DE102018206147A1

DE102018206147A1 - Additives Fertigungsverfahren

Info

Publication number: DE102018206147A1
Application number: DE102018206147.5A
Authority: DE
Inventors: Raphael Koch; Lars Bognar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN110385433A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren, wobei ein Objekt (10) gefertigt wird, indem metallisches Pulver (8) schichtweise auf einer Basis (2) aufgetragen und mittels eines Laserstrahls (6) bereichsweise verschmolzen wird. Um ein additives Fertigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem sich Prototypen mit angepassten mechanischen Eigenschaften herstellen lassen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass innerhalb des Objekts (10) erste Bereiche (11) mit einer niedrigen Härte und zweite Bereiche (12) mit einer hohen Härte vorgesehen sind und den ersten Bereichen (11) nach dem bereichsweisen Verschmelzen und vor dem Auftragen einer nachfolgenden Schicht selektiv zusätzliche Wärme zugeführt wird, wodurch ihre Härte gegenüber den zweiten Bereichen (12) reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren.
Es existieren heutzutage verschiedene Verfahren, mittels derer basierend auf Konstruktionsdaten dreidimensionale Modelle aus formlosen oder formneutralen Materialien wie Pulvern (ggf. unter Zusatz eines Bindemittels) oder Flüssigkeiten (was auch zeitweise aufgeschmolzene Feststoffe einschließt) hergestellt werden können. Diese Verfahren sind auch unter Sammelbegriffen wie „Rapid Prototyping“, „Rapid Manufacturing“ oder „Rapid Tooling“ bekannt. Oftmals findet hierbei ein Urformungsschritt statt, bei dem das Ausgangsmaterial entweder von vornherein flüssig vorliegt oder zwischenzeitig verflüssigt wird und an vorgesehener Stelle aushärtet. Ein bekanntes Verfahren ist hierbei das sogenannte Schmelzbeschichten (fused filament fabrication, FFF), bei dem ein Werkstück schichtweise aus thermoplastischem Kunststoff aufgebaut wird. Der Kunststoff wird z.B. pulverförmig oder strangförmig zugeführt, aufgeschmolzen und in geschmolzener Form von einem Druckkopf appliziert, der nacheinander einzelne, in der Regel waagerechte Schichten des herzustellenden Objekts aufträgt.
Daneben sind Verfahren bekannt, bei denen ein pulverförmiger Stoff, z.B. ein Kunststoff, schichtweise aufgetragen und selektiv mittels eines lokal aufgetragenen bzw. aufgedruckten Bindemittels ausgehärtet wird. Bei wiederum anderen Verfahren, wie z.B. selektivem Lasersintern (SLS), wird ein Pulver z.B. mit Hilfe einer Rakel schichtweise auf eine Bauplattform aufgebracht. Das Pulver wird mittels einer geeigneten fokussierten Strahlung, z.B. eines Laserstrahls, selektiv erwärmt und dadurch gesintert. Nach dem Aufbau einer Schicht wird die Bauplattform geringfügig abgesenkt und eine neue Schicht aufgetragen. Als Pulver können hierbei Kunststoffe, Keramik oder Metalle eingesetzt werden. Bei einem ähnlichen Verfahren, dem selektiven Laserschmelzen (SLM) wird eine höhere Laserenergie eingesetzt, um die Pulverteilchen zu einer fest zusammenhängenden Matrix zu verschmelzen.
Die genannten Verfahren eignen sich insbesondere auch zur Herstellung von Prototypen, wobei hinsichtlich der Form praktisch keinerlei Einschränkungen bestehen und sich bspw. auch Teile herstellen lassen, die auch mittels Umformverfahren hergestellt werden könnten (bspw. als Blechformteile). In der Serienproduktion ist im Allgemeinen die Herstellung durch Umformung wesentlich kostengünstiger, während für Prototypen oder sehr geringe Stückzahlen die additive Fertigung im Allgemeinen kostengünstiger und weniger aufwendig ist. Problematisch ist allerdings, dass Bauteile, die durch additive Fertigung hergestellt wurden, zwar exakt der äußeren Form bspw. eines Blechformteils entsprechen können, aufgrund des völlig anderen Herstellungsprozesses allerdings nicht die gleichen Materialeigenschaften aufweisen. Dies liegt daran, dass der Umformungsprozess die Materialeigenschaften durch die lokal unterschiedlichen Belastungen lokal verändert. So weisen stark umgeformte Bereiche im Allgemeinen eine größere Härte und eine geringere Zugfestigkeit auf, als solche Bereiche, die weniger stark umgeformt wurden. Dies beruht auf der sogenannten Kaltverfestigung, wobei Versetzungen im Metallgitter durch die Umformung an die Korngrenzen wandern und dort aufgestaut werden können. Demgegenüber sind Materialeigenschaften wie Härte und Festigkeit innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils normalerweise überall in etwa gleich. Dies macht es schwierig, die Eignung eines Bauteils anhand des additiv gefertigten Prototypen zu beurteilen.
Die CN 105335568 A offenbart ein Verfahren zum Entwerfen einer Form zum superplastischen Umformen. Der Umformvorgang wird simuliert, wobei die Einflüsse thermischer Ausdehnung berücksichtigt werden. Des Weiteren werden auch Abkühlungsprozesse berücksichtigt. Insgesamt wird eine Finite-Elemente-Methode zur Simulation eingesetzt.
Die US 2014/0086780 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von orthopädischen Implantatkomponenten. Es wird ein Design für eine erste sowie für eine zweite Implantatkomponente bereitgestellt, die jeweils wenigstens eine Dimension aufweisen, die auf einer patientenspezifischen Information basiert. Weiterhin wird ein Bauplan erstellt, der eine Position und Orientierung für wenigstens eine der ersten und zweiten Implantatkomponenten umfasst, und zwar innerhalb einer Aufbaukammer einer additiven Fertigungsanlage und mit Bezug auf eine Plattform innerhalb der Aufbaukammer. Schließlich werden die im Bauplan vorgesehenen Implantate entsprechen dem Bauplan aufgebaut.
Aus der US 6,839,607 B2 ist ein Verfahren zur schnellen Herstellung von Ersatzteilen für die Luftfahrt bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass ein bestimmtes Bauteil zunächst innerhalb eines Luftfahrzeugs verwendet wird, bis es zum Austausch vorgesehen ist. Es wird dann ausgebaut und anschließend dreidimensional gescannt. Die entsprechenden Scandaten dienen als Basis für ein CAD-Modell, auf dessen Basis wiederum das Ersatzteil durch schichtweisen Aufbau hergestellt wird, bspw. durch selektives Lasersintern.
Die US 9,522,419 B2 offenbart ein Verfahren zum Formen eines Bauteils, das einen vorgesehenen Bereich hoher Belastung und einen vorgesehenen Bereich geringer Belastung aufweist. Dabei wird ein Rohling zwischen einer ersten oberen Formhälfte und einer ersten unteren Formhälfte zu einem Halbzeug umgeformt. Das Halbzeug weist innerhalb von vorgesehenen Bereichen mit geringer Belastung eine Mehrzahl von Spender-Taschen auf, von denen jede unmittelbar an eine Mehrzahl von vorgesehenen Bereichen mit hoher Belastung angrenzt und jeweils einen bogenförmigen Querschnitt aufweist. Danach werden die Spender-Taschen auf einer zweiten unteren Formhälfte eingeebnet, wodurch zusätzliches Material aus den Spender-Taschen in die vorgesehenen Bereiche mit hoher Belastung gezogen wird, während das Halbzeug zu dem Bauteil umgeformt wird.
Die US 7,575,708 B2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt mittels selektivem Lasersintern. Dabei wird pulverförmiges Nylon-Material zunächst entsprechend vorgegebener Parameter vorgewärmt, bevor das Teil aufgebaut und anschließend entsprechend vorgesehener Parameter abgekühlt wird. Durch die genaue Prozessführung sollen dabei besonders hohe Anforderungen an die entsprechenden Teile erfüllt werden.
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die additive Fertigung von Objekten, die sich als Prototypen mit realistischen mechanischen Eigenschaften eignen, noch Raum für Verbesserungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein additives Fertigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem sich Prototypen mit angepassten mechanischen Eigenschaften herstellen lassen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein additives Fertigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Durch die Erfindung wird ein additives Fertigungsverfahren zur Verfügung gestellt. Das Verfahren kann dem Bereich des Rapid Prototyping bzw. des Rapid Manufacturing zugeordnet werden. Es ist insbesondere zur Fertigung von Prototypen bzw. einzelnen Modellen geeignet, allerdings auch zur Serienfertigung, insbesondere bei kleinen Stückzahlen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Objekt gefertigt, indem metallisches Pulver schichtweise auf eine Basis aufgetragen und mittels eines Laserstrahls bereichsweise verschmolzen wird. Insgesamt kann man auch von einem Pulverbettverfahren sprechen, bei dem selektives Laserschmelzen bzw. Auftragsschweißen erfolgt. Als metallisches Pulver wird hierbei jedes pulver- bzw. partikelförmige Material bezeichnet, das wenigstens ein Metall umfasst. Es kann sich auch um eine Legierung oder ein Gemisch aus Partikeln unterschiedlicher Metalle handeln. Das Pulver kann auch Halbmetalle oder Nichtmetalle enthalten, bspw. als Bestandteil einer Legierung. Als Metalle kommen u.a. Aluminium, Titan und Eisen infrage. Insbesondere kann sich bei dem Pulver um eine Eisenlegierung handeln, bspw. Stahl.
Jeweils eine Schicht dieses Pulvers kann mittels einer Auftragvorrichtung entlang einer Aufbaufläche aufgetragen werden. Die Schichtdicke kann dabei bspw. zwischen 10 µm und 500 µm liegen. Es sind auch andere Schichtdicken denkbar. Eine solche Auftragvorrichtung kann eine oder mehrere Abgabeöffnungen aufweisen, aus denen das Pulver beispielsweise der Schwerkraft folgend austritt. Typischerweise werden die Auftragvorrichtung bzw. ihre Abgabeöffnungen oszillierend entlang der Aufbaufläche hin und her bewegt. Um einen glatten und gleichmäßigen Schichtaufbau zu ermöglichen, kann die Auftragvorrichtung eine Glättvorrichtung, z.B. eine Rakel, Bürste oder Klinge umfassen, die parallel zur Aufbaufläche bewegt wird und die Oberfläche des Pulvers glättet. In aller Regel ist die Aufbaufläche eben, womit man auch von einer Aufbauebene sprechen kann. Das Auftragen erfolgt hierbei schichtweise auf eine Basis, d.h. die erste Schicht wird unmittelbar auf die Basis aufgetragen, wonach die weiteren Schichten sukzessive übereinander aufgetragen werden. Die Basis ist typischerweise als Aufbauplattform bzw. Basisplattform ausgebildet, die in der Regel eine ebene Oberfläche aufweist, auf der die erste Pulverschicht aufgetragen wird. Seitlich der Aufbauplattform können Wände angeordnet sein, die dazu dienen, ein unkontrolliertes Abrieseln von Pulver zu verhindern.
Wenn eine Schicht des Pulvers aufgetragen wurde, oder wenigstens ein Teil derselben, wird das Pulver mittels eines Laserstrahls bereichsweise verschmolzen. D.h., nach dem Auftragen einer jeweiligen Schicht wird das Pulver bereichsweise durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und erstarrt anschließend. Auf diese Weise bildet sich aus dem Pulver ein zusammenhängender Festkörper, welcher auch als Matrix bezeichnet werden kann. Gleichzeitig wird das Pulver der zuletzt hinzugefügten Schicht mit den Festkörperstrukturen der darunterliegenden Schicht oder mehrerer darunterliegende Schichten verschmolzen, wodurch ein Zusammenhalt der Schichten untereinander hergestellt wird. U.a. in Abhängigkeit von der Schichtdicke ist es möglich, dass der Laserstrahl das Material bis zu einer Tiefe aufschmilzt, die mehreren Schichtdicken entspricht. Hier und im Folgenden wird mit „Verschmelzen“ das Aufschmelzen von Pulverpartikeln und deren Verbindung im flüssigen Zustand bezeichnet, d.h. das Pulver gilt auch bereits dann als „verschmolzen“, wenn es noch nicht erstarrt ist.
Der Laserstrahl wirkt entsprechend einem bestimmten Muster ein. Man könnte auch sagen, dass eine vorbestimmte Fläche bestrahlt wird. Hierbei ist es möglich, dass z.B. ein Abtasten der Fläche durch einen eng fokussieren Laserstrahl erfolgt oder aber dass auf einmal ein bestimmtes Strahlungsmuster projiziert wird. Es sind verschiedene Abtastmuster möglich, bspw. kann zunächst die Außenkontur einer Fläche abgefahren werden und danach ihr Inneres oder umgekehrt. Auch könnte gewissermaßen schachbrettartig oder streifenweise die gesamte Fläche abgetastet werden. Die Ausrichtung des Laserstrahls bezüglich der Aufbaufläche erfolgt hierbei in der Regel nicht durch ein Bewegen eines Lasers selbst, sondern indem ein vom Laser erzeugter Strahl mittels wenigstens eines beweglichen Spiegels umgelenkt wird. Es versteht sich, dass das räumliche bzw. zeitliche Strahlungsmuster des Laserstrahls entsprechend vorgegebener Daten (z.B. CAM-Daten) des herzustellenden Objekts gesteuert werden können. Die bestrahlte Fläche entspricht hierbei einem (in aller Regel ebenen) Querschnitt des Objekts.
Während des schichtweisen Auftragens, Aufschmelzens und Erstarrens wird die Basis mit dem Objekt normalerweise entlang einer Transportrichtung von der Aufbaufläche fort bewegt. Die Transportrichtung verläuft hierbei selbstverständlich im Winkel zur Aufbaufläche, typischerweise senkrecht zur Aufbaufläche. Gemäß einem typischen Aufbau verläuft die Aufbaufläche waagerecht (also im rechten Winkel zur Wirkrichtung der Schwerkraft) und die Transportrichtung senkrecht. Der Transport erfolgt normalerweise intermittierend, d.h. die Basis befindet sich in Ruhe, während eine Schicht aufgetragen und bereichsweise verschmolzen wird. Alternativ wäre es auch möglich, dass die Basis stationär gehalten wird, während die Auftragvorrichtung von der Aufbaufläche fortbewegt wird. D.h., nach dem Auftragen einer Schicht würde die Auftragvorrichtung bewegt, normalerweise angehoben. Auch hierbei wäre alternativ zum intermittierenden Transport der Auftragvorrichtung ein kontinuierlicher Transport möglich.
Erfindungsgemäß sind innerhalb des Objekts erste Bereiche mit einer niedrigen Härte und zweite Bereiche mit einer hohen Härte vorgesehen und den ersten Bereichen wird nach dem bereichsweisen Verschmelzen und vor dem Auftragen einer nachfolgenden Schicht selektiv zusätzliche Wärme zugeführt, wodurch ihre Härte gegenüber den zweiten Bereichen reduziert wird. Beim Verschmelzen der Pulverpartikel und dem erneuten Erstarren kommt es typischerweise zu sehr hohen Abkühlungsraten, die bspw. im Bereich von 10⁴ bis 10⁵ K/s liegen können. Dies hat damit zu tun, dass der Laserstrahl punktuell eine besonders hohe Strahlungsleistung aufbringt, die den bestrahlten Bereich extrem erwärmt, allerdings zumindest primär keine besondere Erwärmung der umliegenden Bereiche herbeiführt. Nachdem der Laserstrahl aufgehört hat, auf einen bestimmten Punkt einzuwirken, kann dieser daher seine Wärme schnell an umliegende Bereiche abgeben. Die hohen Abkühlungsraten führen insbesondere bei Stahl zu einer erhöhten Härte, die bspw. mit der Ausbildung einer Martensit-Struktur verbunden ist. Diese Struktur ist hart, allerdings auch spröde, und weist bspw. eine geringe Zugfestigkeit auf.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass innerhalb erster Bereiche des Objekts diese Härte reduziert wird, indem eine zusätzliche Wärmezufuhr stattfindet. Diese ist selektiv bezüglich der ersten Bereiche, das heißt es erfolgt eine gezielte, lokale Wärmezufuhr, die sich nicht auf das gesamte Objekt erstreckt. Insbesondere erstreckt sich die entsprechende Wärmezufuhr normalerweise nicht (oder allenfalls in deutlich geringerem Maße) auf zweite Bereiche, für die eine höhere Härte vorgesehen ist. Bei der zusätzlichen Wärmezufuhr kann es sich insbesondere um eine erneute Wärmezufuhr handeln, wobei den ersten Bereichen nach dem Verschmelzen für einen gewissen Zeitraum keine Wärme zugeführt wird, bevor die erneute Wärmezufuhr erfolgt. Die Wärmezufuhr bewirkt dabei wenigstens zeitweise eine Erwärmung (also Temperaturerhöhung) der ersten Bereiche, je nach zeitlichem Verlauf der Wärmezufuhr kann es aber auch sein, dass sich die ersten Bereiche wieder abkühlen (also eine Temperaturverringerung stattfindet), während die Wärmezufuhr noch andauert. Es ist aber auch möglich, dass es sich bei der zusätzlichen Wärmezufuhr um eine fortgesetzte Wärmezufuhr nach dem Verschmelzen handelt. Durch die zusätzliche bzw. erneute Wärmezufuhr wird im Allgemeinen wenigstens teilweise die Gefügestruktur des Metalls im Vergleich zu den zweiten Bereichen verändert, was eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften wie Härte und Zugfestigkeit zur Folge hat. Diese Erklärung ist allerdings nicht einschränkend auszulegen, wobei neben einer Änderung der Gefügestruktur auch andere Mechanismen denkbar sind, auf denen die Reduzierung der Härte beruhen könnte. Im Fall von Stahl könnten bspw. die zweiten Bereiche beim ursprünglichen Verschmelzen eine Martensit-Struktur erhalten, die auch aufrechterhalten bleibt. Die ersten Bereiche hingegen könnten durch die erneute Wärmezufuhr von einer Martensit-Struktur wenigstens anteilig in eine Perlit-Struktur oder Bainit-Struktur umgewandelt werden. Hierzu kann durch die erneute Wärmezufuhr bspw. zunächst eine Erwärmung über die Austenitisierungstemperatur erfolgen und anschließend eine Abkühlung, bei der wenigstens anteilig Perlit bzw. Bainit entsteht. Um letzteres zu fördern, ist es denkbar, dass die Abkühlung dadurch verzögert wird, dass die Wärmezufuhr über einen gewissen Zeitraum fortgesetzt wird. Es könnte durch geeignete zusätzliche Wärmezufuhr auch von vornherein eine entsprechende Struktur eingestellt werden, ohne dass eine Martensit-Struktur gebildet wird, so dass das Verschmelzen unmittelbar in eine Einstellung der Gefügestruktur übergeht. Alternativ zu einer Änderung der Gefügestruktur ist es beispielsweise denkbar, dass das metallische Pulver verschiedene Metalle aufweist, die unterschiedliche Schmelzpunkte und Verdampfungspunkte haben. Durch eine zusätzliche Wärmezufuhr ist es möglich, einzelne Metalle zu verdampfen und so ganz oder teilweise aus der Legierung zu entfernen. Je nach dem Anteil des bzw. der entsprechenden Metalle kann die Legierung eine unterschiedliche Härte aufweisen.
Allgemein wird die Härte der ersten Bereiche gegenüber den zweiten Bereichen reduziert. Es ist dabei wie oben angedeutet auch möglich, dass die Härte der ersten Bereiche (absolut) reduziert wird, derart, dass zunächst eine höhere Härte vorliegt, welche anschließend durch die zusätzliche Wärmezufuhr reduziert wird.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist es möglich, bei einem additiv gefertigten Objekt im Gegensatz zum Stand der Technik lokal unterschiedliche Materialeigenschaften herzustellen, obwohl (bzw. auch wenn) ein einziges Ausgangsmaterial zur Herstellung des gesamten Objekts verwendet wird. Hierdurch lassen sich dem Objekt mechanische Eigenschaften einprägen, die bei einer herkömmlichen additiven Fertigung nicht erreicht werden können, allerdings bspw. typisch für Werkstücke sind, die durch Umformung hergestellt wurden.
Die zusätzliche bzw. erneute Wärmezufuhr muss dabei nicht zwangsläufig innerhalb jeder Schicht durchgeführt werden. Es sind Verfahrensvarianten denkbar, bei denen bspw. eine Mehrzahl (bspw. 2 - 5) von Schichten konventionell aufgetragen und verschmolzen wird, bevor durch die erneute Wärmezufuhr die Härte innerhalb dieser Mehrzahl von Schichten reduziert wird.
Die zusätzliche Wärmezufuhr zu den ersten Bereichen kann in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden. Entscheidend ist dabei allein, dass eine selektive Wärmezufuhr möglich ist. Hierfür ist eine gebündelte Strahlung grundsätzlich gut geeignet. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass den ersten Bereichen durch den Laserstrahl zusätzliche Wärme zugeführt wird. D.h., es wird ein und derselbe Laserstrahl zum primären Verschmelzen des metallischen Pulvers und zur nachfolgenden zusätzlichen Wärmezufuhr eingesetzt. Alternativ könnte selbstverständlich auch ein anderer Laserstrahl, also ein von einem anderen Laser erzeugter Laserstrahl, eingesetzt werden.
Die Erwärmung der ersten Bereiche kann bis zu einem Punkt unterhalb des Schmelzpunkts erfolgen. Im Falle von Stahl ist es bspw. für eine Änderung der Gefügestruktur ausreichend, wenn der Stahl austenitisiert wird, was allgemein unterhalb des Schmelzpunktes der Fall ist. Durch geeignete Abkühlung unterhalb der Austenitisierungstemperatur lassen sich unterschiedliche Gefügestrukturen einstellen, die mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften (Härte etc.) einhergehen. Es sind allerdings auch Verfahrensgestaltung denkbar, bei denen die Austenitisierungstemperatur nicht erreicht wird und bei denen die erneute Wärmezufuhr zu den ersten Bereichen Ähnlichkeiten mit einem Tempern bzw. Glühen aufweist. Denkbar ist hierbei, dass Spannungen innerhalb des Materials reduziert werden, die aufgrund der starken Erwärmung und des schnellen Abkühlens während des primären Verschmelzens entstanden sind. Unter Umständen ist es allerdings auch vorteilhaft, wenn die ersten Bereiche durch den Laserstrahl erneut aufgeschmolzen werden. Durch das Aufschmelzen wird bspw. im Falle von Stahl in jedem Fall die Austenitisierungstemperatur überschritten. Sofern sich durch Aufschmelzen zufriedenstellende Ergebnisse erzielen lassen, ist dies insofern vorteilhaft, als der Laserstrahl mit gleicher Intensität einwirken kann wie beim primären Verschmelzen.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wirkt der Laserstrahl bei der zusätzlichen Wärmezufuhr wenigstens zeitweise mit einer geringeren Intensität ein als beim Verschmelzen. Eine geringere Intensität kann dabei bspw. dadurch erreicht werden, dass der Laserstrahl weniger fokussiert ist als beim Verschmelzen, dadurch, dass die Laserleistung reduziert wird bzw. dass im Falle eines Pulslasers der zeitliche Abstand zwischen den Pulsen vergrößert wird. Die geringere Intensität bewirkt eine geringere Energiezufuhr und somit eine geringere Erwärmung, je nach Temperatur des bestrahlten Bereichs sogar eine langsame Abkühlung desselben. Bspw. könnte der Laser zunächst mit einer hohen Intensität einwirken, was bspw. zum primären Aufschmelzen oder zu einem erneuten Aufschmelzen führen könnte, und danach mit einer geringeren Intensität, was zu einem vergleichsweise langsamen Abkühlen führen könnte. Auf diese Weise wäre es möglich, wenigstens ungefähr einen zeitlichen Temperaturverlauf (entsprechend dem Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm; ZTU-Diagramm bzw. TTT-Diagramm) für den betroffenen ersten Bereich durchzufahren und hierdurch eine Gefügestruktur einzustellen. Ergänzend oder alternativ zu einer geringeren Intensität ist es auch möglich, dass der Laserstrahl bei der erneuten Wärmezufuhr für einen kürzeren Zeitraum einwirkt als beim Verschmelzen. Dies könnte bspw. dadurch erreicht werden, dass der Laserstrahl mit einer höheren „Abtast“-Geschwindigkeit über den entsprechenden Bereich geführt wird und somit auf eine einzelne Stelle für einen verkürzten Zeitraum einwirkt.
Wenngleich die zusätzliche bzw. erneute Wärmezufuhr selbstverständlich stattfinden muss, bevor eine weitere Pulverschicht aufgetragen wird, ist es denkbar, dies in einigen Bereichen durchzuführen, bevor das Verschmelzen innerhalb der gesamten Schicht abgeschlossen ist. Unter Umständen ist es allerdings vorteilhafter, dass die zusätzliche bzw. erneute Wärmezufuhr innerhalb einer Schicht durchgeführt wird, nachdem das selektive Verschmelzen innerhalb dieser Schicht abgeschlossen ist. Dies kann bspw. damit zu tun haben, dass eine Einstellung der Härte in einem ersten Bereich dadurch beeinträchtigt bzw. zunichte gemacht werden könnte, dass anschließend in benachbarten Bereichen ein Verschmelzen stattfindet. D.h. es ist leichter, die einmal eingestellte Härte aufrecht zu erhalten, wenn zuvor sämtliche Bereiche der jeweiligen Schicht aufgeschmolzen wurden und wieder erstarrt sind. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn in einem ersten Bereich zwischen dem primären Verschmelzen und der erneuten Wärmezufuhr ein möglichst großer Zeitraum liegt, da sich in diesem Fall der entsprechende Bereich wenigstens so weit abgekühlt hat, dass sich ungefähr absehen lässt, wie stark (also bis in welchen Temperaturbereich) sich der Bereich durch eine bestimmte eingebrachte Energiemenge erwärmen wird. Auch steuerungstechnisch kann es unter Umständen vorteilhaft sein, wenn das primäre Verschmelzen, also gewissermaßen die Herstellung einer Schicht abgeschlossen wird, bevor die erneute Wärmezufuhr durchgeführt wird. Man könnte also sagen, dass die jeweilige Schicht (wenigstens) zweimal behandelt oder abgetastet wird. Im Falle eines Laserstrahls könnte man von einem ersten Durchgang (Verschmelzen) und einem zweiten Durchgang (erneute Wärmezufuhr) für die jeweilige Schicht sprechen.
Grundsätzlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch erweitern, dass innerhalb des Objekts dritte Bereiche mit einer mittleren Härte vorgesehen sind, denen nach dem bereichsweisen Verschmelzen selektiv bezogen auf die ersten Bereiche veränderte Wärme zugeführt, wodurch die Härte der dritten Bereiche gegenüber den zweiten Bereichen weniger reduziert wird als die der ersten Bereiche. D.h., es sind nicht nur zwei, sondern wenigstens drei unterschiedliche Härten vorgesehen. Den dritten Bereichen werden dabei normalerweise durch die gleichen Mittel zusätzliche Wärme zugeführt wie den ersten Bereichen, d.h. wenn für die zusätzliche Wärmezufuhr zu den ersten Bereichen der Laserstrahl verwendet wird, wird er in der Regel auch für die dritten Bereiche verwendet. Um die mittlere Härte der dritten Bereiche im Unterschied zur niedrigen Härte der ersten Bereiche zu erzielen, wird die zusätzliche Wärmezufuhr bei den dritten Bereichen selektiv in anderer Weise durchgeführt als bei den ersten Bereichen. Dies kann bspw. bedeuten, dass die dritten Bereiche stärker oder schwächer erwärmt werden oder dass die Wärmezufuhr auf einen kleineren Zeitraum beschränkt ist, wodurch z.B. ein schnelleres Abkühlen stattfinden kann, was im Falle von Stahl zu einem höheren Anteil an Martensit und somit zu einer höheren Härte führen könnte, welche allerdings immer noch niedriger wäre als in den zweiten Bereichen. Auch wäre denkbar, dass durch eine kürzere oder weniger intensive Wärmezufuhr bestimmte Metalle in geringerem Maße verdampft werden als in den ersten Bereichen.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu eingesetzt werden, ein Objekt additiv zu fertigen und dabei wenigstens näherungsweise die mechanischen Eigenschaften eines durch Umformung (Stanzen, Pressen, Schmieden etc.) hergestellten Objekts nachzubilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Objekt nach einer Vorlage gefertigt, die einem umgeformten Metallteil entspricht, wobei die Bereiche unterschiedlicher Härte basierend auf einem durch die Umformung bedingten Härteprofil des umgeformten Metallteils festgelegt werden. Die Vorlage kann dabei in abstrakter Weise als Datenmenge angesehen werden, aus der einerseits die Form des Metallteils hervorgeht sowie andererseits die Härte einzelner Bereiche. Aufgrund der Umformung stellen sich bei einem derartigen Metallteil lokal unterschiedliche Härten ein, also ein Härteprofil, das in der Regel durch die Umformung bedingt ist. Normalerweise weisen Bereiche, die stärker umgeformt wurden, eine höhere Härte auf als Bereiche, die weniger stark umgeformt wurden. Idealerweise können durch die additive Fertigung des Objekts die in der Vorlage entsprechend dem Härteprofil gegebenen Härten mehr oder weniger exakt reproduziert werden. Es kann allerdings auch ausreichend sein, wenn das Härteprofil zumindest näherungsweise oder qualitativ reproduziert wird. In jedem Fall ist es möglich, durch additive Fertigung ein Bauteil zu erhalten, das nicht nur hinsichtlich der äußeren Form, sondern auch hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften zumindest näherungsweise einem umgeformten Metallteil entspricht. Es ist somit möglich, ein einzelnes entsprechendes Objekt oder eine sehr begrenzte Stückzahl zu produzieren, ohne dass hier für die entsprechende Umformung durchgeführt werden müsste und somit die im Allgemeinen platz- und kostenintensive Umformanlage notwendig wäre.
In einigen Fällen kann es möglich bzw. sinnvoll sein, dass das Härteprofil anhand eines tatsächlich durch Umformung hergestellten Metallteils ermittelt wird. Dies könnte Fälle betreffen, bei denen bspw. ein Ersatzteil hergestellt werden soll, wenn das Originalteil durch Umformung hergestellt wurde. Ein wichtiger Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist allerdings die Herstellung von Prototypen, wobei zunächst die Notwendigkeit umgangen werden soll, eine tatsächliche Umformung vorzunehmen, was mit erhöhten Kosten, Entwicklungsaufwand und/oder Platzaufwand verbunden sein könnte. Daher wird das Härteprofil bevorzugt durch Simulation der Umformung ermittelt. Es wird also im Rahmen einer Computersimulation die Umformung eines Rohlings bzw. Halbzeugs zu dem entsprechenden Metallteil simuliert, wobei einerseits die Abmessungen und Dimensionen für die Vorlage des zu fertigenden Objekts ermittelt werden können. Zum anderen können durch Simulation der Umformschritte auch die lokalen Veränderungen der Härte ermittelt werden, die sich beim fertigen Metallteil einstellen.
Basierend auf dem Härteprofil können Steuerungsdaten (z.B. CAM-Daten) für die Fertigung des Objekts erzeugt werden, gemäß derer das Objekt in Volumenelemente aufgeteilt ist, denen eine vorgesehene Härte zugeordnet ist. D.h., das Objekt wird in Volumenelemente bzw. Teilvolumina unterteilt und jedem dieser Volumenelemente wird eine Härte zugeordnet. Die entsprechende Härte basiert dabei auf dem ermittelten Härteprofil, reproduziert dieses allerdings im Allgemeinen nicht in allen Feinheiten. Während die Härte innerhalb des Härteprofils normalerweise kontinuierlich zwischen Extremwerten variiert, wird den einzelnen Volumenelementen normalerweise einer von mehreren (ggf. nur zwei) diskreten Härtewerten zugeordnet, welcher dann während der Herstellung des Objekts eingestellt wird. D.h. bezüglich der auftretenden Härtewerte wird eine Diskretisierung vorgenommen. Zudem stellt die Aufteilung in Volumenelemente an sich eine weitere Diskretisierung dar, da dem gesamten Volumenelement eine einzige Härte zugeordnet wird, auch wenn in dem entsprechenden Volumenelement des umgeformten Metallteils unterschiedliche Härten vorliegen. Denkbar wäre, dass die Härte des jeweiligen Volumenelements einem Mittelwert der tatsächlich vorliegenden Härten entspricht. Auch ist es möglich, dass die bei der Herstellung des Objekts eingestellte Härte an sich nicht quantitativ dem Härteprofil entspricht, bspw. weil eine exakte Reproduktion verfahrenstechnisch zu aufwendig wäre.
Form und Größe der Volumenelemente können sehr unterschiedlich gewählt werden. Hierbei ist u.a. auch zu berücksichtigen, in welcher Weise die additive Fertigung des Objekts durchgeführt wird. Sinnvoll ist es bspw., wenn die Form bzw. Anordnung der Volumenelemente an die Form und Anordnung der einzelnen Schichten angepasst ist. Da in aller Regel ebene Schichten aufgetragen werden, ist es im Allgemeinen sinnvoll, dass die Grenzflächen eines Volumenelements auch eben sind. Vorteilhaft kann wenigstens ein Teil der Volumenelemente (ggf. auch alle Volumenelemente) quaderförmig, insbesondere würfelförmig, ausgebildet sein. D.h., das Objekt wird in quaderförmige bzw. würfelförmige Volumenelemente aufgeteilt, die entlang eines kartesischen Koordinatensystems ausgerichtet sein können. Idealerweise verlaufen zwei Kanten des jeweiligen Volumenelements parallel zum Schichtverlauf und die dritte Kante senkrecht hierzu. Zusätzlich kann eine der zwei erstgenannten Kanten parallel zu Zeilen verlaufen, welche der Laserstrahl abtasten kann. Eine entsprechende Ausrichtung vereinfacht die Herstellung des Objekts steuerungstechnisch erheblich. Die Kantenlänge der jeweiligen Volumenelemente kann unterschiedlich gewählt werden. Da eine beliebig detaillierte Einstellung der Härte ohnehin kaum durchführbar ist, müssen die Volumenelemente nicht übermäßig klein sein. Insbesondere kann die Kantenlänge deutlich größer als eine typische Schichtdicke sein und kann bspw. zwischen 0,1 mm und 5 mm oder zwischen 0,5 mm und 2 mm liegen.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschrittes eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschrittes;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Verfahrensschrittes;
3A eine Vergrößerung eines Details aus 3;
4 eine schematische Darstellung eines vierten Verfahrensschrittes; sowie
5A - 5C vergrößerte Detailansichten von 4 während verschiedener Stadien des vierten Verfahrensschrittes.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 - 4 sowie 5A - 5C zeigen Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Objekts 10, das als Prototyp für ein aus Stahl bestehendes Blechformteil 31 dienen soll, das in Serienfertigung durch Umformung hergestellt wird. Die Darstellung entspricht dabei jeweils einer Schnittdarstellung. In einem ersten Verfahrensschritt wird mittels eines Computers 20 zunächst die Umformung eines Rohlings 30 zu dem Blechformteil 31 simuliert. Vereinfachend ist hier ein einzelner Umformschritt, nämlich ein Formpressen zwischen einer Matrize 33 und einer Patrize 34 dargestellt. In 1 ist die entsprechende Simulation grafisch auf einem Bildschirm 21 des Computers 20 dargestellt, was allerdings selbstverständlich nur eine Option ist.
Im Rahmen der Simulation werden neben der eigentlichen Formgebung des Blechformteils 31 auch umformungsbedingte Änderungen der Härte des Stahls simuliert. Das Ergebnis ist schematisch in 2 dargestellt. Qualitativ erfahren Bereiche mit stärkerer Umformung eine Erhöhung der Härte, während die Härte bei Bereichen ohne oder mit geringerer Umformung niedriger bleibt. In 2 sind die unterschiedlichen sich aus der Simulation ergebenden Härten - man könnte auch sagen, ein Härteprofil des Blechformteils 31 - durch unterschiedliche Schattierungen angedeutet, wobei eine dunklere Schattierung einer größeren Härte entspricht. Auch hier versteht sich, dass das Härteprofil nicht notwendigerweise vom Computer 20 grafisch dargestellt werden muss.
Auf Basis des simulierten Blechformteils 31 soll nun durch additive Fertigung das Objekt 10 hergestellt werden, wobei zum einen die äußeren Dimensionen des Blechformteils 31 reproduziert werden sollen, zum anderen soll aber auch zumindest qualitativ das Härteprofil wiedergegeben werden. Hierzu werden Steuerdaten für eine nachfolgend in 4 dargestellte Fertigungsanlage 1 erzeugt, gemäß derer das zu fertigende Objekt 10 in einzelne, in diesem Fall würfelförmige Volumenbereiche 14 (man könnte auch sagen: Voxels) aufgeteilt wird, wobei jedem Volumenbereich 14 einer von drei Härtewerten zugewiesen wird. Es wird eine in 3 und 3A dargestellte Vorlage 32 erzeugt, wobei in der vergrößerten Detailansicht von 3 A die Einteilung in Volumenbereiche 14 erkennbar ist. Gegenüber dem simulierten Blechformteil 31 erfolgt eine Diskretisierung in zweierlei Hinsicht, nämlich zum einen dahingehend, dass jeweils einem Volumenbereich 14, der bspw. eine Kantenlänge von 1 mm aufweisen kann, eine einheitliche Härte zugewiesen wird, und zum anderen, dass die Vielzahl unterschiedlicher Härten im Härteprofil des Blechformteils 31 auf drei diskrete Härten innerhalb der Vorlage 32 abgebildet werden. 3 illustriert dabei die vorgesehene Verteilung der drei unterschiedlichen Härten innerhalb der Vorlage 32 und somit auch innerhalb des zu fertigenden Objektes 10.
Dabei ist für erste Bereiche 11 (weiß oder ungefüllt dargestellt) eine geringe Härte vorgesehen, für zweite Bereiche 12 (dunkelgrau oder punktiert gefüllt dargestellt) eine hohe Härte und für dritte Bereiche 13 (hellgrau oder querschraffiert gefüllt dargestellt) eine mittlere Härte. Alternativ zu drei Härtewerten wären aber auch nur zwei oder aber mehr als drei Härtewerte denkbar.
4 zeigt die Fertigungsanlage 1 zur additiven Fertigung, mittels derer das Objekt 10 gefertigt werden kann. Die Darstellung ist stark schematisiert und es sind aus Gründen der Übersichtlichkeit verschiedene Teile der Fertigungsanlage 1 weggelassen. Dargestellt ist eine Basisplattform 2, auf welche durch eine Auftragvorrichtung 4 Stahlpulver 8 schichtweise aufgetragen wird, und zwar entlang einer zur Oberfläche der Basisplattform 2 parallelen Aufbaufläche A. Die Auftragvorrichtung 4 kann eine Art Düse oder Ventil zur Pulverabgabe sowie eine Glättvorrichtung, bspw. eine Rakel, aufweisen. Wie durch den Doppelpfeil dargestellt, kann die Auftragvorrichtung 4 parallel zur Aufbaufläche A verfahren werden, um Pulver 8 entlang der gesamten Aufbaufläche A zu verteilen. An die Basisplattform 2 schließen sich beiderseits Seitenwände 3 an, die ein seitliches Abrieseln von Pulver 8 verhindern. Zum Schutz des Stahlpulvers 8 vor Oxidation bzw. zum Explosionsschutz sind die gezeigten Vorrichtungsteile normalerweise in einem (hier nicht dargestellten) Gehäuse untergebracht, das idealerweise mit Inertgas gefüllt ist.
Der Verlauf der Fertigung ist auch mit Bezug auf 5A bis 5C illustriert, die jeweils einen stark vergrößerten Ausschnitt aus 4 zeigen. 5A zeigt dabei einen Zustand, in dem eine Schicht 9 aus Stahlpulver 8 durch die Auftragvorrichtung 4 aufgetragen wurde. Wenn die Auftragvorrichtung 4 eine Schicht 9 Stahlpulver 8 aufgetragen hat, wird mittels eines Laserstrahls 6 ein Teil des Stahlpulvers 8 selektiv verschmolzen, wodurch eine Schicht des zu fertigenden Objekts 10 erzeugt wird (5B). Der Laserstrahl 6 wird von einem Laser 5 erzeugt und über einen schwenkbaren Spiegel 7 auf einen vorgesehenen Koordinatenpunkt innerhalb der Aufbaufläche A gelenkt. Die Aktivierung des Lasers 5 sowie die Steuerung des Spiegels 7 erfolgen hierbei computergesteuert gemäß der Steuerdaten, die der Vorlage 32 in 3 entsprechen. Die würfelförmigen Volumenelemente 14 können dabei so ausgerichtet sein, dass eine ihrer Kanten senkrecht zur Aufbaufläche A ausgerichtet ist und die beiden anderen entsprechend einem zweidimensionalen Abtastmuster des Laserstrahl 6 entlang der Aufbaufläche A angeordnet sind. Um das Pulver 8 zu verschmelzen, wird der aktivierte Laserstrahl 6 entlang einer ersten Strecke S₁ (dargestellt in 5B) bewegt, die entlang der ersten, zweiten sowie dritten Bereiche 11, 12, 13 verläuft. Dabei stellt sich zunächst aufgrund der hohen Abkühlungsraten überall eine hohe Härte ein, die den zweiten Bereichen 12 entspricht.
Um in den ersten 11 und dritten Bereichen 13 die geringere bzw. mittlere Härte einzustellen, wird diesen Bereichen mittels des Laserstrahls 6 erneut Wärme zugeführt. Durch die erneute Wärmezufuhr wird eine Verringerung der Härte erreicht, die normalerweise auf einer Veränderung der Gefügestruktur beruht. So ist in den zweiten Bereichen 12 normalerweise aufgrund des Aufschmelzens und anschließenden sehr schnellen Abkühlens üblicherweise eine Martensit-Struktur ausgebildet, die sehr hart und spröde ist. Im Rahmen der erneuten Wärmezufuhr sind unterschiedliche Vorgehensweisen denkbar. Bspw. könnte das Material in einem Volumenelement 14, das einem ersten 11 oder dritten Bereich 13 zugeordnet ist, mit einer geringeren Intensität bestrahlt werden, so dass kein Aufschmelzen erfolgt, sondern eine Art Glühen oder Tempern, wodurch die Härte abnimmt. Insbesondere wäre auch eine Erwärmung über die Austenitisierungstemperatur möglich, ggf. verbunden mit einem erneuten Aufschmelzen, wobei allerdings für eine anschließende langsamere Abkühlung gesorgt wird. Letzteres könnte bspw. dadurch erreicht werden, dass der Laserstrahl 6 nach dem Aufschmelzen weiterhin einwirkt, allerdings mit abnehmender Intensität (bspw. durch Verringerung der Leistung oder Vergrößerung der Abstände zwischen einzelnen Laserpulsen). Durch eine langsamere Abkühlung könnte bspw. statt einer Martensit-Struktur eine Struktur erzeugt werden, die wenigstens anteilig Perlit oder Bainit enthält. Die mittlere Härte der dritten Bereiche 13 könnte bspw. dadurch erreicht werden, dass für eine Abkühlungsrate gesorgt wird, die kleiner ist als diejenige beim primären Verschmelzen, aber größer als die, die zum Erzeugen der geringen Härte der ersten Bereiche 11 eingesetzt wird. Die erneute Energiezufuhr erfolgt dabei jeweils selektiv zu den ersten Bereichen 11 und dritten Bereichen 13, nicht jedoch zu den zweiten Bereichen 12. Letztere behalten daher ihre ursprüngliche Härte. Der Laserstrahl 6 wird daher entsprechend einer kürzeren zweiten Strecke S2 geführt, bei der die zweiten Bereiche 12 ausgespart werden (siehe 5C).
Alternativ wäre auch denkbar, dass in den ersten Bereichen 11 und den dritten Bereichen 13 unmittelbar nach dem Verschmelzen eine zusätzliche, man könnte auch sagen, fortgesetzte Wärmezufuhr durch den Laserstrahl 6 erfolgt, die für eine geringere Abkühlungsrate und somit eine geringere Härte sorgt. D.h. der Laserstrahl 6 könnte jeden Bereich nur ein einziges Mal bestrahlen, wodurch direkt die gewünschte Härte eingestellt wird. Auch könnte die Härte dadurch beeinflusst werden, dass das Pulver 8 unterschiedliche Metalle enthält, von denen eines oder mehrere durch die zusätzliche Wärmezufuhr innerhalb der ersten 11 und dritten Bereiche 13 wenigstens teilweise verdampft werden.
Nachdem das Einstellen der mittleren und niedrigen Härte innerhalb einer Schicht 9 abgeschlossen ist, wird die Basisplattform 2 um eine Distanz abgesenkt, die der vorgesehenen Schichtdicke entspricht. Die Basisplattform 2 kann hierzu auf einer (hier ebenfalls nicht dargestellten) Hebevorrichtung montiert sein. Nach dem Absenken wird die nächste Pulverschicht aufgetragen.
Bezugszeichenliste

1: Fertigungsanlage
2: Basisplattform
3: Seitenwand
4: Auftragvorrichtung
5: Laser
6: Laserstrahl
7: Spiegel
8: Stahlpulver
9: Schicht
10: Objekt
11: erster Bereich
12: zweiter Bereich
13: dritter Bereich
14: Volumenelement
20: Computer
21: Bildschirm
30: Rohling
31: Blechformteil
32: Vorlage
A: Aufbaufläche
H: Horizontale
S₁, S₂: Strecke
V: Vertikale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 105335568 A [0005]
US 2014/0086780 A1 [0006]
US 6839607 B2 [0007]
US 9522419 B2 [0008]
US 7575708 B2 [0009]

Claims

Additives Fertigungsverfahren, wobei ein Objekt (10) gefertigt wird, indem metallisches Pulver (8) schichtweise auf einer Basis (2) aufgetragen und mittels eines Laserstrahls (6) bereichsweise verschmolzen wird, wobei innerhalb des Objekts (10) erste Bereiche (11) mit einer niedrigen Härte und zweite Bereiche (12) mit einer hohen Härte vorgesehen sind und den ersten Bereichen (11) nach dem bereichsweisen Verschmelzen und vor dem Auftragen einer nachfolgenden Schicht selektiv zusätzliche Wärme zugeführt wird, wodurch ihre Härte gegenüber den zweiten Bereichen (12) reduziert wird.
Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den ersten Bereichen (11) durch den Laserstrahl (6) zusätzliche Wärme zugeführt wird.
Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche (11) durch den Laserstrahl (6) erneut aufgeschmolzen werden.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (6) bei der zusätzlichen Wärmezufuhr wenigstens zeitweise mit einer geringeren Intensität einwirkt als beim Verschmelzen.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Wärmezufuhr innerhalb einer Schicht (9) durchgeführt wird, nachdem das selektive Verschmelzen innerhalb dieser Schicht (9) abgeschlossen ist.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Objekts dritte Bereiche (13) mit einer mittleren Härte vorgesehen sind, denen nach dem bereichsweisen Verschmelzen selektiv in anderer Weise Wärme zugeführt wird als den ersten Bereichen (11), wodurch ihre Härte gegenüber den zweiten Bereichen (12) weniger reduziert wird als die der ersten Bereiche.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (10) nach einer Vorlage (32) gefertigt wird, die einem umgeformten Metallteil (31) entspricht, wobei die Bereiche (11, 12, 13) unterschiedlicher Härte basierend auf einem durch die Umformung bedingten Härteprofil des umgeformten Metallteils (31) festgelegt werden.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Härteprofil durch Simulation der Umformung ermittelt wird.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem Härteprofil Steuerungsdaten für die Fertigung des Objekts (10) erzeugt werden, gemäß derer das Objekt (10) in Volumenelemente (14) aufgeteilt ist, denen eine vorgesehene Härte zugeordnet ist.
Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Volumenelemente (14) quaderförmig, insbesondere würfelförmig, ausgebildet ist.