的轮廓设置有穿孔199。穿孔199形成有开口200，开口200具有卵形横截面。在相对于构建方向A倾斜地设置的片状部件194的情况下，卵形开口200可以有利地在某种程度上减轻要被辐照的表面的突然变化，并且因此可以在某种程度上减轻热输入的突然变化。例如，开口200可以是椭圆形的，参见图22和图23。

沿着物体的轮廓沿线设置的用于形成穿孔129、129’、139、149、179、199的开口可以设置在距物体轮廓约0.1mm至约1.5mm的距离处，其中相邻开口的中心可沿物体的轮廓以彼此约1.0mm至约2.0mm的间隔设置。在图22中通过举例示意性示出沿着平行于物体191的轮廓的线201的椭圆形开口200的对应的中心距离D200，其中D200为约1.0mm至约2.0mm。线201与物体191的轮廓之间的距离由D202表示，并且可以为约0.1mm至约1.5mm。

应该提到的是，参照图19至图23描述的说明性实施方式也表示参照图13至图15所述类型的方法的变型。因此，还应注意上述与图13至图15有关的说明。

参照图13至图15和图19至图23如上所述的穿孔129、129’、139、149、179、199还可以与图16至图18中的预定的断裂边缘156组合。这种组合例如在图13、图14和图15的情况下是优选的。在这种情况下，例如，穿孔可以主要改善粉床方法中粉末的漏出并防止材料积聚，同时预定的断裂边缘156有助于改善片状部件的移除。

片状部件124、124’、134、144、154、174、194可以各自被认为是承载支撑子结构(在图13和图14中的例子的情况下仅以图例示出)并且使它们能够被缩短的支撑板。

在图13至图23中的说明性实施方式的情况下，在每种情况下增材地成的物体(例如，物体121、131、141、171或191)与相应地构建的支撑结构也一起经受热处理，特别是经受热等静压(HIP)。在这种情况下，具有在构建方向A上向前倾斜地排列的相应设置的片状部件124、124’、134、144、154、174或194的支撑结构和由此支撑的支撑子结构(未在所有图中示出)可以有利地另外用于在热等静压过程中抵消物体的悬伸部分或突出部分的变形，例如由于其固有的重量造成的变形。

在热处理之后，可以对根据图13至图23中的说明性实施方式获得的物体进行精加工。在这种情况下，例如，即使在加工之前也可以手动移除支撑结构，但是也可以在加工期间或仅在加工结束时或之后移除支撑结构。

作为替代方式，图13至图23中的说明性实施方式中的支撑结构可以在物体的生成构建之后直接手动移除。

图24示出了根据第十六说明性实施方式在通过生成制造来生产物体211的方法中使用的支撑结构212。仅图示了物体211的一部分。像物体211一样逐层构建的支撑结构212用于在逐层构建期间沿线支撑物体211的悬伸部分211a。支撑结构212具有片状部件214，其在直立在基底213上的同时从基底213突出，并且被逐层构建成使得其沿着物体211的构建方向A延伸。

在图24中的说明性实施方式的情况下，片状部件214被设计为垂直立在基底213上并具有多个孔口215的支撑板。孔口215具有菱形设计，因此孔口215自身由于其内表面相对于重力作用方向W的斜度而不必也被支撑，该斜度有利地不过大。

另外，片状部件214设置有肋216，肋216同样沿着构建方向A远离基底213延伸。肋216不延伸跨过片状部件214的整个高度，参见图24。除了肋216之外，片状部件214具有基本上平面的设计。肋216使相对较薄的片状部件214稳定对抗不希望的变形，例如，由于逐层构建期间的热输入造成的变形。

图24还示出了片状部件214在其直线地连接至物体211的区域217中沿着物体211的轮廓形成有穿孔219。穿孔219形成为多个开口(未在图24中具体示出)，如参照图13至图15和图19至图23中的说明性实施方式所述那样，开口可以是圆形的、卵形的、椭圆形的或菱形的设计，或者可以设计成具有球形内表面。在图24中，穿孔219的开口明显小于孔口215。在图24的说明性实施方式中，沿着线220设置的穿孔219的开口用于不再需要支撑结构212时使片状部件214能够更容易地与物体211分离。关于穿孔219的开口彼此之间以及与物体211的轮廓之间的可能间距，应注意上述说明，特别是参照图22。

在图25中描绘了根据第十七说明性实施方式在通过生成制造来生产物体221的方法中使用的支撑结构222。物体221的悬伸部分221a通过支撑结构222支撑在基底223上。支撑结构222具有片状部件224，其连接至物体221，并且如在第十六说明性实施方式中那样，被设计为沿着构建方向A垂直立在基底223或支撑平台上并具有多个菱形孔口225的支撑板并提供线性支撑。片状部件224也通过肋226加强抵抗变形，肋226基本上沿着构建方向A延伸。例如，肋226沿着构建方向A的高度H226可以在片状构件224在这方面的高度H224的约80％和约90％之间。这同样适用于图24中肋216相对于片状部件214的高度。

根据第十七说明性实施方式，由沿着构建方向A延伸的多个支柱227提供对部分221a的进一步支撑，每个支柱具有类似于四叶苜蓿的横截面形状，如上面参照图12详细所述的那样。关于支柱227，应注意上述说明。

在图24和图25的说明性实施方式中，分别增材生成的物体211、221与分别的支撑结构212或222一起也可以经受热处理，特别是热等静压(HIP)。在此工序中，支撑结构212、222可以再次在热等静压过程中抵消物体的变形。

此外，所获得的物体211、221在这种热处理之后同样可以进行加工，其中支撑结构212、222甚至可以在加工之前、加工期间或仅在加工结束时或之后被移除。特别是在图24的情况下，穿孔219使得可以通过简单的方式(例如，手动地)移除片状部件214。

在上述所有说明性实施方式中，使用原材料作为粉末逐层施加并例如局部通过激光束辐照从而烧结或熔化的粉床方法来生成制造物体(特别是物体1、11、21、41、61、81、91、101、111、121、131、141、171、191、211、221)和相应的支撑结构(特别是支撑结构2、12、22、42、62、82、92、102、112、122、132、212、222)。特别是可以考虑选择性激光烧结、选择性激光熔化或电子束熔化。在说明性实施方式中，例如，可以进一步考虑通过快速等离子体沉积的生成制造。

在上述说明性实施方式中，构建方向A平行于垂直方向对齐，因此平行于重力作用方向W并与之相反。

在上述所有说明性实施方式中，物体和支撑结构还可以通过例如用于高温应用的金属材料增材生成，该金属材料例如为铝、铝合金、钛、钛合金、钢，特别是诸如镍基钢，或镍基合金。片状部件4、124、124’、134、144、154、174、194、214、224、肋216、226、一个或多个拱形件15、25、27、29、45、49、拱形部分35、36、支柱64、84、94、104、114、227和支撑子结构18、38、48、128、128’、138(如果存在的话)各自通过与物体相同的原材料逐层构建。在所述的说明性实施方式中，进行逐层构建的基底、例如基底3、13、23、63、83、93、103、113、213、223被设计为例如由钛制成的金属板，并且也可以称为支撑平台或基板。

应该注意的是，在上述说明性实施方式中，片状部件、肋、一个或多个拱形件、拱形部分和一个或多个支柱(如果存在的话)还可以借助用于生成制造的装置通过与要被生成的实际物体相同的处理参数来逐层构建。相反，在一些说明性实施方式中使用的用于不同特征的轻巧且脆弱的支撑子结构18、38、48、128、128’、138的处理参数可以与用于构建物体的处理参数不同。以这种方式，借助于不同的处理参数，可以使支撑子结构脆弱并且比物体更快地构建。

通过上面参照说明性实施方式说明的方法，特别是可以生产用于航空器或航天器的组成部件。增材生成的物体可以形成用于生产组成部件的半成品，其中，特别地，组成部件可以通过热等静压操作和加工的中间步骤由半成品制成。针对通常形状复杂的这种组成部件，上述方法特别适合于改善其尺寸精度和质量并降低生产成本。

特别地，可以通过在数据处理装置上执行存储在计算机可读介质上的计算机可读指令的方式来执行根据上述说明性实施方式的方法，其中这些指令使用于生成制造的装置或设备执行根据其中一个上述说明性实施方式的方法。这里，数据处理装置可以形成用于生成制造的装置或设备的一部分或者可以与其通信。

在以上详细描述中，为了提高说明的说服力，已经在一个或多个例子中组合了各种特征。然而，这里应该清楚的是，以上说明仅是说明性的而绝不是限制性的。它用于涵盖各种特征和说明性实施方式的所有替代、变型和等同物。基于本领域技术人员的专业知识，根据以上描述，本领域技术人员将立即且直接地清楚许多其他例子。

已经选择和描述了说明性实施方式，从而能够尽可能充分地说明本发明的基本原理及其在实践中的可能应用。这将使专家能够以与预期用途相关的最佳方式修改和应用本发明及其各种说明性实施方式。在权利要求和说明书中，词语“包含”和“具有”用作对应词语“包括”的语言中立概念。此外，词语“一”和“一种”的任何使用原则上不排除以这种方式描述的多个特征和部件。

附图标记列表

1 物体

2 支撑结构

3 基底

4 片状部件

5 凸部

6a、6b 波纹形状

7 支脚

8 凸部尖端

11 物体

11a 悬伸部分

12 支撑结构

12a 第一区域(支撑结构)

12b 第二区域(支撑结构)

13 基底

14 拱形结构

15 拱形件

16a、16b 拱形段

17 尖端

17a-17c 圆形部分

18 支撑子结构

21 物体

21a 悬伸部分

22 支撑结构

22a 第一区域(支撑结构)

22b 第二区域(支撑结构)

23 基底

24 拱形结构

25 拱形件

25a 支脚区域

26a、26b 拱形段

26c 尖端

27 拱形件

28a、28b 拱形段

28c 尖端

29 拱形件

30a、30b 拱形段

30c 尖端

33 第一层

34 第二层

35 拱形部分

36 拱形部分

38 支撑子结构

41 物体

41a 悬伸部分

42 支撑结构

42a 第一区域

42b 第二区域

44 拱形结构

45 拱形件

46a、46b 拱形段

46c 尖端

47 第三层

48 支撑子结构

49 拱形件

50a、50b 拱形段

50c 尖端

61 物体

61a 部分

62 支持结构

63 基底

64 支柱

65 横截面形状

66a-66d 叶形的子区域(横截面形状)

67 中心(横截面形状)

68a-68d 端部(叶形的子区域)

69a-69d 半圆形状

70ab 四分之一圆形状

70bc 四分之一圆形状

70cd 四分之一圆形状

70da 四分之一圆形状

71a-71d 圆心

81 物体

81a、81b 部分

82 支撑结构

83 基底

84 支柱

91 物体

91a 部分

92 支撑结构

93 基底

94 支柱

94a 上部区域

101 物体

101a 部分

101b 凸缘

102 支撑结构

103 基底

104 支柱

111 物体

111a、111b 部分

112 支撑结构

113 基底

114 支柱

121 物体

121a 部分

122 支撑结构

122’ 另外的支持结构

124 片状部件

124’ 片状部件

125 区域

125’ 区域

128 支撑子结构

128’ 支撑子结构

129 穿孔

129’ 穿孔

131 物体

131a 部分

132 支撑结构

134 片状部件

134a 外缘

135 区域

138 支撑子结构

139 穿孔

141 物体

144 片状部件

144a 外缘

144b 子区域

144c 子区域

149 穿孔

154 片状部件

155 区域

156 预定的断裂边缘

157 表面

160 减小的横截面

162 凹腔部分

171 物体

174 片状部件

175 区域

179 穿孔

180 开口

181 内表面

182 球形元件

191 物体

194 片状部件

199 穿孔

200 开口

201 线

211 物体

211a 悬伸部分

212 支撑结构

213 基底

214 片状部件

215 孔口

216 肋

217 区域

219 穿孔

220 线

221 物体

221a 悬伸部分

222 支持结构

223 基底

224 片状部件

227 支柱

A 构建方向

D69 间距

D200 间距

D202 间距

H 主延伸表面

H224 高度

H226 高度

M15 中心线

P 箭头

R1 方向

R2 方向

R16 半径(圆弧段)

R26’ 半径(圆弧段)

R26” 半径(圆弧段)

R69 第一半径

R70 第二半径

R161 半径

R162 半径

t 壁厚

U 圆周方向

W 重力作用方向

θ 角度

θ” 角度

Claims (4)

1.一种通过逐层构建物体(1)的生成制造来生产物体(1)的方法，其中逐层构建支撑结构(2)，以通过支撑结构(2)将要被生成的物体(1)附接至基底(3)；

其中支撑结构(2)形成有从基底(3)突出的片状部件(4)；

其中片状部件(4)形成有多个凸部(5)，所述多个凸部(5)在片状部件(4)的主延伸表面的两侧上从所述主延伸表面突出；并且

为了形成凸部(5)，片状部件(4)在彼此横切地延伸的两个方向(R1，R2)上形成，在每个方向上都具有波纹形状(6a，6b)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物体(1)由金属材料进行生成生产。

3.一种用于航空器或航天器的部件，其能够通过权利要求1至2中任一项所述的方法生产。

4.一种计算机可读介质，其具有计算机可读指令，其在数据处理装置上执行时使包括数据处理装置或与数据处理装置通信的用于生成制造的装置或设备执行权利要求1至2中任一项所述的方法。

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