DE102018109546A1

DE102018109546A1 - Method for determining the component strength of additively manufactured components

Info

Publication number: DE102018109546A1
Application number: DE102018109546.5A
Authority: DE
Inventors: Axel Schulz; Martin Beckert; Jens Groffmann
Original assignee: Tuev Nord Systems & Co KG GmbH
Current assignee: Tuev Nord Systems & Co KG GmbH
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24
Also published as: WO2019202107A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Bauteilfestigkeit von additiv gefertigten Bauteilen 6, 10, für das zumindest bereichsweise die innere Materialstruktur des Bauteils bezüglich vorhandener Fehlstellen 8 durch ein bildgebendes Verfahren erfasst wird, und ein Finite-Elemente-Modell 9 einschließlich der erfassten Fehlstellen 8 zumindest für einen Bereich des Bauteils 6, 10 erzeugt wird, wobei damit die Bauteilfestigkeit numerisch bestimmt wird. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines additiv gefertigten Bauteils 6, 10 mit validierter Bauteilfestigkeit.

The invention relates to a method for determining the component strength of additively manufactured components 6, 10, for which the inner material structure of the component is at least partially detected with respect to existing defects 8 by an imaging method, and a finite element model 9 including the detected Defects 8 at least for a portion of the component 6, 10 is generated, whereby the component strength is determined numerically. The invention further relates to a method for producing an additively manufactured component 6, 10 with validated component strength.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Bauteilfestigkeit von additiv gefertigten Bauteilen und ein Verfahren zur Herstellung eines additiv gefertigten Bauteils mit validierter Bauteilfestigkeit.The present invention relates to a method for determining the component strength of additively manufactured components and to a method for producing an additively manufactured component with validated component strength.

Die Relevanz des technischen Einsatzes von additiv gefertigten Bauteilen, insbesondere 3D-gedruckten Bauteilen nimmt zu, da durch verbesserte Verfahren Bauteile mit immer höherer Festigkeit erzeugt werden können. Allerdings besteht bei additiv gefertigten Bauteilen oft eine Unsicherheit bezüglich der real vorliegenden Festigkeit, denn die Materialkennwerte des für das additive Verfahren eingesetzten Grundwerkstoffs lassen nicht ohne weiteres für die Festigkeitsberechnung eines additiv gefertigten Bauteils verwenden, da während der additiven Fertigung strukturelle Besonderheiten erzeugt werden, die Einfluss auf die real vorliegende Bauteilfestigkeit haben.The relevance of the technical use of additively manufactured components, in particular 3D printed components, is increasing, since improved methods can be used to produce components with ever higher strength. However, there is often an uncertainty in the case of components produced by additive with regard to the actual strength, because the material characteristics of the base material used for the additive process can not be readily used for the strength calculation of an additively manufactured component, since structural peculiarities are produced during additive manufacturing, the influence have on the real component strength.

Es ist aus der Veröffentlichung Siddique et al., „Computed tomography for characterization of fatigue performance of selective laser melted parts“, Materials & Design 83 (2015) 661-669 , bekannt, Korrekturfaktoren für Werkstoffkennwerte zu berechnen, mit denen eine Materialschwächung durch Poren in einem additiv gefertigten Bauteil berücksichtigt werden kann. Dafür wird die Porenverteilung in einer durch selektives Laserschmelzen hergestellte Materialprobe bestimmt und eine FEM-Berechnung bezüglich der Auswirkungen der Poren durchgeführt. Daraus kann ein Korrekturfaktor bestimmt werden, der bei der Analyse der Festigkeit von konkreten Bauteilen berücksichtigt wird. Allerdings ist die mittels der Korrekturfaktoren berechnete Bauteilfestigkeit in der Praxis meist nicht ausreichend genau, sodass hohe Sicherheitsfaktoren eingerechnet werden müssen, was zu einer Überdimensionierung der additiv gefertigten Bauteile führt.It is from the publication Siddique et al., Computed Tomography for Characterization of Fatigue Performance of Selective Laser Melted Parts, Materials & Design 83 (2015) 661-669 , known to calculate correction factors for material parameters, with which a material weakening by pores can be considered in an additively manufactured component. For this purpose, the pore distribution in a material sample prepared by selective laser melting is determined and an FEM calculation is carried out with regard to the effects of the pores. From this, a correction factor can be determined, which is taken into account in the analysis of the strength of concrete components. However, the component strength calculated by means of the correction factors is usually not sufficiently accurate in practice, so that high safety factors have to be taken into account, which leads to over-dimensioning of the additively manufactured components.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte und sicherere Bestimmung der Bauteilfestigkeit von additiv gefertigten Bauteilen bereitzustellen und somit die Herstellung von additiv gefertigten Bauteilen mit validierter Bauteilfestigkeit zu ermöglichen.It is the object of the present invention to provide an improved and safer determination of the component strength of additively manufactured components and thus to enable the production of additive-fabricated components with validated component strength.

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Bestimmung der Bauteilfestigkeit von additiv gefertigten Bauteilen bereit, bei dem zunächst zumindest bereichsweise die innere Materialstruktur des Bauteils bezüglich vorhandener Fehlstellen erfasst wird, dann ein Finite-Elemente-Modell (FE-Modell) einschließlich der erfassten Fehlstellen zumindest für einen Bereich des Bauteils erzeugt wird, und schließlich die Bauteilfestigkeit mittels des Finite-Elemente-Modells numerisch bestimmt bzw. berechnet wird.The invention provides a method for determining the component strength of additively manufactured components, wherein at least partially the inner material structure of the component is detected with respect to existing defects, then a finite element model (FE model) including the detected defects at least for one Part of the component is generated, and finally the component strength by means of the finite element model is numerically determined or calculated.

Eine wichtige Erkenntnis im Rahmen der Erfindung ist es, dass bei additiv gefertigten Bauteilen die Materialstruktur und darin vorhandene Fehlstellen nicht nur von der Art des Herstellungsverfahrens abhängen, sondern auch von dessen Randbedingungen und insbesondere der Geometrie des additiv gefertigten Bauteils. Es kann also nicht von einer homogenen Fehlstellenverteilung ausgegangen werden. Die Fehlstellenverteilung ist vielmehr oft nicht vorhersagbar. Die Fehlstellenverteilung hat relevante Auswirkungen auf die tatsächliche Bauteilfestigkeit. Mit der Erfindung kann zumindest in den Bereichen, in denen eine kritische Verteilung von Fehlstellen erwartet wird oder für das gesamte Bauteil eine Erfassung der tatsächlich vorliegenden Fehlstellen erfolgen, und insbesondere bei der Erzeugung des FE-Modells mit abgebildet werden. Dadurch kann eine numerische Bestimmung der Bauteilfestigkeit erfolgen, wobei dafür die Standard-Materialgesetze des für das additive Fertigungsverfahren eingesetzten Grundwerkstoffs bzw. Ausgangsmaterials verwendet werden können. Im Stand der Technik werden hingegen spezialisierte Materialgesetze berechnet oder bestimmt, die insbesondere über Korrekturfaktoren oder Verschwächungsbeiwerte die Einflüsse des additiven Fertigungsverfahrens berücksichtigen. Dies bedeutet aber, dass je nach Randbedingungen des Fertigungsverfahrens neue Materialgesetze bestimmt werden müssen, was jedes Mal zu hohen Kosten führt. Zudem können die Materialgesetze nicht vorhersagen, wie die konkrete Geometrie eines additiv gefertigten Bauteils sich auf dessen innere Materialstruktur auswirkt.An important finding in the context of the invention is that in the case of additively manufactured components, the material structure and defects present therein depend not only on the type of production process, but also on its boundary conditions and in particular on the geometry of the additive-fabricated component. It can not be assumed that a homogeneous defect distribution. Rather, the defect distribution is often unpredictable. The defect distribution has relevant effects on the actual component strength. With the invention, at least in the areas where a critical distribution of defects is expected or for the entire component, a detection of the actual defects present, and in particular in the generation of the FE model can be mapped. As a result, a numerical determination of the component strength can take place, for which purpose the standard material laws of the base material or starting material used for the additive manufacturing method can be used. By contrast, in the prior art, specialized material laws are calculated or determined which take into account the influences of the additive manufacturing process, in particular via correction factors or attenuation coefficients. However, this means that depending on the boundary conditions of the manufacturing process new material laws must be determined, which each time leads to high costs. In addition, the material laws can not predict how the concrete geometry of an additively manufactured component affects its internal material structure.

Insbesondere handelt es sich bei den erfassten Fehlstellen um Bereiche, die frei von strukturell eingebundenen Grundwerkstoff bzw. Ausgangsmaterial sind, also Bereiche in denen kein Material, kein der Festigkeit des Bauteils zuträgliches Material, oder kein ausreichend eingebundenes Material vorliegt. Insbesondere handelt es sich bei den Fehlstellen um Poren oder Risse.In particular, the defects detected are areas which are free from structurally bound base material or starting material, ie areas in which no material, no material that is conducive to the strength of the component, or no sufficiently bonded material is present. In particular, the defects are pores or cracks.

Bei additiv gefertigten Bauteilen ist die Bauteilgeometrie gemeinhin als gewünschte Vorgabe bekannt, da ein entsprechender 3D-Datensatz oder eine entsprechende CAD-Datei dem additiven Fertigungsverfahren als geometrische Vorgabe dient. Die geometrische Vorgabe wird von der Steuerung des additiven Fertigungsverfahrens ausgewertet, und dann bei der additiven Fertigung entsprechend berücksichtigt.In the case of additively manufactured components, the component geometry is generally known as a desired specification, since a corresponding 3D data record or a corresponding CAD file serves as a geometric specification for the additive manufacturing method. The geometric specification is evaluated by the control of the additive manufacturing process, and then taken into account in the additive manufacturing accordingly.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die innere Materialstruktur des Bauteils in Relation zu der vorgegebenen Bauteilgeometrie erfasst beziehungsweise ausgewertet werden. Insbesondere werden die erfassten Fehlstellen von der vorgegebenen Bauteilgeometrie abgezogen. Das heißt, es wird von einem kontinuierlich, homogen aufgebauten Bauteil ausgegangen, das dann mittels der jeweilig erfassten Fehlstellen zumindest bereichsweise korrigiert wird, so dass zumindest in diesen Bereichen oder im gesamten Bauteil eine realititätsnähere Abbildung des Aufbaus des Bauteils, inklusive der vorhandenen Fehlstellen, bereitgestellt wird.In a preferred embodiment, the inner material structure of the component can be detected or evaluated in relation to the predetermined component geometry. In particular, the detected defects are subtracted from the given component geometry. That is, it is characterized by a continuous, homogeneous construction Issued component, which is then corrected by means of the respective detected defects at least partially, so that at least in these areas or in the entire component a more realistic representation of the structure of the component, including the existing defects is provided.

Insbesondere kann das gesamte Bauteil durch das bildgebende Verfahren erfasst werden und ein Finite-Elemente-Modell des gesamten Bauteils erzeugt werden. Damit können dann auch durch das Herstellungsverfahren bedingte, ungewollte Abweichungen in der Außengeometrie oder dort vorliegende Fehlstellen erfasst werden.In particular, the entire component can be detected by the imaging process and a finite element model of the entire component can be generated. This can then be detected by the manufacturing process, unwanted deviations in the outer geometry or defects present there.

In einer Ausführungsform werden die Fehlstellen durch Kugel- oder Ellipsoidvolumina angenähert. Nachdem es sich bei den Fehlstellen oft um Poren handelt, die eine über Kugelvolumina relativ genaue annäherbare Form aufweisen, handelt es sich bei der Annäherung über Kugelvolumina um eine numerisch effiziente und dennoch vergleichsweise aussagekräftige Abbildung der Fehlstellen. Eine Annäherung über Ellipsoidvolumina kann die Abbildungsgenauigkeit erhöhen. Weiterhin ist es auch möglich, die Fehlstellen durch Polygonmodelle oder Splines anzunähern, um eine noch genauere Abbildung zu ermöglichen, was dann aber auch den numerischen Berechnungsaufwand erhöhen kann.In one embodiment, the imperfections are approximated by spherical or ellipsoidal volumes. Since the defects are often pores which have a relatively accurate approximate shape over spherical volumes, approaching via spherical volumes is a numerically efficient yet comparatively meaningful illustration of the imperfections. An approximation of ellipsoid volumes can increase the imaging accuracy. Furthermore, it is also possible to approximate the flaws by polygon models or splines to allow an even more accurate mapping, which can then also increase the numerical computational effort.

In einer möglichen Implementierung des Verfahrens, werden die Lage und Größe der Fehlstellen in einer Tabelle hinterlegt. In der Tabelle werden insbesondere für jede Fehlstelle die Koordinaten, sowie Fehlstellenparameter hinterlegt. So können für jede Fehlstelle die X-, Y- und Z-Koordinaten, sowie ein Radius (bei Annäherung durch Kugelvolumina), oder die jeweiligen Halbachsen, sowie gegebenenfalls der Normalenvektor der Orientierung der Ellipsoidvolumina, hinterlegt werden.In one possible implementation of the method, the location and size of the defects are stored in a table. In the table, in particular for each defect, the coordinates and defect location parameters are stored. Thus, for each defect, the X, Y and Z coordinates, as well as a radius (when approaching through spherical volumes), or the respective semi-axes, and optionally the normal vector of the orientation of the ellipsoidal volumes, can be deposited.

Vorteilhafterweise werden also die detektierten Fehlstellen beziehungsweise Poren durch in ihrem Volumen angenäherte oder gleichvolumige Ersatzkörper idealisiert, und deren räumliche Anordnung und Volumina abgespeichert. Diese Werte können dann von der vorgegebenen Bauteilgeometrie, beziehungsweise dem Basisdesign oder von einer durch das bildgebende Verfahren oder durch ein weiteres bildgebendes Verfahren bestimmten Bauteilgeometrie abgezogen werden.Advantageously, therefore, the detected defects or pores are idealized by in their volume approximated or equal volume replacement body, and stored their spatial arrangement and volumes. These values can then be subtracted from the given component geometry or the basic design or from a component geometry determined by the imaging method or by a further imaging method.

Vorteilhafterweise wird die Gesamtgeometrie des additiv gefertigten Bauteils entweder aus Konstruktionsdaten oder mittels eines bildgebenden Verfahrens bestimmt, und dann innerhalb der Gesamtgeometrie zumindest ein kritischer Bereich oder mehrere kritische Bereiche bestimmt. Die Bestimmung des kritischen Bereichs kann insbesondere durch numerische Simulation des Bauteils ohne Fehlstellen mit einem Standard-Werkstoffgesetz für den verwendeten Grundwerkstoff erfolgen. Dabei werden für typische Lastfälle die kritischsten Bereiche bezüglich Festigkeit, also die Bereiche in denen hohe Belastungen oder eine hohe Versagenswahrscheinlichkeit vorliegen, bestimmt.Advantageously, the overall geometry of the additively manufactured component is determined either from design data or by means of an imaging method, and then determined within the overall geometry at least one critical area or multiple critical areas. The determination of the critical range can be done in particular by numerical simulation of the component without defects with a standard material law for the base material used. For typical load cases, the most critical areas in terms of strength, ie the areas in which high loads or a high probability of failure are present, are determined.

Vorteilhafterweise kann die Erfassung der inneren Materialstruktur des Bauteils bezüglich vorhandener Fehlstellen durch das bildgebende Verfahren nur in diesem zumindest einen kritischen Bereich erfolgen. Dies erhöht die Effizienz des Verfahrens, da bezüglich der Festigkeit irrelevante Bereiche des Bauteils nicht der zumeist aufwändigen Erfassung durch das bildgebende Verfahren unterzogen werden müssen.Advantageously, the detection of the internal material structure of the component with respect to existing defects can be carried out by the imaging process only in this at least one critical area. This increases the efficiency of the method, since irrelevant regions of the component do not have to be subjected to the usually complex acquisition by the imaging method with regard to the strength.

Insbesondere können nur in dem zumindest einen kritischen Bereich die Fehlstellen in dem Finite-Elemente-Modell abgebildet werden. Somit ist lediglich in diesem Bereich eine geringere Vernetzungsweite des FE-Modells notwendig, wodurch der Rechenaufwand lediglich in dem kritischen Bereich erhöht wird.In particular, only in the at least one critical region can the defects be imaged in the finite element model. Thus, only in this area a smaller network width of the FE model is necessary, whereby the computational effort is only increased in the critical area.

Weiterhin können die an der Grenze des kritischen Bereichs anliegenden Lasten durch numerische Simulation ohne Berücksichtigung der Fehlstellen bestimmt werden. In der numerischen Bestimmung der Bauteilfestigkeit mittels des Finite-Elemente-Modells mit den erfassten Fehlstellen können die bestimmten Lasten dann an der Grenze des kritischen Bereichs als Randbedingungen gesetzt werden. Somit kann der kritische Bereich aus mechanischer Sicht freigeschnitten werden, und die Berechnung nur in diesem Bereich des Bauteils durchgeführt werden, was die Effizienz des Berechnungsverfahrens erhöht.Furthermore, the loads applied at the boundary of the critical area can be determined by numerical simulation without consideration of the defects. In the numerical determination of the component strength by means of the finite element model with the detected defects, the determined loads can then be set as boundary conditions at the boundary of the critical area. Thus, the critical region can be cut free from a mechanical point of view, and the calculation can only be performed in this region of the component, which increases the efficiency of the calculation method.

Vorteilhafterweise ist das bildgebende Verfahren ein Durchstrahlverfahren, insbesondere ein Computertomographieverfahren. Die Erfassung der inneren Materialstruktur findet somit am fertiggestellten Bauteil statt. Es ist aber auch möglich, dass der Schichtaufbau einer jeden Schicht während des additiven Fertigens des Bauteils bildlich erfasst wird. Über die entsprechenden Schichtbilder kann eine räumliche Aussage bezüglich der inneren Materialstruktur erhalten werden. Bevorzugt ist aber ein Durchstrahlverfahren, da dieses genauer ist und auch Einflüsse von Behandlungsschritten nach dem additiven Fertigen erfassen kann, wie beispielsweise von einer Wärmebehandlung. Mit Computertomographieverfahren ist es insbesondere möglich, Poren mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich zu erfassen, insbesondere Porendurchmesser von weniger als 500 µm, weniger als 100 µm, weniger als 75 µm oder weniger als 50 µm. Mit bevorzugten Computertomographieverfahren können sämtliche Poren mit einem Durchmesser größer als 90 µm, 75 µm oder 50 µm erfasst werden.Advantageously, the imaging method is a transmission method, in particular a computed tomography method. The detection of the inner material structure thus takes place on the finished component. However, it is also possible for the layer structure of each layer to be imaged during the additive manufacturing of the component. By means of the corresponding slice images, a spatial statement with respect to the internal material structure can be obtained. However, a transmission method is preferred since this is more accurate and can also detect influences of treatment steps after additive finishing, such as, for example, from a heat treatment. With computed tomography it is particularly possible to detect pores with a diameter in the micrometer range, in particular pore diameter of less than 500 microns, less than 100 microns, less than 75 microns or less than 50 microns. With preferred computed tomography methods, all pores can be combined with one Diameter greater than 90 microns, 75 microns or 50 microns are detected.

Die tatsächlich im Bauteil vorliegenden Poren hatten in einem beispielhaften, additiv gefertigten Bauteil einen Durchmesser von weniger als 500 µm, wobei die größten Poren insbesondere einen Durchmesser von ca. 380 µm hatten. Der durchschnittliche Porendurchmesser lag bei ca. 100 µm.The pores actually present in the component had a diameter of less than 500 μm in an exemplary, additively manufactured component, the largest pores in particular having a diameter of approximately 380 μm. The average pore diameter was about 100 microns.

Vorteilhafterweise wird Information zu den ermittelten inneren Fehlstellen und der äußeren Bauteilgeometrie in Relation zu der Bauteilfestigkeit in Datensätzen gespeichert, und eine Musterauswertung bezüglich einer Vielzahl von Datensätzen durchgeführt, um eine Vorhersage der Bauteilfestigkeit für ähnliche Fehlstellen und lokale Bauteilgeometrien zu treffen. Wenn folglich festgestellt wird, dass die innere Materialstruktur, der Lastfall und die äußere Geometrie zumindest in einem kritischen Bereich eines Bauteils ähnlich sind zu einem bereits numerisch berechneten kritischen Bereich, so kann durch Übertragung der vorliegenden Ergebnisse eine erste Einschätzung oder validierte Bestimmung der Bauteilfestigkeit erfolgen. Dies ermöglicht, den Rechenaufwand zu reduzieren, da die numerische Bestimmung der Bauteilfestigkeit mittels des Finite-Elemente-Modells gegebenenfalls für den kritischen Bereich entfallen kann. Es wird somit eine Datenbasis für ein System geschaffen, das mit jedem zugeführten Datensatz lernt, und mit zutreffender Genauigkeit Vorhersagen für zu berechnende Bauteile bereitstellen kann. Es wird somit ein selbstlernendes System beziehungsweise eine künstliche Intelligenz zur Verfügung gestellt.Advantageously, information on the detected internal imperfections and the external component geometry is stored in records in relation to the component strength, and a pattern evaluation is performed on a plurality of data sets to make a component strength prediction for similar defects and local component geometries. Consequently, if it is determined that the inner material structure, the load case and the outer geometry are similar at least in a critical region of a component to an already numerically calculated critical region, a first assessment or validated determination of the component strength can be made by transferring the present results. This makes it possible to reduce the computational effort, since the numerical determination of the component strength by means of the finite element model can optionally be omitted for the critical region. Thus, a data base is created for a system that learns with each supplied data set and can provide accurate predictions for components to be computed. Thus, a self-learning system or an artificial intelligence is made available.

Für die numerische Bestimmung der Bauteilfestigkeit wird vorteilhafterweise das Standard-Materialgesetz des für die additive Fertigung verwendeten Ausgangsmaterials verwendet. Damit kann eine aufwendige Bestimmung eines Sonder-Materialgesetzes für den gedruckten Werkstoff entfallen. Die Standard-Materialgesetze sind für viele verschiedene nicht additive gefertigte Werkstoffe und Materialien bekannt, und in Werkstoffdatenblättern und -normen einsehbar, und wurden insbesondere mittels geschmiedeten oder gegossenen Proben bestimmt. Allerdings berücksichtigen diese Materialgesetze nicht die Besonderheiten von additiv gefertigten Werkstoffen. Diese können durch den schichtweisen Aufbau anisotrope Eigenschaften aufweisen und werden zudem durch Fehlstellen geschwächt. Überraschenderweise können die anisotropen Eigenschaften eine Verbesserung der Materialeigenschaften mit sich bringen und müssen somit nicht berücksichtigt werden. Die Werkstoffdaten von additiv gefertigten Werkstoffen ohne Berücksichtigung der Fehlstellen liegen also oft über den Werten entsprechender geschmiedeter oder gewalzter Werkstoffe, insbesondere bei Schmiedestahl und Walzstahl. Damit ist eine Vernachlässigung der anisotropen Eigenschaften konservativ.For the numerical determination of the component strength, the standard material law of the starting material used for additive manufacturing is advantageously used. Thus, a complex determination of a special material law for the printed material can be omitted. The standard material laws are known for many different non-additive manufactured materials and materials, and can be found in material data sheets and standards, and were determined in particular by means of forged or cast samples. However, these material laws do not take into account the peculiarities of additively manufactured materials. These can have anisotropic properties due to the layered structure and are also weakened by defects. Surprisingly, the anisotropic properties can bring about an improvement in the material properties and thus need not be taken into account. The material data of additively manufactured materials without consideration of the imperfections are thus often above the values of corresponding forged or rolled materials, in particular for forged steel and rolled steel. Thus neglecting the anisotropic properties is conservative.

Allerdings müssen die Fehlstellen, also insbesondere die Porosität des Werkstoffs, berücksichtigt werden, was im Stand der Technik durch die Bestimmung von Verschwächungsbeiwerten gelöst wird. Da die Fehlstellen, insbesondere die Porenstruktur, erfindungsgemäß bei der numerischen Bestimmung der Bauteilfestigkeit vollständig berücksichtigt werden kann, kann das bekannte Standard-Materialgesetz der numerischen Berechnung unverändert zu Grunde liegen. Das Standard-Materialgesetz umfasst insbesondere Daten zum E-Modul, zur Streckgrenze und/oder zur Zugfestigkeit.However, the imperfections, ie in particular the porosity of the material, must be taken into account, which is achieved in the prior art by the determination of attenuation coefficients. Since the imperfections, in particular the pore structure, according to the invention can be fully taken into account in the numerical determination of the component strength, the known standard material law of the numerical calculation can be based unchanged. The standard material law includes, in particular, modulus, yield strength and / or tensile strength data.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines additiv gefertigten Bauteils mit validierter Bauteilfestigkeit bereit, bei dem zunächst ein Bauteil additiv aus einem Grundwerkstoff gefertigt wird, und dann eine mögliche Variante eines der vorbeschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Als additive Fertigungs- beziehungsweise Herstellungsverfahren eignen sich insbesondere alle Herstellungsverfahren, die eine Bauteilgenerierung mittels schichtweisen Aufbau des Bauteilvolumens ermöglichen.The invention further provides a method for producing an additively manufactured component with validated component strength, in which initially a component is manufactured in an additive manner from a base material, and then a possible variant of one of the methods described above is carried out. In particular, all manufacturing processes which enable component generation by means of layered construction of the component volume are suitable as additive manufacturing or production processes.

Vorteilhafterweise erfolgt die additive Fertigung durch lokales Aufschmelzen eines pulverförmigen Grundwerkstoffs bzw. pulverförmigen Ausgangsmaterials, insbesondere eines Metallpulvers, mittels gerichteter Energie, beispielsweise Elektronen- oder Laserstrahlung. Das Bauteil entsteht dann schichtweise in situ aus dem pulverförmigen Vormaterial auf Basis der festgelegten Fertigungsparameter für jede Schicht, beispielsweise der Ausdehnung der jeweiligen Bauteilschicht in X- und Y-Richtung, der örtlichen eingebrachten Energie, insbesondere Laserleistung, der Belichtungs- bzw. Bestrahlungsabfolgen der jeweiligen Bauteilschichten, der Fertigungsgeschwindigkeit, der Schutzgasströmungsgeschwindigkeit, der Bauraumtemperatur und/oder anderer Fertigungsparameter.Advantageously, the additive manufacturing takes place by local melting of a powdered base material or pulverulent starting material, in particular a metal powder, by means of directed energy, for example electron or laser radiation. The component is then produced in layers in situ from the powdery starting material on the basis of the defined production parameters for each layer, for example the extent of the respective component layer in FIG X - and Y Direction, the local introduced energy, in particular laser power, the exposure or irradiation sequences of the respective component layers, the production rate, the protective gas flow rate, the installation space temperature and / or other manufacturing parameters.

Für das additive Fertigungsverfahren wird insbesondere eine Energieeintragsvorrichtung mittels einer Handhabungsvorrichtung relativ zu einem pulverförmigen Ausgangsmaterial bzw. Grundwerkstoff bewegt und/oder verschwenkt. Dafür kann vornehmlich ein X-Y-Z-Manipulator zum Einsatz kommen, insbesondere ein Industrieroboter mit verschwenkbarem Roboterarm oder ein Portalroboter. Als Energieeintragseinrichtung eignen sich insbesondere Auftragsschweißvorrichtungen, Laser oder Elektronenstrahlvorrichtungen. Der Energieeintrag kann unter Schutzgas, vornehmlich für Laser und Auftragsschweißen, oder in einem Vakuum, vornehmlich für Elektronenstrahlvorrichtungen erfolgen. Insbesondere sind selektives Laserschmelzen in einer schutzgasbeaufschlagten Baukammer, Elektronenstrahlschmelzen in einer Vakuumbaukammer, und roboterbasiertes Laserauftragsschweißen als 3D-Druck-Freiformverfahren für große Werkstücke hervorzuheben. Beim Auftragsschweißen kann der metallische Grundwerkstoff drahtförmig vorliegen.For the additive manufacturing method, in particular, an energy input device is moved and / or pivoted relative to a powdery starting material or base material by means of a handling device. This can primarily a XYZ Manipulator are used, in particular an industrial robot with pivoting robot arm or a gantry robot. In particular, hardfacing devices, lasers or electron beam devices are suitable as energy introduction device. The energy input can be under protective gas, mainly for laser and build-up welding, or in a vacuum, mainly for electron beam devices. In particular, selective laser melting in a Schutzgasbeaufschlagten construction chamber, electron beam melts in a vacuum construction chamber, and robot-based laser deposition welding as a 3D printing free-form process for large workpieces highlight. During build-up welding, the metallic base material may be wire-shaped.

Vorteilhafterweise wird das Bauteil aus einem schweißbaren Metall gefertigt, insbesondere aus einem Edelmetall, einer Leichtmetalllegierung oder Stahl, darunter Austenite, Ferrite, Werkzeugstahl und Edelstahl. Prinzipiell sind alle schweißbaren Eisen- oder NichteisenMetalle und ihre technisch anwendbaren Legierungen für die additive Fertigung eines Bauteils geeignet, wie beispielsweise die vorgenannten Materialien und weitere Sonder- beziehungsweise Superlegierungen, unter anderem Kobalt-Chrom, Titan und seine Legierungen. Auch können eisen- oder leichtmetallbasierte Guss- und Druckgusswerkstoffe verwendet werden. Als Edelmetall kann insbesondere Gold verwendet werden. Die vorgenannten Materialien werden bevorzugterweise alle als pulverförmiger Grundwerkstoff bzw. Vormaterial bereitgestellt.Advantageously, the component is made of a weldable metal, in particular of a noble metal, a light metal alloy or steel, including austenite, ferrites, tool steel and stainless steel. In principle, all weldable iron or non-ferrous metals and their technically applicable alloys are suitable for the additive production of a component, such as the aforementioned materials and other special or superalloys, including cobalt-chromium, titanium and its alloys. Also, iron or light metal based cast and die cast materials can be used. In particular, gold can be used as the noble metal. The abovementioned materials are preferably all provided as pulverulent base material or starting material.

Die additive Fertigung kann auch durch selektives Verkleben eines pulver- oder granulatförmigen Werkstoffs und anschließendes Sintern erfolgen. Dadurch können Bauteile aus technisch anwendbaren Keramiken und metallischen Sinterwerkstoffen hergestellt werden. Diese werden im Rahmen eines schichtweisen additiven Fertigungsverfahrens mit Hilfe eines Bindemittels zunächst als Grünling hergestellt. Beispielsweise kann eine Metallpaste mit einem Bindemittel in einem 3D-Drucker schichtweise abgelegt werden. Der Grünling wird dann in einem nachgelagerten Schritt wärmebehandelt, um das Bindemittel durch Verdampfen zu entfernen und den Grünling zu einem Bauteil zu sintern. Der Sinterprozess kann zu einem deutlichen Schrumpfen des Werkstückes, und oft zu einer nicht vorherstimmbaren inneren Materialstruktur führen. Deswegen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für gesinterte Bauteile.The additive manufacturing can also be done by selective bonding of a powdered or granular material and subsequent sintering. As a result, components of technically applicable ceramics and metallic sintered materials can be produced. These are first produced in the context of a layer-wise additive manufacturing process with the aid of a binder as a green body. For example, a metal paste can be deposited in layers with a binder in a 3D printer. The green compact is then heat treated in a subsequent step to remove the binder by evaporation and sinter the green compact into a component. The sintering process can lead to significant shrinkage of the workpiece, and often to an unpredictable internal material structure. Therefore, the method of the invention is suitable for sintered components.

Vorteilhafterweise wird das additiv gefertigte Bauteil wärmebehandelt, bevor das Verfahren zur Bestimmung der Bauteilfestigkeit durchgeführt wird. Bei der Wärmebehandlung können insbesondere Poren und Fehlstellen im Randbereich des Bauteils reduziert werden. Poren und Fehlstellen im Randbereich sind aus mechanischer Sicht oft besonders nachteilig für die Festigkeit des Bauteils. Weiterhin kann die Gefügestruktur und innere Materialstruktur durch die Wärmebehandlung auch innerhalb des Bauteils verbessert werden. Bei einem wärmebehandelten Bauteil ist es oft noch schwieriger, Aussagen über die innere Struktur und vorhandene Fehlstellen zu machen. Deswegen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für wärmebehandelte Bauteile.Advantageously, the additive manufactured component is heat treated before the method for determining the component strength is performed. In the heat treatment, in particular pores and defects in the edge region of the component can be reduced. Pores and imperfections in the edge region are often particularly disadvantageous from a mechanical point of view for the strength of the component. Furthermore, the microstructure and inner material structure can be improved by the heat treatment also within the component. In a heat-treated component, it is often even more difficult to make statements about the internal structure and existing defects. Therefore, the method according to the invention is also suitable for heat-treated components.

Das Verfahren ist insbesondere für alle metallisch gefertigten Bauteile geeignet, die unter Belastungsbedingungen eingesetzt werden, aber nicht darauf beschränkt. Additiv gefertigte Bauteile, die eine validierte Bauteilfestigkeit aufweisen sollten, und deswegen dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise unterzogen werden können, finden sich insbesondere im Bereich des Prototypenbaus, der Medizintechnik, des Anlagenbaus, und des Sondermaschinenbaus. Beispielsweise kann es sich bei den Bauteilen um Prototypen oder um als Einzelstücke gefertigte Prothesen und Implantate handeln, deren individuelle Gestalt jeweils eine Validierung der mechanischen Festigkeit erfordert. Hier kann es sich beispielsweise um Hüftprothesen, Knieprothesen, usw. handeln. Weiterhin können Ersatzteile oder sondergefertigte Bauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren validiert werden, wie beispielsweise Druckbehälter, Pumpen, Schrauben, Zylinderköpfe oder Einspritzorgane für Gas- und Flugzeugturbinen und Ähnliches.The method is particularly suitable for all metal-fabricated components that are used under load conditions, but not limited thereto. Additive-fabricated components, which should have a validated component strength, and therefore can be advantageously subjected to the method according to the invention, can be found in particular in the field of prototype construction, medical technology, plant construction, and special purpose machinery. For example, the components can be prototypes or single-piece prostheses and implants whose individual shape requires validation of mechanical strength. These may be, for example, hip prostheses, knee prostheses, etc. Furthermore, spare parts or custom-made components can be validated by the method according to the invention, such as pressure vessels, pumps, screws, cylinder heads or injectors for gas and aircraft turbines and the like.

Insbesondere kann bei der numerischen Bestimmung der Bauteilfestigkeit mittels des Finite-Elemente-Modells eine Bestimmung der Festigkeit für einen konkreten Lastfall oder eine Dauerfestigkeitsbestimmung erfolgen.In particular, in the numerical determination of the component strength by means of the finite element model, a determination of the strength for a specific load case or a fatigue strength determination can be made.

Im Stand der Technik müssen über Versuche oder exemplarische Berechnungen Faktoren und Kennwerte ermittelt werden, um Poren und Porennester zu charakterisieren, und dann empirisch basierte Verschwächungsbeiwerte zu ermitteln. Dagegen kann das erfindungsgemäße Verfahren eine direkte Berechnung der Bauteilfestigkeit auf Basis der unveränderten Materialgesetze des Grundwerkstoffs bereitstellen. Damit entfallen die teuren und oftmals nicht genügend aussagekräftigen Bestimmungen von Verschwächungsbeiwerten aus dem Stand der Technik. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die realitätsnahe Bewertung von Fehlstellen, insbesondere von Poren auf Basis realer Bauteilgeometrie und Materialkennwerte, wobei die reale Bauteilgeometrie normalerweise bereits durch das CAD-Modell bekannt ist, und die Fehlstellen durch geeignete bildgebende Verfahren ermittelt werden. Damit wird der Vorteil erreicht, dass keine pauschale Reduzierung der Bauteilfestigkeit angenommen werden muss, sondern dass eine genaue Aussage über die Bauteilfestigkeit eines konkreten Bauteils möglich ist. Weiterhin können auch fortgeschrittene Berechnungsverfahren angewendet werden, die bei den Materialgesetzen mit Verschwächungsbeiwerten keine aussagekräftigen Ergebnisse liefern. Hierzu sind insbesondere Berechnungen zur nicht-linearen Grenztragfähigkeit und bruchmechanische Schadenstoleranzanalysen hervorzuheben. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf empirische Werte zur Fehlstellen- und Porencharakterisierung verzichtet werden.In the prior art, factors and characteristics must be determined through experiments or exemplary calculations to characterize pores and pore nests, and then determine empirically based attenuation coefficients. In contrast, the method according to the invention can provide a direct calculation of the component strength on the basis of the unchanged material laws of the base material. This eliminates the expensive and often insufficiently meaningful provisions of state-of-the-art attenuation coefficients. The method according to the invention permits the realistic assessment of defects, in particular of pores based on real component geometry and material parameters, the real component geometry normally being already known by the CAD model, and the imperfections being determined by suitable imaging methods. Thus, the advantage is achieved that no lump-sum reduction in the component strength must be assumed, but that an accurate statement about the component strength of a specific component is possible. Furthermore, advanced calculation methods can be used which do not provide meaningful results for material laws with attenuation coefficients. In particular, calculations for non-linear limit load capacity and fracture mechanics damage tolerance analyzes should be emphasized. The method according to the invention makes it possible to dispense with empirical values for defect location and pore characterization.

In den folgenden Figuren wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von vorteilhaften Ausführungsformen beispielhaft erläutert:

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 zeigt eine Ansicht eines additiv gefertigten Bauteils, das einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterzogen wird;
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines kritischen Bereichs aus 2;
4 zeigt ein Finite-Elemente-Modell eines Ausschnitts des kritischen Bereichs aus 3 in einer weiteren Vergrößerung; und
5 zeigt ein weiteres additiv gefertigtes Bauteil, das einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterzogen werden kann.

In the following figures, the method according to the invention is explained by way of example with reference to advantageous embodiments:

1 shows a schematic view of an apparatus for carrying out an embodiment of the method according to the invention;
2 shows a view of an additively manufactured component, which is subjected to an embodiment of the method according to the invention;
3 shows an enlarged section of a critical area 2 ;
4 shows a finite element model of a section of the critical area 3 in a further enlargement; and
5 shows a further additively manufactured component, which can be subjected to an embodiment of the method according to the invention.

In 1 ist eine additive Fertigungsvorrichtung 1 dargestellt, die mit einer Steuerung 2, insbesondere eines Computers, in Datenaustausch steht. Weiterhin ist eine bildgebende Vorrichtung 3 dargestellt, insbesondere ein Computertomograph. In der additiven Fertigungsvorrichtung werden sequentiell Schichten eines pulverförmigen Grundwerkstoffs 4 aufgetragen, und mit einer Energieeintragsvorrichtung 5, beispielsweise einer Schweißvorrichtung oder Laserstrahlvorrichtung, lokal erhitzt und somit zu einem additiv gefertigten Bauteil 6 zusammengefügt. Das additiv gefertigte Bauteil 6 wird dann aus der additiven Fertigungsvorrichtung 1 entnommen und in der bildgebenden Vorrichtung 3 analysiert, so dass Informationen über die innere Materialstruktur und die darin vorhandenen Fehlstellen erhalten werden. Allerdings kann auch eine Wärmebehandlung des additiven Bauteils 6 vorgesehen werden, bevor dieses der bildgebenden Vorrichtung 3 zugeführt wird. Vornehmlich wird das Bauteil 6 der bildgebenden Vorrichtung 3 in seiner abschließend gefertigten Form zugeführt. Allerdings kann das Verfahren auch nach einem Zwischenschritt durchgeführt werden, beispielsweise zum Zwecke der Qualitätssicherung nach dem additiven Fertigen und bevor eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Dann können Bauteile mit unzureichender Festigkeit bereits aussortiert werden, bevor eine Wärmebehandlung erfolgt.In 1 is an additive manufacturing device 1 shown with a control 2 , in particular a computer, is in data exchange. Furthermore, an imaging device 3 represented, in particular a computer tomograph. In the additive manufacturing apparatus, layers of a powdery base material are sequentially formed 4 applied, and with an energy input device 5 , For example, a welding device or laser beam device, locally heated and thus to an additively manufactured component 6 together. The additively manufactured component 6 is then removed from the additive manufacturing device 1 taken and in the imaging device 3 analyzed so that information about the internal material structure and the defects present therein are obtained. However, even a heat treatment of the additive component 6 be provided before this of the imaging device 3 is supplied. Primarily the component becomes 6 the imaging device 3 supplied in its final manufactured form. However, the method can also be carried out after an intermediate step, for example for the purpose of quality assurance after the additive manufacturing and before a heat treatment is carried out. Then components with insufficient strength can be sorted out before heat treatment.

Auf Basis der durch die bildgebende Vorrichtung 3 ermittelten Daten und gegebenenfalls der Ausgangsdaten für die additive Fertigung kann dann ein Finite-Elemente-Modell erzeugt werden, und eine numerische Bestimmung der Bauteilfestigkeit auf Basis der Werkstoffkennwerte des Grundwerkstoffs unter Berücksichtigung der darin erfassten Fehlstellen erfolgen. Die Berechnung wird insbesondere von einem Computer durchgeführt, der die Steuerung 2 umfassen kann, oder durch einen separaten Computer, beispielsweisen in einem räumlich getrennten Hochleistungsrechenzentrum.Based on the through the imaging device 3 determined data and optionally the output data for additive manufacturing then a finite element model can be generated, and carried out a numerical determination of the component strength based on the material characteristics of the base material, taking into account the defects detected therein. The calculation is done in particular by a computer that controls 2 or by a separate computer, for example, in a spatially separated high performance data center.

In 2 ist das in 1 additiv gefertigte Bauteil 6 in größerem Detail dargestellt. Bei diesem Bauteil 6 handelt es sich um eine Hüftgelenksprothese, die auf Basis von Patientendaten individuell entworfen und entsprechend additiv gefertigt wurde. Die Hüftgelenksprothese wird einer numerischen Berechnung, beispielsweise einer Finite-Elemente-Berechnung unterworfen, wobei dabei kritische Bereiche festgestellt werden, in denen besonders hohe Lasten beziehungsweise Versagenswahrscheinlichkeiten vorliegen. Ein solcher kritischer Bereich 7 ist in 2 gekennzeichnet und in 3 vergrößert dargestellt. In dem kritischen Bereich 7 liegen eine Vielzahl von Fehlstellen 8 in Form von Poren vor, die beim additiven Fertigungsverfahren entstanden sind. Bei vielen additiven Fertigungsverfahren kann nicht gewährleistet werden, dass eine homogene Materialstruktur erzeugt wird. Insbesondere kann durch die Bewegung der Energieeintragsvorrichtung 5 entlang deren Bewegungsbahnen bereichsweise eine schwächere Verbindung im pulverförmigen Grund- bzw. Ausgangswerkstoff vorliegen, so dass dann eine Fehlstelle 8, insbesondere in Form einer Pore, entsteht. Die Poren im kritischen Bereich können die Bauteilfestigkeit negativ beeinflussen, da sie als Quellen von Rissen oder anderweitig schwächend auf das Bauteil einwirken.In 2 is that in 1 additively manufactured component 6 shown in greater detail. In this component 6 It is a hip joint prosthesis, which was individually designed on the basis of patient data and manufactured according to additive. The hip joint prosthesis is subjected to a numerical calculation, for example a finite element calculation, whereby critical areas are found in which particularly high loads or failure probabilities are present. Such a critical area 7 is in 2 marked and in 3 shown enlarged. In the critical area 7 there are a lot of defects 8th in the form of pores, which have arisen during the additive manufacturing process. In many additive manufacturing processes can not be guaranteed that a homogeneous material structure is generated. In particular, by the movement of the energy input device 5 along the trajectories some weaker connection in the powdery base or starting material are present, so that then a defect 8th , in particular in the form of a pore arises. The pores in the critical region can adversely affect component strength because they act as sources of cracks or otherwise debilitating the component.

Deswegen wird ein Finite-Elemente-Modell, bestehend aus einer Vielzahl von finiten Volumenelementen 9 erstellt. Die finiten Volumenelemente 9 sind in 4 bereichsweise durch eine Schnittansicht dargestellt. Dabei wird die Geometrie von Poren durch die finiten Elemente angenähert. Bei dem Modell in 4 handelt es sich lediglich um eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Finite-Elemente-Modells. Die Vernetzung des FE-Modells ist dreidimensional. Auf Basis des FE-Modells kann dann eine numerische Bestimmung der Bauteilfestigkeit erfolgen, indem insbesondere die Lasten- und die Versagenswahrscheinlichkeit in diesem Bereich des Bauteils berechnet wird.Therefore, a finite element model consisting of a plurality of finite volume elements 9 created. The finite volume elements 9 are in 4 partially represented by a sectional view. The geometry of pores is approximated by the finite elements. In the model in 4 it is only a sectional view of a three-dimensional finite element model. The meshing of the FE model is three-dimensional. On the basis of the FE model, a numerical determination of the component strength can then be carried out, in particular by calculating the load and the probability of failure in this area of the component.

In 5 ist ein weiteres Bauteil in Form eines auf Basis von individuellen Daten additiv gefertigten Pumpenrotors 10 dargestellt. Auch in dem Pumpenrotor sind wiederum Fehlstellen 8 in Form von Poren vorhanden, die im Rahmen des additiven Fertigungsverfahrens entstanden sind. Der Pumpenrotor 10 wird dann insgesamt einem bildgebenden Durchstrahlverfahren unterzogen, so dass seine Geometrie und die innere Materialstruktur, inklusive der Poren, erfasst wird. Das erfasste Geometriemodell wird dann zur Erzeugung eines Finite-Elemente-Modells durch Vernetzung verwendet, und eine numerische Bestimmung der Bauteilfestigkeit wird durchgeführt. Somit kann für beliebige additiv gefertigte Bauteile eine validierte Festigkeitsbestimmung stattfinden.In 5 is another component in the form of an additive-based pump rotor based on individual data 10 shown. Again, in the pump rotor are defects 8th present in the form of pores, which have arisen in the context of the additive manufacturing process. The pump rotor 10 is then subjected to a total of an imaging radiographic process, so that its geometry and the inner material structure, including the pores, is detected. The detected geometry model is then used to create a finite element model by cross-linking, and a numerical determination of the component strength is performed. Thus, for any additively manufactured components, a validated strength determination can take place.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Siddique et al., Computed Tomography for Characterization of Fatigue Performance of Selective Laser Melted Parts, Materials & Design 83 (2015) 661-669 [0003]

Claims

Method for determining the component strength of additively manufactured components (6, 10), comprising the steps: i) at least partially detecting the internal material structure of the component with regard to existing defects (8) by means of an imaging method, ii) generating a finite element model (9) including the detected defects (8) at least for a region of the component (6, 10), and iii) Numerical determination of component strength using the finite element model (9).

Method according to Claim 1 , wherein under step ii) the detected defects (8) are subtracted from the predetermined component geometry.

Method according to Claim 1 or 2 , wherein in step i) the entire component (6, 10) is detected, and in step ii) a finite element model (9) of the entire component (6, 10) is generated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the defects (8) are approximated by spherical or ellipsoidal volumes.

Method according to one of the preceding claims, wherein the position and size of the defects (8) are stored in a table.

Method according to one of the preceding claims, with the additional upstream steps: Determining the overall geometry of the component (6, 10) either from design data or by means of an imaging method, and Determination of at least one critical area (7).

Method according to Claim 6 , wherein in step ii) the defects are imaged in the finite element model only in the at least one critical region (7).

Method according to Claim 6 or 7 in which the loads applied at the boundary of the critical area (7) are determined by numerical simulation without regard to the defects (8), and wherein in step iii) the loads are set as boundary conditions at the area boundary.

Method according to one of the preceding claims, wherein the imaging method is a transmission method, in particular a computed tomography method.

Method according to one of the preceding claims, wherein information on detected internal defects (8) and the external component geometry is stored in relation to the component strength in data sets, and a pattern evaluation is carried out with respect to a plurality of data sets to predict the component strength for similar defects and local To meet component geometries.

Method according to one of the preceding claims, wherein for the numerical determination of the component strength, a standard material law of the starting material used for additive manufacturing is used.

A method of fabricating an additive fabricated component (6, 10) having validated component strength, comprising the steps of: i) Additive manufacturing a component (6, 10), and ii) performing a method according to any one of Claims 1 to 11 ,

Method according to Claim 12 , wherein the additive manufacturing by local melting of a powdery material (4) by means of directed energy.

Method according to Claim 12 or 13 wherein the component (6, 10) is made of a weldable metal, in particular of a precious metal, a light metal alloy or steel, including austenite, ferrites, tool steel and stainless steel.

Method according to Claim 12 or 13 wherein the additive manufacturing takes place by selective bonding of a powdered or granular material and subsequent sintering.

Method according to one of Claims 12 to 15 wherein the additively manufactured component (6, 10) is heat-treated.