DE102016114848A1 - Method for the generative production of a three-dimensional object - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweise selektive Verfestigung eines verfestigbaren pulverförmigen Baumaterials (3) vermittels eines von einer Strahlungserzeugungseinrichtung (4) erzeugten Energiestrahls (5), wobei im Rahmen der generativen Herstellung des dreidimensionalen Objekts in wenigstens einem nicht freiliegenden inneren Abschnitt des dreidimensionalen Objekts (2) wenigstens ein Informationsträger angeordnet wird, in welchem eine wenigstens einen das dreidimensionale Objekt (2) betreffenden Objektparameter beschreibende Objektinformation und/oder eine wenigstens einen die im Rahmen der generativen Herstellung des dreidimensionalen Objekts (2) eingesetzte Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens und/oder eine Funktionskomponente einer solchen Vorrichtung betreffenden Vorrichtungsparameter beschreibende Vorrichtungsinformation und/oder eine wenigstens einen im Rahmen der Durchführung der generativen Herstellung des dreidimensionalen Objekts angewandten Prozessparameter beschreibende Prozessinformation und/oder eine wenigstens einen Anwender betreffenden Anwenderparameter beschreibende Anwenderinformation hinterlegt ist.Method for the generative production of a three-dimensional object (2) by layerwise selective solidification of a solidifiable powdery building material (3) by means of an energy beam (5) generated by a radiation generating device (4), wherein in the context of the generative production of the three-dimensional object in at least one unexposed inner At least one information carrier is arranged in the section of the three-dimensional object (2), in which object information describing at least one object parameter relating to the three-dimensional object (2) and / or at least one device (1) used in the generative production of the three-dimensional object (2) ) device information describing device parameters for performing the method and / or a functional component of device device and / or at least one device information in the context of carrying out the generative production of the device applied to the process object descriptive process information and / or at least one user user parameter descriptive user information is stored.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objekts. The invention relates to a method for the generative production of a three-dimensional object.
Verfahren zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte sind dem Grunde nach bekannt. Im Rahmen derartiger Verfahren wird ein herzustellendes dreidimensionales Objekt durch schichtweises selektives Verfestigen eines verfestigbaren pulverförmigen Baumaterials in jeweiligen Querschnittsbereichen des herzustellenden Objekts entsprechenden Bereichen vermittels eines von einer Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten Energiestrahls sukzessive generativ aufgebaut. Die selektive schichtweise Verfestigung des verfestigbaren pulverförmigen Baumaterials erfolgt auf Grundlage von die geometrische Gestalt, d. h. insbesondere die schichtbezogenen Querschnittsgeometrien, des herzustellenden dreidimensionalen Objekts beschreibenden Baudaten.Methods for the generative production of three-dimensional objects are basically known. In the case of such methods, a three-dimensional object to be produced is successively generatively constructed by layer-wise selective solidification of a solidifiable pulverulent building material in respective cross-sectional areas of the object to be produced by means of an energy beam generated by a radiation generating device. The selective layerwise solidification of the solidifiable powdery building material is based on the geometric shape, d. H. In particular, the layer-related cross-sectional geometries of the three-dimensional object to be produced descriptive Baudaten.
Bei dreidimensionalen Objekten, welche als technische Bauteile verwendet werden, sind, etwa im Zusammenhang mit sicherheitstechnischen Kontrollen und/oder Qualitätskontrollen, bestimmte Kenntnisse, z. B. über das technische Bauteil und/oder den Herstellungsprozess des technischen Bauteils, erforderlich. Konkret können im Zusammenhang mit sicherheitstechnischen Kontrollen z. B. Kenntnisse darüber, ob es sich bei dem technischen Bauteil um ein Original- oder um ein nicht fachgemäß nachgebautes technisches Bauteil handelt, erforderlich sein.For three-dimensional objects which are used as technical components, such as in connection with safety controls and / or quality controls, certain knowledge, such. B. on the technical component and / or the manufacturing process of the technical component required. Specifically, in connection with safety controls z. B. Knowledge of whether the technical component is an original or an improperly copied technical component may be required.
Der Stand der Technik liefert hierzu keine vollends zufriedenstellenden, sondern verbesserungswürdige Lösungen. The state of the art provides for this not completely satisfactory, but to be improved solutions.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts anzugeben. Das Verfahren dient im Allgemeinen der generativen Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts, d. h. typischerweise eines technischen Bauteils bzw. einer technischen Bauteilgruppe, durch schichtweises selektives Verfestigen wenigstens eines verfestigbaren pulverartigen bzw. -förmigen Baumaterials vermittels wenigstens eines von wenigstens einer Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten Energiestrahls. The invention is therefore based on the object of specifying a contrast improved method for producing a three-dimensional object. The method generally serves to generatively produce at least one three-dimensional object, i. H. typically a technical component or a technical component group, by layer-wise selective solidification of at least one solidifiable powder-like building material by means of at least one energy beam generated by at least one radiation generating device.
Die schichtweise selektive Verfestigung des verfestigbaren pulverartigen bzw. pulverförmigen Baumaterials erfolgt auf Grundlage von Baudaten. Entsprechende Baudaten beschreiben im Allgemeinen die geometrische bzw. geometrisch-konstruktive Gestalt des jeweils generativ herzustellenden dreidimensionalen Objekts (im Weiteren abgekürzt als Objekt bezeichnet). The layer-wise selective solidification of the solidifiable powdery or powdery building material is based on building data. Corresponding Baudaten generally describe the geometric or geometric-constructive shape of each generatively produced three-dimensional object (hereinafter abbreviated as object).
Wesentlich an dem Verfahren ist, dass im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in wenigstens einem nicht freiliegenden inneren Abschnitt des Objekts wenigstens ein Informationsträger angeordnet wird. Der im Inneren des Objekts angeordnete Informationsträger wird sonach von diesen umgebenden inneren Abschnitten des Objekts vollständig umgeben. Mit anderen Worten wird im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts wenigstens ein Informationsträger in das Objekt integriert. What is essential about the method is that, in the context of the generative production of the object, at least one information carrier is arranged in at least one non-exposed inner section of the object. The information carrier arranged inside the object is therefore completely surrounded by these surrounding inner sections of the object. In other words, as part of the generative production of the object, at least one information carrier is integrated into the object.
Der Informationsträger ist aufgrund seiner Anordnung in einem nicht freiliegenden inneren Abschnitt des Objekts unverlierbar, d. h. typischerweise auch (abgesehen von einer Beschädigung bzw. Zerstörung des Objekts) unlösbar, mit dem Objekt verbunden. Der Informationsträger ist durch die diesen umgebenden Abschnitte des Objekts vor äußeren, d. h. z. B. chemischen und/oder mechanischen und/oder klimatischen, Einflüssen geschützt. Der Informationsträger ist von Außen nicht erreichbar, gegebenenfalls auch nicht erkennbar. Der Informationsträger kann sonach, soweit erkannt, nicht mutwillig beschädigt oder manipuliert werden. The information carrier is due to its arrangement in a non-exposed inner portion of the object captive, d. H. typically also unsolvable (apart from damage or destruction of the object) connected to the object. The information carrier is surrounded by the surrounding portions of the object from outside, d. H. z. As chemical and / or mechanical and / or climatic, influences protected. The information carrier is not accessible from the outside, possibly not recognizable. The information carrier can therefore, if recognized, not willfully damaged or manipulated.
Die Anordnung, d. h. die Positionierung und Ausrichtung, des Informationsträgers erfolgt im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts typischerweise über eine Handhabungsvorrichtung, d. h. z. B. einen Roboter, welcher zur Handhabung des Informationsträgers, d. h. insbesondere zur Positionierung und Ausrichtung des Informationsträgers an einer hierfür vorgesehenen Stelle, eingerichtet ist. The arrangement, d. H. the positioning and orientation of the information carrier is carried out as part of the generative production of the object typically via a handling device, d. H. z. B. a robot, which for handling the information carrier, d. H. in particular for positioning and alignment of the information carrier at a location provided for this purpose, is set up.
In dem Informationsträger, welcher zur (zumindest temporären) Hinterlegung von Informationen typischerweise einen geeigneten Informationsspeicher (Datenspeicher) umfassen kann, sind bestimmte Informationen (Daten) hinterlegbar bzw. hinterlegt, welche unmittelbare oder mittelbare Angaben zu dem Objekt und/oder zu dem generativen Herstellungsvorgang des Objekts betreffen. Über die in dem Informationsträger hinterlegbaren bzw. hinterlegten Informationen lassen sich das Objekt und/oder der generative Herstellungsvorgang des Objekts sonach unmittelbar, z. B. über einen konkreten Objektparameter des Objekts, oder mittelbar, z. B. über einen konkreten Prozessparameter im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts und/oder über einen konkreten Vorrichtungsparameter der zur generativen Herstellung des Objekts eingesetzten Vorrichtung, identifizieren. In the information carrier, which for the (at least temporary) deposit of information can typically comprise a suitable information memory (data memory), certain information (data) is stored, which direct or indirect information about the object and / or to the generative manufacturing process of Concern object. About the information stored in the information carrier or deposited information can be the object and / or the generative manufacturing process of the object sonach directly, z. B. via a specific object parameter of the object, or indirectly, for. B. via a specific process parameters in the context of the generative production of the object and / or a specific device parameters of the device used for the generative production of the object identify.
Bei entsprechenden in dem Informationsträger hinterlegbaren bzw. hinterlegten Informationen handelt es sich um Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen, deren jeweiliger Inhalt im Folgenden beispielhaft näher erläutert wird. The corresponding information which can be stored or stored in the information carrier is object information and / or process information and / or device information and / or user information whose respective content is explained in more detail below by way of example.
Eine Objektinformation beschreibt wenigstens einen das herzustellende bzw. hergestellte Objekt betreffenden Objektparameter. Über entsprechende Objektparameter lassen sich sonach einzelne, mehrere oder sämtliche Charakteristika des Objekts beschreiben. Über entsprechende Objektparameter bzw. diese beschreibende Objektinformationen lässt sich ein Objekt identifizieren. Object information describes at least one object parameter relating to the object to be produced or produced. Corresponding object parameters can be used to describe individual, several or all characteristics of the object. Via corresponding object parameters or descriptive object information, an object can be identified.
Objektparameter können z. B. die geometrisch-konstruktiven Abmessungen des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts sein. Unter geometrisch-konstruktiven Abmessungen sind die räumlich-körperlichen Erscheinungsformen, d. h. insbesondere auch die Form, des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts zu verstehen. Objektparameter können alternativ oder ergänzend chemische und/oder physikalische, d. h. z. B. elektrische und/oder thermische und/oder mechanische, Eigenschaften des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts sein. Eine chemische Eigenschaft ist z. B. eine Korrosionsbeständigkeit des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts. Elektrische bzw. thermische Eigenschaften sind z. B. eine elektrische und/oder thermische Leifähigkeit und/oder eine Wärmekapazität des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts. Mechanische Eigenschaften sind z. B. eine Festigkeit(sverteilung) und/oder eine Dichte(verteilung) und/oder eine Härte(verteilung) und/oder eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit (Rauhheit) des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts. Object parameters can, for. B. be the geometrical-constructive dimensions of the object or at least one object section. Under geometric-constructive dimensions are the physical-spatial manifestations, d. H. in particular also to understand the shape, the object or at least one object section. Object parameters may alternatively or additionally include chemical and / or physical, d. H. z. B. electrical and / or thermal and / or mechanical properties of the object or at least one object section. A chemical property is z. B. a corrosion resistance of the object or at least one object section. Electrical or thermal properties are z. B. an electrical and / or thermal conductivity and / or a heat capacity of the object or at least one object section. Mechanical properties are z. B. a strength (sverteilung) and / or a density (distribution) and / or a hardness (distribution) and / or a certain surface finish (roughness) of the object or at least one object section.
Objektparameter können auch eine chemische und/oder physikalische, d. h. z. B. elektrische und/oder thermische und/oder mechanische, Eigenschaft eines zur generativen Herstellung des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts eingesetzten pulverförmigen Baumaterials sein. Es gelten die vorstehenden Ausführungen zu chemische bzw. physikalische Eigenschaften des Objekts bzw. wenigstens eines Objektabschnitts beschreibenden Objektparametern analog. Physikalische Eigenschaften eines pulverförmigen Baumaterials können auch Charakteristika des pulverförmigen Baumaterials, d. h. z. B. Pulverkorngröße(nverteilung), Pulverkornform(verteilung), etc., sein, welche sonach ebenso Objektparameter sein können. Weiter alternativ oder ergänzend können Objektparameter ein Herstellungsdatum des Objekts und/oder eine bestimmungsgemäße Verwendung des Objekts im Hinblick auf ein vorbestimmbares bzw. vorbestimmtes Verwendungsgebiet des Objekts sein. Eine Objektinformation kann sonach über entsprechende Objektparameter z. B. beschreiben, wann ein Objekt hergestellt wurde, sodass ein Alter des Objekts bestimmbar ist, bzw. für welches, z. B. technische, Verwendungsgebiet ein Objekt, gegebenenfalls ausschließlich, zu verwenden ist.Object parameters can also be a chemical and / or physical, d. H. z. B. electrical and / or thermal and / or mechanical, property of a generative production of the object or at least one object section used powdered building material. The above remarks on chemical or physical properties of the object or object parameters describing at least one object section apply analogously. Physical properties of a powdered building material may also include characteristics of the powdered building material, i. H. z. B. Powder grain size (distribution), powder grain shape (distribution), etc., be, which accordingly also can be object parameters. Further alternatively or additionally, object parameters may be a date of manufacture of the object and / or an intended use of the object with regard to a predeterminable or predetermined area of use of the object. An object information can therefore via appropriate object parameters z. B. describe when an object was made, so that an age of the object is determinable, or for which, for. B. technical, use an object, if necessary, exclusively to use.
Eine Vorrichtungsinformation beschreibt wenigstens einen die im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts eingesetzte Vorrichtung (Anlage) zur Durchführung des Verfahrens und/oder, da eine entsprechende Vorrichtung typischerweise mehrere bestimmte Funktionen im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts übernehmende Funktionskomponenten umfasst, eine Funktionskomponente einer solchen Vorrichtung betreffenden Vorrichtungsparameter. Über entsprechende Vorrichtungsparameter lassen sich sonach einzelne, mehrere oder sämtliche Charakteristika der zur Herstellung des Objekts eingesetzten Vorrichtung bzw. einzelner, mehrere oder sämtlicher Funktionskomponenten der Vorrichtung beschreiben. Über entsprechende Vorrichtungsparameter bzw. diese beschreibende Vorrichtungsinformationen lassen sich das Objekt und/oder der generative Herstellungsvorgang des Objekts identifizieren.Device information describes at least one device (system) used for the generative production of the object for performing the method and / or, since a corresponding device typically comprises a plurality of specific functions in the context of the generative production of the object taking over functional components, a functional component of such a device relevant device parameters. By means of corresponding device parameters, it is thus possible to describe individual, several or all characteristics of the device used for producing the object or of individual, several or all functional components of the device. By means of corresponding device parameters or descriptive device information, the object and / or the generative production process of the object can be identified.
Bei einer entsprechenden Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts kann es sich z. B. um eine Vorrichtung zur Durchführung selektiver Lasersinterverfahren, kurz SLS-Vorrichtung, oder um eine Vorrichtung zur Durchführung selektiver Laserschmelzverfahren, kurz SLM-Vorrichtung, handeln. In a corresponding device for the generative production of an object, it may, for. Example, a device for performing selective laser sintering, short SLS device, or a device for performing selective laser melting, short SLM device act.
Vorrichtungsparameter können ein Herstellungsdatum einer zur generativen Herstellung des Objekts eingesetzten Vorrichtung und/oder einer dieser zugehörigen Funktionskomponente sein. Alternativ oder ergänzend können Vorrichtungsparameter ein Typ, z. B. eine Baureihe, allgemein eine technische Spezifikation, einer zur generativen Herstellung des Objekts eingesetzten Vorrichtung oder einer dieser zugehörigen Funktionskomponente sein. Weiter alternativ oder ergänzend können Vorrichtungsparameter eine vorgenommene Reparatur und/oder Wartung einer zur generativen Herstellung des Objekts eingesetzten Vorrichtung oder einer dieser zugehörigen Funktionskomponente sein. Eine Vorrichtungsinformation kann sonach über entsprechende Vorrichtungsparameter z. B. beschreiben, wann und/oder in welchem Umfang und/oder von welchem Reparatur- oder Wartungspersonal eine Vorrichtung bzw. eine dieser zugehörige Funktionskomponente einer Reparatur bzw. einer Wartung unterzogen wurde. Device parameters may be a date of manufacture of a device used for the generative production of the object and / or one of its associated functional components. Alternatively or additionally, device parameters may be of a type, e.g. B. a series, generally a technical specification, a device used for generative production of the object or one of these associated functional component. Further alternatively or additionally, device parameters may be a repair and / or maintenance of a device used for the generative production of the object or of a function component associated therewith. A device information can therefore via appropriate device parameters z. B. describe when and / or to what extent and / or what repair or maintenance personnel a device or one of these associated functional component of a repair or maintenance has been subjected.
Eine Prozessinformation beschreibt wenigstens einen im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts angewandten Prozessparameter. Über entsprechende Prozessparameter lassen sich sonach einzelne, mehrere oder sämtliche Charakteristika des Prozesses zur generativen Herstellung eines Objekts beschreiben. Auch über entsprechende Prozessparameter bzw. diese beschreibende Prozessinformationen lassen sich das Objekt und/oder der generative Herstellungsvorgang des Objekts identifizieren.Process information describes at least one process parameter used in the context of the generative production of the object. Corresponding process parameters can be used to describe individual, several or all characteristics of the process for the generative production of an object. Also via corresponding process parameters or descriptive process information can be the object and / or the identify the additive manufacturing process of the object.
Prozessparameter können ein Bestrahlungsparameter, insbesondere eine Intensität(sverteilung) und/oder eine Leistung(sverteilung) und/oder eine Fokussierung, des oder eines zur Verfestigung des pulverförmigen Baumaterials eingesetzten Energiestrahls sein. Alternativ oder ergänzend können Prozessparameter Vortemperierungsparameter im Zusammenhang mit einer Vortemperierung von zu verfestigendem pulverförmigen Baumaterial und/oder Nachtemperierungsparameter im Zusammenhang mit einer Nachtemperierung des hergestellten Objekts sein. Weiter alternativ oder ergänzend können Prozessparameter Beschichtungsparameter, d. h. z. B. eine Schichtdicke(nverteilung) und/oder eine Beschichtungsgeschwindigkeit, im Zusammenhang mit einer schichtweisen Auftragung pulverförmigen Baumaterials auf eine Bauebene bzw. eine bereits verfestigte Baumaterialschicht sein. Weiter alternativ oder ergänzend können Prozessparameter Schutzgasparameter, d. h. z. B. eine Schutzgasart, eine Schutzgasströmung(sverteilung), etc., im Zusammenhang mit einer Schutzgasatmosphäre und/oder einer Schutzgasströmung innerhalb einer Bau- und/oder Prozesskammer einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sein.Process parameters can be an irradiation parameter, in particular an intensity (s-distribution) and / or a power (s-distribution) and / or a focusing, of or an energy beam used to solidify the pulverulent building material. Alternatively or additionally, process parameters may be pre-tempering parameters in connection with a pre-tempering of pulverulent building material to be consolidated and / or post-tempering parameters in connection with a night temperature control of the manufactured object. As an alternative or in addition, process parameters can be coating parameters, ie. H. z. B. a layer thickness (nverteilung) and / or a coating speed, in connection with a layered application of powdered building material on a building level or an already solidified construction material layer. As an alternative or in addition, process parameters can be inert gas parameters, ie. H. z. As a shielding gas, a protective gas flow (sverteilung), etc., be in connection with a protective gas atmosphere and / or a protective gas flow within a construction and / or process chamber of a device for performing the method.
Eine Anwenderinformation beschreibt einen oder mehrere wenigstens einen Anwender des Verfahrens zur Herstellung des Objekts betreffenden Anwenderparameter. Über entsprechende Anwenderparameter lassen sich sonach einzelne, mehrere oder sämtliche Charakteristika eines Anwenders des Verfahrens zur generativen Herstellung eines Objekts beschreiben. Auch über entsprechende Anwenderparameter bzw. diese beschreibende Anwenderinformationen kann sich das Objekt und/oder der generative Herstellungsvorgang des Objekts identifizieren lassen.User information describes one or more user parameters relating to at least one user of the method for producing the object. By means of corresponding user parameters, individual, multiple or all characteristics of a user of the method for the generative production of an object can be described. The object and / or the generative production process of the object can also be identified via corresponding user parameters or descriptive user information.
Anwenderparameter können eine Angabe zu einem Hersteller, d. h. einem Fertigungsunternehmen, des Objekts sein. Alternativ oder ergänzend können Anwenderparameter eine Angabe zu einem mit der Durchführung der generativen Herstellung des Objekts tatsächlich betrauten Benutzer, d. h. z. B. ein Ausbildungs- und/oder Erfahrungsstand des Benutzers im Zusammenhang mit der Durchführung von Verfahren zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte sein. Ein Benutzer kann ein Mitarbeiter des oder eines entsprechenden Herstellers bzw. Fertigungsunternehmens sein. User parameters may include an indication of a manufacturer, i. H. be a manufacturing company, the object. Alternatively or additionally, user parameters may include an indication of a user actually entrusted with performing the generative production of the object, i. H. z. B. be a training and / or experience of the user in connection with the implementation of methods for the generative production of three-dimensional objects. A user can be an employee of or a corresponding manufacturer or manufacturing company.
Die vorstehende Aufzählung jeweiliger Objekt-, Prozess-, Vorrichtungs- und/oder Anwenderparameter ist beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen. The above enumeration of respective object, process, device and / or user parameters is to be understood as exemplary and not exhaustive.
Weiter oben wurde erwähnt, dass es sich bei einer Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts um eine SLS- bzw. um eine SLM-Vorrichtung handeln kann. Hieraus ergibt sich, dass es sich bei dem Verfahren um ein selektives Lasersinterverfahren, kurz SLS-Verfahren, zur Durchführung selektiver Lasersinterprozesse zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte oder um ein selektives Laserschmelzverfahren, kurz SLM-Verfahren, zur Durchführung selektiver Laserschmelzprozesse zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte handeln kann bzw. das Verfahren ein SLS-Verfahren oder ein SLM-Verfahren implementiert. Bei einem im Rahmen des Verfahrens verwendeten Energiestrahl zur Verfestigung pulverförmigen Baumaterials kann es sich entsprechend um elektromagnetische Strahlung, d. h. insbesondere um einen Laserstrahl, kurz einen Laser, handeln. Bei einer im Rahmen des Verfahrens verwendeten Strahlungserzeugungseinrichtung kann es sich sodann um eine Lasererzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls handeln.It was mentioned above that a device for the generative production of an object can be an SLS device or an SLM device. It follows that the method is a selective laser sintering process, in short SLS process, for performing selective laser sintering processes for the generative production of three-dimensional objects or a selective laser melting process, short SLM process for performing selective laser melting processes for the generative production of three-dimensional objects For example, the method may implement an SLS method or an SLM method. In an energy beam used to solidify powdery building material used in the process, it may be correspondingly electromagnetic radiation, d. H. in particular a laser beam, in short a laser act. A radiation generating device used in the method may then be a laser generating device for generating a laser beam.
Selbstverständlich kann im Rahmen des Verfahrens anstelle von elektromagnetischer Strahlung auch Elektronen- bzw. Teilchenstrahlung zur Verfestigung pulverförmigen Baumaterials verwendet werden. Bei einer im Rahmen des Verfahrens verwendeten Strahlungserzeugungseinrichtung handelt es sich sodann um eine Elektronen- bzw. Teilchenerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Elektronen- bzw. Teilchenstrahls. Of course, in the context of the method, instead of electromagnetic radiation, it is also possible to use electron or particle radiation for solidifying pulverulent building material. A radiation generating device used in the method is then an electron or particle generating device for generating an electron or particle beam.
Bei einem im Rahmen des Verfahrens verwendeten verfestigbaren pulverförmigen Baumaterial kann es sich z. B. um ein vermittels eines entsprechenden Energiestrahls verfestigbares Metallpulver(gemisch) und/oder um ein vermittels eines entsprechenden Energiestrahls verfestigbares Kunststoffpulver(gemisch) und/oder um ein vermittels eines entsprechenden Energiestrahls verfestigbares Keramikpulver(gemisch) handeln. In a solidified powdery building material used in the process, it may, for. B. to a verfestigbares by means of a corresponding energy beam metal powder (mixture) and / or about a means of a corresponding energy beam solidifiable plastic powder (mixture) and / or act through a means of a corresponding energy beam solidifiable ceramic powder (mixture).
Ein entsprechender Informationsträger kann eine Kommunikationseinrichtung umfassen, welche zum Senden von in dem Informationsträger hinterlegten Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen an wenigstens einen Kommunikationspartner und/oder zum Empfangen von in dem Informationsträger zu hinterlegenden Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen von wenigstens einem Kommunikationspartner eingerichtet ist. Grundsätzlich kommt zum Senden bzw. Empfangen jede Art von berührungs- bzw. drahtloser Kommunikationsverbindung in Frage. A corresponding information carrier may comprise a communication device which for transmitting object information stored in the information carrier and / or process information and / or device information and / or user information to at least one communication partner and / or for receiving in the information carrier to be deposited object information and / or process information and / or device information and / or user information is set up by at least one communication partner. Basically, any type of contact or wireless communication connection comes into question for sending or receiving.
Bevorzugt ist die Kommunikationseinrichtung als RFID-Einrichtung ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Eine RFID-Einrichtung ist oder umfasst einen so genannten RFID-Transponder bzw. RFID-Tag. Das Senden und Empfangen von in dem Informationsträger hinterlegten Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen erfolgt auf Basis elektromagnetischer Wellen, d. h. insbesondere Radiowellen, welche eine berührungslose Kommunikation, insbesondere zum Zwecke der Identifikation von Gegenständen, ermöglicht. Die Verwendung von RFID-Einrichtungen ist insbesondere vorteilhaft, als RFID-Einrichtungen sehr kleinbauend erhältlich sind, sodass diese ohne weiteres in ein generativ hergestelltes Objekt integrierbar sind. Preferably, the communication device is designed as an RFID device or comprises at least one such. An RFID device is or comprises a so-called RFID transponder or RFID tag. The sending and receiving of stored in the information carrier object information and / or process information and / or device information and / or user information is based on electromagnetic waves, ie in particular radio waves, which allows a non-contact communication, in particular for the purpose of identifying objects. The use of RFID devices is particularly advantageous, as RFID devices are available in very small dimensions, so that they can be easily integrated into a generatively produced object.
Das an sich bekannte Prinzip der RFID-Kommunikation beruht im Wesentlichen darauf, dass ein Lesegerät („Reader“) oder ein kombiniertes Lese-Schreibbgerät ein elektromagnetisches Feld erzeugt, in welches der RFID-Transponder eingebracht wird. Die von dem RFID-Transponder, z. B. über eine Antenne, aufgenommene Hochfrequenzenergie kann, sofern der RFID-Transponder nicht über eine eigene Energiequelle, z. B. in Form einer Batterie, verfügt, während des Kommunikationsvorgangs als Stromversorgung für den RFID-Transponder dienen, sodass der RFID-Transponder durch die Hochfrequenzenergie in einen aktiven Zustand überführt wird. Der sodann aktivierte RFID-Transponder entschlüsselt von dem Lesegerät gesendete Informationen und generiert Antwortinformationen in das elektromagnetische Feld z. B. durch Feldschwächung des elektromagnetischen Felds. Damit „überträgt“ der RFID-Transponder unterschiedliche in diesem hinterlegte Informationen an das Lesegerät. Der RFID-Transponder erzeugt typischerweise also selbst kein Feld, sondern beeinflusst das durch ein Lesegerät erzeugte elektromagnetische Feld.The known principle of RFID communication is essentially based on the fact that a reader ("Reader") or a combined read / write device generates an electromagnetic field into which the RFID transponder is introduced. The of the RFID transponder, z. B. via an antenna, recorded high-frequency energy, if the RFID transponder does not have its own energy source, eg. B. in the form of a battery, during the communication process serve as a power supply for the RFID transponder, so that the RFID transponder is transferred by the high-frequency energy in an active state. The then activated RFID transponder decrypts information sent by the reader and generates response information in the electromagnetic field z. B. by field weakening of the electromagnetic field. Thus, the RFID transponder "transmits" different information stored in this information to the reader. Thus, the RFID transponder typically does not generate a field itself but affects the electromagnetic field generated by a reader.
Ein entsprechender Informationsträger kann auch ein, insbesondere organisches, Identifizierungsfluid umfassen, dessen anteilsmäßige oder chemische Zusammensetzung in Abhängigkeit des Inhalts einer in dem Informationsträger zu hinterlegenden Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen gewählt ist. Derartige Identifizierungsfluide, welche typischerweise in einem geeigneten Behältnis enthalten sind, können über ihre anteilsmäßige bzw. chemische Zusammensetzung einen bestimmten Informationsgehalt, d. h. Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen, enthalten. Der Informationsgehalt eines Identifizierungsfluids kann sonach über eine Bestimmung deren anteilsmäßiger bzw. chemischer Zusammensetzung ermittelt werden. Die Ermittlung der anteilsmäßigen bzw. chemischen Zusammensetzung eines Identifizierungsfluids kann berührungslos, z. B. über UV-Strahlung, erfolgen. Entsprechende Identifizierungsfluide umfassen z. B. Oligonukleotide, welche in einzelnen individuell unterschiedlichen Chargen herstellbar sind. A corresponding information carrier may also comprise an identification fluid, in particular organic, whose proportional or chemical composition is selected as a function of the content of an object information to be stored in the information carrier and / or process information and / or device information and / or user information. Such identification fluids, which are typically contained in a suitable container, may have a certain information content about their proportion or chemical composition, i. H. Object information and / or process information and / or device information and / or user information. The information content of an identification fluid can therefore be determined by determining its proportionate or chemical composition. The determination of the proportionate or chemical composition of an identification fluid can contact, z. B. via UV radiation. Corresponding identification fluids include, for. B. oligonucleotides, which can be produced in individual individually different batches.
Nachfolgend werden beispielhaft unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten von Informationsträgern in einem generativ hergestellten Objekt beschrieben. Below are described by way of example different arrangement options of information carriers in a generatively produced object.
Der oder allgemein wenigstens ein Informationsträger kann in einer im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in dem Objekt ausgebildeten Kavität angeordnet werden, wobei die Kavität im Hinblick auf die geometrisch-konstruktiven Abmessungen des Informationsträgers derart bemessen ist, dass der Informationsträger passgenau in der Kavität anordenbar ist. Mithin kann im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in dem Objekt eine Kavität, allgemein ein Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines Informationsträgers, ausgebildet werden. Eine solche Kavität kann im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in ihren geometrisch-konstruktiven Abmessungen ohne weiteres an die geometrisch-konstruktiven Abmessungen des in dieser anzuordnenden Informationsträgers angepasst werden, sodass der Informationsträger unverrückbar in der Kavität anordenbar ist. In dieser Ausführungsform ist der Informationsträger unmittelbar von den die Kavität begrenzenden (verfestigten) Objektabschnitten umgeben. The or generally at least one information carrier can be arranged in a cavity formed in the object as part of the generative production of the object, wherein the cavity is dimensioned with respect to the geometric-constructional dimensions of the information carrier such that the information carrier can be arranged precisely in the cavity , Consequently, in the context of the generative production of the object in the object, a cavity, generally a receiving space for receiving at least one information carrier, can be formed. In the context of the generative production of the object, such a cavity can be readily adapted in terms of its geometric-constructional dimensions to the geometrical-constructional dimensions of the information carrier to be arranged in the latter, so that the information carrier can be arranged immovably in the cavity. In this embodiment, the information carrier is surrounded directly by the cavity bounding (solidified) object sections.
Der oder wenigstens ein Informationsträger kann ferner in einer im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in dem Objekt ausgebildeten Kavität angeordnet werden, wobei die Kavität derart bemessen ist, dass sie im Hinblick auf die geometrisch-konstruktiven Abmessungen des Informationsträgers ein Übermaß aufweist. Auch in dieser Ausführungsform wird im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in dem Objekt eine Kavität, allgemein ein Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines Informationsträgers, ausgebildet. Die Kavität wird hier jedoch im Hinblick auf die geometrisch-konstruktiven Abmessungen des in dieser aufzunehmenden Informationsträgers mit einem Übermaß ausgebildet, sodass zwischen dem Informationsträger und den die Kavität begrenzenden Objektabschnitten Zwischenräume bestehen. Die zwischen dem Informationsträger und den die Kavität begrenzenden Objektabschnitten bestehenden Zwischenräume sind typischerweise mit teilverfestigtem oder nicht verfestigtem pulverförmigen Baumaterial gefüllt, sodass der Informationsträger auch hier unverrückbar in der Kavität angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Informationsträger von teilverfestigtem oder nicht verfestigtem pulverförmigen Baumaterial und somit nicht unmittelbar von den die Kavität begrenzenden (verfestigten) Objektabschnitten umgeben.The or at least one information carrier can furthermore be arranged in a cavity formed in the object in the context of the generative production of the object, wherein the cavity is dimensioned such that it has an oversize in view of the geometric-constructional dimensions of the information carrier. Also in this embodiment, in the context of the generative production of the object in the object, a cavity, generally a receiving space for receiving at least one information carrier, is formed. The cavity is, however, formed with an oversize in view of the geometrical-constructive dimensions of the information carrier to be accommodated in this, so that there are gaps between the information carrier and the object sections delimiting the cavity. The intermediate spaces existing between the information carrier and the cavity bounding the object sections are typically filled with partially solidified or non-solidified powdered building material, so that the information carrier is also arranged immovably in the cavity here. In this embodiment, the information carrier is partially solidified or unconsolidated powdery building material and thus not directly surrounded by the cavity bounding (solidified) object sections.
Weiterhin kann der oder wenigstens ein Informationsträger in einer im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in dem Objekt ausgebildeten Kavität angeordnet werden, wobei im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts zusätzlich wenigstens eine Sollbruchstelle ausgebildet wird, welche eine Zugangsmöglichkeit zu dem in der Kavität angeordneten Informationsträger bildet bzw. bietet. Durch die gezielte Ausbildung einer entsprechenden Sollbruchstelle, welche durch eine, z. B. durch eine geeignete Wandstärkenreduzierung realisierte, (mechanische) Schwächung des Objekts ausgebildet werden kann, ist eine vergleichsweise einfache Überprüfung des Objekts im Hinblick auf die Integration entsprechender Informationsträger möglich. Selbstverständlich sind entsprechende Sollbruchstellen, worunter auch Sollbruchbereiche zu verstehen sind, an im Hinblick auf ihre mechanischen Eigenschaften nicht relevanten Objektbereichen ausgebildet, sodass die strukturelle Integrität bzw. Stabilität des Objekts trotz des Vorhandenseins entsprechender Sollbruchstellen nicht oder kaum beeinträchtigt ist. Eine entsprechende Sollbruchstelle kann konstruktiv so ausgelegt sein, dass diese mit vergleichsweise geringer Krafteinwirkung, gegebenenfalls sogar per Hand, derart beschädigbar ist, dass eine Zugangsmöglichkeit zu dem in der Kavität angeordneten Informationsträger geschaffen ist. Furthermore, the or at least one information carrier can be arranged in a cavity formed in the object as part of the generative production of the object, wherein at least one predetermined breaking point is formed as part of the generative production of the object, which forms an access possibility to the information carrier arranged in the cavity or offers. Due to the targeted formation of a corresponding predetermined breaking point, which by a, z. B. by a suitable reduction in wall thickness realized, (mechanical) attenuation of the object can be formed, a comparatively simple examination of the object in terms of the integration of appropriate information carrier is possible. Of course, corresponding predetermined breaking points, which are also to be understood as breaking areas, are designed with respect to their mechanical properties not relevant object areas, so that the structural integrity or stability of the object is not or hardly affected despite the presence of corresponding predetermined breaking points. A corresponding predetermined breaking point can be structurally designed so that it can be damaged with comparatively little force, possibly even by hand, in such a way that access to the information carrier arranged in the cavity is provided.
Es ist auch denkbar, dass der oder wenigstens ein Informationsträger in einer im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in dem Objekt ausgebildeten Kavität angeordnet wird, wobei im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts zusätzlich wenigstens ein Scharnierelement, insbesondere ein Filmscharnier, ausgebildet wird, welches eine Zugangsmöglichkeit zu dem in der Kavität angeordneten Informationsträger bildet bzw. bietet. Über das typischerweise zwischen einer Schließstellung, in welcher keine Zugangsmöglichkeit in die Kavität gegeben ist, und einer Offenstellung, in welcher eine Zugangsmöglichkeit in die Kavität gegeben ist, bewegbare, insbesondere verschwenkbare, Scharnierelement, ist eine einfache und eine, etwa im Hinblick auf einen Austausch eines Informationsträgers, praktikable Zugangsmöglichkeit in die Kavität gegeben. Das, z. B. klappenartig oder -förmig ausgebildete, Scharnierelement kann in der Schließstellung durch geeignete, ebenso im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts ausgebildete Halteelemente, wie z. B. Rast- und/oder Schnappelemente, gegen ein unerwünschtes Öffnen gehaltert bzw. gesichert sein. It is also conceivable for the or at least one information carrier to be arranged in a cavity formed in the object as part of the generative production of the object, wherein at least one hinge element, in particular a film hinge, is additionally formed as part of the generative production of the object Access to the arranged in the cavity information carrier forms or offers. About the typically between a closed position, in which there is no accessibility into the cavity, and an open position, in which an access possibility is given in the cavity, movable, in particular pivotable, hinge element, is a simple and one, such as with respect to an exchange an information carrier, practicable accessibility given in the cavity. The Z. B. flap-like or -shaped, hinge element can in the closed position by suitable, also formed in the context of the generative production of the object holding elements, such. B. latching and / or snap elements, be supported against unwanted opening or secured.
Um ein korrektes Auslesen der in dem Informationsträger hinterlegten Informationen bzw. ein korrektes Beschreiben der in einem (beschreibbaren) Informationsträger zu hinterlegenden Informationen sicherzustellen, wird eine entsprechende Kavität vorteilhaft unterhalb einer die Oberflächenkontur des Objekts beschreibenden Oberfläche ausgebildet. Eine entsprechende Kavität kann z. B. einige Millimeter unterhalb eines die Oberflächenkontur des Objekts (mit)beschreibenden Oberflächenabschnitts ausgebildet werden. Im Zusammenhang mit entsprechenden Sollbruchstellen wie auch im Zusammenhang mit entsprechenden Scharnierelementen vereinfacht die Ausbildung einer entsprechenden Kavität unterhalb einer die Oberflächenkontur des Objekts beschreibenden Oberfläche eine einfache Zugangsmöglichkeit in die bzw. zu der Kavität respektive dem in dieser angeordneten Informationsträger.In order to ensure a correct readout of the information stored in the information carrier or a correct description of the information to be stored in a (writable) information carrier, a corresponding cavity is advantageously formed below a surface describing the surface contour of the object. A corresponding cavity can, for. B. a few millimeters below a surface contour of the object (with) descriptive surface portion are formed. In connection with corresponding predetermined breaking points as well as in connection with corresponding hinge elements, the formation of a corresponding cavity below a surface contour of the object describing the surface simplifies easy access to or to the cavity or the information carrier arranged therein.
Die Erfindung betrifft ferner ein dreidimensionales Objekt, welches gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren gelten analog für das dreidimensionale Objekt.The invention further relates to a three-dimensional object, which is produced according to the method described above. All explanations in connection with the method apply analogously to the three-dimensional object.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren gelten analog für die Vorrichtung. The invention further relates to an apparatus for carrying out the method described above. All embodiments in connection with the method apply analogously to the device.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung eines generativ hergestellten dreidimensionalen Objekts, insbesondere eines gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellten Objekts, wobei im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts in wenigstens einem nicht freiliegenden inneren Abschnitt des dreidimensionalen Objekts wenigstens ein Informationsträger angeordnet ist, in welchem eine entsprechende Objektinformation und/oder eine entsprechende Vorrichtungsinformation und/oder eine entsprechende Prozessinformation und/oder eine entsprechende Anwenderinformation hinterlegt ist. Das Verfahren zeichnet sich durch die Schritte Bereitstellen eines entsprechenden Objekts und Auslesen der in dem Informationsträger hinterlegten Objektinformationen und/oder Prozessinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen und/oder Anwenderinformationen zur Identifizierung des Objekts aus. Die Identifizierung des Objekts kann insbesondere über eine RFID-Kommunikation zwischen dem Informationsträger und einem geeigneten RFID-Lesegerät oder über eine Bestimmung der anteilsmäßigen bzw. chemischen Zusammensetzung eines entsprechenden Identifizierungsfluids erfolgen.In addition, the invention relates to a method for identifying a generatively produced three-dimensional object, in particular of an object produced according to the described method, wherein in generative production of the object in at least one non-exposed inner portion of the three-dimensional object at least one information carrier is arranged, in which a corresponding object information and / or corresponding device information and / or corresponding process information and / or corresponding user information is stored. The method is characterized by the steps of providing a corresponding object and reading out the object information stored in the information carrier and / or process information and / or device information and / or user information for identifying the object. The identification of the object can be carried out in particular via an RFID communication between the information carrier and a suitable RFID reader or via a determination of the proportionate or chemical composition of a corresponding identification fluid.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is explained in more detail with reference to embodiments in the drawing figures. Showing:
Die schichtweise selektive Verfestigung des verfestigbaren Baumaterials
Die schichtweise selektive Verfestigung des verfestigbaren Baumaterials
Bei dem im Rahmen des Verfahrens verwendeten Energiestrahl
Bei einem im Rahmen des Verfahrens verwendeten verfestigbaren pulverförmigen Baumaterial
Selbstverständlich weist die Vorrichtung
Die schichtweise selektive Verfestigung des verfestigbaren pulverförmigen Baumaterials
Wesentlich an dem Verfahren ist, dass im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts
Der Informationsträger
Die Anordnung, d. h. die Positionierung und Ausrichtung, des Informationsträgers
Anhand der Schnittansichten durch das Objekt
Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, den oder einen weiteren Informationsträger
Um ein korrektes Auslesen von in dem Informationsträger
Der Informationsträger
Die Kommunikationseinrichtung ist als RFID-Einrichtung, d. h. als RFID-Transponder bzw. RFID-Tag, ausgebildet. Das Senden und Empfangen von in dem Informationsträger
In dem Informationsträger
Bei entsprechenden in dem Informationsträger
Eine Objektinformation beschreibt wenigstens einen das herzustellende bzw. hergestellte Objekt
Objektparameter können z. B. die geometrisch-konstruktiven Abmessungen des Objekts
Eine Vorrichtungsinformation beschreibt wenigstens einen die im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts
Vorrichtungsparameter können ein Herstellungsdatum der zur generativen Herstellung des Objekts
Eine Prozessinformation beschreibt wenigstens einen im Rahmen der generativen Herstellung des Objekts
Prozessparameter können ein Bestrahlungsparameter, insbesondere eine Intensität(sverteilung) und/oder eine Leistung(sverteilung) und/oder eine Fokussierung, des oder eines zur Verfestigung des pulverförmigen Baumaterials
Eine Anwenderinformation beschreibt einen oder mehrere wenigstens einen Anwender des Verfahrens zur generativen Herstellung des Objekts
Anwenderparameter können eine Angabe zu einem Hersteller, d. h. einem Fertigungsunternehmen, des Objekts
Alternativ zu der Ausführungsform eines eine Kommunikationseinrichtung umfassenden Informationsträgers
Mit einem gemäß dem Verfahren hergestellten Objekt
Wenngleich in den Fig. nicht gezeigt, ist es möglich, dass der oder wenigstens ein Informationsträger
Gleichermaßen kann der oder wenigstens ein Informationsträger
Im Zusammenhang mit entsprechenden Sollbruchstellen bzw. entsprechenden Scharnierelementen vereinfacht die Ausbildung einer entsprechenden Kavität
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtung contraption
- 22
- Objekt object
- 33
- Baumaterial building materials
- 44
- Strahlungserzeugungseinrichtung Radiation producing device
- 55
- Energiestrahl energy beam
- 66
- Strahlablenkeinrichtung Beam deflector
- 77
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- 99
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-
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WO2020178453A1 (en) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | Rapid Shape Gmbh | Method and system for producing a three-dimensional object |
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