DE102017210392A1 - Method and device for the additive production of a component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils (3), bei dem eine Bauteilgeometrie für ein zu fertigendes Bauteil (3) vorgegeben wird, und nacheinander mehrere Materiallagen (12) bereitgestellt und jeweils mit wenigstens einem Energie-, insbesondere Laserstrahl (6) gemäß der vorgegebenen Bauteilgeometrie lokal aufgeschmolzen werden, wobei jeweils eine Lage (12) bereitgestellt und mittels des wenigstens einen Energie-, insbesondere Laserstrahls (6) aufgeschmolzen und anschließend auf der zuvor aufgeschmolzenen Lage (12) die nächste Lage (12) bereitgestellt und mittels des wenigstens einen Energie-, insbesondere Laserstrahls (6) aufgeschmolzen wird, wobei die Materiallagen in Form von Folien (12) bereitgestellt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils (3).The invention relates to a method for the additive production of a component (3), in which a component geometry for a component to be manufactured (3) is specified, and several material layers (12) are successively provided and each with at least one energy, in particular laser beam (6). locally melted in accordance with the predetermined component geometry, each provided a layer (12) and melted by means of at least one energy, in particular laser beam (6) and then provided on the previously molten layer (12) the next layer (12) and by means of at least one energy, in particular laser beam (6) is melted, wherein the material layers are provided in the form of films (12). Moreover, the invention relates to a device for the additive production of a component (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils, bei dem
- - eine Bauteilgeometrie für ein zu fertigendes Bauteil vorgegeben wird, und
- - nacheinander mehrere Materiallagen bereitgestellt und jeweils mit wenigstens einem Energie-, insbesondere Laserstrahl gemäß der vorgegebenen Bauteilgeometrie lokal aufgeschmolzen werden, wobei jeweils eine Lage bereitgestellt und mittels des wenigstens einen Energie-, insbesondere Laserstrahls aufgeschmolzen und anschließend auf der zuvor aufgeschmolzenen Lage die nächste Lage bereitgestellt und mittels des wenigstens einen Energie-, insbesondere Laserstrahls aufgeschmolzen wird.
- - Given a component geometry for a component to be manufactured, and
- - Provided successively several layers of material and are locally melted with at least one energy, in particular laser beam according to the predetermined component geometry, each provided a layer and melted by means of at least one energy, in particular laser beam and then provided on the previously molten layer, the next layer and is melted by means of the at least one energy, in particular laser beam.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils, umfassend
- - einen insbesondere oberhalb einer Arbeitsplattform definierten Arbeitsbereich,
- - Mittel zur Bereitstellung übereinanderliegender Materiallagen in dem Arbeitsbereich, und
- - eine Energiestrahl-, insbesondere Laserstrahleinrichtung, die ausgebildet und eingerichtet ist, um wenigstens einen Energie-, insbesondere Laserstrahl zu emittieren und in dem Arbeitsbereich bereitgestellte Materiallagen mit dem wenigstens einen Energie-, insbesondere Laserstrahl gemäß einer vorgegebenen Bauteilgeometrie lokal aufzuschmelzen.
- a working area defined in particular above a work platform,
- - means for providing superimposed material layers in the work area, and
- - An energy beam, in particular laser beam device, which is designed and adapted to emit at least one energy, and laser beam in the work area provided material layers with the at least one energy, especially laser beam locally according to a predetermined component geometry.
Bauteile, insbesondere solche mit komplexen geometrischen Formen, lassen sich durch spanenden Fertigungsverfahren nur vergleichsweise aufwendig bzw. unter Umständen nicht realisieren. Hier haben sich in den vergangenen Jahren als Alternativen additive Fertigungsverfahren hervorgetan.Components, in particular those with complex geometrical shapes, can not be realized comparatively costly or under certain circumstances by machining production methods. In recent years, alternatives have emerged as additive additive manufacturing processes.
Verfahren und Vorrichtung zur additiven Herstellung von Bauteilen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Als Beispiel für ein solches Verfahren sei das selektive Laserschmelzen (englisch: Selective Laser Melting - SLM) aus dem Pulverbett genannt. Hierbei handelt es sich um ein Aufbauverfahren, bei dem nacheinander eine Vielzahl von pulverförmigen Materiallagen übereinanderliegend bereitgestellt und jede Lage mittels eines oder mehrerer Energie-, insbesondere Laserstrahlen gemäß einer vorgegebenen Bauteilgeometrie lokal aufgeschmolzen wird. Dabei werden so viele Lagen bereitgestellt, und jeweils mit dem wenigstens einen Energiestrahl gescannt, bis das herzustellende Bauteil fertiggestellt ist.Method and apparatus for the additive production of components are well known in the prior art. An example of such a method is the selective laser melting (SLM) from the powder bed called. This is a build-up method in which a multiplicity of powdery layers of material are successively provided one above the other and each layer is locally melted by means of one or more energy beams, in particular laser beams, according to a predetermined component geometry. In this case, so many layers are provided, and each scanned with the at least one energy beam until the component to be produced is completed.
Aus der
Bei den bekannten SLM-Verfahren wird teilweise als nachteilig erachtet, dass der Aufbau in Schichten bzw. Lagen aus dem Pulverbett vergleichsweise zeitintensiv ist. Dies nicht zuletzt, weil Lagen gleichmäßiger Dicke mit einer ebenen Oberfläche bereitzustellen sind und hierfür geeignete Mittel vorgesehen werden müssen. Weiterhin wird teilweise als nachteilig erachtet, dass beim additven Fertigen von Bauteilen durch selektives Laserschmelzen aus dem Pulverbett die resultierenden mechanischen Eigenschaften von der Aufbaurichtung abhängig sind. Hoch belastete ergometrisch komplexe Bauteile benötigen jedoch mechanische Materialeigenschaften, die in alle Raumrichtung identisch sind.In the case of the known SLM processes, it is sometimes considered disadvantageous that the structure in layers or layers of the powder bed is comparatively time-consuming. This is not least because layers of uniform thickness are to provide a flat surface and this means must be provided. Furthermore, it is sometimes considered to be disadvantageous that the additive mechanical properties of the powder bed are dependent on the construction direction when additive components are produced by selective laser melting from the powder bed. Highly loaded ergometrically complex components, however, require mechanical material properties that are identical in all spatial directions.
Ausgehend von dem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum additiven Fertigen von Bauteilen anzugeben, welches sich mit gegenüber dem Stand der Technik reduziertem Aufwand durchführen lässt und die Herstellung von Bauteilen mit verbesserten Materialeigenschaften ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, welche zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet ist.Starting from the prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a method for the additive manufacturing of components, which can be carried out with respect to the prior art reduced effort and allows the production of components with improved material properties. Another object of the present invention is to provide a device which is suitable for carrying out such a method.
Bei einem Verfahren der eingangsgenannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Materiallagen in Form von Folien bereitgestellt werden.In a method of the type mentioned above, this object is achieved in that the material layers are provided in the form of films.
Bei einer Vorrichtung der eingangsgenannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel zur Bereitstellung von Materiallagen ausgebildet sind, um Folien als Materiallagen in dem Arbeitsbereich bereitzustellen.In a device of the type mentioned above, the object is achieved in that the means for providing layers of material are formed to provide films as material layers in the work area.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, beim additiven Herstellen durch selektives Laserschmelzen auf das Pulverbett zu verzichten und das Bauteil alternativ dazu aus einer Mehrzahl übereinanderliegender Folien zu generieren. Ein aufwendiger Verteilungsprozess des Pulvers und ein aufwendiges Glattziehen sind im Ergebnis nicht mehr nötig und jeglicher damit verbundener Aufwand wird eingespart. Die erfindungsgemäß alternativ zu Pulverlagen verwendeten Folien werden - völlig analog zu der Vorgehensweise mit pulverförmigem Aufbaumaterial - übereinanderliegend bereitgestellt und jeweils mit wenigstens einem oder mehreren Energie-, insbesondere Laserstrahlen gemäß der vorgegebenen Bauteilgeometrie selektiv geschmolzen.The basic idea of the present invention is therefore to dispense with the additive by selective laser melting on the powder bed and the component alternatively from a plurality of superimposed films to generate. A complex distribution process of the powder and a costly smooth drawing are no longer necessary in the result and any associated effort is saved. The films used according to the invention as an alternative to powder layers are provided completely superimposed, completely analogous to the procedure with pulverulent build-up material, and selectively melted in each case with at least one or more energy beams, in particular laser beams according to the predetermined component geometry.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bieten eine Vielzahl von Vorteilen. Einerseits wird ein sehr schneller 3D Druck ermöglicht, da durch den Rückgriff auf Folien das vergleichsweise aufwendige Bereitstellen von Pulverschichten vollständig entfällt. Auch Bauteile sehr komplexer Geometrie können generiert werden, wobei selbst Formen mit Überhängen möglich sind, da die Folien - im Gegensatz zu Pulver - fest sind und keiner Stützung über ihre gesamte Unterseite bedürfen. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich dabei insbesondere für Bauteile ohne verschlossene Hohlräume. Die Herstellung ist darüber hinaus gegenüber dem konventionellen selektiven Laserschmelzen mit pulverförmigem Aufbaumaterial wirtschaftlich attraktiver, da die Folien-, beispielsweise Metallfolienherstellung, deutlich günstiger als die Pulver-, beispielsweise Metallpulverherstellung ist. Schließlich sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch umweltfreundlicher, da kein gesundheitsschädliches Pulver, etwa Metallpulver zum Einsatz kommt. Der Bauraum kann in Folge dessen ohne Schutzkleidung geöffnet und das Bauteil sofort herausgenommen werden, ohne dass man Pulver aufwendig absaugen muss.The method according to the invention and the device according to the invention offer a multiplicity of advantages. On the one hand, a very fast 3D printing is made possible because the use of films eliminates the comparatively complicated provision of powder layers. Even components of very complex geometry can be generated, whereby even forms with overhangs are possible because the films - as opposed to powder - are solid and need no support over their entire bottom. The procedure according to the invention is suitable in particular for components without closed cavities. In addition, the production is economically more attractive than the conventional selective laser melting with powdery building material, since the film, for example metal foil production, is significantly cheaper than the powder, for example metal powder production. Finally, the inventive method and device according to the invention are also environmentally friendly, since no harmful powder, such as metal powder is used. The space can be opened as a result without protective clothing and the component can be taken out immediately, without having to suck powder consuming.
Bevorzugter Weise werden im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sämtliche zur Herstellung eines Bauteils erforderlichen Materiallagen in Form von Folien bereitgestellt, sodass auf Pulver gänzlich verzichtet werden kann.In the context of carrying out the method according to the invention or when using the device according to the invention, all material layers required for the production of a component are preferably provided in the form of films, so that it is entirely possible to dispense with powder.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zur Herstellung eines Bauteils Folien unterschiedlichen Materials und/oder unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Kontur und/oder unterschiedlicher Größe bereitgestellt werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass zur Fertigung eines Bauteils, das sich von unten nach oben hin verjüngt, nach und nach Folien geringerer Fläche bereitgestellt werden, also der Bauteilform mit der Foliengröße gefolgt und der Verschnitt somit auf einem Minimum gehalten wird. Unter Heranziehung Folien verschiedenen Materials für die Herstellung eines Bauteils können insbesondere auch Bauteile mit gradiertem Werkstoff erhalten werden und/oder Bauteile, die in verschiedenen Abschnitten aus verschiedenen Materialien bestehen.Furthermore, it can be provided that for the production of a component films of different material and / or different thickness and / or different contour and / or different size are provided. It is conceivable, for example, that for producing a component which tapers from the bottom upwards, films of smaller area are gradually provided, that is to say the component shape is followed by the film size and the waste is thus kept to a minimum. Using foils of different material for the production of a component, in particular also components with graded material can be obtained and / or components which consist of different materials in different sections.
Prinzipiell eignen sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Folien aus verschiedenen Materialien, wobei sich besonders Folien aus Metallen bzw. Metalllegierungen bewährt haben. Dabei können praktisch beliebige Metalle und Legierungen zum Einsatz kommen, sofern das Material eine Bereitstellung in Form von Folien ermöglicht. Rein beispielhaft sei Aluminiumfolie genannt. Die Materialwahl wird - völlig analog zum konventionellen selektiven Laserschmelzen aus dem Pulverbett - in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsgebietes der zu fertigenden Bauteile erfolgen. Sind beispielsweise Bauteile aus dem Turbinenbereich zu fertigen, können insbesondere Folien aus solchen Metallen bzw. Metalllegierungen zum Einsatz kommen, die sich für den Turbinenbereich bewährt haben, beispielsweise Superlegierungen. Als weiteres Beispiel neben Metall(legierung)en seien Folien aus Kunststoff genannt.In principle, films of different materials are suitable for carrying out the process according to the invention, with films of metals or metal alloys in particular being proven. In this case, virtually any metals and alloys can be used, provided that the material allows provision in the form of films. By way of example, aluminum foil is mentioned. The choice of material is - completely analogous to the conventional selective laser melting from the powder bed - depending on the particular application of the components to be manufactured. If, for example, components are to be produced from the turbine area, it is possible, in particular, to use films of such metals or metal alloys as have proven themselves for the turbine sector, for example superalloys. As another example in addition to metal (alloy) s are called plastic films.
Was die Dicke der Einsatz kommenden Folien angeht, kann sich diese insbesondere mit den Schichtdicken von konventionellen selektiven Laserschmelzen aus dem Pulverbett orientieren. Foliendicken können zum Beispiel im Bereich von 10 bis 80 µm, insbesondere 20 bis 60 µm liegen, beispielsweise 20 µm, 40 µm oder 60 µm betragen.As far as the thickness of the use of incoming films is concerned, this can be oriented in particular with the layer thicknesses of conventional selective laser melts from the powder bed. Film thicknesses may, for example, be in the range from 10 to 80 .mu.m, in particular from 20 to 60 .mu.m, for example 20 .mu.m, 40 .mu.m or 60 .mu.m.
Die Größe der verwendeten Folien kann sehr unterschiedlich ausfallen und wird sich insbesondere an der Größe des Querschnitts des bzw. der herzustellenden Bauteile orientieren. Dies bereits, um unnötig großen Verschnitt zu vermeiden. Rein beispielshaft und somit keineswegs einschränkend seien Folien genannt, deren Fläche in Quadratmetern derjenigen von DinA10 bis DinA0-Papierblättern entspricht und deren Außenkontur beispielsweise kreisrund, rechteckig oder quadratisch ist.The size of the films used can vary greatly and will be based, in particular, on the size of the cross-section of the component (s) to be produced. This already, to avoid unnecessarily large waste. By way of example and thus by no means limitative films are mentioned whose area in square meters corresponds to those of DinA10 to DinA0 paper sheets and whose outer contour is circular, rectangular or square, for example.
Bevorzugt werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Folien als Materiallagen bereitgestellt, die sich durch eine zumindest im Wesentlichen gleichbleibende Dicke auszeichnen. Toleranzen in gewissem Maße sind selbstverständlich hinnehmbar.In the context of the method according to the invention, films are preferably provided as material layers which are characterized by an at least substantially constant thickness. Tolerances to some extent are of course acceptable.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass abwechselnd eine vorgegeben Anzahl von Folien eines ersten gleichen Materials und eine vorgegeben Anzahl von Folien eines zweiten gleichen Materials, das sich von dem ersten Material unterscheidet, bereitgestellt wird.Furthermore, it can be provided that alternately a predetermined number of foils of a first same material and a predetermined number of foils of a second same material, which is different from the first material, is provided.
Die vorgegebene Anzahl kann dann zum Bespiel immer gleich sein. Rein beispielhaft sei hierzu eine Konfiguration genannt, in der ein Bauteil - von unten nach oben betrachtet - aus
Alternativ dazu kann die vorgegebene Anzahl, was die Folien des ersten Materials angeht, von unten nach oben abnehmen und/oder, was die Folien des zweiten Materials angeht, von unten nach oben zunehmen. Wiederum rein beispielhaft sei hierzu eine Konfiguration genannt, bei der ein Bauteil - von unten nach oben gesehen - aus
In weiterer besonders bevorzugter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in wenigstens einer, bevorzugt in jeder Materiallage im Bereich der Außenkontur der definierten Bauteilgeometrie mit einer anderen, bevorzugt höheren Energie-, insbesondere Laserstrahl-Intensität Material aufgeschmolzen wird als im verbleibenden aufzuschmelzenden Bereich der Materiallage, um einen - gemäß der vorgegebenen Bauteilgeometrie - nicht zu schmelzenden Restabschnitt der Folie abzutrennen. Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt ein Konturieren mit dem wenigstens ein Energie-, insbesondere Laserstrahl durch stärkere Belichtung im Bereich der Körperkante, wodurch sich jeweils die restliche Folie von dem herzustellenden Bauteil trennt. Die infolge der Konturierung abgetrennten Reste der Folien können dann beispielsweise einfach von Hand entfernt werden.In a further particularly preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that material is melted in at least one, preferably in each material layer in the region of the outer contour of the defined component geometry with a different, preferably higher energy, in particular laser beam intensity than in the remaining region of the material layer to be melted in order to separate a residual section of the film which is not to be melted in accordance with the specified component geometry. According to this embodiment, contouring takes place with the at least one energy beam, in particular the laser beam, by stronger exposure in the area of the body edge, whereby in each case the remaining film separates from the component to be produced. The separated as a result of the contouring remnants of the films can then be removed, for example, simply by hand.
Was die Bereitstellung der Folien angeht hat es sich als besonders geeignet erwiesen, diese ähnlich wie Papierblätter in einem Drucker vorzuhalten und zuzuführen.As far as the provision of the films is concerned, it has proven to be particularly suitable to store and supply them in a printer similar to paper sheets.
Entsprechend zeichnet sich eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch aus, dass Folien in wenigstens einer Kassette vorgehalten werden, welcher Einzugsmittel zum Fördern von Folien aus der Kassette in einen Arbeitsbereich zugeordnet sind, und dass Folien aus der wenigstens einen Kassette in den Arbeitsbereich gefördert werden.Accordingly, a further particularly preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that foils are held in at least one cassette, which feeding means for conveying films from the cassette are assigned to a work area, and that conveyed films from the at least one cassette in the work area become.
Die wenigstens eine Kassette ist ausgestaltet, um einen Stapel von Folien aufzunehmen. Die Einzugsmittel umfassen bevorzugt wenigstens eine Rolle zum Fördern von Folien. Sie sind insbesondere analog zu den Einzugsmitteln ausgebildet, die aus Papierdruckern bekannt sind und dazu dienen, Papierblätter aus den einen Papierstapel fassenden Druckerkassetten zu entnehmen und dem Druckbereich zuzuführen. In von herkömmlichen Papierdruckern an sich vorbekannter Weise können dabei Anhebemittel vorgesehen sein, um einen in der wenigstens einen Kassette vorgehaltenen Folienstapel gegen wenigstens eine Rolle der Einzugsmittel anzuheben und so sicherzustellen, dass unabhängig vom Füllgrad der Kassette immer die Oberseite der obersten Folie eines in dieser vorgehaltenen Folienstapels mit der wenigstens einen Rolle der Einzugsmittel in Kontakt steht und durch eine Rotation dieser aus der Kassette heraus- und insbesondere in einen Arbeitsbereich eingezogen werden kann.The at least one cartridge is configured to receive a stack of films. The collection means preferably comprise at least one roll for conveying films. They are designed, in particular, analogously to the drawing-in means which are known from paper printers and serve to take paper sheets out of the paper stacks holding a paper cassette and supply them to the printing area. Lifting means can be provided in a manner known per se from conventional paper printers in order to lift a film stack stored in the at least one cassette against at least one roll of the feed means and thus to ensure that regardless of the filling level of the cassette, the top of the topmost film of one held therein Film stack is in contact with the at least one role of catchment and can be pulled out by a rotation of this out of the cassette and in particular in a work area.
In weiterer bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass Folien verschiedenen Materials und/oder verschiedener Dicke und/oder verschiedener Größe in unterschiedlichen Kassetten vorgehalten und aus diesen in den Arbeitsbereich gefördert werden. Über die Vorhaltung in und Zufuhr aus Kassetten wird es möglich, sehr schnell und komfortabel, insbesondere automatisiert verschiedene Folienarten nacheinander in dem Arbeitsbereich bereitzustellen.In a further preferred embodiment, it is provided that films of different material and / or different thickness and / or different size held in different cassettes and promoted from these in the work area. The provision in and supply from cassettes makes it possible to provide different types of foil one after the other in the work area very quickly and conveniently, in particular automatically.
Die Kassette bzw. die Kassetten mit den Folien sind weiterhin besonders bevorzugt höhenverstellbar gehalten. Damit ist es einerseits möglich, dass die Kassette bzw. Kassetten der aktuell erreichten Bauteilhöhe folgen. Eine Arbeitsplattform, auf welcher die herzustellenden Bauteile beispielsweise aufgebaut werden, muss dann nicht bewegt werden. Darüber hinaus ermöglicht es die Höhenverstellbarkeit in demjenigen Falle, dass mehr als eine Kassette vorgesehen ist, dass Folien aus den mehreren, insbesondere übereinander angeordneten und/oder unterschiedliche Folien enthaltenden Kassetten zügig und einfach dem Arbeitsbereich zugeführt werden können. Dazu werden die Kassetten dann insbesondere immer derart in ihrer Höhe verstellt, bis sich diejenige Kassette mit der gewünschten Folienart auf einer Höhe mit dem Arbeitsbereich bzw. der Oberseite eines in diesem angeordneten, bereits erzeugten Abschnitts eines zu fertigenden Bauteils liegt und dann kann eine Folie insbesondere in horizontaler Richtung auf die zuletzt aufgeschmolzene Lage, bzw., wenn es sich um die allererste Lage handelt, auf eine Arbeitsplattform aufgezogen werden.The cassette or the cassettes with the films are furthermore particularly preferably held vertically adjustable. This makes it possible, on the one hand, for the cassette or cassettes to follow the currently achieved component height. A working platform on which the components to be manufactured, for example, be built, then does not have to be moved. In addition, in the case where more than one cassette is provided, the height adjustment makes it possible for films from the plurality of cassettes, in particular one above the other and / or different films, to be fed quickly and easily to the working area. For this purpose, the cassettes are then in particular always adjusted in height so that the cassette with the desired type of film is level with the work area or the top of an arranged in this, already generated portion of a component to be produced and then a film in particular in the horizontal direction on the last melted layer, or, if it is the very first layer, be mounted on a working platform.
Was die erfindungsgemäße Vorrichtung angeht, kann sich diese - analog zu dem Vorstehend für das Verfahren beschriebene - in vorteilhafter Ausführungsform dadurch auszeichnen, dass die Mittel zur Bereitstellung von Materiallagen wenigstens eine insbesondere seitlich des Arbeitsbereiches angeordnete und/oder höhenverstellbare Kassette zum Vorhalten von Folien umfassen, der Einzugsmittel zum Fördern von Folien aus der Kassette in den Arbeitsbereich zugeordnet sind.As far as the device according to the invention is concerned, in an advantageous embodiment it may be characterized by the fact that the means for providing material layers comprise at least one cassette arranged and / or height-adjustable, in particular laterally of the working area, for holding foils, the feeding means are associated for conveying foils from the cassette into the working area.
Dann sind bevorzugt zwei oder mehr Kassetten mit diesen jeweils zugeordneten Einzugsmitteln vorgesehen, wobei insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsbereiches jeweils wenigstens eine Kassette angeordnet ist. Then, two or more cassettes are preferably provided with these respectively assigned feed means, wherein in particular at least two cassettes are arranged on two opposite sides of the work area.
Alternativ oder zusätzlich können die jeder Kassette zugeordneten Einzugsmittel jeweils wenigstens eine Rolle zur Förderung von Folien umfassen.Alternatively or additionally, the catch means associated with each cassette may each comprise at least one roller for conveying films.
Weiterhin können bevorzugt mehrere übereinander angeordnete Kassetten vorgesehen sein. Sind mehrere Kassetten zum Vorhalten von Folien vorhanden, können diese ferner bevorzugt alle höhenverstellbar gehalten sein.Furthermore, it is preferably possible to provide a plurality of cassettes arranged one above the other. If there are several cassettes for holding films, they can furthermore preferably all be held vertically adjustable.
Schließlich ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete und eingerichtete Steuereinrichtung vorgesehen. Diese ist dann insbesondere sowohl mit den Mitteln zur Bereitstellung übereinanderliegender Materiallagen, insbesondere der oder den Kassetten zum Vorhalten von Folien und zugehörigen Einzugsmitteln einerseits, sowie der Energie-, insbesondere Laserstrahleinrichtung andererseits verbunden und steuert diese zur Generierung von Bauteilen vorgegebener Geometrie aus einer Mehrzahl übereinanderliegender Folien. Die Steuereinrichtung kann auch als Steuer- und Recheneinrichtung ausgebildet und dazu eingerichtet sein, auf Basis einer ihr übergebenen Bauteilgeometrie eine geeignete Konfiguration übereinanderliegender Folien, insbesondere bei unterschiedlichen, zur Verfügung stehenden Folientypen zu ermitteln, beispielsweise für eine sich verjüngendes Bauteil eine Konfiguration zu ermitteln, gemäß derer die Größe der Folien dem Bauteil folgt, so dass der Verschnitt gering gehalten wird.Finally, in a further preferred embodiment of the device according to the invention, a control device designed and configured for carrying out the method according to the invention is provided. This is then connected in particular both with the means for providing superimposed material layers, in particular the cassette or cassettes for holding films and associated catchment means on the one hand, and the energy, in particular laser beam device on the other hand and controls these for generating components of predetermined geometry from a plurality of superimposed films , The control device can also be designed as a control and computing device and be set up to determine a suitable configuration of superimposed films, in particular for different, available film types, for example, to determine a configuration for a tapered component based on a given component geometry of which the size of the films follows the component, so that the waste is kept low.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
-
1 eine rein schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils, -
2 ein Blockdiagramm mit den Schritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 eine rein schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Folienanordnung für ein Bauteil, und -
4 eine rein schematische Schnittdarstellung einer weiteren beispielhaften Folienanordnung für ein Bauteil.
-
1 a purely schematic sectional view of an inventive device for the additive production of a component, -
2 a block diagram with the steps of an embodiment of the method according to the invention, -
3 a purely schematic sectional view of an exemplary film assembly for a component, and -
4 a purely schematic sectional view of another exemplary film assembly for a component.
Die
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Laserstrahleinrichtung
Schließlich weist die Vorrichtung Mittel zur Bereitstellung von Materiallagen in dem Arbeitsbereich
In den vier Kassetten
Jeder der vier Kassetten
Schließlich umfasst die Vorrichtung eine Steuer- und Recheneinrichtung
Konkret wird in Schritt
Auf Basis der bereitgestellten Geometrie wird in Schritt
In Schritt
In Schritt
Die auf der Bauplattform
Nachdem das Aufschmelzen der Folie
Die Schritte
Dann wird in Schritt
Schließlich wird die Kassette
Vorhandene Folienreste können - insbesondere aufgrund des für jede Folie
Die Schritte
In den
Die Folienanordnung gemäß
In der
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bieten eine Vielzahl von Vorteilen. Einerseits wird ein sehr schneller 3D Druck möglich, da durch den Rückgriff auf Folien
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014222302 A1 [0005]DE 102014222302 A1 [0005]
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