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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridformteils. Hybridformteile werden in der Regel dadurch hergestellt, dass auf einen Grundkörper, der spanabhebend, gießtechnisch oder auf sonstige Weise vorgefertigt ist, durch ein Laserschmelzverfahren ein oder mehrere weitere Abschnitte aufgebaut werden, wozu lagenweise Pulvermaterial auf die Oberfläche des Grundkörper oder auf bereits verfestigtes, mit dem Grundkörper verbundenes oder teilverbundenes Pulvermaterial aufgetragen und durch Einwirkung von Strahlungsenergie bereichsweise aufgeschmolzen wird, um nach Verfestigung den Abschnitt oder einen Teil des Abschnittes zu bilden.
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Die Herstellung eines derartigen Hybridformteils ist beispielsweise in
EP 1 521 657 B1 beschrieben, dort wird eine weitgehend ebene Fläche eines Grundkörpers, die parallel zu einer Beschichtungsebene angeordnet ist, mit einer dünnen Pulverschicht beschichtet und die Pulverschicht nachfolgend durch Strahlungseinwirkung selektiv verfestigt, um einen generativ aufgebauten Abschnitt auf dem Grundkörper zu bilden.
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Aus
US 2002/0020164 A1 ist es außerdem bekannt, auf einen zylinderförmigen Körper durch lagenweise Abscheidung von geschmolzenem Material zusätzliche Abschnitte aufzuschmelzen, wobei das Material mit einer Düse auf eine äußere Oberfläche des rohrartigen oder zylinderförmigen Grundkörpers aufgetragen und durch Einwirkung von Strahlungsenergie verfestigt wird.
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US 5,855,149 A lehrt ein Verfahren zur Herstellung einer Schneiddüse, wobei auf der gekrümmten Mantelfläche der Schneiddüse mittels eines FDM-Verfahrens generativ aufgebaute Abschnitte angeordnet sind.
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DE 100 51 893 C2 lehrt die Herstellung von Bauteilen mittels Rapid Prototyping, das den direkten Aufbau eines Modells aus einem 3D-CAD-Datenmodell ermöglicht. Zunächst wird ein Grundkörper hergestellt und in einer Lasersinteranlage angeordnet, so dass auf dem Grundkörper ein Körper sukzessive aus einem Pulvermaterial durch Lasersinterverfahren aufgebaut werden kann.
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US 2002/0020164 A1 lehrt einen röhrenartigen Körper mit generativ aufgebrachten Abschnitten und einer Methode zu seiner Herstellung. Hierbei wird auf eine gekrümmte Oberfläche eines Grundkörpers mittels eines fused deposition modelling Verfahrens (FDM) ein generativer Aufbau von Abschnitten an der Mantelfläche eines röhrenartigen Körpers vollzogen.
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DE 10 2006 026 967 A1 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Zerspanwerkzeuges mit einem Werkzeughalter, an welchem lösbar ein Schneidwerkzeug gelagert ist, wobei ein Werkzeuggrundkörper gefertigt wird, welcher mittels eines selektiven Laserschmelzverfahrens zu der fertigen Form des Werkzeughalters gebracht wird.
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DE 694 27 305 T2 lehrt ein dreidimensionales Prototyp-Schnellbauverfahren, das durch gesteuertes Aufbringen/Abnehmen von Material einen Prototyp fertigt. Das Hauptuntersystem eines derartigen Verfahrens umfasst einen Rechner- und Steuerungsuntersystem, ein wahlweises Maskenformuntersystem, ein Teilekammer- und Werkstückflächenuntersystem, ein Umgebungssteuerungssystem, ein Untersystem, das durch Verfahren Materialien hinzufügt, ein Untersystem, das Verfahren umfasst, ein Lagenbearbeitungs- und Herstellungsuntersystem und ein Teilenachverarbeitungsuntersystem. Hierbei wird im Anschluss an die Maskenbildung in Echtzeit oder im Chargenbetrieb und so genannte „Maskenhandhabung” das Teilematerial durch additives Verarbeiten aufgebracht wird, wobei solche Schritte auch mit komplementären Materialien durchgeführt werden können und das aufgebrachte und verklebte Teile-Material den subtraktiven Verarbeitungsvorgängen ausgesetzt wird. Im Anschluss an ein erneutes Aufbringen von komplementären Materialien leeren Bereichen und anschließenden Oberflächenbehandeln werden diese Schritte für aufeinanderfolgende Lagen wiederholt, wie dies durch die Ausführungen von Oberflächenbehandlungs-Maskenbildungs- und Maskenhandhabungsprozessblöcke ausgeführt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart weiterzubilden, dass es mit erhöhter Genauigkeit durchgeführt werden kann, was den Aufbau der aufgeschmolzenen Abschnitte anbelangt, den Aufbau spannungsfrei gestalten zu können und das Verfahren mit relativ hoher Baugeschwindigkeit durchführen zu können. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Als Kern der Erfindung wird es angesehen, dass die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers wenigstens einen nicht eben ausgebildeten, nach oben gewölbten Oberflächenbereich umfasst, der von einer durch einen Beschichter aufgebrachten ebenen Pulverschicht überdeckt wird, wobei eine Verfestigung durch die Strahlungsenergie wenigstens in solchen Bereichen erfolgt, in denen gewölbte Oberflächenbereiche bis nahe unter die Oberfläche der ebenen Pulverschicht reichen, und der Grundkörper zumindest bereichsweise peripher von einer Konturmaske umgeben wird.
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Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass z. B. zylindrische, kegelstumpfartige, kuppel- oder tonnenförmig nach oben gewölbte oder sonstige konvex nach oben gewölbte Grundkörper durch einen Beschichter mit einer ebenen Oberflächenschicht im wesentlichen vollständig überdeckt werden können, um sie dann genau an solchen Oberflächenbereichen zu belichten, an denen die nach oben gewölbten Abschnitte bis nahe unter die Oberfläche der Pulverschicht reichen. Sobald in diesen Abschnitten z. B. eine abschnittsweise Verfestigung des Pulvermaterials erfolgt ist, kann der Körper entweder im Pulverbett oder unter einer ihn umgebenden Maske bewegt, insbesondere weiterverdreht werden, um auf den nächsten gewölbten oder sonstigen Flächenbereichen generativ weitere Abschnitte aufzubauen. Beispielsweise ist es so z. B. möglich, durch streifenartige Belichtung die Zylindermantelfläche eines zylindrischen Körpers mit aufgeschmolzenen „Raupen” zu belegen, wobei einzelne Raupen- oder Linienabschnitte voneinander beabstandet verfestigt werden und wobei der Grundkörper nach Verfestigen einer Raupe abschnittsweise gedreht wird. Bei nachfolgenden Beschichtungsschritten können zwischen zwei bereits verfestigten linienartigen Abschnitten weitere Abschnitte auch überlappend angeordnet werden, so dass im Endergebnis der zylinderartige oder rohrartige Grundkörper von einer generativ aufgebauten Mantelstruktur ganz oder teilweise umgeben ist, die eine sehr komplexe Struktur aufweisen kann und beispielsweise von Kühlkanälen oder dergleichen durchzogen ist. Durch linien- oder punktartige Anordnung von verfestigten Abschnitten und sukzessives Weiterdrehen bzw. Weiterbewegen des Grundkörpers wird es möglich, den auf der nicht ebenen Oberfläche angeordneten Aufbau weitgehend spannungsfrei auszubilden und je nach Bedarf mehr oder weniger fest mit dem Grundkörper zu verschmelzen. In der Regel wird das aufgebrachte Pulvermaterial der Pulverschicht ganz durchgeschmolzen, d. h. es erfolgt eine vollständige Aufschmelzung des vorzugsweise rein metallischen Pulvers. Es ist aber auch möglich, in Bereichen, in welchen der Hybridkörper mechanisch nach seiner Herstellung nicht sehr belastet wird, nur eine teilweise Aufschmelzung des Pulvers herbeizuführen, um in an sich bekannter Weise den Bauprozess zu beschleunigen.
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Als Beschichter kann grundsätzlich jeder Beschichter verwendet werden, der geeignet ist, ebene Schichten auf nicht ebene Oberflächen aufzubringen. Beispielsweise eine Beschichtervorrichtung, die einen Vorratsbehälter und ein Rackel umfasst. Auch der Materialauftrag mittels eines Siebbeschichters oder einer Düse ist im Falle einer nachgeschalteten Pulvereinebnung durch ein Rackel möglich.
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Der Grundkörper kann z. B. in einer Drehhalterung befestigt werden, die ein Verdrehen des Grundkörpers innerhalb der Baukammer beispielsweise um eine horizontale Achse ermöglicht. Es ist aber auch eine Befestigung des Grundkörpers in einer Vielachsendrehhalterung möglich, durch die der Grundkörper in alle möglichen Raumlagen gebracht und dort gehalten werden kann, um mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten ebenen Beschichtungsverfahren generative Abschnitte aufzubringen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung einer Konturmaske ist vorteilhaft, um einen z. B. zylindrischen oder kugeligen Grundkörper zu drehen. Der Grundkörper schaut mit einem oben liegenden Abschnitt durch eine Öffnung der Konturmaske hindurch, die Aufbringung der Pulverschicht erfolgt dann so, dass die Oberfläche der Konturmaske und der daraus hindurch stehende konvexe Abschnitt des Grundkörpers mit einer ebenen Pulverschicht bedeckt wird. Nach Verfestigung oder Teilverfestigung des Pulvers kann der Körper verdreht werden, wobei die Öffnung der Konturmaske z. B. mit beweglichen Lippen oder dergleichen versehen sein kann, so dass sich die Konturmaske auch an nicht zylinderartige Strukturen des Grundkörpers, die beim Aufbau gebildet werden, anpasst. Dabei ist es auch nicht schädlich, wenn bei der Bewegung des Grundkörpers innerhalb der Konturmaskenöffnung Pulver unter die Konturmaske fällt. Die Lagerung des Grundkörpers kann so vorgesehen werden, dass der Grundkörper oberhalb einer Pulverschicht angeordnet ist, die sich aus in die Konturmaske eindringendem Pulver unter dem Grundkörper bildet. Außerdem ist es möglich, dieses unter die Konturmaske eindringende Pulver laufend abzusaugen oder durch ein Gitter durchfallen zu lassen.
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Dazu ist es zweckdienlich, die Konturmaske beabstandet vom Träger anzuordnen und quasi als Dichtscheibe auszubilden, durch die der Grundkörper lediglich mit einem zu beschichtenden Abschnitt hindurch steht. Der äußere Randbereich der Konturmaske wird so ausgebildet, dass er mit der Innenwandung des Baubehälters dichtend abschließt. Wenn in diesem Zusammenhang von einem dichtenden Abschluss die Rede ist, so bedeutet dies lediglich, dass sich auf der Konturmaske mit den zum Grundkörper hinweisenden und zur Behälterwandung vorstehenden Dichtelementen eine ebene Pulverschicht aufbringen lässt. Ob dabei gewisse Pulvermengen durch die Dichtelemente hindurch dringen, ist nicht von Belang, da diese unterhalb der Konturmaske zwischengelagert oder auch laufend abgesaugt werden können.
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Es ist zweckdienlich, wenn die Konturmaske von dem vorgefertigten Körper zumindest bereichsweise abgestützt wird. Der vorgefertigte Grundkörper kann aber auch zumindest teilweise von der Konturmaske getragen werden, wenn dies zweckdienlich erscheint. Zur Durchführung des Verfahrens ist es äußerst zweckdienlich, wenn der vorgefertigte Grundkörper derart in einer Ausnehmung der Konturmaske angeordnet ist, dass er in wenigstens einem Rotations- oder Translationsfreiheitsgrad beweglich ist. Dies ermöglicht eine Durchführung des generativen Aufbaus auf der nicht ebenen Oberfläche des Grundkörpers, ohne den Grundkörper von der Konturmaske trennen zu müssen. Zur Vereinfachung des Verfahrensaufbaus ist es zweckdienlich, wenn die Konturmaske schablonenartig an die Umrisse unterschiedlicher Grundkörper angepasst werden kann und die Konturmaske während des Bauprozesses hinsichtlich ihrer Durchtrittsöffnung veränderbar ist. Man denke beispielsweise an einen walzenartigen vorgefertigten Grundkörper, dessen Oberfläche mit einer Mantelstruktur beschichtet wird, was zu einer Vergrößerung des Durchmessers des Grundkörpers führt. Die Konturmaske kann dann während des Bauprozesses hinsichtlich ihrer Durchtrittsöffnung an die Durchmesservergrößerung des Grundkörpers angepasst werden. Dazu ist es möglich, dass die Konturmaske aus verschiebbaren Abschnitten besteht, die bei der Durchführung des Verfahrens an den sich verändernden Grundkörper angepasst werden. Es ist aber auch denkbar, eine Grundkonturmaske vorzusehen, die z. B. eine zentrale Ausnehmung aufweist, in die wenigstens ein einsetzbarer Anschlusseinsatz aufgenommen wird, der an einen ganz speziellen Grundkörper angepasst ist. Die Konturmaske kann zur Durchführung des Verfahrens mit einer Basisausnehmung versehen sein, in die ein einsetzbarer Anschlusseinsatz aufgenommen werden kann, wobei dieser Anschlusseinsatz eine oder mehrere Einzelöffnungen aufweisen kann, die wiederum an den Grundkörper angepasst sind. Abhängig von den Notwendigkeiten, die mit Pulvern unterschiedlicher Art einhergehen, kann es auch zweckdienlich sein, die Konturmaske während des Bauprozesses zu heizen oder zu kühlen.
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Weitere Ansprüche befassen sich mit Möglichkeiten, die Konturmaske während des Verfahrens zu bewegen, beispielsweise vertikal zu verfahren, hoch- und/oder abzuklappen oder in eine Pulverabführposition zu überführen, d. h. eine Position, in der das auf der Konturmaske gelagerte Pulver z. B. durch sich öffnende Durchlässe der Konturmaske unter die Konturmaske fällt und dort von der Unterseite des Bauraums abgesaugt werden kann. Schließlich ist es auch möglich, die Konturmaske als Verpackungsmaterialbestandteil nach Entnahme der dreidimensionalen Objekte aus der Baukammer zu verwenden.
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Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen
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1 eine schematische Seitenansicht eines kreiszylindrischen Grundkörpers an dessen gewölbten Oberflächenbereich abschnittsweise generativ aufgebaute Abschnitte aufgebaut sind;
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2 eine schematische Seitenansicht eines kreiszylindrischen Grundkörpers, der mit Kühl- und/oder Heizkanälen versehen ist und an dessen gewölbten Oberflächenbereich die Kühl- und/oder Heizkanäle fortsetzende generativ aufgebaute Abschnitte aufgebaut sind;
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3 eine schematische Seitenansicht eines rohrartigen Grundkörpers, der vollumfänglich generativ aufgebaute Abschnitte aufweist, die in einer bestimmten Aufbaureihenfolge aufgebaut wurden;
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4 eine schematische Seitenansicht eines eine Kegelstumpfform aufweisenden Grundkörpers, an dessen Mantelfläche generativ aufgebaute Abschnitte aufgebaut sind;
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5 eine schematische Draufsicht des kegelstumpfförmigen Grundkörpers gemäß 4;
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6 eine schematische Seitenansicht eines alternativen Grundkörpers, auf dessen nach oben gewölbter Oberfläche jeweils ein generativ aufgebauter Abschnitt aufgebaut ist;
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7 eine schematische Seitenansicht dreier Grundkörper, auf deren gewölbten Oberflächenbereich generativ hergestellte Abschnitte aufgebaut sind, wobei die Grundkörper durch eine Konturmaske innerhalb eines Verpackungselementes fixiert sind.
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In Zeichnungsfigur 1 ist ein kreiszylindrischer Grundkörper 1 dargestellt, der aus einem spanabhebenden oder einem gießtechnischen Verfahren vorgefertigt und in einem mit pulverförmigen Baumaterial 2 gefüllten Raum an einem Träger 3 drehbar gelagert ist. Bei dem Laserschmelzverfahren wird der in einem Laser 4 generierte Laserstrahl durch einen Scannerspiegel 5 auf die Oberfläche 6 des Grundkörpers 1 und/oder des Baumaterials 2 derart abgelenkt, dass ein generativ aufgebauter Abschnitt 7 durch Aufschmelzen und Aushärten des Baumaterials 2 hergestellt wird. Die zu beschichtende Oberfläche 6 weist wenigstens einen nicht eben ausgebildeten, nach oben gewölbten Oberflächenbereich 8 auf. Dieser wird durch von einem Beschichter 9 aufgebrachten ebenen Baumaterial 2 überdeckt, wobei eine Verfestigung durch die Strahlungsenergie wenigstens in solchen Bereichen erfolgt, in denen gewölbte Oberflächenbereiche 8 bis nahe unter die ebene Oberfläche der Pulverschicht reichen. Im Falle des dargestellten kreiszylindrischen Grundkörpers 1 weist dieser einen gleichmäßig konvex ausgebildeten Oberflächenbereich 8 auf. Grundsätzlich kann der Oberflächenbereich 8 als Zylindermantelabschnitt, Kegelmantelabschnitt oder Kegelstumpfabschnitt (vgl. 4 und 5) oder als sonst konvex nach oben gewölbter Abschnitt ausgebildet sein. Im Falle der drehbeweglichen Lagerung des Grundkörpers 1 kann dieser während des Aufbauverfahrens derart bewegt werden, dass ein jeweils höchster erhabener Abschnitt des Grundkörpers 1 belichtet wird.
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Ferner ist der Träger 3 der Vorrichtung gemäß 1 mit einem Vibrationselement 10 versehen, das während oder nach dem Bauvorgang aktiviert wird. Das oder die Vibrationselement(e) 10 dienen dazu, das pulverartige Baumaterial 2 derart in Schwingung zu versetzen, dass einerseits ein Verdrehen des Grundkörpers 1 mit bereits darauf aufgebauten Abschnitten 7 erleichtert wird und/oder durch die Aktivierung des Vibrationselementes 10 die Entnahme des Hybridbauteils 1, 7 erleichtert wird. Alternativ kann das Vibrationselement 10 statt auf dem Träger 3 auch auf sonstige Weise in das Pulverbett 11 und/oder an eine Konturmaske 12 angeordnet werden. Zusätzlich oder alternativ kann zu dem Vibrationselement auch ein Gas derart in das Pulver eingeleitet werden, so dass sich dieses temporär „fluidisiert”.
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Um den Bedarf an Baumaterial 2 für das Verfahren zu reduzieren und bedarfsweise eine bessere Beweglichkeit des Grundkörpers zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß, wenn der Grundkörper 1 zumindest bereichsweise peripher von einer Konturmaske 12 umgeben, vgl. hierzu 2, 4–7. Die Konturmaske 12 ist derart angeordnet, dass sie an ihren Ausnehmungen 13 den Grundkörper 1 zumindest bereichsweise beaufschlagt, so dass es nicht mehr erforderlich ist, den gesamten Grundkörper in einem mit Pulvermaterial 2 aufgefüllten Pulverbett 11 zu lagern. Normalerweise müsste das Volumen unterhalb der Konturmaske 12 und an oberhalb des Trägers 3 mit Baumaterial befüllt werden (vgl. 1). Im Zusammenhang mit der Konturmaske 12 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Konturmaske 12 mit ihrem Rand 14 der Ausnehmung 13 variabel und unterschiedliche Bauteilgeometrien/-größen anpassbar ist. Dies wird beispielsweise durch einen flexibel ausgebildeten Ausnehmungsrandbereich 14, wie er in Zeichnungsfigur 2 dargestellt (Schraffur) ist, erreicht. Dieser dort flexibel ausgebildete Ausnehmungsrand 14 ist derart bemessen, dass der generativ aufgebaute Abschnitt 7 bei Verdrehung des Grundkörpers 1 den flexiblen Rand 14 verbiegt und durch die federnde elastische Eigenschaft des Randes 14 dieser nach „Abtauchen” des aufgebauten Abschnittes 7 der Ausnehmungsrand 14 mit der restlichen Konturmaske 12 wieder eine im wesentlichen ebene Oberfläche bildet. Während des Verschwenkens des Grundkörpers 1 und des temporären Auslenkens des Ausnehmungsrandes 14 kann Baumaterial 2 in den Bereich unterhalb der Konturmaske 12 gelangen. Dies hat aber keine wesentlichen Auswirkungen. Bei einem daran nachfolgenden Beschichtungsvorgang kann es vorgesehen sein, diesen mit einer größeren Menge an Baumaterial 2 zu vollziehen, so dass das durch die temporäre Auslenkung des Ausnehmungsrandes 14 „heruntergefallene” Baumaterial 2 durch das Aufbringen einer größeren Menge an Baumaterial 2 ausgeglichen werden kann.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Konturmaske 12 von dem vorgefertigten Grundkörper 1 zumindest bereichsweise abgestützt wird, vgl. 6. Dabei kann sich die Konturmaske 12 mit ihrem äußeren Rand 15 bis zur Innenwandung 16 einer Baukammer 17 erstrecken und diese vorzugsweise dichtend abschließen, so dass auch während der Höhenverlagerung A des Trägers 3 nur unwesentliche bis geringste Mengen Baumaterial 2 an der Grenzfläche des äußeren Randes 15 der Konturmaske 12 und der Innenwandung 16 der Baukammer 17 hindurchgelangen kann. Der Grundkörper 1 kann mit Sollbruchstellen 27 versehen sein, die ein Vereinzeln von jeweils mit einem generativ aufgebauten Abschnitt 7 versehener Bereiche auf einfache Weise ermöglicht.
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In Zeichnungsfigur 3 ist ein rohrartiger Grundkörper 1 dargestellt, der mit Kühl- oder Heizkanalabschnitten 18 versehen ist. Auf diesen Grundkörper 1 sind vollumfänglich Abschnitte 7 generativ aufgebaut. Dabei wurde der Grundkörper 1 mehrmals verdreht, eine Abfolge der Verdrehungen ist in Kleinbuchstaben dargestellt, so ergibt sich eine Aufbauabfolge und damit eine Verdrehung des Grundkörpers 1 nach der alphabetischen Folge (a, b, c, ..., l). Hierbei wurde der insgesamt aufgebaute Abschnitt 7 in zwölf Teile untergliedert. Es ist selbstverständlich auch möglich, eine höhere Unterteilung als zwölf zu wählen, so dass sich aus den „breiten” Abschnitten 7 immer feinere Abschnitte 7 oder sogar punktuelle, linienartige Aufbauabschnitte 7 für das Verfahren ergeben. Auch eine Bestrahlung in kästchenartigen Abschnitten oder in Abschnitte, die eine kurze oder unterschiedlich lange Linienform aufweisen, kann die ins verfestigte Material eingebrachte Eigenspannung reduzieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die nacheinander belichteten Abschnitte 7 voneinander beabstandet, so dass genügend Zeit bleibt, nach dem Aufbau des ersten Abschnittes 7a diesen abkühlen zu lassen und den darauf folgenden Abschnitt 7b während der Abkühlphase aufzubauen, so dass bis zum Aufbau eines benachbarten Abschnittes 7c, z. B. des Abschnittes d, der an den Abschnitt a angrenzt, zwischenzeitlich der Abschnitt b und c aufgebaut wurde und damit eine vergrößerte Abkühlzeit des Abschnittes a bis zum Aufbau des benachbarten Abschnittes d erreicht wurde und dadurch Eigenspannungen herabgesetzt werden.
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Auch eine Überlappung (nicht dargestellt) benachbarter Abschnitte 7 kann das Laserschmelzergebnis positiv beeinflussen.
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Die Kühl- und Heizabschnitte 18 können sich sowohl vom Grundkörper 1 in einen Abschnitt 7 fortsetzen (vgl. Abschnitte d und k), als auch von einem ersten Abschnitt 7 in einen weiteren Abschnitt 7 fortsetzen (vgl. die Führung des Heiz-/Kühlkanals 18 in den Abschnitten b und e sowie i und l).
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch ein Kegelstumpfgrundkörper 1 an seiner Mantelfläche mit generativ aufgebauten Abschnitten 7 versehen werden, wie in Zeichnungsfiguren 4 und 5 dargestellt. Hierbei ist der vorgefertigte Grundkörper 1 derart in der Ausnehmung 13 der Konturmaske 12 angeordnet, dass er verdrehbar ist, in der dargestellten Ausführungsform wird der Kegelstumpfabschnitt um seine Rotationsachse 19 verdreht. Aus der Draufsicht gemäß 5 ist ersichtlich, dass die Ausnehmung 13 der Konturmaske 12 streifenartig ist, auf ihr wird das Pulvermaterial mittels des Beschichters 9 in ebenen Schichten aufgetragen und anschließend über den aus dem Laser 4 generierten und über den Scannerspiegel 5 abgelenkten Laserstrahl bereichsweise verfestigt. Dabei ist es möglich, entweder zuerst mehrere Schichten Baumaterial 2 auf die durch die Ausnehmung 13 der Konturmaske 12 freigelegte Oberfläche 6 des Grundkörpers 1 aufzubauen und den Grundkörper 1 danach zu verdrehen. Alternativ kann auch sukzessiv nach jeder aufgebauten Schicht der Grundkörper 1 verdreht werden. Zum Verdrehen des Grundkörpers 1 ist dieser in einer Drehhalterung 20 drehbar gelagert. Diese kann entweder motorisch und/oder computergesteuert aktiviert werden oder manuell von Hand verdrehbar sein. Die genaue Ausgestaltung der Drehhalterung 20 ist in den Figuren nicht dargestellt, sie kann jedoch beispielsweise an den Abstützelementen 21 der Konturmaske 12 eingearbeitet sein, integraler Bestandteil der Konturmaske 12 sein und/oder als separates Bauteil direkt auf den Träger 3 installiert werden.
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Eine weitere alternative Ausgestaltungsform des Herstellungsverfahrens der Hybridformteile ist in Zeichnungsfigur 7 dargestellt, hierbei ist ersichtlich, dass die Grundkörper 1 von der Konturmaske 12 getragen werden, wobei die Abstützelemente 21 der Konturmaske 12 während des Bauprozesses auf dem Träger 3 angeordnet sind und nach dem Bauprozess als Bestandteil der Verpackung dienen können. Die Verpackung besteht dabei aus einer äußeren Hülle 22 (beispielsweise Transportbehältnis), wobei die Konturmaske 12 und ihre Abstützelemente 21 die Grundkörper 1 derart tragen, dass diese zur Transporthülle 22 beabstandet sind. In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn während oder nach dem Herstellungsverfahren an entsprechende Stellen der Konturmaske entweder generativ aufgebaut oder nachträglich angesetzt Stabilisierungsstreben 23 an dem oberen Bereich der Konturmaske 12 angeordnet sind. Diese können dann den generativ aufgebauten Abschnitt 7 vor einer kollabierenden Transporthüllenwand 22 schützen.
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Ferner geht aus Zeichnungsfigur 7 hervor, dass es zweckmäßig sein kann, die Konturmaske 12 als Grundmaske 24 auszubilden, die aus beispielsweise drei Ausnehmungen 25 besteht, in die entsprechende einsetzbare Anschlusseinsätze 26 aufnehmbar sind, die wiederum mit einer Ausnehmung 13 zur Aufnahme des Grundkörpers 1 versehen sind. Durch die Verwendung von Anschlusseinsätzen 26 kann ein einheitlicher Grundmaskentyp 24 gefertigt werden, in den entsprechend der verwendeten Grundkörpergeometrien und/oder -dimensionen unterschiedliche Anschlusseinsätze 26 verwendet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Baumaterial
- 3
- Träger
- 4
- Laser
- 5
- Scannerspiegel
- 6
- Oberfläche v. 1
- 7
- Abschnitt
- a–l
- Aufbauabfolge v. 7
- 8
- Bereich v. 6
- 9
- Beschichter
- 10
- Vibrationselement
- 11
- Pulverbett
- 12
- Konturmaske
- 13
- Ausnehmungen v. 12
- 14
- Ausnehmungsrand
- 15
- Rand (äußerer) v. 12
- 16
- Innenwand v. 17
- 17
- Behälter
- 18
- Kühl-/Heizkanalabschnitt
- 19
- Rotationsachse v. 1
- 20
- Drehhalterung
- 21
- Abstützelement v. 12
- 22
- Hülle
- 23
- Stabilisierungsstreben
- 24
- Grundmaske v. 12
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Anschlußeinsätze
- 27
- Sollbruchstelle v. 1
- A
- Pfeil
