DE102016008208A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils Download PDF

Info

Publication number
DE102016008208A1
DE102016008208A1 DE102016008208.9A DE102016008208A DE102016008208A1 DE 102016008208 A1 DE102016008208 A1 DE 102016008208A1 DE 102016008208 A DE102016008208 A DE 102016008208A DE 102016008208 A1 DE102016008208 A1 DE 102016008208A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
powder
layers
spill
microwaves
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.)
Withdrawn
Application number
DE102016008208.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Maik Ziegler
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler 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 Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102016008208.9A priority Critical patent/DE102016008208A1/de
Publication of DE102016008208A1 publication Critical patent/DE102016008208A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive 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
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE 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
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE 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
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragens einzelner Schichten eines das Bauteil ausbildenden Pulvers. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass: – sämtliche Schichten des Bauteils zum Ausbilden einer Pulververschüttung aufgetragen werden, – beim Auftragen der Schichten ein Material mit aufgetragen wird, dass mikrowellenaktiv ist, – anschließend die Pulververschüttung in zumindest einem Bereich, insbesondere gänzlich, ausschließlich durch das Aktivieren des Materials durch Bestrahlung eines zumindest den Bereich enthaltenden Volumens der Pulververschüttung mit Mikrowellen geeigneter Wellenlänge gemeinsam verbunden und das Bauteil somit hergestellt wird. Hierdurch wird die Herstellungsdauer des Bauteils erheblich reduziert und/oder die mechanische Stabilität des Bauteils verbessert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragens einzelner Schichten. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein solches Bauteil.
  • Die Relevanz von Herstellungsverfahren, bei denen ein Bauteil schichtweise aufgebaut wird nimmt stetig zu. Bei solchen Verfahren, auch 3D-Druck genannt, wird ein solches Bauteil durch sukzessives Stapeln einzelner Schichten und deren Verbindung und/oder Verschmelzung hergestellt. Bekannt ist es beispielsweise, durch den Einsatz von Lithographie im Rahmen eines Stereolithographieverfahrens, insbesondere SLA, oder durch den Einsatz eines Lasers im Rahmen eines selektiven Lasersinterverfahrens, insbesondere SLS, einzelne Schichten des Bauteils nacheinander aufzutragen und jeweils auszuhärten. Bei diesen Verfahren werden die Schichten linienförmig aufgetragen, so dass die jeweilige, linienförmige Schicht mit den jeweils benachbarten, linienförmigen Schichten verbunden werden muss. Dies erhöht den Aufwand zur Herstellung des Bauteils erheblich und führt zu einer langen Herstellungsdauer. Beim sogenannten Fused Deposition Modeling kommt ein Schmelzstrang zum Einsatz, der zum Verbinden der einzelnen linienförmigen Schichten aufgeschmolzen wird. Hierdurch lässt sich zwar die Herstellungsdauer verkürzen, die mechanische Stabilität sowie die Qualität der Oberfläche des Bauteils werden jedoch negativ beeinträchtigt.
  • Beim sogenannten Multi-Jet-Fusion-Verfahren werden einzelne, flächige Schichten eines das Bauteil ausbildenden Pulvers aufgetragen, wobei nach dem Auftragen der jeweiligen Schicht ein Verbinden mit zumindest einer der benachbarten Schichten durchgeführt wird.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragens einzelner Schichten sowie eine Nachbehandlung des Bauteils sind in der WO 2014/197086 A1 beschrieben. Dabei wird das Bauteil nach dem Auftragen der Schichten und deren Verbindung in der Nachbehandlung lokal mit Mikrowellen bearbeitet, um die mechanische Stabilität des Bauteils in der Stapelrichtung der Schichten zu verbessern.
  • Nachteilig bei diesen Verfahren ist insbesondere, dass diese aufwändig und zeitintensiv sind.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragen einzelner Schichten eines das Bauteil ausbildenden Pulvers sowie für ein solches Bauteil verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Qualität des Bauteils und/oder eine verkürzte Herstellungsdauer auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zunächst sämtliche Schichten eines Bauteils aufeinander aufzutragen und somit eine Pulververschüttung zu auszubilden bzw. zu erzeugen, aus der anschließend das Bauteil hergestellt wird, wobei beim Auftragen der Schichten ein mittels elektromagnetischer Strahlung aktivierbares Material mit aufzutragen wird. Erst anschließend erfolgt eine Verbindung der Pulververschüttung zum Ausbilden des Bauteils, indem das Material durch das Bestrahlen eines Volumens des Bauteils mit geeigneten elektromagnetischen Wellen aktiviert wird. Hierdurch entfällt das Verbinden einzelner Schichten des Bauteils bzw. das gesonderte Verbinden des Pulvers der jeweiligen Schicht, bevor nachfolgende Schichten aufgetragen werden können. In der Folge wird die Herstellungsdauer des Bauteils erheblich reduziert und/oder die Qualität des Bauteils verbessert. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine verbesserte Taktung zur Herstellung des Bauteils erreicht werden, so dass die Bauteile auch kostengünstiger und/oder in einer erhöhten Anzahl hergestellt werden können. Dem Erfindungsgedanken entsprechend, werden zunächst einzelne Schichten eines das Bauteil ausbildenden Pulvers aufgetragen, wobei beim Auftragen der Schichten ein mikrowellenaktives Material mit aufgetragen wird. Das heißt, dass sich das Material durch Bestrahlung mit Mikrowellen zum Verbinden von Pulverpartikel des Pulvers bzw. der Pulververschüttung aktivieren lässt. Durch das Auftragen der Schichten entsteht dabei eine Pulververschüttung, aus der anschließend das Bauteil hergestellt wird. Die jeweilige Schicht ist insbesondere flächig, wobei das Material zwischen benachbarten Schichten und/oder in der jeweiligen Schicht angeordnet sein kann. Das Material kann hierbei polar oder elektrisch leitfähig sein und lässt sich somit gut mit Mikrowellen aktivieren. Anschließend, wenn sämtliche Schichten des Bauteils bereits aufgetragen sind und somit die Pulververschüttung ausgebildet bzw. erzeugt ist, erfolgt ein Verbinden bzw. Verschweißen der Schichten, wobei diese Verbindung ausschließlich durch das Aktivieren des Materials durch Bestrahlung zumindest eines Volumenteils der Pulververschüttung, insbesondere des gesamten Volumens der Pulververschüttung mit Mikrowellen erfolgt. Die Pulverpartikel werden Pulververschüttung wird also zumindest im entsprechenden Volumenteil der Pulververschüttung durch Bestrahlen zumindest des Volumenteils gemeinsam und in allen Raumrichtungen miteinander verbunden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach nicht nach Auftragen jeder einzelnen Schicht die Verbindung dieser Schicht mit anderen Schichten durchgeführt. Es erfolgt vielmehr zunächst das Auftragen sämtlicher Schichten und anschließend ein gemeinsames Verbinden der durch das Auftragen der Schichten ausgebildeten bzw. erzeugten Pulververschüttung mittels Bestrahlung eines entsprechenden Volumens der Pulververschüttung mit Mikrowellen, um das Bauteil herzustellen.
  • Die geeigneten Mikrowellen zeichnen sich hierbei insbesondere durch eine entsprechende Wellenlänge und/oder Intensität und deren Abstimmung auf das mikrowellenaktivierbare Material aus.
  • Das mikrowellenaktive Material wirkt insbesondere als ein Verbindungsmittel um die Pulverpartikel innerhalb des entsprechenden Volumens der Pulververschüttung miteinander zu verbinden.
  • Besonderes bevorzugt ist es, wenn das mikrowellenaktive Material eine Flüssigkeit ist oder zumindest eine Flüssigkeit aufweist. Somit lässt sich das Material vereinfacht und dicht auftragen. Das Material kann insbesondere Glycol aufweisen und Glycol sein.
  • Das Pulver ist vorzugsweise absorbierend, um eine verstärkte Verbindung der Pulverpartikel und/oder eine erhöhte Stabilität des Bauteils zu erreichen. Insbesondere kommt es hierdurch zu einem vorteilhaften Zusammenwirken mit dem mikrowellenaktiven Material, was eine weitere Verkürzung der Herstellungsdauer und/oder eine erhöhte mechanische Stabilität des Bauteils zur Folge hat.
  • Vorstellbar ist es, dass das Pulver Pulverpartikel aus thermoplastischen Polymeren aufweist, insbesondere aus solchen Pulverpartikeln besteht. Dabei können die Pulverpartikeln aus Polypropylen (PP), Polyehtylen (PE), Acryl Butadien Strol (ABS), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) oder eine Mischung dieser dieser Polymere, insbesondere deren Elends und Copolymere, bestehen.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die jeweilige Schicht durch einen Strahldruck, insbesondere in der Art eines Tintenstrahldrucks, aufgetragen wird. Hierdurch kann die jeweilige Schicht präzise und mit einer verkürzten Dauer aufgetragen werden. Ebenso ist es vorstellbar, das mikrowellenaktive Material durch einen Strahldruck, insbesondere durch den gleichen Strahldruck, beispielsweise in der eines Tintenstrahldruckers, aufzutragen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden Pulverpartikel des Pulvers zumindest teilweise vor der Bestrahlung mit Mikrowellen mit einem Treibmittel versehen. Hierdurch wird insbesondere ein Schwund beim Bestrahlen des Bauteils mit Mikrowellen reduziert.
  • Bevorzugt ist es auch, wenn das mikrowellenaktive Material einen regulierenden Effekt aufweist der eine Überhitzung verhindert bzw. die Ausbildung sogenannter HotSpots vermeidet. In der einfachsten Form eines solchen Selbstregulierenden Charakters weist das mikrowellenaktive Material eine Siedetemperatur um oder knapp oberhalb der Schmelztemperatur des Pulvers auf. Durch Verdampfen des mikrowellenaktiven Materials nach dem Anschmelzen und Verschweißen des Pulvers wird keine weitere Mikrowellstrahlung in diesem Bereich weitere absorbiert.
  • Es versteht sich, dass neben dem Verfahren zum Herstellen des Bauteils auch ein solches Bauteil zum Umfang dieser Erfindung gehört. Das Bauteil kann hierbei in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen.
  • Vorstellbar ist es insbesondere, das Bauteil in einem Kraftfahrzeug einzusetzen. Dabei kann das Bauteil im Innenraum des Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen.
  • 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
    • WO 2014/197086 A1 [0004]

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragens einzelner Schichten eines das Bauteil ausbildenden Pulvers, dadurch gekennzeichnet, – dass sämtliche Schichten des Bauteils zum Ausbilden einer Pulververschüttung aufgetragen werden, – dass beim Auftragen der Schichten ein Material mit aufgetragen wird, das mikrowellenaktiv ist, – dass anschließend die Pulververschüttung in zumindest einem Bereich, insbesondere gänzlich, ausschließlich durch das Aktivieren des Materials durch Bestrahlung eines zumindest den Bereich enthaltenden Volumens der Pulververschüttung mit Mikrowellen geeigneter Wellenlänge gemeinsam verbunden und das Bauteil somit hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten durch einen Strahldruck aufgetragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Pulverpartikel des Pulvers vor der Bestrahlung mit Mikrowellen mit einem Treibmittel zum Reduzieren eines Schwunds versehen werden.
  4. Bauteil eines Innenraums eines Fahrzeugs, wobei das Bauteil durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist.
DE102016008208.9A 2016-07-06 2016-07-06 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils Withdrawn DE102016008208A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016008208.9A DE102016008208A1 (de) 2016-07-06 2016-07-06 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016008208.9A DE102016008208A1 (de) 2016-07-06 2016-07-06 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016008208A1 true DE102016008208A1 (de) 2018-01-11

Family

ID=60676120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016008208.9A Withdrawn DE102016008208A1 (de) 2016-07-06 2016-07-06 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016008208A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014197086A1 (en) 2013-03-15 2014-12-11 3D Systems, Inc. Microwave post-processing for additive manufacturing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014197086A1 (en) 2013-03-15 2014-12-11 3D Systems, Inc. Microwave post-processing for additive manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3022008B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils sowie optische bestrahlungsvorrichtung
EP2275247B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
WO2017005578A1 (de) Pulverbettbasiertes additives fertigungsverfahren mit oberflächennachbehandlung und für dieses fertigungsverfahren geeignete anlage
DE102012212587A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP2334399B1 (de) Verfahren zum herstellen einer filterendscheibe und eines fluidfilters, filterendscheibe
DE102016209933A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP2782705A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum generativen herstellen eines bauteils unter verwendung eines laserstrahles; entsprechendes turbomaschinenbauteil
DE102016209094A1 (de) Schichtweise erzeugter Formkörper
DE102016208196A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur generativen Herstellung von dreidimensionalen Verbundbauteilen
EP3538301A1 (de) 3d-druckvervorrichtung und 3d-druckverfahren
DE102004003485A1 (de) Schichtaufbauendes Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes sowie dafür geeignete Materialsysteme
DE102017205765A1 (de) Verfahren zum Verschweißen von Bauteilen
EP2695725A1 (de) Elektrostatische Pulveraufbringung bei einem generativem Herstellungsverfahren und Vorrichtung hierfür
DE102008020943A1 (de) Verfahren zum Fügen von wenigstens zwei transparenten Fügepartnern mittels Laserdurchstrahlschweißen
DE102013217825A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, 3D-Drucker und Verbundbauteil
DE102016223244A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts und dreidimensionales Objekt
DE102016008208A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
WO2017162480A1 (de) Verfahren zum additiven herstellen eines bauteils mit mehreren baumaterialien
EP0202416A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Spinndüsenplatten
DE102021006069A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Hybrid-Bauteils durch ein additives Verfahren sowie Schmelzvorrichtung
DE102018132938A1 (de) Verfahren zur generativen Herstellung wenigstens eines Gegenstands, Verwendung eines Druckkopfs und Kraftfahrzeug
DE102018107562A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck sowie ein solches Bauteil
DE102017207764A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer dreidimensionalen Verbundstruktur nach einem Druckverfahren
DE102021105991A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils
DE102007037910A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zwei-Komponenten-Bauteils und Zwei-Komponenten-Bauteil

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B29C0067040000

Ipc: B29C0064141000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee