DE102018116314A1 - Construction platform and method for the generative production of a component, in particular a medical product such as an implant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Bauplattform (1) zur Herstellung eines Medizinprodukts (14), insbesondere eines Implantats (14), mittels generativer / additiver Herstellungsverfahren, mit zumindest einem Oberflächenbereich als Trägerfläche (8) für das generativ aufzubauende Medizinprodukt (14), die zum Ausbilden einer festen Verbindung mit dem generativ aufgebauten Material ausgebildet ist, wobei die Bauplattform (1) einen Grundträger (2) und zumindest einen mit dem Grundträger (2) lösbar verbundenen Fertigungsträger (3) aufweist, der die Trägerfläche (8) für das generativ aufzubauende Medizinprodukt (14) aufweist. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Medizinprodukts (14) mittels einer solchen Bauplattform (1). The invention relates to a construction platform (1) for producing a medical product (14), in particular an implant (14), by means of generative / additive manufacturing processes, with at least one surface area as a carrier surface (8) for the additively constructed medical product (14), which is used for training a solid connection is formed with the generatively constructed material, the construction platform (1) having a base support (2) and at least one production support (3) detachably connected to the base support (2), which has the support surface (8) for the additively constructed medical product (14). It also relates to a method for producing a medical product (14) by means of such a construction platform (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauplattform zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Medizinprodukts, insbesondere eines Implantats, mittels generativer / additiver Herstellungsverfahren, mit zumindest einem Oberflächenbereich als Trägerfläche für das generativ aufzubauende Bauteil, die zum Ausbilden einer festen Verbindung mit dem generativ aufgebauten Material ausgebildet ist. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteil, insbesondere eines Medizinprodukts, insbesondere eines Implantats, bei dem das Bauteil generativ / additiv auf einer Bauplattform mit zumindest einem Oberflächenbereich als Trägerfläche für das generativ aufzubauende Bauteil aufgebaut wird.The present invention relates to a construction platform for producing a component, in particular a medical product, in particular an implant, by means of generative / additive manufacturing methods, with at least one surface area as a support surface for the component to be constructed generatively, which is designed to form a firm connection with the generatively constructed material , It also relates to a method for producing a component, in particular a medical product, in particular an implant, in which the component is built additively / additively on a construction platform with at least one surface area as a carrier surface for the component to be built additively.
Stand der TechnikState of the art
Die generative Herstellung, auch als additive Herstellung bezeichnet, von unterschiedlichen Bauteilen ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Dabei erfolgt die Fertigung der Bauteile, beispielsweise von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen oder Endprodukten in der Regel rechnergesteuert auf Basis von Datenmodellen aus formlosem Ausgangsmaterial, zum Beispiel in Form von Flüssigkeit, Gel, Paste, Pulver oder Ähnlichem, oder aus formneutralem Ausgangsmaterial, zum Beispiel aus bandförmigen oder drahtförmigen Material, mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse.Generative manufacturing, also referred to as additive manufacturing, of different components is generally known from the prior art. The components, for example models, samples, prototypes, tools or end products, are usually computer-controlled based on data models made from informal raw material, for example in the form of liquid, gel, paste, powder or the like, or from neutral raw material, for example from band-shaped or wire-shaped material, by means of chemical and / or physical processes.
Bei der Herstellung generativ gefertigter Bauteile wird das Ausgangsmaterial auf eine Bauplattform aufgebracht und dabei und/oder danach entsprechend der gewünschten Form verfestigt. Dabei haften das auf die Bauplattform aufgebrachte und verfestigte Material und damit auch das generierte Werkstück nach dem Bauprozess an der Bauplattform an. Während sich die Werkstücke bei einigen additiven Herstellungsprozessen wie FDM (Fused Deposition Modeling) durch Ausspülen eines Trägermaterials von der Bauplattform lösen lassen, ist das Abtrennen bei anderen generativen Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel insbesondere Lasersintern (SLS), Laserschmelzen (SLM) / Lasercusing oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM), komplexer und nur mit verhältnismäßig großem Aufwand möglich. Dies ist zum Teil dadurch bedingt, dass aufgrund von im Bauprozess entstehenden thermischen Spannungen die Anbindung zwischen Bauteil und Bauplattform so stabil ausgelegt sein und ausgebildet werden muss, dass das auf der Bauplattform aufgebaute Bauteil daran zumindest während der gesamten Dauer des Bauprozesses sicher anhaftet und ein ungewolltes Lösen vermieden wird. Besonderer Aufwand entsteht dadurch, dass oftmals Bauplattformen verwendet werden, auf denen eine Mehrzahl an Bauteilen aufgebaut wird. Die Bauteile sind teilweise stoßempfindlich und können nur durch einen weiteren Arbeitsschritt von der Bauplattform getrennt werden, wobei darauf zu achten ist, dass keine angrenzenden Bauteils beschädigt werden.In the production of additively manufactured components, the starting material is applied to a building platform and thereby and / or subsequently solidified according to the desired shape. The material applied and solidified on the construction platform and thus also the generated workpiece adhere to the construction platform after the construction process. While the workpieces can be detached from the construction platform in some additive manufacturing processes such as FDM (Fused Deposition Modeling) by rinsing out a carrier material, the separation in other additive manufacturing processes, such as in particular laser sintering (SLS), laser melting (SLM) / laser cusing or electron beam melting (EBM), more complex and only possible with relatively great effort. This is partly due to the fact that the connection between the component and the construction platform must be designed and designed so stably due to thermal stresses that arise in the construction process that the component built on the construction platform securely adheres to it and at least during the entire duration of the construction process and an unwanted one Loosening is avoided. Special effort arises from the fact that building platforms are often used on which a plurality of components are built. Some of the components are sensitive to shocks and can only be separated from the construction platform by a further work step, taking care not to damage any adjacent components.
Zum Lösen des generativ erzeugten Bauteils von der Bauplattform sind zum Beispiel bekannt Abmeißeln, manuelles Abbrechen, Sägen, Erodieren, insbesondere Drahterosion, oder Abfräsen. Hingegen sind trennende Verfahren, die einen Fokus benötigen, wie Laser- oder Wasserstrahlschneiden, nicht oder zumindest weniger geeignet.To detach the additively generated component from the construction platform, chipping, manual breaking, sawing, eroding, in particular wire erosion, or milling are known. In contrast, separating processes that require a focus, such as laser or water jet cutting, are not or at least less suitable.
Ein Abmeißeln des generativ erzeugten Bauteils von der Bauplattform ist im Falle von kritischen Funktionsbauteilen oder filigranen Teilen ungeeignet, da dabei die Gefahr einer Beschädigung des Bauteils besteht. Ein manuelles Abbrechen funktioniert nur in wenigen Fällen, da die Bauteile aufgrund der jeweils auftretenden thermischen Spannungen zum Teil sehr fest an die Bauplattform angebunden sind. Drahterosion ist als Verfahren geeignet, da die Bauteile dabei nach dem Lösen mit unkritischer Geschwindigkeit in einen Wasserbehälter der Anlage fallen, was eine Drahterosion insbesondere für empfindliche und stoßempfindliche Bauteile geeignet macht. Allerdings ist das Verfahren der Drahterosion in der Regel ausgesprochen zeit- und damit kostenintensiv. Ein Absägen der Bauteile von der Plattform ist grundsätzlich möglich, allerdings stellt dies in der Regel einen zusätzlichen Arbeitsschritt mit entsprechender Verlängerung der Durchlaufzeit dar. Je nach Größe der Bauplattform kommen dafür nur Band- oder Bügelsägen in Frage. Derartige handelsübliche Sägen, die für diese Aufgabe ausgelegt sind, arbeiten in nachteiliger Weise in der Regel mit vertikalem Schnitt, was bedeutet, dass abgesägte Bauteile herunterfallen und ggf. Defekte bekommen können. Schließlich ist ein Abfräsen grundsätzlich zum Trennen von generativ erzeugten Bauteil und Bauplattform geeignet und bietet sich insbesondere an für Bauteile, die ohnehin nach der generativen Erzeugung nachgefräst werden müssen. Nachteilig ist ein Abfräsen jedoch im Falle von mehreren generativ erzeugten Bauteilen auf einer einzigen Bauplattform, da die unterschiedlichen Bauteile keine ungehinderte Bewegung des Werkzeugs, insbesondere beim Fünfachsfräsen, zulassen und sich im Verfahrweg des Werkzeugs befinden können, so dass es zu Kollisionen damit kommen kann.Chiseling the additively produced component off the construction platform is unsuitable in the case of critical functional components or delicate parts, since there is a risk of damaging the component. Manual termination only works in a few cases, since the components are sometimes very firmly connected to the construction platform due to the thermal stresses that occur. Wire erosion is suitable as a method since the components fall into a water tank of the system after loosening at uncritical speed, which makes wire erosion particularly suitable for sensitive and shock-sensitive components. However, the wire erosion process is usually extremely time-consuming and therefore costly. It is generally possible to saw off the components from the platform, but this usually represents an additional work step with a corresponding increase in the throughput time. Depending on the size of the construction platform, only band or hacksaws can be used. Such commercially available saws, which are designed for this task, work disadvantageously, as a rule, with a vertical cut, which means that sawn-off components can fall down and possibly get defects. Finally, milling is fundamentally suitable for separating the generatively generated component and construction platform and is particularly suitable for components that have to be milled after the generative generation anyway. However, milling is disadvantageous in the case of several additively generated components on a single construction platform, since the different components do not allow unhindered movement of the tool, in particular in the case of five-axis milling, and can be in the travel path of the tool, so that collisions can occur.
Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bauplattform sowie ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere Medizinprodukten wie Implantaten, mittels generativer / additiver Herstellungsverfahren zu schaffen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise beseitigt. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare Bauplattform und ein Verfahren bereit zu stellen, bei der / dem die erzeugten und an der Trägeroberfläche der Bauplattform anhaftenden oder damit verbundenen Bauteile einfach und sicher von der Bauplattform getrennt werden können. Vorzugsweise soll das Trennen von Bauteil und Trägeroberfläche in einen nachfolgenden, das heißt im Anschluss an die additive Fertigung ohnehin erfolgenden Prozess integriert werden können. Außerdem sollen Fertigungsaufwand und Herstellungskosten sowohl im Hinblick auf die Bauplattform selbst als auch im Hinblick auf die damit generativ zu fertigenden Bauteile möglichst gering sein.The invention has for its object to provide a construction platform and a method for producing components, in particular medical devices such as implants, by means of generative / additive manufacturing methods, which at least partially eliminates the disadvantages described above. The invention is particularly the object the basis is to provide a flexibly usable construction platform and a method in which the components produced and adhering to or connected to the carrier surface of the construction platform can be separated from the construction platform simply and safely. Preferably, the separation of the component and the carrier surface should be able to be integrated into a subsequent process, that is to say after the additive manufacturing process. In addition, manufacturing effort and costs should be as low as possible, both with regard to the construction platform itself and with regard to the components to be produced with it.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im Hinblick auf eine Vorrichtung gelöst durch eine Bauplattform nach Anspruch 1, insbesondere durch eine Bauplattform zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Medizinprodukts, wie zum Beispiel ein Implantat, mittels generativer / additiver Herstellungsverfahren, mit zumindest einem Oberflächenbereich als Trägerfläche für das generativ aufzubauende Bauteil / Medizinprodukt, die zum Ausbilden einer festen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit dem generativ aufgebauten Material ausgebildet ist, wobei die Bauplattform einen Grundträger und zumindest einen mit dem Grundträger lösbar verbundenen Fertigungsträger aufweist, der die Trägerfläche für das generativ aufzubauende Bauteil / Medizinprodukt aufweist und/oder ausbildet und/oder zur Verfügung stellt.This object is achieved according to the invention with regard to a device by a construction platform according to claim 1, in particular by a construction platform for producing a component, in particular a medical device, such as an implant, by means of generative / additive manufacturing processes, with at least one surface area as the carrier surface for the additive component / medical device that is designed to form a solid, in particular material connection with the additive material, the construction platform having a base support and at least one production support that is detachably connected to the base support and that has the support surface for the additive component / Has and / or trains medical device and / or makes it available.
Im Hinblick auf ein Verfahren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 8, insbesondere durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Medizinprodukts, wie zum Beispiel ein Implantat, in dem das Bauteil / Medizinprodukt generativ / additiv auf einer Bauplattform nach der Erfindung, insbesondere auf einer Bauplattform nach einem der angehängten Ansprüche, insbesondere auf einer Bauplattform mit zumindest einem Oberflächenbereich als Trägerfläche für das generativ aufzubauende Bauteil / Medizinprodukt aufgebaut wird, wobei die Bauplattform einen Grundträger und zumindest einen lösbar mit dem Grundträger verbundenen Fertigungsträger aufweist und/oder ausbildet und/oder zur Verfügung stellt.With regard to a method, the object is achieved by a method according to
Die Erfindung ermöglicht eine modulare Bauplattform, mit deren Grundträger ein Fertigungsträger oder insbesondere eine Mehrzahl an Fertigungsträgern lösbar verbunden werden kann bzw. verbunden ist. Die Trägerfläche, auf der das generativ zu erzeugende Bauteil aufgebaut wird, ist Bestandteil des Fertigungsträgers. Sie ist daher ebenfalls vom Grundträger lösbar. Das Bauteil wird auf der Trägerfläche des Fertigungsträger generativ erzeugt / gebaut. Die Erfindung bewirkt den Vorteil, dass ein auf der Trägerfläche aufgebautes Bauteil von der Bauplattform und der generativ aufbauenden Maschine gelöst und entfernt werden kann, indem der die Trägerfläche aufweisende Fertigungsträger einfach vom Grundträger gelöst und entfernt wird. Der Grundträger kann dann einfach an der Maschine verbleiben oder schon für nachfolgende Einsätze vorbereitet werden. Das Bauteil kann dann zusammen mit dem daran anhaftenden Fertigungsträger einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden, beispielsweise einem separaten Abtrennverfahren und/oder einer weiteren Bearbeitung oder Nachbearbeitung, wie einer spanenden Bearbeitung.The invention enables a modular construction platform, with the base support of which a production support or in particular a plurality of production supports can be releasably connected or is connected. The carrier surface on which the component to be generated generatively is built is part of the production carrier. It can therefore also be detached from the basic carrier. The component is generatively generated / built on the carrier surface of the production carrier. The invention has the advantage that a component built on the carrier surface can be detached and removed from the construction platform and the additive building machine by simply detaching and removing the production carrier having the carrier surface from the base carrier. The basic carrier can then simply remain on the machine or be prepared for subsequent uses. The component can then be fed together with the production carrier adhering to it for further processing, for example a separate separation process and / or further processing or post-processing, such as machining.
Dadurch, dass durch die Erfindung die Trennung des generativ erzeugten Bauteils von der Bauplattform in einen ohnehin notwendigen nachfolgenden Prozess integriert werden kann, werden in vorteilhafter Weise Kosten und Durchlaufzeit in der Fertigung eingespart. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass die Bauplattform besonders einfach an das jeweilige Bauteil und einem nachfolgenden Fertigungsprozess angepasst werden kann. Außerdem stellt der Fertigungsträger ein hervorragendes Handhabungsmittel zur Handhabung des generativ erzeugten Bauteils dar, sowohl während nachfolgender Fertigungsschritte als auch bei Transportvorgängen und Lagervorgängen dazwischen.The fact that the separation of the additively generated component from the construction platform can be integrated into an already necessary subsequent process by the invention saves costs and lead time in production in an advantageous manner. A particular advantage of the invention is that the construction platform can be adapted particularly easily to the respective component and a subsequent manufacturing process. In addition, the production carrier is an excellent handling device for handling the additively produced component, both during subsequent production steps and during transport processes and storage processes in between.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Ebenheit der Bauplattform, hier insbesondere des Grundträger, die bei der generativen Herstellung der Bauteile besonders wichtig ist, durch das Trennen der erzeugten Bauteile von der Trägerfläche nicht beeinträchtigt wird. Dies ist dadurch bedingt, dass der Grundträger nach der generativen Erzeugung und Abtrennung der Bauteile nicht nachbearbeitet werden muss und hat daher immer den gleichen Ausgangszustand aufweist. Bei herkömmlichen Plattformen bleibt nach dem Trennen des Bauteils von der Trägerfläche stets ein Rest des Bauteils übrig, der durch eine Nachbearbeitung der Bauplattform gesondert entfernt werden muss, wodurch es teilweise zu Unebenheiten der Trägerfläche kommen kann, die ein gleichmäßiges Beschichten der Plattform mit Pulver verhindern können. Ein weiterer mit dieser Nachbearbeitung, dem sogenannten Nachsetzten, verbundener Nachteil ist, dass konventionelle Bauplattform durch das Nachsetzen im Laufe der Zeit immer dünner werden. Bei der Erfindung müssen nur die Fertigungsträger als Verschleißteile getauscht werden.Another advantage of the invention is that the flatness of the construction platform, here in particular the base support, which is particularly important in the generative production of the components, is not impaired by the separation of the components produced from the support surface. This is due to the fact that the basic carrier does not have to be reworked after the generative generation and separation of the components and therefore always has the same initial state. In conventional platforms, after the component has been separated from the carrier surface, there is always a remainder of the component that must be removed separately by reworking the construction platform, which can sometimes result in unevenness in the carrier surface, which can prevent the platform from being coated evenly with powder , Another disadvantage associated with this reworking, the so-called repositioning, is that conventional building platforms become thinner over time as a result of repositioning. In the invention, only the manufacturing supports have to be replaced as wearing parts.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in den ausgesprochen günstigen Kosten: aufgrund der thermischen Dehnungen des additiv im Bauprozess auf die Trägerfläche aufgebrachten Materials ist es erforderlich, dass die Trägerfläche aus demselben oder zumindest einem gleichen Material mit ähnlichen thermischen Dehnungseigenschaften besteht wie das daran erzeugte spätere Bauteil. Dies führt insbesondere bei teuren Material wie Titan zu hohen Kosten von bekannten Bauplattformen. Durch den erfindungsgemäßen modularen Aufbau der Bauplattform aus Grundträger und Fertigungsträger(n) müssen nur die Fertigungsträger aus einem solchen kostenintensiven Material bestehen, während der Grundträger aus einem günstigen Material bestehen kann.Another advantage of the invention lies in the extremely low costs: due to the thermal expansion of the additive material applied to the support surface in the construction process, it is necessary that the support surface consists of the same or at least one same material with similar thermal expansion properties as the component subsequently produced on it , This leads to high ones, especially with expensive materials such as titanium Cost of known building platforms. Due to the modular construction of the construction platform according to the invention consisting of the basic carrier and the manufacturing carrier (s), only the manufacturing carrier has to consist of such a cost-intensive material, while the basic carrier can consist of a cheap material.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Erfindung eine besonders gute Verfügbarkeit der Grundplatte ermöglicht, die sofort nach dem Entfernen des Fertigungsträgers wieder einsatzbereit ist.It is also advantageous that the invention enables a particularly good availability of the base plate, which is ready for use again immediately after the removal of the production carrier.
Im Hinblick auf die Herstellung generativ erzeugter Bauteil bewirkt die Erfindung unter anderem den Vorteil, dass die Bauplattform und der Grundträger hauptsächlich oder ausschließlich im Hinblick auf den generativen Herstellungsprozess ausgelegt werden kann. Der Fertigungsträger hingegen kann sowohl auf die generative Herstellung als auch auf nachfolgende Fertigungsverfahrensschritte ausgelegt werden. Zum Beispiel kann der Fertigungsträger im Falle eines anschließend durch Drehen weiterverarbeiteten Bauteils mit einer runden Außenkontur oder einer Maschinenaufnahme ausgebildet sein. Das an der Trägerfläche des Fertigungsträgers additiv erzeugte und daran anhaftende Werkstück kann derart besonders einfach für eine Nachbearbeitung gespannt werden, was insbesondere bei filigranen Bauteilen von Vorteil ist, die an sich keine spannbaren Strukturen aufweisen. Ein zusätzlicher, oft kostenintensiver Arbeitsschritt kann in vielen Fällen entfallen. Ein weiterer Vorteil ist, dass falls eine Wärmebehandlung des generativ erzeugten Bauteils erforderlich ist, der Fertigungsträger mit dem daran anhaftenden Bauteil platzsparend im Ofen platziert werden kann.With regard to the production of additively produced components, the invention has the advantage, among other things, that the construction platform and the base support can be designed mainly or exclusively with regard to the additive manufacturing process. The manufacturing support, however, can be designed for both additive manufacturing and subsequent manufacturing process steps. For example, in the case of a component which is subsequently further processed by turning, the production carrier can be designed with a round outer contour or a machine holder. The workpiece which is additively produced on the carrier surface of the production carrier and adheres to it can be clamped particularly easily for post-processing, which is particularly advantageous in the case of filigree components which do not have any structures that can be clamped. An additional, often cost-intensive work step can be omitted in many cases. Another advantage is that if heat treatment of the additively produced component is required, the production carrier with the component adhering to it can be placed in the oven to save space.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments of the invention are also claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Grundträger zumindest eine Aufnahme zur im Wesentlichen spielfreien Fixierung des Fertigungsträgers auf. Insbesondere kann in den Grundträger eine Ausnehmung entsprechender Form eingebracht sein, in der der Fertigungsträger als eine Art Einsatz eingebracht, zum Beispiel gesteckt, werden kann. Damit kann der Fertigungsträger besonders einfach in definierter Position und/oder Lage am Grundträger angeordnet werden, was einen Aufbau des Bauteils mit definierter Position und/oder Lage am Fertigungsträger relativ zu diesem ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist dies in Fällen, in denen das aufgebaute Bauteil nach der generativen Fertigung weiteren Fertigungsschritten unterzogen wird, beispielsweise einem spanenden Prozess wie Drehen oder Fräsen. Dabei kann das sich an definierter Stelle / Lage auf dem Fertigungsträger aufgebaute Bauteil zur weiteren Verarbeitung am Fertigungsträger verbleiben, wobei dieser eine Art Handhabe oder Support für das Bauteil ausbildet.According to one embodiment of the invention, the base carrier has at least one receptacle for fixing the production carrier essentially without play. In particular, a recess of corresponding shape can be made in the base carrier, in which the production carrier can be introduced, for example, inserted as a type of insert. The production carrier can thus be arranged in a particularly simple manner in a defined position and / or position on the base carrier, which enables the component to be constructed with a defined position and / or position on the production carrier relative to the latter. This is particularly advantageous in cases in which the assembled component is subjected to further manufacturing steps after the additive manufacturing, for example a machining process such as turning or milling. In this case, the component built up on the production carrier at a defined location / position can remain on the production carrier for further processing, this forming a kind of handle or support for the component.
Die Aufnahme kann insbesondere zur zumindest teilweisen Aufnahme des Fertigungsträgers ausgebildet sein. Der Fertigungsträger kann eine mit dem Grundträger zusammenwirkende Koppelstruktur aufweisen, beispielsweise in Form eines Kupplungsstücks, das mit einer dazu vorgesehenen Kupplungsaufnahme des Grundträgers zusammenwirken und gekuppelt werden kann. Die Verbindung / Kupplung von Grundträger und Fertigungsträger kann durch Formschluss oder Kraftschluss erfolgen. Zum Beispiel kann der Fertigungsträger gegen einen Anschlag, der eine definierte Position relativ zum Grundträger bestimmt, in den Grundträger eingeschraubt werden / sein. Alternativ können Fertigungs- und Grundträger mittels eines Bajonettverschlusses miteinander gekuppelt werden / sein oder der Fertigungsträger kann in seiner bestimmungsgemäßen definierten Lage gegenüber dem Grundträger verklemmt werden / sein. Die Fixierung des Fertigungsträgers am Grundträger kann mittels mechanischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Klemmung erfolgen. Eine besonders einfache kraftschlüssige Anordnung ergibt sich durch Magnetmittel, so dass der Fertigungsträger infolge magnetischer Kräfte am Grundträger gehalten ist. Nach einer besonders einfachen Ausführungsform ist der Fertigungsträger durch die Wirkung der Schwerkraft in dem Grundträger gehalten.The receptacle can, in particular, be designed to at least partially accommodate the production carrier. The production carrier can have a coupling structure which interacts with the base carrier, for example in the form of a coupling piece which can interact and be coupled with a coupling receptacle of the base carrier provided for this purpose. The connection / coupling of the basic carrier and the manufacturing carrier can be carried out by positive locking or non-positive locking. For example, the production support can be screwed into the base support against a stop that determines a defined position relative to the base support. Alternatively, the production and base carriers can / are coupled to one another by means of a bayonet catch or the production carrier can be / are clamped in its intended position relative to the base carrier. The production carrier can be fixed to the base carrier by means of mechanical, hydraulic and / or pneumatic clamping. A particularly simple non-positive arrangement results from magnetic means, so that the production carrier is held on the base carrier as a result of magnetic forces. According to a particularly simple embodiment, the production carrier is held in the base carrier by the action of gravity.
Vorzugsweise ist der Fertigungsträger nach einer Ausführungsform werkzeugfrei aus der Aufnahme entnehmbar. Dies ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Bestückung des Grundträgers mit einem oder mehreren Fertigungsträgern sowie eine besonders schnelle und einfache Entnahme von Fertigungsträgern mit dem darauf jeweils aufgebauten Bauteil vom Grundträger.According to one embodiment, the production carrier can preferably be removed from the receptacle without tools. This enables a particularly simple and quick assembly of the basic carrier with one or more production carriers as well as a particularly quick and easy removal of the production carrier with the component built thereon from the basic carrier.
Es ist außerdem besonders vorteilhaft, wenn der Grundträger und der / die Fertigungsträger in zusammengesetztem Zustand eine im Wesentlichen ebene Oberfläche ausbilden. Vorzugsweise liegen die Trägerfläche des Fertigungsträgers und die dem Aufbauraum zugewandte Oberfläche des Grundträgers in einer Ebene. Dies ermöglicht ein einfaches Aufbringen von Aufbaumaterial, zum Beispiel in Form von Pulver, und ein einfaches gleichmäßiges Beschichten / gleichmäßige Schichtbildung während der generativen Aufbaus des Bauteils. Außerdem ist derart sichergestellt, dass sich die Trägerfläche während des generativen Prozesses stets in einer definierten Lage relativ zum Grundträger befindet, was die Steuerung und Programmierung des generativen Prozesses vereinfacht.It is also particularly advantageous if the base carrier and the production carrier (s) form an essentially flat surface in the assembled state. The carrier surface of the production carrier and the surface of the base carrier facing the installation space preferably lie in one plane. This enables a simple application of building material, for example in the form of powder, and a simple uniform coating / uniform layer formation during the generative construction of the component. This also ensures that the carrier surface is always in a defined position relative to the base carrier during the generative process, which simplifies the control and programming of the generative process.
Es ist besonders günstig, wenn der Fertigungsträger als Halterung für eine Weiterbearbeitung des Bauteils / Medizinprodukts ausgebildet ist. Der Fertigungsträger bildet quasi einen Support für das generativ aufgebaute Bauteil, auf dem dieses während einiger oder aller nachfolgenden Fertigungsschritten angeordnet und/oder gehalten und/oder fixiert ist. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die Position und/oder Lage des aufgebauten Bauteils relativ zum Fertigungsträger bekannt ist und bleibt, so dass bei definierter Lage / Position des Fertigungsträgers (ähnlich einer Werkzeugaufnahme) stets auch die Lage / Position des zu bearbeitenden generativ aufgebauten Bauteils bekannt ist, was eine einfache Steuerung und/oder Programmierung von nachfolgenden Fertigungsprozessen ermöglicht.It is particularly favorable if the production carrier is used as a holder for further processing of the component / medical device. The production support forms a kind of support for the additively constructed component on which it is arranged and / or held and / or fixed during some or all of the subsequent production steps. It is particularly advantageous that the position and / or position of the assembled component relative to the production carrier is and remains known, so that when the position / position of the production carrier is defined (similar to a tool holder), the position / position of the additively constructed component to be machined is always also known it is known what enables simple control and / or programming of subsequent manufacturing processes.
Bei dem additiven Fertigungsverfahren kann es sich insbesondere um ein Lasersinter-Verfahren, ein Laserschmelz-Verfahren, ein Lasercusing-Verfahren oder ein Elektronenstrahlschmelz-Verfahren handeln. Eine Ausführungsform der Bauplattform ist damit dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Fertigungsträger aus einem Material hergestellt ist, das zum Ausbilden einer Trägerflache für ein Lasersinter-Verfahren, ein Laserschmelz-Verfahren, ein Lasercusing-Verfahren oder ein Elektronenstrahlschmelz-Verfahren als generatives Herstellungsverfahren geeignet ist. Der Fertigungsträger kann insbesondere aus Metall, vorzugsweise Titan oder einer Titanlegierung, bestehen. Insbesondere kann der Fertigungsträger aus demselben oder einem gleichen Material mit ähnlichen Eigenschaften wie das Material des Bauteils bestehen, was eine besonders spannungsarme generative Erzeugung des Bauteils ermöglicht. Ein großer Vorteil ist, dass der Grundträger aus einem weniger hochwertigen und günstigeren Material bestehen kann, einem für derartige Werkzeuge üblichen Material, wie zum Beispiel aus Guss oder Baustahl. Dies ermöglicht eine ausgesprochen kostengünstig und wartungsfreundlich aufgebaute Bauplattform.The additive manufacturing process can in particular be a laser sintering process, a laser melting process, a laser cusing process or an electron beam melting process. An embodiment of the construction platform is characterized in that at least the production carrier is made of a material that is suitable as a generative production method for forming a carrier surface for a laser sintering method, a laser melting method, a laser cusing method or an electron beam melting method. The production carrier can in particular consist of metal, preferably titanium or a titanium alloy. In particular, the production carrier can consist of the same or the same material with similar properties as the material of the component, which enables a particularly low-stress generative generation of the component. A great advantage is that the basic carrier can consist of a less high-quality and cheaper material, a material that is common for such tools, such as cast iron or structural steel. This enables an extremely cost-effective and maintenance-friendly construction platform.
Eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigungsträger nach dem generativen Aufbau des Bauteils / Medizinprodukts von dem Grundträger gelöst wird, insbesondere für eine Nachbearbeitung / Weiterbearbeitung der Fertigungsträger mit dem darauf aufgebauten Bauteil / Medizinprodukt von dem Grundträger gelöst wird. Alternativ können der Fertigungsträger und das darauf aufgebaute Bauteil / Medizinprodukt für eine Nachbearbeitung / Weiterbearbeitung miteinander verbunden bleiben. Dazu kann nach der generativen Erzeugung, dem sogenannten Baujob, das Bauteil mitsamt dem Fertigungsträger / Einsatz von dem Grundträger zum Beispiel von Hand getrennt werden, indem die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Kupplung / Verbindung von Grundträger und Fertigungsträger zum Beispiel händisch gelöst wird und der Fertigungsträger von dem Grundträger entfernt wird, zum Beispiel aus einer Aufnahme des Grundträgers herausgezogen wird.An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the production carrier is detached from the base carrier after the additive construction of the component / medical product, in particular for post-processing / further processing of the production carrier with the component / medical product built thereon. Alternatively, the production carrier and the component / medical device built on it can remain connected to one another for post-processing / further processing. For this purpose, after the generative generation, the so-called construction job, the component together with the production carrier / insert can be separated from the base carrier, for example by hand, by manually releasing the non-positive and / or form-fitting coupling / connection of the base carrier and production carrier and the production carrier is removed from the base carrier, for example is pulled out of a receptacle of the base carrier.
Eine Trennung von Bauteil und Fertigungsträger kann nach der Erfindung insbesondere mittels eines spanabhebenden Verfahrens, insbesondere durch Abdrehen, erfolgen. Besonders vorteilhaft ist, dass das Lösen des Bauteils vom Fertigungsträger derart in eine ggf. ohnehin erfolgende Weiterbearbeitung des Bauteils integriert werden kann, was ausgesprochen effizient ist.According to the invention, the component and the production carrier can be separated, in particular by means of a machining process, in particular by turning. It is particularly advantageous that the detachment of the component from the production support can be integrated in a further processing of the component, which is carried out anyway, which is extremely efficient.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Hüftcup als Bauteil auf einem Fertigungsträger aufgebaut. Dazu wird ein Fertigungsträger oder eine Mehrzahl von Fertigungsträgern in den als Grundplattform ausgebildeten Grundträger eingebracht. Die Form des Fertigungsträgers ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Auf diesem Zylinder werden die Implantate konzentrisch aufgebaut. In einem anschließenden Drehprozess wird die Einheit aus Fertigungsträger und darauf aufgebauten Hüftcup an dem Fertigungsträger gespannt und der generativ aufgebaute Hüftcup abgestochen. Ein Drehprozess ist dabei aufgrund der hochgenauen Innenkontur ohnehin notwendig, so dass das Verfahren äußerst effizient ist. Das zusätzliche Abstechen benötigt lediglich ca. 30-40 Sekunden pro Bauteil. Ohne die erfindungsgemäße modulare Bauplattform müssten die Hüftcups durch Erodieren von der Bauplattform entfernt werden, was auf ein Bauteil umgerechnet ca. 30 min in Anspruch nehmen würde.In a particularly preferred embodiment of the invention, a hip cup is built up as a component on a production carrier. For this purpose, a production carrier or a plurality of production carriers is introduced into the basic carrier designed as a base platform. The shape of the production carrier is essentially cylindrical. The implants are built up concentrically on this cylinder. In a subsequent turning process, the unit consisting of the production carrier and the hip cup built thereon is clamped to the production carrier and the additively constructed hip cup is tapped. A turning process is necessary anyway due to the highly precise inner contour, so that the process is extremely efficient. The additional parting off only takes approx. 30-40 seconds per component. Without the modular construction platform according to the invention, the hip cups would have to be removed from the construction platform by eroding, which would take around 30 minutes to convert to one component.
Zusammenfassen kann man sagen, dass durch die Erfindung die Bauplattform in generativen / additiven Prozessen wie Lasersintern etc. auf das zu fertigende Bauteil und ggf. nachfolgende Arbeitsschritte angepasst werden kann. Im additiven Prozess und ggf. vorliegenden Nachfolgeprozessen werden so Durchlaufzeit und Herstellkosten eingespart.To summarize, it can be said that the construction platform can be adapted in generative / additive processes such as laser sintering etc. to the component to be manufactured and, if necessary, subsequent work steps. Throughput time and manufacturing costs are saved in the additive process and any subsequent processes.
Figurenlistelist of figures
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt dabei:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Bauplattform nach der Erfindung und -
2 eine Schnittansicht der Bauplattform der1 entlang der Linie II-II.
-
1 a perspective view of a construction platform according to the invention and -
2 a sectional view of the construction platform of the1 along the line II-II.
Figurenbeschreibungfigure description
Die Zeichnungen sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung.The drawings are only schematic in nature and are only for understanding the invention.
Der Grundträger
Der Fertigungsträger
Der Fertigungsträger
Als Beispiel für ein generativ aufgebautes Bauteil zeigen die Figuren additiv auf die Trägerfläche
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauplattformbuilding platform
- 22
- Grundträgerbase support
- 33
- Fertigungsträgerproduction support
- 44
- Ausnehmungrecess
- 55
- Oberflächesurface
- 66
- Vertiefungdeepening
- 77
- AufbauabschnittConfiguration section
- 88th
- Trägerflächesupport surface
- 99
- Kupplungsstruktur, WerkzeugaufnahmeCoupling structure, tool holder
- 1010
- Umfangsflächeperipheral surface
- 1111
- Umfangsflächeperipheral surface
- 1212
- SeitenwandSide wall
- 1313
- Radialspielradial clearance
- 1414
- Ringring
- 1515
- Mittelachsecentral axis
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018116314.2A DE102018116314A1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Construction platform and method for the generative production of a component, in particular a medical product such as an implant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102018116314.2A DE102018116314A1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Construction platform and method for the generative production of a component, in particular a medical product such as an implant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102018116314A1 true DE102018116314A1 (en) | 2020-01-09 |
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ID=68943572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102018116314.2A Pending DE102018116314A1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Construction platform and method for the generative production of a component, in particular a medical product such as an implant |
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DE (1) | DE102018116314A1 (en) |
Cited By (2)
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DE102019124146A1 (en) * | 2019-09-09 | 2021-03-11 | Technische Universität Darmstadt | Process for reworking components |
DE102020106582A1 (en) | 2020-03-11 | 2021-09-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for the additive production of a molded body, in particular a vehicle component |
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DE102016204462A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Krause DiMaTec GmbH | A method of manufacturing a component and a carrier plate for supporting additively to be manufactured components, designed for carrying out such a method |
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2018
- 2018-07-05 DE DE102018116314.2A patent/DE102018116314A1/en active Pending
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