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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines Bauelementes, insbesondere einer Strömungsmaschine.
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Obwohl auf beliebige Anwendungsfälle anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf eine Strömungsmaschine näher erläutert.
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Beim generativen Aufbau von Bauelementen aus einem Pulverbett mittels Energieeintrag in das Pulverbett, beispielsweise mittels eines Laserstrahls oder eines Elektronenstrahls, wird das Bauelement aus dem Pulverbett heraus durch lokales, schichtweises Verschmelzen oder Sintern des Pulvermaterials aufgebaut. Die Schüttungsdichte in dem Pulverbett ist bei derartigen generativen Prozessen nicht grundsätzlich möglichst dicht. Weiterhin kann es bei dem Aufbauen aus dem Pulverbett zu einem Einschluss von Gas in dem Bauelement und dadurch zur Porenbildung in dem Bauelement kommen. Ferner können Gasanteile auch schon in dem Pulvermaterial durch den Herstellungsprozess des Pulvermaterials eingeschlossen sein.
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Die
US 2008/0156263 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Bauelementes, wobei ein pulverförmiges Material schichtweise in Bereichen, welche einem Profil des zu erstellenden Bauelementes entsprechen, verfestigt wird. Der Energieeintrag erfolgt mittels einem Laser oder einer anderen Energiequelle. Die Vorrichtung weist einen Träger auf, auf welchem das Bauelement erzeugt wird, und einen Dosierer zum schichtweisen Aufbringen des unverfestigten Materials auf den Träger oder auf eine bereits teilweise verfestigte Pulverschicht.
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Die
US 5,934,343 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines Bauelementes, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Dosieren und Verteilen eines Pulvers aufweist. Ein Rotationsdosierer ist zum Ablegen des Pulvers mittels Schwerkraft auf einer bewegliche Platte vorgesehen, wobei die Platte in eine Position bewegbar ist, welche benachbart zu einem Pulverbett ist. Das Pulver kann über das Pulverbett mittels einer Verteileinrichtung verteilt werden.
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Die
DE 10 2007 029 142 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum generativen Aufbau eines Bauelementes, mit einer Einrichtung zum Auftragen von Pulver auf eine Auftragsoberfläche und mit einem Pulverbehälter und mit einer Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen Pulverbehälter und Auftragsoberfläche. Der Pulverbehälter besteht zumindest teilweise aus einem leitenden Material, wobei der Pulverbehälter bei anliegender Spannung an seiner zu der Auftragsoberfläche gerichteten Seite eine Öffnung aufweist oder vollkommen offen ist. Der Pulverbehälter ist mit einem Vibrationsmechanismus zum Verhindern einer unerwünschten Verdichtung des Pulvers wirkverbunden.
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Die
DE 693 30 495 T2 beschreibt ein Verfahren zum generativen Herstellen eines Bauelementes, wobei eine Pulverschicht mittels eines Dosierkopfes in einem vorbestimmten Bereich abgelegt wird und anschließend ein Bindematerial in vorbestimmte Abschnitte der Pulverschicht eingebracht wird, um eine Schicht verfestigten Pulvermaterials in den vorbestimmten Bereichen zu erhalten. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis die einzelnen Schichten das Bauelement aufbauen. Das nicht verfestigte Pulvermaterial wird anschließend entfernt. Die Vorrichtung weist einen Vibrationsmechanismus zum Verdichten des Pulvers auf, welcher mit einem Pulverbehälter wirkverbunden ist.
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An diesen oben genannten Anordnungen ist jeweils nachteilig, dass bei einem selektiven Aufschmelzen des Materials oder bei einem Verbindern des Materials durch mangelnde Schüttdichte des Ausgangsmaterials und/oder durch Gaseinschlüsse in dem Ausgangsmaterial Inhomogenitäten in dem Bauelement entstehen. Diese Inhomogenitäten haben eine reduzierte Festigkeit und Lebensdauer des Bauelementes zur Folge. Dies gilt es verständlicherweise zu vermeiden.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes zur Verfügung zu stellen, wobei sowohl die Festigkeitseigenschaften als auch die Porenfreiheit des generativ erzeugten Bauelementes gegenüber beschriebenen Verfahren zu verbessern sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
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Demgemäß ist ein Verfahren zum generativen Herstellen eines Bauelementes, insbesondere einer Strömungsmaschine, vorgesehen, mit folgenden Verfahrensschritten: Abschnittsweises Verfestigen eines Pulverbettes mittels Energieeintrag unter Ausbildung eines lokalen Schmelzbades in dem Pulverbett; und Vibrieren des Pulverbettes zum Ausbringen von Gasbestandteilen aus dem lokalen Schmelzbad.
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Ferner ist eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines Bauelementes, insbesondere einer Strömungsmaschine, vorgesehen, mit einer Energieeintragseinrichtung zum abschnittsweisen Verfestigen eines Pulverbettes mittels Energieeintrag unter Ausbildung eines lokalen Schmelzbades in dem Pulverbett und einer Vibrationseinrichtung zum Vibrieren des Pulverbettes zum Ausbringen von Gasbestandteilen aus dem lokalen Schmelzbad. Zum Vibrieren des Pulverbettes kann ein Rütteltisch verwendet werden. Durch die Verwendung eines Rütteltisches werden die Inhomogenitäten in der Schichtstärke vermindert und die Schüttdichte in jeder Schicht erhöht. Dadurch entstehen weniger Hohlräume zwischen den Partikeln wodurch sich der Energieeintrag erhöht und Bindefehler sich verringern.
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Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, während dem Erzeugen des lokalen Schmelzbades dieses mit einer Vibration zu beaufschlagen. Hierdurch werden Gasbestandteile in dem lokalen Schmelzbad ausgetrieben, wodurch eine hohe Homogenität und Porenfreiheit und damit auch eine erhöhte Festigkeit des zu erstellenden Bauelementes erzielt wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird das Pulver schichtweise verfestigt, wobei ein Profil des zu erstellenden Bauelementes einem verfestigten Abschnitt einer Pulverschicht des Pulverbettes entspricht. Hierdurch ist das Bauelement schichtweise aus dem Pulverbett aufbaubar, wodurch ein schneller Aufbau des Bauelementes gewährleistet ist.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird mittels des Energieeintrags eine zu verfestigende Pulverschicht jeweils integral mit einer bereits verfestigten Pulverschicht verbunden, wodurch eine hohe Festigkeit des Bauelementes erreicht wird.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird eine Arbeitsoberfläche während dem abschnittsweisen Verfestigen des Pulverbettes entsprechend einer Schichtdicke einer zu verfestigenden Pulverschicht abgesenkt, wobei zur Ausbildung der zu verfestigenden Pulverschicht unverfestigtes Pulvermaterial des Pulverbettes auf der Arbeitsoberfläche aufgebracht wird. Hierdurch ist eine Schichtdicke des zu erstellenden Bauelementes exakt einstellbar, wodurch das Bauelement mit hoher Maßhaltigkeit hergestellt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird vor dem abschnittsweisen Verfestigen des Pulverbettes eine Oberfläche des Pulverbettes mittels einer Glättungseinrichtung geglättet. Hierdurch ist eine konstante Schichtdicke gewährleistet, wodurch sich die Maßhaltigkeit des erzeugten Bauelementes zusätzlich erhöht.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird das Vibrieren des Pulverbettes vor dem abschnittsweisen Verfestigen des Pulverbettes zum Erhöhen einer Schüttdichte und/oder Kompaktieren des Pulverbettes durchgeführt. Hierdurch wird eine höhere Packungsdichte des Pulverbettes erreicht, wodurch eine Vergleichmäßigung der Pulverschicht und ein hinsichtlich seiner Porenfreiheit optimiertes Bauelement mit verbesserten Festigkeitseigenschaften erzeugt wird.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird das Vibrieren des Pulverbettes mittels einer Vibrationseinrichtung, insbesondere einer Ultraschalleinrichtung, durchgeführt, wodurch eine sehr schnelle Kompaktierung und/oder Erhöhung der Schüttdichte des Pulverbettes und ein schnelles Austreiben von Gasbestandteilen aus dem lokalen Schmelzbad erreicht wird. Hierdurch reduziert sich die Verfahrenszeit.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird der Energieeintrag in das Pulverbett mittels einer energiereichen Strahlung, insbesondere Laserstrahlung und/oder Elektronenstrahlung, durchgeführt, wodurch mit hoher Auflösung lokal Energie in das Pulverbett einbringbar ist, hierdurch erhöht sich die Maßhaltigkeit des erzeugten Bauelementes.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens weist das Pulverbett ein Metallpulver oder Keramikpulver oder ein intermetallische Phase auf, wodurch das hergestellte Bauelement mechanisch hoch belastbar und temperaturbeständig ist.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Energieeintrageinrichtung als Laserstrahleinrichtung oder als Elektronenstrahleinrichtung ausgebildet. Hierdurch ist das Pulverbett mit hoher Präzision selektiv aufschmelzbar, wodurch sich die Fertigungstoleranzen des Bauelementes reduzieren.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Vibrationseinrichtung als Ultraschalleinrichtung ausgebildet, wodurch das Austreiben von Gasbestandteilen aus dem lokalen Schmelzbad sowie das Kompaktieren und/oder die Erhöhung der Schüttdichte des Pulverbettes beschleunigt und optimiert werden.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung weist die Vorrichtung einen Pulverbehälter zur Aufnahme des Pulverbettes auf, wobei die Vibrationseinrichtung mit dem Pulverbehälter wirkverbunden ist. Hierdurch ist das Pulverbett mit mechanisch einfachen Mitteln mit Vibrationen zu beaufschlagen, wodurch sich die Herstellungskosten für die Vorrichtung reduzieren.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Vibrationseinrichtung zum Erhöhen einer Schüttdichte und/oder zum Kompaktieren des Pulverbettes ausgebildet, wodurch eine Vergleichmäßigung der Pulverschicht erzielt wird. Hierdurch erhöht sich die Homogenität und die Festigkeit des hergestellten Bauelementes.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen
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1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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2 eine Aufsicht der Vorrichtung gemäß 1.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale – sofern nichts anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum generativen Herstellen eines Bauelementes 2, insbesondere eines dreidimensionalen Bauelementes 2, in einer Seitenansicht. Die 2 illustriert die Vorrichtung 1 in einer Aufsicht.
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Das Bauelement 2 ist insbesondere Komponente einer Strömungsmaschine, beispielsweise einer Gasturbine oder eines Verdichters. Das Bauelement 2 ist beispielsweise als Rotor, Stator, Leitschaufel, Laufschaufel, Gehäuse, Gehäusebestandteil und/oder dergleichen der Strömungsmaschine ausgebildet. Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise einen Pulverbehälter 3 zur Aufnahme eines pulverförmigen Werkstoffes bzw. eines Pulvermaterials auf. Der pulverförmige Werkstoff bildet in dem Pulverbehälter 3 ein Pulverbett 4. Der pulverförmige Werkstoff bzw. das Pulverbett 4 weist vorzugsweise ein Metallpulver auf. Alternativ oder zusätzlich kann der pulverförmige Werkstoff bzw. das Pulverbett 4 ein Kunststoff- und/oder Keramikmaterial oder ein Gemenge aufweisen. Das Pulverbett 4 kann insbesondere auch eine kolloidale Suspension als Werkstoff aufweisen. Der Pulverbehälter 3 ist beispielsweise als einseitig offener Quader oder Würfel ausgebildet. Der Pulverbehälter 3 ist beispielsweise an einem nicht dargestellten Rahmen der Vorrichtung 1 montiert. Das Pulverbett 4 weist vorzugsweise eine Vielzahl an Pulverschichten 21–24 auf.
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Vorzugsweise in dem Pulverbehälter 3 ist ein Hubtisch 5 angeordnet, welcher in dem Pulverbehälter 3 vorzugsweise vertikal entlang einer z-Richtung der Vorrichtung 1 von einem Boden 6 des Pulverbehälters 3 weg oder zu diesem hin, insbesondere stufenlos, verschieblich ist. Der Hubtisch 5 ist zum vertikalen Verfahren desselben beispielsweise mittels einer Kolbenstange 7 mit einer Hubtischantriebseinrichtung 8 wirkverbunden. Der Hubtisch 5 bildet mit dem Pulverbehälter 3 einen Aufnahmeraum für das Pulverbett 4. Mittels des Hubtisches 5 kann das Pulverbett 4 in dem Pulverbehälter 3 angehoben und abgesenkt werden. Der Hubtisch 5 bildet eine Arbeitsoberfläche 9 der Vorrichtung 1 aus, welche dem Pulverbett 4 zugewandt ist. Die Hubtischantriebseinrichtung 8 ist beispielsweise als Schrittmotor 8 ausgebildet.
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Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Vibrationseinrichtung 10 zum Aufbringen von Vibrationen auf das Pulverbett 4 auf. Die Vibrationseinrichtung 10 ist vorzugsweise als Ultraschalleinrichtung 10, insbesondere als Piezoeinrichtung, ausgebildet. Alternativ kann die Vibrationseinrichtung 10 beispielsweise als ein mit einer Unwucht versehener Elektromotor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Vibrationseinrichtung 10 mit dem Pulverbehälter 3 wirkverbunden oder gekoppelt. Die Vibrationseinrichtung 10 kann auch mit dem Hubtisch 5 wirkverbunden sein. Beispielsweise ist die Vibrationseinrichtung 10 in die Hubtischantriebseinrichtung 8 integriert. Die Vibrationseinrichtung 10 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese Vibrationen so auf das Pulverbett 4 aufbringt, dass eine Schüttdichte des Pulverbettes 4 erhöht wird und/oder das Pulverbett 4 mittels der Vibrationen kompaktiert wird. Unter der Schüttdichte des Pulverbettes 4 ist die Dichte eines Gemenges aus dem pulverförmigen Werkstoff und einem Fluid, beispielsweise Luft, welches Hohlräume zwischen Partikeln des pulverförmigen Werkstoff ausfüllt, zu verstehen. Der pulverförmige Werkstoff und das Fluid lösen sich dabei nicht ineinander.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung 1 eine Energieeintragseinrichtung 11 auf, welche vorzugsweise als Laserstrahleinrichtung 11 oder als Elektronenstrahleinrichtung 11 ausgebildet ist. Die Energieeintragseinrichtung 11 ist derart zu dem Pulverbehälter 3 positioniert, dass eine energiereiche Strahlung 12 auf das Pulverbett 4 wirken kann. Beispielsweise ist die Energieeintragseinrichtung 11 relativ zu dem Pulverbett 4 mittels einer Verfahreinrichtung 13 in einer x-Richtung und oder in einer y-Richtung der Vorrichtung 1 beliebig horizontal verschiebbar, wodurch eine Oberfläche 19 des Pulverbettes 4 beispielsweise mittels der energiereichen Strahlung zeilenweise abfahrbar ist. Alternativ ist der Pulverbehälter 3 beliebig horizontal zu der Energieeintragseinrichtung 11 verschieblich. Die Energieeintragseinrichtung 11 kann auch relativ zu dem Pulverbehälter 3 feststehend ausgebildet sein, wobei die energiereiche Strahlung 12 beispielsweise mittels einer Spiegeleinrichtung zeilenweise über die Oberfläche 19 geführt wird.
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Die Vorrichtung 1 weist einen Pulvervorratsbehälter 15 auf, welcher der Aufnahme von unverfestigtem Pulvermaterial dient. Der Pulvervorratsbehälter 15 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser zum Dosieren des pulverförmigen Werkstoffes eine definierte Pulvermenge abgeben kann. Der Pulvervorratsbehälter 15 ist vorzugsweise mittels einer Verfahreinrichtung 14 beliebig in x-, y- und/oder z-Richtung relativ zu dem Pulverbett 4 verfahrbar.
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Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine Glättungseinrichtung 16, welche beispielsweise als Glättungsrolle 16 oder als Abziehklinge 16 ausgebildet ist, auf. Die Glättungseinrichtung 16 dient zum Glätten der Oberfläche 19 des Pulverbettes 4. Die Glättungseinrichtung 16 ist beispielsweise mittels einer Verfahreinrichtung 17 in x-, und z-Richtung verfahrbar.
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Eine Steuereinrichtung 18 dient beispielsweise dem Ansteuern der Hubtischantriebseinrichtung 8, der Vibrationseinrichtung 10, der Energieeintragseinrichtung 11 und/oder der Verfahreinrichtungen 13, 14, 17 und ist mit diesen beispielsweise mittels nicht dargestellter Datenleitungen wirkverbunden. Die Steuereinrichtung 18 kann ein Softwaremodul aufweisen.
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Ein bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zum generativen Herstellen des Bauelementes 2 mit der Vorrichtung 1 wird im Folgenden beispielhaft erläutert. Ein CAD-Modell des zu erstellenden Bauelementes 2 wird zunächst beispielsweise mittels des Softwaremoduls der Steuereinrichtung 18 in eine beliebige Anzahl an Schichten mit einer definierten Schichtdicke zerlegt. Vorzugsweise weisen alle Schichten des Bauelementes 2 die gleiche Schichtdicke auf. Das Bauelement 2 wird beispielsweise in z-Richtung schichtweise aufgeteilt. Jede Schicht des Bauelementes 2 weist jeweils ein entsprechendes Profil 20 oder einen Umriss 20 des Bauelementes 2 auf.
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Zum Herstellen des Bauelementes 2 wird der Hubtisch 5 mittels der Hubtischantriebseinrichtung 8 in dem Pulverbehälter 3 beispielsweise in z-Richtung in eine oberste vertikale Initialposition I verfahren. Mittels des Pulvervorratsbehalters 15 wird auf dem Hubtisch bzw. auf der Arbeitsoberfläche 9 der Vorrichtung eine erste Pulverschicht 21 abgelegt. Die erste Pulverschicht 21 bildet zunächst das Pulverbett 4. Die Vibrationseinrichtung 10 bringt anschließend oder während dem Dosieren der ersten Pulverschicht 21 eine Vibrationsbelastung auf die erste Pulverschicht 21 bzw. das Pulverbett 4 auf.
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Mittels der Glättungseinrichtung 8 wird die Oberfläche 19 des Pulverbettes 4 geglättet, während vorzugsweise die Vibrationseinrichtung 10 weiter das Pulverbett 4 in Vibration versetzt. Durch das Vibrieren des Pulverbettes 4 wird die Schüttdichte des Pulverbettes 4 erhöht und/oder das Pulverbett 4 wird kompaktiert. Nach dem Aufbringen und Glätten des Pulverbettes 4 entspricht eine Schichtdicke der ersten Pulverschicht 21 vorzugsweise einer Schichtdicke einer ersten Schicht des Bauelementes 2.
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In die erste Pulverschicht 21 bzw. in das Pulverbett 4 wird mittels der Energieeintragseinrichtung 11 selektiv Energie eingebracht. Die Energieeintragseinrichtung 11 fährt dabei beispielsweise die Oberfläche 19 des Pulverbettes 4 mittels der Verfahreinrichtung 13 zeilenförmig ab. Die Energieeinbringung erfolgt dabei nicht über eine gesamte Zeilenlänge sonder nur derart, dass das Profil 20 einer entsprechenden Schicht des zu erstellenden Bauteils 2 in der ersten Pulverschicht 21 abgebildet wird. Hierdurch wird die erste Pulverschicht 21 entsprechend dem Profil 20 des Bauelementes 2 selektiv aufgeschmolzen oder versintert. Abschnitte der ersten Pulverschicht 21, in die kein Energieeintrag erfolgt, werden nicht aufgeschmolzen und verbleiben vorzugsweise unverändert in Pulverform. Bei dem selektiven Aufschmelzen oder Versintern der ersten Pulverschicht 21 bzw. des Pulverbettes 4 bildet die Energieeintragseinrichtung 11 mittels dem Energieeintrag ein lokales Schmelzbad in dem Pulverbett 4 aus. Während dem Ausbilden des lokalen Schmelzbades bringt die Vibrationseinrichtung 10 vorzugsweise weiterhin eine Vibrationsbewegung auf das Pulverbett 4 auf, wodurch in dem lokalen Schmelzbad vorhandene Gasbestandteile ausgebracht werden. Gasbestandteile in dem lokalen Schmelzbad können beispielsweise durch eine nicht ausreichende Schüttdichte des Pulvermaterials verursacht sein und/oder bereits bei der Herstellung des Pulvermaterials, beispielsweise mittels Verdüsung, in dieses eingebracht werden. Nach dem selektiven Aufschmelzen oder Versintern des Pulvermaterials erstarrt das lokale Schmelzbad und das Pulverbett 4 wird verfestigt. Abschnitte des Pulverbettes 4, in die keine Energie eingebracht wurde, bleiben unverfestigt. Unverfestigte Abschnitte des Pulverbettes 4 verbleiben zunächst in dem Pulverbehälter 3. In den 1 und 2 sind verfestigte Abschnitte des Pulverbettes 4 schraffiert und unverfestigte Abschnitte unschraffiert dargestellt. Das Pulverbett 4 wird derart verfestigt, dass das beispielhaft in 2 dargestellte Profil eines zu verfestigenden Abschnittes einer jeweiligen Pulverschicht jeweils einem Profil 20 des zu erstellenden Bauelementes 2 entspricht.
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Nach dem Verfestigen der ersten Pulverschicht 21 wird der Hubtisch 5 und mit diesem das Pulverbett 4 um einen vorbestimmten Wert, insbesondere um eine weitere Schichtdicke, in den Pulverbehälter 3 abgesenkt. Mittels des Pulvervorratsbehälters 15 wird eine weitere Pulverschicht 22 auf die erste Pulverschicht 21 aufgebracht. Als Arbeitsoberfläche 9 der Vorrichtung 9 dient hierbei die bereits verfestigte erste Pulverschicht 21. Die Arbeitsoberfläche 9 wird so entsprechend einer Schichtdicke der zu verfestigenden Pulverschicht 22 abgesenkt. Die zweite Pulverschicht 22 wird, entsprechend der ersten Pulverschicht 21, mittels der Vibrationseinrichtung 10 kompaktiert und ihre Schüttdichte wird erhöht und die zweite Pulverschicht 22 wird mittels der Glättungseinrichtung 18 geglättet. Mittels der Energieeintragseinrichtung 11 wird die zweite Pulverschicht 22 analog zu der ersten Pulverschicht 21 selektiv verfestigt und dabei vorzugsweise integral mit der bereits verfestigten Pulverschicht 21 verbunden. Nach dem selektiven Verfestigen der zweiten Pulverschicht 22 werden schrittweise analog weitere Pulverschichten 23, 24 auf diese aufgetragen. Die Anzahl der Pulverschichten ist beliebig. Die Schichtdicke der Pulverschichten 21–24 ist vorzugsweise so gering, dass ein stufiger Aufbau des Bauelementes 2 nicht erkennbar oder zumindest nicht störend ist.
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Das Bauelement 2 wird demgemäß schichtweise aufgebaut. Das Bauelement 2 ist nach der Fertigstellung von unverfestigtem Pulvermaterial des Pulverbettes 4 zumindest abschnittsweise umgeben. Nach dem Verfestigen der abschließenden Pulverschicht 24 kann das unverfestigte Pulvermaterial von dem Bauelement 2 entfernt werden, beispielsweise durch absaugen. Das Bauelement 2 kann aus dem Pulverbehälter 3 entnommen werden.
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Mittels der Vorrichtung 1 zum generativen Herstellen des Bauelementes 2 sowie mit dem Verfahren zum generativen Herstellen des Bauelementes 2 ist eine erhöhte Packungsdichte oder Schüttdichte des Pulverbettes 4 erzielbar, was eine Vergleichmäßigung der Pulverschichten 21–24 bewirkt und wodurch das hinsichtlich Porenfreiheit optimierte generativ hergestellte Bauelement 2 mit verbesserten Festigkeitseigenschaften erzeugt wird. Durch das Auslösen oder Austreiben von Gaseinschlüssen im lokalen Schmelzbad wird die Qualität des Bauelementes 2 und dessen Werkstoffhomogenität gesteigert. Schichtdickeninhomogenitäten werden vermindert und die Schüttdichte jeder einzelnen Pulverschicht 21–24 wird erhöht. Dadurch entstehen weniger Hohlräume zwischen den Pulverpartikeln, wodurch der Energieeintrag erhöht und optimiert wird und die Wahrscheinlichkeit für Bindefehler innerhalb des Bauelementes 2 reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bauelement
- 3
- Pulverbehälter
- 4
- Pulverbett
- 5
- Hubtisch
- 6
- Boden
- 7
- Kolbenstange
- 8
- Hubtischantriebseinrichtung
- 9
- Arbeitsoberfläche
- 10
- Vibrationseinrichtung
- 11
- Energieeintragseinrichtung
- 12
- energiereiche Strahlung
- 13
- Verfahreinrichtung
- 14
- Verfahreinrichtung
- 15
- Pulvervorratsbehälter
- 16
- Glättungseinrichtung
- 17
- Verfahreinrichtung
- 18
- Steuereinrichtung
- 19
- Oberfläche
- 20
- Profil
- 21
- Pulverschicht
- 22
- Pulverschicht
- 23
- Pulverschicht
- 24
- Pulverschicht
- I
- Inititialposition
- x
- x-Richtung
- Y
- Y-Richtung
- z
- z-Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0156263 A1 [0004]
- US 5934343 [0005]
- DE 102007029142 A1 [0006]
- DE 69330495 T2 [0007]
