DE102018109125A1 - Additive-Herstellung-Testeinrichtung mit Pulverprobennahmekapsel - Google Patents

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Jose Troitino Lopez
Tiffany Muller Craft
Donnell Eugene Crear
Kassy Moy Hart
Kamilla Koenig-Urban
Eric Eicher McCONNELL
Danijel Medved
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Abstract

Eine Testeinrichtung (108, 308) ist offenbart, die während einer Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils (10, 102) ausgebildet wird. Die Testeinrichtung (108, 308) kann eine Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) enthalten, die eine Kammer (110, 152, 352) zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung und eine abnehmbare Kappe (160, 360) aufweist, die ein Ende (162) der Kammer (110, 152, 352) verschließt. Alternativ kann eine Testeinrichtung (108, 308) ein Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil (14, 310) und mindestens ein zusätzliches Testelement enthalten, das eine Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312), die mit dem QC-Teil (14, 310) integral verbunden ist und eine Kammer (110, 152, 352) zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung aufweist. Das QC-Teil (14, 310) ist mit dem Bauteil (10, 102) bis auf das wenigstens eine Testelement identisch. Das QC-Teil (14, 310) und das wenigstens eine Testelement werden während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung wie das Bauteil (10, 102) ausgebildet.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein eine Additive-Herstellung und speziell eine Qualitätsprüfungstesteinrichtung mit einer Metallpulverprobennahmekapsel für eine Metallpulver-Additive-Herstellung.
  • Das Tempo der Veränderung und Verbesserung auf den Gebieten der Energieerzeugung, Luftfahrt und anderer Bereiche ging mit einer umfangreichen Forschung zur Herstellung von Komponenten einher, die auf diesen Gebieten verwendet werden. Die herkömmliche Herstellung metallischer Komponenten beinhaltet im Allgemeinen ein Wegfräsen oder Abschneiden von Regionen von einer Metallbramme, bevor das geschnittene Metall behandelt und modifiziert wird, um ein Teil zu erhalten, das mittels Computermodellen und CAD-Software simuliert worden sein kann. Fertigungsteile, die aus Metall geformt sein können, beinhalten beispielsweise Schaufelblattkomponenten für den Einbau in einer Turbomaschine, wie beispielsweise in einem Flugzeugtriebwerk oder Stromerzeugungssystem. Die in der Technik auch als „3D-Druck“ bekannte Entwicklung der Additive-Herstellung, kann Herstellungskosten reduzieren, indem ermöglicht ist, solche Komponenten rascher und von Einheit zu Einheit mit zweckmäßigen Änderungen auszubilden. Einige Vorrichtungen, die durch Additive-Herstellung hergestellt werden, können zu Beginn in entsprechenden Verarbeitungsstufen als mehrere einzelne Komponenten ausgebildet werden, bevor sie in einem nachfolgenden Prozess zusammengebaut werden. Unter weiteren Vorteilen kann Additive-Herstellung von einem Rechner erzeugte Modelle unmittelbar auf einen Herstellungsprozess anwenden, während kostengünstigere Werkstoffe und/oder Rohmaterialien genutzt werden.
  • Einige Formen von Additive-Herstellung (Additive Manufacturing, AM) ermöglichen, eine Komponente ausgehend von einem Bett eines feinen Metallpulvers auszubilden, das auf einer Aufbauplattform angeordnet wird und durch einen Elektronenstrahl oder Laser (z.B. mittels Wärmebehandlung, wie beispielsweise Sintern) verarbeitet wird, um eine Komponente oder Unterkomponente zu bilden. Eine Herausforderung in Zusammenhang mit einer AM, die Metallpulver verwendet, und insbesondere mit Verfahren, die Metallpulver wiederverwenden, ist die Sicherstellung der Qualität des Teils während seiner Herstellung. Wie in 1 gezeigt, wird herkömmlich eine Anzahl von Testeinrichtungen 14, 16, 18, 20 für eine Prüfung unterschiedlicher Aspekte mit einem oder mehreren (als runde Strukturen gezeigten) Bauteilen 10 auf einer einzelnen Aufbauplattform 12 unter Verwendung derselben Aufbauparameter, z.B. Upskin, Downskin, Hatch und dergleichen, additiv hergestellt. Die Testeleinrichtungen können genutzt werden, um die Konformität des Pulvers und Metalls mit den AM-Güteanforderungen und der Bauteilqualität zu verfolgen. Beispielsweise kann ein mit dem Bauteil 10 identisches Qualitätsprüfungsteil 14 zur metallographischen Analyse gebildet werden; ein Zugstab 16 (mit breiteren äußere Enden und einer schmaleren Mitte) kann gebildet werden, um eine Prüfung mechanischer Eigenschaften zu ermöglichen; ein zylindrischer oder rechteckiger Teststab 18, der gleich hoch ist wie das Bauteil 10, kann genutzt werden, um Ausfallzeitbezeugungsmerkmale aufzuzeichnen und Oberflächenrauhigkeit und/oder Härte zu messen; und eine Pulverprobennahmekapsel 20 kann gebildet werden, um eine Probe nicht geschmolzenen Metallpulvers mit Blick auf eine Beibehaltung der Pulverqualität und auf eine Analyse der Pulverchemie und Partikelgröße aufzufangen.
  • Die Testeinrichtungen bereiten eine Reihe von Problemen. Beispielsweise wird jede Testeinrichtung 14, 16, 18, 20 mit den Bauteilen 10 gleichzeitig, jedoch von diesen getrennt und voneinander getrennt, aufgebaut. Dementsprechend nimmt jede Testeinrichtung wertvollen Raum auf der Aufbauplattform 12 ein und kann folglich die Anzahl der Bauteile 10 verringern, die auf der Aufbauplattform gedruckt werden. Zusätzlich zieht die Herstellung jeder Testeinrichtung Zeit von der Herstellung der Bauteile ab und verbraucht wertvolles Metallpulver. Mit speziellem Blick auf die Pulverprobennahmekapsel 20 bereitet die Bereitstellung einer ausreichenden Stütze für die Kapsel zusätzliche Probleme. Gewöhnlich wird die Kapsel auf einem großen Unterbau 22 auf der Aufbauplattform 12 aufgebaut. Die herkömmliche Praxis für die Entfernung der Kapsel von der Plattform erfordert eine Drahterosionsbearbeitung (Electro-Discharge Machining, EDM), die die Kapsel beschädigen kann. Weiter müssen herkömmliche Kapseln mechanisch aufgeschnitten werden, was zu Problemen mit der Handhabung des Metallpulvers, z.B. ein Verschütten, eine Verteilung in die Luft und dergleichen, führen kann. Die beschriebenen Probleme können die Metallpulverprobe, z.B. aufgrund einer Einwirkung und/oder Verunreinigung, für eine Prüfung unbrauchbar machen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erster Aspekt der Beschreibung schafft eine Testeinrichtung, die während einer Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils ausgebildet wird, wobei die Testeinrichtung aufweist: eine Metallpulverprobennahmekapsel mit einer Kammer zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung; und eine abnehmbare Kappe, die ein Ende der Kammer verschließt.
  • Ausführungsformen der Testeinrichtung gemäß des ersten Aspekts können beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
  • In Ausführungsformen der Testeinrichtung kann die Metallpulverprobennahmekapsel eine Außenfläche aufweisen, die durch ein erstes kegelig zulaufendes Ende ausgebildet ist, das von einem zweiten kegelig zulaufenden Ende durch einen länglichen Körper getrennt ist, wobei die abnehmbare Kappe an dem ersten kegelig zulaufenden Ende angeordnet ist. Ausführungsformen des Testelements können einen ebenen Testbereich aufweisen, der auf dem länglichen Körper angeordnet ist.
  • Jede beliebige Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann ferner eine einzelne, manuell abbrechbare Stütze aufweisen, die sich von dem zweiten kegelig zulaufenden Ende aus erstreckt, um die Metallpulverprobennahmekapsel auf einer Aufbauplattform zu stützen.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung können das erste kegelig zulaufende Ende und das zweite kegelig zulaufende Ende jeweils eine Außenfläche aufweisen, von der wenigstens ein Abschnitt konisch sein kann, und der längliche Körper kann eine zylindrische Außenfläche aufweisen.
  • Jede beliebige Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann ferner eine einzelne, manuell abbrechbare Aufbauplattformstütze aufweisen, die sich von einem Ende der Metallpulverprobennahmekapsel aus erstreckt, um die Metallpulverprobennahmekapsel auf einer Aufbauplattform zu stützen.
  • Jede beliebige Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann ferner einen ebenen Testbereich aufweisen, der an einer Außenfläche der Metallpulverprobennahmekapsel angeordnet ist.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann die Metallpulverprobennahmekapsel eine Außenfläche aufweisen, die durch eines von Folgendem definiert ist: einen wulstförmigen Körper, einen zylindrischen Körper und einen dreidimensionalen Rhombuskörper.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann die Metallpulverprobennahmekapsel mit einem Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil integral verbunden sein, das im übrigen mit dem Bauteil identisch ist, wobei das QC-Teil und das Bauteil während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung ausgebildet werden.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung können die Metallpulverprobennahmekapsel und das QC-Teil eine Höhe aufweisen, die identisch mit einer Höhe des Bauteils ist.
  • Jede beliebige Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann ferner einen Zugstab aufweisen, der mit dem QC-Teil integral verbunden ist.
  • Jede beliebige Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann ferner einen Teststab aufweisen, der mit dem QC-Teil integral verbunden ist.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann die Metallpulverprobennahmekapsel an einer ihrer Außenflächen einen ebenen Testbereich aufweisen.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann die abnehmbare Kappe an der Kammer durch einen Spannungskonzentrationsbereich angebracht sein, der dazu eingerichtet ist, manuell abzubrechen, so dass ein Entfernen der Kappe und ein Erzeugen einer Öffnung zu der Kammer ermöglicht ist.
  • Ein zweiter Aspekt der Beschreibung schafft eine Testeinrichtung, die während einer Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils ausgebildet wird, wobei die Testeinrichtung aufweist: ein Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil; und mindestens ein zusätzliches Testelement mit einer Metallpulverprobennahmekapsel, die mit dem QC-Teil integral verbunden ist und eine Kammer zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung aufweist, wobei das QC-Teil mit dem Bauteil bis auf das wenigstens eine Testelement identisch ist, wobei das QC-Teil und das wenigstens eine Testelement während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung wie das Bauteil ausgebildet werden.
  • Ausführungsformen der Testeinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt können beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann die Metallpulverprobennahmekapsel eine abnehmbare Kappe aufweisen, die ein Ende der Kammer verschließt.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung können die Metallpulverprobennahmekapsel und das QC-Teil eine Höhe aufweisen, die mit eine Höhe des Bauteils identisch ist.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann das wenigstens eine Testelement ferner einen Zugstab aufweisen, der mit dem QC-Teil integral verbunden ist.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann das wenigstens eine Testelement ferner einen Teststab aufweisen, der mit dem QC-Teil integral verbunden ist.
  • Bei jeder beliebigen Ausführungsform der oben erwähnten Testeinrichtung kann die Metallpulverprobennahmekapsel an einer ihrer Außenflächen einen ebenen Testbereich aufweisen.
  • Die der Veranschaulichung dienenden Aspekte der vorliegenden Beschreibung sind dazu eingerichtet, die hier beschriebenen Probleme und/oder nicht erörterte sonstige Probleme zu lösen.
  • Figurenliste
  • Diese und weitere Merkmale dieser Beschreibung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der vielfältigen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, die vielfältige Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, in denen:
    • 1 eine ebene, schematische Ansicht einer herkömmlichen Aufbauplattform mit einer Anzahl herkömmlicher Testeinrichtung zeigt.
    • 2 ein Blockdiagramm eines Additive-Herstellungsverfahrens mit einem nichtflüchtigen von einem Computer auslesbaren Speichermedium zeigt, das einen Code speichert, der ein Bauteil und eine Testeinrichtung darstellt, gemäß Ausführungsformen der Beschreibung.
    • 3 eine ebene, schematische Ansicht einer Aufbauplattform zeigt, die eine Testeinrichtung aufweist, gemäß Ausführungsformen der Beschreibung.
    • 4 eine perspektivische Draufsicht einer Aufbauplattform zeigt, die eine Testeinrichtung aufweist, gemäß Ausführungsformen der Beschreibung.
    • 5 eine Seitenansicht einer Testeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 6 die Testeinrichtung von 5 in einer Querschnittsansicht gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 7 eine perspektivische Ansicht einer Testeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 8 eine perspektivische Schnittansicht der Testeinrichtung von 7 gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 9 eine vergrößerte Schnittansicht einer abnehmbaren Kappe der Testeinrichtung von 5 und 7 gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 10 eine perspektivische Ansicht einer Testeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 11 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer abnehmbaren Kappe der Testeinrichtung von 10 gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 12 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer abnehmbaren Kappe der Testeinrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 13 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer abnehmbaren Kappe der Testeinrichtung von 10 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 14 eine perspektivische Ansicht einer Testeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 15 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer abnehmbaren Kappe der Testeinrichtung von 14 gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 16 eine perspektivische Ansicht der Testeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 17 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer abnehmbaren Kappe der Testeinrichtung von 16 gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 18 eine perspektivische Ansicht einer Testeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
    • 19 eine perspektivische Ansicht eines Testelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beschreibung zeigt.
  • Zu beachten ist, dass die Zeichnungen der Beschreibung nicht maßstäblich sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Erfindung veranschaulichen und sollten daher nicht als den Schutzumfang der Beschreibung beschränkend erachtet werden. In den Zeichnungen bezeichnen gleichartige Bezugszeichen gleichartige Elemente.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie oben erwähnt, schafft die Beschreibung eine Testeinrichtung für eine Metallpulver-Additive-Herstellung. Die Testeinrichtung wird während der Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils ausgebildet und kann vielfältige Testelemente beinhalten, die eine Prüfung des Metallpulvers und einer Anzahl von Eigenschaften der Additive-Herstellung ermöglichen, die die Qualität des Bauteils beeinflussen können. Beispielsweise enthält die Testeinrichtung in einer Ausführungsform eine Metallpulverprobennahmekapsel mit einer Kammer zum Auffangen eines nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung. Die Testeinrichtung kann eine abnehmbare Kappe aufweisen, die ein Ende der Kammer verschließt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Testeinrichtung ein Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil mit wenigstens einem Testelement, beispielsweise einer Metallpulverprobennahmekapsel, aufweisen, die damit integral verbunden ist. Eine Testeinrichtung gemäß der Beschreibung wird während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung gebildet wie das Bauteil. Das QC-Teil ist bis auf die Testelemente, wie beispielsweise die Kapsel, mit dem Bauteil identisch und kann verwendet werden, um unterschiedliche Qualitätsprüfungstest durchzuführen.
  • In dem hier verwendeten Sinne kann die Metallpulver-Additive-Herstellung (AM) ein beliebiges Verfahren zum Erzeugen eines Bauteil durch die aufeinander folgenden Schichtung eines geschmolzenen oder gesinterten Metallpulvers anstelle der Entfernung von Material beinhalten, wie es in Zusammenhang mit herkömmlichen Verfahren der Fall ist. Die Metallpulver-Additive-Herstellung kann komplexe Geometrien ohne den Einsatz irgendwelcher Werkzeuge, Gießformen oder Montagevorrichtungen und bei geringer oder überhaupt keiner Materialverschwendung erzeugen. Anstelle einer materialabtragenden Bearbeitung von Komponenten anhand von massiven Rohlingen aus Kunststoff oder Metall, von denen ein großer Teil entfernt und verworfen wird, ist das einzige Material, das in der Additive-Herstellung verbraucht wird, dasjenige, das zum Ausbilden des Teils erforderlich ist. Metallpulver-AM-Verfahren können, ohne darauf beschränkt zu sein, beinhalten: Unmittelbare Digitale Herstellung (Direct Digital Manufacturing, DDM), Selektives Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) und Metall-Laser-Schmelzen (Direct Metal Laser Melting, DMLM). Für Zwecke der Beschreibung wird DMLM beschrieben.
  • Um ein Beispiel eines Metallpulver-AM-Verfahrens zu veranschaulichen, zeigt 2 eine schematische/Blockansicht eines der Veranschaulichung dienenden rechnergestützten Additive-Herstellungssystems 100, um Bauteile 102 und eine (oder mehrere) Testeinrichtung(en) 108 zu erzeugen. In diesem Beispiel ist ein System 100 für DMLM eingerichtet. Selbstverständlich lassen sich die allgemeinen Ausführungen der Beschreibung gleichermaßen auf andere Formen einer Additive-Herstellung anwenden. Die Bauteile 102 und ein Qualitätsprüfungsteil 310 (18-19) sind als eine Brennstoffeinspritzdüse veranschaulicht; jedoch versteht sich, dass das Additive-Herstellungsverfahren ohne weiteres angepasst werden kann, um eine beliebige Metallkomponente herzustellen.
  • Das AM-System 100 weist allgemein ein rechnergestütztes Additive-Herstellungs(Additive Manufacturing, AM)-Steuersystem 104 und einen AM-Drucker 106 auf. Das AM-System 100 führt, wie weiter unten beschrieben wird, einen Code 120 aus, der einen Satz von von einem Computer ausführbaren Befehlen beinhaltet, die die Bauteile 102 und das bzw. die Testeinrichtung(en) 108 (4-19) definieren, um die Bauteile mittels des AM-Druckers 106 körperlich zu erzeugen. Jedes AM-Verfahren kann unterschiedliche Rohmaterialien, beispielsweise in Form eines feinkörnigen Metallpulvers verwenden, von dem ein Vorrat in einer Kammer 110 des AM-Druckers 106 vorgehalten sein kann. Im vorliegenden Fall können die Bauteile 102 und die Testeinrichtungen 108, 308 aus einer Nickellegierung oder ähnlichen Materialien hergestellt sein. Wie dargestellt, kann ein Applikator 112 eine dünne Schicht aus Rohmaterial 114 erzeugen, das als die leere Leinwand ausgebreitet wird, anhand der jede folgende Scheibe der endgültigen Bauteile 102 erstellt wird. In anderen Fällen kann der Applikator 112 die nächste Schicht unmittelbar auf eine vorhergehende Schicht applizieren oder drucken, wie sie durch den Code 120 definiert ist, beispielsweise in einem Metallbindemittelsprühverfahren verwendet wird?. In dem gezeigten Beispiel verschmilzt ein Laser oder Elektronenstrahl 116 Partikel für jede Scheibe, wie durch den Code 120 definiert. Unterschiedliche Teile des AM-Druckers 106 können sich bewegen, um das Hinzufügen jeder neuen Schicht anzupassen, z.B. kann eine Aufbauplattform 118 sinken, und/oder die Kammer 110 und/oder der Applikator 112 können nach jeder Schicht steigen.
  • Das AM-Steuersystem 104 ist gezeigt, wie es auf einem Computer 130 als Computerprogrammcode durchgeführt wird. Zu diesem Zweck ist der Computer 130 mit einem Speicher 132, einem Prozessor 134, einer Eingabe/Ausgabe(Input/Output, I/O)-Schnittstelle 136 und einem Bus 138 gezeigt. Weiter ist der Computer 130 in Datenaustauschverbindung mit einer externen I/O-Vorrichtung/Ressource 140 und einem Speichersystem 142 gezeigt. Allgemein führt der Prozessor 134 einen Computerprogrammcode, beispielsweise das AM-Steuersystem 104, der in dem Arbeitsspeicher 132 und/oder in dem Speichersystem 142 gespeichert ist, unter Befehlen von dem Code 120 aus, der die Bauteile 102 und die Testeinrichtungen 108, 308 (4-19), wie sie hier beschrieben sind, repräsentiert. Während der Prozessor 134 den Computerprogrammcode ausführt, kann er Daten in den Speicher 132, in das Speichersystem 142, in die I/O-Vorrichtung 140 und/oder in den AM-Drucker 106 einlesen und/oder daraus auslesen. Der Bus 138 stellt einen Kommunikationskanal zwischen jeder der Komponenten in dem Computer 130 bereit, und die I/O-Vorrichtung 140 kann eine beliebige Vorrichtung beinhalten, die einem Benutzer ermöglicht, den Computer 130 (z.B. über eine Tastatur, ein Zeigegerät, ein Display und dergleichen) interaktiv zu bedienen. Der Computer 130 repräsentiert lediglich unterschiedliche mögliche Kombinationen einer Hardware und Software. Beispielsweise kann der Prozessor 134 eine einzelne Verarbeitungseinheit beinhalten oder über eine oder mehrere Prozessoreinheiten an einem oder mehreren Orten, beispielsweise auf einem Client und Server, verteilt sein. Desgleichen kann sich der Speicher 132 und/oder das Speichersystem 142 an einem oder mehreren physischen Standorten befinden. Der Speicher 132 und/oder das Speichersystem 142 können eine beliebige Kombination vielfältiger Arten von nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien beinhalten, beispielsweise magnetische Medien, optische Medien, Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM) und dergleichen. Der Computer 130 kann eine beliebige Art einer Computervorrichtung, eines Desktoprechners, eines Laptops, eines von Hand geführten Geräts, eines Mobiltelefons, eines Personal Data Assistant (PDA) und dergleichen beinhalten.
  • Additive-Herstellungsverfahren beginnen damit, dass ein nichtflüchtiges von einem Computer auslesbares Speichermedium (z.B. der Speicher 132, das Speichersystem 142 und dergleichen), den Code 120 speichert, der die Bauteile 102 und die Testeinrichtung(en) 108, 308 (4-19) repräsentiert. Wie angegeben, umfasst der Code 120 einen Satz von von einem Computer ausführbaren Befehlen, die die Bauteile 102 und die Testeinrichtung(en) 108, 308 ( 4-19) definieren und genutzt werden können, um die Bauteile und die Testeinrichtungen, bei Ausführung des Codes durch das System 100, körperlich zu erzeugen. Beispielsweise kann der Code 120 ein genau definiertes dreidimensionales Modell der Bauteile 102 und der Testeinrichtungen 108, 308 ( 4-19) beinhalten und kann anhand eines beliebigen aus einer breiten Vielfalt von hinlänglich bekannten computergestützten Konstruktions(Computer Aided Design, CAD)-Software-systemen, wie beispielsweise AutoCAD®, TurboCAD®, DesignCAD 3D Max und dergleichen erzeugt werden. In dieser Hinsicht kann der Code 120 ein beliebiges gegenwärtig bekanntes oder in der Zukunft entwickeltes Dateiformat verwenden. Beispielsweise kann der Code 120 in Form der Standard Tessellation Language (STL), die für Stereolithografiemodellierungs-CAD-Programme von 3D-Systemen geschaffen wurde, oder einer Additive-Herstellungsdatei (Additive Manufacturing File, AMF) vorliegen, die ein Standard der American Society of Mechanical Engineers (ASME) ist, der ein auf einer erweiterbaren Auszeichnungssprache (XML) basierendes Format ist, das entwickelt wurde, um einer beliebigen CAD-Software zu ermöglichen, die Form und Zusammensetzung beliebiger dreidimensionaler Bauteile zu beschreiben, die auf einem beliebigen AM-Drucker herzustellen sind. Der Code 120 kann nach Bedarf zwischen verschiedenen Formaten übersetzt, in einen Satz von Datensignalen umgewandelt und gesendet, als ein Satz von Datensignalen empfangen und in Code umgewandelt, gespeichert und dergleichen werden. Der Code 120 kann eine Eingabe in das System 100 sein und kann von einem Teileentwickler, einem Anbieter von geistigem Eigentum (Intellectual Property, IP), einer Design-Firma, dem Anwender oder Eigentümer des Systems 100 oder von anderen Quellen stammen. Auf jeden Fall führt das AM-Steuersystem 104 den Code 120 aus, indem es die Bauteile 102 und die Testeinrichtung (en) 108, 308 (4-19) in eine Reihe dünner Scheiben unterteilt, die es unter Verwendung des AM-Druckers 106 in aufeinanderfolgenden Schichten von Pulver zusammenbaut. In dem DMLM-Beispiel wird jede Schicht mit Blick auf die genaue Geometrie, die durch den Code 120 definiert ist, geschmolzen und mit der vorhergehenden Schicht verschmolzen. Daran anschließend können die Bauteile 102 (z.B. 2, 4) beliebigen Oberflächenbehandlungen unterworfen werden, z.B. einer geringfügigen materialabtragenden Bearbeitung, einem Versiegeln, Polieren, einem Zusammenbau mit einem anderen Teil und dergleichen. Weiter kann die eine oder die mehreren Testeinrichtung(en) 108, wie hier weiter unten beschrieben, unterschiedlichen Prüfungen unterworfen werden, um die Qualität der Bauteile 102 zu bewerten.
  • 3 zeigt eine ebene, schematische Ansicht und 4 zeigt eine perspektivische Draufsicht einer Aufbauplattform 118, nach einer AM der Bauteile 102 und der Testeinrichtung 108 und/oder 308 gemäß Ausführungsformen der Beschreibung. (Zu beachten ist, dass 4 sowohl die Testeinrichtung 108 als auch 308 zeigt, jedoch in einigen Ausführungsformen nur ein einziges erforderlich oder gewünscht wäre). Wie zu sehen, weist die Aufbauplattform 118 mehrere Bauteile 102 auf. Um Qualitätskontrollanalysen der Bauteile 102 durchzuführen, kann die Testeinrichtung 108, 308 gemäß Ausführungsformen der Beschreibung gleichzeitig mit den Bauteilen 102 ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5-17 kann eine Testeinrichtung eine Reihe unterschiedlicher Ausprägungen gemäß Ausführungsformen der Beschreibung annehmen. Wie in 5 und 6 gezeigt, kann die Testeinrichtung 108 in einer Ausführungsform eine Metallpulverprobennahmekapsel 150 mit einer Kammer 152 zum Auffangen nicht geschmolzenen Metallpulvers 154 von der Metallpulver-Additive-Herstellung ( 2) enthalten. D. h., die Kapsel 150 fängt nicht geschmolzenes Pulver von der Aufbauplattform 118 auf, während die Additive-Herstellung fortschreitet. Nicht geschmolzenes Metallpulver 154 kann Metallpulver beinhalten, dass nicht durch den Laser oder Elektronenstrahl 116 getroffen wurde und wie es von der Kammer 110 geliefert und durch den Applikator 112 verteilt wurde. Wie hier im Folgenden eingehender erläutert, kann die Testeinrichtung 108 ferner eine abnehmbare Kappe 160 aufweisen, die ein Ende 162 der Kammer 152 verschließt.
  • Die Metallpulverprobennahmekapsel 150 kann eine Außenfläche aufweisen, die durch eine beliebige von unterschiedlichen geometrischen Formen definiert ist. In einer in 5-6 gezeigten Ausführungsform weist die Metallpulverprobennahmekapsel 150 eine Außenfläche 164 auf, die durch ein erstes kegelig zulaufendes Ende 166 ausgebildet ist, das von einem zweiten kegelig zulaufenden Ende 168 durch einen länglichen Körper 170 getrennt ist. In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet „länglich“ eine Länge, die die größeren Abschnitte der kegelig zulaufenden Enden 166, 168 voneinander räumlich trennt. Wie gezeigt, kann die abnehmbare Kappe 160 an dem ersten kegelig zulaufenden Ende 166 angeordnet sein. In 5 und 6 können das erste kegelig zulaufende Ende 166 und das zweite kegelig zulaufende Ende 168 jeweils eine Außenfläche aufweisen, von der wenigstens ein Abschnitt konisch ist. D. h., jedes Ende 166, 168 weist einen Abschnitt auf, der als Trichter gestaltet ist. Die kegelig zulaufenden Enden 166, 168 sind vorteilhaft, da für ihren Aufbau weniger Metallpulver erforderlich ist als beispielsweise im Falle eines zylindrischen Körpers. In 5 und 6 weist der längliche Körper 170 eine zylindrische Außenfläche 172 auf. In (nicht gezeigten) weiteren Ausführungsformen können die Enden 166, 168 und der längliche Körper 170 mehrere Außenseitenflächen aufweisen, die unter Winkeln angeordnet sind, d. h. so, dass sie polygonale Querschnitte haben. In 5 und 6 kann die abnehmbare Kappe 160 ein trapezförmiges Äußere (5) (und einen trapezförmigen Querschnitt) aufweisen. Alternativ kann die abnehmbare Kappe 160, wie in 9 gezeigt, ein zylindrisches Äußeres (7) (und einen rohrförmige Querschnitt mit einem geschlossenen Ende) aufweisen.
  • Wie in einem Beispiel in 5 gezeigt, kann die Metallpulverprobennahmekapsel 150 der Testeinrichtung 108 in einer Ausführungsform einen ebenen Testbereich 180 aufweisen, der beispielsweise auf dem länglichen Körper 170 oder auf einem anderen Abschnitt der Außenfläche 164 angeordnet ist. Der ebene Testbereich 180 kann für eine Anzahl von Zwecken verwendet werden, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen: für eine Beschriftung während der AM und für eine Prüfung, z.B. Härteprüfung oder Oberflächenrauhigkeitsprüfung der Kapsel 150 und somit der Bauteile 102. Beispielsweise kann der ebene Testbereich 180 mittels einer (nicht gezeigten) Profilometermessvorrichtung für eine Oberflächenrauhigkeitsprüfung bewertet werden. Die Messung kann an dem ebenen Testbereich 180 und/oder auf anderen Abschnitten der Außenfläche 164 der Kapsel durchgeführt werden. Obwohl nicht für jede Ausführungsform gezeigt, kann der ebene Testbereich 180 auf jede beliebige der hier beschriebenen Ausführungsformen der Metallpulverprobennahmekapsel 150 (beispielsweise auf jene von 7-19) angewendet werden.
  • In einer in 7 und 8 gezeigten weiteren Ausführungsform kann die Metallpulverprobennahmekapsel 150 der Testeinrichtung 108 einen dreidimensionalen Rhombuskörper haben. D. h., die Metallpulverprobennahmekapsel 150 kann ein erstes kegelig zulaufendes Ende 182 und ein zweites kegelig zulaufendes Ende 184 aufweisen, die sich wie zwei Trichter an ihrem breitestes Abschnitt treffen, um die Kammer 152 zu bilden. Die kegelig zulaufenden Enden 182, 184 können eine beliebige Gestalt annehmen, wie zuvor in Bezug auf die kegelig zulaufenden Enden 166, 168 von 5-6 beschrieben. Die abnehmbare Kappe 160 ist, wie gezeigt, an einem Ende einer der kegelig zulaufenden Enden 182 vorgesehen. In den Ausführungsformen von 7 und 8 kann die abnehmbare Kappe 160 ein zylindrisches Äußeres (7) (und einen rohrförmigen Querschnitt mit einem abgeschlossenen Ende) aufweisen.
  • Wie auch in 5-7 gezeigt, kann die Metallpulverprobennahmekapsel 150 in einer Ausführungsform eine einzelne, manuell abbrechbare Stütze 186 aufweisen, die sich ausgehend von einem Ende, d. h. dem zweiten kegelig zulaufenden Ende 168, 184, der Kapsel erstreckt, um die Metallpulverprobennahmekapsel 150 auf der Aufbauplattform 118 zu stützen. Die Stütze 186 ist so bemessen und gestaltet, dass sie durch Anwendung einer manuellen Biegekraft, d. h. mit der Hand, ohne oder mittels lediglich kleiner Handwerkzeuge, von der Aufbauplattform 118 entfernt werden kann. Somit hält die Stütze 186 die Kapsel auf der Aufbauplattform 118 an Ort und Stelle, ermöglicht jedoch eine rasche Entfernung, wobei keine verkabelte? elektroerosive Bearbeitung erforderlich ist. Es wird lediglich eine Stütze 186 benötigt.
  • Wie in der vergrößerten Schnittansicht von 9 gezeigt, kann die abnehmbare Kappe 160 (wie in jeder der Ausführungsformen von 5-8) mit der Kammer 152 durch einen Spannungskonzentrationsbereich 190 verbunden sein, der dafür ausgelegt ist, manuell zu brechen, so dass ein Entfernen der abnehmbaren Kappe 160 und ein Erzeugen einer Öffnung 192 zu der Kammer ermöglicht ist. In der Ausführungsform von 9 weist der Spannungskonzentrationsbereich 190 zwischen einem Außenrand 196 der abnehmbaren Kappe 160 und einem Innenrand 198 der Öffnung 192 der Kammer 152 eine seitliche Überlappung 194 auf. Der Spannungskonzentrationsbereich 190 ist so bemessen und gestaltet, dass die abnehmbare Kappe 160 durch Anwendung einer manuellen Biegekraft, d. h. mit der Hand, ohne oder mittels lediglich kleiner Handwerkzeuge von der Kammer 152 entfernt werden kann. Somit hält der Spannungskonzentrationsbereich 190 die Kappe auf der Kammer 152 an Ort und Stelle, ermöglicht jedoch ein rasches und sicheres Abnehmen, um ein Entfernen des Metallpulvers 154 (6) zu ermöglichen.
  • Unter Bezugnahme auf 10 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Testeinrichtung 108 gezeigt, das die Metallpulverprobennahmekapsel 150 aufweist. In dieser Ausführungsform kann die Metallpulverprobennahmekapsel 150 eine Außenfläche 164 haben, die durch einen wulstförmigen Körper 200 definiert ist. In diesem Beispiel ist die Außenfläche 164 im Wesentlichen tränenförmig gestaltet - schmaler an den Enden mit einem abgerundeten mittleren Abschnitt. Auch hier weist die abnehmbare Kappe 160 eine nach oben hin konvexe Konfiguration, d. h. wie ein umgekehrter Teller, auf. Wie in der vergrößerten Schnittansicht von 11 gezeigt, kann der Spannungskonzentrationsbereich 190 in dieser Ausführungsform eine diagonale (z.B. in Bezug auf die Horizontale abgewinkelte) Überlappung 202 zwischen einer Außenrandecke 204 der Kammer 152, d. h. der Wand der Kammer 152, und einer Innenrandecke 206 der Öffnung 192 der Kammer 152 aufweisen. Auch hier ist der Spannungskonzentrationsbereich 190 so bemessen und gestaltet, dass die abnehmbare Kappe 160 von der Kammer 152 durch Anwendung einer manuellen Biegekraft, d. h. mit der Hand, ohne oder mittels lediglich kleiner Handwerkzeuge entfernt werden kann. 12 und 13 zeigen vergrößerte Schnittansichten von abgewandelten Ausführungsformen der abnehmbaren Kappe 160 und des Spannungskonzentrationsbereichs 190. 12 und 13 zeigen beide die abnehmbare Kappe 160 mit einer nach oben konvexen Konfiguration und einem Überhang 208, der mit der Hand oder einem kleinen Werkzeug ergriffen werden kann, um die Abnahme der Kappe zu erleichtern. Der Spannungskonzentrationsbereich 190 in 12 ähnelt demjenigen von 11. In 13 kann jedoch eine Wölbung 210 entlang einer nach innen weisenden Fläche 212 des Spannungsbereichs vorgesehen sein. Die Wölbung 210 kann bemessen und gestaltet sein, um die Abnahme der abnehmbaren Kappe 160 zu erleichtern, indem beispielsweise eine Feineinstellung der erforderlichen Kraft ermöglicht wird.
  • Unter Bezugnahme auf 14 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Testeinrichtung 108 gezeigt, das die Metallpulverprobennahmekapsel 150 aufweist. In dieser Ausführungsform kann die Metallpulverprobennahmekapsel 150 eine Außenfläche aufweisen, die durch einen wulstförmigen Körper 220 definiert ist, z.B. schmaler an den Enden mit einem abgerundeten mittleren Abschnitt jedoch nicht so rund wie in 10. Wie in 15 gezeigt, weist der Spannungskonzentrationsbereich 190 in dieser Ausführungsform zwischen einer Außenrandecke 204 der Kammer 152, d. h. der Wand der Kammer 152, und einer Innenrandecke 206 der Öffnung 192 der Kammer 152 eine seitliche Überlappung 203. Auch hier ist der Spannungskonzentrationsbereich 190 so bemessen und gestaltet, dass die abnehmbare Kappe 160 durch Anwendung einer manuellen Biegekraft, d. h. mit der Hand, ohne oder mittels lediglich kleiner Handwerkzeuge, von der Kammer 152 entfernt werden kann. Die abnehmbare Kappe 160 in 14 und 15 kann eine zylindrische Außenfläche aufweisen, ist jedoch, im Gegensatz zu einer hohlen Abwandlung wie in 8 und 9, im Inneren massiv.
  • Unter Bezugnahme auf 16 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Testeinrichtung 108 gezeigt, die die Metallpulverprobennahmekapsel 150 aufweist. In dieser Ausführungsform kann die Metallpulverprobennahmekapsel 150 eine Außenfläche haben, die durch einen zylindrischen Körper 230 definiert ist, z.B. flaschenförmig mit einem zylindrischen Körper, der ein sich in der Nähe der abnehmbaren Kappe 160 verjüngendes Ende aufweist. Die abnehmbare Kappe 160 kann eine dreidimensionale Rhombusform haben, die der Kapsel von 7 und 8 ähnelt, jedoch dort, wo sie auf die Kammer 152 trifft, abgeschnitten ist. Wie in der vergrößerte Schnittansicht von 17 gezeigt, weist der Spannungskonzentrationsbereich 190 in dieser Ausführungsform eine Wölbung 232 in einer Ecke 234 zwischen der abnehmbaren Kappe 160 und der Kammer 152 auf. Auch hier kann der Spannungskonzentrationsbereich 190 und die Wölbung 232 so bemessen und gestaltet sein, dass sich die abnehmbare Kappe 160 durch Anwendung einer manuellen Biegekraft, d. h. mit der Hand, ohne oder mittels lediglich kleiner Handwerkzeuge, von der Kammer 152 entfernen lässt.
  • Unabhängig von der Ausführungsform ermöglicht die Testeinrichtung 108, das die Metallpulverprobennahmekapsel 150 aufweist, eine vollständige umfassende Analyse mit Blick auf einen Zusammenhang von Pulverchemie und Partikelgröße, Oberflächenrauhigkeit, Oberflächenhärte und metallographische Studien, um erfolgreich die Konformität des Pulvers und Metalls mit den AM-Güteanforderungen und die Bauteilqualität zu verfolgen. Die Analyse kann an einem neuen und an einem wiederverwendeten Metallpulver durchgeführt werden. Die Bewertung kann für Metallpulver im Inneren der Metallpulverprobennahmekapsel 150 sowie an dem Außenflächenmetall der Kapsel durchgeführt werden. Das mittels der Kapsel aufgefangene Metallpulver ist von der äußere Umgebung dicht abgeschlossen. Weiter kann die Kapsel bemessen sein, um eine vorbestimmte Menge von Pulver aufzufangen, z.B. eine genaue Menge, die für eine Prüfung erforderlich ist, und genügt den Bestimmungen für Sicherheit von Umwelt und Gesundheit (Environmental and Health Safety, EHS) zur Handhabung von Verarbeitungsverfahren und des Transports des Pulvers. Die hier beschriebenen unterschiedlichen Geometrien können ausgewählt werden, um zu unterschiedliche Positionierungen und unterschiedliche Bauteilen 102 zu passen. Es wird sichergestellt, dass die Außenfläche der Kapsel als gedrucktes Pulver Metalleigenschaften aufweist, die mit den Bauteilen 102 identisch sind. Weiter sind die hier beschriebenen Geometrien für die Metallpulverprobennahmekapsel 150 dafür ausgelegt, auf interne oder externe Stützen verzichten zu können. Beispielsweise sind sämtliche Flächen mit einem Winkel ausgebildet, der in Bezug auf die Horizontale 45° nicht überschreitet. Darüber hinaus werden durch die Verwendung jener Ausführungsformen, die eine einzige Stütze 186 (5-8) nutzen, keine Werkzeuge für die Abnahme der Testeinrichtung 108 von der Aufbauplattform 118 (3-4) benötigt.
  • Mit Bezug auf die perspektivischen Ansichten von 18 und 19 ist eine Testeinrichtung 308 gemäß zusätzlicher Ausführungsformen der Beschreibung gezeigt. In dieser Ausführungsform kann die Testeinrichtung 308 ein Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil 310 enthalten. Das QC-Teil 310 ist konstruiert, um bis auf das hier Beschriebene mit dem Bauteil 102 (3), das während desselben Additive-Herstellungsverfahrens auf der Aufbauplattform 118 (3) ausgebildet wird, identisch zu sein. In diesem Beispiel weist das QC-Teil 310 und folglich das Bauteil 102 (3) die Gestalt einer Brennstoffdüse auf, kann jedoch eine beliebige Konstruktion sein. Die Testeinrichtung 308 kann ferner, wie in 18 gezeigt, wenigstens ein Testelement enthalten, das eine Metallpulverprobennahmekapsel 312 aufweist, die mit dem QC-Teil 310 integral verbunden ist und eine Kammer 352 zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung aufweist. Wie in 18 gezeigt, ist das wenigstens eine Testelement, das die Metallpulverprobennahmekapsel 312 enthält, integral mit dem QC-Teil 310 verbunden. Somit ist das QC-Teil 310 bis auf das wenigstens eine Testelement mit dem Bauteil 102 identisch. In einer Ausführungsform weisen die Metallpulverprobennahmekapsel 312 und das QC-Teil 310 eine Höhe auf, die mit einer Höhe des Bauteils 102 (3) identisch ist. In diese Weise ahmt das QC-Teil 310 das Bauteil 102 vollständig nach, und die Kapsel 312 kann nicht geschmolzenes Metallpulver entlang einer gesamten Höhe des Bauteils 102 (3) auffangen. Wie hier zuvor beschrieben, kann die Metallpulverprobennahmekapsel 312 auf einem Abschnitt einer Außenfläche 364 davon einen ebenen Testbereich 380 aufweisen. Der ebene Testbereich 380 kann die gleiche Funktionalität wie der zuvor beschriebene ebene Testbereich 180 vorsehen. Die Metallpulverprobennahmekapsel 312 kann ferner eine abnehmbare Kappe 360 aufweisen, die ein Ende einer Kammer 352 davon verschließt. Die abnehmbare Kappe 360 kann eine beliebige zuvor hier beschriebene Gestalt aufweisen. Die abnehmbare Kappe 360 kann einen obersten Punkt aufweisen, der sich auf derselben Höhe befindet wie ein oberster Punkt des QC-Teils 310, oder die abnehmbare Kappe 360 kann sich oberhalb eines obersten Punkts des QC-Teils 310 erstrecken, um sicherzustellen, dass nicht verschmolzenes Pulver auf jenem Niveau des QC-Teils 310 in der Kapsel eingeschlossen wird.
  • Unter Bezugnahme auf 19 kann die Testeinrichtung 308 auch zusätzliche Testelemente enthalten. Beispielsweise ist in 19 ein Zugstab 390 integral mit dem QC-Teil 310 verbunden. Der Zugstab 390 kann eine beliebige geometrische Gestalt aufweisen, die für ein Testen mechanischer Eigenschaften von Materialien gegenwärtig bekannt ist oder in der Zukunft entwickelt wird, z.B. ein Stab mit breiteren Enden und einer schmaleren Mitte sein. In einer weiteren Ausführungsform weist die Testeinrichtung 308 einen Teststab 392 auf, der mit dem QC-Teil 310 integral verbunden ist. Der Teststab 392 kann eine beliebige für eine Prüfung gewünschte, z.B. polygonale, runde, rohrförmige oder sonstige, Querschnittsform aufweisen. Der Teststab 392 ist gleich hoch wie das Bauteil 102 und kann der Aufbauplattform 118 (3) hinzugefügt werden, um beispielsweise Ausfallzeitbezeugungsmerkmale aufzuzeichnen und eine Oberflächenrauhigkeit zu messen.
  • Die Testeinrichtung 308 ermöglicht einer Aufbauplattform 118 (3-4) unterschiedliche Testelemente aufzuweisen, um beispielsweise Eigenschaften auszuwerten wie: Aufbauqualität, Laserparameterkonfiguration, mangelhaftes Verschmelzen, lineare Defekte, Pulverqualität, Ausfallzeit, Rauheit, mechanische Eigenschaften und dergleichen. Die Testeinrichtung 308 ist eine repräsentative Probe, da es dieselben Druckparameter (Upskin, Downskin, Hatch und dergleichen) wie das Bauteil 102 (3) verwendet. Falls Testelemente, wie in 1 gezeigt, separat ausgebildet werden, besetzen sie Raum auf der Aufbauplattform 12 und können die Anzahl der Bauteile 102 verringern, die auf der Plattform gedruckt werden, und die Zeit, die für die Herstellung der Teile gebraucht wird, verlängern. Die Testeinrichtung 308 verringert den Platzbedarf, indem es den Bauteilen 102 mehr Raum lässt und steigert die Zeit, in der das AM-System 100 (2) die Bauteile 102 anstelle von Testeinrichtungen erzeugen kann.
  • Die hier verwendete Terminologie dient lediglich zur Vereinfachung der Erläuterung spezieller Ausführungsformen und soll die Beschreibung nicht beschränken. In dem hier verwendeten Sinne sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ bzw. „das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern aus dem Zusammenhang nicht ausdrücklich etwas anderes hervorgeht. Weiter ist verständlich, dass die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. „Optional“ bedeutet, dass der daran anschließend beschriebene Vorgang oder Zustand auftreten kann, oder auch nicht, und dass die Beschreibung sowohl Fälle einschließt, in denen der Vorgang stattfindet, als auch solche, in denen er nicht stattfindet.
  • Eine annähernde Ausdrucksweise, wie sie hier über die gesamte Beschreibung und Ansprüche hinweg eingesetzt wird, kann verwendet werden, um eine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise abweichen könnte, ohne eine Änderung der grundlegenden Funktion hervorzurufen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen oder mehrere Begriffe, wie z.B. „ungefähr“, „etwa“ und „im Wesentlichen“ modifiziert ist, nicht auf den spezifizierten Wert zu beschränken. In zumindest einigen Ausprägungen kann die annähernde Sprache der Genauigkeit eines zum Erfassen des Werts verwendeten Instruments entsprechen. Im Vorliegenden sowie über die gesamte Beschreibung und die Ansprüche hinweg können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, derartige Bereiche sind bestimmt und schließen sämtliche Unterbereiche ein, die darin enthalten sind, sofern aus dem Zusammenhang nicht etwas anderes hervorgeht. Der Begriff „etwa“, wie er auf einen speziellen Wert eines Bereichs angewendet wird, trifft für beide Werte zu, und kann den bzw. die genannten Wert(e) mit einer Genauigkeit von +/- 10% angeben, es sei denn sie hängen anderweitig von der Genauigkeit des Instruments ab, das den Wert misst.
  • Die entsprechenden Konstruktionen, Materialien, Schritte sowie Äquivalente sämtlicher Mittel oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den beigefügten Ansprüchen sollen beliebige Konstruktionen, Materialien oder Schritte zur Durchführung der Funktion in Kombination mit sonstigen in den Ansprüchen dargelegten Elementen einschließen, wie sie speziell in den Ansprüchen dargelegt sind. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde für Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterung unterbreitet, ist jedoch nicht als erschöpfend oder als auf die Beschreibung in der offenbarten Form beschränkt anzusehen. Viele Modifikationen und Änderungen werden dem Fachmann offenkundig, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Grundzüge der Beschreibung und die praktische Anwendung am besten zu erklären, und dem Fachmann zu ermöglichen, die Beschreibung mit Blick auf vielfältige Ausführungsformen mit unterschiedlichen Modifikationen zu verstehen, wie sie dem speziellen in Betracht kommenden Einsatz entsprechen.
  • Eine Testeinrichtung 108, 308 ist offenbart, das während einer Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils 10, 102 ausgebildet wird. Die Testeinrichtung 108, 308 kann eine Metallpulverprobennahmekapsel 150, 312 enthalten, die eine Kammer 110, 152, 352 zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung und eine abnehmbare Kappe 160, 360 aufweist, die ein Ende 162 der Kammer 110, 152, 352 verschließt. Alternativ kann eine Testeinrichtung 108, 308 ein Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil 14, 310 und mindestens ein zusätzliches Testelement enthalten, das eine Metallpulverprobennahmekapsel 150, 312, die mit dem QC-Teil 14, 310 integral verbunden ist und eine Kammer 110, 152, 352 zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung aufweist. Das QC-Teil 14, 310 ist mit dem Bauteil 10, 102 bis auf das wenigstens eine Testelement identisch. Das QC-Teil 14, 310 und das wenigstens eine Testelement werden während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung wie das Bauteil 10, 102 ausgebildet.
  • Bezugszeichenliste
  • Bauteil 10
    Aufbauplattform 12
    Qualitätsprüfungsteil 14
    Zugstab 16
    Prüfstab mit rechteckigem Querschnitt 18
    Pulverprobennahmekapsel 20
    großer Unterbau 22
    rechnergestütztes Additive- Herstellungssystem 100
    Bauteil 102
    Additive-Herstellungs(Additive Manufacturing, AM)-Steuersystem 104
    AM-Drucker 106
    Testeinrichtung(en) 108
    Kammer 110
    Applikator 112
    Rohmaterial 114
    Elektronenstrahl 116
    Aufbauplattform 118
    Code 120
    Computer 130
    Speicher 132
    Prozessor 134
    Eingabe /Ausgabe(Input/Output, I/O)-Schnittstelle 136
    Bus 138
    äußere I/O-Vorrichtung/Quelle 140
    Speichersystem 142
    Metallpulverprobennahmekapsel 150
    Kammer 152
    nicht geschmolzenes Metallpulver 154
    abnehmbare Kappe 160
    Ende 162
    Außenfläche 164
    erstes kegelig zulaufendes Ende 166
    zweites kegelig zulaufendes Ende 168
    länglicher Körper 170
    zylindrische Außenfläche 172
    ebener Testbereich 180
    erstes kegelig zulaufendes Ende 182
    zweites kegelig zulaufendes Ende 184
    abbrechbare Stütze 186
    Spannungskonzentrationsbereich 190
    Öffnung 192
    seitliche Überlappung 194
    Außenrand 196
    Innenrand 198
    wulstförmiger Körper 200
    diagonale Überlappung 202
    seitliche Überlappung 203
    Außenrandecke 204
    Innenrandecke 206
    Überhang 208
    Wölbung 210
    nach innen weisende Fläche 212
    wulstförmiger Körper 220
    zylindrischer Körper 230
    Wölbung 232
    Ecke 234
    Testeinrichtung 308
    Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil 310
    Metallpulverprobennahmekapsel 312
    Kammer 352
    abnehmbare Kappe 360
    Außenfläche 364
    ebener Testbereich 380
    Zugstab 390
    Teststab 392

Claims (10)

  1. Testeinrichtung (108, 308), die während einer Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils (10, 102) ausgebildet wird, wobei die Testeinrichtung (108, 308) aufweist: eine Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) mit einer Kammer (110, 152, 352) zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung; und eine abnehmbare Kappe (160, 360), die ein Ende (162) der Kammer (110, 152, 352) verschließt.
  2. Testeinrichtung (108, 308) nach Anspruch 1, wobei die Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) eine Außenfläche (164, 364) aufweist, die durch ein erstes kegelig zulaufendes Ende (166, 182) ausgebildet ist, das von einem zweiten kegelig zulaufenden Ende (168, 184) durch einen länglichen Körper (170) getrennt ist, wobei die abnehmbare Kappe (160, 360) an dem ersten kegelig zulaufenden Ende (166, 182) angeordnet ist.
  3. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer einzelnen, manuell abbrechbaren Stütze (186), die sich von dem zweiten kegelig zulaufenden Ende (168, 184) aus erstreckt, um die Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) auf einer Aufbauplattform (12, 118) zu stützen.
  4. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste kegelig zulaufende Ende (166, 182) und das zweite kegelig zulaufende Ende (168, 184) jeweils eine Außenfläche (164, 364) aufweisen, von der wenigstens ein Abschnitt konisch ist, und der längliche Körper (170) eine zylindrische Außenfläche (172) aufweist.
  5. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer einzelnen, manuell abbrechbaren Stütze der Aufbauplattform (12, 118), die sich von einem Ende der Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) erstreckt, um die Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) auf der Aufbauplattform (12, 118) zu stützen.
  6. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem ebenen Testbereich (180, 380), der an einer Außenfläche (164, 364) der Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) angeordnet ist.
  7. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312) mit einem Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil (14, 310) integral verbunden ist, das im übrigen mit dem Bauteil (10, 102) identisch ist, wobei das QC-Teil (14, 310) und das Bauteil (10, 102) während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung ausgebildet werden.
  8. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Zugstab (16, 390), der mit dem QC-Teil (14, 310) integral verbunden ist, aufweist und/oder ferner einen Teststab (392) aufweist, der mit dem QC-Teil (14, 310) integral verbunden ist.
  9. Testeinrichtung (108, 308) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die abnehmbare Kappe (160, 360) mit der Kammer (110, 152, 352) durch einen Spannungskonzentrationsbereich (190) verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, manuell abzubrechen, so dass ein Entfernen der Kappe und ein Erzeugen einer Öffnung (192) zu der Kammer (110, 152, 352) ermöglicht ist.
  10. Testeinrichtung (108, 308), die während einer Metallpulver-Additive-Herstellung eines Bauteils (10, 102) ausgebildet wird, wobei die Testeinrichtung (108, 308) aufweist: ein Qualitätsprüfungs(Quality Control, QC)-Teil (14, 310); und wenigstens ein Testelement mit einer Metallpulverprobennahmekapsel (150, 312), die mit dem QC-Teil (14, 310) integral verbunden ist und eine Kammer (110, 152, 352) zum Auffangen nicht geschmolzenen Pulvers von der Metallpulver-Additive-Herstellung aufweist, wobei das QC-Teil (14, 310) mit dem Bauteil (10, 102) bis auf das wenigstens eine Testelement identisch ist, wobei das QC-Teil (14, 310) und das wenigstens eine Testelement während derselben Metallpulver-Additive-Herstellung wie das Bauteil (10, 102) ausgebildet werden.
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