DE102018133291A1

DE102018133291A1 - Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102018133291A1
Application number: DE102018133291.2A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kleinpeter; Dominik Rietzel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile (2, 2', 2", 2"'), insbesondere Fahrzeugbauteile, durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials (3) mit wenigstens einem Energiestrahl, wobei während der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') zumindest eine wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') verbindende Handlingstruktur (4), insbesondere umfassend ein Verbindungsmittel (5, 5'), zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') umfassenden Handlinggruppe (1) durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials (3) hergestellt wird und nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"'), insbesondere nach Entfernen von unverfestigtem Baumaterial (3), die Handlingstruktur (4) von zumindest einem, insbesondere von sämtlichen, der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe (1) getrennt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Fahrzeugbauteile, durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials mit wenigstens einem Energiestrahl.
Entsprechende Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials mit wenigstens einem Energiestrahl sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. Nach dem Aufbau der wenigstens zwei Bauteile liegen diese in der Baukammer der additiven Fertigungsvorrichtung neben dem unverfestigten, insbesondere pulverförmigen, Baumaterial vor. Die Bauteile werden manuell, beispielsweise durch Absaugung des unverfestigten Baumaterials, freigelegt und aus der Fertigungsvorrichtung entnommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme die Entnahme der Bauteile nach deren Herstellung aus einer additiven Fertigungsanlage und/oder die Freilegung der Bauteile nach deren Herstellung von dem unverfestigten Baumaterial vereinfacht und ggf. automatisiert bzw. robotergestützt ausgeführt wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Fahrzeugbauteile, gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Fahrzeugbauteile, durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials mit wenigstens einem Energiestrahl. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile zumindest eine wenigstens zwei Bauteile verbindende Handlingstruktur, insbesondere umfassend wenigstens ein Verbindungsmittel, zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile umfassenden Handlinggruppe durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials hergestellt wird und nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile, insbesondere nach Entfernen von unverfestigtem Baumaterial, die Handlingstruktur von zumindest einem, insbesondere von sämtlichen, der wenigstens zwei Bauteile zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe getrennt wird. Dadurch, dass wenigstens zwei, insbesondere sämtliche, während eines Prozessablaufs einer additiven Fertigungsvorrichtung bzw. während eines Baujobs hergestellte Bauteile durch eine Handlingstruktur miteinander verbunden sind, wird es ermöglicht, dass diese Bauteile während deren Freilegung bzw. der Entfernung des unverfestigten Baumaterials in einer vordefinierten Relativposition und/oder Relativausrichtung zueinander verbleiben. Damit wird es erleichtert, ein bestimmtes Bauteil durch dessen Lage und/oder Orientierung in der Handlinggruppe zu identifizieren und ggf. gezielt manuell und/oder automatisiert bzw. robotergestützt zu greifen, insbesondere anzuheben. Damit kann beispielsweise ein automatisiertes, robotergestütztes Handling und Entpulvern der Bauteile im Sinne eines industriellen Prozesses erreicht werden. Auch können manuelle Handlingaufgaben reduziert werden. Ferner wird durch die Verbindung der Bauteile vermittels der die Bauteile verbindenden Handlingstruktur verhindert, dass versehentlich während der Entnahme bzw. während der Absaugung des unverfestigten Baumaterials ein Bauteil mit abgesaugt wird. Die vermittels der Handlingstruktur gebildete gemeinsam handhabbare, wenigstens zwei Bauteile umfassende Handlinggruppe erlaubt es beispielsweise, ein gezieltes Greifen und insbesondere Handhaben der Handlinggruppe auszuführen. Zumindest ermöglicht es die gemeinsam handhabbare Handlinggruppe, dass während der Entnahme bzw. während des Absaugens des unverfestigten Baumaterials weniger achtsam vorgegangen werden muss, da die Gefahr des versehentlichen Entnehmens bzw. Absaugens von in dem unverfestigten Baumaterial befindlichen bzw. „versteckten“ Bauteilen reduziert bzw. ausgeschlossen werden kann. Nachdem die Handlinggruppe zumindest von einem Großteil des unverfestigten Baumaterials befreit wurde, kann zumindest ein Bauteil aus der Handlinggruppe herausgetrennt werden. Gegebenenfalls kann das zumindest eine, aus der Handlinggruppe herausgetrennte Bauteil in dem vereinzelten Zustand von restlichem ihm anhaftenden bzw. an ihm befindlichen, unverfestigten Baumaterials befreit werden. Vorzugsweise werden sämtliche Bauteile der Handlinggruppe von den Verbindungsmitteln getrennt, sodass im Endzustand die Bauteile in den jeweiligen gewünschten Geometrien bzw. Zielgeometrien vorliegen. Unverfestigtes Baumaterial meint hierbei Baumaterial, das nicht zur Bildung eines gezielt gewünschten Elementes verwendet wurde, beispielsweise nicht zur Bildung einer Handlinggruppe verwendet wurde. Das unverfestigte Baumaterial kann beispielsweise lose neben dem gezielt verfestigten Baumaterial vorliegen. Auch können ungewollt gebildete Baumaterialagglomerate in diesem Zusammenhang als unvefestigtes bzw. loses Baumaterial verstanden werden.
Es ist möglich, dass die Handlingstruktur durch wenigstens ein Verbindungsmittel zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile umfassenden Handlinggruppe und durch wenigstens ein Greifmittel zum Greifen und/oder Handhaben der Handlinggruppe gebildet wird, wobei das wenigstens eine Verbindungsmittel und/oder das wenigstens eine Greifmittel durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials hergestellt wird. Das Greifmittel kann beispielsweise derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass die Handlinggruppe durch ein manuelles und/oder durch ein vermittels eines Roboters und/oder eines Manipulators ausgeführtes Greifen, insbesondere durch ein Anheben, an dem Greifmittel greifbar bzw. anhebbar ist. Mit anderen Worten dient das Greifmittel, und insbesondere ein Greifbereich des Greifmittels, dazu, dass ein definierter Angriffsort für ein Fassen und Handhaben der mit dem Greifmittel versehenen Handlinggruppe vorgehalten wird. Da das Greifmittel wie auch die Bauteile vermittels des additiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden, kann die Lage und/oder Ausrichtung des Greifmittels und insbesondere eines, mit einer Hand eines Werkers und/oder mit einem Greifer eines Roboters und/oder Manipulators in Kontakt tretenden Greifbereichs des Greifmittels definiert vorgegeben werden. Damit wird ein für einen Werker und/oder für einen anzusteuernden Roboter vordefinierter bzw. erwartbarer und reproduzierbarer Ort zum Greifen und insbesondere zum Anheben der Handlinggruppe erreicht. Dies erleichtert die Handhabung und insbesondere die Befreiung der Handlinggruppe von unverfestigten Baumaterial und/oder die Entnahme der Handlinggruppe aus der additiven Fertigungsvorrichtung. Ein Verbindungsmittel und/oder Greifmittel kann beispielsweise mit einem Halte- und/oder Zentrierbereich versehen sein, über welchen die Handlinggruppe an ein Halte- und/oder Zentriergegenstück ansetzbar ist. Das Halte- und/oder Zentriergegenstück kann an einem Arbeitsort vorgehalten werden, der dazu bestimmt ist, dort die Handlinggruppe von unverfestigtem Baumaterial zu entfernen und/oder das Heraustrennen von Bauteilen, Verbindungsmittel und/oder Greifmitteln robotergestützt und/oder manuell auszuführen.
Die Verwendung einer Handlingstruktur kann sich als zweckmäßig erweisen, wenn diese derart ausgebildet ist, dass ein Verbindungsmittel andere mechanische Eigenschaften aufweist als ein Greifmittel, bevorzugt ist die Handlingstruktur derart ausgebildet, dass das wenigstens eine Greifmittel eine höhere Belastbarkeit, insbesondere (a) höhere Zugkräfte und/oder Druckkräfte aufnehmen kann und/oder übertragbar sind und/oder (b) eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweist, als das wenigstens eine Verbindungsmittel. Die Verbindungsmittel einer Handlinggruppe sind beispielsweise derart ausgelegt, dass diese eine fest und insbesondere steife Verbindung der mit diesem Verbindungsmittel verbundenen Bauteile ermöglicht. Die Greifmittel einer Handlinggruppe hingegen sind derart ausgebildet und/oder dimensioniert, dass diese sämtliche an ihnen angebundene Bauteile und/oder Verbindungsmittel fest und insbesondere steif verbinden. So kann beispielsweise durch Anheben an einem Greifbereich eines Greifmittels die komplette Handlinggruppe angehoben werden, dies auch insbesondere gegen die Einwirkung durch Reibung und/oder Gewichtskraft von angrenzendem, unverfestigtem Baumaterial. Die Greifmittel und/oder die Verbindungsmittel können auf deren jeweilige Funktion hin optimiert werden und dabei beispielsweise mit minimalem Volumen und damit mit minimalem Baumaterialverbrauch hergestellt werden. Die stärker belastbaren Greifmittel können sämtliche Bauteile und Verbindungsmittel einer Handlinggruppe tragen, d. h. z. B., dass die Handlinggruppe durch ein Anheben an dem Greifmittel angehoben werden kann und durch das Greifmittel das Eigengewicht der Handlinggruppe und damit sämtlicher Verbindungsmittel und Bauteile einer Handlinggruppe getragen werden kann. Mit anderen Worten ist das Greifmittel derart dimensioniert und/oder ausgelegt, dass dieses eine feste und insbesondere steife Verbindung mit der Handlinggruppe bildet. Vorzugsweise ist das Greifmittel derart dimensioniert und/oder ausgelegt, dass die Handlinggruppe aus der Baukammer trotz eines in den Hohlräumen der Handlinggruppe befindlichen und/oder auf der Handlinggruppe aufliegenden, unverfestigten Baumaterials durch Anheben an dem Greifmittel herausgezogen werden kann. In einer weitergehenden optionalen Ausführungsform bildet die wenigstens eine Handlinggruppe und die Handlingstruktur, insbesondere das zumindest eine Greifmittel, eine Baumstruktur. Hierbei kann beispielsweise eine auf dem Kopf stehende Baumstruktur bzw. eine umgekehrte Baumstruktur durch die Handlinggruppe gebildet werden. Hierbei können beispielsweise die Greifmittel zumindest abschnittsweise den zentralen Stamm bzw. Baumstamm und die Bauteile sowie die, die Bauteile untereinander verbindenden Verbindungsmittel die Baumkrone und ggf. die Verästelung der Baumkrone bilden. Die Wurzel des Baumstrukturvergleichs bildet hierbei beispielsweise das vorzugsweise freie Ende wenigstens eines Greifmittels, wobei dieses freie Ende vorzugsweise keine Verästelung ähnlich eines Wurzelwerks aufweist, sondern vielmehr einen zentralen Angriffsbereich bzw. den Greifbereich für einen Greifer eines Roboters und/oder eines Manipulators und/oder für eine Hand eines Werkers bildet. Der Greifbereich kann hierbei beispielsweise punkt- und/oder flächenförmig ausgebildet sein. Die Handlinggruppe kann durch Greifen, insbesondere Anheben, am Greifmittel, insbesondere am Greifbereich des Greifmittels, angehoben werden. D. h. z. B., dass das wenigstens eine Greifmittel, und insbesondere auch die Verbindungsmittel, derart angeordnet oder ausgebildet sind, dass die Handlinggruppe zumindest durch dessen Eigengewicht keinen Bruch, insbesondere keine bleibende Verformung, erfährt. Vorzugsweise ist die Handlinggruppe derart ausgebildet oder angeordnet, dass durch Greifen, insbesondere durch Anheben, der Handlinggruppe keine temporäre oder bleibende Verformung dieser ergibt.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn zumindest eine Handlingstruktur, insbesondere wenigstens ein Verbindungsmittel und/oder wenigstens ein Greifmittel, derart hergestellt wird, dass dieses wenigstens eine Sollbruchstelle aufweist, bevorzugt ist die wenigstens eine Sollbruchstelle derart angeordnet oder ausgebildet, dass nach einem Bruch der Sollbruchstelle das wenigstens eine Bauteil in einer vordefinierten Geometrie bzw. in einer Zielgeometrie vorliegt. Die Sollbruchstelle bildet eine einfache Möglichkeit für einen Werker und/oder einen Roboter eine Vereinzelung bzw. ein Trennen der Bauteile aus der Handlinggruppe zu erreichen. Mit anderen Worten wird das Heraustrennen der Bauteile und/oder der Handlingstruktur aus der Handlinggruppe vereinfacht. Durch eine gezielte geometrische Gestaltung und/oder durch eine gezielte Beeinflussung der entsprechenden Bereiche während des additiven Fertigungsverfahrens - beispielsweise durch Veränderung von Prozessparametern - kann ein vordefinierter Bruchlinienverlauf der Sollbruchstellen „eingestellt“ werden. Folglich kann beispielsweise ein Bruchlinienverlauf derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass nach einem Aufbrechen einer ein Verbindungsmittel mit einem Bauteil verbindenden Sollbruchstelle, das Bauteil ohne eine weitere Nachbearbeitung eine Wunschgeometrie aufweist. Sofern das Bauteil in einem nachgelagerten Verfahrensschritt mit weiteren Bauteilen verbunden wird (z. B. Zusammenbau) und/oder mit einer Beschichtung versehen wird, kann es vorteilhaft sein, wenn der Ort der Sollbruchstelle an dem Bauteil derart gewählt ist, dass der Ort der Sollbruchstelle im Endmontagezustand des Bauteils an einem im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Bauteils für eine Person nicht sichtbaren Ort (z. B. Rückseite) angeordnet ist. Insbesondere kann der Ort der Sollbruchstelle von einem in einem nachgelagerten Verfahrensschritt hinzukommenden Bauteil und/oder Beschichtung derart verdeckt werden, dass zumindest im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Ort der Sollbruchstelle für eine Person nicht sichtbar bzw. nicht wahrnehmbar ist. So kann beispielsweise der Ort der Sollbruchstelle, in einem nachgelagerten, das Bauteil umspritzenden Prozessschritt von dem an das Bauteil angespritzten Material überdeckt werden. Auch kann der Ort einer Sollbruchstelle an Ecken und/oder Kanten eines Bauteils angeordnet oder ausgebildet sein.
In einer weiterführenden, vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass zumindest zwei Sollbruchstellen an oder in wenigstens einer Handlingstruktur, insbesondere an oder in einem Verbindungsmittel und/oder an oder in wenigstens einem Greifmittel, hergestellt werden, wobei eine erste Sollbruchstelle eine erste Bruchkraft und/oder Krafteinwirkung in einer ersten Kraftrichtung zum Brechen der ersten Sollbruchstelle und eine zweite Sollbruchstelle eine zweite, zur ersten unterschiedlichen, Bruchkraft und/oder eine Krafteinwirkung in einer zweiten, zu der ersten Kraftrichtung unterschiedlichen Kraftrichtung zum Brechen der zweiten Sollbruchstelle erfordert, bevorzugt sind die erste und die zweite Sollbruchstelle an oder in demselben Verbindungsmittel und/oder an oder in demselben Greifmittel ausgebildet oder angeordnet, besonders bevorzugt sind die erste und die zweite Sollbruchstelle an zwei Endbereichen desselben Verbindungsmittels und/oder Greifmittels ausgebildet. Mit den zwei, unterschiedliche Trenneigenschaften aufweisenden Sollbruchstellen kann es erreicht werden, dass während des Heraustrennens von Verbindungsmitteln, von Greifmitteln und/oder von Bauteilen aus der Handlinggruppe die Einhaltung einer vordefinierten Reihenfolge für das Trennen der einzelnen Teile unterstützt wird. So kann beispielsweise durch die Ausgestaltung der wenigstens zwei Sollbruchstellen erreicht werden, dass für ein jeweiliges Auftrennen unterschiedliche Kraftrichtungen und/oder unterschiedliche Bruchkräfte erforderlich sind. Damit wird eine etwaige Gefahr eines versehentlichen bzw. unbeabsichtigten Trennens einer ersten Sollbruchstelle vor einer zweiten, zuvor zu trennenden Sollbruchstelle reduziert oder verhindert. Auch kann für ein Auftrennen mehrerer Sollbruchstellen eine vorgegebene Reihenfolge des Auftrennens der Sollbruchstellen vorgegeben werden.
Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, dass zumindest eine erste Sollbruchstelle derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese ein Trennen wenigstens eines Bauteils von einer Handlingstruktur, insbesondere von einem Verbindungsmittel, ermöglicht und eine zweite Sollbruchstelle derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese ein Trennen wenigstens eines Greifmittels aus einer Handlinggruppe ermöglicht, wobei die erste Sollbruchstelle eine erste Bruchkraft und/oder Krafteinwirkung in einer ersten Kraftrichtung zum Brechen der ersten Sollbruchstelle und die zweite Sollbruchstelle eine zweite, zur ersten unterschiedlichen Bruchkraft und/oder eine Krafteinwirkung in einer zweiten, zur ersten Kraftrichtung unterschiedlichen Kraftrichtung zum Brechen der zweiten Sollbruchstelle erfordert. Beispielsweise ist die erforderliche Bruchkraft zum Trennen der ersten Sollbruchstelle geringer als die erforderliche Bruchkraft zum Trennen der zweiten Sollbruchstelle. D. h., dass die Bauteile unter geringerem Kraftaufwand von der Handlingstruktur herausgebrochen werden können, als die Greifmittel von der Handlinggruppe. Es kann auch umgekehrt ausgelegt sein, wonach die Kraft zum Abtrennen eines Greifmittels von der Handlinggruppe geringer ist, als die Kraft zum Abtrennen eines Bauteils von der Handlingstruktur.
Die wenigstens eine Handlingstruktur kann beispielsweise derart hergestellt werden, dass die Handlingstruktur zumindest abschnittsweise eine stabförmige Form aufweist, bevorzugt weist das wenigstens eine Verbindungsmittel und/oder Greifmittel eine, zumindest drei stabförmige Arme umfassende Verzweigung auf. Die zumindest abschnittsweise stabförmig ausgebildete Handlingstruktur kann nach Art einer Strebe ausgebildet sein, insbesondere nach Art einer Zugstrebe.
In dem hierin beschriebenen additiven Fertigungsverfahren kann als Baumaterial ein Kunststoff verwendet werden, bevorzugt wird ein thermoplastischer Kunststoff verwendet. Das additive Fertigungsverfahren kann auf dem Prinzip eines selektiven Laserschmelzverfahren (SLS) bzw. auf dem Prinzip eines kunststoffbasierten 3D-Printing ausgeführt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass zumindest ein, wenigstens zwei Bauteile in seinem Innenraum aufnehmender Behälter zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile umfassenden Handlinggruppe durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials hergestellt wird und nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile, insbesondere nach Entfernen von losem und/oder unverfestigten Baumaterial, zumindest ein Bauteil, insbesondere sämtliche Bauteile, der wenigstens zwei Bauteile zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe aus dem Behälter entnommen wird. Durch die Bildung der Handlinggruppe wird es erreicht, dass während des Entfernens, insbesondere während des Absaugens, des unverfestigten Baumaterials ein versehentliches Entfernen eines Bauteils verhindert wird, da beispielsweise diese Bauteile von dem Behälter derart umgeben sind, dass sie diesen nicht ungewollt verlassen können. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass innerhalb eines Baujobs Bauteile über ein Verbindungsmittel miteinander verbunden sind und ferner die gleichen Bauteile oder andere Bauteile des Baujobs in einem mit aufgebauten Behälter, insbesondere einem eine Gitterstruktur aufweisenden, insbesondere für die darin befindlichen Bauteile einen Käfig bildenden, Behälter angeordnet sind.
Auch können die Bauteile über Verbindungsmittel mit dem Behälter selbst verbunden sein, dies ermöglicht ein weiter vereinfachtes gezieltes Auffinden der Bauteile und eine vereinfachte gezielte Identifikation bestimmter Bauteile. Die Verbindung der Bauteile mit dem Behälter ist auch dahingehend vorteilhaft, dass nach einem Öffnen des Behälters die Bauteile nicht herausfallen können, sondern in einer vordefinierten Lage und/oder Ausrichtung innerhalb des Behälters vorliegen.
Es ist ferner möglich, dass wenigstens zwei Behälter hergestellt werden, in deren Innenräumen jeweils wenigstens zwei Bauteile angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Behälter mit zumindest einer Handlingstruktur, insbesondere einem Verbindungsmittel und/oder einem Greifmittel, miteinander verbunden sind. Folglich können in einem Baujob mehrere Behälter mit jeweils in den Behältern vorliegenden Bauteilen hergestellt werden. Dabei können die Bauteile eines Behälters derart gewählt werden, dass diese zum Beispiel eine Gruppe von Bauteilen bildet, die für einen vorbestimmten Prozessschritt erforderlich sind. Beispielsweise bilden die in einem Behälter befindlichen Bauteile einen Bauteilesatz zur Ausführung einer bestimmten Montage. Somit können die in dem Behälter ggf. gefangenen, d. h. gegen herausfallen gesicherten Bauteile im, im Behälter befindlichen Zustand zu einem Montageort verbracht werden. In diesem Fall kann der Behälter als Transportverpackung oder als Transportverpackungsbestandteil eingesetzt werden. Damit wird es erreicht, dass am Montageort zuverlässig die richtigen Einzelbauteile eines Bauteilesatzes zur Ausführung eines bestimmten Montageschritts vorliegen. Mit anderen Worten ermöglicht der im additiven Fertigungsverfahren mit hergestellte Behälter einerseits eine erleichterte Entnahme und Freilegung der Bauteile von dem unverfestigten bzw. losem Baumaterial und andererseits kann der Behälter als Teil einer Verpackung oder als Bauteilträger für eine nachgelagerte Bearbeitung und/oder Montage dienen.
Der Behälter kann beispielsweise derart hergestellt werden, dass dieser wenigstens eine Baumaterialablauföffnung aufweist, durch welche unverfestigtes Baumaterial, insbesondere während eines Anhebens des Behälters durch Schwerkrafteinwirkung, aus dem Behälter entfernbar ist, bevorzugt ist die Baumaterialablauföffnung derart angeordnet oder ausgebildet, dass ein im Behälter befindliches Bauteil nicht durch die wenigstens eine Baumaterialablauföffnung hindurchtreten kann. Mit anderen Worten sind die Bauteile in dem Behälterinneren gefangen bzw. verliersicher dort verortet, wobei das unverfestigte Baumaterial im Behälterinneren durch die Baumaterialablauföffnungen herausgeführt werden kann. Beispielsweise kann durch eine Schüttelbewegung bzw. durch Erschütterung des Behälters das darin befindliche unverfestigte Baumaterial entweichen. Vorzugsweise wird das unverfestigte Baumaterial, insbesondere nach einer Überprüfung und/oder einer Siebung in einem neuen Bauprozess bzw. in einem weiteren Baujob als Baumaterial verwendet. Der Behälter kann Wandabschnitte aufweisen, wobei die Wandabschnitte vorzugsweise durch Wände gebildet werden, die zumindest abschnittsweise porös und/oder gitterartig aufgebaut und/oder ausgebildet sind. Durch die Poren der porösen Wände und/oder durch die Öffnungen der gitterartigen Wände kann unverfestigtes Baumaterial hindurchtreten und damit aus dem Innenraum des Behälters herausgeführt werden.
Es kann ferner optional vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Behälter und die wenigstens zwei Bauteile derart hergestellt werden, dass der Behälter eine Bauteilentnahmeöffnung aufweist, durch welche wenigstens eines der im Innenraum des Behälters angeordneten Bauteile hindurchtreten kann, bevorzugt ist die Bauteilentnahmeöffnung derart angeordnet oder ausgebildet, dass die im Innenraum des Behälters angeordneten Bauteile während eines Anhebens der Handlinggruppe nicht, insbesondere nicht durch Schwerkrafteinwirkung, durch die Bauteilentnahmeöffnung hindurchtreten kann. Beispielsweise sind die Bauteilentnahmeöffnungen des Behälters an einer Oberseite bzw. in Richtung der Entnahmebewegung des Behälters aus dem Bauraum der additiven Fertigungsanlage angeordnet und die wenigstens eine Baumaterialablauföffnung an einem gegenüberliegenden Wandbereich des Behälters angeordnet. So kann beispielsweise das unverfestigte, pulverförmige Baumaterial durch Schwerkrafteinwirkung nach unten ablaufen und die Bauteile durch die oben liegende Bauteilentnahmeöffnungen manuell oder durch einen Greifer eines Roboters und/oder eines Manipulators entnommen werden.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn wenigstens ein Behälter und die wenigstens zwei Bauteile innerhalb dieses Behälters derart hergestellt werden, dass die wenigstens zwei im Innenraum des Behälters angeordneten Bauteile in dem Innenraum des Behälters verliersicher aufgenommen sind, bevorzugt sind die im Innenraum des Behälters verliersicher aufgenommenen bzw. gefangenen Bauteile erst nach Öffnen des Behälters aus diesem entnehmbar. Schließlich kann es sich beispielsweise als vorteilhaft erweisen, wenn der Behälter ausschließlich durch zumindest abschnittsweise Zerstörung eines Bereichs des Behälters geöffnet wird. Eine verliersichere Aufnahme der wenigstens zwei Bauteile im Inneren des Behälters kann z. B. dadurch erreicht werden, dass die Bauteile über, während des additiven Fertigungsverfahrens mit aufgebauten, Verbindungsmittel mit dem Behälter und damit auch indirekt mit den weiteren Bauteilen im Inneren des Behälters verbunden sind. Diese Verbindung kann beispielsweise fest und/oder steif ausgebildet sein. Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit einer verliersicheren Aufnahme der wenigstens zwei Bauteile im Inneren des Behälters kann dadurch erreicht werden, dass die Bauteile oder über Verbindungsmittel miteinander verbundenen Bauteilgruppen, insbesondere das kleinste Bauteil, in deren Dimensionierung größer sind, als etwaige Öffnungen, insbesondere als die größte Öffnung, des Behälters, so dass die Bauteile nicht durch diese Öffnungen hindurchtreten können. Mit anderen Worten sind im letzteren Fall die Bauteile innerhalb des Behälters gegen ein Herausfallen gefangen. Ein derart für die in ihm befindlichen Bauteile geschlossen ausgebildeter Behälter kann vorzugsweise durch einen diesen zumindest abschnittsweise zerstörenden Einfluss (z. B. Sollbruchstelle) und/oder durch einen zerstörungsfreien Einfluss (z. B. Scharnier mit aufclipsbaren Verschlusselement) zum Entnehmen der in ihm befindlichen Bauteile geöffnet werden. Ein etwaiges Scharnier und/oder aufclipsbares Verschlusselement kann im Zuge des additiven Fertigungsverfahren mit aufgebaut werden.
Um die Handhabung und insbesondere eine Weiterverarbeitung und/oder Weiterverlagerung der aufgebauten Bauteile zu erleichtern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest ein an oder in wenigstens einem Bauteil, einem Behälter, einer Handlingstruktur, einem Verbindungsmittel, einem Greifmittel und/oder einer Handlinggruppe angeordnetes Markierungselement ausgebildet oder, insbesondere durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials, hergestellt wird. Ein derartiges Markierungselement kann beispielsweise über einen Sollbruchbereich mit dem Bauteil, dem Behälter, der Handlingstruktur, dem Verbindungsmittel, dem Greifmittel und/oder der Handlinggruppe verbunden und damit von dieser auf einfache Weise durch Aufbrechen der Verbindung lösbar befestigt sein. Das Markierungselement kann als wenigstens ein alphanumerisches Zeichen ausgebildet sein, alternativ oder zusätzlich kann das Markierungselement als optoelektronisch erfassbare Schrift vorgesehen sein, die vorzugsweise aus verschieden breiten Strichen und/oder Punkten und dazwischenliegenden Lücken mit möglichst hohem Kontrast besteht, z. B. ein Strichcode oder ein 2D-Code. Das Markierungselement kann damit von einem Werker und/oder von einer Erfassungseinrichtung, wie z. B. einem Scanner, erfasst werden und eine Zuordnungsinformation bzw. eine Identifikationsinformation des entsprechenden Bauteils, Behälters, Handlingstruktur, Verbindungsmittels, Greifmittels und/oder Handlinggruppe umfassen. Dabei kann wenigstens ein Markierelement derart ausgebildet und/oder hergestellt sein, dass es eine Identifikationsinformation zu dem mit dem Markierelement verbundenen Bauteil, Behälter, Handlingstruktur, Verbindungsmittel, Greifmittel und/oder Handlinggruppe aufweist. In einer Datenbank kann beispielsweise eine Zuordnungsinformation bzw. Identifikationsinformation zur Zuordnung eines Markierelementes zu einem bestimmten Bauteil, Behälter und/oder Verbindungsmittel hinterlegt sein. Der Sollbruchbereich zum Trennen eines Markierelementes kann derart ausgebildet sein, dass dieser zu dessen Auftrennen bzw. Aufbrechen eine gleiche hohe oder höhere Bruchkraft erfordert, als zur Trennung wenigstens einer Sollbruchstelle, vorzugsweise sämtlicher Sollbruchstellen, der in einem Aufbauprozess erzeugten Bauteile, Behälter, Verbindungsmittel, Greifmittel und/oder Handlinggruppen erforderlich ist. Insbesondere können die, wenigstens ein Greifmittel, wenigstens ein Verbindungsmittel und/oder wenigstens ein Bauteil miteinander verbindenden Sollbruchstellen eine geringere Trennungskraft erfordern, als für die Trennung des das Markierelement von einem Bauteil, Behälter, Verbindungsmittel, Greifmittel und/oder Handlinggruppe lösenden Sollbruchbereichs notwendig ist. Damit kann gewährleistet werden, dass die Zuordnungs- bzw. Identifikationsinformation als letztes bzw. am unwahrscheinlichsten durch z. B. Unachtsamkeit sich von seinem Verbindungspartner lösen kann. Somit ist die Identifikation des mit dem Markierelement versehen Elements zu einem möglichst hohen Grad gewährleistet. Das Markierungselement kann beispielsweise im generativen Fertigungsverfahren selbst, und damit während des Aufbaus der Bauteile, hergestellt werden. Alternativ kann das Markierungselement als separat hergestelltes, vorgefertigtes Element, während der Herstellung des Bauteils, des Behälters, der Handlingstruktur, des Verbindungsmittels, des Greifmittels und/oder einer Handlinggruppe in deren Herstellungsprozess eingebracht und verbunden werden.
In einer weiteren optionalen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Bauteile innerhalb eines Behälters und/oder innerhalb eines zur Verfügung stehenden Bauraumvolumens einer additiven Fertigungsvorrichtung vermittels einer Nestingsoftware in deren Position und/oder Ausrichtung zueinander positioniert und/oder ausgerichtet werden. Die Nestingsoftware bzw. Schachtelungssoftware führt eine platzsparende Anordnung und/oder Ausrichtung von zumindest der Bauteile innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauvolumens aus. Ferner können für die Anordnung und/oder Ausrichtung der Bauteile Zusatzbedingung von der Nestingsoftware berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine Zusatzbedingung die Anordnung, Ausrichtung und/oder Ausbildung der Verbindungsmittel und/oder Greifmittel und insbesondere deren Geometrie, Dimensionierung, Position und Ausrichtung betreffen. Auch kann eine derartige Zusatzbedingung die Handhabung der Handlinggruppe allgemein und/oder deren Herausziehen aus einem noch mit unverfestigten Baumaterial versehenem Baubereich berücksichtigen.
Die sukzessive schichtweise selektive Verfestigung des Baumaterials kann vermittels eines, die wenigstens zwei additiv herzustellenden Bauteile und (a) die wenigstens eine additiv herzustellende Handlingstruktur, insbesondere Verbindungsmittel und/oder Greifmittel, und/oder (b) den wenigstens einen herzustellenden Behälter umschreibenden Datensatzes erfolgen. Dieser Datensatz kann beispielsweise die Betriebsparameter für die additive Fertigungsvorrichtung vorgeben und kann ferner z. B. eine Laser- und/oder Scanneransteuerung umfassen.
Neben dem Verfahren zur Herstellung wenigstens zweier Bauteile betrifft die Erfindung auch eine Handlinggruppe bestehend aus wenigstens zwei Bauteilen und (a) einem Verbindungsmittel und/oder (b) einem Behälter, hergestellt nach einem hierin beschriebenen Verfahren. Insbesondere umfasst die Handlinggruppe wenigstens zwei Bauteile die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug verbaubar sind.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Handlinggruppe übertragbar bzw. anzuwenden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung einer Handlinggruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Prinzipdarstellung einer Handlinggruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
3 eine Prinzipdarstellung einer Handlinggruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
4 eine Prinzipdarstellung einer Handlinggruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5 eine Prinzipdarstellung einer Handlinggruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In 1 zeigt eine Handlinggruppe 1 bestehend aus drei Bauteilen 2, 2', 2", 2"', insbesondere Fahrzeugbauteile, welche in einem additiven Herstellungsverfahren durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials 3 mit wenigstens einem Energiestrahl (nicht dargestellt) hergestellt werden. In der 1 befindet sich die bereits fertiggestellte Handlinggruppe 1 in einer Baukammer 7 einer additiven Fertigungsvorrichtung (nicht dargestellt) und ist von unverfestigtem bzw. losem Baumaterial 3 umgeben. Als Baumaterial 3 wird ein Kunststoff verwendet, hierbei kann es sich bevorzugt um einen thermoplastischen Kunststoff handeln. Während der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' wird die, zumindest zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' verbindende Handlingstruktur 4 zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' umfassenden Handlinggruppe 1 durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials 3 hergestellt. Die Handlingstruktur 4 weist dabei in der Ausführungsform der 1 zwei Verbindungsmittel 5, 5` auf, wobei ein erstes Verbindungsmittel 5 ein erstes Bauteil 2 mit einem zweiten Bauteil 2' und ein zweites Verbindungsmittel 5` ein zweites Bauteil 2` mit einem dritten Bauteil 2" verbindet. Ferner weist die Handlingstruktur 4 ein Greifmittel 6 auf, das in der beispielshaften Ausführungsform gemäß 1 insbesondere stabförmig ausgebildet ist und einenends am zweiten Bauteil 2` befestigt ist und andernends sich bis zum oberen Rand 8 der Baukammer 7 und damit durch das unverfestigte Baumaterial 3 hindurch bis zur Entnahmeoberfläche der Baukammer 7 erstreckt. Nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"', insbesondere nach Entfernen von losem und/oder unverfestigten Baumaterial 3 von den Bauteilen 2, 2', 2", 2"', wird die Handlingstruktur 4 von zumindest einem, insbesondere von sämtlichen, der wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe 1 getrennt. Dadurch, dass die Handlingstruktur 4 und damit die Verbindungsmittel 5, 5` und das Greifmittel 6 von den Bauteilen 2, 2', 2", 2"' getrennt werden, liegen danach die Bauteile 2, 2', 2", 2"' vorzugweise in deren Wunschform vor, ohne dass eines nachgelagerten Nachbearbeitungsschrittes bedarf. Die Handlingstruktur 4 ist durch wenigstens ein Verbindungsmittel 5, 5' zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile 2, 2', 2", 2"' zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' umfassenden Handlinggruppe 4 und durch wenigstens ein Greifmittel 6 zum Greifen und/oder Handhaben der Handlinggruppe 1 gebildet, wobei das wenigstens eine Verbindungsmittel 5, 5` und/oder das wenigstens eine Greifmittel 6 durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials 2, 2', 2", 2"' hergestellt wird.
Ferner ist die Handlingstruktur 4 derart ausgebildet, dass ein Verbindungsmittel 5, 5` andere mechanische Eigenschaften aufweist als ein Greifmittel 6, bevorzugt ist die Handlingstruktur 4 derart ausgebildet, dass das wenigstens eine Greifmittel eine höhere Belastbarkeit, insbesondere (a) höhere Zugkräfte und/oder Druckkräfte aufnehmen kann und/oder übertragbar sind und/oder (b) eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweist, als das wenigstens eine Verbindungsmittel 5, 5'. Aus 2 ist schematisch erkennbar, dass es vorgesehen sein kann, dass die wenigstens eine Handlinggruppe 1, vorzugsweise zumindest die Handlingstruktur 4, insbesondere das zumindest eine Greifmittel 6, eine Baumstruktur bildet. Dabei ist das Greifmittel 6 quasi als Baumstamm ausgebildet, wohingegen die Verbindungsmittel 5, 5` und die unmittelbar an den Bauteilen 2, 2', 2", 2"' angrenzenden Bereiche des Greifmittels 6 schwächer dimensioniert sind und quasi die Baumkrone bzw. ein Astwerk einer Baumstruktur bilden. Diese Baumstruktur in 2 ist auf den Kopf gestellt bzw. invertiert, d. h., dass der Baumstamm bzw. das Greifmittel 6 nach oben weist, also zu der Entnahmeöffnung einer Baukammer 7 zugewandt ist. Die Baumkrone bzw. zumindest die Bauteile 2, 2', 2", 2'" und/oder zumindest die Verbindungsmittel 5, 5` und/oder die an die Bauteile 2, 2', 2", 2"' angrenzenden Bereiche des Greifmittels 6 sind tieferliegend und von der Entnahmeöffnung (z. B. dem oberer Rand 8) der Baukammer 7 entfernter angeordnet. Durch die Baumstruktur kann die Handlinggruppe 1 beispielsweise durch Ergreifen des Baumstammes in einem Stück aus der Baukammer herausgezogen werden.
Die Handlingstruktur 4 ist derart hergestellt bzw. ausgebildet, dass diese wenigstens eine Sollbruchstelle 9, 10 aufweist, bevorzugt ist die wenigstens eine Sollbruchstelle 9, 10 derart angeordnet oder ausgebildet, dass nach einem Bruch der Sollbruchstelle 9, 10 das wenigstens eine Bauteil 2, 2', 2", 2"' in einer Zielgeometrie vorliegt. Wie in 1 ersichtlich sind an den Verbindungsmittels 5, 5` an den Kontaktbereichen zu den Bauteilen 2, 2', 2", 2"' Sollbruchstellen 9 angeordnet. Die Bauteile 2, 2', 2", 2"' und die Verbindungsmittel 5, 5' sind über das mittige Bauteil 2' mit dem Greifmittel 6 verbunden, wobei das Greifmittel 6 im Kontaktbereich mit dem Bauteil 2' eine Sollbruchstelle 10 aufweist. Damit kann die gezeigte Ausführungsform beispielhaft zwei Sollbruchstellen 9, 10 bzw. zwei Arten von Sollbruchstellen 9, 10 aufweisen, die an oder in wenigstens einer Handlingstruktur 4 hergestellt sind. Die Andersartigkeit der Sollbruchstellen 9, 10 kann dabei derart gestaltet sein, dass eine erste Sollbruchstelle 9 eine erste Bruchkraft und/oder Krafteinwirkung in einer ersten Kraftrichtung zum Brechen der ersten Sollbruchstelle 9 und eine zweite Sollbruchstelle 10 eine zweite, zur ersten unterschiedlichen, Bruchkraft und/oder eine Krafteinwirkung in einer zweiten, zu der ersten Kraftrichtung unterschiedlichen Kraftrichtung zum Brechen der zweiten Sollbruchstelle 10 erfordert. Auch die zwei, an oder in demselben Verbindungsmittel 5, 5` und/oder an oder in demselben Greifmittel 6 ausgebildeten oder angeordneten Sollbruchstellen 9, 10 können derart ausgebildet sein, dass sie zum Aufbrechen unterschiedliche Bruchkräfte und/oder Krafteinwirkungsrichtungen erfordern. Vorzugsweise sind wenigstens zweite Sollbruchstellen 9, 10 an zwei Endbereichen 12, 12', 13, 13` desselben Verbindungsmittels 5, 5` und/oder Greifmittels 6 ausgebildet, vgl. 1 und 2.
Gemäß 1 ist es möglich, dass zumindest eine erste Sollbruchstelle 9 derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese ein Trennen wenigstens eines Bauteils 2, 2', 2", 2"' von einer Handlingstruktur 4, insbesondere von einem Verbindungsmittel 5, 5', ermöglicht und eine zweite Sollbruchstelle 10 derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese ein Trennen wenigstens eines Greifmittels 6 aus einer Handlinggruppe 1 bzw. von einem Bauteil 2' ermöglicht, wobei die erste Sollbruchstelle 9 eine erste Bruchkraft und/oder Krafteinwirkung in einer ersten Kraftrichtung zum Brechen der ersten Sollbruchstelle 9 und die zweite Sollbruchstelle 10 eine zweite, zur ersten unterschiedliche Bruchkraft und/oder eine Krafteinwirkung in einer zweiten, zur ersten Kraftrichtung unterschiedlichen Kraftrichtung zum Brechen der zweiten Sollbruchstelle 10 erfordert. Dabei kann beispielsweise die erforderliche Bruchkraft zum Trennen der ersten Sollbruchstelle 9 geringer als die erforderliche Bruchkraft zum Trennen der zweiten Sollbruchstelle 10 sein. Damit wird es erreicht, dass sich die Verbindungsmittel 5, 5` leichter aus der Handlinggruppe 1 heraustrennen lassen, als die für die Handhabung (z. B. für ein manuelles und/oder automatisiertes Greifen) der Handlinggruppe 1 verwendete Greifmittel 6. Die Verbindungsmittel 5, 5` können nach einem Trennen des Greifmittels 6 von den Bauteilen 2, 2', 2", 2"' eine Verbindung der Bauteile 2, 2', 2", 2"' ermöglichen. Auch können die Verbindungsmittel 5, 5', dadurch dass diese einen Beitrag zur Verbindung der Bauteile 2, 2', 2", 2"' leisten dazu verwendet werden, das Greifmittel 6 schwächer zu dimensionieren.
In 3 sind das zweite und dritte Bauteil 2', 2" direkt mit dem Greifmittel 6 verbunden, das erste Bauteil 2 ist über das Verbindungsmittel 5 und das zweite Bauteil 2` indirekt mit dem Greifmittel 6 verbunden. Beispielsweise kann die Gruppe gebildet aus dem ersten und zweiten Bauteil 2, 2` sowie dem Verbindungsmittel 5 nach Trennen des Greifmittels 6 von dem zweiten Bauteil 2' ein Gebinde für eine weitere Verwendung z. B. einen Transport der Bauteile 2, 2` zu deren Bestimmungsort verwendet werden. Die Handlingstruktur 4 kann zumindest abschnittsweise eine stabförmige Form aufweisen, wobei das wenigstens eine Greifmittel 6 eine zumindest drei stabförmige Arme 14, 14', 14" umfassende Verzweigung umfasst. Auch hierbei ist die beispielhafte Baumstruktur erkennbar, so dass der am stärksten dimensionierte Ast 14 den Baumstamm und die schwächer dimensionierten Arme 14', 14" als die Verzweigungen im Bereich der Baumkrone angesehen werden können.
In den 4 und 5 wird zusätzlich zu der Verbindung wenigstens zweier Bauteile 2, 2', 2", 2"' mittels einer Handlingstruktur 4 bzw. mittels eines Verbindungsmittels 5, 5` zusätzlich ein wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' in seinem Innenraum 16, 16' aufnehmender Behälter 15, 15' zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2'" umfassenden Handlinggruppe 1 durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials 3 hergestellt. Nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2''', insbesondere nach Entfernen von losem und/oder unverfestigten Baumaterial 3, wird zumindest eines, insbesondere sämtliche, der wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe 1 aus dem Behälter 15, 15' entnommen. Der wenigstens eine Behälter 15, 15' wird derart hergestellt, dass dieser wenigstens eine Baumaterialablauföffnung 17, 17' aufweist, durch welche unverfestigtes Baumaterial 3, insbesondere während eines Anheben des Behälters 15, 15' durch Schwerkrafteinwirkung, aus dem Behälter 15, 15' entfernbar ist, bevorzugt ist die Baumaterialablauföffnung 17, 17` derart angeordnet oder ausgebildet, dass ein im Behälter 15, 15' befindliches Bauteil 2, 2', 2", 2"' nicht durch die wenigstens eine Baumaterialablauföffnung 15, 15' hindurchtreten kann.
Der wenigstens eine Behälter 15, 15' und die wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' werden derart hergestellt, dass der Behälter 15, 15' eine Bauteilentnahmeöffnung 18, 18' aufweist, durch welche wenigstens eines der im Innenraum 16, 16' des Behälter 15, 15' angeordneten Bauteile 2, 2', 2", 2"' hindurchtreten kann, bevorzugt ist die Bauteilentnahmeöffnung 18, 18' derart angeordnet oder ausgebildet, dass die im Innenraum 16, 16' des Behälters 15, 15' angeordneten Bauteile 2, 2', 2", 2"' während eines Anhebens der Handlinggruppe 1 nicht, insbesondere nicht durch Schwerkrafteinwirkung, durch die Bauteilentnahmeöffnung 18, 18' hindurchtreten kann.
Wie in 4 ersichtlich können zumindest ein Behälter 15 und die wenigstens zwei Bauteile 2, 2', 2", 2"' derart hergestellt werden, dass die wenigstens zwei im Innenraum 16 des Behälters 15 angeordneten Bauteile 2, 2', 2", 2"' in dem Innenraum 16 des Behälters verliersicher aufgenommen sind. Die Verliersicherung ist in dem in 4 gezeigten Behälter 15 dadurch erreicht, dass die Bauteile 2, 2" direkt und das Bauteil 2` indirekt über das Verbindungsmittel 5 sowie das Bauteil 2 über Verbindungsstrukturen 25, 25` mit dem Behälter 15 bzw. mit der Innenwand des Behälters verbunden sind. Diese Verbindung kann vorzugsweise als eine feste und/oder steife Verbindung ausgebildet sein. Die Verbindungsstrukturen 25, 25` können über Sollbruchstellen 26, 26` mit dem wenigstens einen Bauteil 2, 2', 2", 2''', mit wenigstens einem Verbindungsmittel 5, 5` und/oder mit dem Behälter 5, 5` bzw. mit der Behälterinnenwand verbunden sein. Dadurch dass die Bauteile 2, 2', 2", 2"' über die Verbindungsstrukturen 25, 25` mit dem Behälter 15 verbunden sind können sie nicht aus dem Behälter 15 herausfallen. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil oder sämtliche, im Innenraum 16' des Behälters 15, 15' angeordneten Bauteile 2, 2', 2", 2"' erst nach einem Öffnen des Behälters 15, 15' entnehmbar sind. Im Behälter 15' sind die Bauteile 2, 2` derart mittels des Verbindungsmittels 5 verbunden, dass diese im verbundenen Zustand nicht aus der Entnahmeöffnung 18' hindurchtreten können. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die im Behälter befindlichen Bauteile 2, 2', 2", 2"' ausschließlich durch zumindest abschnittsweise Zerstörung eines Behälterbereichs (nicht dargestellt) entnommen werden können. Erst mit der zumindest abschnittsweisen Zerstörung eines Behälterbereichs wird eine Entnahmeöffnung 18, 18' gebildet, durch welche die Bauteile 2, 2', 2", 2"' entnommen werden können.
Das in 5 gezeigte Greifmittel 6 ist direkt mit einem Behälter 15 und mit einem nicht in einem Behälter befindlichen Bauteil 2'" verbunden, wobei sich in dem Behälter 15 weitere Bauteile 2, 2', 2", 2"' befinden. Sofern innerhalb eines Baujobs mehrere Behälter 15, 15' aufgebaut werden, kann es vorgesehen sein, dass die Behälter 15, 15' über wenigstens ein Verbindungsmittel 5" verbunden sind und das Verbindungsmittel 5" durch an diesem angeordnete oder ausgebildete Sollbruchstellen 26, 26` komfortabel und definiert von den Behältern 15, 15' trennbar ist.
In wenigstens einem Behälter 15, 15' können auch einzelne oder sämtliche darin befindlichen Bauteile 2, 2', 2", 2"' ohne ein Verbindungsmittel 5, 5` zu einem weiteren Bauteil 2, 2', 2", 2"' und/oder ohne eine Verbindungsstruktur 25 zu dem Behälter 15, 15' angeordnet oder ausgebildet sein. Mit anderen Worten liegen derartige Bauteile 2, 2', 2", 2"' damit lose im Inneren 16, 16' eines Behälters 15, 15' vor.
Wie in 1 dargestellt kann an oder in wenigstens einem Bauteil 2, 2', 2", 2"', einer Handlingstruktur 4, einem Verbindungsmittel 5, 5', einem Greifmittel 6 und/oder einer Handlinggruppe 1 ein Markierungselement 19, 19', 19", 20, 21 angeordnet sein. Gemäß 4 kann auch in oder an einem Behälter 15, 15' ein Markierungselement 27 angeordnet sein. Das Markierungselement 19, 19', 19", 20, 21, 27 kann als vorgefertigtes Element ausgebildet sein und in den additiven Fertigungsprozess eingebracht werden. Alternativ kann das Markierungselement 19, 19', 19", 20, 21, 27 im additiven Fertigungsprozess selbst mit hergestellt werden. Das Markierungselement 19, 19', 19", 20, 21, 27 ist über einen Sollbruchbereich 22, 22', 22", 23, 24, 28 mit dem Bauteil 2, 2', 2", 2"', dem Behälter15, 15', dem Verbindungsmittel 5, 5', dem Greifmittel 6 und/oder der Handlinggruppe 1 verbunden. Diese Sollbruchbereiche 22, 22', 22", 23, 24, 28 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass für deren Aufbrechen eine höhere Kraft erforderlich ist als für das Aufbrechen einer oder vorzugsweise sämtlicher Sollbruchstelle(n) 9, 10, 26, 26` zum Trennen eines Verbindungsmittels 5, 5` und/oder zum Trennen eines Greifmittels 6 von einem Bauteil 2, 2', 2", 2"' und/oder zum Trennen eines Behälters 15 von wenigstens einem weiteren Behälter 15'. Dadurch, dass die die Markierungselemente 19, 19', 19", 20, 21, 27 abtrennenden Sollbruchbereiche 22, 22', 22", 23, 24, 28 schwerer abzutrennen sind als sonstige Sollbruchstellen 9, 10, 26, 26' der Handlinggruppe 1 wird es erreicht, dass die Identifikation der Bauteile 2, 2', 2", 2"', der Verbindungsmittel 5, 5', der Greifmittel 6, der Handlinggruppe 1 und/oder der Handlingstruktur 4 gegeben ist.
Aus der Baukammer 7 der additiven Fertigungsvorrichtung (nicht dargestellt) kann eine Handlinggruppe 1 bestehend aus wenigstens zwei Bauteilen 2, 2', 2", 2"' und (a) einem Verbindungsmittel 5, 5` und/oder (b) einem Behälter 15, 15', hergestellt nach einem hierin genannten Verfahren, entnommen werden. Die Entfernung des unverfestigten bzw. losen Baumaterials 3 kann zumindest teilweise noch innerhalb der Baukammer 7 und/oder zumindest teilweise außerhalb der Baukammer 7 vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Handlinggruppe
2, 2', 2", 2'": Bauteil
3: Baumaterial
4: Handlingstruktur
5, 5`: Verbindungsmittel
6: Greifmittel
7: Baukammer
8: Rand
9: Sollbruchstelle
10: Sollbruchstelle
12, 12': Endbereich
13, 13`: Endbereich
14, 14', 14": Arm
15, 15': Behälter
16, 16': Innenraum
17, 17': Baumaterialablauföffnung
18, 18`: Bauteilentnahmeöffnung
19, 19', 19": Markierungselement
20: Markierungselement
21: Markierungselement
22, 22', 22": Sollbruchbereich
23: Sollbruchbereich
24: Sollbruchbereich
25: Verbindungsstruktur
26, 26': Sollbruchstelle
27: Markierungselement
28: Sollbruchbereich

Claims

Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens zweier Bauteile (2, 2', 2", 2"'), insbesondere Fahrzeugbauteile, durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials (3) mit wenigstens einem Energiestrahl, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') zumindest eine wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') verbindende Handlingstruktur (4), insbesondere umfassend ein Verbindungsmittel (5, 5'), zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') umfassenden Handlinggruppe (1) durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials (3) hergestellt wird und nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"'), insbesondere nach Entfernen von unverfestigtem Baumaterial (3), die Handlingstruktur (4) von zumindest einem, insbesondere von sämtlichen, der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe (1) getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingstruktur (4) durch wenigstens ein Verbindungsmittel (5, 5') zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile (2, 2', 2", 2"') zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') umfassenden Handlinggruppe (1) und durch wenigstens ein Greifmittel (6) zum Greifen und/oder Handhaben der Handlinggruppe (1) gebildet wird, wobei das wenigstens eine Verbindungsmittel (5, 5') und/oder das wenigstens eine Greifmittel (6) durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials (3) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlingstruktur (4) verwendet wird, die derart ausgebildet ist, dass ein Verbindungsmittel (5, 5') andere mechanische Eigenschaften aufweist als ein Greifmittel (6), bevorzugt ist die Handlingstruktur (4) derart ausgebildet, dass das wenigstens eine Greifmittel (6) eine höhere Belastbarkeit, insbesondere - höhere Zugkräfte und/oder Druckkräfte aufnehmen und/oder übertragbar sind und/oder - eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweist, als das wenigstens eine Verbindungsmittel (5, 5'), besonders bevorzugt bildet die wenigstens eine Handlinggruppe (1), insbesondere das zumindest eine Greifmittel (6), eine Baumstruktur.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Handlingstruktur (4), insbesondere wenigstens ein Verbindungsmittel (5, 5') und/oder ein Greifmittel (6), derart hergestellt wird, dass diese wenigstens eine Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) aufweist, bevorzugt ist die wenigstens eine Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) derart angeordnet oder ausgebildet, dass nach einem Bruch der Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) das wenigstens eine Bauteil (2, 2', 2", 2'") in einer Zielgeometrie vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Sollbruchstellen (9, 10, 26, 26`) an oder in wenigstens einer Handlingstruktur (4), insbesondere an oder in einem Verbindungsmittel (5, 5') und/oder an oder in wenigstens einem Greifmittel (6), hergestellt werden, wobei eine erste Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) eine erste Bruchkraft und/oder Krafteinwirkung in einer ersten Kraftrichtung zum Brechen der ersten Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26') und eine zweite Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) eine zweite, zur ersten unterschiedlichen, Bruchkraft und/oder eine Krafteinwirkung in einer zweiten, zu der ersten Kraftrichtung unterschiedlichen Kraftrichtung zum Brechen der zweiten Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) erfordert, bevorzugt sind die erste und die zweite Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) an oder in demselben Verbindungsmittel (5, 5') und/oder an oder in demselben Greifmittel (6) ausgebildet oder angeordnet, besonders bevorzugt sind die erste und die zweite Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) an zwei Endbereichen (12, 12', 13, 13`) desselben Verbindungsmittels (5, 5') und/oder desselben Greifmittels (6) angeordnet oder ausgebildet.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26') derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese ein Trennen wenigstens eines Bauteils (2, 2', 2", 2'") von einer Handlingstruktur (4), insbesondere von einem Verbindungsmittel (5, 5'), ermöglicht und eine zweite Sollbruchstelle (10) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese ein Trennen wenigstens eines Greifmittels (6) aus einer Handlinggruppe (1) ermöglicht, wobei die erste Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) eine erste Bruchkraft und/oder Krafteinwirkung in einer ersten Kraftrichtung zum Brechen der ersten Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26`) und die zweite Sollbruchstelle (10) eine zweite, zur ersten unterschiedliche Bruchkraft und/oder eine Krafteinwirkung in einer zweiten, zur ersten Kraftrichtung unterschiedlichen Kraftrichtung zum Brechen der zweiten Sollbruchstelle (10) erfordert, bevorzugt ist die erforderliche Bruchkraft zum Trennen der ersten Sollbruchstelle (9, 10, 26, 26') geringer als die erforderliche Bruchkraft zum Trennen der zweiten Sollbruchstelle (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Handlingstruktur (4) derart hergestellt wird, dass die Handlingstruktur (4) zumindest abschnittsweise eine stabförmige Form aufweist, bevorzugt weist das wenigstens eine Verbindungsmittel (5, 5') und/oder Greifmittel (6) eine zumindest drei stabförmige Arme (14, 14', 14") umfassende Verzweigung auf.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Baumaterial (3) ein Kunststoff verwendet wird, bevorzugt wird ein thermoplastischer Kunststoff verwendet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') in seinem Innenraum (16, 16') aufnehmender Behälter (15, 15') zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren, die wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') umfassenden Handlinggruppe (1) durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials (3) hergestellt wird und nach der Herstellung der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"'), insbesondere nach Entfernen von unverfestigtem Baumaterial (3), zumindest eines, insbesondere sämtliche, der wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2"') zum zumindest abschnittsweisen Auflösen der Handlinggruppe (1) aus dem Behälter (15, 15') entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Behälter (15, 15') derart hergestellt wird, dass dieser wenigstens eine Baumaterialablauföffnung (17, 17`) aufweist, durch welche unverfestigtes Baumaterial (3), insbesondere während eines Anheben des Behälters (15, 15') durch Schwerkrafteinwirkung, aus dem Behälter (15, 15') entfernbar ist, bevorzugt ist die Baumaterialablauföffnung (17, 17') derart angeordnet oder ausgebildet, dass ein im Behälter (15, 15') befindliches Bauteil (2, 2', 2") nicht durch die wenigstens eine Baumaterialablauföffnung (17, 17') hindurchtreten kann.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Behälter (15, 15') und die wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2'") derart hergestellt werden, dass der Behälter (15, 15') eine Bauteilentnahmeöffnung (18, 18`) aufweist, durch welche wenigstens eines der im Innenraum (16, 16') des Behälter (15, 15') angeordneten Bauteile (2, 2', 2") hindurchtreten kann, bevorzugt ist die Bauteilentnahmeöffnung (18, 18') derart angeordnet oder ausgebildet, dass die im Innenraum (16, 16') des Behälters (15, 15') angeordneten Bauteile (2, 2', 2") während eines Anhebens der Handlinggruppe (1) nicht, insbesondere nicht durch Schwerkrafteinwirkung, durch die Bauteilentnahmeöffnung (18, 18') hindurchtreten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Behälter (15, 15') und die wenigstens zwei Bauteile (2, 2', 2", 2'") derart hergestellt werden, dass die wenigstens zwei im Innenraum (16, 16') des Behälters (15, 15') angeordneten Bauteile (2, 2', 2") in dem Innenraum (16, 16') des Behälters (15, 15') verliersicher aufgenommen sind, bevorzugt sind die im Innenraum (16, 16') des Behälters (15, 15') verliersicher aufgenommenen Bauteile (2, 2', 2") erst nach einem Öffnen des Behälters (15, 15') entnehmbar, besonders bevorzugt ist der Behälter (15, 15') ausschließlich durch zumindest abschnittsweise Zerstörung eines Bereichs des Behälters (15, 15') zu öffnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein an oder in wenigstens einem Bauteil (2, 2', 2", 2'"), einem Behälter (15, 15'), einer Handlingstruktur (4), einem Verbindungsmittel (5, 5'), einem Greifmittel (6) und/oder einer Handlinggruppe (1) angeordnetes Markierungselement (19, 19', 19", 20, 21, 27), insbesondere als vorgefertigtes Element, ausgebildet ist oder, insbesondere durch sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Schichten des Baumaterials, hergestellt wird, bevorzugt ist das Markierungselement (19, 19', 19", 20, 21, 27) über einen Sollbruchbereich (22, 22', 22", 23, 24, 28) mit dem Bauteil (2, 2', 2", 2'"), dem Behälter (15, 15'), dem Verbindungsmittel (5, 5'), dem Greifmittel (6) und/oder der Handlinggruppe (1) verbunden.
Handlinggruppe (1) bestehend aus wenigstens zwei Bauteilen (2, 2', 2", 2'"), insbesondere Fahrzeugbauteilen und einem Verbindungsmittel (5, 5') hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.