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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung sowie eine generative Schichtbauvorrichtung, die zur Durchführung des Schichtbauverfahrens geeignet ist.
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Generative Schichtbauverfahren, wie beispielsweise das Lasersintern oder -schmelzen oder die Stereolithografie eignen sich hervorragend zur Herstellung von Bauteilen mit komplexer Geometrie und insbesondere auch zur Herstellung von Bauteilen, die auf einen bestimmten Nutzer oder für einen bestimmten Anwendungszweck individuell zugeschnitten sind. Die Bauteile werden dabei schichtweise hergestellt, das heißt, das Bauteil wird durch Übereinanderstapeln von Querschnitten des Bauteils ausgebildet. Beim Herstellvorgang wird also Querschnitt für Querschnitt ausgebildet und die einzelnen Querschnitte werden mit den darunter- und darüberliegenden Querschnitten verbunden.
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Damit ein Bauteil durch eine generative Schichtbauvorrichtung hergestellt werden kann, müssen der Vorrichtung Daten zugeführt werden, die ein 3D-CAD-Modell (also allgemein ein computerbasiertes Modell) des Bauteils beinhalten. Der Entwurf solch eines CAD-Modells liegt in der Regel in den Händen eines Entwicklungsingenieurs, der Fachmann auf dem technischen Gebiet ist, dem das Bauteil zugeordnet ist und der genaue Kenntnisse über die Einsatzumgebung des Bauteils sowie die technischen Eigenschaften, die dieses aufweisen soll, hat. Im Folgenden wird solch ein Fachmann als ”CAD-Designer” bezeichnet.
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Auch wenn es bei generativen Schichtbauverfahren im Vergleich zu anderen Verfahren große Freiheiten bei der Ausgestaltung eines Bauteils gibt, so gibt es nichtsdestotrotz dennoch auch technologische Randbedingungen, die die Herstellung von beliebigen Designs verhindern. Das Wissen, ob ein spezielles Design, das als CAD-Modell vorliegt, mittels eines generativen Schichtbauverfahrens (auch als Additive-Manufacturing-Verfahren bezeichnet) herstellbar ist oder nicht, liegt in der Regel bei den Fachleuten, die mit der generativen Herstellung befasst sind und die im Folgenden als ”AM-Experten” bezeichnet werden. Das Wissen, ob ein spezielles Design herstellbar ist oder nicht, erfordert dabei in der Regel genaue Kenntnisse der zu verwendenden Schichtbauvorrichtung und oftmals auch eine über einen längeren Zeitraum angesammelte Erfahrung mit dieser Vorrichtung.
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Da das Spezialwissen über die Randbedingungen bei der Herstellung von Bauteilen in der Regel nicht beim CAD-Designer vorhanden sein wird, ist im Zuge des Entwurfs eines Modells eines herstellbaren Bauteils eine intensive Kommunikation zwischen CAD-Designer und AM-Experten notwendig, die den Entwurfsvorgang verzögert und Ressourcen bindet.
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Weiterhin werden unter Umständen lediglich Prototypen eines Bauteils mit einer generativen Schichtbauvorrichtung hergestellt und die nachfolgende Serienfertigung findet dann mittels eines anderen Verfahrens (z. B. CNC-Fräsen oder Spritzguss) statt. Auch diese nachfolgenden Verfahren weisen spezielle Randbedingungen auf, die bereits beim Entwurf eines Bauteils berücksichtigt werden müssen, damit dieses beim Übergang vom Prototypen-Design zur Serienfertigung nicht nochmals abgeändert werden muss.
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Auch unabhängig von einer Serienfertigung mittels anderer Herstellungsverfahren (also nicht generativer Schichtbauverfahren) gibt es auch bei einer alleinigen Fertigung mittels eines generativen Schichtbauverfahrens nachfolgende Prozessschritte, die zu Einschränkungen beim Design des Modells führen können. Beispielsweise erfolgt oftmals die Reinigung von Lasersinterteilen nach dem Herstellungsprozess durch einen Strahlvorgang zur Entfernung von anhaftendem Pulver am Bauteil. Die Wirksamkeit solch eines Reinigungsvorgangs ist dabei abhängig von der Bauteilgeometrie. Das Entfernen von anhaftendem Pulver aus kompliziert gestalteten Höhlungen kann beispielsweise sehr schwierig sein und unter Umständen mittels der Strahltechnik überhaupt nicht durchführbar sein. Insbesondere in der Medizin oder Luft- und Raumfahrt eingesetzte unsaubere Bauteile können schwerwiegende Folgen nach sich ziehen.
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Angesichts der oben geschilderten Probleme ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels derer die Entwicklung eines Bauteils vereinfacht wird (insbesondere die Zeit für die Entwicklung des Bauteils verkürzt wird), das nach Herstellung in einem generativen Schichtbauverfahrens durch ein anderes Verfahren nachbearbeitet wird oder das nach der Herstellung von Prototypen desselben mittels eines generativen Schichtbauverfahrens mittels eines anderen Verfahrens, das kein generatives Schichtbauverfahren ist, in Serie gefertigt wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 11, eine generative Schichtbauvorrichtung nach Anspruch 14 und ein Computerprogramm nach Anspruch 15. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können Merkmale, die in den Unteransprüchen bzw. in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit einer Anspruchskategorie erwähnt werden, auch zur Weiterbeildung jeder anderen Anspruchskategorie verwendet werden, außer das Gegenteil wir explizit erwähnt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein computergestütztes Verfahren zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung und umfasst mindestens den Schritt eines Vergleichs von mindestens einem Parameterwert in einem computerbasierten Modell eines mittels der generativen Schichtbauvorrichtung in einem ersten Herstellungsverfahren herzustellenden Objekts mit einem Grenz-Parameterwert, der ein Extremwert für diesen Parameter ist, der mittels eines zweiten, anderen Herstellungsverfahrens als dem ersten Herstellungsverfahren für die Herstellung dieses Objekts herstellbar ist und/oder in einem dem ersten Herstellungsverfahren nachgelagerten Verfahren bearbeitbar ist.
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Ein Eingangsdatensatz für eine generative Schichtbauvorrichtung umfasst dabei im Wesentlichen ein computerbasiertes Modell eines mit der generativen Schichtbauvorrichtung herzustellenden Objekts. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei für den Vergleich von Parameterwerten in dem computerbasierten Modell mit Grenzparameterwerten beispielsweise auf eine Datenbank zurückgreifen, in der Grenzparameterwerte für eine bestimmte Nachbearbeitungsvorrichtung oder zweite Herstellvorrichtung (z. B. eine Serienfertigungsvorrichtung) hinterlegt sind, mit anderen Worten Parameterwerte, die gerade noch mittels dieser Nachbearbeitungsvorrichtung bearbeitbar sind oder dieser zweiten Herstellvorrichtung herstellbar sind. Bei dem computerbasierten Modell handelt es sich in der Regel um ein 3D-CAD-Modell eines herzustellenden Objekts. Das Modell kann dabei auch im STL-Format vorliegen bzw. Schichtinformationen über die einzelnen Schichten in dem beabsichtigten Herstellungsvorgang durch ein generatives Schichtbauverfahren enthalten.
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Der Begriff ”bestimmte Nachbearbeitungsvorrichtung oder zweite Herstellvorrichtung” kann dabei folgende unterschiedliche Arten von Vorrichtungen bezeichnen:
- • eine ganz bestimmte Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine Seriennummer, die beispielsweise spezifisch optimiert ist,
- • eine ganz bestimmte Baureihe von Vorrichtungen, z. B. alle Vorrichtungen der gleichen Baureihe mit der gleichen Typenbezeichnung,
- • eine Gruppe von Vorrichtungen (die durchaus von verschiedenen Herstellern stammen können), welche eine gemeinsame Eigenschaft aufweisen (z. B. eine Bauraummindestgröße oder die Verwendung des gleichen Strahlmittels, etc.),
- • Vorrichtungen, die auf die Verarbeitung oder Bearbeitung einer ganz bestimmten Gruppe von Materialien ausgelegt sind (z. B. Kunststoff oder Metall, ggf. noch weiter eingeschränkt auf z. B. PA12),
- • Herstellvorrichtungen, die eine ganz bestimmte Art von Herstellungsverfahren durchführen (z. B. Spritzgießvorrichtungen, CNC-Fräsvorrichtungen oder SLS (selektive Lasersinter-)vorrichtungen)
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Je nachdem, welche Grenzparameter dem Vergleich zugrunde gelegt werden, wird dadurch festgelegt, für welche ”bestimmte Nachbearbeitungsvorrichtung oder zweite Herstellvorrichtung” eine Bearbeitbarkeit bzw. Herstellbarkeit abgeprüft wird. Handelt es sich also um Grenzparameterwerte, die sich auf eine bestimmte Gruppe von Vorrichtungen beziehen, dann wird die Bearbeitbarkeit bzw. Herstellbarkeit eines Bauteils (Objekts) mittels einer Vorrichtung aus dieser Gruppe von Vorrichtungen geprüft. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin den Schritt des Ausgebens einer Information an einen Nutzer für den Fall auf, dass das Ergebnis des Vergleichs ist, dass der Parameterwert jenseits des Extremwerts liegt.
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Dadurch kann dem CAD-Designer während der Erstellung eines Entwurfs unmittelbar eine Information gegeben werden, ob der Entwurf allen Anforderungen an die Bearbeitbarkeit bzw. Herstellbarkeit des Bauteils genügt, was zeitaufwändige Rücksprachen mit Experten für die Nachbearbeitung oder das zweite Herstellverfahren unnötig macht.
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In der Regel, aber nicht ausschließlich, wird es sich bei dem im Vergleich berücksichtigten Parameter um eine Abmessung handeln.
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In diesem Falle ist die Prüfung, ob ein Grenzwert für die Bearbeitbarkeit oder Herstellbarkeit überschritten wird, sehr einfach. Man muss keine weitergehenden Betrachtungen darüber anstellen, wie sich geometrische Abmessungen im 3D-Modell auf physikalische oder mechanische Parameter des tatsächlichen Bauteils auswirken.
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Durch ein Nachbearbeitungsverfahren oder zweites Herstellverfahren vorgegebene Grenzparameterwerte umfassen bevorzugt mindestens einen der folgenden umfassen: eine minimale Wandstärke, einen minimalen Lochdurchmesser, eine minimale Sacklochbreite und/oder maximale Sacklochtiefe, eine minimale Lochbreite und/oder -tiefe, insbesondere eine minimale Langlochbreite und/oder -tiefe, eine minimal durch die im nachgelagerten Verfahren verwendete Vorrichtung bearbeitbare und/oder die zweite Vorrichtung herstellbare Detailauflösung, einen minimalen Stufenversatz an schräg zu mehreren Schichten verlaufenden Oberflächen, eine maximale Wandstärke bzw. einen von einem Nutzer vorgegebenen Nutzerparameter, insbesondere in Abhängigkeit von zugrunde gelegten Daten zu einem für das erste und/oder zweite Fertigungsverfahren vorgesehenen Material vorgesehenen Material und/oder Befehlsparametern und/oder Wandstärken.
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Die oben genannten Parameter beschreiben einzeln oder zusammengenommen in der Regel das Leistungsvermögen einer Nachbearbeitungsvorrichtung oder der zweiten Herstellvorrichtung (z. B. einer Serienfertigungsvorrichtung). Beispielsweise wird ein minimaler Lochdurchmesser davon abhängen, wie stark die Wärmeleitung in dem verwendeten Aufbaumaterial ist, wie groß z. B. ein Strahldurchmesser eines zur Verfestigung verwendeten Laserstrahls ist, etc. Insbesondere können die Grenzparameter von der Art der Steuerung der Nachbearbeitungsvorrichtung oder zweiten Herstellvorrichtung abhängen.
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Bei dem Grenz-Parameterwert kann es sich beispielsweise um einen Minimalwert für eine Abmessung handelt, die durch ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche, insbesondere ein Verfahren zum Reinigen der Oberfläche des Objekts insbesondere nach dessen Herstellung bearbeitbar ist. Da generativ hergestellte Bauteile in vielen Fällen während ihrer Herstellung von Aufbaumaterial umgeben sind, handelt es bei der Reinigung um einen wichtigen, bei vielen Herstellungsverfahren notwendigen Schritt. Eine entsprechende erfindungsgemäße Berücksichtigung der Performance des Reinigungsvorgangs bereits beim Entwurf eines Bauteils ist wichtig, da es bei vielen Anwendungen auf saubere Bauteiloberflächen ankommt. Denkbar ist aber auch eine Berücksichtigung von Grenzparameterwerten für andere Oberflächenbehandlungsverfahren, z. B. Einfärbeverfahren. Im letztgenannten Fall könnte ein Grenzparameterwert z. B. der minimale Durchmesser eines einzufärbenden Loches in der Oberfläche sein.
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Insbesondere kann es sich bei dem Grenz-Parameterwert um einen Minimalwert für eine Abmessung handeln, die durch ein Verfahren zum Strahlen der Oberfläche des Objekts nach dessen Herstellung bearbeitbar ist. Damit wird es möglich, gerade bei Strahlverfahren, die häufig für eine Bauteilreinigung zum Einsatz kommen, bereits beim Entwurf des Bauteils Erkenntnisse über dessen Bearbeitbarkeit zu gewinnen.
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Wenn bereits während des Entwurfs eines computerbasierten Modells des herzustellenden Objekts die Strahlbarkeit von dessen Oberfläche abgeprüft wird, so kann das dadurch geschehen, dass für mindestens einen Abschnitt der Oberfläche geprüft wird, ob es in einer Richtung einer Normalen zu der Oberfläche von dieser beabstandet einen weiteren Oberflächenabschnitt des Objekts gibt und falls dies der Fall ist, der Abstand in Richtung der Normalen zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Oberfläche und dem weiteren Oberflächenabschnitt mit dem Grenz-Parameterwert verglichen wird.
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Durch diese Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in besonders einfacher Weise möglich, die Strahlbarkeit eines basierend auf einem computergestützten Modell herzustellenden Bauteils bereits vor der Herstellung zu ermitteln. Dies erspart unnötige Herstellvorgänge, die zu nicht verwendbaren Bauteilen führen, da eine hinreichende Reinigung nicht möglich ist.
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Weiterhin kann die Strahlbarkeit der Oberfläche des herzustellenden Objekts alternativ oder zusätzlich zum gerade geschilderten Verfahren auch dadurch abgeprüft werden, dass für mindestens einen Abschnitt der Oberfläche geprüft wird, ob es innerhalb eines Winkelbereichs, der eine Richtung einer Normalen zu der Oberfläche beinhaltet, von dem mindestens einen Abschnitt der Oberfläche beabstandet einen weiteren Oberflächenabschnitt des Objekts gibt und falls dies der Fall ist, der Abstand zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Oberfläche und dem weiteren Oberflächenabschnitt mit dem Grenz-Parameterwert verglichen wird.
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Durch dieses spezifische Vorgehen wird es möglich, noch gezielter eine Strahlbarkeit von Oberflächen abzuprüfen, da komplexere Geometrien von Objektoberflächen bei der Beurteilung der Strahlbarkeit berücksichtigt werden können. Speziell kann durch Einstellen des der Prüfung zugrunde zu legenden Winkelbereichs das Verfahren an verschiedene Strahlverfahren angepasst werden (beispielsweise an die Größe der beim Strahlen verwendeten Körner).
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Es ist auch möglich (und bevorzugt), zusätzlich zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung einen Vergleich von mindestens einem Parameterwert in dem computerbasierten Modell mit einem Grenz-Parameterwert, der ein Extremwert für diesen Parameter ist, der mittels der generativen Schichtbauvorrichtung herstellbar ist, durchzuführen. Damit kann umfassend bereits während des Entwurfs eines Modells dessen spätere Fertigbarkeit und Bearbeitbarkeit geprüft und sichergestellt werden.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung weist auf: eine Vergleichseinheit, welche im Betrieb mindestens einen Parameterwert in einem computerbasierten Modell eines mittels der generativen Schichtbauvorrichtung herzustellenden Objekts mit einem Grenz-Parameterwert vergleicht, der ein Extremwert für einen Parameter ist, der mittels eines zweiten anderen Herstellungsverfahrens als das erste Herstellungsverfahren für die Herstellung dieses Objekts herstellbar ist und/oder in einem dem ersten Herstellungsverfahren nachgelagerten Verfahren bearbeitbar ist, optional eine Speichereinheit in der ein computerbasiertes Modell eines mittels der generativen Schichtbauvorrichtung herzustellenden Objekts hinterlegt ist und optional eine Speichereinheit, in der mindestens ein Grenz-Parameterwert hinterlegt ist, der ein Extremwert für einen Parameter ist, der mittels des zweiten Herstellungsverfahrens für die Herstellung dieses Objekts herstellbar ist und/oder in dem dem ersten Herstellungsverfahren nachgelagerten Verfahren bearbeitbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht damit eine Verkürzung der Zeit vom Beginn des Entwurfs eines computergestützten Modells eines Bauteils bis zur Fertigstellung und ggf. Reinigung des Bauteils nach einem generativen Schichtbauvorgang oder ggf. bis zur Fertigstellung des Bauteils in einem Serienfertigungsverfahren. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine unabhängige Vorrichtung sein, die in ein Netzwerk integriert sein kann oder aber auch in ein bestehendes CAD(Computer Aided Design)-, CAE(Computer Aided Engineering)- oder CAM(Computer Aided Manufacturing)-System integriert sein. Optional kann die Vorrichtung eine Ausgabevorrichtung beinhalten, welche für den Fall, dass das Ergebnis des Vergleichs ist, dass ein Parameter einen Parametergrenzwert über- oder unterschreitet, eine entsprechende Information an einen Nutzer ausgibt. Anstatt der (oder zusätzlich zu den) jeweiligen oben genannten Speichereinheiten können die entsprechenden Daten (computerbasiertes Modell bzw. Grenz-Parameterwert) auch über jeweils mindestens eine entsprechend zur Entgegennahme dieser Daten ausgebildete Eingangsschnittstelle in die Vorrichtung eingespeist werden.
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Auch wenn im Prinzip eine automatische Designanpassung durch die Vorrichtung möglich ist, so ist es für den Benutzer der Vorrichtung (z. B. einen CAD-Designer) manchmal komfortabler, wenn er durch Vorgaben an einer Eingabevorrichtung (z. B. einem Terminal) selbst vorgeben kann, in welcher Weise sein geplantes Design angepasst wird. Daher kann die erfindungsgemäße Vorrichtung optional eine Eingabevorrichtung zur Manipulation des computerbasierten Modells durch einen Nutzer aufweisen.
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Wenn die Grenzparameterwerte und das computerbasierte Modell des herzustellenden Bauteils in ein und derselben Speichervorrichtung hinterlegt sind, dann wird dadurch die Durchführung des Verfahrens beschleunigt, da hierdurch Zeitverluste infolge von langen Übertragungswegen der Daten verhindert werden. Die Speichervorrichtung kann dabei entweder in der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthalten sein oder aber letztere kann (ggf. über ein Netzwerk) auf die Speichervorrichtung zugreifen.
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Eine erfindungsgemäße generative Schichtbauvorrichtung zur Herstellung mindestens eines dreidimensionalen Objekts mittels schichtweiser Verfestigung eines pulverförmigen oder flüssigen Aufbaumaterials weist folgende Merkmale auf:
eine Bauunterlage zum Tragen des mindestens einen herzustellenden Objektes,
eine Auftragsvorrichtung zum Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen oder flüssigen Aufbaumaterials auf die Bauunterlage oder eine bereits zuvor aufgetragene und selektiv verfestigte Schicht des Aufbaumaterials,
eine selektive Verfestigungsvorrichtung, die in der Lage ist, auf alle Stellen in der aufgebrachten Schicht, die einem Querschnitt des mindestens einen herzustellenden Objektes entsprechen, dergestalt einzuwirken, dass das Aufbaumaterial sich an diesen Stellen zu einem Festkörper verbindet, und
eine Steuereinheit, welche die Auftragsvorrichtung und die selektive Verfestigungsvorrichtung so steuert, dass das Objekt durch aufeinanderfolgende selektive Verfestigung von Schichten des Aufbaumaterials hergestellt wird,
wobei die generative Schichtbauvorrichtung insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung aufweist und/oder mit einer solchen Vorrichtung signaltechnisch verbunden ist.
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Ist die Vorrichtung zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung in der letzteren enthalten oder mit dieser signaltechnisch verbunden, so kann alternativ oder zusätzlich zur Anpassung des Designs an die Herstellbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit während des Entwurfs eines computergestützten Modells eines herzustellenden Bauteils, auch unmittelbar vor Beginn eines Herstellvorgangs durch einen AM-Experten die Herstellbarkeit abgeprüft werden. Zum einen dient eine solche Überprüfung der Vermeidung von Herstellungsvorgängen, die zu unbrauchbaren Teilen führen, was mit einer Verschwendung von Zeit und Ressourcen verbunden ist, zum anderen erleichtert dies dem AM-Experten die Überprüfung der Herstellbarkeit, da er die Einhaltung von Grenzparameterwerten durch das Design nicht ”manuell” abprüfen muss, wodurch Fehler auf seiner Seite beim Prüfen der Herstellbarkeit vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise in Form eines Computerprogramms realisiert, auch wenn dies nicht zwingend notwendig ist. Eine softwaregestützte Realisierung des Verfahrens erlaubt jedoch eine einfache Integration in ein CAD-, CAE- oder CAM-System oder eine generative Schichtbauvorrichtung. Die Software kann beispielsweise in einem Speicher des CAD-, CAE- oder CAM-Systems oder der generativen Schichtbauvorrichtung hinterlegt werden oder das CAD-, CAE- oder CAM-System oder die generative Schichtbauvorrichtung können über ein Netzwerk auf die Software zugreifen.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können Merkmale aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zum erfindungsgemäßen Verfahren auch zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden oder umgekehrt, es sei denn, dies wird explizit ausgeschlossen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer generativen Schichtbauvorrichtung am Beispiel einer Lasersintervorrichtung.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes für eine generative Schichtbauvorrichtung,
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3 zeigt den Aufbau einer Prüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 zeigt schematisch das Vorgehen bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Abprüfen der Strahlbarkeit einer Oberfläche,
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5 zeigt beispielhaft eine Korrektur der Oberflächengeometrie zur Herstellung der Strahlbarkeit und
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6 zeigt schematisch das Vorgehen bei einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Abprüfen der Strahlbarkeit einer Oberfläche.
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Für eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll zunächst nachfolgend am Beispiel einer Lasersintervorrichtung eine generative Schichtbauvorrichtung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben werden.
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Die Vorrichtung weist einen Baubehälter 1 auf, in dem ein Träger 2 zum Tragen eines zu bildenden Objekts 3 vorgesehen ist. Der Träger 2 ist über eine Höheneinstelleinrichtung 4 in vertikaler Richtung in dem Baubehälter verfahrbar. Die Ebene, in der aufgetragenes pulverförmiges Aufbaumaterial verfestigt wird, definiert eine Arbeitsebene 5. Zum Verfestigen des pulverförmigen Materials in der Arbeitsebene 5 ist ein Laser 6 vorgesehen, der einen Laserstrahl 7 erzeugt, welcher über eine Ablenkeinrichtung 8 und gegebenenfalls eine Fokussiereinheit 9 auf die Arbeitsebene 5 fokussiert wird. Es ist eine Steuerung 10 vorgesehen, die die Ablenkeinrichtung 8 und gegebenenfalls die Fokussiereinheit 9 derart ansteuert, dass der Laserstrahl 7 auf jede beliebige Stelle der Arbeitsebene 5 gelenkt werden kann.
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Die Steuerung 10 wird über einen Steuerbefehlssatz angesteuert, der u. a. Daten enthält, die die Struktur des herzustellenden Objekts beinhalten, insbesondere ein dreidimensionales CAD-Schichtenmodell des Objekts mit Informationen über den jeweiligen Querschnitt des Objekts in jeder zu verfestigenden Schicht des Aufbaumaterials, und Daten, die die genauen Parameter beim Verfestigen des Aufbaumaterials festlegen. Insbesondere enthalten die Daten genaue Informationen über jede zu verfestigende Schicht bei der Herstellung des Objekts.
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Ferner ist eine Zuführvorrichtung 11 vorgesehen, mit der pulverförmiges Aufbaumaterial für eine folgende Schicht zugeführt werden kann. Mittels eines Beschichters 12 wird das Aufbaumaterial in der Arbeitsebene 5 aufgebracht und geglättet.
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Im Betrieb wird durch die Steuerung 10 der Träger 2 Schicht für Schicht abgesenkt, der Beschichter 12 zum Auftrag einer neuen Pulverschicht angesteuert und die Ablenkeinrichtung 8 und gegebenenfalls auch der Laser 6 und/oder die Fokussiereinheit 9 zum Verfestigen der jeweiligen Schicht an den dem jeweiligen Objekt entsprechenden Stellen mittels des Laserstrahls 7 in der Arbeitsebene 5 angesteuert.
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Als pulverförmiges Aufbaumaterial können alle für das Lasersinterverfahren geeigneten Pulver bzw. Pulvermischungen verwendet werden. Solche Pulver umfassen z. B. Kunststoffpulver wie Polyamid oder Polystyrol, PAEK (Polyaryl Ether Amide), Elastomere, wie PEBA (Polyether Block Amide), kunststoffbeschichteten Sand, Keramikpulver oder Metallpulver, z. B. Edelstahlpulver oder andere, an den jeweiligen Zweck angepasste Metallpulver, insbesondere Legierungen.
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Das erfindungsgemäße Vorgehen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
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Zunächst werden von der Modelldaten-Eingangseinheit 101 in der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer bestimmten generativen Schichtbauvorrichtung(CAD)-Modelldaten MD des herzustellenden Bauteils entgegengenommen, die zumindest einen Teilbereich des herzustellenden Bauteils beschreiben (Schritt S1 in 2). Dabei können die Daten MD auch Informationen über die einzelnen Schichten während des generativen Herstellungsverfahrens beinhalten. Darüber hinaus können auch weitere Informationen, beispielsweise über die zu verwendenden Werkstoffe, enthalten sein. Falls die Prüfvorrichtung nicht in das CAD-Entwurfssystem integriert ist, mit welchem ein CAD-Designer ein mittels eines generativen Herstellungsverfahrens herzustellendes Bauteil entwirft (z. B. als Plug-In), können die Daten MD, die dem CAD-Entwurfssystem entstammen, der Modelldaten-Eingangseinheit 101 entweder über ein Netzwerk zugeführt werden oder über einen mobilen Datenträger in die Modelldaten-Eingangseinheit 101 eingelesen werden. Falls die Prüfvorrichtung 100 Bestandteil des CAD-Entwurfssystems ist, kann die Modelldaten-Eingangseinheit 101 einfach auf den Speicherplatz der Daten innerhalb des Entwurfssystems zugreifen. Optional können die Modelldaten MD in einer in der Prüfvorrichtung 100 enthaltenen Speichereinheit 103b abgelegt werden.
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Nun werden mittels der Parameterermittlungseinheit 102 Parameterwerte P1...Pn in den Modelldaten MD ermittelt, die Parametern entsprechen, für die Grenz-Parameterwerte GP1 bis GPn vorgegeben sind (Schritt S2 in 2). Grenz-Parameterwerte GP1 bis GPn sind dabei Extremwerte für Parameter, die in einem Verfahren zur Nachbearbeitung zumindest eines Teils der Oberfläche eines mittels der generativen Schichtbauvorrichtung hergestellten Objekts, z. B. einem Reinigungsverfahren, gerade noch bearbeitbar sind und/oder Parameter, die bei der Herstellung des Objekts durch eine andere Vorrichtung als die generative Schichtbauvorrichtung gerade noch herstellbar sind. Bei der anderen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spritzgießvorrichtung handeln, die für eine Serienfertigung der Bauteile verwendet wird, nachdem erste Prototypen mittels der generativen Schichtbauvorrichtung hergestellt wurden. Der Satz Grenz-Parameterwerte kann dabei lediglich einen Grenz-Parameterwert P1 oder auch eine Mehrzahl von Grenz-Parameterwerten P1 bis Pn umfassen. Bei den den Parameterwerten zugeordneten Parametern handelt es sich z. B. um Wandstärken, Lochdurchmesser bzw. Kanaldurchmesser, Sacklochtiefen, etc. in den Modelldaten MD. Die entsprechenden Grenz-ären dann Parameterwerte wz. B. eine minimale Wandstärke, ein minimaler Lochdurchmesser bzw. Kanaldurchmesser, eine maximale Sacklochtiefe, etc.
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Die ermittelten Parameterwerte P1...Pu werden der Vergleichseinheit 103 zugeführt, die einen Vergleich eines jeden der ermittelten Parameterwerte P1 bis Pn mit dem zugehörigen Grenz-Parameterwert GP1 bis GPn durchführt (Schritt S3 in 2). Die Grenz-Parameterwerte GP1 bis GPn können dabei in einer Speichereinheit 103a in der Prüfvorrichtung 100 abgelegt sein oder alternativ werden die Grenz-Parameterwerte der Prüfvorrichtung 100 über ein Netzwerk oder einen mobilen Datenträger zugeführt. Es sei bemerkt, dass die Speichereinheit 103a (ebenso wie die Speichereinheit 103b) nicht zwingend Bestandteil der Vergleichseinheit 103 sein müssen, auch wenn dies in 3 so dargestellt ist.
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Stellt sich bei dem Vergleich heraus, dass ein oder mehrere Parameterwerte die zugehörigen Grenz-Parameterwerte über- oder unterschreiten (z. B. Unterschreitung einer minimalen Wanddicke oder Überschreitung einer maximalen Sacklochtiefe), dann schreitet der Ablauf in 2 voran zum Schritt S4. Bei diesem Schritt gibt es mehrere Möglichkeiten des Vorgehens:
Einerseits kann in 3 gezeigte über eine Benachrichtigungseinheit 104 ein Nutzer über eine oder mehrere Grenzwertüberschreitungen informiert werden. In diesem Falle muss der Nutzer (z. B. ein CAD-Designer) selbst entscheiden, was zu tun ist (z. B. Anpassung des Designs oder Wechsel auf eine andere Nachbearbeitungsvorrichtung oder Herstellvorrichtung).
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Alternativ oder auch zusätzlich kann die Prüfvorrichtung 100 die Modelldaten so abändern, dass der oder die Parameterwerte, die Grenzwerte überschritten, abgeändert werden. Beispielsweise können die Modelldaten so abgeändert werden, dass die entsprechenden Parameterwerte mit den jeweiligen Grenz-Parameterwerten zusammenfallen. Die abgeänderten Modelldaten können dann über eine in 3 gezeigte Modelldaten-Ausgabeeinheit 105 an das CAD-Entwurfssystem übermittelt werden. Dies kann beispielsweise wiederum über ein Netzwerk oder einen mobilen Datenträger geschehen oder durch Zugriff auf eine Speichervorrichtung, auf die auch das CAD-Entwurfssystem Zugriff hat.
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Werden die Grenz-Parameterwerte nicht über- oder unterschritten, so kann optional eine Nachricht an einen Nutzer ausgegeben werden. In 2 wäre das der optionale Schritt S5. Werden die Grenz-Parameterwerte über- oder unterschritten, so kann das Verfahren bei einer erstmaligen Grenzwertüber- oder -unterschreitung mit einer Benachrichtigung an den Nutzer abbrechen oder aber bis zur vollständigen Prüfung der gesamten von der Modelldaten-Eingangseinheit 101 entgegengenommenen Modelldaten fortgeführt werden. In letzterem Fall erhielte der Nutzer Informationen über alle aufgetretenen Grenz-Parameterwertüber- oder -unterschreitungen. Auch bei einer automatischen Änderung der Modelldaten MD durch die Prüfvorrichtung ist es sinnvoll, die gesamten von der Modelldaten-Eingangseinheit 101 entgegengenommenen Modelldaten abzuprüfen.
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Wird beispielsweise in dem Modell die minimal herstellbare Wandstärke unterschritten, kann das erfindungsgemäße Verfahren dem CAD-Designer mittels einer visuellen Information anzeigen, dass es ein Problem bei der Herstellung geben wird. Bevorzugt wird dem Nutzer auch die konkrete Stelle im Modell angezeigt, an der das Problem auftreten wird. Dies könnte beispielsweise dadurch geschehen, dass in einer Visualisierung des bereits entworfenen Modells jene Stelle farblich hervorgehoben ist, an der es bei der Herstellung zu einem Problem kommen wird. Als Reaktion auf die ausgegebene Warnung kann dann der Nutzer das CAD-Modell anpassen, beispielsweise die Wandstärke an der bezeichneten Stelle erhöhen.
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Probleme mit einer zu geringen Wandstärke im CAD-Modell können beispielsweise daher resultieren, dass, beispielsweise bei einem Laserschmelzverfahren als Serienfertigungsverfahren, nach dem Aufschmelzen des pulverförmigen Aufbaumaterials im Bereich eines Querschnitts, der eine dünne Wand in dem Bauteil schneidet, im Bereich der dünnen Wand Pulver im an den aufgeschmolzenen Bereich benachbarten Bereich sich so stark mit dem aufgeschmolzenen Bereich verbindet, dass dadurch die Wanddicke erhöht wird und eine minimale Wanddicke nicht unterschritten werden kann.
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Ein ähnliches Problem kann bei der Herstellung eines sehr kleinen Loches auftreten. Hier kann durch anhaftendes Material das Loch vollständig verschwinden, so dass ein minimaler Lochdurchmesser nicht unterschritten werden kann. Ist das Loch nicht kreisförmig, so kann (z. B. bei Langlöchern) entsprechend eine minimale Lochbreite nicht unterschritten werden. In ähnlicher Weise kann eine minimale Lochtiefe durch den Herstellungsprozess oder den Oberflächennachbearbeitungsprozess vorgegeben sein.
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Ganz allgemein kann das erfindungsgemäße Verfahren abprüfen, ob in dem entworfenen Modell ein minimal durch die Nachbearbeitungsvorrichtung oder Herstellvorrichtung bearbeitbares bzw. herstellbares Detail unterschritten wird.
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Ein anderes Problem liegt in Bezug auf Sacklöcher vor. Hier muss sichergestellt sein, dass nach Abschluss des Herstellungsvorgangs eventuell anhaftendes Baumaterial wieder aus dem Sackloch entfernt werden kann, so dass dieses eine minimale Breite und/oder eine maximale Tiefe aufweisen muss. Bei schräg zu mehreren Schichten verlaufenden Oberflächen wird es bei generativen Schichtbauverfahren einen Stufenversatz geben (Treppencharakter). Hier kann dem CAD-Designer angezeigt werden, mit welcher Auflösung eine schräg verlaufende Oberfläche realisiert werden kann, also wie der minimal realisierbare Stufenversatz ist. In der Regel hängen die Informationen bezüglich der Grenzwerte, die realisierbar sind, von dem für die Herstellung verwendeten Material ab. Auch werden die Parametergrenzwerte von der Steuerung des Herstellungsprozesses oder Nachbearbeitungsprozesses, also letztendlich von den Steuerbefehlen bzw. Befehlsparametern beeinflusst. So spielt der verwendete Laserstrahldurchmesser in einer Laserschmelzvorrichtung eine Rolle sowie ebenfalls die Strahlablenkgeschwindigkeit, die Kühlleistung, die verwendete Schichtdicke und eventuell sogar die Anzahl der herzustellenden Objekte im Bauraum. Auch hieran erkennt man, dass es sich bei der Abschätzung, ob ein Bauteil die Grenzparameterwerte bei seiner Herstellung überschreiten wird, um eine schwierige Aufgabe handelt. Im ungünstigsten Fall sind die Grenzparameterwerte langjährige Erfahrungswerte, die beispielsweise an vorangegangenen ähnlichen Bauteilen ermittelt wurden.
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Für den Nutzer des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von besonderem Vorteil, wenn Parameter bzw. Abmessungen, die einen Grenzparameterwert über- oder unterschreiten, automatisch angepasst werden, so dass das CAD-Modell an der Stelle, an der bei der Herstellung ein Problem auftreten wird, automatisch abgeändert wird. Beispielsweise kann eine ursprünglich mit 100 μm bemessene Wandstärke automatisch auf 150 μm gesetzt werden. Beispielsweise könnte auch ein Parameterwert, der einen Grenzparameterwert über- oder unterschreitet, automatisch auf den Grenzparameterwert gesetzt werden. Um beim Beispiel der minimalen Wandstärke zu bleiben, so würde, falls der Grenzparameterwert bei 150 μm liegt, eine mit 100 μm bemessene Wand automatisch auf 150 μm gesetzt.
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Mit der Kenntnis der Grenzparameterwerte, die für eine Herstellungsvorrichtung vorliegen, geht in der Regel auch die Kenntnis des verwendeten Aufbaumaterials und der verwendeten Herstellungsparameter einher. Dies macht es möglich, bereits vor der Herstellung des eigentlichen Bauteils dessen mechanische oder physikalische Eigenschaften zu simulieren. Dies wiederum macht es möglich, bereits während des CAD-Entwurfs Anpassungen des Modells vorzunehmen, durch welche eine mechanische oder physikalische Eigenschaft des Bauteils in einer gewünschten Richtung abgeändert wird. Beispielsweise könnte man nach einer Simulation des Bauteilgewichts das Modell so abändern, dass das Gewicht verringert wird, beispielsweise durch Verringern von Wandstärken. In gleicher Weise können Anpassungen beispielsweise der Steifigkeit, der Zugfestigkeit, der Bruchdehnung bei Zugbeanspruchung, der Querkontraktionszahl, des Torsionsverhaltens oder des Ermüdungsverhaltens vorgenommen werden.
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Im Idealfall wird die Anpassung von mechanischen Eigenschaften des Bauteils durch Anpassen des Modells automatisch vorgenommen, nachdem der CAD-Designer bei Beginn des Designs dem System mitgeteilt hat, welche mechanischen Eigenschaften in welcher Weise optimiert werden sollen.
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Was das erwähnte Simulationsverfahren anbelangt, so kann hierfür auf bekannte finite Elemente-Simulationsverfahren, z. B. zurückgegriffen werden.
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Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer Software realisiert sein, die auf dem CAD-System ausgeführt wird. Dabei kann die Software als Zusatzmodul vorliegen, das mit dem CAD-Programm interagiert. Die Modelldaten können beispielsweise über eine gängige Schnittstelle wie z. B. STEP/IGES zwischen CAD-Software und erfindungsgemäßem Software-Modul ausgetauscht werden. Natürlich beschleunigt sich der Ablauf des Verfahrens, wenn das erfindungsgemäße Software-Modul auf die gleichen Modelldaten zugreift, wie das CAD-Programm, mit anderen Worten, wenn beide auf den gleichen Datensatz zugreifen. Dies spart insbesondere auch Speicherplatz ein.
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Wenn die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung als Plug-In-Modul für ein CAD-Entwurfssystem realisiert ist, dann ist es insbesondere möglich, dass eine Prüfung auf mögliche Grenz-Parameterwertüberoder -unterschreitungen kontinuierlich während der Erstellung des Entwurfs vorgenommen wird. Damit kann bei Hinzufügung von nicht bearbeitbaren oder herstellbaren Modell-Features (z. B. einer zu dünnen Wand) dem CAD-Designer unmittelbar eine Rückmeldung gegeben werden. Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren im Hintergrund (mit oder ohne Information an den CAD-Designer) nicht bearbeitbare oder herstellbare Parameterwerte automatisch abändern durch automatische Abänderung des Entwurfs.
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Ungeachtet der beschriebenen Vorteile für einen CAD-Designer kann natürlich das erfindungsgemäße Verfahren auch als Software auf einem eigenständigen Rechnersystem ablaufen. Beispielsweise kann nach Abschluss des Designs eines computergestützten Modells eines Bauteils vor der Herstellung des Bauteils nochmals dessen Herstellbarkeit geprüft werden. Der Datenaustausch zwischen CAD-System und dem System mit der erfindungsgemäßen Software kann mittels mobiler Datenträger oder über ein Netzwerk stattfinden. Unter Umständen kann die Software, mit der das erfindungsgemäße Verfahren realisiert wird, auch in einem unmittelbar an die generative Schichtbauvorrichtung, mit der eine erste Herstellung stattfinden wird, angegliederten Rechner oder aber in der generativen Schichtbauvorrichtung selbst ablaufen. Im Idealfall kann dann ein AM-Experte unmittelbar vor der Herstellung des Bauteils noch letzte Anpassungen vornehmen, um eventuell auftretende Schwierigkeiten bei einer nachfolgenden Oberflächenbearbeitung oder einer Herstellung mittels einer anderen Vorrichtung als der generativen Schichtbauvorrichtung zu vermeiden. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass ein Datenaustausch mit der generativen Schichtbauvorrichtung ebenfalls unter Zuhilfenahme mobiler Datenträger oder eines Netzwerks erfolgen kann.
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Auch wenn weiter oben als Beispiel einer generativen Schichtbauvorrichtung lediglich eine Lasersintervorrichtung beschrieben wurde, so ist das erfindungsgemäße Verfahren natürlich auch auf im Zusammenhang mit anderen generativen Schichtbauvorrichtungen und -verfahren anwendbar. Hier seien lediglich beispielhaft das Laserschmelzen, LLM (Ausschneiden aus Folien und Fügen), FLM (Aufbringen eines thermoplastischen Materials aus einer Düse), 3D-Drucken, Maskensinterverfahren und stereolithografische Verfahren genannt.
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Weiterhin ist die Erfindung nicht auf den Entwurf, die Herstellung und Bearbeitung eines einzelnen Bauteils beschränkt. Werden mehrere (beispielsweise unterschiedliche) Bauteile gleichzeitig hergestellt, dann kann das erfindungsgemäße Verfahren mit allen Varianten in gleicher Weise durchgeführt werden, nur dass dann ein Abprüfen der Herstellbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit für mehrere Bauteile gleichzeitig durchgeführt wird.
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Erfindungsgemäß kann die Fertigbarkeit des entworfenen Modells in einem Serienfertigungsverfahren, bei dem es sich nicht um ein generatives Schichtbauverfahren handelt, abgeprüft werden, beispielsweise nachdem erste Prototypen des Bauteils mittels eines generativen Schichtbauverfahrens realisiert wurden. Eine Vorrichtung zur Herstellung des Bauteils, der das gleiche CAD-Modell zugrunde liegt, das auch der Herstellung mittels einer generativen Schichtbauvorrichtung zugrunde liegt, kann z. B. eine Spritzgussvorrichtung, eine CNC-Fräsmaschine, eine Gießvorrichtung, eine Extrudiervorrichtung, etc. oder gar eine andere generative Herstellvorrichtung sein als jene, mit der Prototypen hergestellt wurden.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strahlbarkeit des auf einem CAD-Modell basierenden hergestellten Bauteils überprüft. Dies geschieht bereits vor der Herstellung des Bauteils mittels einer generativen Schichtbauvorrichtung oder der Herstellung mittels einer anderen Vorrichtung in einem Serienfertigungsverfahren. Die Vorgehensweise dabei wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 bis 6 erläutert:
Zunächst muss das 3D-CAD-Modell in ein Format gebracht werden, in dem die Außenfläche des korrespondierenden Bauteils mittels einer Tesselation, also einer Überdeckung mit Teilflächen z. B. Polygonen wie Dreiecken, Vierecken, Fünfecken, etc. beschrieben wird. Beispielsweise ist dies beim weit verbreiteten STL-Format der Fall, in dem die Oberfläche durch überdecken mit aneinandergrenzenden Dreiecken beschrieben wird. Nun wird eine Mehrzahl von einzelnen Polygonen bzw. Teilflächen ausgewählt, die möglichst (aber nicht zwangsweise) gleichmäßig über die Oberfläche verteilt sind. Für jedes Polygon wird nun das folgende Verfahren durchgeführt:
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4 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Oberfläche eines zu strahlenden Bauteils mit einem ausgewählten Polygon bzw. Oberflächenabschnitt 401. Für diesen Oberflächenabschnitt wird an einer definierten Stelle der Fläche (beispielsweise in jedem der ausgewählten Oberflächenabschnitte der Schwerpunkt S der Fläche) geprüft, ob es in einer Richtung der an diesem Schwerpunkt nach außen zeigenden Flächennormalen 402 einen von dem Oberflächenabschnitt 401 beabstandeten weiteren Oberflächenabschnitt 403 gibt. Falls dies der Fall ist, wird der Abstand d in Richtung der Flächennormalen 402 zwischen den beiden Oberflächenabschnitten 401, 403 ermittelt und mit einem Grenzwert (Grenz-Parameterwert) verglichen. Falls der Grenzwert unterschritten wird, so wird festgelegt, dass eine Strahlbarkeit des anfangs ausgewählten Oberflächenabschnitts 401 nicht gegeben ist. In diesem Fall wird eine Information an den Nutzer ausgegeben oder eine automatische Anpassung (z. B. Vergrößerung des Abstands d durch Drehen des Abschnitts 401 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in 5 angedeutet) vorgenommen. Es sei hier nochmals erwähnt, dass alle möglichen Variationen und Vorgehensweisen, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit der Abprüfung der Herstellbarkeit beschrieben wurden, in gleicher Weise auch für die hier vorliegende Ausführungsform anwendbar sind.
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Die geschilderte Vorgehensweise ist nicht von der Art der Tesselation, insbesondere der Gestalt der Oberflächenabschnitte, abhängig. Diese müssen nicht zwangsläufig Polygone sein und auch nicht zwangsläufig alle von gleicher Art sein, also z. B. nicht alle dreiecksförmig sein. Es sind theoretisch auch Mischungen von z. B. Dreiecken und Fünfecken oder Fünfecken und Kreisen (mit dazwischenliegenden Formen), etc. möglich.
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Weiterhin wäre es theoretisch auch möglich, per Zufall lediglich einen Oberflächenabschnitt 101 auszuwählen und an diesem das in 4 erläuterte Verfahren durchzuführen. Was die Lage des Punktes, an dem die Flächennormale ansetzt, innerhalb eines Oberflächenabschnitts anbelangt, so gibt es hierfür keine Beschränkungen. Es ist in jedem Fall aber sinnvoll, die Lage dieses Punktes in allen ausgewählten Oberflächenabschnitten in gleicher Weise festzulegen. Bei dreiecksförmigen Oberflächenabschnitten könnte beispielsweise jeweils statt des Schwerpunkts auch der Inkreismittelpunkt oder der Umkreismittelpunkt oder ein anderer ausgezeichneter Punkt innerhalb der Dreiecksfläche gewählt werden.
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Eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Strahlbarkeit abgeprüft wird, wird unter Bezug auf 6 beschrieben. Gemäß dieser Abwandlung wird der Abstand zu einem etwaigen weiteren Oberflächenabschnitt an einer definierten Stelle der Fläche nicht in Richtung der Flächennormalen 402 abgeprüft, sondern in Richtung mindestens eines Strahls 402, der einen Winkel α (< 90°) mit der Flächennormalen einschließt. Bevorzugt kann solch ein Abstand d' auch für eine Mehrzahl von Strahlen 402' bestimmt werden, die alle innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs um die Flächennormale 402 herum liegen.
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Abgesehen von dem von 90° verschiedenen Winkel ist die sonstige Vorgehensweise (incl. aller Variationsmöglichkeiten) die Gleiche wie sie oben im Zusammenhang mit der Benutzung der Flächennormalen 402 beschrieben wurde. Dies heißt, ist ein ermittelter Abstand d' kleiner als ein Grenzwert, dann wird festgelegt, dass eine Strahlbarkeit des Oberflächenabschnitts 401 nicht gegeben ist.
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Man kann auch so vorgehen, dass für den Fall, dass der Grenzwert für den Abstand zweier Oberflächenabschnitte entlang der Flächennormalen 402 unterschritten wird, zusätzlich noch ermittelt wird, ob der Grenzwert auch für einen Strahl 402' unterschritten wird, der mit der Flächennormalen einen Winkel α einschließt. Wiederum kann die Prüfung auch für mehrere Strahlen 402' innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs um die Flächennormale 402 herum durchgeführt werden. Man kann dann beispielsweise festlegen, dass die Strahlbarkeit der Oberfläche immer dann gegeben ist, wenn es innerhalb des Winkelbereichs mindestens einen Strahl 402' gibt, entlang dessen der Grenzwert nicht unterschritten wird.
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Die Größe des bei der letztgenannten Abwandlung zu verwendenden Winkelbereichs ist vom Material des Bauteils, vom Strahlmittel und weiteren Strahlparametern abhängig. Es kann jedoch bei der letztgenannten Abwandlung in komplexerer Weise eine Strahlbarkeit abgeprüft werden und in Abhängigkeit von den Strahlparametern individuell festgelegt werden, ob Strahlbarkeit vorliegt oder nicht.
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Abschließend sei noch erwähnt, dass die einzelnen Komponenten einer Vorrichtung zur Prüfung eines Eingangsdatensatzes einer generativen Schichtbauvorrichtung auch allein durch Hardware-Komponenten oder Mischungen aus Hard- und Software realisiert sein können. Die Vorrichtung muss dann über eine Eingangsschnittstelle verfügen, über die die CAD-Modelldaten zugeführt werden können und auch die Grenzparameterwerte zugeführt werden können. In der vorliegenden Anmeldung erwähnte Schnittstellen müssen nicht zwangsläufig als Hardware-Komponenten ausgebildet sein, sondern können auch als Softwaremodule realisiert sein, beispielsweise, wenn die darüber eingespeisten bzw. ausgegebenen Daten von einer bereits auf dem gleichen Gerät realisierten anderen Komponenten übernommen werden können oder an eine andere Komponente nur softwaremäßig übergeben werden müssen. Ebenso könnten die Schnittstellen aus Hardware- und Software-Komponenten bestehen, wie zum Beispiel einer Standard-Hardware-Schnittstelle, die durch Software für den konkreten Einsatzzweck speziell konfiguriert wird. Außerdem können mehrere Schnittstellen auch in einer gemeinsamen Schnittstelle, beispielsweise einer Input-Output-Schnittstelle, zusammengefasst sein.
