DE102016209363A1 - Additive manufacturing process - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Bauteils (30), aufweisend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines digitalen Datensatzes, welcher digitale Datensatz dreidimensionale Formdaten des herzustellenden Bauteils (30) umfasst; b) Eintragen eines pulverförmigen Rohmaterials (20) in einen Bearbeitungsraum (10), wobei ein Berg (24) aus Rohmaterial (20) entsteht; c) Detektieren der Position des eingetragenen Rohmaterials (20); d) Dreidimensionales lokal begrenztes Verbinden von Pulverpartikeln des pulverförmigen Rohmaterials (20) unter Ausbildung des Bauteils (30) auf Basis des digitalen Datensatzes und der Position des eingetragenen Rohmaterials (20); und e) Entfernen von freiem Rohmaterial (20). Ein derartiges Verfahren bietet signifikante Vorteile insbesondere hinsichtlich der Verfahrensgeschwindigkeit.The present invention relates to an additive manufacturing method for producing a component (30), comprising the method steps: a) providing a digital data record which comprises digital data record three-dimensional shape data of the component (30) to be produced; b) introducing a powdery raw material (20) into a processing space (10), wherein a mountain (24) of raw material (20) is formed; c) detecting the position of the registered raw material (20); d) three-dimensional locally limited joining of powder particles of the powdery raw material (20) to form the component (30) on the basis of the digital data set and the position of the registered raw material (20); and e) removing free raw material (20). Such a process offers significant advantages, especially in terms of process speed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren, durch das verschiedenste Bauteile besonders einfach, kostengünstig und zeitsparend herstellbar sind.The present invention relates to an additive manufacturing process by which a wide variety of components are particularly simple, inexpensive and time-saving to produce.

Additive Fertigungsverfahren sind an sich bekannt. Stand der Technik sind beispielsweise Metall-3D-Druckverfahren, unter welchem oftmals auch Lasersintern beziehungsweise Laserschmelzen bekannt sind, bei denen ein zu erzeugendes Bauteil schichtweise aufgebaut wird. Dabei wird eine Schicht etwa aus Metallpulver auf eine Unterlage aufgebracht. Dazu wird eine Vorrichtung verwendet, die eine Pulverschicht mit einer genau definierten Dicke aufbringen kann. Zur Seite hin werden die Pulverschichten durch Wände begrenzt. Das Pulver, das zu dem festen Bauteil werden soll, wird mit einem Laser aufgeschmolzen und somit verschweißt. Ist die Schicht des Bauteils fertig, wird die Unterlage ein kleines Stück abgesenkt und eine weitere Pulverschicht über die fertige Schicht gezogen. Dann wird von der neuen Schicht wieder das benötigte Pulver mittels Laser aufgeschmolzen und mit der darunter liegenden Schicht verschweißt. Dadurch entsteht ein fester Körper aus Metall. Dies wird so lange wiederholt, bis das Bauteil komplett ist.Additive manufacturing processes are known per se. State of the art, for example, metal 3D printing process, under which often laser sintering or laser melts are known in which a component to be produced is built up in layers. In this case, a layer of metal powder is applied to a substrate. For this purpose, a device is used which can apply a powder layer with a precisely defined thickness. To the side, the powder layers are bounded by walls. The powder, which is to become the solid component, is melted with a laser and thus welded. When the layer of the component is ready, the base is lowered a small amount and another powder layer is pulled over the finished layer. Then the required powder is melted by the new layer again by laser and welded to the underlying layer. This creates a solid body of metal. This is repeated until the component is complete.

Derartige Fertigungsverfahren können jedoch noch Verbesserungspotential aufweisen.However, such manufacturing processes may still have room for improvement.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen Nachteil aus dem Stand der Technik zumindest teilweise zu umgehen. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein additives Fertigungsverfahren zu schaffen, welches auf einfache Weise das Erzeugen eines Bauteils ermöglicht.It is the object of the present invention to at least partially circumvent at least one disadvantage of the prior art. In particular, it is the object of the present invention to provide an additive manufacturing method which enables the production of a component in a simple manner.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein additives Fertigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt ferner durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The object is achieved by an additive manufacturing method having the features of claim 1. The object is further achieved by a device having the features of claim 9. Preferred embodiments of the invention are described in the subclaims, in the description or the figures, wherein further features described or shown in the subclaims or in the description or the figures, individually or in any combination, may constitute an object of the invention, if the context does not clearly indicate otherwise.

Es wird vorgeschlagen ein additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Bauteils, aufweisend die Verfahrensschritte:

  • a) Bereitstellen eines digitalen Datensatzes, welcher digitale Datensatz dreidimensionale Formdaten eines herzustellenden Bauteils umfasst;
  • b) Eintragen eines pulverförmigen Rohmaterials in einen Bearbeitungsraum, wobei ein Berg aus Rohmaterial entsteht;
  • c) Detektieren der Position des eingetragenen Rohmaterials, insbesondere an der Oberfläche des Bergs beziehungsweise Pulverbergs;
  • d) Dreidimensionales lokal begrenztes Verbinden von Pulverpartikeln des pulverförmigen Rohmaterials unter Ausbildung des Bauteils auf Basis des digitalen Datensatzes und der Position des eingetragenen Rohmaterials; und
  • e) Entfernen von freien Pulverpartikeln.
It is proposed an additive manufacturing method for producing a component, comprising the method steps:
  • a) providing a digital data record which comprises digital data record three-dimensional shape data of a component to be produced;
  • b) introducing a powdery raw material into a processing space, whereby a mountain of raw material is formed;
  • c) detecting the position of the registered raw material, in particular on the surface of the mountain or powder mountain;
  • d) three-dimensional localized joining of powder particles of the powdery raw material to form the component based on the digital data set and the position of the registered raw material; and
  • e) removal of free powder particles.

Ein vorbeschriebenes Verfahren kann signifikante Vorteile aufweisen insbesondere in Hinblick auf die Geschwindigkeit und damit auch Wirtschaftlichkeit eines durchzuführenden Verfahrens.A method as described above can have significant advantages, in particular with regard to the speed and hence cost-effectiveness of a method to be carried out.

Das vorbeschriebene Verfahren umfasst ein additives Fertigungsverfahren. Unter einem additiven Fertigungsverfahren kann dabei beispielsweise verstanden werden ein Prozess, bei dem auf der Basis von digitalen dreidimensionalen Konstruktionsdaten durch das Ablagern von Material ein Bauteil aufgebaut wird. Beispiele für derartige Prozesse umfassen etwa den 3D-Druck beziehungsweise Lasersintern beziehungsweise Laserschmelzen oder auch Elektronenstrahlschmelzen. Ein additives Fertigungsverfahren unterscheidet sich deutlich von konventionellen, abtragenden Fertigungsmethoden. Anstatt, wie bei abtragenden Verfahren bekannt, zum Beispiel ein Werkstück aus einem festen Block herauszufräsen, werden die Bauteile bei additiven Fertigungsverfahren beispielsweise Schicht für Schicht aus Werkstoffen aufgebaut, die als Ausgangsmaterial als insbesondere feines Pulver vorliegen. Durch ein Verbinden der Pulverpartikel an den Positionen des herzustellenden Bauteils werden die Pulverpartikel dann verbunden, etwa mittels Schmelzen oder Aushärten. Anschließend werden die freien beziehungsweise losen Partikel entfernt.The method described above involves an additive manufacturing process. For example, an additive manufacturing process may be understood to mean a process in which a component is built up on the basis of digital three-dimensional design data by depositing material. Examples of such processes include, for example, 3D printing or laser sintering or laser melting or else electron beam melting. An additive manufacturing process differs significantly from conventional, erosive manufacturing methods. Instead of milling a workpiece out of a solid block, as is known in the case of abrasive methods, the components are built up in additive manufacturing processes, for example layer by layer, from materials which are present as starting material, in particular fine powder. By connecting the powder particles at the positions of the component to be produced, the powder particles are then joined, for example by means of melting or curing. Subsequently, the free or loose particles are removed.

Entsprechend umfasst das Verfahren gemäß Verfahrensschritt a) das Bereitstellen eines digitalen Datensatzes, welcher digitale Datensatz dreidimensionale Formdaten eines herzustellenden Bauteils umfasst. Das Bereitstellen des Datensatzes kann dabei durch das Eingeben über eine Eingabeeinheit, wie etwa eine Tastatur, in eine Steuereinheit beziehungsweise Prozessoreinheit erfolgen, die Steuerungseinheit einer Herstellungsvorrichtung ist und das Herstellungsverfahren steuert. Alternativ kann der Datensatz in den Prozessor beziehungsweise die Steuereinheit beispielsweise online übertragen werden oder auch von einem Speichermedium eingelesen werden. Der Datensatz umfasst dreidimensionale Formdaten des herzustellenden Bauteils. In anderen Worten beschreibt der Datensatz das zu fertigende Bauteil in seiner Größe und Geometrie beziehungsweise in seiner dreidimensionalen Form derart, dass basierend auf diesem Datensatz das Bauteil erzeugbar ist.Correspondingly, according to method step a), the method comprises the provision of a digital data record which comprises digital data record three-dimensional shape data of a component to be produced. The provision of the data set can be done by entering via an input unit, such as a keyboard, in a control unit or processor unit, the control unit of a manufacturing device and controls the manufacturing process. Alternatively, the data record in the processor or the control unit, for example, be transmitted online or read from a storage medium. The data set comprises three-dimensional shape data of the component to be produced. In In other words, the data record describes the component to be manufactured in its size and geometry or in its three-dimensional form such that based on this data set, the component can be generated.

Abhängig von der konkreten Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens kann es erforderlich sein, dass die Formdaten eine schichtweise Struktur für einen schichtweisen Aufbau des Bauteils umfassen.Depending on the particular embodiment of the method described, it may be necessary for the shape data to comprise a layered structure for a layered construction of the component.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass die digitalen Formdaten Auslassöffnungen umfassen, um freies Rohmaterial beziehungsweise Pulver aus dem erzeugten Bauteil zu entfernen. Dies kann etwa dann von Vorteil sein, wenn das Bauteil Kavitäten aufweist, aus denen das freie beziehungsweise lose Pulver entfernt werden sollte, wie dies später beschrieben ist.Furthermore, provision may be made for the digital shape data to comprise outlet openings in order to remove free raw material or powder from the component produced. This may be advantageous, for example, if the component has cavities from which the free or loose powder should be removed, as described below.

Gemäß Verfahrensschritt b) umfasst das Verfahren weiterhin das Eintragen eines pulverförmigen Rohmaterials in einen Bearbeitungsraum, wobei ein Berg aus Rohmaterial entsteht. Dieser Berg kann auch als Pulverberg bezeichnet werden obgleich dieser streng genommen bei fortschreitenden Verfahren nicht nur Rohmaterial beziehungsweise Pulver, sondern auch das zu erzeugende Bauteil oder Teile hiervon aufweist. Somit wird bei diesem Verfahrensschritt nicht, wie dies im Stand der Technik oftmals durchgeführt wird, eine einheitliche horizontale Schicht aufgetragen und diese Schicht durch das Verlagern einer Austrageinrichtung entlang des Bearbeitungsraums ausgetragen, oder eine eingetragene Schicht geglättet, und dann diese glatte Schicht bearbeitet, sondern es wird vielmehr eine Art Pulverberg beziehungsweise Rohmaterialberg erzeugt, der anschließend bearbeitet wird. Dieser Schritt führt dazu, dass das Rohmaterial in einer vergleichsweise geringen Zeit in den Bearbeitungsraum eingetragen und bearbeitet werden kann. Denn auf ein vergleichsweise langsames lokal ausgedehntes Einbringen des Pulvermaterials kann so verzichtet werden. Ferner kann dadurch, dass ein Rohmaterial-Berg erzeugt wird, auf ein im Stand der Technik oftmals durchgeführtes Glätten der Oberfläche verzichtet werden, was wiederum eine Zeitersparnis ermöglicht.According to process step b), the method further comprises introducing a powdery raw material into a processing space, whereby a mountain of raw material is formed. This mountain can also be referred to as Pulverberg, although, strictly speaking, in progressive processes it not only comprises raw material or powder, but also the component or parts thereof to be produced. Thus, in this process step, as is often done in the prior art, a uniform horizontal layer is not applied and this layer is discharged by displacing a discharge device along the processing space, or a registered layer is smoothed, and then this smooth layer processed, but it Rather, a kind of powder mountain or raw material mountain is generated, which is subsequently processed. This step leads to the fact that the raw material can be entered and processed in the processing space in a comparatively short time. For a comparatively slow locally extended introduction of the powder material can be dispensed with. Further, by producing a raw material mountain, smoothing of the surface often performed in the prior art can be dispensed with, which in turn allows time saving.

Der Pulverberg kann beispielsweise erzeugt werden durch ein in der horizontalen Ebene lokal begrenztes Austragen des Rohmaterials. Dabei kann eine Austrageinheit beziehungsweise ein Austragmittel, wie etwa eine Düse, sich in der horizontalen Ebene in einer begrenzten Fläche befinden während des Eintrags des Rohmaterials, die kleiner ist, als die Tragfläche für das Rohmaterial, also der Boden des Bearbeitungsraum. Beispielsweise kann Verfahrensschritt b) in horizontaler Ebene ortsfest, beispielsweise mittig über dem Bearbeitungsraum, ausgeführt werden, also etwa eine Austrageinheit beziehungsweise beispielsweise eine Düse oder ein anderes Austragmittel sich in der horizontalen Ebene während Verfahrensschritt b) nicht bewegen. The powder mountain can be produced, for example, by a locally limited discharge of the raw material in the horizontal plane. In this case, a discharge unit or a discharge means, such as a nozzle, in the horizontal plane in a limited area during the entry of the raw material, which is smaller than the support surface for the raw material, so the bottom of the processing space. By way of example, method step b) can be carried out in a stationary manner in the horizontal plane, for example, centrally above the processing space, ie, for example, a discharge unit or, for example, a nozzle or other discharge means does not move in the horizontal plane during method step b).

Unter einem Berg aus Rohmaterial ist dabei insbesondere zu verstehen ein Gebilde, bei welchem keine ebene Oberfläche in einer horizontalen Ebene, vorliegt, sondern die Oberfläche vielmehr beispielsweise mit einem Maximum erzeugt wird durch das Aufstreuen von Rohmaterial. Beispielsweise kann der Pulverberg kegelförmig gebildet werden, so dass eventuell auftretende Schichten zum Aufbau des Bauteils nicht horizontal sondern beispielsweise an der Oberfläche der Kegelstruktur vorliegen.Under a mountain of raw material is to be understood in particular a structure in which no flat surface in a horizontal plane, is present, but the surface is rather produced for example with a maximum by the scattering of raw material. For example, the powder mountain can be formed conically, so that possibly occurring layers for the construction of the component are not horizontal but for example present on the surface of the cone structure.

Ferner ist unter einem pulverförmigen Rohmaterial zu verstehen ein Rohmaterial aus Feststoffpartikeln, welche als feiner Puder oder auch als granulares Material vorliegen kann, insoweit die Partikel schüttfähig beziehungsweise rieselfähig sind und für das Verfahren anwendbar sind und für das zu erzeugende Bauteil eine ausreichende Feinheit aufweisen. Furthermore, a powdery raw material is to be understood as meaning a raw material of solid particles which may be in the form of fine powder or granular material insofar as the particles are free-flowing or flowable and can be used for the process and have sufficient fineness for the component to be produced.

Es kann bevorzugt sein, dass der Bearbeitungsraum in der horizontalen Ebene durch Wandungen begrenzt ist. Dadurch, dass jedoch keine Ebene Oberfläche ausgebildet wird, auf das Glätten des eingetragenen Rohmaterials somit verzichtet werden kann, kann jedoch auf entsprechende Wandungen auch verzichtet werden, was den Aufbau des Bearbeitungsraums besonders einfach gestalten kann. It may be preferred that the processing space in the horizontal plane is bounded by walls. The fact that, however, no level surface is formed, can be dispensed with the smoothing of the registered raw material thus, but can also be dispensed with corresponding walls, which can make the construction of the processing space very simple.

Da somit keine gerade Oberfläche vorliegt und dennoch ein genau definiertes Bauteil erzeugt werden soll, erfolgt gemäß Verfahrensschritt c) das Detektieren der Position des eingetragenen Rohmaterials. In diesem Schritt wird somit detektiert, an welcher Position, insbesondere der Oberfläche des Bergs aus Rohmaterial, das eingetragene Rohmaterial vorliegt, um sicher das Material an der richtigen Position weiterzuverarbeiten. Das Detektieren des Pulvermaterials kann dabei realisiert werden durch eine Detektionsvorrichtung, welche den Bearbeitungsraum oder einen relevanten Teil hiervon überwacht, oder durch eine Mehrzahl von Detektionsvorrichtungen, welche jeweils einen Teilbereich des Bearbeitungsraums überwachen. Ferner kann eine entsprechende Detektion vorteilhaft kontinuierlich erfolgen.Since there is thus no straight surface and nevertheless a precisely defined component is to be produced, according to method step c), the position of the registered raw material is detected. In this step, it is thus detected at which position, in particular the surface of the mountain of raw material, the registered raw material is present in order to safely process the material in the correct position. The detection of the powder material can be realized by a detection device which monitors the processing space or a relevant part thereof, or by a plurality of detection devices which each monitor a portion of the processing space. Furthermore, a corresponding detection can advantageously be carried out continuously.

Ferner ist es insbesondere von Vorteil, wenn eine Detektion des eingetragenen Rohmaterials dreidimensional erfolgt.Furthermore, it is particularly advantageous if a detection of the registered raw material takes place in three dimensions.

Ein Weiterverarbeiten beziehungsweise Bearbeiten des Rohmaterials erfolgt gemäß Verfahrensschritt d) durch ein dreidimensionales lokal begrenztes Verbinden von Pulverpartikeln des pulverförmigen Rohmaterials unter Ausbildung des Bauteils auf Basis des digitalen Datensatzes und der Position des eingetragenen Rohmaterials. In diesem Verfahrensschritt wird somit auf Basis des digitalen Datensatzes und damit basierend auf der herzustellenden Form, etwa enthaltend Auslassöffnungen, ein lokal begrenztes Verbinden der in den Bearbeitungsraum eingetragenen Pulverpartikel ermöglicht, wobei die lokale Begrenztheit durch die Form des herzustellenden Bauteils bedingt ist. Ein Verbinden der Partikel kann etwa realisiert werden, wie dies grundsätzlich für additive Fertigungsverfahren bekannt ist. Beispielsweise kann dies realisierbar sein, indem ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl die Partikel lokal begrenzt gemäß der Form des herzustellenden Bauteils aufschmilzt und mit den anderen Partikeln so verbindet.A further processing or processing of the raw material takes place according to method step d) by a three-dimensional locally limited joining of powder particles of the powdery raw material to form the component Basis of the digital data record and the position of the registered raw material. In this method step, on the basis of the digital data set and thus based on the mold to be produced, for example containing outlet openings, a localized joining of the powder particles introduced into the processing space is made possible, the local finiteness being due to the shape of the component to be produced. Bonding of the particles can be realized, for example, as is generally known for additive manufacturing methods. For example, this can be realized by a laser beam or an electron beam locally melting the particles according to the shape of the component to be produced and connects with the other particles.

Dabei kann Verfahrensschritt d), also insbesondere das dreidimensionale Ausbilden des Bauteils, derart realisiert werden, dass das Aufschmelzen von dem Eintrag neuen Rohmaterials unterbrochen wird, in der vertikalen Ebene, beziehungsweise bezüglich der Form des Pulverbergs von innen nach außen, somit ein schichtweises Aufbauen des Bauteils erfolgt. In this case, method step d), ie in particular the three-dimensional forming of the component can be realized such that the melting of the entry of new raw material is interrupted, in the vertical plane, or with respect to the shape of the powder mountain from the inside to the outside, thus a layered building of the Component takes place.

Schließlich erfolgt gemäß Verfahrensschritt e) das Entfernen von freiem Rohmaterial beziehungsweise von freien Pulverpartikeln. Somit werden in diesem Verfahrensschritt die Pulver-Partikel entfernt, die in den zuvor genannten Schritten nicht mit andern Partikeln verbunden wurden beziehungsweise die außerhalb der Form des herzustellenden Bauteils liegen. Wie es für additive Fertigungsverfahren bekannt ist, kann es vorgesehen sein, dass für diesen Schritt Kanäle in der Form des herzustellenden Bauteils ausgebildet sind, um Partikel aus dem Inneren der Form zu entfernen. Diese können anschließend problemlos verschlossen werden. Dies kann etwa realisierbar sein durch angrenzende Bauteile in der fertigen Verwendung des Bauteils oder durch entsprechendes Material, aus welchem das Bauteil gefertigt wird. Beispielsweise kann pulverförmiges Rohmaterial zum Verschließen der Öffnungen verwendet werden. Alternativ können die Öffnungen auch offen verbleiben. Finally, according to process step e), the removal of free raw material or of free powder particles takes place. Thus, in this process step, the powder particles are removed, which were not connected in the above-mentioned steps with other particles or lie outside the shape of the component to be produced. As is known for additive manufacturing processes, provision may be made for channels in the form of the component to be produced to remove particles from the interior of the mold for this step. These can then be easily closed. This can be realized, for example, by adjacent components in the finished use of the component or by corresponding material from which the component is manufactured. For example, powdery raw material can be used to close the openings. Alternatively, the openings may remain open.

Das vorbeschriebene Verfahren kann somit beispielsweise eine Ausgestaltung eines selektiven Lasersinterns als additives beziehungsweise generatives Verfahren sein. Meist kommt als Bearbeitungseinheit zum Verbinden der Partikel eine Elektronenstrahleinheit oder ein Laser, wie etwa ein CO2-Laser, ein Nd:YAG-Laser oder ein Faserlaser zum Einsatz. Der pulverförmige Werkstoff ist beispielsweise ein Kunststoff, wie etwa Polyamid, Polycarbonat oder ein anderer Kunststoff, ein kunststoffbeschichteter Formsand, oder auch ein Metallpulver, wie etwa aufweisend Nickel, Eisen, Cobalt, eine Legierung etwa der vorbeschriebenen Metalle, oder auch ein Keramikpulver, wobei die vorstehenden Beispiele nicht beschränkend zu verstehen sind.The above-described method can thus be, for example, an embodiment of a selective laser sintering as an additive or generative method. Usually comes as a processing unit for connecting the particles, an electron beam unit or a laser, such as a CO2 laser, a Nd: YAG laser or a fiber laser used. The powdery material is for example a plastic, such as polyamide, polycarbonate or another plastic, a plastic-coated molding sand, or a metal powder, such as nickel, iron, cobalt, an alloy of the above-described metals, or a ceramic powder, wherein the The foregoing examples are not intended to be limiting.

Besonders bevorzugt kann es sein, dass Verfahrensschritt b) kontinuierlich erfolgt. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das Pulver beziehungsweise Rohmaterial kontinuierlich in den Bearbeitungsraum eingefügt wird beziehungsweise auf den Pulverberg rieselt. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann das Verfahren besonders zeitsparend durchgeführt werden, da auf das Verteilen und definierte Anordnen des Pulvermaterials verzichtet werden kann. In dieser Ausgestaltung sollten die Parameter wie Partikelgröße des Rohmaterials, Austraggeschwindigkeit des Rohmaterials, usw. aneinander angepasst werden, um ein Verbinden der Partikel in der Form des zu erzeugenden Bauteils zu ermöglichen. Entscheidend bei diesem Verfahren ist, dass das Aufschmelzen und Verbinden der Pulverpartikel schnell genug erfolgt, sodass die entstehende Schicht fertig beziehungsweise gehärtet ist, bevor weiteres Pulver auf dieselbe Stelle des Pulverberges rieselt. It may be particularly preferred that process step b) takes place continuously. In other words, it can be provided that the powder or raw material is continuously inserted into the processing space or trickles onto the powder mountain. In particular, in this embodiment, the method can be carried out particularly time-saving, since it can be dispensed with the distribution and defined arrangement of the powder material. In this embodiment, the parameters such as particle size of the raw material, discharge rate of the raw material, etc. should be adjusted to each other to allow bonding of the particles in the shape of the component to be produced. The decisive factor in this process is that the melting and bonding of the powder particles takes place fast enough so that the resulting layer is finished or cured before further powder trickles on the same point of the powder mountain.

Insbesondere aber nicht beschränkt auf diese Ausgestaltung eines kontinuierlichen Rohmaterialeintrags kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass Verfahrensschritt d) erfolgt unter Verwendung einer Mehrzahl von berührungslos arbeitenden Bearbeitungsvorrichtungen zum Verbinden des Rohmaterials. Derartige Bearbeitungsvorrichtungen emittieren insbesondere eine energiehaltige Strahlung, mittels der das Pulver aufgeschmolzen werden kann. Beispiele umfassen Elektronenstrahler oder Laserstrahler. Durch das Verwenden einer Mehrzahl derartiger Bearbeitungsvorrichtungen ist die Zeitdauer, welche zum Verbinden der Pulverpartikel benötigt wird, sehr gering, was beispielsweise bei einem kontinuierlichen, aber auch schrittweisen Eintrag von Rohmaterial von Vorteil ist. Deshalb kann es in Abhängigkeit der weiteren angewendeten Verfahrensparameter von Vorteil sein, dass das Verbinden der Pulverpartikel nicht nur mit einem, sondern mit einer Mehrzahl derartiger Vorrichtungen, wie etwa einer Mehrzahl von Laserstrahlern und entsprechend mit einer Mehrzahl von Laserstrahlen, erfolgt. Diese Bearbeitungsvorrichtungen, wie etwa Laser, können beispielsweise nach dem Prinzip arbeiten, dass der Bearbeitungsraum virtuell in mehrere Teile unterteilt ist und jeder Laser nur diesen kleineren, ihm zugeteilten Teil bearbeitet. Dadurch kann die Geschwindigkeit, in welcher die Partikel eingetragen werden, weiter erhöht werden.In particular, but not limited to this embodiment of a continuous input of raw material, it can be advantageously provided that method step d) is carried out using a plurality of non-contact processing devices for connecting the raw material. Such processing devices emit in particular an energy-containing radiation, by means of which the powder can be melted. Examples include electron emitters or laser emitters. By using a plurality of such processing devices, the time required for connecting the powder particles is very small, which is advantageous, for example, in the case of a continuous, but also step by step introduction of raw material. Therefore, depending on the other applied process parameters, it may be advantageous that the joining of the powder particles takes place not just with one but with a plurality of such devices, such as a plurality of laser emitters and correspondingly with a plurality of laser beams. By way of example, these processing devices, such as lasers, can operate on the principle that the processing space is virtually divided into several parts and each laser processes only this smaller part allocated to it. As a result, the speed at which the particles are introduced can be further increased.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen während Verfahrensschritt d) eine starre Wirkungsrichtung aufweisen. Mit Bezug auf Laserstrahler oder Elektronenstrahler, beispielsweise, kann es somit vorgesehen sein, dass diese während Verfahrensschritt d) eine starre Strahlrichtung aufweisen. Dadurch können die Vorrichtungen in einem engen Raster oberhalb des zu bearbeitenden Pulvers, beispielsweise, angeordnet sein und innerhalb dieses Rasters eine Verbindung der Pulverpartikel ermöglichen. In dieser Ausgestaltung ist zwar eine vergleichsweise hohe Anzahl an Bearbeitungsvorrichtungen notwendig, jedoch kann das Verfahren mit einer besonders hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden.It can be provided that the plurality of processing devices during process step d) have a rigid direction of action. With reference to laser emitters or electron emitters, for example, it may thus be provided that these are used during method step d). have a rigid beam direction. As a result, the devices can be arranged in a narrow grid above the powder to be processed, for example, and allow a connection of the powder particles within this grid. Although in this embodiment, a comparatively high number of processing devices is necessary, but the method can be carried out at a particularly high speed.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen während Verfahrensschritt d) eine sich verändernde Wirkungsrichtung aufweist. Bezüglich der Mehrzahl von Laserstrahlern oder Elektronenstrahlern, beispielsweise, kann es somit vorgesehen sein, dass diese während Verfahrensschritt d) eine sich verändernde Strahlrichtung bewirken. In dieser Ausgestaltung kann somit ein bestimmter Bereich der Oberfläche des Pulverbergs abgefahren werden und an den Positionen, welche dem herzustellenden Bauteil entsprechen, etwa ein Aufschmelzen der Pulverpartikel und daher ein Verbinden der Pulverpartikel ermöglicht werden.Furthermore, provision may be made for the plurality of processing devices to have a changing direction of action during method step d). With regard to the plurality of laser emitters or electron emitters, for example, it may thus be provided that they cause a changing beam direction during method step d). In this embodiment, thus, a certain area of the surface of the powder mountain can be traversed and be made possible at the positions corresponding to the component to be produced, such as a melting of the powder particles and therefore a joining of the powder particles.

Auch eine Kombination aus Bearbeitungsvorrichtungen mit einer starren und einer sich verändernden Wirkrichtung ist vom Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst. A combination of processing devices with a rigid and a changing effective direction is also included within the scope of the present invention.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn Verfahrensschritt c) erfolgt unter Verwendung einer optischen Detektionseinheit. Eine optische Detektionseinheit, wie etwa eine Kamera oder ein Scanner, kann dabei auf einfache und kostengünstige Weise die Position der eingefügten Pulverpartikel ermitteln. Dabei kann durch eine optische Detektionseinheit eine entsprechende Detektion erfolgen im Wesentlichen ohne zeitliche Verzögerung beziehungsweise ein Echtzeit, was eine hohe Geschwindigkeit des Verfahrens erlaubt.It may also be advantageous if method step c) is carried out using an optical detection unit. An optical detection unit, such as a camera or a scanner, can determine the position of the inserted powder particles in a simple and cost-effective manner. In this case, by means of an optical detection unit, a corresponding detection can take place essentially without a time delay or a real time, which allows a high speed of the method.

Unabhängig von der verwendeten Detektionseinheit kann es von Vorteil sein, wenn eine Mehrzahl derartiger Einheiten vorgesehen ist. Auch diese Ausgestaltung kann dazu beitragen, dass das Verfahren mit einer hohen Geschwindigkeit durchführbar ist. Denn vergleichbar zu einer Ausgestaltung mit einer Mehrzahl an Bearbeitungsvorrichtungen kann jede der Detektionseinheiten auf einen bestimmten virtuellen Bereich fokussiert arbeiten, was die Geschwindigkeit erhöhen kann. Zumindest sollte die wenigstens eine Detektionseinheit so ausgeführt sein, dass sie in der Lage ist, die komplette Oberfläche des Pulverberges Dreidimensional exakt zu erfassen und zu vermessen.Regardless of the detection unit used, it may be advantageous if a plurality of such units is provided. This embodiment can also contribute to the method being able to be carried out at a high speed. For comparable to an embodiment with a plurality of processing devices, each of the detection units can work focused on a specific virtual area, which can increase the speed. At the least, the at least one detection unit should be designed such that it is capable of accurately detecting and measuring the complete surface of the powder mountain in three dimensions.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens wird auf die nachfolgende Beschreibung der Vorrichtung, der Verwendung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen und umgekehrt.With regard to further technical features and advantages of the method described above, reference is made to the following description of the device, the use, the figures and the description of the figures, and vice versa.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils durch ein additives Fertigungsverfahren, aufweisend eine Austrageinheit zum Austragen eines pulverförmigen Rohmaterials und einen Bearbeitungsraum zum Aufnehmen des ausgetragenen pulverförmigen Rohmaterials, wobei die Vorrichtung ferner aufweist wenigstens eine Detektionseinheit, vorzugsweise eine Mehrzahl an Detektionseinheiten, zum dreidimensionalen Detektieren des in den Bearbeitungsraum eingetragenen Rohmaterials und wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen zum lokal begrenzten Verbinden des Rohmaterials, und wobei die Vorrichtung ferner eine Steuereinheit umfasst, durch die die Bearbeitungsvorrichtung ansteuerbar ist basierend auf einem digitalen Datensatz, der dreidimensionale Formdaten eines herzustellenden Bauteils aufweist, und basierend auf von der Detektionseinheit oder den Detektionseinheiten gelieferten Daten.The present invention further provides an apparatus for producing a component by an additive manufacturing method, comprising a discharge unit for discharging a powdery raw material and a processing space for receiving the discharged powdery raw material, wherein the apparatus further comprises at least one detection unit, preferably a plurality of detection units, for three-dimensionally detecting the raw material introduced into the processing space and at least one, preferably a plurality of processing devices for locally connecting the raw material, and wherein the device further comprises a control unit, by means of which the processing device is controllable based on a digital data record, the three-dimensional shape data of a Having produced component, and based on data supplied by the detection unit or the detection units.

Eine derartige Vorrichtung erlaubt ein besonders einfaches, zeitarmes und damit wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen von Bauteilen durch additive Herstellungstechniken, wie etwa selektives Lasersintern, welche oftmals als 3D-Druck bezeichnet werden.Such a device allows for a particularly simple, time-efficient and thus economical method for producing components by additive manufacturing techniques, such as selective laser sintering, which are often referred to as 3D printing.

Insbesondere dadurch, dass wenigstens eine Detektionseinheit, vorzugsweise eine Mehrzahl an Detektionseinheiten zum dreidimensionalen Detektieren des eingetragenen pulverförmigen Rohmaterials vorgesehen ist, braucht das eingetragene Rohmaterial nicht geglättet oder in einer glatten Schicht eingetragen werden, sondern kann als freier Pulverberg bearbeitet werden. Dies ermöglicht einen vereinfachten Verfahrensablauf und dadurch ein zeitarmes Herstellungsverfahren.In particular, the fact that at least one detection unit, preferably a plurality of detection units for three-dimensional detection of the registered powdery raw material is provided, the registered raw material need not be smoothed or registered in a smooth layer, but can be processed as a free powder mountain. This allows a simplified procedure and thereby a time-poor manufacturing process.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird auf die Beschreibung des Verfahrens, der Verwendung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen und umgekehrt.With regard to further technical features and advantages of the apparatus described above, reference is made to the description of the method, the use, the figures and the description of the figures and vice versa.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Verwendung eines Fertigungsverfahrens, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, oder einer Vorrichtung, wie diese vorstehend im Detail beschrieben ist, zum Herstellen eines Bauteils für ein hydraulisches Kupplungssystem.The subject of the present invention is furthermore a use of a manufacturing method as described in detail above or a device as described in detail above for producing a component for a hydraulic coupling system.

Insbesondere bei hydraulischen Kupplungssystemen gibt es oftmals Bauteile, welche durch ein vorbeschriebenes additives Herstellungsverfahren vorteilhaft herstellbar sind.Especially in hydraulic coupling systems, there are often components which can be produced advantageously by a previously described additive manufacturing process.

Hinsichtlich der technischen Merkmale und Vorteile der vorstehend beschriebenen Verwendung wird auf die Beschreibung der Vorrichtung, des Verfahrens, die Figuren und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen und umgekehrt. With regard to the technical features and advantages of the use described above, reference is made to the description of the device, the method, the figures and the description of the figures and vice versa.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1: eine schematische Ansicht einer Ausgestaltung einer Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren; 1 a schematic view of an embodiment of an apparatus for an additive manufacturing process;

2: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung einer Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren; 2 a schematic view of a further embodiment of an apparatus for an additive manufacturing process;

3: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung einer Vorrichtung für ein additives Herstellungsverfahren; und 3 a schematic view of a further embodiment of an apparatus for an additive manufacturing process; and

4 eine schematische Ansicht eines Details der Ausgestaltung aus 3. 4 a schematic view of a detail of the embodiment 3 ,

In der 1 ist eine beispielhafte Vorrichtung für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem etwa ein 3D-Druck beziehungsweise ein Lasersinterverfahren mit einem Metall durchgeführt werden kann. Gemäß 1 ist ein Bearbeitungsraum 10 mit idealerweise ebenem Boden 12 und annähernd rechteckiger oder runder Grundfläche gezeigt. Der Bearbeitungsraum 10 ist ferner durch eine umlaufende Wandung 14 in der horizontalen Ebene geschlossen.In the 1 For example, an exemplary apparatus for a method according to the present invention is shown in which, for example, a 3D printing or a laser sintering method with a metal can be performed. According to 1 is a processing room 10 ideally with a level bottom 12 and approximately rectangular or round base. The editing room 10 is further by a circumferential wall 14 closed in the horizontal plane.

Es ist ferner eine Austrageinheit 16 für pulverförmiges Rohmaterial 20 mit einem Reservoir 18 vorgesehen, aus dem das Rohmaterial 20 rieseln kann, etwa durch eine Düse 22. Die Düse 22 ist oberhalb des Bearbeitungsraums 10 und beispielsweise mittig hierzu vorgesehen und insbesondere in horizontaler Ebene ortsfest angeordnet. Das Eintragen des Rohmaterials 20 wird derart überwacht, dass immer die aktuelle Oberfläche des entstehenden Bergs 24, wie etwa Pulverbergs beziehungsweise Rohmaterialbergs, genau vermessen wird, etwa durch eine Mehrzahl von Kameras als Detektionseinheiten 26, die oberhalb des Bergs 24 und gegebenenfalls oberhalb des Bearbeitungsraums 10 angeordnet sind.It is also a discharge unit 16 for powdery raw material 20 with a reservoir 18 provided from which the raw material 20 can trickle, for example through a nozzle 22 , The nozzle 22 is above the editing room 10 and, for example, centrally provided for this purpose and in particular arranged in a stationary manner in the horizontal plane. The entry of the raw material 20 is monitored in such a way that always the current surface of the resulting mountain 24 , such as Pulverbergs or raw material mountain, is precisely measured, for example by a plurality of cameras as detection units 26 that are above the mountain 24 and optionally above the processing space 10 are arranged.

Wenn die aktuelle Oberfläche des Bergs 24 das Bauteilvolumen des zu erzeugenden Bauteils 30 an einer Stelle schneidet, wird mit einem oder mehreren Bearbeitungsvorrichtungen 28, wie etwa Laserstrahlern dieser Pulverbereich aufgeschmolzen und verschweißt. Dies kann durch eine Steuereinheit 34 realisiert werden, welche die über eine Datenverbindung 36 von der Detektionseinheit 26 beziehungsweise den Detektionseinheiten 26 gelieferten Daten verarbeitet, etwa mit einem digitalen Datensatz aufweisend Formdaten für das zu erzeugende Bauteil vergleicht und dann wiederum über eine Datenverbindung 36 die Bearbeitungsvorrichtung 28 oder die Mehrzahl an Bearbeitungsvorrichtungen 28 ansteuert. Grundsätzlich kann eine derartige Steuereinheit 34 auch mit der Austrageinheit 16 über eine Datenverbindung 36 steuerungstechnisch verbunden sein, um das Eintragen des Rohmaterials 20 zu steuern.If the current surface of the mountain 24 the component volume of the component to be generated 30 cuts at one point, is with one or more processing devices 28 How about laser emitters this powder area melted and welded. This can be done by a control unit 34 which are realized via a data connection 36 from the detection unit 26 or the detection units 26 supplied data, for example, with a digital data record comprising form data for the component to be generated compares and then in turn via a data connection 36 the processing device 28 or the plurality of processing devices 28 controls. In principle, such a control unit 34 also with the discharge unit 16 via a data connection 36 In terms of control technology, the entry of the raw material 20 to control.

Somit eignet sich die vorbeschriebene Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit den folgenden Verfahrensschritten:

  • a) Bereitstellen eines digitalen Datensatzes, welcher digitale Datensatz dreidimensionale Formdaten eines herzustellenden Bauteils 30 umfasst;
  • b) Eintragen eines pulverförmigen Rohmaterials 20 in einen Bearbeitungsraum 10, wobei ein Berg 24 aus Rohmaterial 20 entsteht;
  • c) Detektieren der Position des eingetragenen Rohmaterials 20;
  • d) Dreidimensionales lokal begrenztes Verbinden von Pulverpartikeln des pulverförmigen Rohmaterials 20 unter Ausbildung des Bauteils 30 auf Basis des digitalen Datensatzes und der Position des eingetragenen Rohmaterials 20; und
  • e) Entfernen von freien Partikeln von Rohmaterial 20.
Thus, the above-described arrangement is suitable for carrying out the method with the following method steps:
  • a) providing a digital data record, which digital data record three-dimensional shape data of a component to be produced 30 includes;
  • b) Entering a powdery raw material 20 in a processing room 10 being a mountain 24 from raw material 20 arises;
  • c) detecting the position of the registered raw material 20 ;
  • d) Three-dimensional locally limited joining of powder particles of the powdery raw material 20 under formation of the component 30 based on the digital data set and the position of the registered raw material 20 ; and
  • e) removal of free particles of raw material 20 ,

Bei einer vergleichsweise einfachen Ausführungsform rieselt somit nur kurz eine geringe Menge Rohmaterial 20 in den Bearbeitungsraum 10, so dass der Berg 24 im Bearbeitungsraum 10 mit einer dünnen Pulverschicht bedeckt ist. Dann wird die Oberfläche des Berges 24 vermessen. An den Stellen, an denen die Oberfläche des Berges 24 das Volumen des entstehenden Bauteils 30 schneidet, schmilzt die Bearbeitungsvorrichtung 28 das Pulver des Rohmaterials 20 auf und verschweißt die Pulverpartikel miteinander und mit den Partikeln darunter. Dieses Verfahren ist beispielsweise ein diskontinuierlicher Prozess aus Pulverauftrag und Verschweißen. Anschließend kann das Bauteil 30 aus dem Bearbeitungsraum 10 entfernt werden und das freie, also nicht zu dem Bauteil 30 bearbeitete Rohmaterial 20, von dem Bauteil 30 entfernt werden. In a comparatively simple embodiment, only a small amount of raw material trickles down 20 in the editing room 10 so the mountain 24 in the editing room 10 covered with a thin layer of powder. Then the surface of the mountain 24 measured. In the places where the surface of the mountain 24 the volume of the resulting component 30 cuts, melts the processing device 28 the powder of the raw material 20 and fuses the powder particles together and with the particles underneath. This process is, for example, a discontinuous process of powder application and welding. Then the component can 30 from the editing room 10 be removed and the free, so not to the component 30 processed raw material 20 , from the component 30 be removed.

Eine weitere Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, das Rohmaterial 20 kontinuierlich in den Bearbeitungsraum 10 rieseln zu lassen. Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Oberfläche des entstehenden Berges 24 kontinuierlich vermessen wird, und die Bearbeitungsvorrichtungen 28 kontinuierlich arbeiten können. Dabei sollte das Verschweißen des Rohmaterials 20 schnell genug erfolgen, bevor weiteres Pulver auf die Stelle rieselt. Um das Verschweißen der Oberfläche zu beschleunigen, werden vorzugsweise mehrere Bearbeitungsvorrichtungen 28 verwendet, die in unterschiedlichen virtuellen Bereichen 32 des Bearbeitungsraums 10 gleichzeitig arbeiten. Dies ist in 2 dargestellt, wobei gleiche oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen sind. Another embodiment may be characterized by the raw material 20 continuously in the processing room 10 to trickle down. Accordingly, it is preferable that the surface of the resulting mountain 24 is continuously measured, and the processing devices 28 can work continuously. It should be the welding of the raw material 20 done quickly enough before further powder trickles on the spot. In order to accelerate the welding of the surface, preferably several processing devices 28 used in different virtual areas 32 of the editing room 10 work at the same time. This is in 2 represented, wherein the same or comparable components with the same reference numerals as in 1 are provided.

Aus dem Reservoir 18 rieselt kontinuierlich Rohmaterial 20 als Pulver in den Bearbeitungsraum 10. Die Oberfläche des entstehenden Berges 24 wird kontinuierlich mit Hilfe von vier Detektionseinheiten 26, wie etwa Kameras, vermessen. Die Bearbeitungsvorrichtungen 28 verschweißen das Pulver beziehungsweise das Rohmaterial 20 an den notwendigen Stellen. Jede der Bearbeitungsvorrichtungen 28 arbeitet in einem ihm zugeordneten virtuellen Bereich 32 des Bearbeitungsraums 10. Diese Bereiche 30 sind aber offen und nicht durch Wände voneinander getrennt, sodass am Ende ein komplettes Bauteil 30 in dem Bearbeitungsraum 10 entsteht. Dabei ist in der 2 die Steuereinheit 34 zusammen mit den Datenverbindungen 36 von der Steuereinheit 34 zu den Detektionseinheiten 26 und den Bearbeitungsvorrichtungen 28 und gegebenenfalls der Austrageinheit 16 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.From the reservoir 18 trickles continuously raw material 20 as a powder in the processing room 10 , The surface of the resulting mountain 24 is continuously using four detection units 26 , like cameras, measure. The processing devices 28 weld the powder or the raw material 20 in the necessary places. Each of the processing devices 28 works in a virtual area assigned to it 32 of the editing room 10 , These areas 30 but are open and not separated by walls, so in the end a complete component 30 in the editing room 10 arises. It is in the 2 the control unit 34 along with the data connections 36 from the control unit 34 to the detection units 26 and the processing devices 28 and optionally the discharge unit 16 for the sake of clarity not shown.

Eine weitere Beschleunigung des Herstellungsvorgangs ist in der 3 schematisch gezeigt, wobei gleiche oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 beziehungsweise in 2 versehen sind. Diese Ausgestaltung basiert ebenfalls auf der Nutzung einer Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen 28. Diese können eine starre Wirkrichtung aufweisen. Dadurch kann das aus dem Reservoir 18 rieselnde Pulver beziehungsweise Rohmaterial 20 so schnell wie möglich an den notwendigen Stellen verschweißt werden. Die verwendeten Bearbeitungsvorrichtungen 28 sitzen dazu so dicht aneinander, dass, entsprechend etwa einem Bildschirm jede Bearbeitungsvorrichtung 28, wie etwa jeder Laser, ein Pixel ergibt. Die Wirkrichtung kann hier senkrecht nach unten in den Bearbeitungsraum 10 zeigen. Die Gesamtheit an virtuellen Bereichen 32 kann beispielsweise annähernd so groß sein, wie der Boden 12, auf den das Pulver 20 rieselt, um diesen voll auszunutzen und ein möglichst großes Bauteil 30 herstellen zu können. Ferner kann für jeden virtuellen Bereich 32 eine Detektionseinheit 28 vorgesehen sein, wie dies in der 4 für einen exemplarischen Bereich 32 gezeigt ist.Further acceleration of the manufacturing process is in the 3 shown schematically, wherein the same or similar components with the same reference numerals as in 1 or in 2 are provided. This embodiment is also based on the use of a plurality of processing devices 28 , These can have a rigid direction of action. This can be done from the reservoir 18 trickling powder or raw material 20 be welded as quickly as possible to the necessary places. The processing devices used 28 sit so close to each other, that, corresponding to about a screen each processing device 28 like every laser, gives a pixel. The direction of action can here vertically downwards into the processing space 10 demonstrate. The totality of virtual areas 32 For example, it can be almost as big as the ground 12 on which the powder 20 trickles to fully exploit this and the largest possible component 30 to be able to produce. Furthermore, for each virtual area 32 a detection unit 28 be provided as in the 4 for an exemplary area 32 is shown.

Wenn bei dieser Anordnung das Rohmaterial 20 in den Bearbeitungsraum 10 rieselt, und ein kleines Pulvervolumen auf einer Stelle des Berges 24 landet, die später im Volumen des fertigen Bauteils 30 liegt, kann die Bearbeitungsvorrichtung 28, die sich direkt darüber befindet, durch einen kurzen Wirkimpuls, beispielsweise Laserimpuls, das entsprechende Pulvervolumen aufschmelzen und mit der bereits fertigen Schicht darunter verschweißen.If in this arrangement, the raw material 20 in the editing room 10 trickles, and a small volume of powder on one point of the mountain 24 lands, later in the volume of the finished component 30 lies, the processing device 28 , which is located directly above, by a short pulse, such as laser pulse, melt the corresponding volume of powder and welded to the already finished layer below.

Dabei ist in der 3 wiederum die Steuereinheit 34 zusammen mit den Datenverbindungen 36 von der Steuereinheit 34 zu den Detektionseinheiten 26 und den Bearbeitungsvorrichtungen 28 und gegebenenfalls der Austrageinheit 16 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.It is in the 3 turn the control unit 34 along with the data connections 36 from the control unit 34 to the detection units 26 and the processing devices 28 and optionally the discharge unit 16 for the sake of clarity not shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Bearbeitungsraum working space
1212
Boden ground
1414
Wandung wall
1616
Austrageinheit discharge unit
1818
Reservoir reservoir
2020
Rohmaterial raw material
2222
Düse jet
2424
Berg mountain
2626
Detektionseinheit detection unit
2828
Bearbeitungsvorrichtung processing device
3030
Bauteil component
3232
Bereich Area
3434
Steuereinheit control unit
3636
Datenverbindung Data Connection

Claims (10)

Additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Bauteils (30), aufweisend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines digitalen Datensatzes, welcher digitale Datensatz dreidimensionale Formdaten des herzustellenden Bauteils (30) umfasst; b) Eintragen eines pulverförmigen Rohmaterials (20) in einen Bearbeitungsraum (10), wobei ein Berg (24) aus Rohmaterial (20) entsteht; c) Detektieren der Position des eingetragenen Rohmaterials (20); d) Dreidimensionales lokal begrenztes Verbinden von Pulverpartikeln des pulverförmigen Rohmaterials (20) unter Ausbildung des Bauteils (30) auf Basis des digitalen Datensatzes und der Position des eingetragenen Rohmaterials (20); und e) Entfernen von freiem Rohmaterial (20).Additive manufacturing method for producing a component ( 30 ), comprising the method steps: a) provision of a digital data record, which digital data record three-dimensional shape data of the component to be produced ( 30 ); b) Entering a powdery raw material ( 20 ) in a processing room ( 10 ), whereby a mountain ( 24 ) from raw material ( 20 ) arises; c) detecting the position of the registered raw material ( 20 ); d) Three-dimensional localized joining of powder particles of the powdery raw material ( 20 ) forming the component ( 30 ) based on the digital dataset and the position of the registered raw material ( 20 ); and e) removing free raw material ( 20 ). Fertigungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt b) kontinuierlich erfolgt.Manufacturing method according to claim 1, characterized in that process step b) takes place continuously. Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt b) in horizontaler Ebene ortsfest ausgeführt wird.Manufacturing method according to one of claims 1 or 2, characterized in that method step b) is carried out in a stationary manner in a horizontal plane. Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt d) erfolgt unter Verwendung einer Mehrzahl von berührungslos arbeitenden Bearbeitungsvorrichtungen (28) zum Verbinden des Rohmaterials (20).Manufacturing method according to one of claims 1 to 3, characterized in that method step d) is carried out using a plurality of non-contact processing devices ( 28 ) for connecting the raw material ( 20 ). Fertigungsverfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen (28) während Verfahrensschritt d) eine starre Wirkungsrichtung aufweist. Manufacturing method according to claim 4, characterized in that the plurality of processing devices ( 28 ) during process step d) has a rigid direction of action. Fertigungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen (28) während Verfahrensschritt d) eine sich verändernde Wirkungsrichtung aufweist.Manufacturing method according to claim 4 or 5, characterized in that the plurality of processing devices ( 28 ) during process step d) has a changing direction of action. Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt c) erfolgt unter Verwendung einer Mehrzahl von Detektionseinheiten (26).Manufacturing method according to one of claims 1 to 6, characterized in that method step c) is carried out using a plurality of detection units ( 26 ). Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt c) erfolgt unter Verwendung einer optischen Detektionseinheit (26).Manufacturing method according to one of claims 1 to 7, characterized in that method step c) is carried out using an optical detection unit ( 26 ). Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils (30) durch ein additives Fertigungsverfahren, aufweisend eine Austrageinheit (16) zum Austragen eines pulverförmigen Rohmaterials (20) und einen Bearbeitungsraum (10) zum Aufnehmen des ausgetragenen pulverförmigen Rohmaterials (20), wobei die Vorrichtung ferner aufweist wenigstens eine Detektionseinheit (26) zum dreidimensionalen Detektieren des in den Bearbeitungsraum (10) eingetragenen Rohmaterials (20) und wenigstens eine Bearbeitungsvorrichtung (28) zum lokal begrenzten Verbinden des Rohmaterials (20), und wobei die Vorrichtung ferner eine Steuereinheit (34) umfasst, durch die die Bearbeitungsvorrichtung (28) ansteuerbar ist basierend auf einem digitalen Datensatz, der dreidimensionale Formdaten eines herzustellenden Bauteils (30) aufweist, und basierend auf von der Detektionseinheit (26) gelieferten Daten.Device for producing a component ( 30 ) by an additive manufacturing method, comprising a discharge unit ( 16 ) for discharging a powdery raw material ( 20 ) and a processing room ( 10 ) for receiving the discharged powdery raw material ( 20 ), wherein the device further comprises at least one detection unit ( 26 ) for three-dimensional detection of the in the processing space ( 10 ) of registered raw materials ( 20 ) and at least one processing device ( 28 ) for locally connecting the raw material ( 20 ), and wherein the device further comprises a control unit ( 34 ), by which the processing device ( 28 ) is controllable based on a digital data record, the three-dimensional shape data of a component to be produced ( 30 ), and based on the detection unit ( 26 ) supplied data. Verwendung eines Fertigungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer Vorrichtung nach Anspruch 9 zum Herstellen eines Bauteils (30) für ein hydraulisches Kupplungssystem.Use of a manufacturing method according to one of claims 1 to 8 or a device according to claim 9 for producing a component ( 30 ) for a hydraulic clutch system.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012107297A1 (en) * 2012-08-08 2014-06-18 Ralph Stelzer Working method for producing three-dimensional workpiece under e.g. normal atmosphere, involves fully hardening applied layers of powdered materials at laser beam incidence on workpiece surface after introducing liquid or binding agent
DE112013006045T5 (en) * 2012-12-17 2015-09-17 Arcam Ab Additive manufacturing method and device
EP2942130A1 (en) * 2014-05-09 2015-11-11 MTU Aero Engines GmbH Apparatus and method for additive manufacturing of at least a device component

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012107297A1 (en) * 2012-08-08 2014-06-18 Ralph Stelzer Working method for producing three-dimensional workpiece under e.g. normal atmosphere, involves fully hardening applied layers of powdered materials at laser beam incidence on workpiece surface after introducing liquid or binding agent
DE112013006045T5 (en) * 2012-12-17 2015-09-17 Arcam Ab Additive manufacturing method and device
EP2942130A1 (en) * 2014-05-09 2015-11-11 MTU Aero Engines GmbH Apparatus and method for additive manufacturing of at least a device component

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