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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum additiven Herstellen, die in einem Ablauf des Aufbauens eines Objekts Stützen verwenden, sowie auf neue, innerhalb dieser AM-Verfahren zu verwendende selbstbrechende Stützen.
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Additive Herstellungsverfahren (AM-Verfahren) beinhalten allgemein das Aufbauen von einer oder mehreren Materialien, um ein Objekt in der Endkontur oder endkonturnah (NNS) herzustellen, im Unterschied zu abtragenden Herstellungsverfahren. Obwohl „additive Herstellung“ ein Industriestandardbegriff ist, umfasst AM verschiedene Herstellungs- und Prototypenherstellungstechniken, die unter einer Vielfalt von Namen bekannt sind, einschließlich Freiformfertigung, 3D-Drucken, schneller Prototypenbau/schneller Werkzeugbau, usw. AM-Techniken sind in der Lage, komplexe Objekte aus einer großen Vielfalt von Materialien herzustellen. Allgemein kann ein freistehendes Objekt aus einem rechnerunterstützten Konstruktionsmodell (CAD)-Modell hergestellt werden. Eine bestimmte Art des AM-Verfahrens verwendet einen Energiestrahl, z.B. einen Elektronenstrahl oder eine elektromagnetische Strahlung, wie etwa einen Laserstrahl, um ein Metallpulvermaterial zu sintern oder zu schmelzen, wodurch ein festes dreidimensionales Objekt erzeugt wird, dessen Partikel des Pulvermaterials miteinander verbunden werden. Unterschiedliche Materialsysteme, z.B. technische Kunststoffe, thermoplastische Elastomere, Metalle und Keramiken sind in Verwendung. Lasersintern oder Laserschmelzen ist ein beachtliches AM-Verfahren zur schnellen Herstellung von funktionalen Objekten, Prototypen und Werkzeugen.
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Selektives Lasersintern, direktes Lasersintern, selektives Laserschmelzen und direktes Laserschmelzen sind gebräuchliche Industriebegriffe, die verwendet werden, um sich auf die Produktion auf dreidimensionale (3D) Objekte durch Verwenden eines Laserstrahls zu beziehen, um ein feines Metallpulver zu sintern oder zu schmelzen. Diese Verfahren können hierin als Metallpulver-Additivherstellung bezeichnet werden. Genauer bringt das Sintern das Fusionieren (Agglomerieren) von Partikeln eines Pulvers bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Pulvermaterials mit sich, wohingegen das Schmelzen das vollständige Schmelzen von Partikeln eines Pulvers mit sich bringt, um eine feste homogene Masse zu bilden. Die mit dem Lasersintern oder Laserschmelzen verknüpften physikalischen Prozesse enthalten Wärmeübertragung auf ein Pulvermaterial und dann entweder das Sintern oder das Schmelzen des Metallpulvermaterials.
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Metallpulver-Additivherstellungsverfahren erzeugen Schichten von geschmolzenem Metall oder eine Agglomeration von Metall über bereits gebildete Schichten von ausgehärtetem Metall. Wo das ausgehärtete Metall unterhalb der neuen Schicht ist, stützt das ausgehärtete Metall die neue Schicht.
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Eine Herausforderung des additiven Herstellens ist das Aufbauen von Oberflächen, die nicht vertikal sind, wie etwa nicht gestützte horizontale Oberflächen oder vertikal geneigte Oberflächen, d.h. solche, die relativ zur Horizontalen ohne Abstützung darunter geneigt sind. Genauer stellt das nicht erwärmte Metallpulver etwa dort, wo ein Abschnitt einer neuen Schicht nicht über vorhergehend geformtem, nunmehr gehärtetem Metall ist, eine unzureichende Abstützung bereit und die Schwerkraft beeinträchtigt die Endform des Objekts nachteilig. Um diese Situation zu berücksichtigen, ist es während des Metallpulver-Additivherstellens eines metallischen Objekts bekannt, auch Stützen als Teil des metallischen Objekts zu bilden, um die ansonsten nicht gestützten Oberflächen abzustützen. Zum Beispiel können Stützen in Brennstoffdüsen gebildet sein, wie etwa solchen, die in Gasturbinen verwendet werden, um die Trennung zwischen Teilen aufrecht zu erhalten, z.B. beabstandeten, konzentrischen, rohrförmigen Komponenten in enger Nachbarschaft zueinander. In vielen Anwendungen werden die Stützen vom endgültigen metallischen Objekt entfernt, z.B. wenn der Betrieb unter Verwendung des Objekts das Vorhandensein der Stützen nicht erlaubt oder ein Stützbruch einen anderen Schaden verursachen kann. In diesen Situationen werden die Stützen mittels eines Post-AM-Verfahrens entfernt, wie etwa maschinellen oder chemischen Verfahren. In einigen Fällen wird es den in das metallische Objekte eingebauten Stützen erlaubt, in dem Objekt zu verbleiben. In diesem Fall kann es Spannungen, wie etwa während des Betriebs des metallischen Objekts beobachteten thermischen Spannungen, erlaubt werden, die Stützen zu brechen. Das Brechen kann zum Beispiel erlaubt werden, um den Betrieb zu verbessern, durch das Ermöglichen weiterer Bewegungsfreiheit während den innerhalb des Objekts beobachteten Spannungen. Es ist bei einigen Anwendungen schwierig sicherzustellen, dass die Stützen dazu eingerichtet sind, während des Betriebs auf eine Weise zu brechen, die das Objekt nicht anderweitig beeinträchtigt. Eine andere Herausforderung ist das Abstützen von Oberflächen, wo andere Strukturen in den Oberflächen, wie etwa Fluiddurchgangsöffnungen, vorhanden sind. In diesen Fällen können die Stützen nicht verwendet werden, weil sie die anderen Strukturen behindern. Während dieser Herausforderungen in Bezug auf Metallpulver-Additivherstellung beschrieben wurden, sind sie auch in anderen Formen des additiven Herstellens vorhanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein erster Aspekt der Offenbarung stellt ein Objekt bereit, aufweisend: eine Fluidkammer, die sich zwischen einer ersten Oberfläche und einer vertikal gegenüberliegenden zweiten Oberfläche erstreckt, wobei die erste Oberfläche eine Fluiddurchgangsöffnung dort hindurch aufweist; und eine gebrochene Stütze, die zwischen der ersten Oberfläche und der vertikal gegenüberliegenden zweiten Oberfläche angeordnet ist und ursprünglich dazu eingerichtet ist, die erste Oberfläche zu stützen, wobei die gebrochene Stütze aufweist: eine erste Basis mit einem ersten Ende, das mit der ersten Oberfläche verbunden ist und ein zweites entgegengesetztes Ende, einen Fluiddurchgang, der sich durch die erste Basis erstreckt, um die Fluidkammer und die Fluiddurchgangsöffnung in der ersten Oberfläche fluidisch zu verbinden, und eine Verbindung, die dazu eingerichtet ist, das zweite entgegengesetzte Ende der ersten Basis und die zweite Oberfläche zu verbinden, wobei die Verbindung gebrochen ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Objekts kann es vorteilhaft sein, dass das erste Ende der ersten Basis weiter ist als das zweite Ende der ersten Basis.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Objekts kann es vorteilhaft sein, dass die gebrochene Verbindung eine zweite Basis aufweist, die zwischen der gebrochenen Verbindung und der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei die zweite Basis ein erstes Ende, das mit der gebrochenen Verbindung verbunden ist, und ein zweites entgegengesetztes Ende, das mit der zweiten Oberfläche verbunden ist, aufweist, wobei das erste Ende der zweiten Basis schmaler ist als das zweite Ende der zweiten Basis.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Objekts kann es vorteilhaft sein, dass die erste Basis eine V-Form hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Objekts kann es vorteilhaft sein, dass die erste Oberfläche Teil einer Außenwand eines Brennstoffdüsensystems ist und die zweite Oberfläche Teil einer Innenwand des Brennstoffdüsensystems ist.
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Ein zweiter Aspekt der Offenbarung stellt eine selbstbrechende Stütze für eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche eines Objekts bereit, die sich vertikal gegenüberliegen, wobei die erste und zweite Oberfläche dazwischen eine Fluidkammer bilden und die erste Oberfläche eine Fluiddurchgangsöffnung dort hindurch aufweist, wobei die selbstbrechende Stütze aufweist: eine Basis mit einem ersten Ende, das mit der ersten Oberfläche verbunden ist, und ein zweites entgegengesetztes Ende, wobei das erste Ende weiter ist als das zweite Ende; einen Fluiddurchgang, der sich durch die Basis erstreckt, um die Fluidkammer und die Fluiddurchgangsöffnung in der ersten Oberfläche fluidisch zu verbinden; und eine selbstbrechende Verbindung, die das zweite entgegengesetzte Ende der Basis mit der zweiten Oberfläche verbindet.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Verbindung kann es vorteilhaft sein, dass die erste Oberfläche Teil einer Außenwand eines Brennstoffdüsensystems ist und die zweite Oberfläche Teil einer Innenwand des Brennstoffdüsensystems ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche im Wesentlichen parallel sind.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die Basis eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen darin aufweist, die sich durch die Basis erstrecken, um die Fluidkammer und die Fluiddurchgangsöffnung in der ersten Oberfläche fluidisch zu verbinden.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass das erste Ende der Basis weiter ist als das zweite Ende der ersten Basis.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die Basis eine im Wesentlichen konische Form hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die Basis eine Außenfläche mit einer im Wesentlichen hexagonalen, horizontalen Querschnitt hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die Basis eine V-Form hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die Außenfläche der Basis einen Winkel relativ zu der Horizontalen von nicht mehr als 45° hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die selbstbrechende Stütze eine Dimension von nicht mehr als 0,014 Zoll hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass das Objekt ein metallisches Objekt aufweist und dass die selbstbrechende Stütze entweder unter einer Zugkraft oder einer Druckkraft bricht, die während der Metallpulver-Additivherstellung des metallischen Objekts, aufweisend die erste Oberfläche und zweite Oberfläche, aufgebracht wird.
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Ein dritter Aspekt enthält eine selbstbrechende Stütze für eine erste und eine zweite Oberfläche eines Objekts, die sich vertikal gegenüberliegen, wobei die erste Oberfläche und zweite Oberfläche eine Fluidkammer dazwischen bilden und die erste Oberfläche eine Fluiddurchgangsöffnung dort hindurch aufweist, wobei die selbstbrechende Stütze aufweist: eine erste Basis mit einem ersten Ende, das mit der ersten Oberfläche verbunden ist, und ein zweites entgegengesetztes Ende, wobei das erste Ende weiter ist als das zweite Ende; einen Fluiddurchgang, der sich durch die erste Basis erstreckt, um die Fluidkammer und die Fluiddurchgangsöffnung in der ersten Oberfläche fluidisch zu verbinden; eine zweite Basis mit einem dritten Ende, das mit der zweiten Oberfläche verbunden ist, und einem vierten entgegengesetzten Ende, wobei das dritte Ende weiter ist als das vierte Ende; und eine selbstbrechende Verbindung, die das zweite entgegengesetzte Ende der ersten Basis mit dem vierten entgegengesetzten Ende der zweiten Basis verbindet.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass die erste Basis eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen darin aufweist, die sich durch die erste Basis erstrecken, um die Fluidkammer und die Fluiddurchgangsöffnung in der ersten Oberfläche fluidisch zu verbinden.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass jede von der ersten Basis und der zweiten Basis eine im Wesentlichen konische Form hat.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der selbstbrechenden Stütze kann es vorteilhaft sein, dass jede von der ersten Basis eine Außenfläche mit einem im Wesentlichen hexagonalen, horizontalen Querschnitt hat und die zweite Basis eine im Wesentlichen konische Form hat.
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Die illustrativen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind dazu bestimmt, die hierin beschriebenen und/oder andere nicht erläuterte Probleme zu lösen.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale der Offenbarung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung genommen mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, die verschiedene Ausführungsbeispiele der Offenbarung darstellen, in denen:
- 1 ein Blockschaltbild eines additiven Herstellungsverfahrens aufweisend ein nicht transitorisches computerlesbares Speichermedium zeigt, das Code speichert, der repräsentativ ist für ein Objekt, entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung.
- 2 eine perspektivische Ansicht eines illustrativen Objekts zeigt, das eine selbstbrechende Stütze aufweisend einen Fluiddurchgang aufweist, entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung.
- 3 eine Querschnittsansicht des illustrativen Objekts aus 2 entlang der Linie 3-3 zeigt.
- 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts des illustrativen Objekts aus 2 zeigt.
- 5 eine perspektivische Ansicht einer selbstbrechenden Stütze entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung zeigt.
- 6 und 7 perspektivische Ansichten von selbstbrechenden Stützen aufweisend alternative Fluiddurchgänge entsprechend alternativen Ausführungsbeispielen der Offenbarung zeigt.
- 8 eine perspektivische Ansicht einer selbstbrechenden Stütze aufweisend einen Fluiddurchgang entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 9 eine perspektivische Ansicht einer selbstbrechenden Stütze aufweisend einen Fluiddurchgang entsprechend noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 10 eine Querschnittsdraufsicht auf einer Mehrzahl von selbstbrechenden Stützen entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 11 eine perspektivische Ansicht einer selbstbrechenden Stütze aufweisend einen Fluiddurchgang entsprechend noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
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Es ist angegeben, dass die Zeichnungen dieser Offenbarung nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind dazu bestimmt, nur typische Aspekte der Offenbarung darzustellen und sollten daher nicht als den Bereich der Offenbarung beschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen stellen gleiche Nummern gleiche Elemente zwischen den Zeichnungen dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Als ein Anfangsthema, um die vorliegende Offenbarung deutlich zu beschreiben, wird es erforderlich werden, eine bestimmte Terminologie auszuwählen, wenn auf ein Objekt Bezug genommen oder ein Objekt beschrieben wird, das wie hierin beschrieben hergestellt ist. Wenn dies getan wird, wird eine übliche Industrieterminologie verwendet und in einer Weise, die konsistent ist mit ihrer allgemein anerkannten Bedeutung, sofern dies möglich ist. Solange nichts anderes angegeben ist, sollte einer derartigen Terminologie eine breite Interpretation zukommen, die konsistent mit dem Kontext der vorliegenden Anmeldung und dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche ist. Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass häufig auf ein bestimmtes Objekt unter Verwendung von mehreren unterschiedlichen oder sich überschneidenden Begriffen Bezug genommen werden kann. Was hierin beschrieben werden kann als ein einziges Teil, kann in einem anderen Kontext das Bestehen aus mehreren Komponenten umfassen und in Bezug genommen werden. Alternativ kann, was hierin beschrieben werden kann als mehrere Komponenten umfassend, anderswo als ein einziges Teil in Bezug genommen werden.
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Außerdem können einige beschreibende Ausdrücke regelmäßig hierin verwendet werden und es sollte sich als hilfreich erweisen, diese Ausdrücke zu Beginn dieses Abschnitts zu definieren. Diese Begriffe und ihre Definitionen, solange nichts anderes angegeben ist, sind wie folgt. Ein „metallisches Objekt“, wie es hierin verwendet wird, kann irgendein materielles Ding aufweisen, das ein Metall oder eine Metalllegierung enthält, das durch ein Metallpulver-Additivherstellungsverfahren hergestellt ist, und ein „Objekt“ kann irgendein materielles Ding aufweisen, das durch additive Herstellungsverfahren geformt ist, vielleicht unter Verwendung von anderen Materialien als Metall, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Polymere und keramische Zusammensetzungen. Näherungsweise Formulierungen, wie sie hierin durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche verwendet werden, können angewandt werden, um irgendeine quantitative Angabe zu modifizieren, die zulässigerweise variieren kann, ohne zu einer Veränderung der Basisfunktion zu führen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend kann ein Wert, der durch einen Begriff oder Begriffe, wie etwa „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ modifiziert ist, nicht auf den präzise angegebenen Wert beschränkt sein. In wenigstens einigen Beispielen kann die näherungsweise Formulierung der Genauigkeit eines Instruments zur Messung des Wertes entsprechen. Hier und durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche können Bereichsgrenzen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, wobei Bereiche identifiziert sind und alle Unterbereiche, die darin enthalten sind, umfassen, solange im Zusammenhang oder der Formulierung nichts anderes angegeben ist. „Ungefähr“, wenn es sich auf einen bestimmten Wert eines Bereichs bezieht, bezieht sich auf beide Werte und kann, solange keine andere Abhängigkeit von der Genauigkeit des Instruments besteht, das den Wert misst, +/- 10% des angegebenen Werts/der angegebenen Werte angeben. „Im Wesentlichen parallel“ kann +/- 2% von der Ausrichtung sein. Wie es hierin verwendet wird, sind die Singularformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, solange im Kontext nicht deutlich etwas anderes angegeben ist. Es wird außerdem verstanden werden, dass die Ausdrücke „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Abläufe, Elemente und/oder Objekte spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Abläufen, Elementen, Objekten und/oder Gruppen davon ausschließen. „Optional“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand auftreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Beispiele enthält, wo das Ereignis auftritt und Beispiele, wo es nicht auftritt.
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Wie es oben angegeben ist, stellt die Offenbarung eine selbstbrechende Stütze für eine erste und eine zweite Oberfläche bereit, die sich vertikal gegenüberliegen, während der Additivherstellung eines Objekts und insbesondere eines metallischen Objekts, das z.B. unter Verwendung von Metallpulver- oder anderen Additivherstellungsmodalitäten geformt wird. Ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Objekts ist auch beschrieben.
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Um ein Beispiel eines additiven Herstellungsverfahrens zu veranschaulichen, zeigt 1 eine schematische Ansicht/Blockschaltbildansicht eines illustrativen rechnergestützten additiven Herstellungssystems 100 zur Erzeugung eines Objekts 102. In diesem Beispiel ist das System zum DMLM eingerichtet, eine Art eines Metallpulver-Additivherstellungsverfahrens. Es versteht sich, dass die allgemeinen Lehren dieser Offenbarung gleichermaßen anwendbar sind auf andere Formen von Additivherstellung, die in der Lage ist, ein Metallobjekt zu formen. Das Objekt 102 ist als eine beispielhafte Brennstoffdüse veranschaulicht; es versteht sich jedoch, dass das Additivherstellungsverfahren einfach auf das Herstellen von irgendeinem Objekt angepasst werden kann. Bei einigen hierin beschriebenen Beispielen, weist das Objekt 102 eine Brennstoffdüse (2) auf. Das AM-System 100 weist allgemein ein rechnergestütztes Additivherstellungssteuersystem 104 (AM-Steuersystem) und einen AM-Drucker 106 auf. Das AM-System 100, wie es beschrieben werden wird, führt einen Code 120 aus, der einen Satz von computerausführbaren Befehlen aufweist, die das Objekt 102 definieren, um das Objekt unter Verwendung des AM-Druckers 106 physisch zu erzeugen. Jedes AM-Verfahren kann unterschiedliche Ausgangsmaterialien, z.B. in der Form von feinkörnigem Metallpulver verwenden, von denen ein Vorrat in einer Kammer 110 des AM-Druckers 106 vorgehalten werden kann. Im vorliegenden Fall kann das Objekt 102 aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt werden. Wie es veranschaulicht ist, kann ein Applikator 112 eine dünne Schicht aus Ausgangsmaterial 114 erzeugen, die als unbearbeiteter Grund ausgebreitet wird, aus der jede nachfolgende Schicht des endgültigen Objekts erzeugt werden wird. In dem gezeigten Beispiel fusioniert ein Laser- oder Elektronenstrahl 116 Partikel für jede Schicht, wie es durch den Code 120 definiert ist. Verschiedene Teile des AM-Druckers 106 können sich bewegen, um das Hinzufügen von jeder neuen Lage zu ermöglichen, z.B. kann sich eine Bauplattform 118 absenken und/oder die Kammer 110 und/oder der Applikator 112 können nach jeder Lage aufsteigen.
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Ein AM-Steuersystem 104 ist auf einem Computer 130 als Computerprogrammcode implementiert gezeigt. In diesem Umfang ist der Computer 130 gezeigt aufweisend einen Speicher 132, einen Prozessor 134, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 136 (I/O-Schnittstelle) und einen Bus 138. Außerdem ist der Computer 130 in Kommunikation mit einer externen I/O-Einrichtung/-Ressource 140 und einem Speichersystem 142 gezeigt. Allgemein führt der Prozessor 134 einen Computerprogrammcode, wie etwa das AM-Steuersystem 104, aus, der in dem Speicher 132 und/oder dem Speichersystem 142 gespeichert ist, unter den Befehlen des Codes 120, die repräsentativ sind für das Objekt 102. Während des Ausführens des Computerprogrammcodes kann der Prozessor 134 Daten in/aus dem Speicher 132, dem Speichersystem 142, der I/O-Einrichtung 140 und/oder dem AM-Drucker 106 lesen und/oder schreiben. Der Bus 138 stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen jedem dieser Objekte in dem Computer 130 bereit und die I/O-Einrichtung 140 kann irgendeine Einrichtung aufweisen, die einen Benutzer in die Lage versetzt, mit dem Computer 130 zu interagieren (z.B. Tastatur, Zeigeeinrichtung, Anzeige, usw.). Der Computer 130 ist nur repräsentativ für verschiedene mögliche Kombinationen von Hardware und Software. Zum Beispiel kann der Prozessor 134 eine einzige Prozessoreinheit aufweisen oder über eine oder mehrere Prozessoreinheiten an einem oder mehreren Orten verteilt sein, z.B. auf einem Client und einem Server. Gleichermaßen kann sich der Speicher 132 und/oder das Speichersystem 142 an einem oder mehreren physischen Orten befinden. Der Speicher 132 und/oder das Speichersystem 142 kann irgendeine Kombination von verschiedenen Arten von nicht transitorischen computerausführbaren Speichermedien aufweisen, einschließlich magnetischer Medien, optischer Medien, Zugriffsspeicher (RAM), Lesespeicher (ROM), usw. Der Computer 130 kann irgendeine Art von Recheneinrichtung aufweisen, wie etwa einen Netzwerkserver, einen Desktopcomputer, einen Laptop, eine handhaltbare Einrichtung, ein Mobiltelefon, einen Pager, einen persönlichen Datenassistenten, usw.
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Additive Herstellungsverfahren beginnen mit einem nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedium (z.B. Speicher 132, Speichersystem 142, usw.), das Code 120 speichert, der repräsentativ ist für das Objekt 102. Wie angegeben, enthält der Code 120 einen Satz von computerausführbaren Befehlen, die das Objekt 102 definieren, der dazu verwendet werden kann, das Objekt beim Ausführen des Codes durch das System 100 physisch zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Code 120 ein präzise definiertes 3D-Modell des Objekts 102 enthalten und kann von irgendeiner großen Vielfalt von rechnerunterstützten Konstruktionssoftwaresystemen (CAD-Softwaresystemen), wie etwa AutoCAD®, TurboCAD®, DesignCAD3D Max, usw. erzeugt werden. In dieser Hinsicht kann der Code 120 irgendein bekanntes oder später entwickeltes Datenformat sein. Zum Beispiel kann der Code 120 in der Standard Tessellation Language (STL) sein, die für Stereolithographie-CAD-Programme von 3D-Systemen geschaffen wurde, oder eine Additivherstellungsdatei (AMF), die ein Standard der American Society of Mechanical Engineers (ASME) ist, die ein auf dem Extensible Markup Language (XML) basierendes Format hat, das eingerichtet ist, um irgendeiner CAD-Software zu ermöglichen, die Form und die Zusammensetzung von irgendeinem dreidimensionalen Objekt zu beschreiben, das auf irgendeinem AM-Drucker herzustellen ist. Der Code 120 kann zwischen unterschiedlichen Formaten übersetzt werden, in einen Satz von Datensignalen umgewandelt werden, als ein Satz von Datensignalen empfangen und in Code umgewandelt werden, gespeichert werden, usw., wie es notwendig ist. Der Code 120 kann eine Eingabe in das System 100 sein und kann von einem Teiledesigner, einem Dienstleister für geistiges Eigentum (IP), einer Designfirma, dem Betreiber oder Besitzer des Systems 100 oder von anderen Quellen stammen. In jedem Fall führt das AM-Steuersystem 104 den Code 120 aus, der das Objekt 102 in eine Folge von dünnen Scheiben unterteilt, der es unter Verwendung des AM-Druckers 106 in aufeinanderfolgenden Schichten von Pulver aufbaut. In dem DMLM-Beispiel wird jede Schicht geschmolzen oder gesintert in die exakte Geometrie, die durch den Code 120 definiert ist, und mit der vorhergehenden Schicht fusioniert. Nachfolgend kann das Objekt 102 in irgendeiner Vielfalt von Endbearbeitungsverfahren unterworfen werden, z.B. einer geringfügigen maschinellen Bearbeitung, einer Versiegelung, einem Polieren, einem Zusammenbau mit einem anderen Teil, usw.
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2 und 3 zeigen andere illustrative Objekte 302, die in der Lage sind, eine selbstbrechende Stütze 304 (3) aufweisend einen Fluiddurchgang 306 (5) entsprechend den Lehren dieser Offenbarung einzusetzen. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht und 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Objekts 302 in der Form eines Brennstoffdüsensystems 310, das im Wesentlichen drei konzentrische Leitungen 312A-C aufweist, die sich erstrecken, um ihre jeweiligen Fluide, z.B. Luft oder Brennstoff, zu oder in die Nähe eines Endes 311 des Systems 310 zu liefern. Das Brennstoffdüsensystem 310 kann unter Verwendung von Additivherstellung, wie etwa einem Metallpulver-Additivherstellungssystem 100 (1) oder anderen Additivherstellungssystemen hergestellt werden, abhängig vom verwendeten Material. Jedes Brennstoffdüsensystem 310 kann zum Beispiel vier konzentrische Rohre 314A-D aufweisen, die konzentrische Leitungen 312A-C für Brennstoff und Luft bilden. Es ist zu betonen, dass das Objekt 302 in der Form des Brennstoffdüsensystems 310 lediglich illustrativ für ein Objekt aufweisend Strukturen ist, die eine Stütze erfordern, die einen Fluiddurchgang dort hindurch während der Additivherstellung erlauben muss und die Lehren dieser Offenbarung können auf irgendein Objekt angewandt werden, das ähnlich strukturiert ist.
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Wie es in der vergrößerten Querschnittsansicht des Endes 311 in 4 veranschaulicht ist, enthält das Objekt 302 eine erste Oberfläche 320, die einer zweiten Oberfläche 322 vertikal gegenüberliegt. Bei diesem Beispiel, wo das Objekt 302 ein Brennstoffdüsensystem 310 aufweist, kann die erste Oberfläche 320 Teil einer Außenwand 324 des Brennstoffdüsensystems 310 sein und die zweite Oberfläche 322 kann Teil einer Innenwand 326 des Brennstoffdüsensystems sein. Wie es hierin angegeben ist, gibt „vertikal gegenüberliegend“ an, dass eine Oberfläche wenigstens einen Abschnitt davon aufweist, der vertikal über wenigstens einem Abschnitt der anderen Oberfläche ist. Bei dem vorliegenden Beispiel erstrecken sich die Oberflächen 320, 322 in einer im Wesentlichen parallelen Weise; jedoch können die Oberflächen 320, 322 relativ zur Horizontalen geneigt sein, wie es hierin beschrieben ist, z.B. bis zu ungefähr 45°, um eine vertikal geneigte Oberfläche bzw. vertikal geneigte Oberflächen zu bilden.
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Wie es am besten in der vergrößerten Querschnittsansicht des Endes 311 aus 4 und in der vergrößerten perspektivischen Ansicht aus 5 gezeigt ist, kann das Objekt 302 eine Fluidkammer 330 aufweisen, die sich zwischen der ersten Oberfläche 320 und der vertikal gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 322 erstreckt. Die Fluidkammer 330 kann irgendeine Form einer Öffnung oder eines Fluiddurchgangs aufweisen, der z.B. mit einem oder mehreren Leitungen 312A-C (3) mittels eines Verbindungsdurchgangs 322 (4) fluidisch verbunden ist, um ein Fluid zuzuführen. In dem gezeigten Beispiel ist die Fluidkammer 320 mit dem äußersten Durchgang 312C verbunden, der z.B. Luft zur Zufuhr durch das Ende 311 führen kann. In jedem Fall enthält die erste Oberfläche 320 eine Fluiddurchgangsöffnung 334 darin, durch die ein Fluid hindurch gelangen können muss. In dieser Situation stellt die Fluiddurchgangsöffnung 334 eine Herausforderung im Bereitstellen von Stützen für die erste Oberfläche 320 während der Additivherstellung dar, weil konventionelle Stützen die Öffnung blockieren und eine Fluidströmung behindern können oder einen komplizierten Abtragsprozess nach der Herstellung erfordern würden. In Übereinstimmung mit Ausführungsbeispielen der Offenbarung enthält eine selbstbrechende Stütze 304 einen Fluiddurchgang 306 darin, so dass die Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 in Fluidverbindung mit der Fluidkammer 330 ist, obwohl die selbstbrechende Stütze 304 vorhanden ist. Das heißt, dass das durch die Fluidkammer 330 zugeführte Fluid durch den Fluiddurchgang 306 in der Stütze 304 zu der Fluiddurchgangsöffnung 334 zugeführt werden kann. In dem gezeigten Beispiel erstreckt sich die Öffnung 334 durch eine Außenwand 324, die die erste Oberfläche 320 als eine innere Oberfläche davon aufweist. (Es ist angegeben, dass bei dem illustrativen Brennstoffdüsensystem 310 andere Öffnungen 338 (2) andere Fluide zuführen können, z.B. einen Brennstoff/Brennstoffe, von einer anderen Leitung/von anderen Leitungen 312A, B.) Jede Öffnung 334, 338 kann irgendeine bekannte oder später entwickelte Mündung oder Düse zur Steuerung der Verteilung des dort hindurch zugeführten Fluids aufweisen. Sobald die Additivherstellung abgeschlossen ist, enthält das Objekt 302 eine gebrochene Stütze 340, die zwischen der ersten Oberfläche 320 und der vertikal gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 322 angeordnet ist. Die gebrochene Stütze 340 ist ursprünglich als eine selbstbrechende Stütze 304 gebildet. Wie es hierin beschrieben werden wird, ist die gebrochene Stütze 340 dazu eingerichtet, die erste Oberfläche 320 zu stützen, d.h. gegen das Fallen während des AM-Verfahrens. Wie es hierin verwendet wird, gibt „gebrochen“ an, dass die relevante Stütze 340 oder Verbindung 362 davon entweder durchgebrochen, nicht länger in einem Stück oder anderweitig beschädigt ist, um zumindest geschwächt zu sein in der Fähigkeit, die relevante Struktur zu stützen.
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Bezugnehmend auf 5 kann eine selbstbrechende Stütze 304 eine Basis 350 aufweisen, mit einem mit der ersten Oberfläche 320 verbundenen ersten Ende und einem zweiten entgegengesetzten Ende 354. Wie es in 5 veranschaulicht ist, kann das erste Ende 352 der Basis 350 weiter sein als das zweite Ende 354. Bei einem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Basis 350 eine im Wesentlichen konische Form, d.h. sie verjüngt sich von einer Stelle zu einer anderen über ihren zumindest einen Teil ihrer Länge, oder ist zumindest teilweise konisch, mit einigen Variationen, um weitere hierin beschriebene Strukturen aufzunehmen. Wie es hierin beschrieben werden wird, kann die Basis 350 alternative Formen haben. Die selbstbrechende Stütze 304 enthält auch eine selbstbrechende Verbindung 360, die das zweite entgegengesetzte Ende 354 der Basis 350 mit der zweiten Oberfläche 322 verbindet. Die selbstbrechende Verbindung 360 ist ähnlich zu einer geschwächten Zone, wie es hierin beschrieben ist, und ist dazu eingerichtet, unter einer bestimmten Zug- oder Druckspannung zu brechen, der die selbstbrechende Stütze 304 unterworfen ist während oder nach den AM-Verfahren. Somit kann die selbstbrechende Verbindung 360 irgendeine Art von physischer Struktur aufweisen, die in der Lage ist, das Brechen der Verbindung unter einer gewünschten Spannung zu verursachen. Die selbstbrechende Verbindung 360 kann irgendeine Vielfalt von Formen aufweisen, z.B. Winkel, Radien, usw. Die selbstbrechende Verbindung 360 wird zu einer gebrochenen Verbindung 362 (in gestrichelten Linien gezeigt) in dem endgültigen Objekt 302. Die selbstbrechende Verbindung 360 (und die gebrochene Verbindung 362), wie es hierin beschrieben ist, können irgendeine Abmessung aufweisen, die das Brechen unter einer gewünschten Spannung ermöglicht. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Verbindung eine größte horizontale Abmessung von nicht mehr als 0,035 cm (0,014 Zoll) aufweisen. Entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung, im Unterschied zu konventionellen Techniken, ist die selbstbrechende Verbindung 360 dazu eingerichtet, selbsttätig zu brechen, d.h. ohne menschliche Intervention, aufgrund der während des Metallpulver-AMs unterworfenen thermischen Spannungen. Das heißt, dass das Brechen der selbstbrechenden Stütze 304 durch thermische Spannungen realisiert wird, die durch das Objekt 302 während der Absorption von großen Mengen von Wärme vom Schmelzen/Sintern der Metallpulverschichten durch einen Laser-/Elektronenstrahl während des Metallpulver-AM-Verfahrens akkumuliert werden. Insbesondere findet das Brechen der Stützen 304 am häufigsten während der Abkühlphase des hergestellten Objekts 302 statt. Das Schrumpfen des Materials während der Abkühlphase verursacht die Erzeugung von Zug- oder Druckspannungen, was eine thermische Bewegungskraft zur Folge hat. Die Kraft, die das Brechen verursacht, kann eine Zugkraft Ft und/oder eine Druckkraft Fc sein. In jedem Fall bricht diese Kraft die Verbindung 360. Die selbstbrechenden Stützen 304 benötigen keine zusätzliche Behandlung nach dem Entfernen des Objekts 302 aus dem AM-System 100. Die selbstbrechenden Stützen 304 sind während des Metallpulver-AM-Verfahrens, z.B. DMLM, noch stabil und können ohne Weiteres die Oberflächen 320, 322 abstützen. Auf diese Weise steht das Brechen der selbstbrechenden Stütze 304 während des Metallpulver-AMs im Gegensatz zu konventionellen Stützen, die entweder während des Betriebs des Objekts brechen oder entfernt oder modifiziert werden müssen, z.B. durch maschinelles Bearbeiten, nach dem AM-Verfahren. Die selbstbrechenden Stützen 304 können an ihrem Ort verbleiben.
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Im Unterschied zu konventionellen Stützen, weist die selbstbrechende Stütze 304 einen Fluiddurchgang 306 auf, der sich durch die Basis 350 erstreckt, um die Fluidkammer 330 und die Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 fluidisch zu verbinden. Auf diese Weise stützt die selbstbrechende Stütze 304 die erste und die zweite Oberfläche 320, 322, ermöglicht jedoch auch eine Fluidströmung von der Fluidkammer 330 zu der Fluiddurchgangsöffnung 334. Die Basis 350 kann eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen 306 darin aufweisen, die sich durch die Basis 350 erstrecken, um die Fluidkammer 330 und die Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 fluidisch zu verbinden. In dem in 5 gezeigten Beispiel weist die Basis 350 drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Fluiddurchgänge 306 innerhalb der Basis 350 auf. Bei diesem Beispiel münden die drei Fluiddurchgänge 306 in einen gemeinsamen Ausgang 368, jedoch ist dies nicht bei allen Beispielen notwendig. Es wird betont, dass die Basis 350 jedoch, wie es in den perspektivischen Ansichten der 6 und 7 gezeigt ist, einen (6) oder zwei (7) Fluiddurchgänge 306 aufweisen kann. In 7 haben die Fluiddurchgänge 306 jeweils ihren eigenen jeweiligen Ausgang 368A, 368B, die natürlich mit einer einzigen größeren Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 oder einer Anzahl von Fluiddurchgangsöffnungen übereinstimmen müssen. Mehr als drei Fluiddurchgänge können auch bereitgestellt werden, wenn es der Raum und die Strömungsdynamiken erlauben.
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Wieder bezugnehmend auf 5, ist eine selbstbrechende Stütze 304 mit einem Bruch (gestrichelt) darin veranschaulicht, wodurch die gebrochene Stütze 340 erzeugt wird, die zwischen dem zweiten entgegengesetzten Ende 354 der Basis 350 und der zweiten Oberfläche 322 angeordnet ist. Das heißt, die selbstbrechende Verbindung 360 ist jetzt eine gebrochene Verbindung 362 nachdem darauf Zug- und/oder Druckbelastungen einwirken. Die gebrochene Verbindung 362 kann einen ersten Abschnitt 370, der mit dem zweiten entgegengesetzten Ende 354 der Basis 350 verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt 372 aufweisen, der mit der zweiten Oberfläche 322 verbunden ist, wobei der Bruch irgendwo dazwischen oder zumindest teilweise durch einen oder mehrere von den Abschnitten hindurch geht. In jedem Fall stellt die gebrochene Stütze 340, sofern überhaupt, eine geringe Abstützung zwischen den Oberflächen bereit. Die Spannungen können während der AM-Verfahren oder anschließend auf die Verbindung 360 aufgebracht werden. Die Spannungen können durch natürliches Abkühlen während der AM-Verfahren erzeugt werden oder durch Aufbringen von anderen thermischen Belastungen, z.B. Erwärmen oder Abkühlen, auf das Objekt 302 (2) während oder nach den AM-Verfahren. In jedem Fall kann die gebrochene Verbindung 362 in dem Objekt 302 verbleiben, d.h., sie wird nach dem AM-Verfahren in dem Objekt 302 gelassen. Die gebrochene Stütze 340, genauso wie die selbstbrechende Stütze 304, enthält eine Basis 350 mit einem ersten Ende 352, das mit der ersten Oberfläche 320 verbunden ist und ein zweites entgegengesetztes Ende 354, und einen Fluiddurchgang 306, der sich durch die Basis 350 erstreckt, um die Fluidkammer 350 und die Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 fluidisch zu verbinden.
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Bezugnehmend auf die 8-11 werden weitere alternative Ausführungsbeispiele des Objekts 302 und eine selbstbrechende Stütze beschrieben.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 8 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist, weist ein Objekt 302 eine selbstbrechende Stütze 404 aufweisend die Struktur der selbstbrechenden Stütze 304, die hierin beschrieben ist, aber auch eine zweite Basis 450 auf, die zwischen der gebrochenen Verbindung 362 (selbstbrechenden Verbindung 360) und der zweiten Oberfläche 322 angeordnet ist. Genauer kann das Objekt 302 eine erste Basis 350 mit einem ersten Ende 352, das mit der ersten Oberfläche 320 verbunden ist, und ein zweites entgegengesetztes Ende 354 aufweisen. Wie es veranschaulicht ist, kann das erste Ende 352 weiter sein als das zweite Ende 354. Ein Fluiddurchgang 306 erstreckt sich durch die erste Basis 350, um die Fluidkammer 330 und die Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 fluidisch zu verbinden. Ähnlich zu 4, erstreckt sich die Basis 350 von der ersten Oberfläche 320 in Richtung zur zweiten Oberfläche 322 und die zweite Basis 450 erstreckt sich von der zweiten Oberfläche 322 in Richtung zu der ersten Oberfläche 320. Die zweite Basis 450 kann ein erstes Ende 456, das mit der Verbindung 360, 362 verbunden ist, und ein zweites entgegengesetztes Ende 458 aufweisen, das mit der zweiten Oberfläche 322 verbunden ist. Das heißt, die selbstbrechende Verbindung 360/gebrochene Verbindung 362 verbindet das zweite entgegengesetzte Ende 354 der ersten Basis 350 mit dem Ende 456 der zweiten Basis 450. Das erste Ende 456 der zweiten Basis 450 kann schmaler sein als das zweite Ende 458 der zweiten Basis. Das heißt, jede von der ersten Basis 350 und der zweiten Basis 450 kann eine im Wesentlichen konische Gestalt haben. Auf diese Weise hat die selbstbrechende Stütze 450 eine Sanduhrform. Jedoch, weil die zweite Basis 450 keine hindurchgehenden Fluiddurchgang aufweist, kann die zweite Basis 450 praktisch irgendeine Gestalt annehmen, die in der Lage ist, sich mit der gebrochenen Verbindung 362 zu verbinden.
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Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel, das in einer perspektivischen Ansicht in 9 gezeigt ist, kann eine Basis 550 eine V-Form haben. In diesem Fall kann die Basis 550 eher flach als konisch sein und die V-Form-Seiten 552, 554 erstrecken sich unter 35-45° von der Horizontalen. Der Fluiddurchgang 306 kann von einer oder beiden Seiten der flachen Basis 550 hindurch gehen, um eine Fluidkommunikation zwischen der Fluidkammer 330 und der Fluiddurchgangsöffnung 334 zu ermöglichen.
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Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel, das gestrichelt in 8 und in 10, in einer Draufsicht von der Mehrzahl von selbstbrechenden Stützen in 2 gezeigt ist, kann jede Basis 350, 450 eine Außenfläche 580 mit einer im Wesentlichen hexagonalen, horizontalen Querschnitt haben. Auf diese Weise können die selbstbrechenden Stützen 304, 404 benachbart zueinander in einer beabstandeten, organisierten Weise positioniert werden, z.B. in einer Honigwaben-Querschnittsanordnung. 10 zeigt eine Querschnittsdraufsicht auf eine Mehrzahl von selbstbrechenden Stützen 350 aufweisend hexagonale Enden, die mittels hexagonaler Außenflächen 580 nach Art von Honigwaben zusammenpassen.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in einer perspektivischen Ansicht in 11 gezeigt ist, kann eine Basis 650 eine zylindrische oder zylinderähnliche Form haben. In diesem Fall kann sich ein Fluiddurchgang 306 bzw. können sich Fluiddurchgänge 306 zu irgendeiner von einer Anzahl von Stellen erstrecken, um eine Fluidkommunikation zwischen der Fluidkammer 330 und der Fluiddurchgangsöffnung 334 zu ermöglichen.
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Bei irgendeinem der Ausführungsbeispiele der 2-10, bei denen eine Basis 350, 450 eine geneigte Außenfläche hat, d.h. eine im Wesentlichen konische Form oder V-Form hat, können die Außenflächen einen Winkel relativ zu der Horizontalen von nicht mehr als 45° haben. Bei einem Beispiel können die Winkel in einem Bereich von 35°-45° liegen. Wie es in 3 gezeigt ist, hat eine Basis 650 bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kein erstes Ende, das weiter ist als ein zweites Ende davon, und kann irgendeine Blockform haben, z.B. einen Zylinder, wie es gezeigt ist.
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Während bestimmte Ausführungsbeispiele der Offenbarung hierin beschrieben wurden, ist zu betonen, dass die Lehren von jedem mit anderen Ausführungsbeispielen gemischt werden können. Zum Beispiel kann das Ausführungsbeispiel nach 8 eine V-förmige obere Basis mit einer V-förmigen, blockförmigen (z.B. zylindrischen) oder konischen unteren Basis aufweisen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel nach 8, kann die erste Basis 350 eine Außenfläche haben mit einem im Wesentlichen hexagonalen, horizontalen Querschnitt (gestrichelt gezeigt) und eine zweite Basis 450 kann eine im Wesentlichen konische Gestalt haben. Andere Aspekte von jedem Ausführungsbeispiel können auch innerhalb des Bereichs der Offenbarung vermengt werden.
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Irgendeine Anzahl von selbstbrechenden Stützen 304 kann mit einem Objekt 302 verwendet werden. Jede selbstbrechende Stützen 304, 404 kann zu dem Code 120 (oder irgendeinem vorhergehenden oder nachfolgenden Codeformat) für das Objekt 302 an irgendeiner gewünschten Stelle hinzugefügt werden und kann gemeinsam mit dem Objekt 302 gedruckt werden. Wie es hierin beschrieben ist, können die Ausführungsbeispiele der 2-11 mit einem DMLM-Verfahren verwendet werden. In diesem Fall weist das Objekt 302 ein metallisches Objekt auf und die selbstbrechende Verbindung 360 (gebrochene Verbindung 362) bricht entweder unter einer Zugkraft oder einer Druckkraft, die während des Metallpulver-Additivherstellens des metallischen Objekts aufweisend die erste und die zweite Oberfläche 320, 322 aufgebracht wird. Es ist zu betonen, dass die Lehren dieser Offenbarung jedoch auf andere Additivherstellungsverfahren anwendbar sind, d.h. solche, die kein Metallpulver einsetzen, wie es vorstehend hierin angegeben ist.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts 302 und insbesondere eines metallischen Objekts entsprechend Ausführungsbeispielen dieser Offenbarung kann das Formen des Objekts 302 mit selbstbrechenden Stützen 304, 404 umfassen, wie es hierin beschrieben ist, unter Verwendung eines Metallpulver-Additivherstellungsverfahrens (wie in 1). Das Verfahren kann das Ermöglichen der selbstbrechenden Verbindung 360 während des Abkühlens von wenigstens einem Abschnitt des Objekts 302 während der Formung umfassen. Das Verfahren kann auch die Stütze 304 innerhalb des Objekts 302 umfassen, so dass sie während der Verwendung des Objekts vorhanden ist.
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Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Aktionen und Äquivalente von allen Mitteln oder Schritten plus Funktionselementen in den nachfolgenden Ansprüchen sind dazu bestimmt, irgendeine Struktur, irgendein Material oder irgendeine Aktion zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elemente zu umfassen, wie es spezifisch beansprucht ist. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt, ist aber nicht dazu bestimmt, abschließend oder für die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkend zu sein. Viele Modifikationen und Abwandlungen werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet offenbar werden ohne von dem Bereich und dem Gedanken der Offenbarung abzuweichen. Die Beispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und die praktische Anwendung bestmöglichst zu erklären und andere mit Durchschnittsfähigkeiten auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, wie sie für die bestimmte angedachte Verwendung geeignet sind.
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Ein Objekt 102, 302 weist eine Fluidkammer 330 auf, die sich zwischen einer ersten Oberfläche 320 und einer vertikal gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 322 erstreckt, wobei die erste Oberfläche 320 eine Fluiddurchgangsöffnung 334 dort hindurch aufweist. Eine selbstbrechende Stütze 304, 404, die ursprünglich dazu eingerichtet ist, die erste Oberfläche 320 abzustützen, bildet eine gebrochene Stütze 340, nachdem sie gebrochen ist, die zwischen der ersten Oberfläche 320 und der vertikal gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 322 angeordnet ist. Die Stütze weist auf: eine Basis mit einem ersten Ende 352, 456, das mit der ersten Oberfläche 320 verbunden ist, und ein zweites entgegengesetztes Ende 354. Das erste Ende 352 der Basis ist weiter als das zweite Ende 354, und ein Fluiddurchgang 306 erstreckt sich durch die erste Basis 350, um die Fluidkammer 330 und die Fluiddurchgangsöffnung 334 in der ersten Oberfläche 320 fluidisch zu verbinden. Eine selbstbrechende Verbindung 360 ist zwischen dem zweiten entgegengesetztes Ende 354 der ersten Basis 350 und der zweiten Oberfläche 322 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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| rechnergestütztes additives Herstellungssystem |
100 |
| Objekt |
102 |
| AM-Steuersystem |
104 |
| AM-Drucker |
106 |
| Kammer |
110 |
| Applikator |
112 |
| Ausgangsmaterial |
114 |
| Elektronenstrahl |
116 |
| Aufbauplattform |
118 |
| Speichern von Code |
120 |
| Computer |
130 |
| Speicher |
132 |
| Prozessor |
134 |
| Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, I/O-Schnittstelle |
136 |
| Bus |
138 |
| externe I/O-Einrichtung/-Ressource |
140 |
| Speichersystem |
142 |
| Objekt |
302 |
| selbstbrechende Stütze |
304 |
| Fluiddurchgang |
306 |
| Brennstoffdüsensystem |
310 |
| Ende |
311 |
| erste Oberfläche |
320 |
| zweite Oberfläche |
322 |
| Außenwand |
324 |
| Innenwand |
326 |
| Fluidkammer |
330 |
| Verbindungsdurchgang |
332 |
| Fluiddurchgangsöffnung |
334 |
| Öffnung |
338 |
| gebrochene Stütze |
340 |
| erste Basis |
350 |
| erstens Ende |
352 |
| zweites entgegengesetztes Ende |
354 |
| selbstbrechende Verbindung |
360 |
| gebrochene Verbindung |
362 |
| gemeinsamer Ausgang |
368 |
| erster Abschnitt |
370 |
| zweiter Abschnitt |
372 |
| selbstbrechende Stütze |
404 |
| zweite Basis |
450 |
| erstes Ende |
456 |
| zweites Ende |
458 |
| flache Basis |
550 |
| V-Form-Seiten |
552 |
| V-Form-Seiten |
554 |
| Außenfläche |
580 |
| Basis |
650 |
| Leitungen |
312A |
| äußerster Durchgang |
312C |
| eigener jeweiliger Ausgang |
368A |
| eigener jeweiliger Ausgang |
368B |
