DE102018127311A1 - Thermoelectric removal of support structures - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts (2) von einer Stützstruktur (50, 50') und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50') von einer Bauplattform (12) unter Verwendung eines elektrischen Stroms in wenigstens einem Sollschmelzbereich (51, 51') der Stützstruktur (50, 50'), sodass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur (50, 50') in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs (51, 51') führt. Optional kann das Verfahren zumindest einen Trennschritt umfassen.The invention relates to a method for detaching an additive manufacturing product (2) from a support structure (50, 50 ') and / or detaching the support structure (50, 50') from a construction platform (12) using an electrical current in at least one predetermined melting range (51, 51 ') of the support structure (50, 50'), so that the electric current leads to a melting of the support structure (50, 50 ') in at least a section of the predetermined melting area (51, 51'). Optionally, the method can comprise at least one separation step.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren und ein System zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts, wobei das additive Fertigungsprodukt in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt angebundenen Stützstruktur aus einem Aufbaumaterial aufgebaut wird.The invention relates to a method and a device for detaching an additive manufacturing product from a support structure and / or for detaching the support structure from a construction platform. The invention further relates to a method and a system for providing an additive manufacturing product, the additive manufacturing product being built up from a building material in an additive manufacturing process with a support structure connected to the additive manufacturing product.

Die additive Fertigung beschreibt einen Prozess, bei dem additive Fertigungsprodukte bzw. Bauteile direkt oder indirekt auf Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten, beispielsweise (und insbesondere) aus formlosen Aufbaumaterialien hergestellt werden. Als ein Synonym für die additive Fertigung wird daher häufig auch der Begriff „3D-Druck“ verwendet. Die Fertigung solcher Bauteile erfolgt dabei üblicherweise, wenn auch nicht zwingend, schichtweise, wobei sowohl feste, aber auch pastöse oder flüssige Werkstoffe mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften zum Einsatz kommen.Additive manufacturing describes a process in which additive manufacturing products or components are manufactured directly or indirectly on the basis of digital 3D design data, for example (and in particular) from shapeless construction materials. The term “3D printing” is therefore often used as a synonym for additive manufacturing. Such components are usually produced, although not necessarily in layers, using both solid, but also pasty or liquid materials with different physical and chemical properties.

Bei der Herstellung von Prototypen und inzwischen auch in der Serienfertigung werden additive Fertigungsprozesse immer relevanter. Das betrifft insbesondere die Herstellung von solchen Fertigungsprodukten, die durch ein hohes Maß an geometrischer Komplexität gekennzeichnet sind. Die Herstellung von Modellen, Mustern und Prototypen mit additiven Fertigungsprozessen wird oft als „Rapid Prototyping“ und die Herstellung von Werkzeugen und anderen Endprodukten als „Rapid Tooling“ bzw. „Additive Manufacturing“ bezeichnet.Additive manufacturing processes are becoming increasingly relevant in the production of prototypes and now also in series production. This applies in particular to the manufacture of such manufacturing products that are characterized by a high degree of geometric complexity. The production of models, samples and prototypes with additive manufacturing processes is often referred to as "rapid prototyping" and the production of tools and other end products as "rapid tooling" or "additive manufacturing".

Ein wesentliches Kennzeichen der additiven Fertigung ist das selektive, d. h. räumlich begrenzte, insbesondere schichtweise, Verfestigen zumindest eines Aufbaumaterials. Das zumeist pulverförmige Aufbaumaterial wird zunächst in Form einer dünnen Schicht in einen Prozessraum bzw. eine Prozesskammer einer Vorrichtung (Fertigungsvorrichtung) zur additiven Fertigung eingebracht, beispielsweise auf eine Bauplattform der Vorrichtung. Die selektive Verfestigung des Aufbaumaterials erfolgt bei vielen Verfahren mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht- und/oder Wärmestrahlung. Alternativ kann das Aufbaumaterial zur Verfestigung aber auch mit Teilchenstrahlung, wie beispielsweise Elektronenstrahlung, bestrahlt werden.A key feature of additive manufacturing is selective, i.e. H. spatially limited, in particular layer-by-layer, solidification of at least one building material. The mostly powdery building material is first introduced in the form of a thin layer into a process space or a process chamber of a device (manufacturing device) for additive manufacturing, for example onto a building platform of the device. In many processes, the structural material is selectively solidified by means of electromagnetic radiation, in particular light and / or thermal radiation. Alternatively, the build-up material can also be irradiated with particle radiation, such as electron radiation, for solidification.

Zwei kommerziell bedeutsame Verfahren, bei denen das Verfestigen des Aufbaumaterials durch Bestrahlung mit Strahlungsenergie erfolgt, sind das „selektive Lasersintern“ (SLS) und das „selektive Laserschmelzen“ (SLM):

  • Die Bestrahlung der Schicht des Aufbaumaterials erfolgt auf Basis von vorgebbaren 3D-Konstruktionsdaten eines herzustellenden Bauteils so, dass nur solche Bereiche der Schicht, die Bestandteil des herzustellenden Bauteils werden sollen, bestrahlt werden. Durch die lokal eingebrachte Strahlungsenergie werden die Pulverpartikel des Aufbaumaterials teilweise oder vollständig aufgeschmolzen bzw. teilweise oder vollständig versintert und kühlen anschließend soweit ab, dass sie sich miteinander zu einem Festkörper verbinden. Der Bereich der Schicht, in dem sich die aktuelle Verfestigung des Aufbaumaterials vollzieht, wird auch als „Verfestigungsbereich“ bezeichnet.
Two commercially important processes in which the building material is solidified by irradiation with radiation energy are “selective laser sintering” (SLS) and “selective laser melting” (SLM):
  • The layer of the build material is irradiated on the basis of predeterminable 3D construction data of a component to be manufactured in such a way that only those areas of the layer that are to become part of the component to be manufactured are irradiated. Due to the locally introduced radiation energy, the powder particles of the building material are partially or completely melted or partially or completely sintered and then cool down to such an extent that they combine to form a solid. The area of the layer in which the current consolidation of the building material takes place is also referred to as the "consolidation area".

Der in Folge der selektiven Bestrahlung der Schicht des Aufbaumaterials entstandene Festkörper entspricht einer Schicht des herzustellenden Bauteils bzw. einer „Bauteilschicht“. Unter der Bauteilschicht wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung also ein dreidimensionaler Körper verstanden, der durch eine „Querschnittsfläche der Bauteilschicht“ und eine entsprechende Tiefe bzw. Dicke der Bauteilschicht definiert ist. Nachfolgend ist unter der „Querschnittsfläche der Bauteilschicht“ bzw. „Bauteil-Querschnittsfläche“ bei einer Draufsicht auf die Schicht des Aufbaumaterials der Bereich der Schicht zu verstehen, der zur Erzeugung des Bauteils in dieser Schicht verfestigt wird. Zur weiteren Abgrenzung sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung unter einer „Schicht“ das schichtförmig in einem Beschichtungs- und nachfolgenden Verfestigungsvorgang im Prozessraum bzw. in einem Baufeld der Fertigungsvorrichtung aufgebrachte Aufbaumaterial verstanden wird.The solid resulting from the selective irradiation of the layer of the building material corresponds to a layer of the component to be manufactured or a "component layer". The component layer is generally understood in the context of the present invention to mean a three-dimensional body which is defined by a “cross-sectional area of the component layer” and a corresponding depth or thickness of the component layer. In the following, the “cross-sectional area of the component layer” or “component cross-sectional area” is to be understood in the case of a plan view of the layer of the building material, the area of the layer which is solidified in this layer in order to produce the component. For further delimitation, it should be pointed out here that in the context of the invention, a “layer” is understood to mean the building material applied in the form of a layer in a coating and subsequent consolidation process in the process space or in a construction field of the production device.

In einer Schicht des Aufbaumaterials können mehrere separate, d. h. untereinander unverbundene, zu verfestigende „Schichtbereiche“ angeordnet sein, wobei die zu verfestigenden Schichtbereiche einem einzigen Bauteil oder mehreren separaten Bauteilen angehören können. Im ersteren Fall würde die Gesamtheit der zu verfestigenden Schichtbereiche der zu verfestigenden Bauteilschicht eines Bauteils entsprechen.In a layer of the building material, several separate, i.e. H. “Layer areas” to be consolidated that are not connected to one another can be arranged, wherein the layer regions to be consolidated can belong to a single component or to several separate components. In the former case, the entirety of the layer regions to be consolidated would correspond to the component layer of a component to be consolidated.

Der besseren Verständlichkeit wegen wird nachfolgend davon ausgegangen, dass in jeder Schicht nur eine einzelne Bauteilschicht eines einzigen herzustellenden Bauteils angeordnet ist, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.For the sake of clarity, it is assumed below that only a single component layer of a single component to be produced is arranged in each layer, the invention being not restricted to this.

Zur Herstellung eines vollständigen Bauteils werden also wiederholt dünne Schichten des Aufbaumaterials in den Prozessraum eingebracht und selektiv verfestigt, wobei sich die einzelnen verfestigten Bauteilschichten zu einem gemeinsamen Bauteil verbinden.To produce a complete component, thin layers of the build material are repeatedly introduced into the process space and selectively solidified, the individual consolidated component layers combining to form a common component.

Als Aufbaumaterialien kommen neben verschiedenen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen bevorzugt auch metallische Aufbaumaterialien zum Einsatz. Aufgrund der hohen Schmelz- bzw. Sintertemperaturen ist besonders bei metallischen Aufbaumaterialien zur selektiven Verfestigung der Schicht ein hohes Maß an lokal eingebrachter Strahlungsenergie nötig. In der Folge wird vor allem die aktuell bestrahlte, d. h. die oberste Schicht in der Prozesskammer, insbesondere im Verfestigungsbereich, stark erhitzt, was zu einer hohen thermischen Belastung bzw. Beanspruchung im verfestigten, aber auch im sich aktuell verfestigenden Aufbaumaterial führen kann. Grundsätzlich kann sich das Auftreten von thermischen Belastungen während der additiven Fertigung nachteilig auf die Qualität des fertigen Bauteils auswirken. In addition to various plastics and composite materials, metallic construction materials are preferably used as construction materials. Due to the high melting or sintering temperatures, a high degree of locally introduced radiation energy is required, particularly in the case of metallic building materials, for the selective solidification of the layer. As a result, especially the currently irradiated, ie the top layer in the process chamber, in particular in the consolidation area, is strongly heated, which can lead to high thermal stress or stress in the solidified but also in the currently solidifying building material. In principle, the occurrence of thermal loads during additive manufacturing can adversely affect the quality of the finished component.

Um das Auftreten von thermischen Belastungen in einem Bereich des herzustellenden Bauteils während der additiven Fertigung zu reduzieren wird üblicherweise eine Anzahl von Stützstrukturen, mitunter auch als Supportstrukturen bezeichnet, im Prozessraum der Fertigungsvorrichtung angeordnet, wobei die Stützstrukturen meist gemeinsam mit dem Bauteil in dem additiven Fertigungsprozess hergestellt werden. Weiterhin kann mittels der Stützstrukturen auch der Wärmehaushalt im herzustellenden Bauteil beeinflusst werden, indem ein Teil der Prozesswärme aus der additiven Fertigung in einen Bereich außerhalb des herzustellenden Bauteils abgeleitet wird. Vorteilhafterweise kann so die Qualität des fertigen Bauteils erhöht werden.In order to reduce the occurrence of thermal loads in a region of the component to be manufactured during additive manufacturing, a number of support structures, sometimes also referred to as support structures, are usually arranged in the process space of the production device, the support structures usually being produced together with the component in the additive manufacturing process will. Furthermore, the heat structures in the component to be produced can also be influenced by means of the support structures, in that part of the process heat is derived from the additive manufacturing into an area outside the component to be produced. The quality of the finished component can advantageously be increased in this way.

Die Stützstrukturen können so angeordnet werden, dass sie verschiedene Teilbereiche bzw. Kompartimente des herzustellenden Bauteils miteinander verbinden, d. h. die Stützstrukturen werden in einem Bereich innerhalb des Bauteils angeordnet.The support structures can be arranged in such a way that they connect different sub-areas or compartments of the component to be manufactured with one another, ie. H. the support structures are arranged in an area within the component.

Im Allgemeinen und im Rahmen der Erfindung wird eine Anzahl von Stützstrukturen jedoch in einem Bereich zwischen dem herzustellenden Bauteil und der Bauplattform der Fertigungsvorrichtung so angeordnet, dass das fertige Bauteil, d. h. sobald alle Bauteilschichten des Bauteils verfestigt wurden, auf den Stützstrukturen aufliegt, bzw. von diesen „gestützt“ wird. Das herzustellende Bauteil kann also während der additiven Fertigung auf den Stützstrukturen aufgebaut werden, wobei die Stützstrukturen und das Bauteil typischerweise in dem additiven Fertigungsprozess gemeinsam hergestellt werden.In general and within the scope of the invention, however, a number of support structures are arranged in a region between the component to be manufactured and the construction platform of the production device such that the finished component, i. H. as soon as all component layers of the component have solidified, lie on the support structures or are "supported" by them. The component to be produced can therefore be built up on the support structures during additive production, the support structures and the component typically being produced together in the additive production process.

Die Anordnung der Stützstrukturen im Prozessraum der Fertigungsvorrichtung kann entsprechend einem vorgebbaren Muster erfolgen oder spezifisch an die jeweilige Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils angepasst werden. Im Allgemeinen sind die Stützstrukturen in einem unteren bzw. basalen Bereich fest mit der Bauplattform der Fertigungsvorrichtung und an einem entgegengesetzten oberen bzw. apikalen Bereich fest mit einem Bereich des herzustellenden Bauteils verbunden. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen den Stützstrukturen und der Bauplattform bzw. dem Bauteil mittels Stoffschluss. Die Stützstrukturen können alternativ zur Bauplattform auch auf einer Grundplatte der Fertigungsvorrichtung aufgebaut werden, die dann als Bauunterlage dient.The arrangement of the support structures in the process space of the production device can take place according to a predeterminable pattern or can be specifically adapted to the respective configuration of the component to be manufactured. In general, the support structures are firmly connected to the construction platform of the production device in a lower or basal region and firmly to a region of the component to be produced in an opposite upper or apical region. The connection between the support structures and the building platform or the component is preferably made by means of material bonding. As an alternative to the construction platform, the support structures can also be constructed on a base plate of the production device, which then serves as a construction base.

Ungeachtet der zuvor erläuterten Vorteile hat sich die Entfernung bzw. Durchtrennung der Stützstrukturen, die üblicherweise mechanisch erfolgt, nach Beendigung des Fertigungsprozesses als ein aufwendiger Prozess herausgestellt.Notwithstanding the advantages explained above, the removal or severing of the support structures, which is usually done mechanically, has turned out to be a complex process after the completion of the manufacturing process.

Um den Trennprozess zu erleichtern beschreibt die DE 10 2015 207 306 ein Verfahren zur Herstellung von Stützstrukturen mit einem geschwächten Bereich, wobei der geschwächte Bereich leichter zu durchtrennen ist als der übrige Bereich der Stützstrukturen. Allerdings müssen die Stützstrukturen weiterhin einzeln und im Wesentlichen nacheinander mechanisch durchtrennt werden. Bei einer Vielzahl von Stützstrukturen kann der Trennprozess daher ein zeit- und arbeitsintensiver Vorgang sein, insbesondere wenn die Stützstrukturen aufgrund der Bauteilgeometrie nicht parallel zueinander angeordnet sind, bzw. wenn die geschwächten Bereiche nicht auf derselben Höhe der Stützstrukturen angeordnet sind.To facilitate the separation process, the describes DE 10 2015 207 306 a method for producing support structures with a weakened area, the weakened area being easier to cut through than the remaining area of the support structures. However, the support structures still have to be cut mechanically and essentially one after the other. With a large number of support structures, the separation process can therefore be a time-consuming and labor-intensive process, in particular if the support structures are not arranged parallel to one another due to the component geometry, or if the weakened regions are not arranged at the same height of the support structures.

In der WO 2017/029276 A1 wird daher ein Verfahren beschrieben, bei dem die Stützstrukturen mittels eines chemischen Prozesses durchtrennt werden. Allerdings wird durch die hier eingesetzten Chemikalien potenziell auch die Oberfläche des Bauteils angegriffen bzw. es wird Material vom fertigen Bauteil abgetragen.In the WO 2017/029276 A1 a method is therefore described in which the support structures are severed by means of a chemical process. However, the chemicals used here also potentially attack the surface of the component or remove material from the finished component.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes bzw. alternatives Verfahren zum Ablösen (Ablöseverfahren) und ein entsprechendes Verfahren zur Bereitstellung (Bereitstellungsverfahren) eines additiven Fertigungsprodukts einerseits sowie eine Vorrichtung zum Ablösen (Ablösevorrichtung) und ein System zur Bereitstellung (Bereitstellungssystem) eines additiven Fertigungsprodukts andererseits zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile vermeiden und die bevorzugt ein effizienteres und beschleunigtes Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder der Stützstruktur von einer Bauplattform ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved or alternative method for detaching (detachment method) and a corresponding method for providing (provisioning method) an additive manufacturing product on the one hand, and a device for detaching (detaching device) and a system for providing (providing system) one to provide additive manufacturing product, on the other hand, which avoid the disadvantages mentioned above and which preferably enable a more efficient and accelerated detachment of an additive manufacturing product from a support structure and / or the support structure from a construction platform.

Diese Aufgabe wird durch ein Ablöseverfahren gemäß Patentanspruch 1 und ein Bereitstellungsverfahren nach Patentanspruch 10, sowie durch eine Ablösevorrichtung gemäß Patentanspruch 12 und ein Bereitstellungssystem gemäß Patentanspruch 13 gelöst.This object is achieved by a detachment method according to claim 1 and a preparation method according to claim 10, and by a detachment device according to claim 12 and a delivery system according to claim 13 solved.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren betrifft das Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder das Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform einer Vorrichtung zur additiven Fertigung einer Anzahl von Fertigungsprodukten, weshalb das Verfahren im Folgenden auch als „Ablöseverfahren“ bezeichnet wird. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren im Nachgang der additiven Fertigung zum Einsatz kommen, d. h. sobald ein additives Bauteil vollumfänglich hergestellt wurde bzw. ein additiver Fertigungsprozess beendet wurde.A method according to the invention relates to the detachment of an additive manufacturing product from a support structure and / or the detachment of the support structure from a construction platform of a device for additive manufacturing of a number of manufacturing products, which is why the method is also referred to below as the “detachment method”. The method according to the invention can preferably be used after the additive manufacturing, i. H. as soon as an additive component has been fully manufactured or an additive manufacturing process has ended.

Die Stützstruktur wird, wie eingangs erläutert, bevorzugt in einem additiven Fertigungsprozess gemeinsam mit dem additiven Fertigungsprodukt in einer Prozesskammer einer Vorrichtung zur additiven Fertigung hergestellt und ist mit diesem verbunden, vorzugsweise fest verbunden. Das bedeutet bevorzugt, dass das additive Fertigungsprodukt und die Stützstruktur schichtweise und im Wesentlichen zeitgleich bzw. parallel aufgebaut werden, beispielsweise ausgehend von einer Bauplattform der Fertigungsvorrichtung.As explained at the beginning, the support structure is preferably produced in an additive manufacturing process together with the additive manufacturing product in a process chamber of a device for additive manufacturing and is connected to it, preferably permanently connected. This preferably means that the additive manufacturing product and the support structure are built up in layers and essentially at the same time or in parallel, for example starting from a construction platform of the manufacturing device.

In einer Schicht des Aufbaumaterials werden also bevorzugt neben solchen Bereichen der Schicht, die Bestandteil von zumindest einem herzustellenden Bauteil werden sollen, auch solche Bereiche verfestigt, die Bestandteil von einer oder mehrerer herzustellender Stützstrukturen werden sollen, wobei die Verfestigung vorzugsweise durch selektive Bestrahlung des Aufbaumaterials und/oder eines weiteren Erzeugnisstoffes mittels zumindest eines Hochenergiestrahls erfolgt, beispielsweise einem Laserstrahl.In addition to those areas of the layer which are to become part of at least one component to be produced, areas of the layer which should be part of one or more support structures to be produced are preferably solidified in a layer of the build material, the consolidation preferably by selective irradiation of the build material and / or another product substance is carried out by means of at least one high-energy beam, for example a laser beam.

Vorzugsweise kann für den additiven Fertigungsprozess aus einer großen Menge von leitenden Aufbaumaterialien in Pulverform dasjenige/diejenigen gewählt werden, das/die zum Einsatz kommen soll(en), insbesondere aus dem Bereich der metallbasierten Aufbaumaterialien. Alternativ können auch selbstleitende, d. h. intrinsisch leitende Kunststoffe wie beispielsweise Polypyrrol oder Polythiophen eingesetzt werden. Weiterhin sind auch elektrisch nicht leitende Kunststoffe als Aufbaumaterialien geeignet, wenn sie durch elektrisch leitende Stoffe, z. B. in Form von Ruß oder Metall, angereichert werden, um eine elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Eine solche Anreicherung mit elektrisch leitenden Stoffen kann sowohl durch Beimengung (Blending, Beimischung, uvm.) erzielt werden als auch durch Herstellung eines Verbund-Aufbaumaterials, in dessen Pulverkörnern das elektrisch leitende Material integriert ist. Dabei muss nicht jedes Pulverkorn das elektrisch leitende Material umfassen, es genügt im Endeffekt, wenn so ausreichend elektrisch leitendes Material im Aufbaumaterial vorhanden ist, dass die damit hergestellte Stützstruktur elektrisch leitfähig ist.For the additive manufacturing process, a large number of conductive construction materials in powder form can be used to select the one or those which are to be used, in particular from the field of metal-based construction materials. Alternatively, self-conducting, i.e. H. intrinsically conductive plastics such as polypyrrole or polythiophene can be used. Furthermore, electrically non-conductive plastics are also suitable as construction materials if they are replaced by electrically conductive substances, e.g. B. in the form of soot or metal, to maintain electrical conductivity. Such enrichment with electrically conductive substances can be achieved both by admixing (blending, admixing, and much more) as well as by producing a composite building material, in the powder grains of which the electrically conductive material is integrated. In this case, not every powder grain has to comprise the electrically conductive material; in the end, it is sufficient if there is sufficient electrically conductive material in the build material that the support structure produced with it is electrically conductive.

Im Allgemeinen wie auch im Rahmen der Erfindung ist unter einer Stützstruktur, wie eingangs erläutert, eine stützende Struktur bzw. ein unterstützendes Element aus verfestigtem Aufbaumaterial zu verstehen, das in einem Bereich zwischen einer Bauplattform bzw. Grundplatte der Fertigungsvorrichtung und einem Bereich des fertigen Bauteils angeordnet ist, also nicht zum resultierenden, fertigen Bauteil selbst gehört. Mit anderen Worten liegt das fertige Bauteil, insbesondere nach Entfernung von unverfestigtem Aufbaumaterial aus dem Prozessraum, zumindest bereichsweise, auf der Stützstruktur auf bzw. wird von dieser zumindest teilweise getragen und/oder lateral gestützt. Daher wird nachfolgend, sofern nicht explizit anders erwähnt der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass eine unten liegende Bauplattform zumindest in einem Bereich durch eine mittig angeordnete Stützstruktur mit einem darüber bzw. oben aufliegenden Bauteil verbunden ist, so dass das Bauteil den oberen Abschluss dieser Anordnung bildet. Allerdings soll die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung der Stützstruktur beschränkt sein.In general, as in the context of the invention, a support structure, as explained at the outset, is to be understood as a support structure or a supporting element made of solidified construction material, which is arranged in a region between a construction platform or base plate of the production device and a region of the finished component is not part of the resulting finished component itself. In other words, the finished component, in particular after removal of unconsolidated building material from the process space, lies at least in regions on the support structure or is at least partially supported and / or laterally supported by it. Therefore, for the sake of simplicity, it is assumed below, unless explicitly stated otherwise, that a building platform located at the bottom is connected at least in one area to a component located above or above by a centrally arranged support structure, so that the component forms the upper end of this arrangement . However, the invention should not be limited to such an arrangement of the support structure.

Üblicherweise finden bei der additiven Fertigung unterschiedlich ausgebildete Arten von Stützstrukturen Verwendung. Eine im Folgenden als „einteilige“ Stützstruktur bezeichnete Stützstruktur kann beispielsweise einen soliden, einheitlichen Unterbau bzw. einen Basisbereich umfassen, welcher an einer Unterseite fest, insbesondere mittels Stoffschluss, mit der Bauplattform oder aber mit der Grundplatte der Fertigungsvorrichtung verbunden ist, sofern Letztere als Bauunterlage dient. An einer Oberseite, d. h. an der der Bauplattform bzw. Grundplatte gegenüberliegenden Seite des Basisbereichs, kann eine Anzahl von separaten Stützstreben angeordnet sein, die in einem apikalen Bereich der Stützstruktur direkt, vorzugsweise stoffschlüssig, mit einem Bereich des herzustellenden Bauteils verbunden sind. Eine Stützstruktur kann demnach mittels nur einer Anbindungsfläche bzw. eines Kontaktpunkts an die Bauplattform angebunden sein, wobei hinsichtlich des Bauteils eine Vielzahl von separaten Anbindungsflächen vorliegt, wie später noch ausführlich erläutert wird. Unter Umständen kann diese Verbindung erst dann realisiert sein, wenn das Bauteil vollständig hergestellt ist, d. h. wenn alle Bauteilschichten verfestigt sind. Im Folgenden wird von einem fertig hergestellten Bauteil ausgegangen, wobei der additive Fertigungsprozess bereits abgeschlossen ist.Different types of support structures are usually used in additive manufacturing. A support structure referred to below as a “one-piece” support structure can, for example, comprise a solid, uniform substructure or a base area, which is firmly connected on an underside, in particular by means of a material connection, to the construction platform or to the base plate of the production device, provided the latter is used as a construction base serves. On a top, i.e. H. On the side of the base region opposite the construction platform or base plate, a number of separate support struts can be arranged, which are connected directly, preferably cohesively, to an area of the component to be produced in an apical region of the support structure. A support structure can accordingly be connected to the construction platform by means of only one connection surface or a contact point, a plurality of separate connection surfaces being present with respect to the component, as will be explained in detail later. Under certain circumstances, this connection can only be realized when the component is completely manufactured, i. H. when all component layers are solidified. A finished component is assumed below, the additive manufacturing process having already been completed.

Alternativ oder zusätzlich können auch „einzelstehend“ ausgebildete Stützstrukturen im Prozessraum angeordnet werden, wobei jede Stützstruktur einen eigenen, separaten Basisbereich umfasst. Ungeachtet der genauen Ausgestaltung der Stützstruktur kann mittels der Stützstruktur eine feste, direkte und durchgehende Verbindung zwischen der Bauplattform bzw. der Grundplatte und dem fertigen Bauteil realisiert sein.As an alternative or in addition, support structures designed in a “stand-alone” manner can also be arranged in the process space, each support structure comprising its own separate base area. Regardless of the precise design of the support structure, a fixed, direct and continuous connection between the building platform or the base plate and the finished component can be realized.

Erfindungsgemäß erfolgt das Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur und/oder das Ablösen der Stützstruktur von der Bauplattform bzw. der Grundplatte unter Verwendung eines elektrischen Stroms in wenigstens einem Sollschmelzbereich der Stützstruktur, wobei der elektrische Strom wenigstens zu einem Schmelzen der Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs führt, was im Folgenden auch kurz als „lokales Schmelzen“ der Stützstruktur bezeichnet wird. Unter Schmelzen der Stützstruktur ist hierbei zumindest ein Anschmelzen, vorzugsweise aber ein Aufschmelzen oder Durchschmelzen, der Stützstruktur im Sollschmelzbereich zu verstehen.According to the invention, the component is detached from the support structure and / or the support structure is detached from the construction platform or the base plate using an electrical current in at least one predetermined melting area of the support structure, the electrical current at least melting the support structure in at least a section of the support structure Desired melting range leads, which is also referred to in the following as "local melting" of the support structure. Melting of the support structure is to be understood here to mean at least melting, but preferably melting or melting, of the support structure in the target melting area.

Um die Stützstruktur anzuschmelzen oder in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs vollständig zu durchschmelzen, kann ein elektrischer Strom mit einer geeigneten Stärke so in einen Bereich der Bauplattform bzw. Grundplatte und/oder des Bauteils und/oder der Stützstruktur eingebracht bzw. durch einen solchen Bereich hindurch geleitet werden, dass das Festmaterial des Sollschmelzbereichs in Folge des elektrischen Stroms im Sollschmelzbereich so stark erhitzt wird, dass es zumindest teilweise verflüssigt (geschmolzen) und/oder verdampft wird. Das bedeutet, dass sich im verfestigen Aufbaumaterial des Sollschmelzbereichs eine Phasenumwandlung vom festen in den flüssigen bzw. gasförmigen Zustand vollzieht, wobei die Menge, insbesondere die Stoffmenge, des ursprünglichen Festmaterials des Sollschmelzbereichs auch verringert werden kann.In order to melt the support structure or to melt it completely in at least a section of the target melting area, an electric current with a suitable strength can be introduced into an area of the building platform or base plate and / or of the component and / or the support structure or through such an area be conducted so that the solid material of the target melting area is heated to such an extent as a result of the electric current in the target melting area that it is at least partially liquefied (melted) and / or evaporated. This means that a phase change from the solid to the liquid or gaseous state takes place in the solidified building material of the target melting area, the amount, in particular the amount of substance, of the original solid material of the target melting area also being able to be reduced.

Wenn die Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs vollständig durchschmolzen wird, entsteht in Folge dieser Durchtrennung eine Lücke bzw. ein Spalt innerhalb der Stützstruktur. Demgegenüber werden andere Bereiche der Stützstruktur, insbesondere außerhalb des Sollschmelzbereichs liegende, nicht durchschmolzen bzw. durchtrennt. In Folge des lokalen Aufschmelzens in einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs sind die Bauplattform bzw. Grundplatte und das Bauteil nicht mehr einteilig miteinander verbunden. Das bedeutet, das vollständige Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur und/oder der Stützstruktur von der Bauplattform kann ausschließlich mittels eines elektrischen Stroms in einem Sollschmelzbereich der Stützstruktur erreicht werden.If the support structure is completely melted through in at least a section of the target melting area, a gap or a gap arises within the support structure as a result of this severing. In contrast, other areas of the support structure, in particular areas outside the predetermined melting area, are not melted or severed. As a result of the local melting in a section of the target melting area, the building platform or base plate and the component are no longer connected to one another in one piece. This means that the complete detachment of the component from the support structure and / or the support structure from the construction platform can only be achieved by means of an electric current in a predetermined melting area of the support structure.

Das erfindungsgemäße Ablöseverfahren kann optional noch einen oder mehrere Trennschritte umfassen, um das additive Fertigungsprodukt von der Stützstruktur und/oder die Stützstruktur von der Bauplattform abzulösen. Das bedeutet, das erfindungsgemäße Ablöseverfahren kann neben einem bereits erläuterten „Schmelzschritt“ parallel oder nachgeschaltet noch zumindest einen „Abtrennschritt“ umfassen. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Ablöseverfahren dann also zumindest zwei Schritte umfassen, wobei in einem ersten Schritt wenigstens ein Abschnitt des Sollschmelzbereichs der Stützstruktur unter Verwendung eines elektrischen Stroms geschmolzen wird (Schmelzschritt). In dieser Ausführungsform des Ablöseverfahrens kann der Sollschmelzbereich nur „lokal angeschmolzen“, also nicht vollständig durchtrennt werden. Das bedeutet, es besteht weiterhin eine direkte Verbindung zwischen Bauplattform und Bauteil. Vorzugsweise kann das Material im Sollschmelzbereich in Folge des elektrischen Stroms, insbesondere in Folge einer Erwärmung im Sollschmelzbereich, so weit geschwächt werden, dass das Trennen des Bauteils von der Bauplattform bzw. Grundplatte durch eine geringe mechanische Belastung erfolgen kann, wobei der dazu benötigte mechanische Aufwand geringer ist als ohne eine vorherige Materialschwächung im Sollschmelzbereich.The detachment method according to the invention can optionally also comprise one or more separation steps in order to detach the additive manufacturing product from the support structure and / or the support structure from the construction platform. This means that the detachment process according to the invention can include, in addition to an already explained “melting step” in parallel or downstream, at least one “separation step”. The detachment method according to the invention can then preferably comprise at least two steps, wherein in a first step at least a portion of the target melting area of the support structure is melted using an electric current (melting step). In this embodiment of the detachment process, the target melting area can only be “melted on locally”, ie not completely cut through. This means that there is still a direct connection between the construction platform and the component. The material in the target melting area can preferably be weakened to such an extent as a result of the electrical current, in particular as a result of heating in the target melting area, that the component can be separated from the building platform or base plate by a low mechanical load, the mechanical effort required for this is less than without a previous material weakening in the target melting range.

Ein zweiter Schritt des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens ist das (Ab-)Trennen der Stützstruktur von dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Bauplattform im Sollschmelzbereich gemäß einem geeignet zu wählenden Trennverfahren (Abtrennschritt). Je nach konkreter Ausgestaltung des Ablöseverfahrens kann der Abtrennschritt dem Schmelzschritt (zeitlich) nachgeschaltet sein, d. h. der Abtrennschritt und der Schmelzeschritt können separate Teilschritte des Ablöseverfahrens sein.A second step of the detachment process according to the invention is the (detachment) separation of the support structure from the additive manufacturing product and / or the construction platform in the target melting range in accordance with a suitably selected separation process (detachment step). Depending on the specific design of the detachment process, the separation step can be (temporally) downstream of the melting step, i. H. the separation step and the melting step can be separate substeps of the stripping process.

Es kann allerdings auch sein, dass der Schmelzschritt und der Abtrennschritt zeitlich zusammenfallen. Das bedeutet, die beiden Teilschritte können auch als Teilaspekte eines einzigen Schritts verstanden werden, nämlich dann wenn während des „lokalen Anschmelzens“ unter Verwendung des elektrischen Stroms (gemäß Schritt 1) eine Kraft aufgewandt wird, die die Trennung der Stützstruktur (gemäß Schritt 2) bewirkt. Ganz allgemein muss die Kraft zum oben beschriebenen Trennen nicht zwangsläufig durch eine eigenständige Vorrichtung erfolgen, beispielsweise eine Trenneinheit, sondern es kann stattdessen z. B. auch die Schwerkraft genutzt werden, um die Trennung zu bewirken.However, it may also be the case that the melting step and the separating step coincide in time. This means that the two sub-steps can also be understood as sub-aspects of a single step, namely if a force is applied during the "local melting" using the electric current (according to step 1) that causes the separation of the support structure (according to step 2) causes. In general, the force for the separation described above does not necessarily have to be carried out by an independent device, for example a separation unit, but instead it can, for. B. gravity can also be used to effect the separation.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Ablöseverfahren nicht auf eine einzelne Stützstruktur beschränkt ist, sondern vorteilhafterweise auch zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Mehrzahl von Stützstrukturen und/oder zum Ablösen einer Mehrzahl von Stützstrukturen bzw. von Bauteilen von einer Bauplattform einer Fertigungsvorrichtung geeignet ist, wie später noch erläutert wird.At this point, it should be pointed out that the detachment method according to the invention is not limited to a single support structure, but advantageously also for detaching an additive manufacturing product from a plurality of support structures and / or for detaching a plurality of support structures or components from a construction platform Manufacturing device is suitable, as will be explained later.

Vorteilhafterweise kann es - je nach konkreter Ausgestaltung des Verfahrens - durch das erfindungsgemäße Ablöseverfahren ermöglicht werden, dass die Gesamtheit an Stützstrukturen, die zur Herstellung eines additiven Fertigungsprodukts zwischen dem Bauteil und der Bauplattform im Prozessraum angeordnet ist, durch nur einmaliges Anlegen eines elektrischen Stroms vollständig und im Wesentlichen zeitgleich abgetrennt werden kann. Vorteilhafterweise kann somit auf eine zeitaufwendige mechanische Bearbeitung bzw. Durchtrennung von einzelnen Stützstrukturen verzichtet werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch einen Einsatz von gesundheitsgefährdenden Chemikalien im Rahmen der additiven Fertigung überflüssig machen. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Einsparung von Zeit und Ressourcen bei der additiven Fertigung und stellt daher eine effiziente Lösung bereit, um ein additives Fertigungsprodukt im Nachgang eines additiven Fertigungsprozesses von der Stützstruktur und/oder die Stützstruktur von einer Bauplattform abzulösen. Depending on the specific embodiment of the method, the detachment method according to the invention can advantageously make it possible for the entirety of support structures, which is arranged between the component and the construction platform in the process space to produce an additive manufacturing product, to be completely and only by applying an electrical current once can be separated essentially at the same time. A time-consuming mechanical processing or severing of individual support structures can thus advantageously be dispensed with. Furthermore, the method according to the invention can also make the use of chemicals which are hazardous to health unnecessary in the context of additive manufacturing. The method according to the invention thus enables considerable time and resources to be saved in additive manufacturing and therefore provides an efficient solution for detaching an additive manufacturing product from the support structure and / or the support structure from a construction platform after an additive manufacturing process.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform umfasst wenigstens eine Stromapplikationsvorrichtung mit einer Kopplungseinrichtung zum Einbringen eines elektrischen Stroms in zumindest einen Bereich der Stützstruktur, vorzugsweise in einen Sollschmelzbereich der Stützstruktur, so dass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs der Stützstruktur führt. Das bedeutet, die Ablösevorrichtung, insbesondere die Stromapplikationsvorrichtung, ist bevorzugt dazu ausgebildet und insbesondere leistungsfähig genug, einen ausreichend starken elektrischen Strom im Sollschmelzbereich bereitzustellen bzw. zu erzeugen, um zumindest eine Stützstruktur im Sollschmelzbereich ausreichend anzuschmelzen, besonders bevorzugt vollständig zu durchschmelzen. Vorzugsweise kann die Ablösevorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Mehrzahl von Stützstrukturen, also eine Mehrzahl von Sollschmelzbereichen, im Wesentlichen parallel bzw. zeitgleich zu schmelzen, d. h. je nach gewählter Vorgehensweise anzuschmelzen oder durchzuschmelzen, wobei dies für verschiedene Stützstrukturen auch unterschiedlich sein kann.A device according to the invention for detaching an additive manufacturing product from a support structure and / or for detaching the support structure from a construction platform comprises at least one current application device with a coupling device for introducing an electrical current into at least one area of the support structure, preferably into a predetermined melting area of the support structure, so that the electric current leads to melting of the support structure in at least a portion of the predetermined melting area of the support structure. This means that the detachment device, in particular the current application device, is preferably designed and, in particular, powerful enough to provide or generate a sufficiently strong electrical current in the target melting area in order to melt at least one support structure in the target melting area, particularly preferably to melt completely. The detachment device can preferably be designed to melt a plurality of support structures, that is to say a plurality of predetermined melting areas, essentially in parallel or simultaneously, ie. H. to melt or melt depending on the chosen procedure, although this can also be different for different support structures.

Optional kann die Ablösevorrichtung zumindest eine Trenneinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, die Stützstruktur von dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Bauplattform im Sollschmelzbereich abzutrennen, insbesondere sofern der Sollschmelzbereich zuvor „lokal angeschmolzen“ wurde. Die optionale Trenneinheit dient zur Durchführung des oben beschriebenen Abtrennschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens, also dem Trennen der Stützstruktur von dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Bauplattform im Sollschmelzbereich. Da der Schmelz- und der Abtrennschritt zeitlich auch zusammenfallen bzw. diese beiden Schritte auch als Teilaspekte eines einzigen Schritts verstanden werden können (s.o.), kann die Trenneinheit mittels einer speziellen Ausformung einer Stromapplikationsvorrichtung realisiert sein: Wird nämlich der zumindest eine Sollschmelzbereich mittels eines elektrischen Stroms vollständig aufgeschmolzen, so wird die Verbindung zwischen dem additiven Fertigungsprodukt und der Stützstruktur bzw. der Stützstruktur und der Bauplattform bereits komplett getrennt. Unterstützend kann die Trenneinheit daher z. B. noch eine Mechanik umfassen, die das Fertigungsprodukt und/oder die Baufplattform bewegt, zum Beispiel weghebt, verkippt o. ä. Durch eine solche Bewegung kann z. B. die Schwerkraft vorteilhaft genutzt werden, um das jeweils abgelöste Element (Bauplattform bzw. Fertigungsprodukt) an einen gewünschten Ort hin zu transferieren und die Trennungswirkung aus dem Ablöseverfahren dauerhaft zu erhalten.Optionally, the detachment device can comprise at least one separating unit, which is designed to separate the support structure from the additive manufacturing product and / or the construction platform in the target melting area, in particular if the target melting area was previously “locally melted”. The optional separation unit is used to carry out the above-described separation step of the method according to the invention, that is to say to separate the support structure from the additive manufacturing product and / or the construction platform in the target melting range. Since the melting and the separating step coincide in time or these two steps can also be understood as partial aspects of a single step (see above), the separating unit can be implemented by means of a special design of a current application device: namely, the at least one target melting range is achieved by means of an electrical current completely melted, the connection between the additive manufacturing product and the support structure or the support structure and the construction platform is already completely separated. The separating unit can therefore support z. B. still include a mechanism that moves the manufacturing product and / or the construction platform, for example lifts it away, tilts or the like. B. gravity can be used to advantage to transfer the detached element (construction platform or manufacturing product) to a desired location and to maintain the separation effect from the detachment process permanently.

Zum Schmelzen der Stützstruktur kann der elektrische Strom mittels der Ablösevorrichtung in einen Bereich des Bauteils und der Bauplattform direkt eingebracht werden, beispielsweise über eine Anzahl definierter Kontaktstellen des Bauteils bzw. der Bauplattform, wie später noch ausführlich erläutert wird. Alternativ oder zusätzlich kann der elektrische Strom über geeignete Kontaktstellen auch direkt in einen Bereich der Stützstruktur eingebracht werden.To melt the support structure, the electrical current can be introduced directly into an area of the component and the building platform by means of the detachment device, for example via a number of defined contact points of the component or the building platform, as will be explained in detail later. Alternatively or additionally, the electrical current can also be introduced directly into a region of the support structure via suitable contact points.

Dazu kann die Kopplungsvorrichtung der Ablösevorrichtung, insbesondere der Stromapplikationsvorrichtung, eine Anzahl von modular positionierbaren Kontaktelementen umfassen, wobei die Kontaktelemente zum direkten, kontaktgebundenen (galvanischen) Einbringen des elektrischen Stroms in einen Bereich des Bauteils, der Bauplattform und/oder der Stützstruktur an den zuvor erwähnten Kontaktstellen geeignet sind.For this purpose, the coupling device of the detachment device, in particular the current application device, can comprise a number of modularly positionable contact elements, the contact elements for direct, contact-bound (galvanic) introduction of the electrical current into a region of the component, the construction platform and / or the support structure on the aforementioned Contact points are suitable.

Alternativ oder zusätzlich kann die Kopplungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung zumindest eine Induktionsspule oder dergleichen zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes in der Stützstruktur umfassen, wobei zumindest in einem Bereich der Stützstruktur Wirbelströme erzeugt werden, d. h. das Einbringen des elektrischen Stroms kann berührungslos bzw. induktiv erfolgen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung eine Vielzahl weiterer Komponenten umfassen, wie später noch erläutert wird.Alternatively or additionally, the coupling device of the detachment device according to the invention can comprise at least one induction coil or the like for generating an alternating magnetic field in the support structure, eddy currents being generated at least in a region of the support structure, i. H. The electrical current can be introduced without contact or inductively. In addition, the detachment device according to the invention can comprise a large number of further components, as will be explained later.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts wird das additive Fertigungsprodukt in einem additiven Fertigungsprozess mit zumindest einer (bevorzugt fest) an das additive Fertigungsprodukt angebundenen Stützstruktur aus einem Aufbaumaterial aufgebaut. Die Bereitstellung kann die additive Fertigung (Herstellung) des Bauteils in einer Fertigungsvorrichtung und/oder die Anlieferung des (fertigen) Bauteils an eine Ablösevorrichtung umfassen. Vorzugsweise kann die Stützstruktur, wie bereits erwähnt, an einer dem Bauteil gegenüberliegenden Seite der Stützstruktur fest, insbesondere mittels Stoffschluss, an eine Bauplattform bzw. Grundplatte einer Vorrichtung zur additiven Fertigung angebunden werden. Das Verfahren ist gleichermaßen zur Herstellung einer Mehrzahl von Fertigungsprodukten bzw. Bauteilen in nur einem additiven Fertigungsprozess geeignet, wobei jedes Bauteil mit einer Anzahl an Stützstrukturen verbunden sein kann.In a method according to the invention for providing an additive manufacturing product, the additive manufacturing product is made from one in an additive manufacturing process with at least one (preferably fixed) support structure connected to the additive manufacturing product Construction material built up. The provision can include additive manufacturing (manufacture) of the component in a manufacturing device and / or delivery of the (finished) component to a detachment device. As already mentioned, the support structure can preferably be firmly connected to a construction platform or base plate of a device for additive manufacturing on a side of the support structure that is opposite the component. The method is equally suitable for producing a plurality of production products or components in only one additive production process, it being possible for each component to be connected to a number of support structures.

Vorzugsweise erfolgt das erfindungsgemäße Bereitstellungsverfahren, insbesondere die Fertigung des Bauteils, so, dass das Ablösen des additiven Fertigungsprodukts von der Stützstruktur und/oder das Ablösen der Stützstruktur von der Bauplattform im Sollschmelzbereich der Stützstruktur erfolgen kann, insbesondere gemäß dem zuvor erläuterten Ablöseverfahren. Alternativ kann die Stützstruktur so ausgebildet werden, dass sie wie erwähnt mittels des Ablöseverfahrens lokal angeschmolzen bzw. lokal geschwächt werden kann.The provision method according to the invention, in particular the production of the component, preferably takes place in such a way that the detachment of the additive manufacturing product from the support structure and / or the detachment of the support structure from the construction platform can take place in the predetermined melting area of the support structure, in particular according to the detachment process explained above. Alternatively, the support structure can be designed such that, as mentioned, it can be locally melted or locally weakened by means of the detachment process.

Die Erfindung wird weiterhin realisiert mithilfe eines Systems zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts, umfassend

  • - eine Fertigungseinheit zum Aufbau eines additiven Fertigungsprodukts in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt angebundenen Stützstruktur aus einem Aufbaumaterial, und
  • - eine erfindungsgemäße wie oben ausgeführte Vorrichtung zum Ablösen, insbesondere zum Ablösen des additiven Fertigungsprodukts von der Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform in einem Sollschmelzbereich gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren.
The invention is further implemented using a system for providing an additive manufacturing product, comprising
  • a manufacturing unit for building an additive manufacturing product in an additive manufacturing process with a support structure made of a building material and connected to the additive manufacturing product, and
  • a device according to the invention as described above for detaching, in particular for detaching the additive manufacturing product from the support structure and / or for detaching the support structure from a construction platform in a predetermined melting range according to the detachment method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Bereitstellungssystem kann als eine Einheit ausgeführt sein, in welche die Fertigungseinheit und die Ablösevorrichtung integriert sind, etwa als zwei Stationen einer Maschine oder gar als eine einzige Station, in der sowohl die additive Fertigung des Fertigungsprodukts als auch das Ablösen durchgeführt werden. Alternativ sind die Fertigungseinheit und die Ablösevorrichtung zwei voneinander separate bzw. separierbare Einheiten, beispielsweise mit einem jeweils eigenen Gehäuse. In letzterem Fall könnte eine Transporteinheit vorgesehen sein, um das Fertigungsprodukt sowie zumindest eine daran angebundene Stützstruktur und ggf. eine Bauplattform von der Fertigungseinheit zu der Ablösevorrichtung zu transportieren. Bevorzugt könnte während des Transports eine bestimmte (vorteilhafte) das Bauteil bzw. die übrigen Komponenten umgebende Atmosphäre durch die Transporteinheit bereitgestellt werden.The provision system according to the invention can be designed as a unit in which the manufacturing unit and the detaching device are integrated, for example as two stations of a machine or even as a single station in which both the additive manufacturing of the manufactured product and the detaching are carried out. Alternatively, the manufacturing unit and the detachment device are two separate or separable units, for example, each with its own housing. In the latter case, a transport unit could be provided in order to transport the production product as well as at least one support structure connected to it and possibly a construction platform from the production unit to the detachment device. A certain (advantageous) atmosphere surrounding the component or the other components could preferably be provided by the transport unit during the transport.

Eine im Rahmen der Erfindung verwendbare Fertigungseinheit (bzw. synonym: Vorrichtung) zur additiven Fertigung einer Anzahl von Fertigungsprodukten in einem Fertigungsprozess umfasst eine Zuführvorrichtung zum schichtweisen Einbringen eines Aufbaumaterials in einen Prozessraum, bevorzugt eine Beschichtungsvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials auf ein Baufeld und eine Verfestigungsvorrichtung zum selektiven Verfestigen des Aufbaumaterials an vorgebbaren Stellen sowie eine Steuereinrichtung, um nur einige Komponenten zu nennen.A production unit (or synonym: device) which can be used in the context of the invention for the additive production of a number of production products in a production process comprises a feed device for introducing a build material in layers into a process space, preferably a coating device for applying the build material in layers on a construction field and a consolidation device for the selective solidification of the building material at predeterminable points as well as a control device, to name just a few components.

Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise ein Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul umfassen, um die Vorrichtung, insbesondere die Verfestigungsvorrichtung der Vorrichtung, gemäß einer Bestrahlungsstrategie so anzusteuern, dass aus dem Aufbaumaterial das additive Fertigungsprodukt und zumindest eine fest damit verbundene Stützstruktur aufgebaut werden kann, wobei die Stützstruktur durch die Vorrichtung so gebildet wird, dass die Stützstruktur zumindest einen Sollschmelzbereich aufweist, wobei der Sollschmelzbereich bevorzugt einen höheren elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt einen geringeren Materialquerschnitt, als ein Basisbereich der Stützstruktur und/oder ein Bauteil und/oder eine Bauplattform aufweist. Unter dem Materialquerschnitt des Sollschmelzbereichs ist insbesondere die Summe der Leitungsquerschnitte der Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs zu verstehen, wie später noch erläutert wird.The control device can preferably comprise a support structure data calculation module in order to control the device, in particular the solidification device of the device, in accordance with an irradiation strategy in such a way that the additive manufacturing product and at least one firmly connected support structure can be built up from the build material, the support structure by the device is formed in such a way that the support structure has at least one target melting area, the target melting area preferably having a higher electrical resistance, particularly preferably a smaller material cross section, than a base area of the support structure and / or a component and / or a construction platform. The material cross section of the target melting area is to be understood in particular as the sum of the line cross sections of the melting bodies of the target melting area, as will be explained later.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.Further, particularly advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims and the following description, the independent claims of one claim category also being able to be developed analogously to the dependent claims and exemplary embodiments of another claim category, and in particular also individual features of different exemplary embodiments or variants can be combined to new embodiments or variants.

Es sei zunächst darauf hingewiesen, dass mittels des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens simultan, d. h. im Wesentlichen gleichzeitig, eine Mehrzahl von Stützstrukturen von zumindest einem Bauteil bzw. einer Bauplattform abgelöst werden kann. Ebenso kann das erfindungsgemäße Ablöseverfahren auch dazu genutzt werden, um eine Mehrzahl von additiven Bauteilen von jeweils einer oder mehrerer Stützstrukturen abzulösen. In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung wird der besseren Verständlichkeit wegen von einer einzelnen Stützstruktur ausgegangen, wobei die Stützstruktur mit einem einzigen Bauteil verbunden ist, wobei, sofern nicht explizit anders erwähnt, die nachfolgend beschriebenen Merkmale einer einzelnen Stützstruktur bzw. eines einzigen Bauteils gleichermaßen auch für eine Mehrzahl von Stützstrukturen bzw. Bauteilen gelten sollen.It should first be pointed out that by means of the detachment method according to the invention, a plurality of support structures can be detached from at least one component or one construction platform simultaneously, ie essentially simultaneously. Likewise, the detachment method according to the invention can also be used to detach a plurality of additive components from one or more support structures in each case. In the following description of the invention, for the sake of clarity, of a single one Support structure, the support structure being connected to a single component, wherein, unless explicitly stated otherwise, the features of an individual support structure or a single component described below are also intended to apply equally to a plurality of support structures or components.

Bevorzugt kann dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Stützstruktur und/oder der Bauplattform ein elektrischer Strom über zumindest eine Kontaktstelle von außen galvanisch zugeführt werden. Mit anderen Worten: Der elektrische Strom wird der Stützstruktur über zumindest eine Kontaktstelle an dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Stützstruktur und/oder der Bauplattform zugeführt. Besonders bevorzugt sind das Fertigungsprodukt, die Stützstruktur sowie die Bauplattform also als Komponenten eines elektrischen Stromkreises realisiert.An electrical current can preferably be supplied to the additive manufacturing product and / or the support structure and / or the construction platform from the outside via at least one contact point. In other words: the electrical current is supplied to the support structure via at least one contact point on the additive manufacturing product and / or the support structure and / or the construction platform. The manufacturing product, the support structure and the construction platform are thus particularly preferably implemented as components of an electrical circuit.

Die Kontaktstelle kann vorzugsweise mit Hilfe einer exponierten „Kontaktfahne“ und/oder einer „Buchse“ bzw. „Kupplung“, d. h. einer nach innen weisenden Kontaktöffnung, realisiert sein. Zum Einbringen eines elektrischen Stroms in den zuvor erwähnten Stromkreis kann die jeweilige Kontaktstelle mittels einer Anzahl von modular positionierbaren Kontaktelementen der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung direkt, insbesondere kabelgebunden, mit einer (ggf.) externen Stromquelle der Ablösevorrichtung, insbesondere der Stromapplikationsvorrichtung, verbunden werden. Solche Kontaktelemente können z. B. mit Hilfe von „Krokodilklammern“ bzw. „Bananensteckern“ ausgebildet sein, insbesondere so, dass eine galvanische Verbindung zwischen der jeweiligen Kontaktstelle und dem Kontaktelement hergestellt werden kann. Die Kontaktelemente können als Teil einer Kopplungseinrichtung der Stromapplikationsvorrichtung gesehen werden bzw. eine Kopplungseinrichtung bilden.The contact point can preferably be with the help of an exposed “contact flag” and / or a “socket” or “coupling”, ie. H. an inward-facing contact opening. In order to introduce an electrical current into the circuit mentioned above, the respective contact point can be connected directly, in particular by cable, to a (possibly) external power source of the separation device, in particular the current application device, by means of a number of contact elements which can be positioned modularly. Such contact elements can e.g. B. with the help of "crocodile clips" or "banana plugs", in particular so that a galvanic connection between the respective contact point and the contact element can be made. The contact elements can be seen as part of a coupling device of the current application device or form a coupling device.

Bevorzugt wird also mittels der Stromapplikationsvorrichtung der Ablösevorrichtung kontaktgebunden eine Spannung in zumindest einem Bereich der Bauplattform bzw. der Grundplatte und des Bauteils so angelegt, dass ein Strom zwischen dem Bauteil, der mittig angeordneten Stützstruktur und der Bauplattform fließt.A voltage is therefore preferably applied in a contact-bound manner by means of the current application device of the detachment device in at least one area of the building platform or the base plate and the component such that a current flows between the component, the centrally arranged support structure and the building platform.

Vorteilhafterweise kann das Anlegen eines elektrischen Stroms in einem derart ausgebildeten Stromkreis dazu führen, dass die Gesamtheit aller Sollschmelzbereiche der Stützstrukturen, die zur Fertigung des Bauteils zwischen dem Bauteil und der Bauplattform angeordnet wurden, vollständig und im Wesentlichen gleichzeitig (an-)geschmolzen werden. Vorteilhafterweise muss dieser Verfahrensschritt, nämlich das Anlegen eines elektrischen Stroms, für jedes Bauteil nur einmalig erfolgen, so dass die Entnahme des fertig hergestellten Bauteils aus der Ablösevorrichtung bzw. dem Bereitstellungssystem nach Beendigung des Bereitstellungsprozesses beschleunigt werden kann.Advantageously, the application of an electric current in a circuit designed in this way can result in the entirety of all of the predetermined melting areas of the support structures which were arranged between the component and the construction platform for the production of the component being melted completely and essentially simultaneously. This method step, namely the application of an electric current, advantageously has to be carried out only once for each component, so that the removal of the finished component from the detachment device or the preparation system can be accelerated after the preparation process has ended.

In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Stützstruktur ist es möglich, dass der Sollschmelzbereich aus einem einzelnen zu durchschmelzenden Element bzw. aus nur einem zu durchschmelzenden Schmelzkörper besteht.Depending on the configuration of the support structure, it is possible that the target melting area consists of a single element to be melted or only one melting body to be melted.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst ein Sollschmelzbereich allerdings eine Mehrzahl von separaten, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten, zu durchschmelzenden Elementen bzw. Schmelzkörpern. Bei dem eingangs erläuterten Beispiel einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur könnte der Sollschmelzbereich also durch eine Mehrzahl von separaten Stützstreben realisiert sein. Mit anderen Worten ist unter einem Sollschmelzbereich sowohl ein einzelner zu durchschmelzender Schmelzkörper als auch eine Mehrzahl von einzelnen Schmelzkörpern zu verstehen. Nachfolgend wird beispielhaft von einem Sollschmelzbereich mit einer Mehrzahl von Schmelzkörpern ausgegangen.In a preferred embodiment, however, a predetermined melting area comprises a plurality of separate elements or melting bodies to be melted, preferably arranged parallel to one another. In the example of a one-piece support structure explained at the outset, the predetermined melting area could therefore be realized by a plurality of separate support struts. In other words, a target melting range is understood to mean both a single melting body to be melted through and a plurality of individual melting bodies. In the following, a target melting range with a plurality of melting bodies is assumed as an example.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine Stützstruktur prinzipiell auch mehr als nur einen Sollschmelzbereich umfassen kann. Sofern nicht explizit anders erwähnt, wird die Erfindung im Folgenden anhand einer Stützstruktur mit nur einem Sollschmelzbereich als ein bevorzugtes Beispiel beschrieben.At this point, it should be pointed out that a support structure can in principle also comprise more than just a predetermined melting range. Unless explicitly stated otherwise, the invention is described below as a preferred example with reference to a support structure with only one target melting range.

Bei einer Ausgestaltung des Ablöseverfahrens kann der Sollschmelzbereich der Stützstruktur vollumfänglich, insbesondere entsprechend seiner gesamten Länge bzw. Breite, durchschmolzen werden, so dass sich der Sollschmelzbereich bzw. die einzelnen Schmelzkörper in Folge des elektrischen Stroms überwiegend vollständig auflösen bzw. verdampfen, wobei die Länge des Sollschmelzbereichs auch im Wesentlichen der Länge der gesamten Stützstruktur entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung entsprechen kann.In one embodiment of the detachment process, the target melting area of the support structure can be melted completely, in particular in accordance with its entire length or width, so that the target melting area or the individual melting bodies largely dissolve or evaporate as a result of the electrical current, the length of the Desired melting area can also essentially correspond to the length of the entire support structure along its main direction of extension.

Es ist aber ebenso denkbar, dass der Sollschmelzbereich zwar auf seiner gesamten Breite, nicht aber auf seiner gesamten Länge durchschmolzen wird. Das bedeutet, dass zwar alle Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs vollständig durchtrennt werden, d. h. es entsteht eine Lücke, wobei aber zumindest ein Teilbereich des Sollschmelzbereichs am Bauteil bzw. an der Bauplattform erhalten bleibt.However, it is also conceivable that the target melting area is melted over its entire width, but not over its entire length. This means that all melting bodies of the target melting range are completely severed, i. H. a gap is created, but at least a partial area of the target melting area on the component or on the construction platform is retained.

Die Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs wird im Wesentlichen durch die Anzahl und Ausgestaltung der einzelnen Schmelzkörper bestimmt. Die Länge bzw. Längsausdehnung des Sollschmelzbereichs entspricht der Ausdehnung desselben entlang einer Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Stützstruktur, wobei die Haupterstreckungsrichtung der Stützstruktur so definiert ist, dass sie auf kürzestem Weg zwischen der Bauplattform bzw. Grundplatte und dem Bauteil verläuft. Die Länge des Sollschmelzbereichs wird demnach durch eine geringste Länge eines Schmelzkörpers innerhalb des Sollschmelzbereichs definiert.The design of the target melting range is essentially determined by the number and design of the individual melting bodies. The length or longitudinal extent of the target melting area corresponds to the extent of the same along a main direction of extension of the respective support structure, the main direction of extension of the support structure being defined such that it runs the shortest route between the building platform or base plate and the component. The length of the target melting range is therefore defined by the smallest length of a melting body within the target melting range.

Eine Breite bzw. ein Durchmesser der einzelnen Schmelzkörper entspricht im Wesentlichen einer Ausdehnung senkrecht zur Längsausdehnung des jeweiligen Schmelzkörpers. Die Fläche eines Schmelzkörpers, die sich durch einen Schnitt quer zur Längsausdehnung des Schmelzkörpers ergibt, wird nachfolgend als „Querschnittsfläche des Schmelzkörpers“ bezeichnet. Dementsprechend beschreibt die Summe der einzelnen Querschnittsflächen der Schmelzkörper eines Sollschmelzbereichs die „Querschnittsfläche des Sollschmelzbereichs“ .A width or a diameter of the individual melting bodies essentially corresponds to an extension perpendicular to the longitudinal extension of the respective melting body. The area of a melting body, which results from a cut transverse to the longitudinal extent of the melting body, is referred to below as the "cross-sectional area of the melting body". Accordingly, the sum of the individual cross-sectional areas of the melting bodies of a target melting area describes the “cross-sectional area of the target melting area”.

Wie zuvor erläutert kann zum kontaktgebundenen Einbringen des elektrischen Stroms in die Stützstruktur wenigstens eine Kontaktstelle des Bauteils bzw. der Bauplattform bzw. der Stützstruktur selber mit einer Anzahl von Kontaktelementen der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung verbunden werden. Sofern in einem additiven Fertigungsprozess mehr als nur ein Bauteil hergestellt wurde, kann zur Ablösung zumindest eines weiteren Bauteils von der Bauplattform entsprechend ein weiterer elektrischer Stromkreis zwischen der Bauplattform und dem weiteren Bauteil ausgebildet werden, wobei wiederum eine Anzahl von Stützstrukturen in einem Bereich zwischen der Bauplattform und dem weiteren Bauteil angeordnet sein kann. Zum Anlegen des elektrischen Stroms kann das frei gewordene Kontaktelement vom zuvor abgelösten Bauteil an einer Kontaktstelle des weiteren abzulösenden Bauteils umpositioniert werden.As explained above, at least one contact point of the component or of the construction platform or of the support structure itself can be connected to a number of contact elements of the detachment device according to the invention for the contact-bound introduction of the electric current into the support structure. If more than one component was produced in an additive manufacturing process, a further electrical circuit can be formed between the construction platform and the further component to detach at least one further component from the construction platform, again a number of support structures in an area between the construction platform and the further component can be arranged. In order to apply the electrical current, the contact element which has become free can be repositioned by the previously detached component at a contact point of the further component to be detached.

Bevorzugt kann ein elektrischer Strom dem weiteren Bauteil aber auch mittels eines separaten bzw. „bauteil-spezifischen“ Kontaktelements zugeführt werden. Besonders bevorzugt können die einzelnen Kontaktelemente, d. h. die jeweils bauteil-spezifischen Kontaktelemente, durch die Ablösevorrichtung separat angesteuert werden, d. h. individuell mit elektrischem Strom beaufschlagt werden.However, an electrical current can preferably also be supplied to the further component by means of a separate or “component-specific” contact element. The individual contact elements, ie. H. the respective component-specific contact elements are controlled separately by the detachment device, d. H. can be individually supplied with electrical current.

Besonders bevorzugt kann nach Beendigung des additiven Fertigungsprozesses ein einzelnes Kontaktelement in einem Bereich der Bauplattform, sowie jeweils ein bauteilspezifisches Kontaktelement an den jeweiligen Kontaktstellen einer Anzahl von Bauteilen positioniert werden. Durch die separate Ansteuerung der einzelnen Kontaktelemente, insbesondere der bauteil-spezifischen Kontaktelemente, mittels der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung kann dann ein elektrischer Stromkreis zwischen der Bauplattform und einem bestimmten, d. h. aktuell von der Bauplattform abzulösenden Bauteil ausgebildet werden. Vorteilhafterweise müssen die betreffenden Kontaktelemente nur einmalig positioniert werden, wobei die Ablösung einer Anzahl von Bauteilen dann überwiegend automatisiert und zwar vorzugsweise sequentiell erfolgen kann.Particularly preferably, after the additive manufacturing process has ended, a single contact element can be positioned in a region of the construction platform, and a component-specific contact element can be positioned at the respective contact points of a number of components. Through the separate control of the individual contact elements, in particular the component-specific contact elements, by means of the detachment device according to the invention, an electrical circuit can then be set up between the construction platform and a specific, ie. H. component currently to be detached from the construction platform. Advantageously, the contact elements in question only have to be positioned once, the detachment of a number of components then being able to take place predominantly automatically, preferably sequentially.

Alternativ kann der elektrische Strom mittels der Kontaktelemente auch direkt an einer Kontaktstelle der Stützstruktur zugeführt werden, so dass der elektrische Stromkreis nur einen Bereich der Stützstruktur und des Bauteils umfassen würde. Bevorzugt kann die Kontaktstelle im Basisbereich der Stützstruktur angeordnet sein.Alternatively, the electrical current can also be supplied directly at a contact point of the support structure by means of the contact elements, so that the electrical circuit would only encompass a region of the support structure and the component. The contact point can preferably be arranged in the base region of the support structure.

Eine derartige Positionierung der Kontaktelemente bzw. ein derartig ausgebildeter elektrischer Stromkreis stellt sich insbesondere dann als vorteilhaft heraus, wenn die Stützstruktur bereits vor dem Anlegen des elektrischen Stroms von der Bauplattform bzw. der Grundplatte getrennt wurde, bzw. nicht mit einer Bauplattform verbunden ist. So kann es u. U. erforderlich bzw. vorteilhaft sein, dass ein Bauteil, welches mit einer massiven Extrusion an die Bauplattform angebunden ist, zunächst mechanisch zumindest von der Bauplattform bzw. Grundplatte gelöst wird. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass auch die Stützstrukturen des Bauteils mechanisch von der Bauplattform getrennt werden. Vorteilhafterweise eignet sich das Ablöseverfahren dann dazu, die noch verbliebenen Reste der Stützstruktur auch vom fertigen Bauteil abzutrennen.Such a positioning of the contact elements or an electrical circuit designed in this way turns out to be particularly advantageous if the support structure has already been separated from the building platform or the base plate before the electrical current is applied, or is not connected to a building platform. So it can It may be necessary or advantageous that a component that is connected to the building platform with a massive extrusion is first mechanically detached from the building platform or base plate. In this context, it is possible that the support structures of the component are also mechanically separated from the construction platform. The detachment method is then advantageously suitable for also separating the remaining remains of the support structure from the finished component.

Sofern ein Bauteil eine Mehrzahl von Stützstrukturen umfasst, wobei die Stützstrukturen nicht bzw. nicht mehr mit einer Bauplattform verbunden sind, kann jeweils ein Kontaktelement an einer Kontaktstelle einer jeden Stützstruktur angeordnet werden. Bevorzugt sind die Kontaktelemente durch die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung individuell ansteuerbar.If a component comprises a plurality of support structures, wherein the support structures are not or no longer connected to a construction platform, a contact element can be arranged at a contact point of each support structure. The contact elements can preferably be controlled individually by the detachment device according to the invention.

Vorteilhafterweise wird dadurch ein automatisiertes, vorzugsweise sequentielles, Abtrennen aller Stützstrukturen eines Bauteils ermöglicht, insbesondere wenn die Stützstrukturen nicht mit einer gemeinsamen Bauplattform verbunden sind.This advantageously enables automated, preferably sequential, separation of all the support structures of a component, in particular if the support structures are not connected to a common construction platform.

Das Einbringen eines elektrischen Stroms in einen Bereich einer Stützstruktur kann alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor erläuterten direkten, d. h. kontaktgebunden Verfahren auch mittels eines berührungslosen Verfahrens erfolgen, wie nachfolgend erläutert wird.The introduction of an electric current into a region of a support structure can alternatively or in addition to the direct, i.e. H. contact-based methods also take place by means of a contactless method, as will be explained below.

Vorzugsweise wird hierzu bei einem induktiven Verfahren ein elektrischer Strom in zumindest einem Teilbereich einer Stützstruktur durch das Anlegen eines begrenzten magnetischen Wechselfeldes induziert. Das bedeutet, dass zur Ausbildung des elektrischen Stroms in einem Bereich der Stützstruktur kein direkter, galvanischer Kontakt zwischen der Stützstruktur und einer externen Stromquelle benötigt wird.In an inductive method, an electrical current is preferably used in at least a partial area of a support structure by applying a limited magnetic one Alternating field induced. This means that no direct, galvanic contact between the support structure and an external power source is required to form the electrical current in a region of the support structure.

Vorzugsweise wird das magnetische Wechselfeld mittels zumindest einer von Wechselstrom durchflossenen Induktionsspule aufgebaut.The alternating magnetic field is preferably built up by means of at least one induction coil through which alternating current flows.

Bevorzugt kann die Induktionsspule auch so ausgebildet sein, dass sie einen Prozessraum der Ablösevorrichtung von außen umfasst. Mit anderen Worten kann ein Innendurchmesser der Induktionsspule größer sein als eine äußere Abmessung des Prozessraums bzw. der Prozesskammer, insbesondere größer als die Abmessung eines Baufelds einer Fertigungseinheit eines erfindungsgemäßen Bereitstellungssystems. Wie eingangs erwähnt, ist die Induktionsspule eine Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung.The induction coil can preferably also be designed such that it encompasses a process space of the detaching device from the outside. In other words, an inner diameter of the induction coil can be larger than an outer dimension of the process space or the process chamber, in particular larger than the dimension of a construction field of a manufacturing unit of a provision system according to the invention. As mentioned at the beginning, the induction coil is an embodiment of the coupling device of the detaching device according to the invention.

Die Stärke des von der Spule erzeugten magnetischen Wechselfeldes kann durch die Strom-Steuereinheit der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung, insbesondere durch ein Computerprogrammprodukt, reguliert werden.The strength of the magnetic alternating field generated by the coil can be regulated by the current control unit of the detachment device according to the invention, in particular by a computer program product.

Die Stärke des von der Spule erzeugten magnetischen Wechselfeldes kann dabei so bestimmt werden, dass in Folge des in der Stützstruktur induzierten elektrischen Stroms bzw. der induzierten Wirbelströme ein vollständiges lokales Aufschmelzen zumindest einer Stützstruktur erfolgt, wobei das additive Fertigungsprodukt von der Stützstruktur und/oder die Stützstruktur von der Bauplattform abgelöst werden kann. Alternativ kann die Stützstruktur mittels des magnetischen Wechselfeldes auch lokal angeschmolzen bzw. geschwächt werden, so dass zum Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur bzw. der Stützstruktur von der Bauplattform eine geringe mechanische Arbeit notwendig ist.The strength of the alternating magnetic field generated by the coil can be determined in such a way that, as a result of the electrical current or eddy currents induced in the support structure, at least one support structure is completely melted locally, the additive manufacturing product of the support structure and / or Support structure can be detached from the construction platform. Alternatively, the support structure can also be locally melted or weakened by means of the alternating magnetic field, so that little mechanical work is required to detach the component from the support structure or the support structure from the construction platform.

Bevorzugt kann das magnetische Wechselfeld der Spule in geeigneter Weise so begrenzt werden, dass die Wirbelströme im Wesentlichen ausschließlich in einem Bereich der Stützstruktur induziert werden, wobei zumindest im fertigen Bauteil, also Fertigungsprodukt (auch im Folgenden wie im Vorhergehenden werden diese Begriffe synonym benutzt), kein signifikanter elektrischer Strom induziert wird. Als signifikanter elektrischer Strom wird insbesondere ein solcher bezeichnet, der zu einer Erhitzung des fertigen Bauteils führt, die das Bauteil beschädigt, etwa durch An- bzw. Aufschmelzen, Modifikation seiner Gefügestruktur oder durch Hervorrufen von Hitzespannungen. Eine entsprechende Begrenzung des magnetischen Wechselfelds kann beispielsweise durch geeignete Anordnung bzw. Ausrichtung von Abschirmvorrichtungen für magnetische Felder und/oder der Spule selbst realisiert werden. Bevorzugt kann das Bauteil also überwiegend außerhalb der Wärmeeinflusszone der Wirbelstromverluste liegen.The magnetic alternating field of the coil can preferably be limited in a suitable manner so that the eddy currents are induced essentially exclusively in a region of the support structure, with at least in the finished component, that is to say a production product (these terms are also used synonymously below, as in the preceding) no significant electrical current is induced. A significant electric current is in particular one that leads to heating of the finished component, which damages the component, for example due to melting or melting, modification of its structural structure or through the generation of heat stresses. A corresponding limitation of the alternating magnetic field can be implemented, for example, by a suitable arrangement or alignment of shielding devices for magnetic fields and / or the coil itself. The component can therefore preferably lie predominantly outside the heat-affected zone of the eddy current losses.

Besonders bevorzugt kann die Spule entlang der Längsausdehnung der Stützstruktur, insbesondere gegenüber dem Prozessraum, vertikal verstellbar gelagert sein.The coil can particularly preferably be vertically adjustable along the longitudinal extent of the support structure, in particular with respect to the process space.

Um dafür zu sorgen, dass das lokale Aufschmelzen bzw. Anschmelzen nur in einem Sollschmelzbereich der Stützstruktur erfolgt, kann insbesondere der Sollschmelzbereich der Stützstruktur so modelliert bzw. ausgestaltet und in Bezug auf die Spule angeordnet und ausgerichtet werden, dass besonders im Sollschmelzbereich eine lokale Maximierung der induzierten Wirbelströme erfolgen kann, so dass in Folge der daraus resultierenden lokalen Wärmeentwicklung ein lokales Aufschmelzen bzw. Anschmelzen der Stützstruktur im jeweiligen Sollschmelzbereich erfolgen kann. Eine Modellierung der Stützstrukturen kann mit Hilfe eines Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls erfolgen, wie zu einem späteren Zeitpunkt erläutert wird.In order to ensure that the local melting or melting only takes place in a target melting area of the support structure, in particular the target melting area of the support structure can be modeled or designed and arranged and aligned with respect to the coil such that a local maximization of the induced eddy currents can take place, so that, as a result of the resulting local heat development, local melting or melting of the support structure can take place in the respective target melting range. The support structures can be modeled using a support structure data calculation module, as will be explained at a later point in time.

Vorteilhafterweise ermöglicht das kontaktlose Verfahren, dass eine Anzahl von Bauteilen überwiegend gleichzeitig bzw. simultan mittels eines elektrischen Stroms abgelöst werden kann, wobei dazu kein direkter Kontakt zwischen Bauteil bzw. Bauplattform bzw. Stützstruktur und Stromquelle benötigt wird. Das ist insofern vorteilhaft, als dass die Abtrennung des Bauteils auch ohne eine Vorbehandlung des Bauteils in einer Prozesskammer, auch der Prozesskammer einer additiven Herstellvorrichtung, also einer Fertigungseinheit zum Aufbau des additiven Fertigungsprodukts im Rahmen der Erfindung, erfolgen kann, wobei z. B. auf die Positionierung einer Anzahl von Kontaktelementen verzichtet werden kann. Somit kann der Zeitbedarf des Abtrennvorgangs eines oder mehrerer Bauteile von der Bauplattform weiter beschleunigt werden.Advantageously, the contactless method enables a number of components to be replaced predominantly simultaneously or simultaneously by means of an electrical current, with no direct contact between the component or building platform or support structure and current source being required for this. This is advantageous in that the separation of the component can also take place without pretreatment of the component in a process chamber, including the process chamber of an additive manufacturing device, that is, a manufacturing unit for building the additive manufacturing product within the scope of the invention. B. can be dispensed with the positioning of a number of contact elements. The time required for the separation process of one or more components from the construction platform can thus be further accelerated.

Unabhängig davon, ob der elektrische Strom galvanisch oder induktiv in die Stützstruktur eingebracht wird, gilt bezüglich des Zusammenhangs zwischen der elektrischen Spannung U, dem elektrischen Widerstand R und der Stromstärke I die allgemeine Formel: U=R.I. Um bei einer angelegten Spannung U den Strom I im Sollschmelzbereich so hoch wie möglich zu halten um das gezielte Aufschmelzen der Stützstruktur im Sollschmelzbereich der Stützstruktur zu erreichen, kann der Sollschmelzbereich daher einen höheren elektrischen Widerstand als der zum Sollschmelzbereich benachbarte Basisbereich der Stützstruktur aufweisen. Besonders bevorzugt kann dazu der Materialquerschnitt des Sollschmelzbereichs der Stützstruktur geringer als der Materialquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur sein. Der Materialquerschnitt, welcher synonym auch als „Leitungsquerschnitt“ bezeichnet wird, entspricht der Querschnittsfläche des Sollschmelzbereichs.Regardless of whether the electrical current is introduced galvanically or inductively into the support structure, the general formula applies with regard to the relationship between the electrical voltage U, the electrical resistance R and the current intensity I: U = RI Um the current I at an applied voltage U. To keep as high as possible in the target melting area in order to achieve the targeted melting of the support structure in the target melting area of the supporting structure, the target melting area can therefore have a higher electrical resistance than the base area of the supporting structure adjacent to the target melting area. For this purpose, the material cross section of the target melting area of the support structure can particularly preferably be smaller than the material cross section of the base area of the support structure. The material cross-section, which is also synonymously referred to as the "pipe cross-section", corresponds to the cross-sectional area of the target melting area.

Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs ein kleinster Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs verstanden, d. h. der geringste Leitungsquerschnitt, den der Sollschmelzbereich entlang seiner Längsausdehnung umfasst. Wie später noch erläutert wird, kann der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs entlang seiner Längsausdehnung unterschiedlich sein. Analog gilt dies auch für den Leitungsquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur.In the context of the invention, the line cross section of the target melting area is understood to mean a smallest line cross section of the target melting area, i. H. the smallest line cross-section that the target melting area comprises along its longitudinal extent. As will be explained later, the line cross section of the target melting area can be different along its longitudinal extent. This also applies analogously to the line cross section of the base region of the support structure.

Sofern ein Sollschmelzbereich eine Anzahl von einzelnen Schmelzkörpern umfasst, entspricht der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs der Summe der (geringsten) Leitungsquerschnitte aller Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs. Sofern eine Stützstruktur mehrere separate Teil-Basisbereiche umfasst, entspricht der Leitungsquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur der Summe der (geringsten) Leitungsquerschnitte der separaten Teil-Basisbereiche.If a target melting area comprises a number of individual melting bodies, the line cross section of the target melting area corresponds to the sum of the (smallest) line cross sections of all melting bodies of the target melting area. If a support structure comprises several separate partial base areas, the line cross section of the base area of the support structure corresponds to the sum of the (smallest) line cross sections of the separate partial base areas.

Bezüglich des elektrischen (Gesamt-)Widerstands des Sollschmelzbereichs bzw. des Basisbereichs bei mehreren parallel verlaufenden (Strom-)Pfaden gilt allgemein: 1/RGes = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Ri (wobei „i“ einer Anzahl von „parallel geschalteten“ Schmelzkörpern bzw. Teil-Basisbereichen entspricht), d. h. es werden in üblicher Weise die Leitwerte addiert.Regarding the electrical (total) resistance of the target melting range or the base range with several (current) paths running in parallel, the following generally applies: 1 / R Ges = 1 / R 1 + 1 / R 2 + ... 1 / R i (whereby "I" corresponds to a number of "connected" melting bodies or partial basic areas), ie the master values are added in the usual way.

Vorteilhafterweise kann durch eine geeignete Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs, insbesondere hinsichtlich des Leitungsquerschnitts, erreicht werden, dass der elektrische Widerstand und somit der Strom bzw. die auftretenden Wirbelstromverluste gezielt in einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs maximiert werden, so dass die Stützstruktur vornehmlich oder sogar ausschließlich in diesem Abschnitt des Sollschmelzbereichs aufgeschmolzen, bzw. die Festigkeit im durchflossenen Festmaterial stark reduziert wird. Somit können sowohl die Bauplattform als auch das fertige Bauteil von dem eingebrachten elektrischen Strom überwiegend unbeeinflusst bleiben. Vorteilhafterweise treten daher in der Bauplattform und vor allem im fertigen Bauteil keine nachteiligen Materialveränderungen auf, so dass insbesondere die Qualität des Bauteils erhalten werden kann. Dieser Vorteil ergibt sich ungeachtet dessen, ob der elektrische Strom der Stützstruktur kontaktgebunden oder berührungslos zugeführt wird.By means of a suitable configuration of the target melting area, in particular with regard to the line cross section, it can advantageously be achieved that the electrical resistance and thus the current or the eddy current losses that occur are specifically maximized in a section of the target melting area, so that the support structure is primarily or even exclusively in this section of the target melting area is melted, or the strength in the solid material flowing through is greatly reduced. Thus, both the construction platform and the finished component can remain largely unaffected by the electrical current introduced. Advantageously, therefore, there are no adverse material changes in the construction platform and especially in the finished component, so that in particular the quality of the component can be maintained. This advantage arises regardless of whether the electrical current is supplied to the support structure in a contact-based or contactless manner.

Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die beiden zuvor erläuterten Ausführungsformen des Ablöseverfahrens, d. h. das direkte und das indirekte Einbringen eines elektrischen Stroms, zum Ablösen eines Bauteils von zumindest einer Stützstruktur bzw. zumindest einer Stützstruktur von der Bauplattform miteinander zu kombinieren, insbesondere sequentiell durchzuführen. Beispielsweise könnte bei einem Bauteil mit einer massiven Extrusion zunächst der Basisbereich der Stützstruktur mittels der durch die Spule induzierten Wirbelströme lokal soweit geschwächt werden, dass das mechanische Abtrennen der Stützstruktur bzw. des Bauteils von der Bauplattform erleichtert wird. Bevorzugt wird dabei die Bauteilqualität nicht nachteilig beeinflusst. In einem weiteren Schritt könnte der von der Bauplattform abgetrennten Stützstruktur ein elektrischer Strom direkt, vorzugsweise mittels eines Kontaktelementes, zugeführt werden, um den Sollschmelzbereich der Stützstruktur zu durchschmelzen bzw. anzuschmelzen und so die Stützstruktur vom Bauteil abzutrennen.Under certain circumstances, it may be advantageous to use the two previously described embodiments of the detachment method, i. H. to combine the direct and indirect introduction of an electric current to detach a component from at least one support structure or at least one support structure from the construction platform, in particular to carry it out sequentially. For example, in the case of a component with a massive extrusion, the base region of the support structure could initially be weakened locally to such an extent by means of the eddy currents induced by the coil that the mechanical separation of the support structure or the component from the construction platform is facilitated. The component quality is preferably not adversely affected. In a further step, an electrical current could be fed directly to the support structure separated from the building platform, preferably by means of a contact element, in order to melt or melt the target melting area of the support structure and thus separate the support structure from the component.

Zur Optimierung des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens kann vor und/oder während der Herstellung des Bauteils bzw. der Stützstruktur eine Modellierung der herzustellenden Stützstruktur gemäß vorgebbarer prozessoptimierender Kriterien erfolgen, wie nachfolgend erläutert wird. Eine solche Modellierung könnte z. B. mit Hilfe eines Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls, etwa einem mit entsprechender Berechnungssoftware ausgestatteten Rechner, erfolgen.To optimize the detachment method according to the invention, the support structure to be produced can be modeled before and / or during the production of the component or the support structure in accordance with predefinable process-optimizing criteria, as will be explained below. Such modeling could e.g. B. with the help of a support structure data calculation module, such as a computer equipped with appropriate calculation software.

Ein erstes prozessoptimierendes Kriterium könnte die Ermittlung eines geeigneten minimalen Leitungsquerschnitts des Sollschmelzbereichs sein. Hier kann einerseits ein möglichst effizientes bzw. schnelles Durchschmelzen bzw. Anschmelzen des Sollschmelzbereichs berücksichtigt werden. Gleichzeitig könnte jedoch auch Berücksichtigung finden, dass eine ausreichende Stabilität und Funktionalität des Sollschmelzbereichs bzw. der Stützstruktur gegeben ist, wobei insbesondere den während des Fertigungsprozesses im herzustellenden Bauteil auftretenden Spannungen möglichst umfassend entgegengewirkt werden sollte. Bevorzugt sollte wie erwähnt der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs geringer als der Leitungsquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur sein.A first process-optimizing criterion could be the determination of a suitable minimum line cross section of the target melting range. On the one hand, the most efficient or fast melting or melting of the target melting range can be taken into account here. At the same time, however, it could also be taken into account that there is sufficient stability and functionality of the target melting area or of the support structure, the stresses occurring in the component to be manufactured during the manufacturing process in particular being counteracted as comprehensively as possible. As mentioned, the line cross section of the target melting area should preferably be smaller than the line cross section of the base area of the support structure.

Als weiteres Kriterium könnte eine ausreichende Wärmeabfuhr aus dem herzustellenden Bauteil durch den Sollschmelzbereich bzw. die Stützstruktur eine Rolle spielen. Neben dem Leitungsquerschnitt kann hierfür auch die Ausgestaltung der Anbindungsflächen der Schmelzkörper im Bereich der jeweiligen Kontaktpunkte von Bedeutung sein, insbesondere hinsichtlich des Schmelzverhaltens, der Wärmabfuhr und der Belastbarkeit gegenüber mechanischen Belastungen. Gleichermaßen könnte auch die Art des Aufbaumaterials sowie die Geometrie bzw. Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils bei der Bestimmung eines minimalen Leitungsquerschnitts sowie bei der Modellierung des Sollschmelzbereichs berücksichtigt werden.Adequate heat dissipation from the component to be produced through the predetermined melting area or the support structure could play a role as a further criterion. In addition to the line cross-section, the configuration of the connection surfaces of the melting bodies in the area of the respective contact points can also be important, in particular with regard to the melting behavior, the heat dissipation and the resilience to mechanical loads. Likewise, the type of construction material and the geometry or design of the component to be produced could also be used when determining a minimum Line cross-section as well as when modeling the target melting range.

Typischerweise kann eine mittlere Abmessung (z. B. Durchmesser oder Breite) eines Querschnitts eines Schmelzkörpers mindestens 0,05 mm, bevorzugt mindestens 0,1 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,2 mm, jedoch höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,5 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,3 mm betragen.Typically, an average dimension (e.g. diameter or width) of a cross section of a melting body can be at least 0.05 mm, preferably at least 0.1 mm, particularly preferably at least 0.2 mm, but at most 1 mm, preferably at most 0.5 mm , particularly preferably at most 0.3 mm.

In Folge der Modellierung der Stützstruktur können der Sollschmelzbereich bzw. die einzelnen Schmelzkörper entlang ihrer Längsausdehnung wie erwähnt einen andersartigen Leitungsquerschnitt aufweisen. Bevorzugt weist der Sollschmelzbereich einer Stützstruktur an einem Kontaktpunkt des Sollschmelzbereichs mit dem additiven Fertigungsprodukt und/oder an einem Kontaktpunkt mit dem Basisbereich der Stützstruktur einen Materialquerschnitt bzw. Leitungsquerschnitt auf, der gegenüber einem minimalen Materialquerschnitt bzw. Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs vergrößert, bevorzugt um mindestens das 1,5-fache, besonders bevorzugt das Zweifache, insbesondere das Dreifache, ist.As a result of the modeling of the support structure, the predetermined melting area or the individual melting bodies can have a different type of line cross section along their longitudinal extent, as mentioned. The target melting area of a support structure preferably has a material cross section or line cross section at a contact point of the target melting area with the additive manufacturing product and / or at a contact point with the base area of the support structure, which cross-section is enlarged compared to a minimum material cross section or line cross section of the target melting area, preferably by at least the first , 5 times, particularly preferably twice, in particular three times.

Der Kontaktpunkt bzw. Anbindungspunkt entspricht dem Bereich des Sollschmelzbereichs, in dem eine direkte, vorzugsweise stoffschlüssige, Verbindung zwischen dem Sollschmelzbereich und dem Bauteil bzw. dem Basisbereich der Stützstruktur besteht. Die Querschnittsfläche des Kontaktpunkts wird auch als Anbindungsfläche bezeichnet.The contact point or connection point corresponds to the area of the target melting area in which there is a direct, preferably material connection between the target melting area and the component or the base area of the support structure. The cross-sectional area of the contact point is also referred to as the connection area.

Sofern der Sollschmelzbereich eine Mehrzahl von separaten Schmelzkörpern umfasst, kann entsprechend der Materialquerschnitt eines jeden Schmelzkörpers im jeweiligen Kontaktpunkt größer sein, als ein minimaler Materialquerschnitt bzw. Leitungsquerschnitt des betreffenden Schmelzkörpers. Mit anderen Worten kann der Bereich des größten Leitungsquerschnitts jedes Schmelzkörpers vorzugsweise an den jeweiligen Kontaktpunkten realisiert werden.If the target melting area comprises a plurality of separate melting bodies, the material cross section of each melting body in the respective contact point can accordingly be larger than a minimum material cross section or line cross section of the melting body in question. In other words, the area of the largest line cross section of each melting body can preferably be realized at the respective contact points.

Besonders bevorzugt kann dazu im Bereich der jeweiligen Kontaktpunkte der Schmelzkörper bzw. des Sollschmelzbereichs während der additiven Fertigung eine „Schmelzzugabe“ gebildet werden. Eine solche Modellierung des Sollschmelzbereichs kann, wie zuvor erwähnt, vorzugsweise mittels eines Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls erfolgen.For this purpose, a “melt addition” can particularly preferably be formed in the area of the respective contact points of the melting body or of the target melting area during additive manufacturing. As previously mentioned, such modeling of the target melting range can preferably be carried out by means of a support structure data calculation module.

Analog zu einer Vergrößerung des Leitungsquerschnitts im Bereich der Schmelzzugabe, kann es innerhalb der Schmelzkörper bzw. des Sollschmelzbereichs auch einen definierten Teilbereich bzw. eine lokal abgrenzbare Stelle des geringsten Leitungsquerschnitts geben. Das bedeutet, dass der Leitungsquerschnitt in diesem Bereich des Sollschmelzbereichs gegenüber anderen Bereichen desselben Sollschmelzbereichs verringert ist. Dieser Bereich bzw. diese Stelle, an dem die Durchschmelzung des Sollschmelzbereichs vorzugsweise bzw. initial erfolgt, wird als Trennbereich bzw. Trennstelle des Sollschmelzbereichs bezeichnet.Analogous to an increase in the line cross section in the area of the melt addition, there can also be a defined partial area or a locally delimitable point of the smallest line cross section within the melt body or the target melting area. This means that the line cross section in this area of the target melting area is reduced compared to other areas of the same target melting area. This area or this point at which the melting of the target melting area preferably or initially takes place is referred to as the separation area or separation point of the target melting area.

Bevorzugt kann der Trennbereich in einem mittleren Bereich des Sollschmelzbereichs angeordnet sein. Zumindest grenzt der Trennbereich jedoch nicht unmittelbar bzw. direkt an einen Bereich des Bauteils an, da ja im Kontaktpunkt selber, wie zuvor erläutert, bevorzugt der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs durch die Schmelzzugabe maximiert ist.The separating region can preferably be arranged in a central region of the target melting region. At least the separation area does not, however, directly or directly adjoin an area of the component, since, as explained above, the line cross section of the target melting area is preferably maximized by the addition of melt in the contact point itself.

Vorteilhafterweise verbleibt somit nach dem lokalen Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs ein geringer Teil des Sollschmelzbereichs als „Schmelzrückstand“ am Bauteil bzw. an der Bauplattform. Der Schmelzrückstand entspricht also dem Rest des ursprünglichen Sollschmelzbereichs, der in Folge des elektrischen Stroms nicht geschmolzen wurde, bzw. der sich nicht aufgelöst hat.Advantageously, after local melting of the target melting area, a small part of the target melting area remains as “melting residue” on the component or on the building platform. The melting residue thus corresponds to the rest of the original target melting range, which was not melted as a result of the electrical current or which has not dissolved.

Bevorzugt wird der Sollschmelzbereich also nicht entsprechend seiner gesamten Länge durchschmolzen, wobei die Bildung von „Schweiß-Kratern“, d. h. durch Abbrand entstandenen Löchern, in einem Bereich des Bauteils verhindert werden kann, was sich wiederum positiv auf die Bauteilqualität auswirkt.The target melting range is therefore preferably not melted through in accordance with its entire length, the formation of “welding craters”, ie. H. holes caused by erosion can be prevented in an area of the component, which in turn has a positive effect on the component quality.

Die Positionierung bzw. Anordnung des Sollschmelzbereichs wie auch des Trennbereichs entlang der Haupterstreckungsrichtung der Stützstruktur kann vorzugsweise bauteilspezifisch angepasst werden, beispielsweise mit Hilfe eines Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls.The positioning or arrangement of the target melting area and also of the separation area along the main direction of extent of the support structure can preferably be adapted to the specific component, for example with the aid of a support structure data calculation module.

Bevorzugt kann die Modellierung der Stützstruktur so erfolgen, dass der Sollschmelzbereich in einem solchen Bereich der Stützstruktur angeordnet ist, welcher der Bauplattform näher liegt als dem additiven Fertigungsprodukt. Sofern die Stützstruktur nicht mit der Bauplattform selber verbunden ist, kann der Sollschmelzbereich entsprechend in einem Bereich der Stützstruktur liegen, der dem Basisbereich der Stützstruktur näher liegt als dem apikalen, d. h. dem Bauteil zugewandten, Bereich der Stützstruktur.The support structure can preferably be modeled in such a way that the target melting area is arranged in a region of the support structure which is closer to the construction platform than the additive manufacturing product. If the support structure is not connected to the construction platform itself, the target melting area can accordingly lie in an area of the support structure that is closer to the base area of the support structure than to the apical, ie. H. area of the support structure facing the component.

Alternativ kann ein Sollschmelzbereich in einem solchen Bereich der Stützstruktur angeordnet sein, welcher dem additiven Fertigungsprodukt näher liegt als der Bauplattform. Entsprechend würde der Sollschmelzbereich dem apikalen Bereich der Stützstruktur näher liegen als dem Basisbereich der Stützstruktur.Alternatively, a predetermined melting area can be arranged in such an area of the support structure that is closer to the additive manufacturing product than to the construction platform. Accordingly, the target melting area would be closer to the apical area of the support structure than to the base area of the support structure.

Zusätzlich zur Positionierung des Sollschmelzbereichs kann auch eine Ausgestaltung bzw. Geometrie des Sollschmelzbereichs bzw. der Schmelzkörper mit Hilfe des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls optimiert werden, insbesondere so, dass ein möglichst effizientes und lokal begrenztes Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs erreicht werden kann. Insbesondere bei der induktiven Zuführung des elektrischen Stroms kann vor allem auch die räumliche Ausgestaltung, z. B. hinsichtlich einer Oberflächenkontur der Stützstruktur bzw. des Sollschmelzbereichs, zur Maximierung von Wirbelstromverlusten von Bedeutung sein. Bei der Gestaltung einer solchen optimierten Oberflächenkontur der Stützstruktur sind zum Beispiel Oberflächenkonturen mit vielen Kanten von Vorteil, da sich an diesen bevorzugt Wirbelströme bilden, welche zum Aufheizen führen. Dies kann beispielsweise durch einen im wesentlichen sternförmigen Querschnitt realisiert werden, der etwa nur aus Linien aufgebaut ist. So kann man, ausgehend von dem Modell eines Sechsecks drei Linien durch den Sechseck-Mittelpunkt führen, die die gegenüberliegenden Ecken verbinden. Vorteilhaft sind insbesondere solche Querschnitte, die von runden, etwa kreisförmigen oder elliptischen Formen abweichen. In addition to the positioning of the target melting area, a configuration or geometry of the target melting area or the melting body can also be optimized with the aid of the support structure data calculation module, in particular in such a way that the most efficient and locally limited melting of the target melting area can be achieved. Especially with the inductive supply of the electric current, the spatial configuration, for. B. with regard to a surface contour of the support structure or the target melting area, may be important for maximizing eddy current losses. When designing such an optimized surface contour of the support structure, surface contours with many edges, for example, are advantageous, since eddy currents preferably form there, which lead to heating. This can be achieved, for example, by means of an essentially star-shaped cross section, which is only made up of lines, for example. Based on the model of a hexagon, you can run three lines through the center of the hexagon that connect the opposite corners. Particularly advantageous are those cross sections that deviate from round, approximately circular or elliptical shapes.

Es ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass die Ausgestaltung zumindest eines Schmelzkörpers eines einzigen Sollschmelzbereichs andersartig gegenüber den weiteren Schmelzkörpern desselben Sollschmelzbereichs ist, beispielsweise bezüglich des Leitungsquerschnitts und der Geometrie. Dadurch kann erreicht werden, dass in Folge des elektrischen Stroms zunächst nur eine begrenzte Anzahl von Schmelzkörpern aufgeschmolzen wird, wobei andere Schmelzkörper desselben Sollschmelzbereichs (noch) nicht aufgeschmolzen bzw. angeschmolzen werden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Verbindung zwischen Bauteil und Bauplattform zunächst gelockert werden, wobei das Bauteil nach wie vor an einer bestimmten Position im Bauraum fixiert ist.In this context, it is conceivable that the configuration of at least one melting body of a single target melting area is different from the other melting bodies of the same target melting area, for example with regard to the line cross section and the geometry. It can thereby be achieved that initially only a limited number of melting bodies are melted as a result of the electric current, other melting bodies of the same target melting range not (yet) being melted or melted on. Advantageously, a connection between the component and the construction platform can initially be loosened, the component still being fixed at a specific position in the construction space.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Sollschmelzbereich eine Anzahl von, d. h. einen oder mehrere, einzelnen drahtartig bzw. schnurförmig ausgebildeten Schmelzkörpern umfassen, die im Wesentlichen parallel zueinander in einem Bereich zwischen dem Basisbereich der Stützstruktur und dem Bauteil angeordnet sind. Eine solche Anordnung von Schmelzkörpern bzw. Schmelzstegen wird auch als „Wald von dünnen Drähten“ bezeichnet.In a particularly preferred embodiment, the target melting range can have a number of, ie. H. comprise one or more, individual wire-like or cord-shaped melting bodies which are arranged essentially parallel to one another in a region between the base region of the support structure and the component. Such an arrangement of fusible bodies or fusible links is also known as a “forest of thin wires”.

Vorteilhafterweise kann mittels der Länge der einzelnen Schmelzstege ein Abstand zwischen dem Basisteil der Stützstruktur und dem Bauteil so bestimmt werden, dass eine dem additiven Fertigungsprozess nachfolgende Nachbearbeitung des abgelösten Bauteils ermöglicht wird, beispielsweise im Rahmen eines elektroerosiven Verfahrens, wie nachfolgend erläutert wird.Advantageously, the length of the individual fusible links can be used to determine a distance between the base part of the support structure and the component such that post-processing of the detached component following the additive manufacturing process is made possible, for example in the context of an electroerosive method, as will be explained below.

Je nach genauer Ausgestaltung bzw. Modellierung der Stützstruktur, z. B. unter Berücksichtigung der oben genannten Optimierungskriterien, kann bevorzugt dafür gesorgt werden, dass die Stützstruktur, vorzugsweise ein Sollschmelzbereich der Stützstruktur, zumindest teilweise so ausgebildet ist und das Schmelzen der Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs so erfolgt, dass sich in Folge des Schmelzens der Stützstruktur in zumindest einem Bereich, vorzugsweise im Basisbereich, der Stützstruktur, eine Erodierelektrode ausbildet. Bevorzugt kann die Stützstruktur dazu im Sollschmelzbereich durchschmolzen werden. Alternativ kann die Stützstruktur lokal so angeschmolzen werden, dass sich, insbesondere in Folge einer mechanischen Durchtrennung der lokal geschwächten Stützstruktur, eine Erodierelektrode in einem Bereich der Stützstruktur, bevorzugt im Basisbereich der Stützstruktur, ausbildet. Der Basisbereich der Stützstruktur kann, wie zuvor erläutert, vorzugsweise mit der Bauplattform bzw. der Grundplatte verbunden sein.Depending on the precise design or modeling of the support structure, e.g. B. taking into account the above-mentioned optimization criteria, it can preferably be ensured that the support structure, preferably a predetermined melting area of the supporting structure, is at least partially designed and the melting of the supporting structure takes place in at least a section of the predetermined melting area such that as a result of the melting the support structure forms an eroding electrode in at least one area, preferably in the base area, of the support structure. For this purpose, the support structure can preferably be melted in the target melting area. Alternatively, the support structure can be melted locally in such a way that, in particular as a result of a mechanical severing of the locally weakened support structure, an eroding electrode is formed in a region of the support structure, preferably in the base region of the support structure. As previously explained, the base region of the support structure can preferably be connected to the construction platform or the base plate.

Vorteilhafterweise kann die sich in Folge der Durchtrennung der Stützstruktur ausbildende Erodierelektrode zur Verwendung in einem elektroerosiven Verfahren geeignet sein. Besonders bevorzugt kann die Erodierelektrode dabei zum funkenerosiven Abtragen von am Bauteil und/oder von an der Bauplattform verbliebenen Schmelzrückständen verwendet werden.Advantageously, the eroding electrode which forms as a result of the severing of the support structure can be suitable for use in an electroerosive process. The eroding electrode can particularly preferably be used for the erosive removal of melt residues remaining on the component and / or on the construction platform.

Ganz besonders bevorzugt könnte hierbei das Bauteil mit der Erodierelektrode im selben Fertigungsprozess hergestellt werden, indem die Stützstruktur so ausgebildet ist, dass sich beim Durchtrennen des Sollschmelzbereichs automatisch eine Erodierelektrode ausbildet. Vorzugsweise können die Schmelzrückstände des Bauteils und des Basisbereichs der Stützstruktur einander im Wesentlichen gegenüber liegen, wobei die Schmelzrückstände am Basisbereich die Erodierelektrode bilden, um die Schmelzrückstände am Bauteil zu entfernen. Vorzugsweise kann dazu das Bauteil anodisch und das Werkzeug, d. h. die Erodierelektrode, kathodisch kontaktiert werden, beispielsweise im Bereich der jeweiligen Kontaktstellen.The component with the eroding electrode could very particularly preferably be produced in the same manufacturing process in that the support structure is designed in such a way that an eroding electrode is automatically formed when the desired melting area is severed. The melt residues of the component and the base region of the support structure can preferably lie essentially opposite one another, the melt residues on the base region forming the eroding electrode in order to remove the melt residues on the component. For this purpose, the component can preferably be anodized and the tool, i. H. the eroding electrode can be contacted cathodically, for example in the area of the respective contact points.

So kann durch eine elektrochemische Nachbearbeitung die Qualität des hergestellten und bereits von der Bauplattform bzw. Grundplatte abgelösten additiven Fertigungsprodukts verbessert werden, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit.Electrochemical finishing can thus improve the quality of the additive manufacturing product which has already been produced and has been detached from the building platform or base plate, in particular with regard to the surface quality.

Vorteilhafterweise kann mittels der Länge des Sollschmelzbereichs bzw. der Schmelzkörper, welche vorzugsweise in Form der zuvor erläuterten Schmelzstege realisiert sein können, eine Distanz zwischen der sich ausbildenden Erodierelektrode und den wegzuerodierenden Schmelzrückständen des fertigen Bauteils bestimmt werden. Besonders bevorzugt kann die Länge der Schmelzstege so bestimmt werden, dass die sich einander zuweisenden Oberflächen des Bauteils und der Erodierelektrode in einem für die elektrochemische Nachbearbeitung des Bauteils geeigneten Abstand zueinander angeordnet sind, beispielsweise mit einem mittleren Abstand von zumindest 3 µm, bevorzugt zumindest 4 µm, jedoch höchstens 6 µm, bevorzugt höchstens 5 µm.Advantageously, by means of the length of the target melting area or the melting body, which can preferably be implemented in the form of the fusible links explained above, a distance between the eroding electrode which is formed and the fusible residues of the finished component which are to be eroded away are determined. The length of the fusible links can particularly preferably be determined such that the mutually facing surfaces of the component and the eroding electrode are arranged at a distance from one another which is suitable for the electrochemical finishing of the component, for example with an average distance of at least 3 μm, preferably at least 4 μm , but at most 6 µm, preferably at most 5 µm.

Vorteilhafterweise kann der Abstand zwischen dem Basisbereich der Stützstruktur bzw. der Erodierelektrode und dem Bauteil auch nach der Durchtrennung der Schmelzstege mittels einer geeigneten Haltevorrichtung konstant beibehalten werden, insbesondere während der elektrochemischen Bearbeitung des Bauteils. Eine solche Haltervorrichtung kann auch mittels additiver Herstellung (mit-)gebaut werden, ggf. ergänzt durch Kontakt- bzw. Isolierstellen aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Vorzugsweise kann der Basisbereich der Stützstruktur vor Beginn der Elektroerodierung bereits von der Bauplattform abgelöst sein.Advantageously, the distance between the base region of the support structure or the eroding electrode and the component can be kept constant even after the fusible links have been severed by means of a suitable holding device, in particular during the electrochemical processing of the component. Such a holder device can also be built by means of additive manufacturing, possibly supplemented by contact or insulation points made of an electrically non-conductive material. The base region of the support structure can preferably already be detached from the construction platform before the start of the electrical eroding.

Vorteilhafterweise kann die elektrochemische Bearbeitung des Bauteils in der Prozesskammer erfolgen, in der das Bauteil gefertigt wurde, wobei unverfestigtes Aufbaumaterial vorzugsweise bereits aus der Prozesskammer entfernt wurde, und sich das Bauteil sowie die Erodierelektrode in einem für die Elektroerosion geeignetem Dielektrikum befinden.Advantageously, the electrochemical processing of the component can take place in the process chamber in which the component was manufactured, with unconsolidated building material having preferably already been removed from the process chamber, and the component and the eroding electrode being in a dielectric suitable for electroerosion.

Sofern in einem additiven Fertigungsprozess mehr als nur ein Bauteil gleichzeitig auf der Bauplattform hergestellt wurde, können die jeweiligen Basisbereiche der Stützstrukturen vor Beginn des elektroerosiven Verfahrens entlang einer Trennebene von der Bauplattform abgetrennt werden, beispielsweise mittels der mechanischen Komponente (also der Trenneinheit) der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung. Die einzelnen Basisbereiche, die dann mit den darauf verbleibenden Schmelzrückständen die entsprechenden Erodierelektroden bilden, können dann zur vorzugsweise sequentiellen Elektroerodierung der jeweiligen Bauteile genutzt werden.If, in an additive manufacturing process, more than just one component was manufactured on the construction platform at the same time, the respective base areas of the support structures can be separated from the construction platform along a separation plane before the start of the electroerosive process, for example by means of the mechanical component (i.e. the separation unit) of the detachment device according to the invention . The individual base areas, which then form the corresponding eroding electrodes with the melt residues remaining on them, can then be used for preferably sequential electrical eroding of the respective components.

Vorteilhafterweise ermöglicht eine solche Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens, dass eine Erodierelektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines Bauteils im Rahmen der additiven Fertigung zunächst als Stützstruktur des herzustellenden Bauteils angeordnet werden kann, was insbesondere mittels der vorgebbaren Länge des Sollschmelzbereichs ermöglicht wird. Somit kann die Stützstruktur, d. h. die spätere Erodierelektrode, bereits während des additiven Fertigungsprozesses bereitgestellt werden und mittels einer Verbesserung des Trenn- und/oder Nachbearbeitungsprozesses zur Erhöhung der Bauteilqualität beitragen.Advantageously, such a development of the detachment method according to the invention enables an eroding electrode for electrochemical processing of a component in the course of additive manufacturing to be initially arranged as a support structure of the component to be produced, which is made possible in particular by means of the predefinable length of the target melting range. Thus, the support structure, i.e. H. the later eroding electrode, are already provided during the additive manufacturing process and contribute to increasing the component quality by means of an improvement in the separation and / or post-processing process.

Darüber hinaus ermöglicht die Erodierelektrode im Rahmen einer dem Fertigungsprozess nachgeschalteten Nachbehandlung des Bauteils die Optimierung der Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils. Beispielsweise können die Prozessschritte des bevorzugten Ablöseverfahrens, insbesondere die Ablösung des Bauteils von der Stützstruktur und die elektrochemische Bearbeitung des Bauteils, unmittelbar aufeinanderfolgend und zwar innerhalb derselben Prozesskammer erfolgen, in der auch die additive Fertigung des Bauteils erfolgt ist. Somit kann auf eine zeitaufwendige Umpositionierung des Bauteils zwischen verschiedenen Komponenten, beispielsweise zwischen der Vorrichtung zur additiven Fertigung und einer Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, verzichtet werden. Vorteilhafterweise kann dadurch der Zeitbedarf der Nachbehandlung eines additiven Bauteils im Anschluss an die additive Fertigung verkürzt werden.In addition, the eroding electrode enables the surface quality of the component to be optimized as part of a post-treatment of the component following the manufacturing process. For example, the process steps of the preferred detachment method, in particular the detachment of the component from the support structure and the electrochemical processing of the component, can take place in direct succession within the same process chamber in which the additive manufacturing of the component has also taken place. A time-consuming repositioning of the component between different components, for example between the device for additive manufacturing and a device for surface processing, can thus be dispensed with. The time required for the aftertreatment of an additive component after the additive manufacturing can advantageously be shortened as a result.

Besonders bevorzugt kann die Stützstruktur zumindest teilweise so ausgebildet werden, dass sich nach dem Ablösen des additiven Fertigungsprodukts von der Stützstruktur, insbesondere beim bzw. in Folge des Schmelzens der Stützstruktur gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren, in zumindest einem Bereich der Stützstruktur, vorzugsweise im Basisbereich, eine Erodierelektrode ausbildet, wobei die Erodierelektrode zur Elektroerosion bzw. zum Wegerodieren von am Bauteil verbliebenen Schmelzrückständen des durchtrennten Sollschmelzbereichs genutzt werden kann.Particularly preferably, the support structure can at least partially be designed such that after the additive manufacturing product has been detached from the support structure, in particular during or as a result of the melting of the support structure in accordance with the detachment method according to the invention, there is a formation in at least one area of the support structure, preferably in the base area Forms eroding electrode, wherein the eroding electrode can be used for electrical erosion or for eroding away melt residues of the severed desired melting area remaining on the component.

Bevorzugt kann wie erwähnt die Stützstruktur dazu vor der additiven Herstellung mittels eines speziellen Berechnungsmoduls in geeigneter Weise modelliert bzw. geformt werden, wie nachfolgend erläutert wird.As mentioned above, the support structure can preferably be modeled or shaped in a suitable manner by means of a special calculation module before the additive manufacture, as will be explained below.

Dazu können der Fertigungsvorrichtung, insbesondere einer Steuereinrichtung der Vorrichtung, fertige Prozesssteuerdaten, z. B. 3D-Konstruktionsdaten, welche mit Hilfe von CAD-Daten realisiert sein können, zur Fertigung des Bauteils sowie einer Anzahl von Stützstrukturen zugeführt werden. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu einen Speicher für ein Bestrahlungssteuerprotokoll mit Bestrahlungssteuerdaten bzw. Bestrahlungssteuerparametern aufweisen, eine Steuereinheit, beispielsweise einen Mikroprozessor oder dergleichen, um das Bestrahlungssteuerprotokoll abzuarbeiten, sowie entsprechende geeignete Schnittstellen, um die Komponenten der Vorrichtung, wie z. B. die Strahlungsquelle, das Spiegelsystem bzw. den Scanner oder weitere Komponenten, entsprechend der Bestrahlungsstrategie bzw. dem Bestrahlungssteuerprotokoll anzusteuern, d. h. die Komponenten mit geeigneten Steuersignalen zu beaufschlagen.For this purpose, the manufacturing device, in particular a control device of the device, can have finished process control data, e.g. B. 3D design data, which can be realized with the help of CAD data, for the production of the component and a number of support structures. For this purpose, the control device can preferably have a memory for an irradiation control protocol with irradiation control data or irradiation control parameters, a control unit, for example a microprocessor or the like, in order to process the irradiation control protocol, as well as corresponding suitable interfaces to the components of the device, such as e.g. B. the radiation source, the mirror system or the scanner or other components, according to the To control the irradiation strategy or the irradiation control protocol, ie to apply suitable control signals to the components.

Die Bestrahlungssteuerdaten können neben Informationen bzw. Befehlen zur additiven Fertigung des Bauteils auch Anweisungen zur Herstellung einer Anzahl von „standardmäßig“ ausgebildeten Stützstruktur umfassen, d. h. Stützstrukturen, die bei bisherigen Herstellungsverfahren typischerweise zur Unterstützung des Bauteils im Prozessraum angeordnet wurden.In addition to information or commands for additive manufacturing of the component, the irradiation control data can also include instructions for manufacturing a number of “standard” support structures, i. H. Support structures that were typically arranged to support the component in the process space in previous manufacturing processes.

Bevorzugt kann die Steuereinrichtung daher ein Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul umfassen, welches dazu ausgebildet ist, dass auf Grundlage der Bestrahlungssteuerdaten eine Neuberechnung bzw. Optimierung der herzustellenden Stützstruktur, vorzugsweise bauteilspezifisch, erfolgen kann. Vorteilhafterweise kann z. B. ein Sollschmelzbereich so in der Stützstruktur angeordnet werden, dass das Ablösen der Stützstruktur vom Bauteil bzw. von der Bauplattform gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren erfolgen kann. Weiterhin können die Stützstruktur-Bestrahlungssteuerdaten so berechnet werden, dass die Fertigungsvorrichtung eine Stützstruktur mit einem Sollschmelzbereich bildet, wobei zumindest ein Bereich der Stützstruktur nach dem Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs eine Erodierelektrode aufweist.The control device can therefore preferably comprise a support structure data calculation module, which is designed so that the support structure to be produced, preferably component-specific, can be recalculated or optimized on the basis of the irradiation control data. Advantageously, e.g. B. a predetermined melting area can be arranged in the support structure such that the support structure can be detached from the component or from the construction platform in accordance with the detachment method according to the invention. Furthermore, the support structure irradiation control data can be calculated in such a way that the production device forms a support structure with a target melting area, at least one area of the support structure having an eroding electrode after the target melting area has melted.

Die optimierten Bestrahlungssteuerdaten können dann an die Steuereinheit der Steuereinrichtung weitergegeben werden, wobei die Fertigungsvorrichtung durch die Steuereinheit so angesteuert wird, dass das Bauteil sowie die Stützstruktur gemäß den optimierten Bestrahlungssteuerdaten gebildet werden.The optimized irradiation control data can then be forwarded to the control unit of the control device, the production device being controlled by the control unit in such a way that the component and the support structure are formed in accordance with the optimized irradiation control data.

Im Übrigen kann eine solche Steuereinrichtung auch alle bekannten üblichen Komponenten aufweisen, die bisher in solchen Steuereinrichtungen für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten vorhanden sind.In addition, such a control device can also have all known conventional components that have been present in such control devices for devices for additive manufacturing of manufacturing products.

Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise in Form einer Rechnereinheit mit geeigneter Software realisiert sein, wobei insbesondere das Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul in Form von geeigneten Softwareprogrammteilen in der Rechnereinheit der Steuereinrichtung realisiert sein kann. Die Rechnereinheit kann hierzu beispielsweise einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuereinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software- bzw. Firmware-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten.The control device can preferably be implemented in the form of a computer unit with suitable software, in particular the support structure data calculation module can be implemented in the form of suitable software program parts in the computer unit of the control device. For this purpose, the computer unit can have, for example, one or more cooperating microprocessors or the like. A largely software-based implementation has the advantage that even previously used control devices can be easily upgraded by a software or firmware update in order to work in the manner according to the invention.

Bevorzugt kann die Steuereinrichtung, insbesondere die Speichereinrichtung der Steuereinrichtung, so ausgebildet sein, dass ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm darin ladbar ist, um die einzelnen Prozessschritte eines oben beschriebenen Herstellverfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird.The control device, in particular the memory device of the control device, can preferably be designed such that a computer program product with a computer program can be loaded therein in order to carry out the individual process steps of a manufacturing method described above when the program is executed in the control device.

Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z. B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen. Zum Transport zur Steuereinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Steuereinrichtung bzw. Kontrolleinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit der Steuereinrichtung einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind.Such a computer program product can, in addition to the computer program, optionally additional components such as. B. a documentation and / or additional components, including hardware components such. B. hardware keys (dongles, etc.) for using the software. For transport to the control device and / or for storage on or in the control device or control device, a computer-readable medium, for example a memory stick, a hard disk or another portable or permanently installed data carrier, can be used, on which the program sections readable and executable by a computer unit of the control device can be used of the computer program are stored.

Eine erfindungsgemäße Ablösevorrichtung kann, wie eingangs erwähnt, auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein. Zusätzlich zu den bereits erläuterten Komponenten kann die Ablösevorrichtung eine Datenaufbereitungseinheit zur Bestimmung der Leitungsquerschnitte der einzelnen Schmelzkörper der betreffenden Stützstrukturen umfassen. Zur Berechnung der Leitungsquerschnitte können beispielsweise entsprechende 3D-Konstruktionsdaten der Stützstrukturen, insbesondere nach einer Optimierung mittels des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls, aus dem additiven Fertigungsprozess genutzt werden. Vorzugsweise kann die Datenaufbereitungseinheit in Form einer Rechenvorrichtung mit geeigneter Software bzw. Softwareprogrammteilen realisiert sein.A detachment device according to the invention can, as mentioned at the beginning, be designed in different ways. In addition to the components already explained, the detachment device can comprise a data preparation unit for determining the line cross sections of the individual melting bodies of the relevant support structures. Corresponding 3D design data of the support structures, in particular after optimization by means of the support structure data calculation module, from the additive manufacturing process can be used to calculate the line cross sections, for example. The data processing unit can preferably be implemented in the form of a computing device with suitable software or software program parts.

Die Datenaufbereitungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den elektrischen Strom, der zum vollständigen Durchschmelzen bzw. zum lokalen Anschmelzen einer oder mehrerer Sollschmelzbereiche benötigt wird, zu ermitteln und als Eingabegröße an eine Strom-Steuereinheit der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung weiterzugeben, wobei die Berechnung für jeden Sollschmelzbereich, insbesondere für jeden Schmelzkörper, separat durchgeführt werden kann.The data processing unit is preferably designed to determine the electrical current required for complete melting or for local melting of one or more target melting areas and to pass it on as an input variable to a current control unit of the detachment device according to the invention, the calculation for each target melting area, in particular for each melting body, can be carried out separately.

Die Strom-Steuereinheit ihrerseits kann dazu ausgebildet sein, den von einer Stromquelle bereitgestellten elektrischen Strom, der mittels der modular positionierbaren Kontaktelemente an den entsprechenden Kontaktstellen bzw. mittels wenigstens einer Induktionsspule der Kopplungsvorrichtung in einen Bereich des Bauteils und/oder der Bauplattform bzw. der Grundplatte und/oder der Stützstruktur eingebracht werden kann, gemäß der vorgegebenen Daten der Datenaufbereitungseinheit anzupassen bzw. zu regulieren. Die Stromquelle wie auch die Strom-Steuereinheit können als Teil einer Stromapplikationsvorrichtung realisiert sein.The current control unit in turn can be designed to transmit the electrical current provided by a current source into a region of the component and / or the by means of the modularly positionable contact elements at the corresponding contact points or by means of at least one induction coil of the coupling device Building platform or the base plate and / or the support structure can be introduced to adjust or regulate according to the specified data of the data processing unit. The current source as well as the current control unit can be realized as part of a current application device.

Vorzugsweise sind die modular positionierbaren Kontaktelemente der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung separat ansteuerbar, d. h. die Kontaktelemente können individuell mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Dazu kann die Ablösevorrichtung ein Computerprogrammprodukt umfassen, welches ein automatisiertes Ansteuern verschiedener Kontaktelemente ermöglicht. Vorteilhafterweise wird durch ein solches Computerprogrammprodukt ein automatisiertes, beispielsweise sequentielles, Aufschmelzen bzw. Anschmelzen von bestimmten Stützstrukturen ermöglicht.The modularly positionable contact elements of the detachment device according to the invention can preferably be controlled separately, i. H. the contact elements can be individually supplied with electrical current. For this purpose, the detachment device can comprise a computer program product which enables various contact elements to be controlled automatically. Such a computer program product advantageously enables automated, for example sequential, melting or melting of certain support structures.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung eine mechanische Trenneinheit zum mechanischen Trennen bzw. Lösen einer Verbindung zwischen dem Bauteil und der Stützstruktur bzw. zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform entlang einer vorgebbaren Trennebene.The detachment device according to the invention preferably comprises a mechanical separation unit for mechanically separating or releasing a connection between the component and the support structure or between the support structure and the construction platform along a predefinable separation plane.

Wie bereits erläutert, kann es nötig sein, dass ein Bauteil mit einer massiven Extrusion an die Bauplattform bzw. die Grundplatte der Fertigungsvorrichtung angebunden ist, wobei zusätzlich eine Anzahl von Stützstrukturen zwischen dem Bauteil und der Bauplattform angeordnet sein kann.As already explained, it may be necessary for a component with a massive extrusion to be connected to the building platform or the base plate of the production device, it being additionally possible for a number of support structures to be arranged between the component and the building platform.

Zum Ablösen eines solchen Bauteils von der Stützstruktur und/oder einer Anzahl von Stützstrukturen von der Bauplattform kann die mechanische Trenneinheit der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung zumindest eine Bandsäge sowie eine geeignete Antriebsvorrichtung umfassen. Bevorzugt kann die mechanische Trenneinheit von dem zuvor erwähnten Computerprogrammprodukt der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung angesteuert werden, insbesondere so, dass einerseits das mechanische Ablösen und andererseits das elektrisch bedingte Durchschmelzen bzw. Anschmelzen zumindest eines Sollschmelzbereichs, miteinander koordiniert bzw. aufeinander abgestimmt werden. To detach such a component from the support structure and / or a number of support structures from the construction platform, the mechanical separation unit of the detachment device according to the invention can comprise at least one band saw and a suitable drive device. The mechanical separation unit can preferably be controlled by the previously mentioned computer program product of the detachment device according to the invention, in particular in such a way that mechanical detachment and, on the other hand, electrical melting or melting of at least one target melting area are coordinated or coordinated with one another.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung dazu geeignet, das erfindungsgemäße Ablöseverfahren zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform vollständig und im Wesentlichen automatisiert, d. h. mit nur geringem händischen Zutun, durchzuführen. Vorteilhafterweise kann eine Anzahl von Stützstrukturen eines oder mehrerer Bauteile überwiegend gleichzeitig oder aber sequentiell lokal durchtrennt bzw. angeschmolzen werden, wobei der Zeitaufwand zur Entnahme eines oder mehrerer Bauteile aus dem Prozessraum der Vorrichtung reduziert werden kann.Advantageously, the detachment device according to the invention is suitable for completely and essentially automated, that is, the detachment method according to the invention for detaching an additive manufacturing product from a support structure and / or for detaching the support structure from a construction platform. H. with little manual intervention. Advantageously, a number of support structures of one or more components can be severed or melted locally, mainly simultaneously or sequentially, whereby the time required to remove one or more components from the process space of the device can be reduced.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

  • 1 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten als Teil des erfindungsgemäßen Bereitstellungssystems,
  • 2 eine schematische Darstellung des Ablösens eines Bauteils von einer Stützstruktur gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 3 ein Ersatzschaltbild zu der in 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 4 und 5 eine schematische Darstellung des Ablösens eines Bauteils von einer Stützstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 6 eine schematische Darstellung des Ablösens eines Bauteils von einer Stützstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 7 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Sollschmelzbereichs gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 8 eine schematische Darstellung des Durchschmelzens des in 7 gezeigten Sollschmelzbereichs gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 9 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht des in 7 und 8 gezeigten und gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens durchschmolzenen Sollschmelzbereichs,
  • 10 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht des in 9 gezeigten durchschmolzenen Sollschmelzbereichs während einer Elektroerodierung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 11 bis 15 schematisch, teilweise im Schnitt dargestellt, verschieden ausgestaltete Sollschmelzbereiche gemäß mehrerer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,
  • 16 eine schematische Darstellung des Durchschmelzens eines Sollschmelzbereichs gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures using exemplary embodiments. In the various figures, identical components are provided with identical reference numbers. The figures are generally not to scale. Show it:
  • 1 2 shows a schematic view, partially in section, of an exemplary embodiment of a device for additive manufacturing of manufacturing products as part of the provision system according to the invention,
  • 2nd 1 shows a schematic illustration of the detachment of a component from a support structure according to an embodiment of the detachment method according to the invention,
  • 3rd an equivalent circuit diagram to that in 2nd shown embodiment of the detachment method according to the invention,
  • 4th and 5 1 shows a schematic illustration of the detachment of a component from a support structure according to a further embodiment of the detachment method according to the invention,
  • 6 1 shows a schematic illustration of the detachment of a component from a support structure according to a third embodiment of the detachment method according to the invention,
  • 7 2 shows a schematic view, partly in section, of an exemplary embodiment of a target melting area according to an embodiment of the detachment method according to the invention,
  • 8th is a schematic representation of the melting of the in 7 shown melting range according to an embodiment of the detachment method according to the invention,
  • 9 is a schematic, partly in section view of the in 7 and 8th shown and melted according to an embodiment of the detachment process according to the invention,
  • 10th is a schematic, partly in section view of the in 9 shown melted target melting range during electrical discharge machining according to an embodiment of the stripping method according to the invention,
  • 11 to 15 schematically, partially shown in section, differently designed target melting areas according to several embodiments of the detachment method according to the invention,
  • 16 a schematic representation of the melting of a target melting area according to a further embodiment of the detachment method according to the invention.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf eine Vorrichtung 1 zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten 2 in Form einer Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 beschrieben, wobei explizit darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtungen beschränkt ist. Die Vorrichtung wird im Folgenden - ohne eine Beschränkung der Allgemeinheit - daher kurz als „Lasersintervorrichtung“ 1 bezeichnet.The following embodiments are related to a device 1 for additive manufacturing of manufacturing products 2nd in the form of a laser sintering or laser melting device 1 Described explicitly that the invention is not limited to laser sintering or laser melting devices. The device is therefore briefly referred to below as a “laser sintering device” 1, without any restriction of generality.

Eine solche Lasersintervorrichtung 1 ist schematisch in 1 gezeigt. Die Vorrichtung weist einen Prozessraum 3 bzw. eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4 auf, in der im Wesentlichen der Fertigungsprozess abläuft. In der Prozesskammer 3 befindet sich ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Behälterwandung 6. Die obere Öffnung des Behälters 5 bildet die jeweils aktuelle Arbeitsebene 7. Der innerhalb der Öffnung des Behälters 5 liegende Bereich dieser Arbeitsebene 7 wird als Baufeld 8 bezeichnet und kann zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden.Such a laser sintering device 1 is schematically in 1 shown. The device has a process space 3rd or a process chamber 3rd with a chamber wall 4th in which the manufacturing process essentially runs. In the process chamber 3rd there is a container open at the top 5 with a container wall 6 . The top opening of the container 5 forms the current working level 7 . The inside of the opening of the container 5 lying area of this working level 7 is used as construction site 8th referred to and can be used to build the object 2nd be used.

Der Behälter 5 weist eine in einer vertikalen Richtung V bewegliche Grundplatte 11 auf, die auf einem Träger 10 angeordnet ist. Die Grundplatte 11 schließt den Behälter 5 nach unten ab und bildet damit dessen Boden. Die Grundplatte 11 kann integral mit dem Träger 10 gebildet sein, sie kann aber auch eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein und an dem Träger 10 befestigt oder diesem einfach aufgelagert sein. Auf der Grundplatte 11 kann eine Bauplattform 12 als Bauunterlage angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Grundsätzlich kann das Objekt 2 aber auch auf der Grundplatte 11 selber aufgebaut werden, die dann die Bauunterlage bildet.The container 5 points one in a vertical direction V movable base plate 11 on that on a support 10th is arranged. The base plate 11 closes the container 5 downwards and thus forms its bottom. The base plate 11 can be integral with the carrier 10th be formed, but it can also be separated from the carrier 10th be formed plate and on the carrier 10th attached or simply stored on top. On the base plate 11 can be a build platform 12th be attached as a construction document on which the object 2nd is built up. Basically, the object 2nd but also on the base plate 11 be built yourself, which then forms the construction document.

Der grundsätzliche Aufbau des Objekts 2 erfolgt so, dass eine Schicht Aufbaumaterial zunächst auf die Bauplattform 12 aufgebracht wird, dann - wie später erläutert - mit einem Laser an den Punkten, welche Teile des zu fertigenden Objekts bilden sollen, das Aufbaumaterial selektiv verfestigt wird, dann mit Hilfe des Trägers 10 die Grundplatte 11 und somit die Bauplattform 12 abgesenkt wird und eine neue Schicht des Aufbaumaterials 13 aufgetragen und dann selektiv verfestigt wird usw. Das in 1 auf der Bauplattform 12 aufgebaute Objekt 2 ist unterhalb der Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt. Es weist bereits mehrere verfestigte Schichten auf und ist von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13 umgeben. Als Aufbaumaterial 13 können verschiedene elektrisch leitende Materialien, vorzugsweise Pulver, verwendet werden. Bevorzugte Verwendung finden metallische Aufbaumaterialien sowie selbstleitende bzw. intrinsisch leitende Kunststoffe aber auch solche Kunststoffe, die durch Zugabe von elektrisch leitenden Füllstoffen eine elektrische Leitfähigkeit erhalten.The basic structure of the object 2nd takes place in such a way that a layer of building material is first placed on the building platform 12th is applied, then - as explained later - with a laser at the points which are to form parts of the object to be manufactured, the building material is selectively solidified, then with the aid of the carrier 10th the base plate 11 and thus the construction platform 12th is lowered and a new layer of building material 13 is applied and then selectively solidified, etc. The in 1 on the build platform 12th built object 2nd is below the working level 7 shown in an intermediate state. It already has several solidified layers and is made of unconsolidated building material 13 surround. As construction material 13 Various electrically conductive materials, preferably powder, can be used. Metallic construction materials as well as self-conducting or intrinsically conductive plastics are preferably used, but also those plastics which obtain electrical conductivity by adding electrically conductive fillers.

In einem Vorratsbehälter 14 der Lasersintervorrichtung 1 befindet sich frisches Aufbaumaterial 15. Mit Hilfe eines in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichters 16 kann das Aufbaumaterial 15 in der Arbeitsebene 7 bzw. innerhalb des Baufelds 8 in Form einer dünnen Schicht aufgebracht werden.In a storage container 14 the laser sintering device 1 there is fresh construction material 15 . Using one in a horizontal direction H movable coater 16 can the building material 15 at the working level 7 or within the construction area 8th be applied in the form of a thin layer.

In der Prozesskammer 3 befindet sich optional eine Strahlungsheizung 17. Diese kann zum Beheizen des frisch aufgebrachten Aufbaumaterials 15 dienen, wobei im Wesentlichen das Aufbaumaterial 15 im gesamten Baufeld 8 erwärmt wird. Die von der Heizvorrichtung 17 in das Aufbaumaterial eingebrachte Menge an Grundenergie ist unterhalb der notwendigen Energie, bei der das Aufbaumaterial sintert oder sogar verschmilzt.In the process chamber 3rd there is optionally a radiant heater 17th . This can be used to heat the freshly applied building material 15 serve, essentially the building material 15 in the entire construction area 8th is heated. The one from the heater 17th The amount of basic energy introduced into the building material is below the necessary energy at which the building material sinters or even melts.

Zum selektiven Verfestigen weist die Lasersintervorrichtung 1 eine Verfestigungsvorrichtung 20 auf, welche hier in Form einer Bestrahlungsvorrichtung 20 mit einem Laser 21 realisiert ist. Der Laser 21 erzeugt einen Laserstrahl 22, der über eine Umlenkvorrichtung 23 umgelenkt wird, um so gemäß einer vorgegebenen Bestrahlungsstrategie selektiv Energie in die jeweils selektiv zu verfestigenden Bereiche der Schicht einzubringen. Weiter wird dieser Laserstrahl 22 durch eine Fokussiereinrichtung 24 auf die Arbeitsebene 7 in geeigneter Weise fokussiert. Die Bestrahlungsvorrichtung 20 befindet sich hier vorzugsweise außerhalb der Prozesskammer 3 und der Laserstrahl 22 wird über ein an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Kammerwandung 4 angebrachtes Einkoppelfenster 25 in die Prozesskammer 3 geleitet und trifft an einer bestimmten Stelle auf die Arbeitsebene 7, d. h. die aktuell zu verfestigende Schicht.The laser sintering device has for selective solidification 1 a solidification device 20th on, which here in the form of an irradiation device 20th with a laser 21 is realized. The laser 21 generates a laser beam 22 , which has a deflection device 23 is deflected so as to selectively introduce energy into the respectively selectively solidified regions of the layer in accordance with a predetermined radiation strategy. This laser beam continues 22 through a focusing device 24th to the working level 7 appropriately focused. The radiation device 20th is preferably located outside the process chamber 3rd and the laser beam 22 is about one at the top of the process chamber 3rd in the chamber wall 4th attached coupling window 25th into the process chamber 3rd directed and meets the working level at a certain point 7 , ie the layer currently to be consolidated.

Die Bestrahlungsvorrichtung 20 kann beispielsweise nicht nur einen, sondern mehrere Laser umfassen. Vorzugsweise kann es sich hierbei um Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z. B. Laserdioden handeln, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) oder eine Zeile dieser Laser.The radiation device 20th can include not just one but several lasers, for example. Preferably, this can be gas or solid-state lasers or any other type of laser such as. B. act laser diodes, in particular VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) or a line of these lasers.

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält hier weiterhin (optional, auch im Folgenden) eine Sensoranordnung 35, welche dazu geeignet ist, eine während des Auftreffens des Laserstrahls 22 auf das Aufbaumaterial 15 in der Arbeitsebene 7 emittierte Prozessstrahlung zu erfassen. Diese Sensoranordnung 35 arbeitet dabei ortsaufgelöst, d. h. sie ist in der Lage, eine Art Emissionsbild der jeweiligen Schicht zu erfassen. Vorzugsweise wird als Sensoranordnung 35 ein Bildsensor bzw. eine Kamera verwendet, welche im Bereich der emittierten Strahlung ausreichend sensitiv ist. Alternativ oder zusätzlich könnten auch ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung einer optischen und/oder thermischen Prozessstrahlung genutzt werden, z. B. Photodioden, die die von einem Schmelzbad unter auftreffendem Laserstrahl 22 emittierte elektromagnetische Strahlung erfassen, oder Temperaturfühler zum Erfassen einer emittierten thermischen Strahlung. Die von der Sensoranordnung 35 erfassten Signale werden als Prozessraum-Sensordatensatz SDS hier an eine Steuereinrichtung 30 der Lasersintervorrichtung 1 übergeben, welche auch dazu dient, die verschiedenen Komponenten der Lasersintervorrichtung 1 zur gesamten Steuerung des additiven Fertigungsprozesses anzusteuern.The laser sintering device 1 also contains (optionally, also below) a sensor arrangement 35 , which is suitable for one during the impingement of the laser beam 22 on the building material 15 at the working level 7 process radiation emitted. This sensor arrangement 35 works in a spatially resolved manner, ie it is able to record a kind of emission image of the respective layer. Preferably as a sensor arrangement 35 an image sensor or a camera is used which is sufficiently sensitive in the area of the emitted radiation. Alternatively or additionally, one or more sensors could also be used to detect optical and / or thermal process radiation, e.g. B. photodiodes, which from a molten bath under incident laser beam 22 Detect emitted electromagnetic radiation, or temperature sensors for detecting an emitted thermal radiation. The one from the sensor array 35 captured signals are used as a process space sensor data set SDS here to a control device 30th the laser sintering device 1 pass, which also serves the various components of the laser sintering device 1 to control the entire control of the additive manufacturing process.

Die Steuereinrichtung 30 umfasst ein Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34, welches eine Bestrahlungsstrategie zur schichtweisen Fertigung des additiven Bauteils, einschließlich einer Bestrahlungsstrategie zur schichtweisen Herstellung einer Anzahl von Stützstrukturen, berechnet bzw. optimiert. Alternativ kann das Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul auch signaltechnisch mit der Steuereinrichtung 30 dauerhaft oder temporär verbunden sein. Als Eingangsparameter dienen Prozesssteuerdaten PS (z. B. 3D-Konstruktionsdaten), welche zumindest die entsprechenden Steuerdaten zur selektiven Verfestigung der einzelnen Bauteilschichten umfassen. Vorzugsweise können die Prozesssteuerdaten PS darüber hinaus auch Steuerdaten zur additiven Fertigung der Stützstrukturen umfassen, die dann optional vom Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34 gegebenenfalls hinsichtlich der späteren Ablösbarkeit mit einem erfindungsgemäßen Verfahren modifiziert bzw. optimiert werden können. Alternativ können die Stützstruktur-Steuerdaten auch erst mittels des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls 34 berechnet werden.The control device 30th includes a support structure data calculation module 34 , which calculates or optimizes an irradiation strategy for the layered manufacture of the additive component, including an irradiation strategy for the layered manufacture of a number of support structures. Alternatively, the support structure data calculation module can also be signaled with the control device 30th be permanently or temporarily connected. Process control data serve as input parameters PS (e.g. 3D design data), which include at least the corresponding control data for the selective solidification of the individual component layers. The process control data can preferably PS also include control data for additive manufacturing of the support structures, which is then optionally available from the support structure data calculation module 34 if necessary, can be modified or optimized with regard to the later removability with a method according to the invention. Alternatively, the support structure control data can also first be generated using the support structure data calculation module 34 be calculated.

Zur Optimierung der Bestrahlungsstrategie können dabei die Stützstruktur-Steuerdaten durch das Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34 so modifiziert und/oder berechnet, insbesondere bauteil-spezifisch so modelliert, werden, dass gemäß der Bestrahlungsstrategie aus dem Aufbaumaterial 15 das Bauteil 2 und zumindest eine fest damit verbundene Stützstruktur (in 1 nicht dargestellt, siehe 2) aufgebaut wird, wobei die Stützstruktur durch die Vorrichtung 1 so gebildet wird, dass die Stützstruktur zumindest einen Sollschmelzbereich aufweist, wobei das Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur und/oder der Stützstruktur von einer Bauplattform gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren erfolgen kann.To optimize the radiation strategy, the support structure control data can be calculated by the support structure data calculation module 34 modified and / or calculated, in particular model-specifically, so that according to the radiation strategy from the building material 15 the component 2nd and at least one firmly connected support structure (in 1 not shown, see 2nd ) is built, the support structure by the device 1 is formed in such a way that the support structure has at least one predetermined melting area, it being possible for the component to be detached from the support structure and / or the support structure from a construction platform in accordance with the detachment method according to the invention.

Die Steuereinrichtung 30 ist so aufgebaut, dass die Lasersintervorrichtung 1, insbesondere die Bestrahlungsvorrichtung 20, durch eine Steuereinheit 29 gemäß der zuvor mittels des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls 34 berechneten bzw. optimierten Bestrahlungsstrategie angesteuert wird. Hierzu steuert die Steuereinheit 29 in üblicher Weise die Komponenten der Bestrahlungsvorrichtung 20, nämlich hier den Laser 21, die Umlenkvorrichtung 23 und die Fokussiervorrichtung 24 an und übergibt hierzu an diese entsprechend Bestrahlungssteuerdaten BS. Die Steuereinheit 29 steuert auch mittels geeigneter Heizungssteuerdaten HS die Strahlungsheizung 17 an, mittels Beschichtungssteuerdaten ST den Beschichter 16 und mittels Trägersteuerdaten TS die Bewegung des Trägers 10.The control device 30th is constructed so that the laser sintering device 1 , in particular the radiation device 20th , by a control unit 29 according to that previously using the support structure data calculation module 34 calculated or optimized radiation strategy is controlled. The control unit controls this 29 in the usual way the components of the radiation device 20th , namely the laser here 21 , the deflection device 23 and the focusing device 24th and for this purpose transfers the radiation control data accordingly BS . The control unit 29 also controls using suitable heating control data HS the radiant heating 17th using coating control data ST the coater 16 and by means of carrier control data TS the movement of the wearer 10th .

Optional kann die Steuereinrichtung 30 eine weitere Kontrolleinrichtung 31 umfassen, welche unter Nutzung von Prozesssteuerdaten PS und dem Prozessraum-Sensordatensatz SDS bzw. weiterer geeigneter Prozessdaten Qualitätsdaten QD ermittelt, die beispielsweise in einer Variante an die Steuereinheit 29 übergeben werden können, um regelnd in der Bestrahlungsstrategie berücksichtigt zu werden und so in den additiven Fertigungsprozess eingreifen zu können.Optionally, the control device 30th another control device 31 include which using process control data PS and the process space sensor data set SDS or other suitable process data quality data QD determined, for example in a variant to the control unit 29 can be transferred in order to be taken into account in the radiation strategy and thus to be able to intervene in the additive manufacturing process.

Die Steuereinrichtung 30 ist, hier z. B. über einen Bus 36 oder eine andere Datenverbindung, mit einem Terminal 40 mit einem Display oder dergleichen gekoppelt. Über dieses Terminal 40 kann ein Bediener die Steuereinrichtung 30 und somit die gesamte Lasersintervorrichtung 1 steuern. Insbesondere kann das Display des Terminals 40 auch während des laufenden Fertigungsprozesses zur Visualisierung der Bestrahlungsstrategie zur Herstellung des Bauteils 2 bzw. der Stützstrukturen und/oder des Prozessraum-Sensordatensatzes SDS und/oder der Qualitätsdaten QD genutzt werden.The control device 30th is here z. B. on a bus 36 or another data connection, with a terminal 40 coupled with a display or the like. Via this terminal 40 an operator can control the device 30th and thus the entire laser sintering device 1 Taxes. In particular, the display of the terminal 40 also during the ongoing manufacturing process to visualize the radiation strategy for manufacturing the component 2nd or the support structures and / or the process space sensor data record SDS and / or the quality data QD can be used.

Zusätzlich zur Lasersintervorrichtung 1 ist in 1 als Blockdarstellung auch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung 37 gezeigt. Die Ablösevorrichtung 37 umfasst hier eine mechanische Trenneinheit 54, eine Stromapplikationsvorrichtung 38 mit einer elektrischen Stromquelle 56 und einer Strom-Steuereinheit 57 sowie eine Datenaufbereitungseinheit 71. Die Ablösevorrichtung 37 kann darüber hinaus noch weitere Komponenten umfassen, wie in der nachfolgenden Figurenbeschreibung noch ausführlich erläutert wird. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ablösevorrichtung 37 über einen Bus 36 mit den zuvor erläuterten Komponenten der Lasersintervorrichtung 1 verbunden, damit die Ablösevorrichtung 37 z. B. die Daten über die Bauteile, insbesondere die Geometrie der aufgebauten Stützstrukturen und der Sollschmelzbereiche, den spezifischen Widerstand des Materials etc., erhält und somit z. B. die erforderlichen Spannungen bzw. Ströme ermitteln kann.In addition to the laser sintering device 1 is in 1 an exemplary embodiment of a detachment device according to the invention as a block diagram 37 shown. The detachment device 37 here comprises a mechanical separation unit 54 , a current application device 38 with an electrical power source 56 and a current control unit 57 and a data processing unit 71 . The detachment device 37 can also include other components, as will be explained in detail in the following description of the figures. In the embodiment shown here, the detachment device 37 over a bus 36 with the components of the laser sintering device explained above 1 connected to the detachment device 37 e.g. B. the data on the components, in particular the geometry of the support structures and the predetermined melting areas, the specific resistance of the Materials etc., receives and thus z. B. can determine the required voltages or currents.

Es wird an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Lasersintervorrichtung 1 beschränkt ist. Sie kann auf beliebige andere Verfahren zum generativen bzw. additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch, insbesondere schichtweises, Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials angewendet werden, wobei ein Energiestrahl zum Verfestigen auf das zu verfestigende Aufbaumaterial abgegeben wird. Dementsprechend kann auch die Bestrahlungsvorrichtung nicht nur, wie hier beschrieben, ein Laser sein, sondern es könnte jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf bzw. in das Aufbaumaterial gebracht werden kann. Beispielsweise könnte anstelle eines Lasers eine andere Lichtquelle, z. B. ein Elektronenstrahl etc. verwendet werden.At this point, it is again pointed out that the present invention does not apply to such a laser sintering device 1 is limited. It can be applied to any other method for the generative or additive production of a three-dimensional object by, in particular in layers, applying and selectively solidifying a building material, wherein an energy beam for solidifying is emitted onto the building material to be solidified. Accordingly, the radiation device can not only be a laser, as described here, but any device could be used with which energy as wave or particle radiation can be selectively applied to or into the building material. For example, instead of a laser, another light source, e.g. B. an electron beam, etc. can be used.

In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens gezeigt. Ein additives Bauteil 2 ist mittels einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur 50 an eine Bauplattform 12 der Vorrichtung zur additiven Fertigung angebunden. Alternativ könnte die Stützstruktur 50 auch an eine Grundplatte (hier nicht gezeigt) der Vorrichtung angebunden sein. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Stützstruktur 50 einen „blockartigen“ Basisbereich 52 der Stützstruktur sowie in Richtung des Bauteils 2 hin einen „verzweigten“ Sollschmelzbereich 51. Der Sollschmelzbereich 51 umfasst hier eine Mehrzahl von einzelnen und im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildeten Schmelzkörpern 65.In 2nd a first embodiment of the detachment method according to the invention is shown. An additive component 2nd is by means of a one-piece support structure 50 to a construction platform 12th connected to the device for additive manufacturing. Alternatively, the support structure could be 50 also be connected to a base plate (not shown here) of the device. In this exemplary embodiment, the support structure comprises 50 a "block-like" base area 52 the support structure and in the direction of the component 2nd towards a "branched" target melting range 51 . The target melting range 51 here comprises a plurality of individual melting bodies formed essentially parallel to one another 65 .

Die Schmelzkörper 65 der Stützstruktur 50 sind fest, insbesondere mittels Stoffschluss, an einen Bereich des Bauteils 2 angebunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sollschmelzbereich 51 also in einem solchen Bereich der Stützstruktur 50 angeordnet, der dem additiven Bauteil 2 näher liegt als der Bauplattform 12 bzw. der Grundplatte der Vorrichtung. Die Bauplattform 12 der Vorrichtung ist fest, wiederum vorzugsweise mittels Stoffschluss, an den Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 angebunden.The melting body 65 the support structure 50 are fixed, in particular by means of a material bond, to an area of the component 2nd tied up. In this embodiment, the target melting range 51 in such an area of the support structure 50 arranged, the additive component 2nd is closer than the build platform 12th or the base plate of the device. The construction platform 12th the device is fixed, again preferably by means of a material bond, to the base area 52 the support structure 50 tied up.

Zum Ablösen des additiven Bauteils 2 von der Stützstruktur 50 kann in einem Bereich des Bauteils 2 sowie der Bauplattform 12 eine Spannung angelegt werden, so dass ein elektrischer Strom zumindest zwischen diesen beiden Bereichen fließt. Vorzugsweise wird die Spannung an definierten Kontaktstellen 59, 59' und zwar mittels modular positionierbarer Kontaktelemente 66, 66' der erfindungsgemäßen Stromapplikationsvorrichtung 38 angelegt. Zur Ausbildung einer direkten, kontaktgebundenen Verbindung zwischen Kontaktstelle 59, 59' und Kontaktelement 66, 66', kann die Kontaktstelle 59 (hier am Bauteil 2) z. B. mit Hilfe einer „Kontakt-Fahne“ 59 realisiert sein, wobei das entsprechende Kontaktelement 66 mittels einer Krokodilklemme 66 oder dergleichen realisiert sein kann. Im Bereich der Bauplattform 12 ist die Kontaktstelle 59' mit Hilfe einer Buchse 59' und das Kontaktelement 66' mittels eines formschlüssig dazu passenden Steckers 66', z. B. einem Bananenstecker, realisiert. Die Kontaktelemente 66, 66' sind direkt über Kabel mit einer externen Stromquelle 56 verbunden.For detaching the additive component 2nd from the support structure 50 can be in an area of the component 2nd as well as the construction platform 12th a voltage is applied so that an electric current flows at least between these two areas. The voltage is preferably at defined contact points 59 , 59 ' namely by means of modularly positioned contact elements 66 , 66 ' the current application device according to the invention 38 created. To establish a direct, contact-based connection between the contact point 59 , 59 ' and contact element 66 , 66 ' , the contact point 59 (here on the component 2nd ) z. B. with the help of a "contact flag" 59 be realized, the corresponding contact element 66 using a crocodile clip 66 or the like can be realized. In the area of the construction platform 12th is the contact point 59 ' with the help of a socket 59 ' and the contact element 66 ' using a form-fitting connector 66 ' , e.g. B. a banana plug, realized. The contact elements 66 , 66 ' are directly wired to an external power source 56 connected.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Stromkreis also das additive Bauteil 2, die Stützstruktur 50 sowie die Bauplattform 12. Vorzugsweise ist ein elektrischer Widerstand R2 des Sollschmelzbereichs 51 größer als ein elektrischer Widerstand R1 des additiven Bauteils 2 und auch als ein elektrischer Widerstand R3 des Basisbereichs 52 der Stützstruktur (siehe auch das Ersatzschaltbild in 3, wobei R2 » R1 und R2 » R3 ist). Mit anderen Worten ist der größte elektrische Widerstand R2 des elektrischen Stromkreises im Bereich des Sollschmelzbereichs 51 der Stützstruktur realisiert. Bevorzugt kann eine Maximierung des elektrischen Widerstandes R2 dadurch erreicht werden, dass der Materialquerschnitt bzw. der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs 51 gegenüber einem Materialquerschnitt des additiven Bauteils 2 bzw. des Basisbereichs 52 der Stützstruktur verringert ist.In the exemplary embodiment shown here, the electrical circuit thus includes the additive component 2nd , the support structure 50 as well as the build platform 12th . An electrical resistor is preferred R2 of the target melting range 51 greater than an electrical resistance R1 of the additive component 2nd and also as an electrical resistor R3 of the base area 52 the support structure (see also the equivalent circuit diagram in 3rd , where R2 »R1 and R2» R3). In other words, the greatest electrical resistance R2 of the electrical circuit in the area of the target melting range 51 the support structure realized. Maximizing the electrical resistance may be preferred R2 can be achieved in that the material cross section or the line cross section of the target melting area 51 compared to a material cross section of the additive component 2nd or the base area 52 the support structure is reduced.

Vorzugsweise wird die Stromquelle 56 mit einer Steuereinheit 57, bevorzugt einer Strom-Steuereinheit 57, gekoppelt (2). Die Strom-Steuereinheit 57 kann auch als Teil der Stromquelle 56 selbst ausgebildet sein, bzw. darin integriert sein. Bevorzugt ist die Strom-Steuereinheit 57 ausgebildet, die Stromquelle 56 so zu steuern, dass der Strom im Sollschmelzbereich 51 wie beschrieben so groß ist, dass der Sollschmelzbereich 51 infolge des elektrischen Stromes vollständig aufgeschmolzen bzw. durchtrennt wird. Alternativ kann der zugeführte elektrische Strom auch nur zu einem lokalen Anschmelzen führen, so dass zum Ablösen des Bauteils 2 von der Stützstruktur 50 noch eine mechanische Arbeit nötig ist. Wie zuvor erläutert können die Stromquelle 56, die Strom-Steuereinheit 57 sowie die entsprechenden Kopplungsvorrichtungen (66, 66') als Teil der Stromapplikationsvorrichtung 38 (siehe 2) realisiert sein.Preferably the power source 56 with a control unit 57 , preferably a current control unit 57 , coupled ( 2nd ). The electricity control unit 57 can also be part of the power source 56 be trained, or be integrated into it. The current control unit is preferred 57 trained the power source 56 to control so that the current in the target melting range 51 as described is so large that the target melting range 51 is completely melted or severed as a result of the electric current. Alternatively, the supplied electrical current can only lead to local melting, so that the component is detached 2nd from the support structure 50 mechanical work is still necessary. As previously explained, the power source 56 who have favourited Electricity Control Unit 57 as well as the corresponding coupling devices ( 66 , 66 ' ) as part of the power application device 38 (please refer 2nd ) be realized.

Nach dem Durchschmelzen bzw. der Durchtrennung des Sollschmelzbereichs 51 kann das additive Bauteil 2 aus dem Prozessraum der Vorrichtung zur weiteren Nachbearbeitung entnommen werden (hier nicht gezeigt). Vorzugsweise kann die Strom-Steuereinheit 57 mit einer Datenaufbereitungseinheit 71 gekoppelt sein (siehe 1), wobei die Datenaufbereitungseinheit 71 dazu ausgebildet ist, den elektrischen Strom, der zum vollständigen Durchschmelzen bzw. zum Anschmelzen des Sollschmelzbereichs 51 der Stützstruktur 50 benötigt wird, zu ermitteln und als Eingabegröße an die Strom-Steuereinheit 57 weiterzugeben. Die Ermittlung der erforderlichen Stromstärke durch die Datenaufbereitungseinheit 71 kann wiederum auf Basis von entsprechenden 3D-Konstruktionsdaten der Stützstrukturen erfolgen, welche beispielsweise von dem Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34 bereitgestellt werden können (siehe 1). Von besonderer Bedeutung ist hierbei, wie zuvor in Zusammenschau mit 3 erläutert, ein minimaler Leitungsquerschnitt bzw. Materialquerschnitt der einzelnen Schmelzkörper 65, bzw. der sich aus der Summe der Leitungsquerschnitte der Schmelzkörper 65 ergebende Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs 51.After melting or cutting through the target melting range 51 can the additive component 2nd can be removed from the process space of the device for further post-processing (not shown here). Preferably, the current control unit 57 with a data processing unit 71 be coupled (see 1 ), the data processing unit 71 is designed for this purpose, the electrical current required for complete melting or for melting the target melting range 51 the support structure 50 is required to determine and as an input variable to the current control unit 57 pass on. The determination of the required current strength by the data processing unit 71 can in turn take place on the basis of corresponding 3D construction data of the support structures, for example from the support structure data calculation module 34 can be provided (see 1 ). It is of particular importance here, as previously in conjunction with 3rd explained, a minimum line cross-section or material cross-section of the individual fuses 65 , or the sum of the wire cross-sections of the melting body 65 resulting line cross section of the target melting range 51 .

Die Datenaufbereitungseinheit 71 sowie die Strom-Steuereinheit 57, die Stromquelle 56 und die modular positionierbaren Kontaktelemente 66, 66' sind hier als Teil der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung 37 realisiert (siehe 1).The data processing unit 71 as well as the current control unit 57 , the power source 56 and the modularly positioned contact elements 66 , 66 ' are here as part of the detachment device according to the invention 37 realized (see 1 ).

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens, wobei das additive Bauteil 2 hier u. a. mittels einer zum Bauteil 2 selbst gehörenden massiven vertikalen Extrusion 9 direkt an die Bauplattform 12 angebunden ist. Zusätzlich ist das additive Bauteil 2 mittels zweier separater Stützstrukturen 50, 50' direkt an die Bauplattform 12 angebunden. Die Stützstrukturen 50, 50' umfassen jeweils einen Basisbereich 52, 52' sowie einen Sollschmelzbereich 51, 51', wobei auch hier der jeweilige Sollschmelzbereich 51, 51' eine Anzahl von einzelnen Schmelzkörpern 65, 65' umfasst. 4th shows a further embodiment of the detachment method according to the invention, wherein the additive component 2nd here using a component 2nd self-owned massive vertical extrusion 9 directly to the construction platform 12th is connected. In addition, the additive component 2nd by means of two separate support structures 50 , 50 ' directly to the construction platform 12th tied up. The support structures 50 , 50 ' each include a base area 52 , 52 ' as well as a target melting range 51 , 51 ' , with the respective target melting range 51 , 51 ' a number of individual melting bodies 65 , 65 ' includes.

Aufgrund der direkten Anbindung des additiven Bauteils 2 an die Bauplattform 12 im Bereich der Extrusion 9 muss hier das Bauteil 2 zunächst mechanisch von der Bauplattform 12 abgetrennt werden. Die Abtrennung kann vorzugsweise mittels einer mechanischen Trenneinheit 54 erfolgen, welche beispielsweise ein oder mehrere Bandsägeblätter 55 sowie einen Bewegungsmechanismus und einen Motor (hier nicht gezeigt) umfassen kann. Bei der mechanischen Abtrennung können auch die Basisbereiche 52, 52' der Stützstrukturen 50, 50' von der Bauplattform abgetrennt werden. Die am Bauteil 2 verbliebenen Bereiche der Stützstrukturen 50, 50' können in einem weiteren Schritt vom Bauteil 2 abgelöst werden, wie in 5 gezeigt wird.Due to the direct connection of the additive component 2nd to the construction platform 12th in the field of extrusion 9 the component here 2nd initially mechanically from the build platform 12th be separated. The separation can preferably be carried out by means of a mechanical separation unit 54 done, for example, one or more band saw blades 55 and may include a motion mechanism and a motor (not shown here). The basic areas can also be used for mechanical separation 52 , 52 ' of the support structures 50 , 50 ' be separated from the construction platform. The one on the component 2nd remaining areas of the support structures 50 , 50 ' can be removed from the component in a further step 2nd be replaced as in 5 will be shown.

5 zeigt das Bauteil 2 mit einer massiven Extrusion 9 gemäß 4, wobei das Bauteil 2 hier bereits mittels einer mechanischen Trenneinheit von der Bauplattform abgetrennt wurde. Um die am Bauteil 2 verbliebenen Bereiche der beiden Stützstrukturen 50, 50' vom Bauteil 2 abzulösen, können die Basisbereiche 52, 52' der beiden Stützstrukturen 50, 50' im Bereich der Kontaktstellen 59', 59" jeweils mit einem separaten Kontaktelement 66', 66" verbunden werden. In gleicher Weise kann auch ein Bereich des additiven Bauteils 2, bevorzugt die Kontaktstelle 59, mit einem Kontaktelement 66 verbunden werden. 5 shows the component 2nd with a massive extrusion 9 according to 4th , the component 2nd has already been separated from the construction platform here by means of a mechanical separation unit. To the on the component 2nd remaining areas of the two support structures 50 , 50 ' from the component 2nd can replace the basic areas 52 , 52 ' of the two support structures 50 , 50 ' in the area of contact points 59 ' , 59 " each with a separate contact element 66 ' , 66 " get connected. A region of the additive component can also be used in the same way 2nd , preferably the contact point 59 , with a contact element 66 get connected.

Bevorzugt können die einzelnen modular positionierbaren Kontaktelemente 66, 66', 66" durch die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung separat angesteuert werden, d. h. individuell mit elektrischem Strom beaufschlagt werden.Preferably, the individual modularly positioned contact elements 66 , 66 ' , 66 " can be controlled separately by the detachment device according to the invention, ie they can be individually supplied with electric current.

Dazu kann die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung ein Steuerprogramm 70 umfassen, welches beispielsweise mit Hilfe eines Computerprogramms 70 in der Strom-Steuereinheit 57 realisiert sein könnte und welches ein im Wesentlichen automatisiertes Ansteuern der einzelnen Kontaktelemente 66, 66', 66" ermöglicht. Vorteilhafterweise kann dadurch erreicht werden, dass eine elektrische Spannung zunächst nur an einer Kontaktstelle 59' einer ersten Stützstruktur 50 (in dieser Abbildung links dargestellt) sowie am additiven Bauteil 2 angelegt wird, wobei nur die beiden entsprechenden Kontaktelemente 66, 66' mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. In Folge des elektrischen Stroms kann somit gezielt der Sollschmelzbereich 51 der in dieser Abbildung links dargestellten Stützstruktur 50 aufgeschmolzen bzw. lokal geschwächt werden. Entsprechend kann in einem weiteren Schritt ein Kontaktelement 66" im Bereich der hier rechts dargestellten Stützstruktur 50' sowie das Kontaktelement 66 am Bauteil 2 mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um den Sollschmelzbereich 51' der Stützstruktur 50' zu durchschmelzen bzw. lokal zu schwächen.For this purpose, the removal device according to the invention can be a control program 70 include, for example, with the help of a computer program 70 in the power control unit 57 Could be realized and which is an essentially automated control of the individual contact elements 66 , 66 ' , 66 " enables. It can advantageously be achieved that an electrical voltage initially only at one contact point 59 ' a first support structure 50 (shown on the left in this figure) and on the additive component 2nd is created, with only the two corresponding contact elements 66 , 66 ' be supplied with electrical current. As a result of the electrical current, the target melting range can thus be targeted 51 the support structure shown on the left in this figure 50 melted or weakened locally. In a further step, a contact element can accordingly 66 " in the area of the support structure shown here on the right 50 ' as well as the contact element 66 on the component 2nd be supplied with electrical current to the target melting range 51 ' the support structure 50 ' to melt or weaken locally.

Alternativ könnten die beiden Kontaktelemente 66', 66" der beiden Stützstrukturen 50, 50' auch gleichzeitig mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, so dass die beiden Sollschmelzbereiche 51, 51' im Wesentlichen gleichzeitig geschmolzen werden. Um den Stromfluss im Bereich der Kontaktstelle 59 am Bauteil 2 möglichst gering zu halten und so die Qualität der fertigen Bauteils 2 u. U. zu erhöhen, erfolgt das Abtrennen der beiden Stützstrukturen 50, 50' vom Bauteil 2 bevorzugt sequentiell.Alternatively, the two contact elements 66 ' , 66 " of the two support structures 50 , 50 ' also be supplied with an electric current at the same time, so that the two predetermined melting areas 51 , 51 ' be melted substantially simultaneously. To the current flow in the area of the contact point 59 on the component 2nd to keep it as low as possible and thus the quality of the finished component 2nd u. To increase the separation of the two support structures 50 , 50 ' from the component 2nd preferably sequential.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens. Das additive Bauteil 2 ist mittels zweier separater Stützstrukturen 50, 50' an die Bauplattform 12 angebunden, wobei hier ein elektrischer Strom in einem Bereich der Stützstrukturen 50, 50' in Form von Wirbelströmen von außen und zwar ohne einen direkten Kontakt zwischen dem Bauteil 2 bzw. der Bauplattform 12 und einer Stromquelle induziert wird. 6 shows a further embodiment of the detachment method according to the invention. The additive component 2nd is by means of two separate support structures 50 , 50 ' to the construction platform 12th connected, whereby here an electric current in an area of the support structures 50 , 50 ' in the form of eddy currents from the outside and without direct contact between the component 2nd or the construction platform 12th and a current source is induced.

Zur Induzierung des elektrischen Stroms in einem Bereich der Stützstrukturen 50, 50' sind die betreffenden Stellen von einer einzigen Induktionsspule 58 umgeben. Zur Regulierung der Stärke des infolge des magnetischen Wechselfeldes in den Stützstrukturen 50, 50' induzierten elektrischen Stromes bzw. der induzierten Wirbelströme, kann die Induktionsspule 58 mit einer Strom-Steuereinheit 57 und einer Stromquelle 56 gekoppelt sein. Bevorzugt steuert die Strom-Steuereinheit 57 über die Stärke des Stromflusses durch die Induktionsspule 58 die Stärke des elektromagnetischen Feldes und somit den Stromfluss durch die Stützstrukturen 50, 50' gemäß der Eingabedaten der zuvor erwähnten Datenaufbereitungseinheit 71 (siehe 1), insbesondere so, dass zumindest jeweils ein Bereich der Stützstrukturen 50, 50' vollständig durchschmolzen oder lokal geschwächt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Induktionsspule 58 die Prozesskammer der Vorrichtung (hier nicht gezeigt) von außen auch vollständig umschließen kann.To induce the electrical current in an area of the support structures 50 , 50 ' the points in question are from a single induction coil 58 surround. To regulate the strength of the magnetic field in the Support structures 50 , 50 ' induced electrical current or the induced eddy currents, the induction coil 58 with a current control unit 57 and a power source 56 be coupled. The current control unit preferably controls 57 about the strength of the current flow through the induction coil 58 the strength of the electromagnetic field and thus the current flow through the support structures 50 , 50 ' according to the input data of the aforementioned data processing unit 71 (please refer 1 ), in particular such that at least one area of the support structures 50 , 50 ' completely melted or weakened locally. It should be noted that the induction coil 58 can also completely enclose the process chamber of the device (not shown here) from the outside.

Bevorzugt können auch hier durch eine besondere Ausgestaltung der Stützstrukturen 50, 50' die Wirbelstromverluste in einem Bereich der Stützstrukturen 50, 50', insbesondere in den Sollschmelzbereichen (hier von der Induktionsspule 58 verdeckt) der Stützstrukturen 50, 50', derart maximiert werden, dass die Sollschmelzbereiche infolge der entsprechenden Wärmeentwicklung vollständig aufgeschmolzen bzw. lokal angeschmolzen werden. Eine solche Ausgestaltung bzw. Modellierung der Stützstrukturen 50 kann vorzugsweise mittels des in 1 dargestellten Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls 37 erfolgen.Here too, preference can be given to a special configuration of the support structures 50 , 50 ' the eddy current losses in an area of the support structures 50 , 50 ' , especially in the target melting areas (here from the induction coil 58 covered) of the support structures 50 , 50 ' are maximized in such a way that the target melting areas are completely melted or locally melted due to the corresponding heat development. Such a design or modeling of the support structures 50 can preferably by means of in 1 support structure data calculation module shown 37 respectively.

Vorteilhafterweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens die Gesamtheit der Stützstrukturen 50, 50', die zwischen dem Bauteil 2 und der Bauplattform 12 angeordnet sind, gleichermaßen von nur einem elektromagnetischen Wechselfeld umfasst. Das bedeutet, dass auf die Ausbildung von separaten elektrischen Stromkreisen zwischen einer ersten Stützstruktur 50 (hier links dargestellt) und dem Bauteil 2 bzw. zwischen einer zweiten Stützstruktur 50' (hier rechts dargestellt) und dem additiven Bauteil 2 verzichtet werden kann. Vorteilhafterweise kann dadurch die Komplexität des Ablöseprozesses des additiven Bauteils 2 von einer Anzahl von Stützstrukturen 50, 50' weiter vereinfacht werden.In this exemplary embodiment of the detachment method according to the invention, the entirety of the support structures is advantageous 50 , 50 ' between the component 2nd and the build platform 12th are arranged, equally comprised of only one alternating electromagnetic field. This means that the formation of separate electrical circuits between a first support structure 50 (shown here on the left) and the component 2nd or between a second support structure 50 ' (shown here on the right) and the additive component 2nd can be dispensed with. This can advantageously reduce the complexity of the detachment process of the additive component 2nd of a number of support structures 50 , 50 ' be further simplified.

Die Induktionsspule 58 ist hier als Teil der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung 37 realisiert (siehe 1). Vorzugsweise kann das von der Induktionsspule 58 erzeugte magnetische Wechselfeld räumlich lokal begrenzt sein, beispielsweise mittels einer geeigneten Begrenzungsvorrichtung. Bevorzugt ist die Induktionsspule 58 so ausgebildet und angeordnet, dass zumindest das Bauteil 2 im Wesentlichen voll umfänglich außerhalb der Wärmeeinflusszone des magnetischen Wechselfeldes liegt. Das bedeutet, dass innerhalb des Bauteils 2 vorzugsweise keine Wirbelströme durch die Spule 58 erzeugt werden.The induction coil 58 is here as part of the detachment device according to the invention 37 realized (see 1 ). This can preferably be done by the induction coil 58 generated alternating magnetic field to be spatially limited locally, for example by means of a suitable limiting device. The induction coil is preferred 58 designed and arranged so that at least the component 2nd essentially lies completely outside the heat-affected zone of the alternating magnetic field. That means that within the component 2nd preferably no eddy currents through the coil 58 be generated.

Vorteilhafterweise kann die Induktionsspule 58 vertikal verstellbar gelagert sein, d. h. die Induktionsspule 58 kann entlang der Längsausdehnung der Stützstrukturen 50, 50' vertikal verschoben werden. In weiterer Folge ist auch der Wirkbereich des magnetischen Wechselfeldes bzw. ein Bereich der maximalen Wirbelströme vertikal entlang der Längsausdehnung der Stützstrukturen 50, 50' verschiebbar. Vorteilhafterweise ist es mittels nur einer Induktionsspule 58 also möglich, entweder die Basisbereiche 52, 52' der Stützstrukturen 50, 50' oder die Sollschmelzbereiche der Stützstrukturen 50, 50' gezielt aufzuschmelzen bzw. lokal anzuschmelzen. Alternativ könnte eine erfindungsgemäße Ablösevorrichtung 37 auch eine Mehrzahl von vertikal verstellbaren Induktionsspulen 58 umfassen.The induction coil can advantageously 58 be vertically adjustable, ie the induction coil 58 can along the length of the support structures 50 , 50 ' be moved vertically. Subsequently, the effective range of the alternating magnetic field or a range of the maximum eddy currents is vertical along the longitudinal extension of the support structures 50 , 50 ' slidable. It is advantageously by means of only one induction coil 58 so possible either the basic areas 52 , 52 ' of the support structures 50 , 50 ' or the predetermined melting areas of the support structures 50 , 50 ' selectively melt or melt locally. Alternatively, a detachment device according to the invention could 37 also a plurality of vertically adjustable induction coils 58 include.

7 ist eine Detaildarstellung einer Stützstruktur 50, insbesondere eines Sollschmelzbereichs 51, gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens, wobei der Sollschmelzbereich 51 hier mittels einer Anzahl von überwiegend parallelen Schmelzstegen 60 realisiert ist. Die Schmelzstege 60, die alternativ auch als Schmelzstreben 60 bezeichnet werden können, bilden in diesem Ausführungsbeispiel die einzelnen Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs 51 (siehe 2). 7 is a detailed view of a support structure 50 , in particular a target melting range 51 , according to an embodiment of the detachment method according to the invention, the target melting range 51 here using a number of predominantly parallel fusible links 60 is realized. The melting bridges 60 , which alternatively also as melting struts 60 can be referred to, in this embodiment form the individual melting bodies of the target melting range 51 (please refer 2nd ).

Eine solche Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs 51 mit einer Anzahl von im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten draht- bzw. röhrenartigen Schmelzstegen 60, kann auch als „Wald aus dünnen Drähten“ bezeichnet werden. Insbesondere ein mittlerer Bereich der Schmelzstege 60 kann eine im Wesentlichen zylinderförmige Form aufweisen. Die einzelnen Schmelzstege 60 sind in einem oberen apikalen Bereich an einem Kontaktpunkt 61 direkt mit dem additiven Bauteil 2 verbunden. An einem dem apikalen Bereich gegenüberliegenden unteren, basalen Bereich sind die Schmelzstege 60 an einem Kontaktpunkt 69 fest mit dem Basisbereich 52 einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur 50 verbunden.Such a configuration of the target melting area 51 with a number of wire or tube-like fusible links arranged essentially parallel to one another 60 , can also be described as a “forest of thin wires”. In particular, a middle area of the fusible links 60 can have a substantially cylindrical shape. The individual fusible links 60 are in a top apical area at a contact point 61 directly with the additive component 2nd connected. At a lower, basal area opposite the apical area are the fusible links 60 at a contact point 69 firmly with the base area 52 a one-piece support structure 50 connected.

Der Materialquerschnitt bzw. der Leitungsquerschnitt jedes einzelnen Schmelzstegs 60 ist an den jeweiligen Kontaktpunkten 61, 69 gegenüber einem minimalen Leitungsquerschnitt des betreffenden Schmelzstegs 60 vergrößert. In Folge dieser Materialzugabe an den Kontaktpunkten 61, 69, welche Materialzugabe auch als „Schmelzzugabe“ bezeichnet wird, ist der Bereich des minimalen Leitungsquerschnitts bzw. des minimalen Materialquerschnitts der Schmelzstege 60, welcher gleichermaßen dem Bereich des höchsten elektrischen Widerstands entspricht, vorzugsweise in einem mittleren Bereich der Schmelzstege 60 angeordnet. Dieser Bereich des größten elektrischen Widerstands, in welchem die Stützstruktur 50 geschmolzen bzw. in Folge des elektrischen Stromes durchtrennt wird, kann auch als Trennbereich der Stützstruktur 50 bzw. des Sollschmelzbereichs 51 bezeichnet werden (siehe 16).The material cross section or the line cross section of each individual fusible link 60 is at the respective contact points 61 , 69 compared to a minimal line cross-section of the relevant fusible link 60 enlarged. As a result of this material addition at the contact points 61 , 69 Which material addition is also referred to as “melt addition” is the range of the minimum line cross section or the minimum material cross section of the fusible links 60 , which likewise corresponds to the area of the highest electrical resistance, preferably in a central area of the fusible links 60 arranged. This area of greatest electrical resistance, in which the support structure 50 is melted or cut as a result of the electric current, can also be used as a separation area of the support structure 50 or the Target melting range 51 be referred to (see 16 ).

Um eine Beschädigung des Bauteils 2 während des Abtrennens von der Stützstruktur 50 zu vermeiden, grenzt der Trennbereich 68 nicht unmittelbar an das Bauteil 2 an, wobei der Kontaktpunkt zwischen Sollschmelzbereich 51 und Bauteil 2 mit Hilfe einer Schmelzzugabe 64 realisiert ist. Dies wird besonders in 16 deutlich. In Folge des elektrischen Stromes schmilzt daher der Sollschmelzbereich 51 bevorzugt im Bereich des Trennbereichs 68 vollständig auf bzw. wird lokal geschwächt. Nach der Durchtrennung des Sollschmelzbereichs 51 verbleibt - wie in 16 auf der rechten Seite gezeigt - im Bereich der Schmelzzugabe ein Schmelzrückstand 63 am abgelösten Bauteil 2, wobei ein „Schmelzkrater“ 67, d. h. ein Loch bzw. eine Aushöhlung, im Bauteil 2 vermieden wird.To damage the component 2nd during separation from the support structure 50 to avoid the dividing area 68 not directly to the component 2nd where the contact point between the target melting range 51 and component 2nd with the help of a melt addition 64 is realized. This is particularly in 16 clear. As a result of the electric current, the target melting range melts 51 preferably in the area of the separation area 68 completely on or is weakened locally. After cutting through the target melting range 51 remains - as in 16 shown on the right - a melt residue in the melt addition area 63 on the detached component 2nd , with a "melting crater" 67 , ie a hole or a cavity in the component 2nd is avoided.

In 8 ist der Sollschmelzbereich 51 aus 7 gezeigt, wobei der Sollschmelzbereich 51 hier gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens durchschmolzen bzw. angeschmolzen wird. Dazu wird dem additiven Bauteil 2 sowie dem Basisbereich 52 mittels Kontaktelementen 66, 66' ein elektrischer Strom direkt zugeführt, wobei die Kontaktelemente 66, 66' mit einer Stromquelle 56 bzw. einer Strom-Steuereinheit 57 verbunden sind.In 8th is the target melting range 51 out 7 shown, the target melting range 51 is melted or melted here according to an embodiment of the detachment method according to the invention. This is the additive component 2nd as well as the base area 52 by means of contact elements 66 , 66 ' an electrical current is supplied directly, the contact elements 66 , 66 ' with a power source 56 or a current control unit 57 are connected.

In Folge des elektrischen Stroms erwärmen sich die einzelnen Schmelzstege 60, insbesondere in einem Bereich des minimalen Leitungsquerschnitts, besonders stark, so dass der Sollschmelzbereich 51 ähnlich einer Schmelzsicherung vollständig durchschmolzen bzw. lokal angeschmolzen wird.The individual fusible links heat up as a result of the electrical current 60 , in particular in a region of the minimum line cross section, particularly strong, so that the target melting range 51 is melted completely or melted locally similar to a fuse.

9 zeigt den Sollschmelzbereich 51 gemäß der 7 und 8, wobei der Sollschmelzbereich 51 hier mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens bereits vollständig durchschmolzen wurde. Die ursprünglich im Sollschmelzbereich 51 angeordneten Schmelzstege wurden infolge des elektrischen Stromes vollständig, d. h. im Wesentlichen entsprechend ihrer gesamten Länge, durchschmolzen, wobei keine direkte bzw. feste Verbindung zwischen dem Bauteil 2 und dem Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 mehr besteht, so dass das Bauteil 2 aus dem Prozessraum der Vorrichtung entnommen werden kann. 9 shows the target melting range 51 according to the 7 and 8th , with the target melting range 51 has already been completely melted here by means of an embodiment of the detachment method according to the invention. The originally in the target melting range 51 arranged fusible links were completely melted due to the electric current, ie essentially according to their entire length, with no direct or fixed connection between the component 2nd and the base area 52 the support structure 50 more exists, so the component 2nd can be removed from the process space of the device.

Nach dem Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs 51 verbleibt lediglich in einem Bereich der Schmelzzugabe jeweils, d. h. für jeden einzelnen durchschmolzenen Schmelzsteg, ein Schmelzrückstand 63 am additiven Bauteil 2 bzw. am Basisbereich 52 der Stützstruktur 50. Die sockelartigen Schmelzrückstände 63 repräsentieren also die Überreste der ursprünglich im Sollschmelzbereich 51 angeordneten Schmelzstege. Diese Schmelzrückstände 63 am Bauteil 2 können nun vorteilhaft mittels eines elektroerosiven Verfahrens entfernt werden, wobei bevorzugt die Schmelzrückstände 63 am Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 genutzt werden können. Dies wird schematisch in 10 gezeigt.After melting through the target melting range 51 only in one area of the melt addition, ie for each individual melted melt web, does a melt residue remain 63 on the additive component 2nd or at the base area 52 the support structure 50 . The base-like melting residues 63 represent the remains of those originally in the target melting range 51 arranged fusible links. This melt residue 63 on the component 2nd can now advantageously be removed by means of an electroerosive process, the melt residues being preferred 63 at the base area 52 the support structure 50 can be used. This is shown schematically in 10th shown.

Um eine funkenerosive Bearbeitung des Bauteils 2 zu ermöglichen, kann die Stützstruktur 50, insbesondere der Basisbereich 52 der Stützstruktur 50, in einem Herstellungsverfahren so ausgebildet werden, dass sich infolge des zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Durchschmelzens des Sollschmelzbereichs 51 eine Erodierelektrode 62 im Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 ausbildet.For EDM machining of the component 2nd the support structure 50 , especially the base area 52 the support structure 50 , are formed in a manufacturing process in such a way that, as a result of the previously explained melting of the target melting range according to the invention 51 an eroding electrode 62 in the base area 52 the support structure 50 trains.

Zur Elektroerodierung der am Bauteil 2 verbliebenen Schmelzrückstände 63 kann das additive Bauteil 2 und der Basisbereich 52 der Stützstruktur mittels Kontaktelementen 66, 66' mit einer externen Stromquelle 56 bzw. einer Strom-Steuereinheit 57 verbunden werden. Vorzugsweise wird die Erodierelektrode 62, d. h. der Basisbereich 52, kathodisch kontaktiert, während das additive Bauteil 2 anodisch kontaktiert wird. Zum funkenerosiven Abtragen der Schmelzrückstände 63 vom additiven Bauteil 2 können die beiden Elektroden, d. h. das Bauteil 2 und der Basisbereich 52, in einem geeigneten nichtleitenden Medium bzw. einem Dielektrikum (hier nicht gezeigt) angeordnet sein.For electrical eroding on the component 2nd remaining enamel residues 63 can the additive component 2nd and the base area 52 the support structure by means of contact elements 66 , 66 ' with an external power source 56 or a current control unit 57 get connected. The eroding electrode is preferably used 62 , ie the base area 52 , cathodically contacted while the additive component 2nd is anodically contacted. For erosion of enamel residues 63 from the additive component 2nd can the two electrodes, ie the component 2nd and the base area 52 , be arranged in a suitable non-conductive medium or a dielectric (not shown here).

Ein vertikaler Abstand zwischen dem Bauteil 2 und dem Basisbereich 52 bzw. der Erodierelektrode 62 kann durch die Längsausdehnung des Sollschmelzbereichs 51, insbesondere durch die Länge der Schmelzstege (siehe 7), bestimmt werden. Gemäß einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können das Bauteil 2 und die Erodierelektrode 62 bereits während der additiven Fertigung mit einem für die Elektroerodierung geeigneten Abstand zueinander ausgebildet werden. Um diesen bevorzugten Abstand zwischen dem Bauteil 2 und der Erodierelektrode 62 auch während der Elektroerodierung, d. h. nach dem Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs 51 aufrechtzuerhalten, kann das Bauteil 2 und/oder die Erodierelektrode 62 mit einer geeigneten Haltevorrichtung verbunden sein (hier nicht gezeigt).A vertical distance between the component 2nd and the base area 52 or the eroding electrode 62 can by the longitudinal extent of the target melting range 51 , especially by the length of the fusible links (see 7 ) can be determined. According to a manufacturing method according to the invention, the component 2nd and the eroding electrode 62 are already formed during the additive manufacturing with a distance from one another that is suitable for electrical eroding. At this preferred distance between the component 2nd and the eroding electrode 62 also during electrical discharge machining, ie after the target melting range has melted 51 can maintain the component 2nd and / or the eroding electrode 62 be connected to a suitable holding device (not shown here).

In den 11 bis 15 werden schematisch unterschiedliche Ausgestaltungen von Stützstrukturen bzw. Sollschmelzbereichen dargestellt, die mittels des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens durchschmolzen bzw. lokal angeschmolzen werden können.In the 11 to 15 different configurations of support structures or target melting areas are shown schematically, which can be melted or locally melted by means of the detachment method according to the invention.

11 zeigt im Detail eine Ausführungsform einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur 50. Die Stützstruktur 50 umfasst einen „gitterförmig“ bzw. „gitterrostartig“ ausgebildeten Basisbereich 52, wobei die einzelnen Innenwände gemäß einem vorgegebenen gleichbleibenden Rastermaß angeordnet sind. Die äußeren Wände wie auch einige der inneren Wände des Basisbereichs 52 sind, zumindest abschnittsweise, vertikal in Richtung des Bauteils (hier nicht gezeigt) hin verlängert und bilden so den Sollschmelzbereich 51. Der Sollschmelzbereich 51 ist hier mittels einer Anzahl von aus relativ dünnen Flächen gebildeten, wandartigen Schmelzkörpern 65 mit einer nach oben zulaufenden, pyramidenförmigen Kontur realisiert, wobei die Schmelzkörper 65 einfach als Teile der Wände des gitterrostartigen Basisbereichs 52 nach oben verlängert sind. Die einzelnen Schmelzkörper 65 sind somit in einem basalen Bereich an den gemeinsamen Basisbereich 52 angebunden. Der dem Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 gegenüberliegende obere bzw. apikale Teil der Schmelzkörper 65, welcher die Anbindungsfläche der Stützstruktur 50 an das Bauteil realisiert, ist hier in Form eines schmalen Trägers bzw. Balkens ausgebildet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Schmelzkörper 65 hier nur auf einigen der Innenwände des Basisbereichs 52, welche alternativ auch mittels Trag- bzw. Querstäben ausgebildet sein könnten, angeordnet. Allerdings können grundsätzlich alle im Inneren des Basisbereichs 52 liegenden Innenwände bzw. Tragstäbe an der Ausbildung des Sollschmelzbereichs 51 beteiligt sein. 11 shows in detail an embodiment of a one-piece support structure 50 . The support structure 50 comprises a “grid-like” or “grid-like” base area 52 , the individual inner walls according to a predetermined constant grid size are arranged. The outer walls as well as some of the inner walls of the base area 52 are extended, at least in sections, vertically in the direction of the component (not shown here) and thus form the target melting area 51 . The target melting range 51 is here by means of a number of wall-like melting bodies formed from relatively thin surfaces 65 realized with a tapering, pyramid-shaped contour, the melting body 65 simply as part of the walls of the grate-like base area 52 are extended upwards. The individual melting bodies 65 are thus in a basal area to the common base area 52 tied up. The base area 52 the support structure 50 opposite upper or apical part of the enamel body 65 , which is the connection surface of the support structure 50 realized on the component, is designed here in the form of a narrow support or bar. For the sake of clarity, the melting bodies are 65 here only on some of the inner walls of the base area 52 , which could alternatively be formed by means of support or cross bars. However, basically everyone can be inside the base area 52 lying inner walls or support rods at the formation of the target melting area 51 be involved.

Alternativ dazu könnte die Anbindungsfläche aber auch eine andere Geometrie aufweisen, wie in den 12 bis 15 gezeigt wird. Die nachfolgend näher beschriebenen Schmelzkörper könnten, wie zuvor erläutert, in einem basalen Bereich an den Basisbereich einer Stützstruktur und in einem apikalen Bereich an das Bauteil angebunden sein.As an alternative to this, the connection surface could also have a different geometry, as in FIGS 12th to 15 will be shown. As previously explained, the melting bodies described in more detail below could be connected in a basal region to the base region of a support structure and in an apical region to the component.

Der in 12 dargestellte Schmelzkörper 65 ist durch eine annähernd zylinderförmige Geometrie gekennzeichnet. Dementsprechend wäre die Anbindungsfläche des Sollschmelzbereichs an das Bauteil im Wesentlichen kreisförmig.The in 12th shown melting body 65 is characterized by an almost cylindrical geometry. Accordingly, the connection surface of the target melting area to the component would be essentially circular.

In der 13 ist ein Schmelzkörper 65 gezeigt, der einen annähernd kreuzförmig ausgebildeten Querschnitt aufweist. Entsprechend wäre die Anbindungsfläche des Schmelzkörpers 65 an das Bauteil hier mittels zweier gekreuzter Träger bzw. vier „Speichen“ realisiert.In the 13 is a melting body 65 shown, which has an approximately cruciform cross-section. The connecting surface of the melting body would be corresponding 65 realized on the component here by means of two crossed beams or four "spokes".

Der Schmelzkörper 65 in 14 umfasst sechs im Wesentlichen sternförmig angeordnete „Speichen“. Abweichend von den hier gezeigten Ausführungsformen könnte die Anbindungsfläche aber auch z. B. nur eine einzelne „Speiche“ umfassen.The melting body 65 in 14 comprises six essentially "spokes" arranged in a star shape. Deviating from the embodiments shown here, the connection surface could also, for. B. include only a single "spoke".

Weitere mögliche Formen sind in 15 gezeigt. So können die Schmelzkörper 65 auch eine zylinderförmige, kegelförmige bzw. eine hohle kegelförmige Ausgestaltung aufweisen. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Schmelzkörper 65 in Form einer Halbkugel zwischen dem Bauteil und dem Basisbereich der Stützstruktur ausgebildet ist. Wie zuvor erläutert kann die Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs, insbesondere hinsichtlich der Anzahl sowie der Ausgestaltung der einzelnen Schmelzkörper, bauteilspezifisch bestimmt werden. Das erfindungsgemäße Ablöseverfahren ist demnach nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung der Schmelzkörper bzw. der Stützstruktur begrenzt.Other possible forms are in 15 shown. So can the melting body 65 also have a cylindrical, conical or a hollow conical configuration. It is also conceivable that a melting body 65 is formed in the form of a hemisphere between the component and the base region of the support structure. As previously explained, the configuration of the target melting range, in particular with regard to the number and configuration of the individual melting bodies, can be determined on a component-specific basis. The detachment method according to the invention is therefore not limited to a specific configuration of the melting body or the support structure.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Figuren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.Finally, it is pointed out once again that the figures described in detail above are merely exemplary embodiments which can be modified in various ways by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention. Furthermore, the use of the indefinite articles "a" or "an" does not rule out that the relevant features can also be present more than once. Likewise, the term “unit” does not rule out the fact that it consists of several interacting sub-components, which may also be spatially distributed.

BezugszeichenlisteReference list

11
Vorrichtung zur additiven Fertigung / LasersintervorrichtungAdditive manufacturing device / laser sintering device
22nd
Additives FertigungsproduktAdditive manufacturing product
33rd
Prozessraum / ProzesskammerProcess room / process chamber
44th
KammerwandungChamber wall
55
Behältercontainer
66
BehälterwandungContainer wall
77
ArbeitsebeneWorking level
88th
BaufeldConstruction site
99
ExtrusionExtrusion
1010th
Trägercarrier
1111
GrundplatteBase plate
1212th
BauplattformConstruction platform
1313
Aufbaumaterial (im Behälter 5)Construction material (in the container 5 )
1414
VorratsbehälterStorage container
1515
Aufbaumaterial (im Vorratsbehälter 14)Building material (in the storage container 14 )
1616
BeschichterCoater
1717th
StrahlungsheizungRadiant heating
2020th
Bestrahlungsvorrichtung / BelichtungsvorrichtungIrradiation device / exposure device
2121
Laserlaser
22 22
Laserstrahllaser beam
2323
UmlenkvorrichtungDeflection device
2424th
FokussiereinrichtungFocusing device
2525th
EinkoppelfensterCoupling window
2929
SteuereinheitControl unit
3030th
SteuereinrichtungControl device
3131
KontrolleinrichtungControl device
3434
Stützstrukturdaten-BerechnungsmodulSupport structure data calculation module
3535
Sensoranordnung / KameraSensor arrangement / camera
3636
Busbus
3737
AblösevorrichtungDetachment device
3838
StromapplikationsvorrichtungCurrent application device
4040
Terminalterminal
50, 50'50, 50 '
StützstrukturSupport structure
51, 51'51, 51 '
Sollschmelzbereich StützstrukturTarget melting area support structure
52, 52'52, 52 '
Basisbereich StützstrukturBase area support structure
5353
TrennebeneDividing plane
5454
(Mechanische) Trenneinheit(Mechanical) separation unit
5555
BandsägeblattBand saw blade
5656
StromquellePower source
5757
Strom-SteuereinheitElectricity control unit
5858
SpuleKitchen sink
59, 59', 59"59, 59 ', 59 "
KontaktstelleContact point
6060
SchmelzstegSmelting bridge
6161
KontaktpunktContact point
6262
ErodierelektrodeEDM electrode
6363
SchmelzrückständeMelting residues
6464
SchmelzzugabeMelt addition
65, 65'65, 65 '
SchmelzkörperMelting body
66, 66', 66"66, 66 ', 66 "
KontaktelementContact element
6767
SchmelzkraterMelting crater
6868
Trennbereich/TrennstelleSeparation area / separation point
6969
KontaktpunktContact point
7070
SteuerprogrammControl program
7171
Datenaufbereitungseinheit Data processing unit
VV
vertikale Richtungvertical direction
HH
horizontale Richtunghorizontal direction
BSBS
BestrahlungssteuerdatenIrradiation control data
HSHS
HeizungssteuerdatenHeating control data
PSPS
ProzesssteuerdatenProcess control data
STST
BeschichtungssteuerdatenCoating control data
TSTS
TrägersteuerdatenVehicle tax data
SDSSDS
Prozessraum-SensordatenProcess space sensor data

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015207306 [0016]DE 102015207306 [0016]
  • WO 2017/029276 A1 [0017]WO 2017/029276 A1 [0017]

Claims (13)

Verfahren zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts (2) von einer Stützstruktur (50, 50') und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50') von einer Bauplattform (12) unter Verwendung eines elektrischen Stroms in wenigstens einem Sollschmelzbereich (51, 51') der Stützstruktur (50, 50'), sodass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur (50, 50') in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs (51, 51') führt, und optional weiterer Trennschritte.Method for detaching an additive manufacturing product (2) from a support structure (50, 50 ') and / or for detaching the support structure (50, 50') from a construction platform (12) using an electrical current in at least one target melting area (51, 51 ') of the support structure (50, 50'), so that the electric current leads to a melting of the support structure (50, 50 ') in at least a section of the target melting area (51, 51'), and optionally further separation steps. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein elektrischer Strom der Stützstruktur (50, 50') über zumindest eine Kontaktstelle (59, 59', 59") an dem additiven Fertigungsprodukt (2) und/oder der Stützstruktur (50, 50') und/oder der Bauplattform (12) zugeführt wird.Procedure according to Claim 1 , wherein an electrical current of the support structure (50, 50 ') via at least one contact point (59, 59', 59 ") on the additive manufacturing product (2) and / or the support structure (50, 50 ') and / or the construction platform ( 12) is supplied. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein elektrischer Strom in zumindest einem Teilbereich der Stützstruktur (50, 50') durch das Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes induziert wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd , wherein an electrical current is induced in at least a portion of the support structure (50, 50 ') by the application of an alternating magnetic field. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollschmelzbereich (51, 51') der Stützstruktur (50, 50') einen höheren elektrischen Widerstand, bevorzugt einen geringeren Materialquerschnitt, als ein zum Sollschmelzbereich (51, 51') benachbarter Basisbereich (52, 52') der Stützstruktur (50, 50') aufweist, wobei vorzugsweise der Basisbereich (52, 52') zumindest eine Kontaktstelle (59', 59") zur Zuführung eines elektrischen Stroms umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the target melting area (51, 51 ') of the support structure (50, 50') has a higher electrical resistance, preferably a smaller material cross section, than a base area (52, 52) adjacent to the target melting area (51, 51 ') ') of the support structure (50, 50'), the base region (52, 52 ') preferably comprising at least one contact point (59', 59 ") for supplying an electrical current. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollschmelzbereich (51) an einem Kontaktpunkt (61) mit dem additiven Fertigungsprodukt (2) und/oder an einem Kontaktpunkt (69) mit dem Basisbereich (52) der Stützstruktur (50) einen Materialquerschnitt aufweist, der gegenüber einem minimalen Materialquerschnitt des Sollschmelzbereichs (51) vergrößert ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the predetermined melting area (51) has a material cross section at a contact point (61) with the additive manufacturing product (2) and / or at a contact point (69) with the base area (52) of the support structure (50), which is enlarged compared to a minimal material cross section of the target melting area (51). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Sollschmelzbereich (51, 51') in einem Bereich der Stützstruktur (50, 50') liegt, welcher der Bauplattform (12) näher liegt als dem additiven Fertigungsprodukt (2).Method according to one of the preceding claims, wherein at least one predetermined melting area (51, 51 ') lies in an area of the support structure (50, 50') which is closer to the construction platform (12) than the additive manufacturing product (2). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Sollschmelzbereich (51, 51') in einem Bereich der Stützstruktur (50, 50') liegt, welcher dem additiven Fertigungsprodukt (2) näher liegt als der Bauplattform (12).Method according to one of the preceding claims, wherein at least one predetermined melting area (51, 51 ') lies in an area of the support structure (50, 50') which is closer to the additive manufacturing product (2) than the construction platform (12). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollschmelzbereich (51) eine Anzahl an, vorzugsweise parallel angeordneten, Schmelzstegen (60) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the predetermined melting area (51) comprises a number of melting webs (60), preferably arranged in parallel. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (50), vorzugsweise ein Sollschmelzbereich (51) der Stützstruktur (50), zumindest teilweise so ausgebildet ist und das Schmelzen der Stützstruktur (50) in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs (51) derart durchgeführt wird, dass sich beim Schmelzen der Stützstruktur (50) in zumindest einem Bereich der Stützstruktur (50) eine Erodierelektrode (62) ausbildet.Method according to one of the preceding claims, wherein the support structure (50), preferably a predetermined melting area (51) of the supporting structure (50), is at least partially designed in this way and the melting of the supporting structure (50) is carried out in at least a section of the predetermined melting area (51) in this way becomes that when the support structure (50) melts, an eroding electrode (62) is formed in at least one area of the support structure (50). Verfahren zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts (2), wobei das additive Fertigungsprodukt (2) in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt (2) angebundenen Stützstruktur (50, 50') aus einem Aufbaumaterial (13, 15) aufgebaut wird, wobei das Ablösen des additiven Fertigungsprodukts (2) von der Stützstruktur (50, 50') und/oder das Ablösen der Stützstruktur (50, 50') von einer Bauplattform (12) in einem Sollschmelzbereich (51, 51') gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 erfolgt.Method for providing an additive manufacturing product (2), the additive manufacturing product (2) being built up from a building material (13, 15) in an additive manufacturing process with a support structure (50, 50 ') connected to the additive manufacturing product (2), whereby the detachment of the additive manufacturing product (2) from the support structure (50, 50 ') and / or the detachment of the support structure (50, 50') from a construction platform (12) in a predetermined melting area (51, 51 ') according to a method of Claims 1 to 9 he follows. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei nach dem Ablösen des additiven Fertigungsprodukts (2) von der Stützstruktur (50) eine Erodierelektrode (62), die sich beim Schmelzen der Stützstruktur (50) in zumindest einem Bereich der Stützstruktur (50) ausgebildet hat, zur Elektroerosion von am Fertigungsprodukt (2) verbliebenen Rückständen (63) eines durchschmolzenen Sollschmelzbereichs (51) genutzt wird.Procedure according to Claim 10 , After detaching the additive manufacturing product (2) from the support structure (50), an eroding electrode (62), which has formed in at least one area of the support structure (50) when the support structure (50) melts, for the electrical erosion of the manufactured product ( 2) remaining residues (63) of a melted-down melting area (51) is used. Vorrichtung (37) zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts (2) von einer Stützstruktur (50, 50') und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50') von einer Bauplattform (12) mit wenigstens einer Stromapplikationsvorrichtung (38) mit einer Kopplungseinrichtung (56, 57, 58, 66, 66', 66", 70) zum Einbringen eines elektrischen Stroms in zumindest einen Bereich der Stützstruktur (50, 50'), so dass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur (50, 50') in zumindest einem Abschnitt eines Sollschmelzbereichs (51, 51') der Stützstruktur (50, 50') führt, und optional zumindest einer Trenneinheit (54).Device (37) for detaching an additive manufacturing product (2) from a support structure (50, 50 ') and / or for detaching the support structure (50, 50') from a construction platform (12) with at least one current application device (38) with a coupling device (56, 57, 58, 66, 66 ', 66 ", 70) for introducing an electrical current into at least a region of the support structure (50, 50') so that the electrical current melts the support structure (50, 50 ' ) in at least a section of a predetermined melting area (51, 51 ') of the support structure (50, 50'), and optionally at least one separation unit (54). System zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts (2), umfassend - eine Fertigungseinheit (1) zum Aufbau eines additiven Fertigungsprodukts (2) in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt (2) angebundenen Stützstruktur (50, 50') aus einem Aufbaumaterial (13, 15), und - eine Vorrichtung (37) zum Ablösen gemäß Anspruch 12, insbesondere zum Ablösen des additiven Fertigungsprodukts (2) von der Stützstruktur (50, 50') und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50') von einer Bauplattform (12) in einem Sollschmelzbereich (51, 51') gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9.System for providing an additive manufacturing product (2), comprising - a manufacturing unit (1) for building an additive manufacturing product (2) in an additive manufacturing process with a support structure (50, 50 ') connected to the additive manufacturing product (2) from a building material ( 13, 15), and - a device (37) according to Claim 12 , in particular for detaching the additive manufacturing product (2) from the support structure (50, 50 ') and / or for detaching the support structure (50, 50') from a construction platform (12) in a predetermined melting range (51, 51 ') according to a method of Claims 1 to 9 .
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