DE102017119769A1

DE102017119769A1 - Lösbarer Halter für die additive Fertigung

Info

Publication number: DE102017119769A1
Application number: DE102017119769.9A
Authority: DE
Inventors: Ernst Vogt; Fabian GUBELMANN; Dariusz Oliwiusz Palys
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2018-03-15
Also published as: US10376958B2; US20180071822A1

Abstract

Aspekte der Offenbarung enthalten einen lösbaren Halter für eine additive Fertigung sowie Verfahren und einen Code zur Herstellung und Entfernung desselben. Ein lösbarer Halter für ein lasergesintertes Bauteil, das wenigstens eine zu verbindende Oberfläche aufweist, kann einen Halterkörper, einen ersten Satz Verbindungsglieder und einen zweiten Satz Verbindungsglieder enthalten. Der Halterkörper kann einen ersten Flügel und einen zweiten Flügel, jeweils mit einer distalen Oberfläche und einer lateralen Mittellinie, die die distale Oberfläche halbiert, aufweisen. Alle Sätze von Verbindungsgliedern können jeweils auf einer Seite der lateralen Mittellinie ihrer jeweiligen Flügel von der distalen Oberfläche vorragen, um mit der Oberfläche des Bauteils verbunden zu sein, während die distale Oberfläche ferner einen verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der anderen Seite der lateralen Mittellinie definiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft allgemein das Lösen von Haltern von lasergesinterten Bauteilen, wie sie bei der additiven Fertigung hergestellt werden. Insbesondere stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung lösbare Halter, Verfahren zum Lösen und einen Code zum Herstellen von Haltern für lasergesinterte Bauteile bereit.
HINTERGRUND
Das Tempo der Veränderung und Verbesserung auf dem Gebiet der Energieerzeugung, der Luftfahrt und in anderen Gebieten hat eine umfangreiche Forschung zur Fertigung von Bauteilen begleitet, die in diesen Gebieten verwendet werden. Herkömmliche Herstellung von metallischen Bauteilen enthält im Allgemeinen das Fräsen oder Wegschneiden von Bereichen von einer Metallplatte vor dem Behandeln und Modifizieren des geschnittenen Metalls, um ein Teil zu ergeben, das unter Verwendung von Computermodellen und computerunterstützter Konstruktion simuliert worden sein kann. Hergestellte Bauteile, die aus Metall erzeugt sein können, umfassen Schaufelblattkomponenten zum Einbau in einer Turbomaschine, wie etwa einem Flugtriebwerk oder einem Stromerzeugungssystem, sowie mechanische Bauteile für andere Fertigungs-, Transport- und Konstruktionssysteme.
Die Entwicklung der additiven Fertigung, die in der Technik auch als „3D-Drucken“ bezeichnet wird, kann die Fertigungskosten senken, indem sie es ermöglicht, dass derartige Bauteile, wie jeweils geeignet, mit Variationen von Einheit zu Einheit schneller hergestellt werden können. Neben anderen Vorteilen kann additive Fertigung Computergenerierte Modelle direkt auf einen Fertigungsprozess anwenden und dabei auf kostengünstigere Ausrüstung und/oder Rohmaterialien zurückgreifen.
Additive Fertigung kann es ermöglichen, dass ein Bauteil aus einem Vorrat feinen Metallpulvers erzeugt wird, das auf einer Aufbauplatte positioniert ist, der durch einen Elektronenstrahl oder Laser (unter Verwendung von Wärmebehandlungen wie Sintern) bearbeitet wird, um eine Komponente oder Teilkomponente zu bilden. Additive Fertigungsausrüstung kann auch Bauteile unter Verwendung von dreidimensionalen Modellen erzeugen, die mit Software generiert werden, die innerhalb und/oder außerhalb der Fertigungsausrüstung enthalten ist. Einige Vorrichtungen, die mittels additiver Fertigung hergestellt werden, können anfänglich als mehrere unterschiedliche Komponenten in jeweiligen Verarbeitungsstufen erzeugt werden, bevor sie in einem nachfolgenden Prozess zusammengesetzt werden. Eine Herausforderung, die mit der additiven Fertigung verbunden ist, umfasst die Aufrechterhaltung der Form eines Bauteils, bevor der Fertigungsprozess endet. Beispielsweise können einige Abschnitte eines Bauteils strukturell stabil sein, nachdem das Bauteil hergestellt worden ist, können aber eine zusätzliche strukturelle Unterstützung benötigen, wenn einige Teile nicht gebaut worden sind. Einige Konstruktionen können dieses Problem angehen, indem sie temporäre Halter aufnehmen, die entworfen und angeordnet werden können, um nach der Herstellung des Bauteils entfernt zu werden. Aufgrund von Abweichungen zwischen den hergestellten Bauteilen und der Art und Weise, in der diese Bauteile erzeugt werden, kann die Verwendung dieser Halter zwischen den Bauteilekonstruktionen stark variieren. Die Halter können auch derart hergestellt werden, dass sie erst dann entfernt werden können, nachdem das Bauteil vollständig hergestellt worden ist.
KURZBESCHREIBUNG
Ein erster Aspekt der Offenbarung sieht ein Verfahren zum Lösen eines Halters von einem lasergesinterten Bauteil vor. Das Verfahren enthält ein additives Fertigen eines lasergesinterten Bauteils mit wenigstens einer Oberfläche und einem lösbaren Halter, der sich von der wenigstens einen Oberfläche aus erstreckt und mit ihr verbunden ist. Der Halter enthält einen Halterkörper, einen ersten Satz Verbindungsglieder und einen zweiten Satz Verbindungsglieder. Der Halterkörper weist wenigstens einen ersten Flügel mit einer ersten distalen Oberfläche und einer ersten lateralen Mittellinie, die die erste distale Oberfläche halbiert, und einen zweiten Flügel mit einer zweiten distalen Oberfläche und einer zweiten lateralen Mittellinie, die die zweite distale Oberfläche halbiert, auf. Der erste Satz Verbindungsglieder steht auf einer ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie von der ersten distalen Oberfläche vor und ist mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden, wobei die erste distale Oberfläche einen ersten verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert. Der zweite Satz Verbindungsglieder steht auf einer ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von der zweiten distalen Oberfläche vor und ist mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden, wobei die zweite distale Oberfläche einen zweiten verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definiert. Das Verfahren enthält ferner ein Anschlagen des lösbaren Halters des lasergesinterten Bauteils, um durch Verdrehung des Halterkörpers den ersten Satz Verbindungsglieder und den zweiten Satz Verbindungsglieder von der wenigstens einen Oberfläche zu lösen.
In dem zuvor erwähnten Verfahren kann der erste Satz Verbindungsglieder mehrere dreieckige Verbindungsglieder umfassen, wobei jedes aus dem ersten Satz Verbindungsglieder eine Seite, die mit der ersten distalen Oberfläche verbunden ist, und einen Punkt aufweist, der mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden ist, und der zweite Satz Verbindungsglieder mehrere dreieckige Verbindungsglieder umfassen kann, wobei jedes aus dem zweiten Satz Verbindungsglieder eine Seite, die mit der zweiten distalen Oberfläche verbunden ist, und einen Punkt aufweist, der mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden ist.
Zusätzlich oder alternativ kann der erste Flügel eine erste Öffnung auf der ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie definieren, und der zweite Flügel kann eine zweite Öffnung auf der ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definieren.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Verfahrens kann der erste Flügel ferner eine erste Verstärkungsstruktur umfassen, die auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie von dem ersten Flügel vorsteht, und der zweite Flügel kann ferner eine zweite Verstärkungsstruktur umfassen, die auf der zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von dem zweiten Flügel vorsteht.
Zusätzlich kann der lösbare Halter ferner eine Lösestruktur aufweisen, die senkrecht zu dem ersten Flügel und dem zweiten Flügel angeordnet ist und die eine Lösefläche aufweist, und wobei der Anschlagschritt ein Schlagen auf die Lösefläche der Lösestruktur enthalten kann.
Weiter zusätzlich oder alternativ kann die Lösestruktur mit der ersten Verstärkungsstruktur und der zweiten Verstärkungsstruktur verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Verfahrens können der erste Flügel und der zweite Flügel zwei von mehreren Flügeln sein, die im Wesentlichen ähnliche Strukturen aufweisen, und die mehreren Flügel können aus einer Anzahl von Flügeln bestehen, die aus zwei, drei, vier und mehr als vier ausgewählt ist.
Ein zweiter Aspekt der Offenbarung stellt einen lösbaren Halter für ein lasergesintertes Bauteil mit wenigstens einer Oberfläche bereit. Der lösbare Halter enthält einen Halterkörper, einen ersten Satz Verbindungsglieder und einen zweiten Satz Verbindungsglieder. Der Halterkörper weist wenigstens einen ersten Flügel mit einer ersten distalen Oberfläche und einer ersten lateralen Mittellinie, die die erste distale Oberfläche halbiert, und einen zweiten Flügel mit einer zweiten distalen Oberfläche und einer zweiten lateralen Mittellinie, die die zweite distale Oberfläche halbiert, auf. Der erste Satz Verbindungsglieder steht auf einer ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie von der ersten distalen Oberfläche vor und ist mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden, wobei die erste distale Oberfläche einen ersten verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert. Der zweite Satz Verbindungsglieder steht auf einer ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von der zweiten distalen Oberfläche vor und ist mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden, wobei die zweite distale Oberfläche auf der zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie einen zweiten verbindungsgliedfreien Abschnitt definiert.
In dem zuvor erwähnten lösbaren Halter kann der erste Satz Verbindungsglieder mehrere dreieckige Verbindungsglieder umfassen, wobei jedes aus dem ersten Satz Verbindungsglieder eine Seite, die mit der ersten distalen Oberfläche verbunden ist, und einen Punkt aufweist, der mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden ist, und wobei der zweite Satz Verbindungsglieder mehrere dreieckige Verbindungsgliedern umfassen kann, wobei jedes aus dem zweiten Satz Verbindungsglieder eine Seite, die mit der zweiten distalen Oberfläche verbunden ist, und einen Punkt aufweist, der mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden ist.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann der erste Flügel eine erste Öffnung auf der ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie definieren, und der zweite Flügel kann eine zweite Öffnung auf der ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definieren.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten lösbaren Halters kann der erste Flügel ferner eine erste Verstärkungsstruktur aufweisen, die auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie von dem ersten Flügel vorsteht, und der zweite Flügel kann ferner eine zweite Verstärkungsstruktur aufweisen, die auf der zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von dem zweiten Flügel vorsteht.
Zusätzlich kann der lösbare Halter ferner eine Lösestruktur aufweisen, die senkrecht zu dem ersten Flügel und dem zweiten Flügel ausgerichtet ist und eine Lösefläche aufweist.
Weiter zusätzlich oder als eine Alternative kann die Lösestruktur mit der ersten Verstärkungsstruktur und der zweiten Verstärkungsstruktur verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten lösbaren Halters können der erste Flügel und der zweite Flügel zwei von mehreren Flügeln mit im Wesentlichen ähnlichen Strukturen sein, und die mehreren Flügel können aus einer Anzahl von Flügeln bestehen, die aus zwei, drei, vier und mehr als vier ausgewählt ist.
Ein dritter Aspekt der Erfindung stellt ein nichttransitorisches computerlesbares Speichermedium bereit, das einen Code speichert, der einen lösbaren Halter für ein lasergesintertes Bauteil mit wenigstens einer Oberfläche repräsentiert. Der lösbare Halter wird bei der Ausführung des Codes physisch erzeugt. Der lösbare Halter enthält einen Halterkörper, einen ersten Satz Verbindungsglieder und einen zweiten Satz Verbindungsglieder. Der Halterkörper weist wenigstens einen ersten Flügel mit einer ersten distalen Oberfläche und einer ersten lateralen Mittellinie, die die erste distale Oberfläche halbiert, und einen zweiten Flügel mit einer zweiten distalen Oberfläche und einer zweiten lateralen Mittellinie, die die zweite distale Oberfläche halbiert, auf. Der erste Satz Verbindungsglieder steht auf einer ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie von der ersten distalen Oberfläche vor und ist mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden, wobei die erste distale Oberfläche einen ersten verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert. Der zweite Satz Verbindungsglieder steht auf einer ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von der zweiten distalen Oberfläche vor und ist mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden, wobei die zweite distale Oberfläche einen zweiten verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definiert.
In dem zuvor erwähnten Speichermedium kann der erste Satz Verbindungsglieder mehrere dreieckige Verbindungsglieder umfassen, wobei jedes aus dem ersten Satz Verbindungsglieder eine Seite, die mit der ersten distalen Oberfläche verbunden ist, und einen Punkt aufweist, der mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden ist, und der zweite Satz Verbindungsglieder mehrere dreieckige Verbindungsgliedern umfassen kann, wobei jedes aus dem zweiten Satz Verbindungsglieder eine Seite, die mit der zweiten distalen Oberfläche verbunden ist, und einen Punkt aufweist, der mit der wenigstens einen Oberfläche verbunden ist.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann der erste Flügel eine erste Öffnung auf der ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie definieren, und der zweite Flügel kann eine zweite Öffnung auf der ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definieren.
Weiter zusätzlich oder als eine weitere Alternative kann der erste Flügel ferner eine erste Verstärkungsstruktur umfassen, die auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie von dem ersten Flügel vorsteht, und der zweite Flügel kann ferner eine zweite Verstärkungsstruktur umfassen, die auf der zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von dem zweiten Flügel vorsteht.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Speichermediums, kann der lösbare Halter ferner eine Lösestruktur umfassen, die senkrecht zu dem ersten Flügel und dem zweiten Flügel angeordnet ist und eine Lösefläche aufweist.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Speichermediums können der erste Flügel und der zweite Flügel zwei von mehreren Flügeln mit im Wesentlichen ähnlichen Strukturen sein, und die mehreren Flügel können aus einer Anzahl von Flügeln bestehen, die aus zwei, drei, vier und mehr als vier ausgewählt ist.
KURZE BESCHRIEBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verstanden werden, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in denen:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften lösbaren Halters und von Abschnitten eines Bauteils, mit denen er verbunden ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren beispielhaften lösbaren Halters nach dem Lösen von einem Bauteil.
3 zeigt eine Draufsicht (Ansicht der X-Y-Ebene) eines lasergesinterten Bauteils mit mehreren lösbaren Haltern.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines additiven Fertigungsprozesses, der ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium enthält, das einen Code speichert, der für ein Bauteil und einen lösbaren Halter repräsentativ ist.
Es sei erwähnt, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Erfindung darstellen und sollten daher nicht als den Umfang der Erfindung beschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen repräsentiert die gleiche Nummerierung gleiche Elemente unter den Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle beispielhafte Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die vorliegenden Lehren ausgeführt werden können. Diese Ausführungsformen sind ausreichend detailliert beschrieben, um Fachleuten die Ausführung der vorliegenden Lehren zu ermöglichen, und es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist daher nur beispielhaft.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „an“ bzw. „auf“, „in Eingriff mit“, „getrennt von“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, kann es/sie such direkt an bzw. auf dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, direkte mit diesem/dieser in Eingriff stehen, verbunden gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu können dann, wenn ein Element als „direkt an/auf“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf die gleiche Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ im Vergleich zu „direkt zwischen“, „neben“ im Vergleich zu „direkt neben“ und dergleichen). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
Unter Bezugnahme auf 1 ist die folgende Beschreibung auf ein lasergesintertes Bauteil 100 gerichtet, das additiv so gefertigt wird, dass es darin einen lösbaren Halter 120 (nachstehend „Halter“ 120) enthält. Das Bauteil 100 kann einen Teil eines größeren Bauteils und/oder einer Maschine, wie etwa einer Energieerzeugungseinrichtung, bilden oder anpassbar sein, um einen Teil davon zu bilden. Es versteht sich jedoch, dass das Bauteil 100 andere Anwendungen als die als ein Beispiel beschriebenen aufweisen kann. Das Bauteil 100 ist derart ausgebildet, dass es wenigstens eine Oberfläche aufweist, die während des additiven Fertigungsprozesses wenigstens gehalten werden muss, und wenigstens zwei Oberflächenverbindungspunkte mit einem lösbaren Halter bereitstellt. In einem Beispiel in 1 weist das Bauteil 100 Abschnitte 102 und 104 auf, die zum Beispiel parallele Elemente, einen Teil eines kontinuierlichen U-förmigen oder elliptischen Elements oder komplexere Konfigurationen von Elementen, die äußere, innere und/oder unsichtbare Merkmale in dem Bauteil 100 definieren, repräsentieren können. Die Abschnitte 102, 104 können Oberflächen 106, 108 aufweisen, die sich in einer entgegengesetzten Konfiguration zueinander befinden, obwohl sie in einigen Konfigurationen Teil derselben größeren kontinuierlichen Oberfläche sein könnten. Die Oberflächen 106, 108 können mehrere Verbindungspunkte für den Halter 120 enthalten. In dem gezeigten Beispiel enthält die Oberfläche 106 Verbindungspunkte 110, 112, und die Oberfläche 108 enthält Verbindungspunkte 114, 116.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten ferner Verfahren zum Lösen des Halters 120 von dem Bauteil 100, so dass das Bauteil 100 angepasst werden kann, um einen Teil einer anderen Struktur, Maschine und dergleichen zu bilden. Beispielsweise können Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Bereitstellen und/oder Fertigen des Bauteils 100 und des Halters 120 zusammen enthalten, bevor der Halter 120 angeschlagen wird, um den Halter 120 mechanisch von dem Bauteil 100 zu trennen. Der abgelöste Halter 120 kann dann von dem Bauteil 100 durch irgendein herkömmliches Mittel zum Entfernen von Abfallmaterial(ien) von einem mechanischen Bauteil entfernt werden. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ferner eine Datei zur additiven Fertigung bereit (z.B. einen Code, der auf einem nicht-transitorischen computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist), die für das Bauteil 100 und den darin enthaltenen Halter 120 repräsentativ ist und zur Erzeugung derselben verwendet wird.
Das Bauteil 100, einschließlich des Halters 120 kann eine mit der Z-Achse zusammenfallende Aufbaurichtung aufweisen, die die Richtung beschreibt, in der Materialien hinzugefügt wurden, um die gewünschte Struktur zu bilden. Bei der additiven Fertigung kann eine „Aufbaurichtung“ von einem oder mehreren Bauteilen durch einen Hersteller definiert werden, bevor Rohmaterialien von Rohmaterialien zu einer gewünschten Struktur verarbeitet werden. Eine Aufbaurichtung für ein bestimmtes Bauteil und/oder eine Teilkomponente definiert daher die Reihenfolge, in der strukturelle Merkmale im Laufe der Zeit gebildet werden, wenn Rohmaterialien (z.B. Metallpulver) gesintert werden, um eine Struktur zu bilden. Solche Materialien können z.B. ein oder mehrere reine Metalle und/oder Legierungen, einschließlich, ohne Einschränkung enthalten: Kupfer (Cu), Chrom (Cr), Titan (Ti), Nickel (Ni), Aluminium (Al) und dergleichen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Aufbaurichtung Z des Bauteils 100 entlang einer Achse und senkrecht zu der Ebene der X- und Y-Achse orientiert sein und kann allgemein definiert sein, um die Beschreibung der dreidimensionalen Struktur des Bauteils sowie der Art und Weise, in der es gebildet wird, zu unterstützen. Wenn der Halter 120 nicht mit dem Bauteil 100 hergestellt wird, können die Abschnitte 102, 104 keinen wesentlichen strukturellen Halt aufweisen. Das Ausbilden des Halters 120 als ein einstückiger struktureller Teil des Bauteils 100 während der Fertigung kann es ermöglichen, dass verschiedene Strukturen an mehreren Haltern zusätzlich zu zuvor gebildeten Abschnitten des Bauteils 100 erzeugt werden können.
Das Bauteil 100 kann mit einer großen Vielfalt von Geometrien und Konfigurationen erzeugt werden, die Oberflächen zum Verbinden von Haltern bereitstellen würden. Das Bauteil 100 kann so geformt sein, dass es jede gewünschte Geometrie mit zu stützenden Innen- und/oder Außenflächen bildet, und kann in beispielhaften Ausführungsformen im Wesentlichen zylindrisch, dreieckig, rechteckig, polygonal und dergleichen sein. Somit können die Oberflächen 106, 108 entsprechende Abschnitte einer einzelnen kontinuierlichen Oberfläche des Bauteils 100 sein, können jedoch als gegenüberliegende Oberflächen definiert sein, indem sie jeweilige Komponenten und/oder mit diesen verbundene Merkmale aufweisen. Unabhängig von der geometrischen Form und Konfiguration des Bauteils 100 kann das Bauteil 100 aus einem oder mehreren lasergesinterten Metallen oder metallischen Materialien bestehen, z.B. denjenigen, die gegenwärtig bekannt sind oder in der Zukunft zur Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren entwickelt werden.
Der Halter 120 kann zusammen mit dem Bauteil 100 erzeugt werden und kann somit eines oder mehrere der gleichen Materialien (z.B. lasergesinterte Metalle und/oder ähnliche metallische Komponenten) enthalten, die in dem Bauteil 100 enthalten sind. Der Halter 120 enthält einen Halterkörper 122, der den strukturellen Halt über den Zwischenraum zwischen den Oberflächen 106, 108, mit denen der Halter 120 verbunden ist, bieten kann. Der Halterkörper 122 kann eine Anzahl von weiteren strukturellen Merkmalen definieren, um das Entfernen des Halters 120 durch ein Torsionsmoment zu ermöglichen. Der Halterkörper 122 kann im Wesentlichen eben sein, wobei er eine wesentlich größere Breite als seine Dicke aufweist und eine Struktur bereitstellt, die eine Durchbiegung oder Torsion entlang seiner Breite und Länge ermöglicht, wenn eine Kraft, wie z.B. eine Schlagkraft, ausgeübt wird. Der Halterkörper 122 kann einen zentralen Abschnitt 124 umfassen, der mit zwei oder mehreren Flügeln 130, 150 verbunden ist. In einigen Ausführungsformen ist der zentralen Abschnitt 124 von verschiedenen Verbindungspunkten zu der (den) Oberfläche(n) des Bauteils 120 im Wesentlichen gleich weit entfernt. Der zentrale Abschnitt 124 kann eine ausgeprägte Form oder Geometrie aufweisen, die ihn von den Flügeln 130, 150 unterscheidet, oder er kann mit den Flügeln 130, 150 zusammenhängend sein und lediglich den Bereich nahe an dem Mittelpunkt zwischen ihren distalen Oberflächen 132, 152 repräsentieren. Es sei erwähnt, dass die zwei Flügel 130, 150 nur ein Beispiel darstellen und der Halter 120 je nach der Konfiguration des Bauteils 100 und der Anzahl der Verbindungspunkte, die es für eine korrekte Unterstützung benötigt, eine beliebige Anzahl von Flügeln enthalten kann.
In dem gezeigten Beispiel erstrecken sich die Flügel 130, 150 von dem zentralen Abschnitt 124 in im Wesentlichen entgegengesetzter Richtungen. Es sei erwähnt, dass in anderen Konfigurationen die Flügel 130, 150 in einer nicht parallelen Weise zueinander geneigt sein können, wie es für die Konfiguration geeignet sein kann. Die Flügel 130, 150 weisen jeweils distale Oberflächen 132, 152 auf, die an die Oberflächen 106, 108 des Bauteils 100 angrenzen. Die Flügel 130, 150 können auch im Wesentlichen eben sein und weisen laterale Seiten 134, 136, 154, 156, obere Flächen 138, 158 und untere Oberflächen (nicht dargestellt) auf.
Die Flügel 130, 150 können ferner Mittellinien 140, 160 enthalten, die zur Festlegung bestimmter asymmetrischer Merkmale an jedem Flügel verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können die Mittellinien 140, 160 verwendet werden, um Abschnitte der distalen Oberflächen 132, 152, die Verbindungsflächen 142, 162 sind, und verbindungsgliedfreie Oberflächen 144, 164, zu definieren. Die Verbindungsflächen 142, 162 sind an Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 angeschlossen. Die verbindungsgliedfreien Oberflächen 144, 164 weisen keine Verbindungsglieder auf und sind gegenüber den Bauteiloberflächen 106, 108 frei schwebend. In einigen Ausführungsformen können die Mittellinien 140, 160 verwendet werden, um lateral positionierte, die Flexibilität erhöhende und die Flexibilität verringernde Merkmale der Flügel 130, 150 zu definieren. So können z.B. die Flügel 130, 150 auf einer Seite der Mittellinien 140, 160 Öffnungen 146, 166 und auf der anderen Seite Verstärkungsstrukturen 148, 168 definieren. Die Öffnungen 146, 166 sind Lücken in der Struktur der Flügel 130, 150, die die Flexibilität der Flügel 130, 150 erhöhen und die Übertragung des Dreh- bzw. Torsionsmomentes auf die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 unterstützen. Die Verstärkungsstrukturen 148, 168 sind zusätzliches Material, das der Oberfläche (wie z.B. den Oberflächen 138, 158 der Flügel 130, 150) zugegeben wird, um die Steifigkeit der Flügel 130, 150 in dem Bereich zu erhöhen, in dem sie platziert werden und als ein Hebel zur Übertragung der Schlagkraft auf die distalen Oberflächen 132, 152 der Flügel 130, 150 als Torsionsmoment um die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 herum wirken. In dem gezeigten Beispiel sind die Verstärkungsstrukturen 148, 168 dreieckige Elemente, die sich von den oberen Flächen 138, 158 erstrecken, wobei jedoch auch andere Formen zur Verdickung eines Teils des oder des gesamten Flügels möglich sind.
In einigen Ausführungsformen enthält der Halter 120 eine Lösestruktur 170, die einen Körper zur Aufnahme einer Schlagkraft und zur Übertragung dieser durch den Halter 120 enthält, so dass ein Torsionsmoment um die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 herum erzeugt wird. Die Lösestruktur 170 kann wenigstens eine Anschlagfläche 172 zur Aufnahme der Schlagkraft, die mit einer Richtung der angewandten Kraft 174 ausgerichtet ist, definieren. So kann z.B. die Anschlagfläche 172 einen oder mehrere Hammerschläge erhalten, um die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 von den Oberflächen 106, 108 zu trennen. In anderen Ausführungsformen kann die Lösestruktur 170 mit mechanisch angetriebenen Hämmern, elektrisch angetriebenen Hämmern, pneumatisch angetriebene Hämmern, einem Stempelinstrument, einer Presse, einer Fräsfläche und dergleichen in Eingriff stehen oder eine manuelle Verbindungsstelle zur Aufnahme der angewandten Kraft 174 bereitstellen. Die Lösestruktur 170 kann sich von einer oder mehreren Oberflächen des Halters 120 aus erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Lösestruktur 170 von dem zentralen Abschnitt 124 aus, im Wesentlichen senkrecht zu den Flügeln 130, 150. Alternative Ausführungsformen können mehrere Lösestrukturen 170, z.B. Lösestrukturen 170, die zu jedem Flügel gehören, enthalten. In der dargestellten Ausführungsform ist die Lösestruktur 170 mit den Verstärkungsstrukturen 148, 168 eingriffsverbunden, um die ausgeübte Kraft 174 zur Erhöhung des Torsionsmoments asymmetrisch entlang der Flügel 130, 150 zu verteilen und zu leiten. Die Verstärkungsstrukturen 148, 168 und die Lösestruktur 170 können Lösestrukturverbindungsstellen 176, 178 zur Übertragung wenigstens eines Teils der angewandten Kraft 174 entlang der Verstärkungsstrukturen 148, 168 enthalten.
Die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 erstrecken sich von den Verbindungsflächen 142, 162 zu den Oberflächen 106, 108. Die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 können als aufbrechbare Verbindungen ausgeführt sein oder können ansonsten aufbrechbare Verbindungen aufweisen, die es ermöglichen, dass der Halter 120 von dem Rest des Bauteils 100 getrennt wird. In dem gezeigten Beispiel verjüngt sich jedes der Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 jeweils bis zu einem schmalen Kontaktpunkt mit den Oberflächen 106, 108, wodurch eine Schwachstelle bereitgestellt wird, an der sie brechen sollten. Andere Verfahren zum Erzeugen aufbrechbarer Verbindungen enthalten Ritzen, Fasen, Lücken oder lokal begrenzte Unterschiede in der Materialzusammensetzung. In einigen Ausführungsformen weisen die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 jeweils eine dreieckige Form auf, was bedeutet, dass sie einen dreieckigen Querschnitt in wenigstens einer Ebene aufweisen, die sich von den Verbindungsflächen 142, 162 zu den Oberflächen 106, 108 erstreckt. Sie können beispielsweise einen ebenen, dreieckigen Fortsatz, einen Konus, eine Pyramide oder eine andere dreidimensionale Form mit einer Punktverbindung umfassen, die schmäler ist als eine Sockelverbindung. In einigen Ausführungsformen sind die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 an den distalen Oberflächen derart angeordnet, dass sich ein Verbindungsglied in der lateralen Mitte der distalen Oberfläche mit wenigstens einem zusätzlichen Verbindungsglied zu einer Seite und ohne Verbindungsglieder auf der anderen Seite befindet, so dass das Verbindungsglied in der Mitte des Endes als der Drehpunkt des Torsionsmoments wirken kann, das erzeugt wird, wenn der Halter angeschlagen wird. Das Verbindungsglied 185 befindet sich zum Beispiel in der lateralen Mitte der distalen Oberfläche 132, und das Verbindungsglied 180 befindet sich auf einer Seite, wobei die beiden Seiten die Verbindungsgliedfläche 142 definieren. Es gibt kein Verbindungsglied auf der anderen Seite des Verbindungsglieds 184, die die verbindungsgliedfreie Oberfläche 144 definiert. Jede Gruppe von Verbindungsgliedern, die sich an einer distalen Oberfläche befindet und mit einer gemeinsamen Oberfläche verbunden ist, kann als ein Satz Verbindungsglieder bezeichnet werden.
Es versteht sich, dass ein einziges Bauteil 100 mehrere Halter 120 in ihm enthalten kann. In diesem Fall können die verschiedenen Halter 120, die mit dem Bauteil 100 geformt werden, zwar strukturell unabhängig voneinander, aber dennoch in einem einzigen hohlen Innenraum des Bauteils 100 positioniert sein. Obwohl ein einzelner Halter 120 anhand des Beispiels in 1 dargestellt ist, wird verstanden, dass das Bauteil 100 gefertigt werden kann, um darin eine beliebige Anzahl von Haltern 120 aufzunehmen. In diesem Fall kann jeder Halter 120 durch die jeweilige(n) Lösestruktur(en) 170 mit einem weiteren Halter 120 Ende an Ende im Wesentlichen axial ausgerichtet sein. Genauer gesagt, können die Lösestrukturen 170 jedes Halters 120 mit ihren Gegenstücken in anderen Haltern 120 im Wesentlichen ausgerichtet sein. Wie bereits an anderer Stelle beschrieben, kann eine axiale Schlagkraft auf die Lösestruktur(en) 170 eines Halters 120 ausgeübt werden, wobei sie die Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 zerstören kann, um die Flügel 130, 150 des Halters 120 von dem Bauteil 100 zu verdrängen. Die verdrängten Lösestrukturen 170 können dann mit axial ausgerichteten Lösestrukturen 170 eines anderen Halters 120 in Kontakt gelangen, um auch deren Verbindungsglieder 180, 185, 190, 195 zu zerstören. Die relative Positionierung aller Halter 120 kann folglich mehreren Haltern 120 ermöglichen, in einem einzigen Prozess, z.B. durch das Ausschlagen nur einer einzigen Lösestruktur 170 eines einzigen Halters 120, gelöst zu werden.
2 zeigt einen weiteren beispielhaften lösbaren Halter 200 nach der Trennung von einer Komponente (z.B. dem Bauteil 100 (1)) und zeigt eine Konfiguration mit mehr als zwei Flügeln. Der gezeigte beispielhafte Halter 200 enthält vier Flügel 210, 230, 250, 270, die sich von einem zentralen Abschnitt 204 aus erstrecken und einen Halterkörper 202 umfassen, der im Wesentlichen eben ist. Der Halter 200 kann ansonsten mit dem vorstehend beschriebenen Halter 120 strukturell identisch oder zumindest im Wesentlichen ähnlich diesem sein. Die Flügel 210, 230, 250, 270 können distale Oberflächen 212, 232, 252, 272 und Mittellinien 214, 234, 254, 274 enthalten, die die Flügel 210, 230, 250, 270 in laterale Zonen (obwohl nicht notwendigerweise symmetrische oder gleiche laterale Zonen) unterteilen. Die Flügel 210, 230, 250, 270 können Öffnungen 216, 236, 256, 276 auf einer Seite der Mittellinien 214, 234, 254, 274 und Verstärkungsstrukturen 218, 238, 258, 278 auf der anderen Seite der Mittellinien 214, 234, 254, 274 aufweisen. Auf den distalen Oberflächen 212, 232, 252, 272 können die Flügel 210, 230, 250, 270 Verbindungsgliedflächen 220, 240, 260, 280 auf einer Seite der Mittellinien 214, 234, 254, 274 und verbindungsgliedfreie Oberflächen 222, 242, 262, 282 auf der anderen Seite der Mittellinien 214, 234, 254, 274 aufweisen.
Der Halter 200 kann auch eine Lösestruktur 290 enthalten, um die Aufnahme einer angewandten Kraft 294 über eine Anschlagfläche 292 zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen steht die Lösestruktur 290 von dem Mittelteil 204 vor und steht mit den Verstärkungsstrukturen 218, 238, 258, 278 in Eingriff, bevor sie an der Anschlagfläche 292 endet. Daher kann jeder der Flügel 210, 230, 250, 270 einen Teil der angewandten Kraft 294 aufnehmen, die entlang der Verstärkungsstrukturen 218, 238, 258, 278 geleitet wird, um ein Torsionsmoment entlang der distalen Oberflächen 212, 232, 252, 272 jedes Flügels zu erzeugen. Wie hier an anderer Stelle beschrieben, kann der Halter 200 einer von mehreren Haltern sein, die innerhalb eines jeweiligen Bauteils gebildet werden, die alle Ende an Ende entlang der jeweiligen Lösestrukturen 290 im Wesentlichen axial ausgerichtet sein können. Somit können mehrere Halter 200 mittels einer einzigen Schlagbewegung gemeinsam gelöst werden, wenn dies gewünscht und/oder anwendbar ist.
Die Flügel 210, 230, 250, 270 können jeweils in distalen Oberflächen 212, 232, 252, 272 mit Verbindungsgliedflächen 220, 240, 260, 280 enden. Die Verbindungsglieder 224, 226 können sich von der Verbindungsgliedfläche 220 aus erstrecken und einen ersten Satz Verbindungsglieder definieren, die dem ersten Flügel 210 zugeordnet sind. Die Verbindungsglieder 244, 246 können sich von der Verbindungsgliedfläche 240 aus erstrecken und einen zweiten Satz Verbindungsglieder definieren, die dem zweiten Flügel 230 zugeordnet sind. Die Verbindungsglieder 264, 266 können sich von der Verbindungsgliedfläche 260 aus erstrecken und einen dritten Satz Verbindungsglieder definieren, die dem dritten Flügel 260 zugeordnet sind. Die Verbindungsglieder 284, 286 können sich von der Verbindungsgliedfläche 280 aus erstrecken und einen vierten Satz Verbindungsglieder definieren, die dem vierten Flügel 270 zugeordnet sind. Es versteht sich, dass jedes der Verbindungsglieder 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286 vor der Trennung des Halters 200 mit einer oder mehreren Oberflächen, wie beispielsweise der Oberfläche eines Bauteilkörpers, verbunden waren. In einigen Ausführungsformen kann ein Satz Verbindungsglieder mit einer distalen Oberfläche eines benachbarten Halters, anstatt mit einer Oberfläche des Bauteilkörpers verbunden sein.
3 zeigt ein lasergesintertes Bauteil 300 mit mehreren lösbaren Haltern 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350, die die Gestalt des Bauteilkörpers 302 während der additiven Fertigung haltern. Das Bauteil 300 kann eine mechanische Komponente mit einer Anzahl von inneren Oberflächen 304, 308, 312 sein, die Öffnungen 306, 310, 314 im Innern des Bauteils 300 definieren, die während der Fertigung eine Unterstützung benötigen. Beispielsweise kann das Bauteil 300 eine lasergesinterte Leitschaufel oder Laufschaufel mit einer komplexen inneren Gestalt sein. Die Halter 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 können lösbare Halter, ähnlich den Haltern 120, 200, die vorstehend mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben sind, und an mehreren Punkten mit den Oberflächen 304, 308, 312 durch Sätze von Verbindungsgliedern verbunden sein. Es sei erwähnt, dass die in 3 gezeigten Halter 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 schematische Darstellungen sind, die dazu bestimmt sind, verschiedene Flügelkonfigurationen, -positionen und -beziehungen zu dem Bauteilkörper 302 zu zeigen und bei denen verschiedene Details, wie z.B. Verbindungsglieder und Öffnungen, die in 1 und 2 gezeigt sind, fehlen können, wobei solche Merkmale jedoch in den Haltern 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 vorhanden sein können.
Eine erste Gruppe von Haltern 320, 322, 324, 326 ist innerhalb der Öffnung 306 angeordnet und an verschiedenen Stellen mit der Oberfläche 304 verbunden. In dem gezeigten Beispiel weisen die Halter 320, 322, 324, 326 jeweils vier Flügel auf, die sich von einem zentralen Abschnitt der Halterkörper aus erstrecken und mit gegenüberliegenden Abschnitten der Oberfläche 304 verbunden sind, die die Halter 320, 322, 324, 326 in der X-Y-Ebene umschließt. Die Halter 320, 322, 324, 326 zeigen, wie Flügel an einem beliebigen gegebenen Halter hinsichtlich ihrer Längen und Winkelbeziehungen zueinander variieren können, wie dies für die Form des Bauteils, das sie stützen, geeignet sein kann.
Eine zweite Gruppe von Haltern 330, 332, 334 ist in der Öffnung 310 angeordnet und an verschiedenen Stellen mit der Oberfläche 308 verbunden. In dem gezeigten Beispiel umfassen die Halter 330, 332, 334 jeweils vier Flügel, die sich von einem zentralen Abschnitt der Halterkörper aus erstrecken und mit gegenüberliegenden Abschnitten der Oberfläche 308 verbunden sind. Nicht alle Flügel sind mit der Oberfläche 308 verbunden. Der Halter 330 weist einen Flügel auf, der sich an einer Halter-zu-Halter-Verbindung 336 mit dem Halter 332 verbunden ist. Der Halter 332 weist einen Flügel, der an der Halter-zu-Halter-Verbindung 336 mit dem Halter 330 verbunden ist, und einen Flügel auf, der an einer Halter-zu-Halter-Verbindung 338 mit dem Halter 334 verbunden ist. Der Halter 334 weist einen Flügel auf, der an der Halter-zu-Halter-Verbindung 338 mit dem Halter 332 verbunden ist. Es ist anzumerken, dass die Halter-zu-Halter-Verbindungen 336, 338 aufbrechbare Verbindungen ähnlich den Verbindungen zu der Oberfläche 308 sein können. In einigen Ausführungsformen können sie durch einen Satz Verbindungsglieder mit einer Basisverbindung mit der distalen Oberfläche des Flügels eines Halters und einer Punktverbindung mit der distalen Oberfläche des Flügels des benachbarten Halters realisiert sein.
Der Halter 350 ist eine eigene Gruppe, die in der Öffnung 314 angeordnet ist und an acht verschiedenen Verbindungen mit der Oberfläche 312 verbunden ist. Der Halter 350 zeigt eine Konfiguration eines einzelnen Halters mit einem verlängerten zentralen Abschnitt, der acht Flügel trägt. Jeder Flügel funktioniert ähnlich wie diejenigen in den vorstehend beschriebenen Konfigurationen mit zwei Flügeln und vier Flügeln, und eine einzelne Lösestruktur kann die angewandte Kraft auf alle acht Flügel verteilen.
Es sind andere Konfigurationen von Haltern, wie durch die Oberflächen für die Verbindung, die Stützbedürfnisse und den gewünschten Lösevorgang in jeder gegebenen Implementierung vorgeschlagen, möglich. Beispielsweise können die Halter gewöhnlich zwei (2), drei (3), vier (4) oder mehr als vier (4) Flügel aufweisen, die durch einen zentralen Abschnitt des Halterkörpers miteinander verbunden sind. Die Verbindungen können an verschiedenen Stellen, üblicherweise einschließlich entgegengesetzter bzw. gegenüberliegender Positionen, mit der Oberfläche des Bauteilkörpers hergestellt werden und können auch Halter-zu-Halter-Verbindungen enthalten.
Die vorstehend beschriebenen Bauteile, Halter und Teile davon können unter Verwendung von beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Technologien, z.B. durch maschinelle Bearbeitung, Gießen und dergleichen, hergestellt werden. In einer Ausführungsform ist jedoch additive Fertigung besonders für zur Herstellung der Bauteile 100, 300 und der Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 geeignet. Wie hierin verwendet, kann die additive Fertigung (AM, additive manufacturing) jedes Verfahren zur Fertigung eines Gegenstands durch die aufeinanderfolgende Schichtung von Material anstelle des Entfernens von Material enthalten, was bei herkömmlichen Verfahren der Fall ist. Die additive Fertigung kann komplexe Geometrien ohne die Verwendung irgendwelcher Werkzeuge, Gießformen oder Befestigungsmitteln und mit wenig oder keinem Abfallmaterial erzeugen. Anstatt Bauteile aus massiven Metallblöcken maschinell herzustellen, von denen ein großer Teil weggeschnitten und weggeworfen wird, ist das einzige Material, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, dasjenige, das erforderlich ist, um das Teil zu formen. Additive Fertigungsverfahren können enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein: 3D-Drucken, Rapid Prototyping (RP, schneller Modellbau), direkte digitale Fertigung (DDM, direct digital manufacturing), selektives Laserschmelzen (SLM) und direktes Metall-Laserschmelzen (DMLM). In der aktuellen Einrichtung hat sich DMLM als vorteilhaft erwiesen.
Um ein beispielhaftes additives Fertigungsverfahren zu veranschaulichen, zeigt 4 eine schematische Darstellung/Blockansicht eines beispielhaften computergestützten additiven Fertigungssystems 900 zur Erzeugung eines Objektes 902. In diesem Beispiel ist das System 900 zum DMLM eingerichtet. Es versteht sich, dass die allgemeinen Lehren der Offenbarung gleichermaßen auf andere Formen der additiven Fertigung anwendbar sind. Das Objekt 902 ist als ein doppelwandiges Turbinenelement dargestellt; es versteht sich jedoch, dass das additive Fertigungsverfahren ohne Weiteres angepasst werden kann, um Bauteile mit lösbaren Haltern darin herzustellen. Das AM-System 900 enthält allgemein ein Steuerungssystem (904) für rechnergestützte additive Fertigung (AM) und einen AM-Drucker 906. Das AM-System 900, wie es nachfolgend beschrieben ist, führt einen Code 920 aus, der einen Satz computerausführbarer Instruktionen enthält, die die Bauteile 100, 300 und die Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 definieren, um eines oder mehrere dieser Objekte unter Verwendung des AM-Druckers 906 physisch zu erzeugen. Jeder AM-Prozess kann verschiedene Rohmaterialien verwenden, beispielswiese in Form eines feinkörnigen Pulvers, einer Flüssigkeit (z.B. von Polymeren), einer Folie und dergleichen, wovon in einer Kammer 910 des AM-Druckers 906 ein Vorrat vorgehalten sein kann. Im vorliegenden Fall können die Bauteile 100, 300 und die Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 aus rostfreiem Stahl oder ähnlichen Materialien hergestellt sein. Wie dargestellt, kann ein Applikator (eine Auftragsvorrichtung) 912 eine dünne Schicht aus Rohmaterial 914 erzeugen, die als die blanke Bahn ausgebreitet wird, von der aus jede nachfolgende Schicht des endgültigen Objekts erzeugt wird. In anderen Fällen kann der Applikator 912 die nächste Schicht direkt auf eine vorherige Schicht, wie durch den Code 920 definiert, aufbringen oder drucken, wobei das Material z.B. ein Polymer ist. In dem gezeigten Beispiel schmilzt ein Laser oder Elektronenstrahl 916, wie durch den Code 920 definiert, Partikel für jede Schicht auf. Verschiedene Teile des AM-Druckers 906 können sich bewegen, um die Hinzufügung jeder neuen Schicht aufzunehmen, wobei z.B. eine Aufbauplattform 918 abgesenkt werden kann und/oder die Kammer 910 und/oder der Applikator 912 nach jeder Schicht angehoben werden kann/können.
Das AM-Steuersystem 904 ist als ein auf dem Computer 930 implementierter Computerprogrammcode veranschaulicht. Insofern ist der Computer 930 gezeigt, wie er einen Speicher 932, einen Prozessor 934, eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle 936 und einen Bus 938 enthält. Ferner ist der Computer 930 in Kommunikation mit einer externen E/A-Vorrichtung/Ressource 940 und einem Speichersystem 942 gezeigt. Allgemein führt der Prozessor 934 einen Computerprogrammcode, wie etwa das AM-Steuersystem 904, das in dem Speicher 932 und/oder dem Speichersystem 942 gespeichert ist, unter Instruktionen von dem Code 920, der die hierin beschrieben Bauteile 100, 300 und Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 repräsentiert, aus. Während der Ausführung des Computerprogrammcodes kann der Prozessor 934 Daten in den Speicher 932, das Speichersystem 942, die E/A-Vorrichtung 940 und/oder den AM-Drucker 906 einlesen und/oder daraus auslesen. Der Bus 938 stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen jeder der Komponenten in dem Computer 930 bereit, und die E/A-Vorrichtung 940 kann eine beliebige Einrichtung (z.B. eine Tastatur, ein Zeigergerät, eine Anzeigevorrichtung und dergleichen) beinhalten, die es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Computer 940 zu interagieren. Der Computer 930 ist nur für verschiedene mögliche Kombinationen von Hardware und Software repräsentativ. Beispielsweise kann der Prozessor 934 eine einzige Verarbeitungseinheit umfassen oder über eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten an einem oder mehreren Orten, z.B. auf einem Client und einem Server, verteilt sein. In ähnlicher Weise können sich der Speicher 932 und/oder das Speichersystem 942 an einem oder mehreren physischen Orten befinden. Der Speicher 932 und/oder das Speichersystem 942 können eine beliebige Kombination verschiedener Arten eines nicht-transitorischen computerlesbaren Speichermediums, einschließlich magnetischer Medien, optischer Medien, Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM) und dergleichen, umfassen. Der Computer 930 kann jede beliebige Art einer Rechenvorrichtung, wie etwa einen Netzwerkserver, einen Desktop-Computer, einen Laptop, ein Handgerät, ein Mobiltelefon, einen Funkrufempfänger, einen persönlichen Datenassistenten (PDA) und dergleichen, umfassen.
Additive Fertigungsverfahren beginnen damit, dass ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium (z.B. der Speicher 932, das Speichersystem 942 und dergleichen) den Code 920 speichert, der die Bauteile 100, 300 und die Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 repräsentiert. Wie erwähnt, enthält der Code 920 einen Satz computerausführbarer Instruktionen, die eine äußere Elektrode definieren, die verwendet werden kann, um bei der Ausführung des Codes durch das System 900 die Spitze physisch zu erzeugen. Beispielsweise kann der Code 920 ein genau definiertes 3D-Modell der äußeren Elektrode enthalten und von beliebigen von sehr vielfältigen, allgemein bekannten computergestützten Konstruktions-(CAD)-Softwaresystemen, wie etwa AutoCAD^®, TurboCAD^®, DesignCAD 3D Max und dergleichen, generiert werden. In dieser Hinsicht kann der Code 920 jedes bekannte oder in der Zukunft entwickelte Dateiformat verwenden. Beispielsweise kann der Code 920 die Form der Standard Tessellation Language (STL), die für Stereolithographie-CAD-Programme von 3D-Systemen geschaffen wurde, oder einer additiven Fertigungsdatei (AMF, additive manufacturing file) aufweisen, die ein Standard der American Society of Mechanical Engineers (ASME) ist, der ein auf einer erweiterbaren Auszeichnungssprache (XML) basierendes Format ist, das entwickelt wurde, um einer beliebigen CAD-Software zu ermöglichen, die Gestalt und Zusammensetzung eines beliebigen dreidimensionalen Objekts zu beschreiben, das auf einem beliebigen AM-Drucker herzustellen ist. Der Code 920 kann nach Bedarf zwischen verschiedenen Formaten übersetzt, in einen Satz von Datensignalen umgewandelt und gesendet, als ein Satz von Datensignalen empfangen und in einen Code umgewandelt, gespeichert und dergleichen werden. Der Code 920 kann eine Eingabe in das System 900 sein und kann von einem Teileentwickler, einem Dienstleister für geistiges Eigentums (IP), einer Designfirma, dem Betrieber oder Eigentümer des Systems 900 oder von anderen Quellen stammen. In jedem Fall führt das AM-Steuersystem 904 den Code 920 aus, wobei es die Bauteile 100, 300 und die Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 in eine Reihe dünner Scheiben unterteilt, die es unter Verwendung des AM-Druckers 906 in aufeinanderfolgenden Schichten von Flüssigkeit, Pulver, Folie oder einem sonstigen Material zusammenfügt. In dem DMLM-Beispiel wird jede Schicht auf die genaue Geometrie geschmolzen, die durch den Code 920 definiert ist, und mit der vorhergehenden Schicht verschmolzen. Anschließend kann die äußere Elektrode beliebigen vielfältigen Endbearbeitungsprozessen, z.B. einer geringfügigen maschinellen Bearbeitung, Versiegelung, Poliere, Montage an andere Teile der Bauteile 100, 300 und Halter 120, 200, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 350 und dergleichen, unterworfen werden.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ und „das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Zusammenhang nicht deutlich was anderes hervorgeht. Es wird ferner verstanden, dass die Ausdrücke „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, jedoch die Gegenwart oder Hinzunahme eines/einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder deren Gruppen nicht ausschließen.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und um jeden Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen und Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die einem Fachmann einfallen. Solche weiteren Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Aspekte der Offenbarung enthalten einen lösbaren Halter für eine additive Fertigung sowie Verfahren und einen Code zur Herstellung und Entfernung desselben. Ein lösbarer Halter für ein lasergesintertes Bauteil, das wenigstens eine zu verbindende Oberfläche aufweist, kann einen Halterkörper, einen ersten Satz Verbindungsglieder und einen zweiten Satz Verbindungsglieder enthalten. Der Halterkörper kann einen ersten Flügel und einen zweiten Flügel, jeweils mit einer distalen Oberfläche und einer lateralen Mittellinie, die die distale Oberfläche halbiert, aufweisen. Alle Sätze von Verbindungsgliedern können jeweils auf einer Seite der lateralen Mittellinie ihrer jeweiligen Flügel von der distalen Oberfläche vorragen, um mit der Oberfläche des Bauteils verbunden zu sein, während die distale Oberfläche ferner einen verbindungsgliedfreien Abschnitt auf der anderen Seite der lateralen Mittellinie definiert.
Bezugszeichenliste

100: Lasergesinterte(s) Bauteil/Komponente
102: Abschnitte
104: Abschnitte
106: Oberfläche
108: Oberfläche
110: Verbindungspunkte
112: Verbindungspunkte
114: Verbindungspunkte
116: Verbindungspunkte
120: lösbarer Halter
122: Halterkörper
124: zentraler Abschnitt
130: Flügel
132: distale Oberfläche
134: laterale Seiten
136: laterale Seiten
138: obere Flächen
140: Mittellinien
142: Verbindungsgliedfläche
144: verbindungsgliedfreie Oberfläche
146: Öffnungen
148: Verstärkungsstrukturen
150: Flügel
152: distale Oberflächen
154: laterale Seiten
156: laterale Seiten
158: obere Flächen
160: Mittellinien
162: Verbindungsgliedflächen
164: verbindungsgliedfreie Oberflächen
166: Öffnungen
168: Verstärkungsstrukturen
170: Lösestruktur
172: Anschlagfläche
174: Angewandte/ausgeübte Kraft
176: Lösestruktur-Verbindungsstellen
178: Lösestruktur-Verbindungsstellen
180: Verbindungsglied
184: Verbindungsglied
185: Verbindungsglied
190: Verbindungsglieder
195: Verbindungsglieder
200: Halter
202: Halterkörper
204: zentraler Abschnitt
210: Flügel
212: distale Oberflächen
214: Mittellinien
216: Öffnungen
218: Verstärkungsstrukturen
220: Verbindungsgliedfläche
222: verbindungsgliedfreie Oberflächen
224: Verbindungsglieder
226: Verbindungsglieder
230: Flügel
230: zweiter Flügel
232: distale Oberflächen
234: Mittellinien
236: Öffnungen
238: Verstärkungsstrukturen
240: Verbindungsgliedfläche
242: verbindungsgliedfreie Oberflächen
244: Verbindungsglieder
246: Verbindungsglieder
250: Flügel
252: distale Oberflächen
254: Mittellinien
256: Öffnungen
258: Verstärkungsstrukturen
260: Verbindungsgliedfläche
262: verbindungsgliedfreie Oberflächen
264: Verbindungsglieder
266: Verbindungsglieder
270: Flügel
272: distale Oberflächen
274: Mittellinien
276: Öffnungen
278: Verstärkungsstrukturen
280: Verbindungsgliedfläche
282: verbindungsgliedfreie Oberflächen
284: Verbindungsglieder
286: Verbindungsglieder
290: Lösestruktur
292: Anschlagfläche
294: Angewandte/ausgeübte Kraft
300: lasergesintertes Bauteil
302: Bauteilkörper
304: Innenflächen
306: Öffnung
308: Innenflächen
310: Öffnung
312: Innenflächen
314: Öffnung
320: lösbare Halter
322: lösbare Halter
324: lösbare Halter
326: lösbare Halter
330: lösbare Halter
332: Halter
332: lösbare Halter
334: lösbare Halter
336: Halterverbindung
338: Halterverbindung
350: lösbare Halter
900: AM-System
900: veranschaulichendes computergestütztes additives Fertigungssystem
902: Objekt
904: AM-Steuersystem
906: AM-Drucker
910: Kammer
912: Applikator/Auftragsvorrichtung
914: Rohmaterial
916: Elektronenstrahl
918: Aufbauplattform
920: Code
930: Computer
932: Speicher
934: Prozessor
936: Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Verbindungsstelle
938: Bus
940: externe Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Vorrichtung
942: Speichersystem

Claims

Verfahren, das aufweist: additives Fertigen eines lasergesinterten Bauteils (100, 120, 300) mit wenigstens einer Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) und einem lösbaren Halter (120, 200, 330, 332, 334, 334, 350) (120), der sich von der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312, 312) erstreckt und mit ihr verbunden ist, wobei der lösbare Halter (120, 200, 330, 332, 332, 334, 350) (120) ferner aufweist: einen Halter(120, 200, 330, 332, 334, 350)-Körper, der wenigstens einen ersten Flügel (210) mit einer ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) und einer ersten lateralen Mittellinie, die die erste distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) halbiert, und einen zweiten Flügel (230) mit einer zweiten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) und einer zweiten lateralen Mittellinie, die die zweite distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) halbiert, aufweist; einen ersten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286), die auf einer ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie von der ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) vorstehen und mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbunden sind, wobei die erste distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) einen ersten von Verbindungsgliedern (180, 184, 185) freier Abschnitt auf einer zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert; und einen zweiten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286), die auf einer ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von der zweiten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) vorstehen und mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbunden sind, wobei die zweite distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) einen zweiten von Verbindungsgliedern (180, 184, 185) freien Abschnitt auf einer zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definiert; Anschlagen des lösbaren Halters (120, 200, 330, 332, 334, 350) (120) des lasergesinterten Bauteils (100, 120, 300), um den ersten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286) und den zweiten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286) durch Verdrehen des Halter(120, 200, 330, 332, 334, 350)-Körpers von der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) zu trennen.
Lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) für ein lasergesintertes Bauteil (100, 120, 300), das wenigstens eine Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) aufweist, wobei der lösbare Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) (120) aufweist: einen Halter(120, 200, 330, 332, 334, 350)-Körper, der wenigstens einen ersten Flügel (210) mit einer ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) und einer ersten lateralen Mittellinie, die die erste distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) halbiert, und einen zweiten Flügel (230) mit einer zweiten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) und einer zweiten lateralen Mittellinie, die die zweite distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) halbiert, aufweist; einen ersten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286), die auf einer ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie von der ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) vorstehen und mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbunden sind, wobei die erste distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) einen ersten von Verbindungsgliedern (180, 184, 185) freien Abschnitt auf einer zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert; und einen zweiter Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286), die auf einer ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von der zweiten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) vorstehen und mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbunden sind, wobei die zweite distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) einen zweiten von Verbindungsgliedern(180, 184, 185)-freien Abschnitt an einer zweiten Seite der lateralen Mittellinie definiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) nach Anspruch 2, wobei: der erste Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286) mehrere dreieckige Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244 246, 264, 266, 284, 286) aufweist, wobei jedes der Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286) des ersten Satzes eine mit der ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) verbundene Seite und einen mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbundenen Punkt aufweist; und der zweite Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286) mehrere dreieckige Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244 246, 264, 266, 284, 286) aufweist, wobei jedes der Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286) des zweiten Satzes eine mit der einen distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) verbundene Seite und einen mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbundenen Punkt aufweist.
Verfahren oder lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der erste Flügel (210) eine erste Öffnung (306, 310, 314) auf der ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert; und der zweite Flügel (230) eine zweite Öffnung (306, 310, 314) auf der ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definiert.
Verfahren oder lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der erste Flügel (210) ferner eine erste Verstärkungsstruktur aufweist, die von dem ersten Flügel (210) auf der zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie vorsteht; und der zweite Flügel (230) ferner eine zweite Verstärkungsstruktur aufweist, die von dem zweiten Flügel (230) auf der zweiten Seite der lateralen Mittellinie vorsteht.
Verfahren oder lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) nach Anspruch 5, wobei der lösbare Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) ferner eine Lösestruktur (170, 290) aufweist, die senkrecht zu dem ersten Flügel (210) und dem zweiten Flügel (230) angeordnet ist und eine Lösefläche (106, 108, 304, 308, 312) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Anschlagschritt ein Aufschlagen auf die Lösefläche (106, 108, 304, 308, 312) der Lösestruktur (170, 290) aufweist.
Verfahren oder lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Lösestruktur (170, 290) mit der ersten Verstärkungsstruktur und der zweiten Verstärkungsstruktur verbunden ist.
Verfahren oder lösbarer Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Flügel (210) und der zweite Flügel (230) zwei von mehreren Flügeln (130, 150, 210, 230, 250, 270) sind, die im Wesentlichen ähnliche Strukturen aufweisen, und die mehreren Flügel (130, 150, 210, 230, 250, 270) aus einer Anzahl von Flügeln (130, 150, 210, 230, 250) 270 bestehen, die aus zwei, drei, vier und mehr als vier ausgewählt ist.
Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium, das einen Code speichert, der einen lösbaren Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) für ein lasergesintertes Bauteil (100, 120, 300) repräsentiert, das wenigstens eine Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) aufweist, wobei der lösbare Halter (120, 200, 330, 332, 334, 350) (120) aufweist: einen Halter(120, 200, 330, 332, 334, 350)-Körper, der wenigstens einen ersten Flügel (210) mit einer ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) und einer ersten lateralen Mittellinie, die die erste distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) halbiert, und einen zweiten Flügel (230) mit einer zweiten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) und einer zweiten lateralen Mittellinie, die die zweite distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) halbiert, aufweist; einen ersten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286), die auf einer ersten Seite der ersten lateralen Mittellinie von der ersten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) vorstehen und mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbunden sind, wobei die erste distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) einen ersten von Verbindungsgliedern (180, 184, 185) freien Abschnitt auf einer zweiten Seite der ersten lateralen Mittellinie definiert; und einen zweiten Satz Verbindungsglieder (180, 185, 190, 195, 224, 226, 244, 246, 264, 266, 284, 286), die auf einer ersten Seite der zweiten lateralen Mittellinie von der zweiten distalen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) vorstehen und mit der wenigstens einen Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) verbunden sind, wobei die zweite distale Oberfläche (106, 108, 304, 308, 312) (132) einen zweiten von Verbindungsgliedern (180, 184, 185) freien Abschnitt auf einer zweiten Seite der zweiten lateralen Mittellinie definiert.