DE102017211657A1 - Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils mit Schutzgasführung und Verfahren - Google Patents

Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils mit Schutzgasführung und Verfahren Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zur additiven Herstellung eines Bauteils aus einem Pulverbett angegeben. Die Vorrichtung umfasst eine parallel zu dem Pulverbett (PB) bewegliche Einrichtung (10) zum Führen eines Schutzgases (SG) über das Pulverbett (PB) während der additiven Herstellung des Bauteils (3), wobei die Einrichtung (10) eine Vielzahl von in einer Reihe, senkrecht zu einer Bewegungsrichtung (BR) angeordneten Schutzgaseinlässen (11) aufweist und wobei die Einrichtung (10) weiterhin zum Führen einer laminaren Schutzgasströmung ausgebildet ist. Weiterhin wird ein entsprechendes Verfahren angegeben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils aus einem Pulverbett mit einer parallel zu dem Pulverbett oder einer entsprechenden Pulverbettebene beweglichen Einrichtung zum Führen eines Schutzgases. Weiterhin wird ein Verfahren zum additiven Herstellen des Bauteils angegeben, welches mittels der Vorrichtung durchgeführt werden kann.
  • Das Bauteil ist vorzugsweise für den Einsatz in einer Strömungsmaschine, vorzugsweise im Heißgaspfad einer Gasturbine vorgesehen. Das Bauteil besteht vorzugsweise aus einer Nickelbasis- oder Superlegierung, insbesondere einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung. Die Legierung kann ausscheidungsgehärtet oder ausscheidungshärtbar sein.
  • Generative oder additive Herstellungsverfahren umfassen beispielsweise als Pulverbettverfahren das selektive Laserschmelzen (SLM) oder Lasersintern (SLS), oder das Elektronenstrahlschmelzen (EBM).
  • Ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen ist beispielsweise bekannt aus EP 2 601 006 B1 .
  • Zum Stand der Technik, beispielsweise bei selektiven Laserschmelzverfahren gehört ein Beschichter, welcher gleichzeitig eine Pulverförderung aufweist und für das Aufbringen einer neuen Schicht auf einer Herstellungsoberfläche beidseitig oder bidirektional über das Pulverbett bewegt werden kann.
  • Additive Fertigungsverfahren (englisch: AM: „additive manufacturing“) haben sich als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bauteile, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen. Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten vorteilhaft, da ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt eines Bauteils direkt auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei erfolgen kann.
  • Weiterhin ist die additive Fertigung besonders vorteilhaft für die Entwicklung oder Herstellung von Prototypen, welche beispielsweise mittels konventioneller subtraktiver oder spanender Verfahren oder Gusstechnologie nicht oder nicht effizient hergestellt werden können.
  • In SLM-Anlagen des Standes der Technik wird üblicherweise eine Schutzgasströmung während der additiven Herstellung über ein Pulverbett aus Basismaterial für das Bauteil geführt, um einerseits Schmauch oder Schweißspritzer aus dem Bauraum abzuführen und andererseits eine Oxidation oder Korrosion der aufzubauenden Bauteile weitgehend zu verhindern. Die Schutzgasströmung hat einen starken Effekt auf die Bauteilqualität beim SLM-Verfahren. Laminare Strömungen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases verbessern zwar die Prozessstabilität und Bauteilqualität entscheidend. Die Geschwindigkeit kann jedoch nicht beliebig erhöht werden, da die Pulverpartikel weggeblasen werden und/oder Verwirbelungen entstehen können.
  • Insbesondere bei Anlagen oder Maschinen mit großen Bauräumen, beispielsweise mit Abmessungen der Bauplatte von mehr als 300 × 300 mm, ist eine Schutzgasführung daher mit den bisher bekannten Mitteln des Standes der Technik nicht mehr homogen bzw. laminar.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, welche beispielsweise eine laminare, insbesondere homogene Schutzgasströmung in additiven Fertigungsanlagen mit besonders großen Bauräumen ermöglichen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Prozesseffizienz und Bauteilqualität der Bauteile zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils aus einem Pulverbett umfassend eine parallel zu dem Pulverbett bewegliche Einrichtung zum Führen eines Schutzgases über das Pulverbett während der oder für die additive Herstellung des Bauteils, wobei die Einrichtung, beispielsweise eine Mehrzahl von in einer Reihe senkrecht zu einer Bewegungsrichtung angeordneten Schutzgaseinlässen oder Düsen aufweist, und wobei die Einrichtung weiterhin zum Führen einer laminaren und/oder homogenen Schutzgasströmung ausgebildet ist. Die Laminarität kann insbesondere durch die Ausgestaltung der Schutzgaseinlässe und den entsprechenden Durchfluss realisiert werden.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils mittels der Vorrichtung. Das Verfahren kann ebenfalls ein Auftragsverfahren einer neuen Pulverschicht auf das Pulverbett („reoating“) beschreiben. Während des Verfahrens bzw. der additiven Herstellung des Bauteils wird die Einrichtung der Bewegung eines Energiestrahls nachgeführt, sodass der Schritt des Bestrahlens oder Verfestigens zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Schritt des Auftragens einer neuen Pulverschicht erfolgen kann.
  • Insbesondere kann durch die Beweglichkeit der Einrichtung parallel zu dem Pulverbett oder einer Pulverbettebene bzw. das vorgestellte Verfahren eine besonders intelligente Führung der Einrichtung zum Abführen des Schutzgases und damit von entstehenden Schweißspritzen und Schmauch oder oxidativer oder korrosiver Gasbestandteile ermöglicht werden. Insbesondere kann die Einrichtung, beispielsweise bei SLM-Verfahren durch die vorgestellten Mittel einer Laserbewegung zum besonders zweckmäßigen Absaugen des Schutzgases, nachgeführt werden.
  • Bei entsprechenden Verfahren des Standes der Technik ist eine Schutzgaseinrichtung lediglich stationär am Rand des Pulverbettes angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung bietet weiterhin den Vorteil, dass die Einrichtung an einen Beschichter (engl.: „recoater“) koppelbar ist und/oder insbesondere von diesem getragen werden kann.
  • In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung ein Aufrüstsatz für eine additive Herstellungsanlage und/oder für einen Beschichter einer entsprechenden Anlage.
  • Die Vorrichtung kann weiterhin die Einrichtung darstellen.
  • In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung ein Beschichter.
  • In einer Ausgestaltung wird jeder der Schutzgaseinlässe über flexible Leitungen derart an eine Schutzgasversorgung angeschlossen, dass an jedem Gaseinlass der gleiche Gasdruck ausgebildet wird. Dies hat insbesondere vorteilhafte Eigenschaften auf die Laminarität der Schutzgasströmung.
  • In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Bestrahlungseinrichtung zum Verfestigen von Pulver mittels eines Energiestrahls auf.
  • In einer Ausgestaltung ist die Bewegung der Einrichtung während der additiven Herstellung mit einer Bewegung des Energiestrahls, beispielsweise durch den entsprechenden Betrieb oder eine entsprechende Ansteuerung der Bestrahlungsvorrichtung, gekoppelt.
  • Der Ausdruck „koppeln“ soll vorliegend bedeuten, dass beispielsweise Bewegungen der Einrichtung und der Bestrahlungseinrichtung korrelieren oder aneinander angepasst sind. Dabei müssen die entsprechenden Komponenten nicht unbedingt synchron bewegt werden. Alternativ kann eine der Komponenten relativ zu der anderen vor- und/oder nachgeführt werden. Diese erlaubt, die Schutzgasströmung, beispielsweise abhängig von der Geometrie des additiv herzustellenden Bauteils, anzupassen.
  • In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Absaugeinrichtung, zum Absaugen des Schutzgases aus dem Bauraum auf, wobei die Absaugeinrichtung in einem vorbestimmten Abstand entlang der Bewegungsrichtung der Einrichtung zusammen mit dieser über das Pulverbett beweglich ist oder - gemäß dem beschriebenen Verfahren - bewegt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht mit Vorteil die Führung einer besonders guten Schutzgasströmung, da durch eine bewegliche Absaugeinrichtung die Laminarität der Strömung besonders einfach aufrechterhalten und abhängig von den individuellen Schmelz- oder Schweißbedingungen gewählt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Beschichter zum Auftragen einer neuen Pulverschicht auf, wobei der Beschichter während einer Beschichtungsbewegung über das Pulverbett, die Einrichtung zum Führen des Schutzgases für die additive Herstellung trägt.
  • In einer Ausgestaltung weist der Beschichter eine Pulverförderung auf, beispielsweise ein Pulverreservoir, welches ebenfalls über das Pulverbett bewegt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung ist die Pulverförderung zum Ausführen einer bidirektionalen Beschichtung eingerichtet, d.h. vorzugsweise parallel zu dem Pulverbett in zwei entgegengesetzte Richtungen („bidirektional“) relativ zu dem Pulverbett beweglich.
  • In einer Ausgestaltung ist an jeder Seite des Beschichters eine Einrichtung zum Führen des Schutzgases, wie oben beschrieben, angebracht. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Prozess der additiven Herstellung besonders zeiteffizient erfolgen, da ein Beschichten und Bestrahlen bzw. Belichten des Pulverbettes zumindest teilweise gleichzeitig oder synchron ermöglicht wird. Gemäß dieser Ausgestaltung können weiterhin zwei der oben beschriebenen Absaugeinrichtungen in oder für die Vorrichtung vorgesehen sein, sodass ein Schutzgas auch bidirektional geführt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung erfolgt das Nachführen der Einrichtung gemäß dem beschriebenen Verfahren kontinuierlich, insbesondere derart, dass sich eine Bewegungsgeschwindigkeit der Einrichtung einer Geschwindigkeit des Energiestrahls anpasst, insbesondere angleicht.
  • In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt das beschriebene Nachführen der Einrichtung schrittweise, beispielsweise derart, dass die Einrichtung erst dann einer Bewegung des Energiestrahls nachgeführt wird, wenn durch den Energiestrahl ein vorbestimmter Bereich des Pulverbettes bestrahlt wurde. Diese Variation wirkt sich gegebenenfalls weiterhin positiv auf die Zeiteffizienz des Herstellungsverfahrens aus.
  • In einer Ausgestaltung wird eine Richtung von Bestrahlungsvektoren zum Verfestigen von Pulver entgegengesetzt zu einer Richtung der Schutzgasströmung gewählt. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhafterweise ein besseres Verfestigungsergebnis erreicht werden, d.h. ein verbesserter Materialaufbau, beispielsweise mit weniger Materialkorrosion, -oxidation, und/oder eine verminderte Rissanfälligkeit des Bauteils. Die genannte Richtung der Schutzgasströmung entspricht zweckmäßigerweise auch der Bewegungsrichtung der Einrichtung bzw. der Richtung der Beschichterbewegung.
  • Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorliegend auf die Vorrichtung oder die Einrichtung beziehen, können ferner das Verfahren betreffen oder umgekehrt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
  • Die Figur (1) zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
  • Anhand der Figur wird eine Vorrichtung 100 beschrieben, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung bzw. zum additiven Herstellen eines Bauteils angedeutet.
  • Die Vorrichtung 100 kann eine additive Herstellungsanlage, beispielsweise eine SLM-Anlage oder einen Teil einer solchen Anlage bezeichnen. Alternativ dazu kann es sich bei der Anlage um eine EBM-Anlage oder ein entsprechendes Herstellungsverfahren handeln.
  • Die Vorrichtung 100 weist eine Einrichtung 10 auf.
  • Die Vorrichtung 100 kann die Einrichtung 10 darstellen.
  • Die Einrichtung 10 ist zum Führen eines Schutzgases SG über ein Pulverbett PB während der additiven Herstellung eines Bauteils 3 ausgebildet.
  • Das Bauteil 3 befindet sich vorliegend vorzugsweise in seiner additiven Herstellung oder ist lediglich teilweise aufgebaut oder hergestellt. Zum Aufbauen einer weiteren Bauteillage wird vorzugsweise mit einem Beschichter (vgl. Bezugszeichen 20) eine neue Lage oder Schicht S von Pulver 5 über oder auf einer Herstellungsoberfläche HO verteilt. Dieses Pulver 5 wird selektiv anschließend beispielsweise mit einer Bestrahlungseinrichtung (vgl. Bezugszeichen 20), vorzugsweise einem Laser, entsprechend der gewünschten Geometrie des Bauteils 3 aufgeschmolzen und anschließend verfestigt.
  • Die Vorrichtung 100 weist einen Beschichter 20 auf. Der Beschichter 20 ist vorzugsweise entlang einer Bewegungsrichtung BR beweglich über dem Pulverbett PB angeordnet. Der Beschichter 20 weist weiterhin vorzugsweise ein Pulverreservoir oder einen Pulvervorrat (nicht explizit gekennzeichnet) mit Pulver 5 auf. Zum Befüllen des Pulvervorrats ist der Beschichter vorzugsweise an eine Pulverversorgung PV angeschlossen. Mit dem Beschichter 20 können vorzugsweise in bidirektionaler Weise Pulverschichten S aufgebracht werden, d.h. das Pulver 5 kann auf der Herstellungsoberfläche HO abgelegt und gleichzeitig als Schicht parallel zu dem Pulverbett PB verstrichen werden.
  • Das Schutzgas SG wird während des Aufbaus des Bauteils 3, d.h. vorzugsweise während eines Bestrahlungsvorgangs zum Verfestigen von Pulver 5, durch eine Mehrzahl von Schutzgaseinlässen 11 auf bzw. über das Pulverbett PB geführt (vergleiche die gebogenen Pfeile in der Figur).
  • Die Schutzgasströmung andeutenden Pfeile sind parallel dargestellt, wodurch eine Homogenität und Laminarität des Schutzgases SG verdeutlicht werden soll. Die Einrichtung 10 weist zweckmäßigerweise eine Gasversorgung GV zum Versorgen der Einrichtung 10 mit Schutzgas, beispielweise Argon oder Stickstoff auf, oder ist an diese angeschlossen.
  • Die Schutzgaseinlässe 11 sind vorzugsweise reihenweise und senkrecht zu der Bewegungsrichtung BR angeordnet. Weiterhin können die Schutzgaseinlässe 11 über flexible Leitungen derart an die Gasversorgung GV angeschlossen sein, dass an jedem der Einlässe der gleiche Gasdruck (Staudruck) ausgebildet wird.
  • Die Einrichtung 10 ist vorzugsweise an den Beschichter 20 gekoppelt oder wird von diesem getragen. Dies ist für den additiven Aufbauprozess (zeitlich) besonders zweckmäßig, da durch diese Ausgestaltung beispielsweise eine (neue) Pulverschicht gleichzeitig aufgebracht und eine vorherige verfestigt werden kann.
  • In der in der Figur dargestellten Situation wird der Beschichter 20 relativ zu dem Pulverbett PB bzw. dem bisher aufgebauten Bauteil 3 entlang einer Bewegungsrichtung BR (nach links) bewegt. Das Schutzgas SG wird weiterhin im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung BR aus den Schutzgaseinlässen 11 auf das Pulverbett PB geführt.
  • In 1 ist weiterhin eine Bestrahlungseinrichtung 30, beispielsweise eine Elektronen- oder Laserstrahlquelle eingezeichnet. Bestrahlungseinrichtung 30 weist einen Scanner 1 auf. Mittels des Scanners 1, kann ein Energiestrahl, beispielsweise Laserstrahl, über das Pulverbett gerastert oder gescannt werden, um Pulver 5 entsprechend der gewählten Bauteilgeometrie des Bauteils 3 zu verfestigen. Die Beschichtung einer neuen Pulverlage sowie die Bestrahlung einer zuvor aufgebrachten Pulverschicht S können vorliegend mit Vorteil prozesseffizient zumindest teilweise gleichzeitig erfolgen.
  • Eine laminare und homogene Schutzgasführung über dem Pulverbett PB ist vorliegend in den beschriebenen Herstellungsverfahren besonders wichtig, da Inhomogenitäten oder Turbulenzen in der Strömung Pulverpartikel wegblasen oder verwirbeln können und somit eine einheitliche Schichtdicke beim Materialauftrag verhindern, mithin Aufbaufehler im Bauteil 3 verursachen. Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung 100 mindestens eine Absaugeinrichtung 40, zum Absaugen von bereits über das Pulverbett PB geführtem Schutzgas SG auf. Ähnlich oder analog zu den Schutzgaseinlässen 11 kann die Absaugeinrichtung 40 eine Mehrzahl von Gasauslässen (nicht explizit gekennzeichnet) aufweisen, um eine möglichst laminarer Schutzgasströmung auszubilden.
  • Vorzugsweise ist die Absaugeinrichtung 40, beispielsweise in einem konstanten Abstand A, von der Einrichtung 10 beabstandet und synchron mit dieser bewegbar, eingerichtet. Der Abstand A kann beispielsweise in horizontaler oder lateraler Richtung circa der halben Abmessung des Pulverbettes PB entsprechen. Das Pulverbett PB wird für den Aufbau des Bauteils 3 vorzugsweise in diesem Bereich, d.h. zwischen der Einrichtung 10 und der Absaugeinrichtung 40 von der Bestrahlungseinrichtung 30 bestrahlt.
  • Vorliegend ist die Bewegung der Einrichtung 10, vorzugsweise die Bewegung der Einrichtung zusammen mit dem Beschichter 20 oder umgekehrt, an die Bewegung des Energiestrahls 2 gekoppelt. Dies ermöglicht es, innerhalb eines gewissen Abstandes, beispielsweise der Hälfte des Abstandes A, die Einrichtung 10 einer Bewegung des Energiestrahls 2 nachzuführen.
  • Das genannte Nachführen kann beispielsweise mit einem bestimmten Abstand bzw. einer Nachführungslänge NFL zwischen der Einrichtung 10 und dem Energiestrahl 2 erfolgen. Die Nachführungslänge NFL wird vorzugsweise parallel zu der Bewegungsrichtung BR gemessen.
  • Das Nachführen kann weiterhin kontinuierlich bzw. synchron oder schrittweise erfolgen.
  • Bei der kontinuierlichen Nachführung der Einrichtung 10 kann vorliegend insbesondere eine Bewegungsgeschwindigkeit der Einrichtung (entlang der Bewegungsrichtung BR nach links) einer, beispielsweise mittleren, Geschwindigkeit des Energiestrahls entlang der Bewegungsrichtung angepasst oder angeglichen werden. Dies kann durch eine Steuerung (nicht explizit gekennzeichnet) erfolgen. Bei der genannten Anpassung oder Angleichung kann vorzugsweise eine Bestrahlungsstrategie, d.h. eine Unterteilung der aufzuschmelzenden und zu verfestigenden Schicht in Bestrahlungsvektoren (vergleiche Bestrahlungsvektoren V weiter unten) berücksichtigt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Nachführen der Einrichtung schrittweise erfolgen, d.h. beispielsweise derart, dass die Einrichtung erst dann der Bewegung des Energiestrahls nachgeführt wird, wenn durch den Energiestrahl ein vorbestimmter Bereich des Pulverbettes PB bestrahlt wurde. Die Situation ist insbesondere in der Figur gezeigt, wobei ein Bereich B, welcher vorliegend in Bestrahlungsvektoren V (vergleiche horizontale Pfeile) unterteilt ist, zunächst bestrahlt (und damit entsprechend Bauteilmaterial verfestigt) wird und anschließend erst die Einrichtung 10 und vorzugsweise die Absaugeinrichtung 40 einem neu zu bestrahlenden Bereich des Pulverbetts zu- oder nachgeführt wird. Nachdem also dieser Bereich B bestrahlt wurde, wird die Einrichtung 10 vorzugsweise über diesen Bereich B gefahren und beschichtet einen weiteren Abschnitt (nicht explizit gekennzeichnet) des Pulverbetts PB gleichzeitig durch den Beschichter 20. Vorliegend ist die Richtung der Bestrahlungsvektoren V antiparallel oder entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung BR (nach links) gewählt.
  • Das Schutzgas SG wird dabei vorzugsweise entgegengesetzt zu der Bestrahlungrichtung (vgl. Vektoren V) über das Pulverbett PB geführt, was ein verbessertes Aufbauergebnis zur Folge hat.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise an beiden Seiten des Beschichters 20 eine entsprechende Einrichtung 10 vorgesehen, sodass beispielsweise bidirektional beschichtet, also belichtet oder bestrahlt werden kann, und dabei jeweils beim Belichten ansprechendes Schutzgas über das Pulverbett geführt wird. Bei einer an die in der Figur gezeigte Situation anschließende Bewegung des Beschichters 20 (vergleiche gestrichelte Pfeil nach rechts) wird dann mit anderen Worten bei der Rückbewegung des Beschichters 20 ebenfalls gleichzeitig ein Bereich des Bauteils additiv aufgebaut und ein zuvor bestrahlter oder belichteter Bereich mit einer neuen Pulverschicht S beschichtet.
  • Anders als in der Figur dargestellt, kann die Einrichtung ohne den Beschichter 20 über dem Pulverbett verfahrbar sein. Mit anderen Worten werden erfinderische Vorteile ebenfalls dadurch ermöglicht, dass die Einrichtung 10 beweglich und beispielsweise dem Energiestrahl 2 nachführbar über das Pulverbett bewegt werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2601006 B1 [0004]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (100) zur additiven Herstellung eines Bauteils aus einem Pulverbett umfassend eine parallel zu dem Pulverbett (PB) bewegliche Einrichtung (10) zum Führen eines Schutzgases (SG) über das Pulverbett (PB) während der additiven Herstellung des Bauteils (3), wobei die Einrichtung (10) eine Mehrzahl von in einer Reihe, senkrecht zu einer Bewegungsrichtung (BR) angeordneten Schutzgaseinlässen (11) aufweist und wobei die Einrichtung (10) weiterhin zum Führen einer laminaren Schutzgasströmung ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei jede der Schutzgaseinlässen (11) über flexible Leitungen derart an eine Schutzgasversorgung (GV) angeschlossen ist, dass an jedem Schutzgaseinlass (11) der gleiche Gasdruck ausgebildet wird.
  3. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, welche eine Bestrahlungseinrichtung (30) zum Verfestigen von Pulver (5) mittels eines Energiestrahls (2) aufweist, und wobei eine Bewegung der Einrichtung während der additiven Herstellung mit einer Bewegung des Energiestrahls gekoppelt ist.
  4. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Absaugeinrichtung (40) zum Absaugen des Schutzgases (SG) aus einem Bauraum (R) aufweist, wobei die Absaugeinrichtung (40) in einem vorbestimmten Abstand (A) entlang der Bewegungsrichtung (BR) der Einrichtung (10) zusammen mit dieser über das Pulverbett (PB, 5) beweglich ist.
  5. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen Beschichter (20) zum Auftragen einer neuen Pulverschicht (S) aufweist, wobei der Beschichter (20) während einer Beschichtungsbewegung über das Pulverbett (PB) die Einrichtung (10) zum Führen des Schutzgases (SG) für die additive Herstellung trägt.
  6. Vorrichtung (100) gemäß vorherigem Anspruch 5, wobei der Beschichter (10) eine Pulverförderung (PV) aufweist und zum Ausführen einer bidirektionalen Beschichtung eingerichtet ist, und wobei in Bewegungsrichtung (BR) betrachtet an jeder Seite des Beschichters (20) eine Einrichtung (10) zum Führen des Schutzgases (SG) angebracht ist.
  7. Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils (HO) mittels einer Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (10) während der additiven Herstellung des Bauteils (3) der Bewegung eines Energiestrahls (2) nachgeführt wird, sodass der Schritt des Bestrahlens oder Verfestigens zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Schritt des Auftragens einer neuen Pulverschicht (S) erfolgt.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Nachführen der Einrichtung kontinuierlich erfolgt, insbesondere derart, dass sich eine Bewegungsgeschwindigkeit der Einrichtung (10) einer Geschwindigkeit des Energiestrahls (2) anpasst.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Nachführen der Einrichtung (10) schrittweise erfolgt, beispielsweise derart, dass die Einrichtung (10) erst dann der Bewegung des Energiestrahls (2) nachgeführt wird, wenn durch den Energiestrahl (2) ein vorbestimmter Bereich (B) des Pulverbettes (PB) bestrahlt wurde.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei eine Richtung von Bestrahlungsvektoren (V) zum Verfestigen von Pulver (5) entgegengesetzt zu einer Richtung der Schutzgasströmung (BR) gewählt wird.
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