DE102015215853A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts Download PDF

Info

Publication number
DE102015215853A1
DE102015215853A1 DE102015215853.5A DE102015215853A DE102015215853A1 DE 102015215853 A1 DE102015215853 A1 DE 102015215853A1 DE 102015215853 A DE102015215853 A DE 102015215853A DE 102015215853 A1 DE102015215853 A1 DE 102015215853A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
parabolic mirror
layer
laser
material layer
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE102015215853.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Gautschi
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Priority to DE102015215853.5A priority Critical patent/DE102015215853A1/de
Priority to PCT/DE2016/000314 priority patent/WO2017028834A1/de
Publication of DE102015215853A1 publication Critical patent/DE102015215853A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B22F10/85—Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B22F12/45—Two or more
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/49—Scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts (36) umfassend mindestens einen Bauraum (12) für ein schichtweises, aufeinanderfolgendes Verfestigen mindestens eines verfestigbaren Werkstoffs (16) in vordefinierten Bereichen zum schichtweisen Aufbau des dreidimensionalen Objekts (36) oder zur schichtweisen Reparatur einzelner Bereiche des dreidimensionalen Objekts (36) innerhalb des Bauraums (12); und eine Lasereinrichtung (18) zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls (20, 32, 40) mittels welchem eine Werkstoffschicht (22) lokal zu einer Objektschicht verschmelzbar und/oder versinterbar ist. Dabei ist inner- oder überhalb des Bauraums (12) mindestens ein Parabolspiegel (24) oder mindestens eine parabolspiegelartige ausgebildete Vorrichtung angeordnet, wobei eine Innenseite (42) des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung konkav zu der Werkstoffschicht (22) ausgerichtet ist und die Lasereinrichtung (18) zwischen dem Parabolspiegel (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und der Werkstoffschicht (22) angeordnet ist, derart, dass der erzeugte Laserstrahl (20) über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels (24) auf der Werkstoffschicht (22) auftrifft. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts (36).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten, insbesondere von Bauteilen sind in einer großen Vielzahl bekannt. Insbesondere sind generative Fertigungsverfahren (sog. Rapid Manufacturing- bzw. Rapid Prototyping-Verfahren) bekannt, bei denen das dreidimensionale Objekt beziehungsweise das Bauteil durch pulverbettbasierte, additive Fertigungsverfahren schichtweise aufgebaut wird. Vorwiegend metallische Bauteile können beispielsweise durch Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelz- oder -sinterverfahren hergestellt werden. Dabei wird zunächst schichtweise mindestens ein pulverförmiger Bauteilwerkstoff auf eine Bauplattform im Bereich einer Aufbau- und Fügezone der Vorrichtung aufgetragen. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff schichtweise lokal verschmolzen und/oder versintert, indem dem Bauteilwerkstoff im Bereich der Aufbau- und Fügezone Energie mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls, zum Beispiel eines Elektronen- oder Laserstrahls zugeführt wird. Der Hochenergiestrahl wird dabei in Abhängigkeit einer Schichtinformation der jeweils herzustellenden Bauteilschicht gesteuert. Nach dem Verschmelzen und/oder Versintern wird die Bauplattform schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt. Danach werden die genannten Schritte bis zur endgültigen Fertigstellung des Bauteils wiederholt. Vergleichbare additive Verfahren sind zur Herstellung von Keramik- oder Kunststoffelementen bekannt.
  • Aus dem Stand der Technik sind insbesondere auch generative Herstellverfahren für die Herstellung von Bauteilen einer Strömungsmaschine, wie beispielsweise von Bauteilen eines Flugtriebwerks oder einer Gasturbine bekannt, z.B. das in der DE 10 2009 051 479 A1 beschriebene Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine. Bei diesem Verfahren wird durch schichtweisen Auftrag von mindestens einem pulverförmigen Bauteilwerkstoff auf einer Bauplattform im Bereich einer Aufbau- und Fügezone sowie schichtweises und lokales Schmelzen oder Sintern des Bauteilwerkstoffs mittels im Bereich der Aufbau- und Fügezone zugeführter Energie ein entsprechendes Bauteil hergestellt. Die Zufuhr der Energie erfolgt hierbei über Laserstrahlen, wie beispielsweise CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Yb-Faserlaser sowie Diodenlaser, oder durch Elektronenstrahlen.
  • In bekannten Vorrichtungen zur generativen Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels Laserenergie (z.B. Selektive Laserschmelzanlagen) trifft der Laserstrahl innerhalb eines Bauraums der Vorrichtung nur in einem Punkt senkrecht zur Lasereinrichtung senkrecht auf den pulverförmigen Bauteilwerkstoff. In den Randbereichen des Bauraums trifft der Laserstrahl in einem anderen, ungünstigen Winkel auf. Bei einem senkrechten Auftreffen des Laserstrahls ist der resultierende Schmelzbereich im Wesentlichen kreisförmig. Je weiter entfernt von diesem Idealpunkt der Laserstrahl auf der Pulveroberfläche auftrifft, desto ellipsoider wird der Schmelzbereich. Da hierbei die Schmelzfläche vergrößert wird, entstehen Bereiche am Objekt mit deutlich verminderter Qualität.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne großen konstruktiven Aufwand eine Vielzahl an zusätzlichen Freiheitsgraden und damit verbesserte Einstellmöglichkeiten für den Weg des Laserstrahls zur Erzielung einer verbesserten Qualität des herzustellenden dreidimensionalen Objekts oder einer Reparatur des dreidimensionalen Objekts gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts umfassend mindestens einen Bauraum für ein schichtweises, aufeinderfolgendes Verfestigen mindestens eines verfestigbaren Werkstoffs in vordefinierten Bereichen zum schichtweisen Aufbau des dreidimensionalen Objekts oder zur schichtweisen Reparatur einzelner Bereiche des dreidimensionalen Objekts innerhalb des Bauraums und mindestens eine Lasereinrichtung zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls mittels welchem eine Werkstoffschicht lokal zu einer Objektschicht verschmelzbar und/oder versinterbar ist. Zudem ist inner- oder überhalb des Bauraums mindestens ein Parabolspiegel oder mindestens eine parabolspiegelartige ausgebildete Vorrichtung angeordnet, wobei eine Innenseite des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung konkav zu der Werkstoffschicht ausgerichtet ist und die Lasereinrichtung zwischen dem Parabolspiegel oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und der Werkstoffschicht angeordnet ist, derart, dass der erzeugte Laserstrahl über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung auf der Werkstoffschicht auftrifft. Damit wird erfindungsgemäß erreicht, dass mittels des über der Lasereinrichtung angeordneten Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung der von der Lasereinrichtung erzeugte Laserstrahl in nahezu alle Bereiche der Werkstoffschicht innerhalb des Bauraums mit vordefinierten Einstrahlwinkeln eingeleitet werden kann. Ohne großen konstruktiven Aufwand wird eine Vielzahl an zusätzlichen Freiheitsgraden und damit verbesserte Einstellmöglichkeiten für den Weg des Laserstrahls zur Erzielung einer verbesserten Qualität des herzustellenden dreidimensionalen Objekts oder einer Reparatur des dreidimensionalen Objekts bereitgestellt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Lasereinrichtung innerhalb des Bauraums zumindest zeitweise im Brennpunkt des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung angeordnet, derart, dass der von der Lasereinrichtung erzeugte Laserstrahl über die Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung ungefähr senkrecht zu der Werkstoffschicht auf dieser auftrifft. Damit wird erfindungsgemäß erreicht, dass mittels des über der Lasereinrichtung angeordneten Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung der von der Lasereinrichtung erzeugte und auf eine Innenseite des Parabolspiegels gerichtete Laserstrahl in nahezu allen Bereichen der Werkstoffschicht ungefähr senkrecht auf dieser auftrifft. Vorteilhafterweise ist durch das senkrechte Auftreffen des Laserstrahls der resultierende Schmelzbereich in nahezu allen Bereichen der Werkstoffschicht im Wesentlichen kreisförmig. Dies trägt zur deutlichen Qualitätssteigerung des herzustellenden dreidimensionalen Objekts beziehungsweise zur Steigerung der Qualität der Reparatur einzelner Bereiche des dreidimensionalen Objekts bei. Unter der Bezeichnung „ungefähr senkrecht“ wird dabei verstanden, dass der Laserstrahl in einem Winkel von 90° auf die Werkstoffschicht auftrifft. Geringfügige Abweichungen von der Senkrechten im Bereich von +/–5° sollten aber ebenfalls unter dem Begriff „ungefähr senkrecht“ verstanden werden. Erfindungsgemäß sendet die Lasereinrichtung den Laserstrahl in Richtung der konkav in Richtung der Werkstoffschicht ausgerichteten Innenseite des Parabolspiegels. An der Innenseite des Parabolspiegels wird der Laserstrahl dann derart abgelenkt, dass er ungefähr senkrecht auf die Werkstoffschicht auftrifft.
  • Bei dem im Vorhergehenden beschriebenen Bauraum der Vorrichtung handelt es sich üblicherweise um eine Prozesskammer zur Durchführung des generativen Herstellungs- oder Reparaturverfahrens. Bei dem herzustellenden oder zu reparierenden dreidimensionalen Objekt kann es sich um ein Bauteil oder einen Bauteilbereich eines Flugtriebwerks, insbesondere eines Verdichters oder einer Turbine handeln. Der verwendete Werkstoff kann pulverförmig, flüssig oder pastös ausgebildet sein und besteht üblicherweise aus Metall, einer Metalllegierung, Keramik oder Kunststoff oder einer Mischung daraus.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Parabolspiegel oder die parabolspiegelartig ausgebildete Vorrichtung und/oder die Lasereinrichtung relativ zueinander und/oder relativ zur Werkstoffschicht beweglich ausgebildet. Die Lasereinrichtung kann beispielhaft zumindest zeitweise nicht mehr im Brennpunkt des Parabolspiegels liegen. Damit besteht aber vorteilhafterweise die Möglichkeit, dass der Bereich auf der Werkstoffschicht, der im Bereich eines Laserschattens, das heißt den durch die Lasereinrichtung verdeckten Bereich unterhalb der Lasereinrichtung, ebenfalls mit dem Laserstrahl bearbeitet werden kann. Beispielsweise wird durch ein vertikales Verfahren des Parabolspiegels der Abstand zwischen der Lasereinrichtung und dem Parabolspiegel beziehungsweise der Innenseite des Parabolspiegels vergrößert. Ist aber der durch das Verfahren des Parabolspiegels vergrößerte Abstand größer als der ursprüngliche Abstand, der durch den Brennpunkt des Parabolspiegels und dem Parabolspiegel selbst beziehungsweise dessen Innenseite definiert wird, wird der Laserstrahl in Richtung des Bereichs des Laserschattens auf der Werkstoffschicht hin reflektiert. Dabei kann in Kauf genommen werden, dass der Laserstrahl nicht ganz senkrecht auf der Werkstoffschicht auftrifft. Um eine Bestrahlung des Bereichs des Laserschattens zu ermöglichen, kann auch die Lasereinrichtung bewegt werden, beispielsweise entlang einer Mittelachse, die einerseits durch den Brennpunkt des Parabolspiegels verläuft und andererseits senkrecht zur Werkstoffschicht liegt. Auch andere Bewegungsrichtungen der Lasereinrichtung innerhalb des Bauraums der Vorrichtung sind möglich. Die Bewegung des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und/oder der Lasereinrichtung kann beispielsweise mittels elektrischer Motoren, Piezoaktuatoren, Schrittmotoren, mechanischer Vorrichtungen oder dergleichen erfolgen.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der Parabolspiegel oder die parabolspiegelartig ausgebildete Vorrichtung aus einer Vielzahl einzelner Spiegelelemente, wobei die Spiegelelemente einzeln ansteuerbar und ausrichtbar sind. Die Spiegelelemente können dabei insbesondere als Sechsecke, insbesondere wabenförmige Sechsecke, ausgebildet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung ergibt sich eine äußerst exakte Ablenkung beziehungsweise Reflexion des auftreffenden Laserstrahls.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Lasereinrichtung mindestens ein steuerbares und/oder regelbares optisches System zum Ablenken und/oder Fokussieren ihres Laserstrahls. Dadurch besteht unter anderem die Möglichkeit, dass der Laserstrahl nicht nur in Richtung des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung, sondern auch direkt auf die Werkstoffschicht gerichtet werden kann. So kann vorteilhafterweise der Laserstrahl direkt in den Bereich des Laserschattens auf die Werkstoffschicht gerichtet werden, derart, dass er auch in diesem Bereich ungefähr senkrecht zur Werkstoffschicht auftrifft.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese mindestens ein optisches System, wobei das optische System mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist und die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass anhand wenigstens einer bildgebenden Aufnahme mittels des optischen Systems eine Oberflächengüte der zugeordneten Objektschicht und/oder eine Fehlstelle in der zugeordneten Objektsschicht ermittelt wird. Insbesondere kann es sich bei dem optischen System um ein optisches Thermografiesystem handeln. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise die Möglichkeit bereits während der Herstellung des dreidimensionalen Objekts mögliche Mängel in der Oberflächengüte der Objektschicht und/oder Fehlstellen in der Objektschicht zu erkennen. Mögliche Fehlstellen können dann vor dem Auftrag einer weiteren Werkstoffschicht mittels einer weiteren Laserbehandlung repariert werden.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese mindestens eine Steuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Lasereinrichtung, zur Steuerung und/oder Regelung der Lage des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und/oder der Lasereinrichtung relativ zur Werkstoffschicht und/oder zur Steuerung und/oder Regelung der Vielzahl einzelner Spiegelelemente des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung auf. Vorteilhafterweise kann somit zum Beispiel mittels einer einzelnen Steuervorrichtung die Lage und Position der Lasereinrichtung relativ zum Parabolspiegel oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung sowie die Ausrichtung und die Energiemenge des Laserstrahls koordiniert und durchgeführt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: a) Schichtweises Auftragen von mindestens einem Werkstoff auf mindestens eine innerhalb eines Bauraums angeordnete Bauplattform im Bereich einer Aufbau- und Fügezone; b) schichtweises und lokales Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs durch Zuführen von Energie mittels wenigstens eines Laserstrahls im Bereich der Aufbau- und Fügezone zum Ausbilden einer Schicht des Objekts; c) schichtweises Absenken der Bauplattform um eine vordefinierte Schichtdicke: und d) Wiederholen der Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des Objekts. Dabei wird für das schichtweise und lokale Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs der Laserstrahl mittels einer Lasereinrichtung erzeugt, wobei die Lasereinrichtung zwischen einem Parabolspiegel oder einer parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und der Werkstoffschicht angeordnet ist, derart, dass der erzeugte Laserstrahl über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung auf der Werkstoffschicht auftrifft. Damit wird erfindungsgemäß erreicht, dass mittels des über der Lasereinrichtung angeordneten Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung der von der Lasereinrichtung erzeugte Laserstrahl in nahezu alle Bereiche der Werkstoffschicht innerhalb des Bauraums mit vordefinierten Einstrahlwinkeln eingeleitet werden kann. Ohne großen konstruktiven Aufwand wird eine Vielzahl an zusätzlichen Freiheitsgraden und damit verbesserte Einstellmöglichkeiten für den Weg des Laserstrahls zur Erzielung einer verbesserten Qualität des herzustellenden dreidimensionalen Objekts oder einer Reparatur des dreidimensionalen Objekts bereitgestellt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei die Lasereinrichtung innerhalb des Bauraums zumindest zeitweise in einem Brennpunkt des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung angeordnet wird, derart, dass der von der Lasereinrichtung erzeugte Laserstrahl über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung ungefähr senkrecht zu der Werkstoffschicht auf dieser auftrifft. Vorteilhafterweise kann der Laserstrahl erfindungsgemäß derart abgelenkt werden, dass er in nahezu allen Bereichen der Werkstoffschicht ungefähr senkrecht auftrifft. Dies trägt zu einer deutlich verbesserten Qualität des herzustellenden oder zu reparierenden dreidimensionalen Objekts bei. Dabei wird unter dem Begriff „ungefähr senkrecht“ verstanden, dass der Laserstrahl in einem Winkel von 90° +/– 5° auf die Werkstoffschicht auftrifft. Bei dem im Vorhergehenden beschriebenen Bauraum handelt es sich üblicherweise um eine Prozesskammer zur Durchführung des generativen Herstellungs- oder Reparaturverfahrens. Bei dem herzustellenden oder zu reparierenden dreidimensionalen Objekt kann es sich um ein Bauteil oder einen Bauteilbereich eines Flugtriebwerks, insbesondere eines Verdichters oder einer Turbine handeln. Der verwendete Werkstoff kann pulverförmig, flüssig oder pastös ausgebildet sein und besteht üblicherweise aus Metall, einer Metalllegierung, Keramik oder Kunststoff oder einer Mischung daraus.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Laserstrahl über mindestens ein steuerbares und/oder regelbares optisches System der Lasereinrichtung abgelenkt und/oder fokussiert. Damit ist eine exakte Ausrichtung des Laserstrahls in Richtung des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung beziehungsweise der Innenseite des Parabolspiegels oder der Innenseite oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung aber auch eine direkte Ausrichtung und Fokussierung des Laserstrahls auf einen Bereich der Werkstoffschicht, die sich unterhalb der Lasereinrichtung und damit in einem Bereich eines Laserschattens befindet, möglich. Insbesondere kann der Laserstrahl derart ausgerichtet werden, dass er ungefähr senkrecht auf den Bereich des Laserschattens auf der Werkstoffschicht auftrifft.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Parabolspiegel oder die parabolspiegelartig ausgebildete Vorrichtung und/oder die Lasereinrichtung während der Herstellung oder Reparatur des dreidimensionalen Objekts relativ zueinander und/oder relativ zur Werkstoffschicht bewegt, derart, dass die Lasereinrichtung zumindest zeitweise nicht mehr im Brennpunkt des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung liegt. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise eine alternative Möglichkeit zur Belichtung beziehungsweise Bestrahlung des sich im Laserschatten befindlichen Bereichs der Werkstoffschicht. Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben, kann dabei in Kauf genommen werden, dass der Laserstrahl in diesen Fällen nicht ganz senkrecht auf die Werkstoffschicht auftrifft.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels mindestens einem optischen System wenigstens eine bildgebende Aufnahme für mehrere und/oder jede Objektschicht des herzustellenden dreidimensionalen Objekts erzeugt. Dabei kann anhand der wenigstens einen bildgebenden Aufnahme eine Oberflächengüte der zugeordneten Objektschicht und/oder eine Fehlstelle in der zugeordneten Objektschicht ermittelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet somit, dass bereits während des Herstellungs- oder Reparaturprozesses des dreidimensionalen Objekts die Oberflächengüte der einzelnen Objektschichten und/oder Fehlstellen noch vor dem Auftrag einer weiteren Werkstoffschicht ermittelt werden. Zudem besteht die Möglichkeit, dass anhand der wenigstens einen bildgebenden Aufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Topographie beziehungsweise Morphologie der Objektschicht eine zusätzliche Energiezuführung über den wenigstens einen Laserstrahl zur Verbesserung der Oberflächengüte der Objektschicht und/oder zur Reparatur der Fehlstelle in der Objektschicht gesteuert wird. Dabei kann der Laserstrahl auch über ein Bewegen des Parabolspiegels oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und/oder der Lasereinrichtung relativ zur Objektschicht gesteuert werden. So ist es möglich, die entsprechende Fehlstelle beispielsweise mit Laserstrahlen zu belichten, die mit variierenden Winkeln auf dem entsprechenden Bereich der Objektschicht auftreffen, um die aufgefundene Fehlstelle zu reparieren.
  • Die sich aus der Verwendung der Vorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, dem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in dem Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigt die Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts.
  • Die Figur zeigt eine schematisch dargestellte Vorrichtung 10 zur generativen Herstellung oder generativen Reparatur eines dreidimensionalen Objekts 36. Bei dem dreidimensionalen Objekt 36 kann es sich beispielhaft um ein Bauteil einer Strömungsmaschine handeln. Insbesondere kann es sich dabei um ein Bauteil einer Turbine oder eines Verdichters eines Flugtriebwerks handeln. Die Vorrichtung 10 weist dabei einen Beschichter (nicht dargestellt) zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs 16 auf zumindest eine Aufbau- und Fügezone 38 einer absenkbaren Bauplattform 14 auf. Der Beschichter ist mittels einer Verfahreinheit (nicht dargestellt) innerhalb eines Bauraums 12 der Vorrichtung 10 verfahrbar. Die Bewegung des Beschichters erfolgt dabei über und entlang der Bauplattform 14 beziehungsweise der Aufbau- und Fügezone 38, so dass ein gleichmäßiger und schichtweiser Auftrag des pulverförmigen Werkstoffs 16 als Werkstoffschicht 22 auf die Bauplattform 14 möglich ist. Der Werkstoff 16 ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel pulverförmig ausgebildet. Insbesondere handelt es sich um ein Pulver aus Metall oder einer Metalllegierung. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass in anderen Ausführungsbeispielen weitere Werkstoffe wie zum Beispiel Keramik oder Kunststoff oder eine Mischung aus Metall, Metalllegierung, Keramik oder Kunststoff verwendet wird. Zudem besteht die Möglichkeit, dass der Werkstoff nicht nur pulverförmig, sondern auch pastös oder flüssig aufgebildet sein kann. Gegebenenfalls werden bei Verwendung derartiger Bauteilwerkstoffe andere Auftragsverfahren mittels des Beschichters angewandt.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst des Weiteren mindestens eine Lasereinrichtung 18 zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls 20, 32, 40, 46 mittels welchem die Pulverschicht 22 im Bereich der Aufbau- und Fügezone 38 lokal unter Ausbildung eines Schmelzbades zu einer Objekt- oder Bauteilschicht verschmelzbar und/oder versinterbar ist.
  • Man erkennt, dass die Lasereinrichtung 18 innerhalb des Bauraums 12 zumindest zeitweise im Brennpunkt 26 eines über dem Bauraum 12 angeordneten Parabolspiegels 24 angeordnet sein kann, derart, dass der von der Lasereinrichtung 18 erzeugte Laserstrahl 20 über eine Strahlablenkung an der Innenseite des Parabolspiegels 24 ungefähr senkrecht zu der Werkstoffschicht 22 auf dieser auftrifft. Man erkennt, dass die von der Lasereinrichtung 18 ausgehenden Laserstrahlen 20 auf die Innenseite des Parabolspiegels 24 gerichtet sind. An dieser werden die Laserstrahlen 20 abgelenkt beziehungsweise reflektiert, sodass sie ungefähr senkrecht auf der Werkstoffschicht 22 auftreffen. Die konkave Öffnung des Parabolspiegels 24 zeigt in Richtung des Werkstoffs 16 bzw. der Bauplattform 14. Zwischen dem Parabolspiegel 24 und dem Werkstoff 16 bzw. der Bauplattform 14 ist die Lasereinrichtung 18 angeordnet.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine weitere Möglichkeit des Betreibens der Vorrichtung 10 schematisch dargestellt. So kann der Abstand zwischen der sich ursprünglich im Brennpunkt 26 des Parabolspiegels 24 befindlichen Lasereinrichtung 18 und dem Parabolspiegel 24 beziehungsweise dessen Innenseite 42 durch eine Bewegung des Parabolspiegels 24 und/oder der Lasereinrichtung 18 entlang einer Mittelachse 34 zueinander vergrößert werden. Die Lasereinrichtung 18 würde in diesem zweiten Anwendungsfall sich nicht mehr im Brennpunkt 26 sondern in einer davon beabstandeten Position 30 oder einer ebenfalls davon beabstandeten Position 44 befinden. Da sich die Lasereinrichtung 18 nicht mehr im Brennpunkt 26 des Parabolspiegels 24 befindet, wird ein entsprechend von der Lasereinrichtung 18 erzeugter und in Richtung des Parabolspiegels 24 gerichteter Laserstrahl 32 bzw. 46 derart von der Innenseite des Parabolspiegels 24 abgelenkt beziehungsweise reflektiert, dass er in einem Winkel unterschiedlich zur Senkrechten auf der Werkstoffschicht 22 auftrifft. Dies kann aber in Kauf genommen werden, da somit Bereiche, die sich in einem Bereich des durch die Lasereinrichtung 18 entstehenden Laserschattens 28 auf der Werkstoffschicht 22 befinden, dennoch bestrahlt werden können. Die Lasereinrichtung 18 kann auch senkrecht oder in einem anderen Winkel relativ zur Mittelachse 34 bewegt werden.
  • Es ist aber auch möglich, dass gemäß einem weiteren Anwendungsfall die Lasereinrichtung 18 einen Laserstrahl 40 erzeugt, der direkt auf die Werkstoffschicht 22, das heißt ohne Ablenkung durch den Parabolspiegel 24, gerichtet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung
    12
    Bauraum
    14
    Bauplattform
    16
    Werkstoff
    18
    Lasereinrichtung
    20
    Laserstrahl
    22
    Werkstoffschicht
    24
    Parabolspiegel
    26
    Brennpunkt
    28
    Laserschattenbereich
    30
    Position Lasereinrichtung
    32
    Laserstrahl
    34
    Mittelachse
    36
    Objekt
    38
    Aufbau- und Fügezone
    40
    Laserstrahl
    42
    Innenseite
    44
    Position Lasereinrichtung
    46
    Laserstrahl
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009051479 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Vorrichtung (10) zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts (36) umfassend: – mindestens einen Bauraum (12) für ein schichtweises, aufeinanderfolgendes Verfestigen mindestens eines verfestigbaren Werkstoffs (16) in vordefinierten Bereichen zum schichtweisen Aufbau des dreidimensionalen Objekts (36) oder zur schichtweisen Reparatur einzelner Bereiche des dreidimensionalen Objekts (36) innerhalb des Bauraums (12); und – eine Lasereinrichtung (18) zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls (20, 32, 40) mittels welchem eine Werkstoffschicht (22) lokal zu einer Objektschicht verschmelzbar und/oder versinterbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass inner- oder überhalb des Bauraums (12) mindestens ein Parabolspiegel (24) oder mindestens eine parabolspiegelartige ausgebildete Vorrichtung angeordnet ist, wobei eine Innenseite (42) des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung konkav zu der Werkstoffschicht (22) ausgerichtet ist und die Lasereinrichtung (18) zwischen dem Parabolspiegel (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und der Werkstoffschicht (22) angeordnet ist, derart, dass der erzeugte Laserstrahl (20, 32, 46) über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung auf der Werkstoffschicht (22) auftrifft.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (18) zumindest zeitweise im Brennpunkt (26) des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung angeordnet ist, derart, dass der von der Lasereinrichtung (18) erzeugte Laserstrahl (20) über die Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung ungefähr senkrecht zu der Werkstoffschicht (22) auf dieser auftrifft.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parabolspiegel (24) oder die parabolspiegelartig ausgebildete Vorrichtung und/oder die Lasereinrichtung (18) relativ zueinander und/oder relativ zur Werkstoffschicht (22) beweglich ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parabolspiegel (24) oder die parabolspiegelartig ausgebildete Vorrichtung aus einer Vielzahl einzelner Spiegelelemente besteht, wobei die Spiegelelemente einzeln ansteuerbar und ausrichtbar sind.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (18) mindestens ein steuerbares und/oder regelbares optisches System zum Ablenken und/oder Fokussieren ihres Laserstrahls (20, 32, 40, 46) umfasst.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mindestens ein optisches System umfasst, wobei das optische System mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist und die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass anhand wenigstens einer bildgebenden Aufnahme mittels des optischen Systems eine Oberflächengüte der zugeordneten Objektschicht und/oder eine Fehlstelle in der zugeordneten Objektschicht ermittelt wird.
  7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein optisches Thermografiesystem umfasst.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mindestens eine Steuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Lasereinrichtung (18), zur Steuerung und/oder Regelung der Lage des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und/oder der Lasereinrichtung (18) relativ zur Werkstoffschicht (22) und/oder zur Steuerung und/oder Regelung der Vielzahl einzelner Spiegelelemente des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts (36) zumindest folgende Schritte umfassend: a) Schichtweises Auftragen von mindestens einem Werkstoff (16) auf mindestens eine innerhalb eines Bauraums (12) angeordneten Bauplattform (14) im Bereich einer Aufbau- und Fügezone (38); b) Schichtweises und lokales Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs (16) durch Zuführen von Energie mittels wenigstens eines Laserstrahls (20, 32, 40) im Bereich der Aufbau- und Fügezone (38) zum Ausbilden einer Schicht des Objekts (36); c) Schichtweises Absenken der Bauplattform (14) um eine vordefinierte Schichtdicke; und d) Wiederholen der Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des Objekts (36), dadurch gekennzeichnet, dass für das schichtweise und lokale Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs (16) der Laserstrahl (20, 32, 46) mittels einer Lasereinrichtung (18) erzeugt wird, die zwischen einem Parabolspiegel (24) oder einer parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und der Werkstoffschicht (22) angeordnet ist, derart, dass der erzeugte Laserstrahl (20, 32, 46) über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung auf der Werkstoffschicht (22) auftrifft.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (18) innerhalb des Bauraums (12) zumindest zeitweise in einem Brennpunkt (26) des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung angeordnet wird, derart, dass der von der Lasereinrichtung (18) erzeugte Laserstrahl (20) über eine Strahlablenkung mittels des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung ungefähr senkrecht zu der Werkstoffschicht (22) auf dieser auftrifft.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das der Laserstrahl (20, 32, 40, 46) über mindestens ein steuerbares und/oder regelbares optisches System der Lasereinrichtung (18) und/oder des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung abgelenkt und/oder fokussiert wird und/oder über ein Bewegen des Parabolspiegels (24) oder der parabolspiegelartig ausgebildeten Vorrichtung und/oder der Lasereinrichtung (18) relativ zueinander und/oder relativ zur Objektschicht gesteuert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Parabolspiegel (24) oder die parabolspiegelartig ausgebildete Vorrichtung und/oder die Lasereinrichtung (18) während der Herstellung oder Reparatur des dreidimensionalen Objekts (36) relativ zueinander und/oder relativ zur Werkstoffschicht (22) bewegt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens einem optischen System wenigstens eine bildgebende Aufnahme für mehrere und/oder jede Objektschicht erzeugt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der wenigstens einen bildgebenden Aufnahme eine Oberflächengüte der zugeordneten Objektschicht und/oder eine Fehlstelle in der zugeordneten Objektschicht ermittelt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der wenigstens einen bildgebenden Aufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Topographie bzw. Morphologie der Objektschicht eine zusätzliche Energiezuführung über den wenigstens einen Laserstrahl (20, 32, 40, 46) zur Verbesserung der Oberflächengüte der Objektschicht und/oder zur Reparatur der Fehlstelle in der Objektschicht gesteuert wird.
DE102015215853.5A 2015-08-20 2015-08-20 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts Ceased DE102015215853A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015215853.5A DE102015215853A1 (de) 2015-08-20 2015-08-20 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts
PCT/DE2016/000314 WO2017028834A1 (de) 2015-08-20 2016-08-11 Vorrichtung und verfahren zur herstellung oder reparatur eines dreidimensionalen objekts mittels eines parabolspiegels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015215853.5A DE102015215853A1 (de) 2015-08-20 2015-08-20 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015215853A1 true DE102015215853A1 (de) 2017-02-23

Family

ID=57112993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015215853.5A Ceased DE102015215853A1 (de) 2015-08-20 2015-08-20 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015215853A1 (de)
WO (1) WO2017028834A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020234312A1 (fr) * 2019-05-23 2020-11-26 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procédé de fabrication additive

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11167491B2 (en) * 2018-06-01 2021-11-09 Formlabs, Inc. Multi-film containers for additive fabrication and related systems and methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051479A1 (de) 2009-10-30 2011-05-05 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine
WO2014094882A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 European Space Agency Additive manufacturing method using focused light heating source
DE102014212246B3 (de) * 2014-06-26 2015-08-06 MTU Aero Engines AG Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätssicherung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6756561B2 (en) * 1999-09-30 2004-06-29 National Research Council Of Canada Laser consolidation apparatus for manufacturing precise structures
US20110122381A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Kevin Hickerson Imaging Assembly
EP3479933A1 (de) * 2009-09-17 2019-05-08 Sciaky Inc. Vorrichtung zum generativen herstellung mittels elektronenstrahl

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051479A1 (de) 2009-10-30 2011-05-05 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine
WO2014094882A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 European Space Agency Additive manufacturing method using focused light heating source
DE102014212246B3 (de) * 2014-06-26 2015-08-06 MTU Aero Engines AG Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätssicherung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020234312A1 (fr) * 2019-05-23 2020-11-26 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procédé de fabrication additive
FR3096296A1 (fr) * 2019-05-23 2020-11-27 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procédé de fabrication additive

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017028834A1 (de) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2857139B1 (de) Vorrichtung zur Laser-Materialbearbeitung mit einem entlang einer Raumrichtung beweglichen Laserkopf
EP3174654B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur generativen herstellung zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
EP3225334B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum additiven herstellen zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
EP2335848B1 (de) Optische Bestrahlungseinheit für eine Anlage zur Herstellung von Werkstücken durch Bestrahlen von Pulverschichten mit Laserstrahlung
DE102014108061A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur generativen Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils
EP3235580B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
DE102014203711A1 (de) Erzeugung von Druckeigenspannungen bei generativer Fertigung
DE102014108081A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur generativen Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils
WO2014154879A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
DE102015206892A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch thermisches Spritzen und Anlage zum Herstellen eines Bauteils mit einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen
DE102014212100A1 (de) Generatives Herstellungsverfahren und Vorrichtung hierzu mit entgegengesetzt gerichteten Schutzgasströmen
EP3050648A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung oder reparatur eines dreidimensionalen objekts
DE102015110264A1 (de) Vorrichtung zur generativen Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts
DE102015216402A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts
DE102013011675A1 (de) Verfahren zur generativen Bauteilfertigung mit reduzierten thermischen Gradienten
DE102010029078A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem Werkstoff
DE102016205437A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts
DE102010046467A1 (de) Vorrichtung zum Herstellen, Reparieren und/oder Austauschen eines Bauteils mittels eines durch Energiestrahlung verfestigbaren Pulvers, sowie ein Verfahren und ein gemäß dem Verfahren hergestellten Bauteils
WO2012113369A2 (de) Verfahren zur generativen herstellung oder reparatur eines bauteils sowie bauteil
DE102016213420A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum generativen Herstellen eines Bauteils
DE102020204003A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur generativen Fertigung durch pulverbettbasiertes Strahlschmelzen
WO2017028834A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung oder reparatur eines dreidimensionalen objekts mittels eines parabolspiegels
DE102020206161A1 (de) Verfahren zur additiven Herstellung mittels dualer selektiver Bestrahlung eines Pulverbettes und Vorwärmung
EP2929962A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der werkstoffqualität bei generatvien herstellverfahren
DE102015214995A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final