DE102018131544A1

DE102018131544A1 - Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts

Info

Publication number: DE102018131544A1
Application number: DE102018131544.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Friedrich; Christian Groeschel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts (1), insbesondere Fused Deposition Modeling-Verfahren, wobei ein im Ausgangszustand faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial (2) über eine Applikationseinrichtung selektiv bereichs- und schichtweise auf eine Bauebene zur Bildung des dreidimensionalen Objekts (1) aufgetragen und verfestigt wird, wobei das faden- und/oder drahtförmige Baumaterial (2) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten (3, 4, 5) besteht, wobei eine erste Materialkomponenten (3) des Baumaterials (2) eine erste physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist und eine zweite Materialkomponente (4) des Baumaterials (2) eine zweite, von der ersten unterschiedlichen physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere Fused Deposition Modeling-Verfahren.
Entsprechende Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere Fused Deposition Modeling-Verfahren, wobei ein im Ausgangszustand faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial über eine Applikationseinrichtung selektiv bereichs- und schichtweise auf eine Bauebene zur Bildung des dreidimensionalen Objekts aufgetragen und verfestigt wird, sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. Das Fused Deposition Modeling-Verfahren, auch als Fused Filament Fabrication-Verfahren (FFF) bezeichnet, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff oder aus geschmolzenem Metall aufgebaut wird. Hierbei wird zunächst in einem „Schmelzschicht“-Verfahren, ein Raster von Punkten aus Baumaterial auf eine Fläche bzw. auf eine Bauebene zur Bildung eines dreidimensionalen Formkörpers bzw. dreidimensionalen Objekts aufgetragen. Die Baumaterialpunkte werden dabei durch die Verflüssigung eines drahtförmigen oder fadenförmigen Baumaterials, insbesondere eines Kunststoff- oder Wachsmaterials, durch Erwärmung mittels einer beispielsweise als Düse ausgebildeten Applikationseinrichtung auf die Bauebene aufgebracht sowie durch eine anschließende Erhärtung durch Abkühlung an der gewünschten Position der Bauebene gebildet. Der Aufbau eines dreidimensionalen Objekts bzw. eines Formkörpers erfolgt typischerweise durch Wiederholen eines zeilenweisen bzw. eines rasterartigen Abfahrens einer Bauebene und sobald eine Bauebene gebildet wurde durch bedarfsweises Überbauen weiterer Schichten auf die bereits gebildeten Schichten. Durch diese „Stapelung“ mehrerer additiv gefertigter Bauebenen wird ein dreidimensionales Objekt gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches es insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme erlaubt, die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften, insbesondere Materialeigenschaft, eines aus dem additiven Fertigungsverfahren gefertigten dreidimensionalen Objekts bedarfs- und bereichsweise einzustellen bzw. definiert zu gestalten.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere Fused Deposition Modeling-Verfahren, gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere Fused Deposition Modeling-Verfahren, wobei ein im Ausgangszustand faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial über eine Applikationseinrichtung selektiv bereichs- und schichtweise auf eine Bauebene zur Bildung des dreidimensionalen Objekts aufgetragen und verfestigt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das faden- und/oder drahtförmige Baumaterial aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten besteht, wobei eine erste Materialkomponente des Baumaterials eine erste physikalische und/oder chemische Eigenschaft, insbesondere Materialeigenschaft, und eine zweite Materialkomponente des Baumaterials wenigstens eine zweite, von der ersten unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaft, insbesondere Materialeigenschaft, aufweist. Dadurch, dass das Baumaterial aus wenigstens zwei Materialkomponenten besteht, wird es auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht, ein dreidimensionales Objekt zu fertigen, das sich durch unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften auszeichnet und auf einfache Weise zu fertigen ist. Zur Fertigung des dreidimensionalen Objekts kann beispielsweise eine übliche Vorrichtung zur Ausführung eines additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere eines Fused Deposition Modeling-Verfahrens, verwendet werden, wobei auf dieser Vorrichtung das hierin genannte Baumaterial eingesetzt wird. Die Bauebene, auf welcher das Baumaterial appliziert wird ist entweder eine, vorzugsweise höhenverlagerbare, Bauplattform und/oder eine vorher aufgetragene und/oder zumindest bereichsweise verfestigte Baumaterialschicht. Die unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere Materialeigenschaften, der wenigstens zwei Materialkomponenten liegen vorzugsweise bei gleichartiger oder identischer Prüfungssituation für beide Materialkomponenten vor. Beispielsweise wird bei einem gleichartigen Prüfungsaufbau (z. B. gleiche Temperatur und/oder gleicher Umgebungsdruck und/oder gleiche geometrische Form der aus den zwei Materialkomponenten gebildeten Objektbereiche) zumindest ein Abschnitt der ersten und ein Abschnitt der zweiten Materialkomponente geprüft. Auch kann die Prüfung an einem mittels dem anmeldungsgemäßen Baumaterial gebildeten dreidimensionalen Objekt ausgeführt werden, so dass dann die unterschiedlichen Eigenschaften der ersten und der zweiten Materialkomponente im Endfertigungszustand, d. h. im verbauten Zustand, der wenigstens zwei Materialkomponenten vorliegt.
Die wenigstens eine unterschiedliche physikalische Eigenschaft, insbesondere Materialeigenschaft, der ersten und zweiten Materialkomponente des Baumaterials kann eine optische Eigenschaft, eine mechanische Eigenschaft, eine magnetische Eigenschaften, eine elektrische Eigenschaften, eine Geruchseigenschaft, eine Geschmackseigenschaft und/oder eine Radioaktivitätseigenschaft der Materialkomponente des Baumaterials und/oder der im Endfertigungszustand des dreidimensionalen Objekts verbauten Materialkomponente des Baumaterials umfassen. Die physikalischen Eigenschaften können hierbei unter anderem die Farbe bzw. das Absorptions- und Emissionsspektrum, die Dichte, die Wärmeleitfähigkeit, die elektrische Leitfähigkeit, die magnetische Permeabilität bzw. die magnetische Leitfähigkeit, die Remanenz bzw. die Magnetisierbarkeit, den Aggregatzustand bei einer bestimmten Temperatur, die Schmelztemperatur, den Erweichungsbereich, die Siedetemperatur, die optische Aktivität, die Löslichkeit, die Viskosität, die Verdampfungsenthalpie, die Schmelzenthalpie, die Oberflächenspannung, die kritische Temperatur, den kritischer Druck, die kritische Dichte, die Wärmekapazität und/oder die Kernspinresonanz betreffen. Besonders bevorzugt weisen die wenigstens erste und zweite Materialkomponente und/oder ein aus der ersten und der zweiten Materialkomponente gefertigtes dreidimensionales Objekt bereichsabhängig auf Grund der wenigstens einen unterschiedlichen physikalischen Eigenschaft der wenigstens zwei Materialkomponenten unterschiedliche mechanische Eigenschaften auf, wie beispielsweise: Verformbarkeit, Dehnbarkeit, Oberflächenglanz, Härte und/oder Temperatur.
Alternativ oder zusätzlich kann die erste und die zweite Materialkomponente wenigstens eine unterschiedliche chemische Eigenschaft aufweisen. Hierbei kann beispielswiese der chemische Eigenschaftsunterschied der wenigstens zwei Materialkomponenten in folgenden Eigenschaften liegen: Molmasse, Reaktivität gegenüber verschiedenen anderen Stoffen, Korrosionsbeständigkeit (insbesondere gegenüber Wasser, feuchter Luft, Elektrolytlösungen), Elektronegativität (insbesondere bei Elementen), Bildungsenthalpie, Verbrennungsenthalpie, Gibbssche freie Bildungsenthalpie, Säurekonstante und/oder Basenkonstante. Dieser wenigstens eine chemische Unterschied in den wenigstens zwei Materialkomponenten kann in den Materialkomponenten selbst, d. h. bereits in dem vor der Applikation durch die Applikationseinrichtung vorliegenden Ausgangszustand der wenigstens zwei Materialkomponenten und/oder in einem Endfertigungszustand des dreidimensionalen Objekts, also im verbauten Zustand der wenigstens zwei Materialkomponenten des Baumaterials, vorliegen. Die Reaktivität gegenüber verschieden anderen Stoffen betrifft hierbei z. B. eine Reaktivität gegenüber Sauerstoff wie Beispielsweise die Eigenschaft der Brennbarkeit. Auch kann eine unterschiedliche Reaktivität gegenüber anderen Reagenzien wie Wasser, Säuren, Basen, Metallen, Salzlösungen, Chlorgas und/oder Schwefel vorliegen.
Insbesondere dann, wenn die erste Materialkomponente des Baumaterials eine höhere Härte als die zweite Materialkomponente des Baumaterials aufweist kann dies zu einem leistungsfähigen dreidimensionalen Objekt führen, das beispielsweise als Bauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere als Crash-Bauteil ein bereichsabhängig definiertes mechanisches Verhalten bei gleichzeitig geringem Bauteilgewicht aufweist. Beispielsweise kann eine erste Materialkomponente eine Härte größer oder gleich 80 Shore A, insbesondere größer oder gleich 85 Shore A, und eine zweite Materialkomponente eine Härte kleiner 80 Shore A, insbesondere kleiner 70 Shore A, aufweisen. Diese Shore-Werte-Angaben können zum Beispiel bei einem Messverfahren ermittelt werden, das bei einer Temperatur von 28 °C ausgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine erste und eine zweite Materialkomponente eine unterschiedliche Härteeigenschaft aufweisen, wobei der Härteeigenschaftsunterschied mindestens 30 Shore A, vorzugsweise mindestens 40 Shore A, besonders bevorzugt mindestens 50 Shore A, beträgt.
Die wenigstens zwei, in wenigstens einer Eigenschaft unterschiedlichen, Materialkomponenten können auch innerhalb eines Querschnitts des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials in dessen Ausgangszustand nebeneinander bzw. gleichzeitig vorliegen. Mit anderen Worten weist ein Querschnitt des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials sowohl einen Bereich mit einer ersten Materialkomponente und einen Bereich mit einer zweiten Materialkomponente auf. So kann die erste Materialkomponente des Baumaterials in wenigstens einem ersten Baumaterialquerschnittsbereich und die zweite Materialkomponente in wenigstens einem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich angeordnet oder ausgebildet sein, insbesondere ist der erste Baumaterialquerschnittsbereich von dem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, ummantelt oder umgeben, so dass der erste Baumaterialquerschnittsbereich innenliegend und der zweite Baumaterialquerschnittsbereich außenliegend angeordnet oder ausgebildet ist. Mit einem Bauteilquerschnittsbereich ist ein Bereich im Querschnitt, d. h. in einer Schnittebene rechtwinklig zu der Längsachse bzw. rechtwinklig zu der Längserstreckung des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials definiert. Die wenigstens eine Materialkomponente, insbesondere zwei oder drei Materialkomponenten, liegt/liegen vorzugsweise in deren jeweiligem/n Baumaterialquerschnittsbereich(en) in homogener Form vor. Auch kann die wenigstens eine Materialkomponente innerhalb wenigstens einer Querschnittsebene in ausschließlich einem Bauteilquerschnittsbereich vorliegen. D. h. z. B., dass innerhalb einer Querschnittsebene des Baumaterials in einem ersten Baumaterialquerschnittsbereich ausschließlich eine erste Materialkomponente und in einem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich in derselben Querschnittsebene des Baumaterials, insbesondere ausschließlich, wenigstens eine weitere Materialkomponente angeordnet oder ausgebildet ist, auch kann beispielsweise eine dritte Materialkomponente, insbesondere ausschließlich, in einem dritten Baumaterialquerschnittsbereich derselben Querschnittsebene des Baumaterials vorliegen.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist die erste Materialkomponente des ersten, zumindest bereichsweise innenliegenden Baumaterialquerschnittsbereichs eine geringere Härte, insbesondere eine Härte kleiner als 80 Shore A, und die zweite Komponente, des zweiten, zumindest bereichsweise außenliegenden Baumaterialquerschnittsbereichs eine höhere Härte auf, insbesondere eine Härte größer oder gleich 80 Shore A. Die geringere und höhere Härte ist definiert als ein geringerer Härtewert bzw. ein höherer Härtewert im Vergleich wenigstens zweier Materialkomponenten. Durch die Anordnung und/oder Ausbildung einer zentralen bzw. inneren weichen Materialkomponente und deren Ummantelung durch eine härtere, äußere Materialkomponente wird es erreicht, dass derart weiches Material in einem Fused Deposition Modeling-Verfahren verwendet werden kann, das auf Grund seiner geringen Härte und/oder geringen Steifigkeit selbst nicht in diesem Verfahren verarbeitbar ist. Es könnte beispielsweise für die Führung oder allgemein für die Verarbeitung des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials in der Applikationseinrichtung eine gewisse Härte und/oder Steifigkeit notwendig sein. Beispielsweise soll das faden- und/oder drahtförmige Baumaterial nicht abreißen. Dadurch, dass eine weiche Materialkomponente von der es umgebenden härteren Materialkomponente „gestützt“ und/oder zusammengehalten wird, wird damit eine Verarbeitbarkeit einer derart weichen Materialkomponente in einem Fused Deposition Modeling-Verfahren ermöglicht, wobei die weiche Materialkomponente in Reinform in diesem Verfahren selbst nicht verarbeitbar wäre. Die, den beispielsweise harten Baumaterialmantelabschnitt zum Ummanteln einer weichen Materialkomponente bildende, harte Materialkomponente kann im Vergleich zu der weichen Materialkomponente einen bezogen auf einen Baumaterialquerschnitt geringen Gewichts- und/oder Flächenanteil aufweisen. Beispielsweise kann der Gewichtsanteil der härteren, die Ummantelung der weicheren Baumaterialkomponente, bildenden Baumaterialkomponente weniger als ein Fünftel, vorzugsweise weniger als ein Zehntel, besonders bevorzugt bezogen auf den Baumaterialquerschnitt weniger als ein Zwanzigstel des Gewichts- und/oder Flächenanteils der weicheren Materialkomponente betragen.
Auch kann es vorgesehen sein, dass der erste Baumaterialquerschnittsbereich im Zentrum des Querschnitts des Baumaterials und der wenigstens eine zweite Baumaterialquerschnittsbereich als äußerer Bereich angeordnet oder ausgebildet ist, insbesondere ist der zweite Baumaterialquerschnittsbereich zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, koaxial zu dem ersten Baumaterialquerschnittsbereich angeordnet oder ausgebildet. Analog hierzu kann beispielsweise auch eine dritte Materialkomponente bzw. ein dritter Baumaterialquerschnittsbereich koaxial zur ersten und zweiten Materialkomponente bzw. zum ersten und zweiten Baumaterialquerschnittsbereich angeordnet oder ausgebildet sein. Auch bei einer Anordnung von wenigstens drei unterschiedlichen Materialkomponenten können diese derart im Querschnitt des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials angeordnet oder ausgebildet sein, dass eine erste Materialkomponente im Zentrum, eine zweite Materialkomponente als, vorzugsweise kreisförmiger, Ring koaxial um die erste Materialkomponente und eine dritte Materialkomponente als, vorzugsweise kreisförmiger, Ring koaxial um die zweite Materialkomponente angeordnet oder ausgebildet ist. Die Form des Rings muss hierbei nicht notwendigerweise eine Kreisform aufweisen. Vielmehr sind jegliche geschlossene Linien oder Flächenkörper als mögliche Ringform anzusehen. So kann beispielsweise eine erstes Materialkomponente im Querschnitt des Baumaterials als flächig gefülltes erstes Quadrat im Zentrum angeordnet oder ausgebildet sein und die zweite und/oder dritte Materialkomponente als Quadratring bzw. als quadratförmiger Rahmen um das im Zentrum angeordnete Quadrat angeordnet oder ausgebildet sein. Allgemein kann eine Trennlinie zwischen einem äußeren Baumaterialquerschnittsbereich einer ersten Materialkomponente und einem inneren Baumaterialquerschnittsbereich einer weiteren Materialkomponente beispielsweise im Querschnitt des Baumaterials ein Vieleck (n-Eck), insbesondere ein Quadrat oder eine Sternform bilden. Eine Sternform kann z. B. als Sternpolygon bzw. als ein aus mehreren verdrehten Vielecken gebildeter Stern ausgebildet sein. Eine Sternform weist eine erhöhte Linienlänge für die Trennlinie bzw. für die Grenzlinie zwischen einer ersten und einer zweiten Materialkomponente auf.
Zumindest eine Materialkomponente des Baumaterials kann vorzugsweise wenigstens einen Kunststoff enthalten, bevorzugt enthält zumindest eine Materialkomponente einen teilkristallinen oder amorphen thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt enthält zumindest eine Materialkomponente ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer auf Urethanbasis. Als thermoplastisches Elastomer auf Urethanbasis, auch als TUP bezeichnet, kann beispielsweise Elastollan (BASF), Desmopan, Texin und/oder Utechllan (Covestro) verwendet werden. Als Bestandteil eines amorphen Kunststoffs kann beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) und als Bestandteil eines teilkristallinen Kunststoffs kann Polyamid, insbesondere Polyamid 12 (PA12), zur Anwendung kommen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine dritte Materialkomponente des Baumaterials wenigstens eine dritte, von der ersten und von der zweiten Materialkomponente unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist, insbesondere weist zumindest die dritte Materialkomponente eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit auf als die erste und zweite Materialkomponente des Baumaterials. Durch eine eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweisende Materialkomponente kann es auf einfache Weise, ohne Veränderung der bisherigen Materialkomponente erreicht werden eine gezielte Eigenschaft für das zu fertigende dreidimensionales Objekt zu erreichen. Zumindest eine, insbesondere die dritte Materialkomponente, des Baumaterials kann vorzugsweise wenigstens teilweise eine Keramik, ein Glas, einen Graphit, und/oder ein Metall, insbesondere Kupfer, enthalten. Beispielsweise kann zumindest eine Materialkomponente, insbesondere die dritte Materialkomponente, eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit als eine weitere Materialkomponente des Baumaterials aufweisen. Die Materialkomponente mit einer höheren Festigkeit und/oder Steifigkeit kann beispielsweise als Additiv und/oder als Füllstoff der weiteren Materialkomponente zugefügt sein. Als wenigstens ein Füllstoff können beispielsweise Kupfer und/oder Kohlenstofffasern und/oder Silikate eingesetzt werden. Zumindest die dritte Materialkomponente kann einen Anteil von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise einen Anteil von 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Anteil von 25 bis 35 Gew.-%, an dem Baumaterial in zumindest einem, insbesondere in sämtlichen, Querschnittsbereich(en) des Baumaterials aufweisen.
In einer weiterführenden Ausführungsform ist es vorgesehen, dass eine ersten Materialkomponente in einem ersten Längenabschnitt des fadenförmigen und/oder drahtförmigen Baumaterials einen ersten Gewichts- und/oder Volumenanteil am Gesamtgewicht und/oder am Gesamtvolumen des ersten Längenabschnitts aufweist und in einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Längenabschnitt des fadenförmigen und/oder drahtförmigen Baumaterials einen zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Gewichts- und/oder Volumenanteilanteil am Gesamtgewicht und/oder am Gesamtvolumen des zweiten Längenabschnitts aufweist. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Längenabschnitt auf das Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen Objekts abgestimmt, derart, dass gezielt ein Baumaterial des ersten Längenabschnitts zu Bildung eines ersten Bereichs des Objekts und ein Baumaterial des zweiten Längenabschnitts zur Bildung eines zweiten, von dem ersten Bereich unterschiedlichen Bereichs des Objekts verwendet wird. Beispielsweise kann der Bauprozess bzw. der Baujob derart ablaufen, dass definierte Längen- bzw. Streckenbereiche des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials für definierte Bereiche des dreidimensionalen Objekts verwendet werden und damit entsprechende Anteile der jeweiligen Materialkomponenten im jeweiligen Bereich des dreidimensionalen Objekts vorliegenden. Durch die bereichsweise definiert vorliegenden unterschiedlichen Materialkomponenten können die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts gezielt beeinflusst bzw. gestaltet werden.
Der Anteil von wenigstens zwei Materialkomponenten des Baumaterials in zumindest einem Querschnitt des Baumaterials bzw. einem Baumaterialquerschnittsbereich kann vorzugsweise gleich groß oder verschieden sein, vorzugsweise ist der Anteil von drei Materialkomponenten des Baumaterials in zumindest einem Querschnitt des Baumaterials gleich groß oder verschieden. Der Anteil der jeweiligen Materialkomponente kann sich auf den Anteil dieser Materialkomponente im Ausgangszustand des Baumaterials, d. h. bevor es zur Bildung des dreidimensionalen Objekts verwendet wurde bzw. bevor es durch die Applikationseinrichtung auf die Bauebene appliziert wurde, beziehen. Das faden- und/oder drahtförmige Baumaterial kann im Ausgangszustand auf einer Rolle aufgerollt vorliegen und wird während des Fertigungsverfahrens von dieser Rolle kontinuierlich abgerollt. Beispielsweise kann eine erste und eine zweite Materialkomponente zu gleichen Teilen (jeweils 50 % oder Materialkomponente zu A 40 % und Materialkomponente B zu 40 % und Materialkomponente C zu 20 %) vorliegen. Auch können drei Materialkomponente zu gleichen Teilen vorliegen, d. h. z. B. zu jeweils einem Drittel oder Materialkomponenten A, B und C zu jeweils 20 % und Materialkomponente D zu 40 %. Gleichgroße Anteile können mit einer Abweichung von maximal +/- 5 %, insbesondere mit einer Abweichung von maximal +/- 1,5 %, vorliegen. Auch kann es vorteilhaft sein, dass der Anteil wenigstens einer, vorzugsweise sämtlicher, Materialkomponenten des Baumaterials in einem Querschnitt des Ausgangsmaterials des Baumaterials während der Fertigung eines dreidimensionalen Objekts um maximal 5 Gew.-% abweicht, vorzugweise um maximal 2 Gew.-% abweicht, besonders bevorzugt um maximal 0,5 Gew.-% abweicht. Dadurch, dass der Anteil von wenigstens einer Materialkomponente in definierten Grenzen von einem Sollanteil dieser ersten Materialkomponente abweicht wird erreicht, dass das zu fertigende dreidimensionale Objekt eine hohe Qualität und die Fertigung der dreidimensionalen Objekte eine reproduzierbare Objektqualität hervorbringt. Schließlich können die Anteile der, unterschiedliche Eigenschaften aufweisenden Materialkomponenten auch ungleich sein, d. h. z. B., dass kein Anteil einer Materialkomponente mit dem Anteil sämtlicher weiterer Materialkomponenten des Baumaterials in wenigstens einem, vorzugsweise in sämtlichen, Querschnittsbereichen des Baumaterials gleich ist.
Neben dem Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, betrifft die Erfindung auch (a) ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial zur Verwendung in einem wie hierin beschriebenen additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem wie hierin beschriebenen Fused Deposition Modeling-Verfahren, (b) ein dreidimensionales Objekt, insbesondere Bauteil, das zumindest bereichsweise gemäß einem wie hierin beschriebenen additiven Fertigungsverfahren hergestellt wurde und/oder (c) ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Fahrzeug- bzw. Kraftfahrzeugbauteil, das gemäß einem wie hierin beschriebenen additiven Fertigungsverfahren hergestellt wurde.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf das erfindungsgemäße faden- und/oder drahtförmige Baumaterial, auf das dreidimensionale Objekt, insbesondere Bauteil und das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug übertragbar bzw. anzuwenden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
3 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
4 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
5 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
6 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch ein faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
7 eine Prinzipdarstellung eines Längsschnitts eines faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
8 eine Prinzipdarstellung eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In den 1 bis 6 ist jeweils in einer schematischen Darstellung ein Querschnitteines faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials 2 das in einem Verfahren zur additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekt 1, insbesondere in einem Fused Deposition Modeling-Verfahren, verwendet wird und über eine Applikationseinrichtung (nicht dargestellt) selektiv bereichs- und schichtweise auf eine Bauebene zur Bildung des dreidimensionalen Objekts 1 aufgetragen und verfestigt wird, insbesondere erfolgt ein aushärtendes Verfestigen. Der Aufbau des Objekts 1 erfolgt hierbei schichtweise, derart, dass selektiv bereichsweise in einer ersten Schicht Baumaterial 2 in der Bauebene aufgetragen und verfestigt wird und in einem weiteren Schritt auf das aufgetragene und zumindest bereichsweise verfestigte Baumaterial 2 wiederum selektiv bereichsweise über die Applikationseinrichtung Baumaterial 2 aufgetragen und verfestigt wird. Diese Prozessschritte werden so oft wiederholt, bis die gewünschte Form des dreidimensionalen Objekts 1 erreicht ist. Das faden- und/oder drahtförmige Baumaterial 2 besteht aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten 3, 4, 5, wobei eine erste Materialkomponenten 3 des Baumaterials 2 eine erste physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist und eine zweite Materialkomponente 4 des Baumaterials 2 eine zweite, von der ersten unterschiedlichen physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist. Hierbei kann es sich bei der wenigstens einen unterschiedlichen physikalischen Eigenschaft zumindest der ersten und zweiten Materialkomponente 3, 4, 5 des Baumaterials 2 um eine optische Eigenschaft, eine mechanische Eigenschaft, eine magnetische Eigenschaften, eine elektrische Eigenschaften, eine Geruchseigenschaft, eine Geschmackseigenschaft und/oder eine Radioaktivitätseigenschaft der Materialkomponente 3, 4, 5 handeln. Dabei kann die unterschiedliche Eigenschaft der Materialkomponenten 3, 4, 5 im Zustand des Ausgangsmaterials des Baumaterials 2 und/oder bei der im Endfertigungszustand des dreidimensionalen Objekts 1 verbauten Materialkomponente 3, 4, 5 des Baumaterials 2 vorliegen. Die wenigstens eine unterschiedliche chemische Eigenschaft zumindest der ersten und zweiten Materialkomponente 3, 4, 5 des Baumaterials 2 kann eine Molmasse, eine Reaktivität gegenüber verschiedenen anderen Stoffen, Korrosionsbeständigkeit (gegenüber Wasser, feuchter Luft, Elektrolytlösungen), Elektronegativität (bei Elementen), Bildungsenthalpie, Verbrennungsenthalpie, Gibbssche freie Bildungsenthalpie, Säurekonstante KS und/oder Basenkonstante KB einer Materialkomponente 3, 4, 5 des Baumaterials 2 und/oder der im Endfertigungszustand des dreidimensionalen Objekts 1 verbauten Materialkomponente 3, 4, 5 des Baumaterials 2 umfassen.
Die erste Materialkomponenten 3 des Baumaterials 2 kann eine höhere Härte als die zweite Materialkomponente 4 des Baumaterials 2 aufweisen, vorzugsweise weist die erste Materialkomponenten 3 eine Härte größer oder gleich 80 Shore A, insbesondere größer oder gleich 85 Shore A, und die zweite Materialkomponente 4 eine Härte kleiner 80 Shore A, insbesondere kleiner 70 Shore A auf.
Wie in den 1 bis 6 ersichtlich, kann die erste Materialkomponenten 3 des Baumaterials 2 in wenigstens einem ersten Baumaterialquerschnittsbereich 6 und die zweite Materialkomponente 4 in wenigstens einem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich 7 angeordnet oder ausgebildet sein, insbesondere ist der erste Baumaterialquerschnittsbereich 6 von dem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich 7 zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, ummantelt oder umgeben, so dass der erste Baumaterialquerschnittsbereich 6 innenliegend und der zweite Baumaterialquerschnittsbereich 7 außenliegend angeordnet ist, vergleiche 1, 2, 5 und 6. Es kann auch umgekehrt ausgeführt sein, so dass die härtere Materialkomponente 3, 4, 5 im Inneren des Baumaterials 2 angeordnet ist und die weichere Materialkomponente 3, 4, 5 die härtere Materialkomponente zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig umschließt bzw. ummantelt. Die erste Materialkomponenten 3 des ersten, zumindest bereichsweise innenliegenden Baumaterialquerschnittsbereichs 6 kann eine geringere Härte aufweisen, insbesondere eine Härte kleiner als 80 Shore A, und die zweite Materialkomponente 4, des zweiten, zumindest bereichsweise außenliegenden Baumaterialquerschnittsbereichs 7 kann eine höhere Härte aufweisen, insbesondere eine Härte größer oder gleich 80 Shore A. Der erste Baumaterialquerschnittsbereich 6 kann im Zentrum 9 des Querschnitts des Baumaterials 2 angeordnet oder ausgebildet sein und der wenigstens eine zweite Baumaterialquerschnittsbereich 7 kann einen äußerer Bereich bilden. Insbesondere ist der zweite Baumaterialquerschnittsbereich 7 zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, koaxial zu dem ersten Baumaterialquerschnittsbereich 6 angeordnet, vgl. 1, 2, 3, 5 und 6. Die Koaxialität kann allgemein das Aufeinanderfallen bzw. Ineinanderliegen wenigstens zweier Achsen betreffen, hierbei ist das Aufeinanderfallen zweier Rotationsachsen zweier Baumaterialquerschnittsbereiche 6, 7, als auch beispielsweise ein Aufeinanderfallen einer Rotationsachse mit einer Drehsymmetrieachse (einer drei- oder mehrzähligen polysymmetrischen Radiärsymmetrie auch n-zählige Drehsymmetrie genannt) - wie in den 5 und 6 gezeigt - jeweils eines Baumaterialquerschnittsbereichs zu verstehen.
Zumindest eine Materialkomponente 3, 4, 5 des Baumaterials 2 kann wenigstens einen Kunststoff enthalten, bevorzugt enthält zumindest eine Materialkomponente 3, 4, 5 einen teilkristallinen oder amorphen thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt enthält zumindest eine Materialkomponente 3, 4, 5 ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer auf Urethanbasis.
Wie in den 3 und 4 dargestellt kann eine dritte Materialkomponente 5 des Baumaterials 2 vorgesehen sein, wobei die wenigstens eine dritte, von der ersten und von der zweiten Materialkomponente 3, 4 unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaft, insbesondere Materialeigenschaft, aufweist. Insbesondere weist die dritte Materialkomponente 5 eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit als die erste und zweite Materialkomponente 3, 4 des Baumaterials 2 auf. Hierbei kann optional zumindest die dritte Materialkomponente 5 des Baumaterials 2 wenigstens teilweise eine Keramik, ein Glas, einen Graphit, und/oder ein Metall, insbesondere Kupfer, enthalten. Auch kann optional zumindest die dritte Materialkomponente 5 einen Anteil von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise einen Anteil von 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Anteil von 25 bis 35 Gew.-% an dem Baumaterial 2 in zumindest einem, insbesondere in sämtlichen, Baumaterialquerschnittsbereich(en) 6, 7, 8 des Baumaterials 2 aufweisen. Die drei unterschiedlichen Baumaterialquerschnittsbereiche 6, 7, 8 können zueinander koaxial ausgerichtet sein, vgl. 3. Hierbei bildet beispielshaft ein erster Baumaterialquerschnittsbereich 6 einen zentralen Kreisquerschnitt, welcher von einem zweiten, kreisringförmigen und koaxial zu dem ersten Baumaterialquerschnittsbereich 6 ausgebildeten oder angeordneten Baumaterialquerschnittsbereich 7 im Querschnitt vollständig ummantelt bzw. umgeben wird. Die beiden Baumaterialquerschnittsbereiche 6, 7 sind gemeinsam wiederum von einem dritten Baumaterialquerschnittsbereich 8 ummantelt bzw. umgeben, wobei der dritte Baumaterialquerschnittsbereich 8 koaxial zu dem ersten und dem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich 6, 7 angeordnet oder ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das faden- und/oder drahtförmigen Baumaterial 2 zumindest abschnittswiese derart ausgebildet sein, dass wenigstens zwei, insbesondere drei, unterschiedliche Eigenschaften aufweisende Materialkomponenten 3, 4, 5 umfassende Baumaterialquerschnittsbereiche 6, 7, 8 nach Art von Kreissegmenten über den Querschnitt des Baumaterial 2 angeordnet oder ausgebildet sind, vgl. 4. In der in 4 dargestellte Ausführungsform sind die Flächenanteile der drei Baumaterialquerschnittsbereiche 6, 7, 8 bzw. der Kreissegmente gleich groß. Mit anderen Worten kann der Anteil von wenigstens zwei Materialkomponenten 3, 4, 5 des Baumaterials 2 in zumindest einem Querschnitt des Baumaterials 2 gleich groß oder verschieden ausgebildet oder angeordnet sein, vorzugsweise ist der Anteil von drei Materialkomponenten 3, 4, 5 des Baumaterials 2 in zumindest einem Querschnitt des Baumaterials 2 gleich groß oder verschieden. Die Flächen- und/oder Gewichtsanteile der wenigstens zwei, insbesondere der drei, Baumaterialquerschnittsbereich 6, 7, 8 kann auch ungleich sein.
Beispielsweise ist in 2 ein ungleicher Flächenanteil des ersten und zweiten Baumaterialquerschnittsbereichs 6, 7 dargestellt. Diese Variante kann dahingehend optimiert sein, dass eine erste, eine geringe Härte und/oder Festigkeit aufweisende Materialkomponente 3 im inneren Bereich des Baumaterials 2 und eine eine hohe Härte und/oder Festigkeit aufweisende, zweite Materialkomponente 4 im äußeren Bereich angeordnet und/oder ausgebildet ist. Hierbei kann die Menge bzw. der Anteil der zweiten Materialkomponente 4 so gering wie möglich ausgelegt werden, derart, dass das Baumaterial 2 noch in dem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in dem Fused Deposition Modeling-Verfahren, verwendbar ist.
In der Figure 7 ist eine Längsschnittdarstellung eines Baumaterials 2 dargestellt, welches beispielsweise zur Bildung des in 8 schematisch gezeigten dreidimensionales Objekts 1 verwendet wurde. Hierbei weist eine erste Materialkomponente 3 in einem ersten Längenabschnitt 10 des fadenförmigen und/oder drahtförmigen Baumaterials 2 einen ersten Gewichts- und/oder Volumenanteil am Gesamtgewicht bzw. am Gesamtvolumen des ersten Längenabschnitts 10 und in einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Längenabschnitt 11 des fadenförmigen und/oder drahtförmigen Baumaterials 2 einen zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Gewichts- und/oder Volumenanteil am Gesamtgewicht und/oder am Gesamtvolumen des zweiten Längenabschnitts 11 auf, vorzugsweise sind der erste und der zweite Längenabschnitt 10, 11 auf das Verfahren zur additiven des dreidimensionalen Objekts 1 abgestimmt, derart, dass gezielt ein Baumaterial 2 des ersten Längenabschnitts 10 zu Bildung eines ersten Bereichs 15 des Objekts 1 und ein Baumaterial 2 des zweiten Längenabschnitts 11 zur Bildung eines zweiten, von dem ersten Bereich 15 unterschiedlichen Bereich 16 des Objekts 1 verwendet wird. Damit unterscheiden sich die Bereiche 15, 16 des Objekts 1 in deren physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften entsprechend der Anteile der für die jeweiligen Bereiche 15, 16 des Objekts 1 verwendeten Materialkomponente 3, 4, 5.
In der dargestellten Ausführungsform weist das faden- und/oder drahtförmigen Baumaterial 2 einen dritten Längenabschnittsbereich 12 auf, der identische Anteile der wenigstens zwei, insbesondere drei, Materialkomponenten 3, 4, 5 aufweist. Folglich weisen die aus dem ersten und dem dritten Längenabschnittsbereich 10, 12 gebildeten Bereiche 15 und 17 des Objekts 1 identische Eigenschaften auf, sofern keine Geometrischen Veränderungen des Objekts 1 vorliegen und auch eine ggf. vorhandene Beeinflussung durch die benachbarten Bereiche 16, 18, 19 vernachlässigt wird. Ein vierter und ein fünfter Längenabschnittsbereich 13, 14 des faden- und/oder drahtförmigen Baumaterials 2 sind identisch aufgebaut und weisen über deren Längserstreckung einen konstanten Anteil der ersten Materialkomponente 3 und einen sich über die Längserstreckung verändernden Anteil der zweiten und dritten Materialkomponente 4, 5 auf. Die aus dem vierten und dem fünften Längenabschnittsbereich 13, 14 ausgebildeten Bereiche 18, 19 des Objekts 1 weisen relativ zueinander gleichartige oder identische Eigenschaften auf, wiederum ist auch bei dieser Betrachtung eine einheitliche Geometrie sowie die Vernachlässigung von Einflüssen etwaiger benachbarter Bereiche 15, 16, 17 des Objekts 1 zu unterstellen. Mit diesem Beispiel wird gezeigt, wie eine gezielte Verwendung eines mit unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften versehenen Baumaterials 2 zur Herstellung eines dreidimensionales Objekts 1 verwendet werden kann, um diesem bereichsspezifische physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufzuprägen bzw. zu verleihen.
Das hierin beschriebene faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial 2 kann in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM) verwendet werden. Ferner kann das hierin beschriebene dreidimensionales Objekt 1, insbesondere Bauteil, zumindest bereichsweise in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Objekt
2: Baumaterial
3: erste Materialkomponente
4: zweite Materialkomponente
5: dritte Materialkomponente
6: erster Baumaterialquerschnittsbereich
7: zweiter Baumaterialquerschnittsbereich
8: dritter Baumaterialquerschnittsbereich
9: Zentrum von 2
10: erster Längenabschnitt von 2
11: zweiter Längenabschnitt von 2
12: dritter Längenabschnitt von 2
13: vierter Längenabschnitt von 2
14: fünfter Längenabschnitt von 2
15: erster Bereich von 1
16: zweiter Bereich von 1
17: dritter Bereich von 1
18: vierter Bereich von 1
19: fünfter Bereich von 1

Claims

Verfahren zum additiven Fertigen eines dreidimensionalen Objekts (1), insbesondere Fused Deposition Modeling-Verfahren, wobei ein im Ausgangszustand faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial (2) über eine Applikationseinrichtung selektiv bereichs- und schichtweise auf eine Bauebene zur Bildung des dreidimensionalen Objekts (1) aufgetragen und verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das faden- und/oder drahtförmige Baumaterial (2) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten (3, 4, 5) besteht, wobei eine erste Materialkomponenten (3) des Baumaterials (2) eine erste physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist und eine zweite Materialkomponente (4) des Baumaterials (2) eine zweite, von der ersten unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine unterschiedliche physikalische Eigenschaft der wenigstens ersten und zweiten Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) eine optische Eigenschaft, eine mechanische Eigenschaft, eine magnetische Eigenschaften, eine elektrische Eigenschaften, eine Geruchseigenschaft, eine Geschmackseigenschaft und/oder eine Radioaktivitätseigenschaft der Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) und/oder der im Endfertigungszustand des dreidimensionalen Objekts (1) verbauten Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine unterschiedliche chemische Eigenschaft der wenigstens ersten und zweiten Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) • eine Molmasse, • eine Reaktivität gegenüber verschiedenen anderen Stoffen, • Korrosionsbeständigkeit, • Elektronegativität, • Bildungsenthalpie, • Verbrennungsenthalpie, • Gibbssche freie Bildungsenthalpie, • Säurekonstante KS und/oder • Basenkonstante KB einer Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) und/oder der im Endfertigungszustand des dreidimensionalen Objekts (1) verbauten Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materialkomponenten (3) des Baumaterials (2) eine höhere Härte als die zweite Materialkomponente (4) des Baumaterials (2) aufweist, vorzugsweise weist die erste Materialkomponenten (3) eine Härte größer oder gleich 80 Shore A, insbesondere größer oder gleich 85 Shore A, und die zweite Materialkomponente (4) eine Härte kleiner 80 Shore A, insbesondere kleiner 70 Shore A auf.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materialkomponenten (3) des Baumaterials (2) in wenigstens einem ersten Baumaterialquerschnittsbereich (6) und die zweite Materialkomponente (4) in wenigstens einem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich (7) angeordnet oder ausgebildet ist, insbesondere ist der erste Baumaterialquerschnittsbereich (6) von dem zweiten Baumaterialquerschnittsbereich (7) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, ummantelt oder umgeben ist, so dass der erste Baumaterialquerschnittsbereich (6) innenliegend und der zweite Baumaterialquerschnittsbereich (7) außenliegend angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materialkomponenten (3) des ersten, zumindest bereichsweise innenliegenden Baumaterialquerschnittsbereichs (6) eine geringere Härte aufweist, insbesondere eine Härte kleiner als 80 Shore A, und dass die zweite Materialkomponente (4), des zweiten, zumindest bereichsweise außenliegenden Baumaterialquerschnittsbereichs (7) eine höhere Härte aufweist, insbesondere eine Härte größer oder gleich 80 Shore A.
Verfahren nach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Baumaterialquerschnittsbereich (6) im Zentrum (9) des Querschnitts des Baumaterials (2) angeordnet oder ausgebildet ist und der wenigstens eine zweite Baumaterialquerschnittsbereich (7) als äußerer Bereich, insbesondere ist der zweite Baumaterialquerschnittsbereich (7) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, koaxial zu dem ersten Baumaterialquerschnittsbereich (6) angeordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Materialkomponente (3, 4, 5) des Baumaterials (2) wenigstens einen Kunststoff enthält, bevorzugt enthält zumindest eine Materialkomponente (3, 4, 5) einen teilkristallinen thermoplastischen oder amorphen thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt enthält zumindest eine Materialkomponente (3, 4, 5) ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer auf Urethanbasis.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Materialkomponente (5) des Baumaterials (2) wenigstens eine dritte, von der ersten und von der zweiten Materialkomponente (3, 4) unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufweist, insbesondere weist die dritte Materialkomponente (5) eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit als die erste und zweite die Materialkomponente (3, 4) des Baumaterials (2) auf.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Materialkomponente (3, 4, 5), insbesondere die dritte Materialkomponente (5), des Baumaterials (2) wenigstens teilweise eine Keramik, ein Glas, einen Graphit, und/oder ein Metall, insbesondere Kupfer, enthält.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die dritte Materialkomponente (5) einen Anteil von 0,5 bis 50 Gew.- %, vorzugsweise einen Anteil von 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Anteil von 25 bis 35 Gew.-% an dem Baumaterial (2) in zumindest einem, insbesondere in sämtlichen, Baumaterialquerschnittsbereich(en) (6, 7, 8) des Baumaterials (2) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ersten Materialkomponente (3) in einem ersten Längenabschnitt (10) des fadenförmigen und/oder drahtförmigen Baumaterials (2) einen ersten Gewichts- und/oder Volumenanteil am Gesamtgewicht und/oder Gesamtvolumen des ersten Längenabschnitts (10) aufweist und in einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Längenabschnitt (11) des fadenförmigen und/oder drahtförmigen Baumaterials (2) einen zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Gewichts- und/oder Volumenanteil am Gesamtgewicht und/oder Gesamtvolumen des zweiten Längenabschnitts (11) aufweist, vorzugsweise sind der erste und der zweite Längenabschnitt (10, 11) auf das Verfahren zur additiven des dreidimensionalen Objekts (1) derart abgestimmt, dass gezielt ein Baumaterial (2) des ersten Längenabschnitts (10) zu Bildung eines ersten Bereichs (15) des Objekts (1) und ein Baumaterial (2) des zweiten Längenabschnitts (11) zur Bildung eines zweiten, von dem ersten Bereich (15) unterschiedlichen Bereichs (16) des Objekts (1) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von wenigstens zwei Materialkomponenten (3, 4, 5) des Baumaterials (2) in zumindest einem Querschnitt des Baumaterials (2) gleich groß oder verschieden ist, vorzugsweise ist der Anteil von drei Materialkomponenten (3, 4, 5) des Baumaterials (2) in zumindest einem Querschnitt des Baumaterials (2) gleich groß oder verschieden.
Faden- und/oder drahtförmiges Baumaterial (2) zur Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren, in einem Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM), nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Dreidimensionales Objekt (1), insbesondere Bauteil, zumindest bereichsweise gefertigt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassen ein Bauteil zumindest bereichsweise gefertigt aus einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12 oder gefertigt aus einem faden- und/oder drahtförmigen Baumaterial (2) nach Anspruch 13.