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Stand der Technik
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Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels generativer Fertigung, wobei eine Pulverschicht aus einem Aufbaumaterial aufgetragen wird und wobei in einem ersten Laserschritt die Pulverschicht mit einem ersten Laser selektiv zum Aufbau eines Bauteilabschnitts bestrahlt wird.
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Generative Fertigungsverfahren finden Einzug in eine Vielzahl von industriellen Schritten. Neben der Fertigung von kleinen Losgrößen ist es aber auch erstrebenswert, generative Verfahren in der industriellen Produktion einzusetzen. Ein Thema der generativen Fertigung ist die Prozessüberwachung, sodass qualitativ hochwertige Bauteile herstellbar sind. Häufig müssen Bauteile mit Produktions- und/oder Prozessfehlern aussortiert werden, was einen wirtschaftlichen Schaden bei der Produktion zur Folge hat.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 000 466 B3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, die zumindest in einem Abschnitt aus einer Abfolge von feinen Strukturen und Zwischenräumen gebildet sind. Das Verfahren sieht vor, dass das Bauteil schichtweise mittels selektivem Laserschmelzen auf einer Unterlage aufgebaut wird, wobei feine Strukturen bei dem selektiven Laserschmelzen über Membrane miteinander verbunden werden, die die Zwischenräume zwischen den feinen Strukturen ausfüllen und eine geringe Dicke aufweisen. Die Membrane wird nach dem Aufbau des Bauteils mittels eines abtragenden Bearbeitungsverfahrens entfernt. Das abtragende Bearbeitungsverfahren ist ein abrasives, chemisches oder elektrochemisches Politurverfahren.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels generativer Fertigung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels generativer Fertigung vorgeschlagen. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung eines Bauteils mittels additiver Fertigung ausgebildet. Beispielsweise ist das generative Fertigungsverfahren ein selektives Laserschmelzen (SLM), ein selektives Lasersintern (SLS), ein Elektronenstahlschweißen oder ein Laserauftragsschweißen. Das Bauteil ist beispielsweise ein Metallbauteil. Insbesondere kann das Metallbauteil ein komplex geformtes Bauteil sein, beispielsweise mit Hinterschneidungen und/oder Aussparungen.
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Das Verfahren sieht vor, dass eine Pulverschicht aus einem Aufbaumaterial aufgetragen wird. Beispielsweise wird die Pulverschicht auf einen Träger und/oder eine Aufbaueinheit aufgetragen. Die Pulverschicht ist vorzugsweise zwischen einem 10 Mikrometer und einem Millimeter dick. Das Aufbaumaterial ist ein Pulver, insbesondere ein Metallpulver. Im Speziellen kann das Aufbaumaterial ein Keramikpulver umfassen. Besonders bevorzugt ist es, dass das Aufbaumaterial Zinn, Kupfer, Stahl, Kobalt oder Vanadium umfasst.
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Das Verfahren weist einen ersten Laserschritt auf. Bei dem ersten Laserschritt wird die Pulverschicht selektiv zum Aufbau eines Bauteilabschnitts bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgt insbesondere mit einem ersten Laser. Mittels der Bestrahlung und/oder dem ersten Laser wird Energie selektiv in die Pulverschicht eingetragen. Mittels des ersten Laserschritts wird die Pulverschicht punktuell erhitzt, beispielsweise wird die Pulverschicht um mehr als 300 Kelvin mittels des ersten Lasers erhitzt. Durch das Bestrahlen im ersten Laserschritt wird die Pulverschicht punktuell aufgeschmolzen. Durch das Aufschmelzen verschmelzen Teile der Pulverschicht, sodass nach dem Aushärten ein fester Bauteilabschnitt entsteht.
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Der erste Laserschritt kann auch ein Laserversintern sein. Das Ansteuern des ersten Laserschrittes kann auf Ansteuerungsdaten basieren, wobei die Ansteuerungsdaten beispielsweise ein Modell und/oder CAD-Daten des herzustellenden Bauteils umfassen. Der Bauteilabschnitt ist vorzugsweise der obere und/oder freiliegende Teil des herzustellenden Bauteils.
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Auf den ersten Laserschritt folgt ein zweiter Laserschritt. Im Speziellen folgt der zweite Laserschritt unmittelbar auf den ersten Laserschritt. Bei dem zweiten Laserschritt wird der Bauteilabschnitt nachbearbeitet. Beispielsweise wird die Oberfläche des Bauteilabschnitts nachbearbeitet. Die Nachbearbeitung im zweiten Laserschritt erfolgt ebenfalls mit einem Laser, beispielsweise mit dem ersten Laser oder einem zweiten Laser aus einer weiteren Lasereinheit. Das Nachbearbeiten im zweiten Laserschritt kann ein Abtragen, ein Glätten, ein Aufrauen oder ein anderweitiges Materialbearbeiten sein. Insbesondere erfolgt der zweite Laserschritt selektiv und/oder lokal. Der Laserschritt kann nur in einem Teilbereich des Bauteilabschnitts ausgeführt werden. Das Nachbearbeiten im zweiten Laserschritt kann auch ein Vorbereiten für das weitere Auftragen einer Pulverschicht sein. Insbesondere ist es vorgesehen, dass nach dem zweiten Laserschritt wieder eine Pulverschicht aufgetragen wird und mittels eines weiteren ersten Laserschritts selektiv bestrahlt wird. Die Verfahrensschritte werden insbesondere so lange durchgeführt, bis das Bauteil aufgebaut ist.
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Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Herstellung eines Bauteils im generativen Verfahren ermöglicht, wobei die hergestellten Bauteile qualitativ verbessert sind. Damit wird ein qualitätsverbesserndes Verfahren bereitgestellt.
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Optional ist es vorgesehen, dass das Verfahren einen Detektionsschritt umfasst. Der Detektionsschritt ist vorzugsweise zwischen dem ersten Laserschritt und dem zweiten Laserschritt vorgesehen. Im Detektionsschritt wird der Bauteilabschnitt und/oder die Oberfläche des Bauteilabschnitts auf Defekte untersucht. Defekte sind insbesondere auf Prozessfehler zurückzuführen. Im Speziellen sind Defekte lokale Defektstellen.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass der zweite Laserschritt basierend auf den detektierten Defekten erfolgt. Der zweite Laserschritt wird beispielsweise dazu verwendet, die detektierten Defekte, Prozessfehler oder Defektstellen zu beheben. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches Prozessfehler und Defekte direkt während des Prozesses und/oder online detektiert, wobei die detektierten Defekte direkt repariert werden. Somit kann der Ausschuss reduziert werden, da quasi alle Defekte bei ihrem Auftreten behoben werden können.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Defekte als eine Oberflächenrauigkeit und/oder Überstände ausgebildet sind. Insbesondere sind die Defekte als eine lokale Oberflächenrauigkeit oder als eine globale Oberflächenrauigkeit im gesamten Bauteilabschnitt ausgebildet. Als Überstände werden beispielsweise Materialüberstände aus der Oberfläche des Bauteilabschnitts aufgefasst, welche mehr als einen halben Millimeter, im Speziellen mehr als einen Millimeter und vorzugsweise mehr als zwei Millimeter von der Oberfläche abstehen. Insbesodere ist der Materialüberstand höher als die Sichtdicke der Pulverschicht. Beispielsweise werden die Defekte, die Oberflächenrauigkeiten und/oder die Überstände dadurch detektiert, dass der Bauteilabschnitt mit den CAD-Daten und/oder dem Modell des herzustellenden Bauteils verglichen wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass im zweiten Laserschritt die Oberflächenrauigkeit beseitigt wird und/oder die Überstände abgetragen werden. Beispielsweise werden die Überstände mittels Laserablation abgetragen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem Defekte während des Herstellungsverfahrens reduziert werden können.
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Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Defekte Poren und/oder Materialeinschlüsse sind. Die Materialeinschlüsse können Lufteinschlüsse, Staub und/oder anderweitige Einschlüsse sein. Insbesondere werden als Poren und/oder Materialeinschlüsse Unregelmäßigkeiten und/oder Defekte im Bauteilabschnitt verstanden, welche einen Durchmesser größer als zehn Mikrometer aufweisen. Im Speziellen sind die Poren und/oder Materialeinschlüsse Defekte, die unter der Oberfläche des Bauteilabschnitts liegen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches auch verdeckte und nicht offenliegende Defekte berücksichtigt und so den Ausschuss bei der Herstellung des Bauteils reduzieren kann.
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Besonders bevorzugt ist es, dass der Detektionsschritt eine Weißlichtinterferometrie umfasst. Insbesondere umfasst der Detektionsschritt eine berührungslose optische Messmethode zur Detektion der Defekte. Beispielsweise wird der Bauteilabschnitt und/oder die Oberfläche des Bauteilabschnitts mit breitbandigem Licht, auch Weißlicht genannt, bestrahlt, wobei eine Interferenz basierend auf den Defekten detektiert wird. Insbesondere kann der Detektionsschritt auch auf einer Speckleinterferometrie beruhen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches sicher und einfach Defekte der Bauteiloberfläche im Detektionsschritt detektieren kann.
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Im Speziellen ist es vorgesehen, dass der Detektionsschritt eine Temperaturmessung umfasst. Insbesondere ist die Temperaturmessung ausgebildet, Materialeinschlüsse und/oder Poren im Bauteilabschnitt zu detektieren. Beispielsweise wird dazu der hergestellte Bauteilabschnitt erwärmt und die Temperaturverteilung gemessen. Basierend auf der Temperaturverteilung können Defekte und Anomalien bestimmt werden. Die Temperaturmessung kann eine Infrarotmessung und insbesondere eine kontaktlose Messung sein. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Detektion von verdeckten Defekten unterhalb der Oberfläche ermöglicht.
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Optional ist es vorgesehen, dass der Detektionsschritt eine Ultraschallmessung umfasst. Beispielsweise wird mittels eines Ultraschallsensors der Bauteilabschnitt mit Ultraschallwellen bestrahlt. Mittels eines Ultraschallsensors wird beispielsweise die Abschwächung der Ultraschallwellen im Bauteilabschnitt gemessen. Mittels der Ultraschallmessungen sind insbesondere Poren, Materialeinschlüsse, Risse und/oder andere Defekte bestimmbar. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren mit kostengünstiger Detektion von Defekten bereitzustellen.
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Besonders bevorzugt ist es, dass der zweite Laserschritt einen Laserablationsschritt umfasst. Die Laserablation erfolgt vorzugsweise mit einem Laserpuls. Der Laserpuls weist vorzugsweise eine Pulslänge größer als eine Nanosekunde und kleiner als 500 Nanosekunden auf. Der Laserablationsschritt ist ein lokaler und/oder punktueller Laserablationsschritt, wobei der Laserablationsschritt mit einem Laser mit einem Strahldurchmesser zwischen 20 Mikrometer und 100 Mikrometer erfolgt. Mittels der Laserablation werden insbesondere Überstände und/oder Oberflächenrauigkeiten abgetragen. Ferner kann es vorgesehen sein, dass mittels des Laserablationsschrittes Poren geöffnet werden und/oder Materialeinschlüsse freigelegt und/oder abgetragen werden.
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Der zweite Laserschritt ist im Speziellen ausgebildet, die Überstände abzutragen und/oder eine Oberflächenrauigkeit zu reduzieren. Die Überstände können schichtweise abgetragen werden oder in einem einzigen Puls des zweiten Laserschritts. Die Oberflächenrauigkeit kann punktuell oder in einem flächigen Bereich reduziert werden.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird mit dem zweiten Laserschritt eine Pore geöffnet und/oder freigelegt. Ferner können Materialeinschlüsse freigelegt und/oder geöffnet werden. Insbesondere wird die Pore und/oder der Materialeinschluss im Detektionsschritt detektiert und anschließend im detektierten Bereich die Pore und/oder der Materialeinschluss spezifisch geöffnet und/oder freigelegt. Insbesondere kann das im Bauteilabschnitt eingeschlossene Material im zweiten Laserschritt abgetragen werden. Diese Ausgestaltung sieht vor, dass alle Poren und Materialeinschlüsse, welche die Qualität des herzustellenden Bauteils mindern, vor dem Auftragen einer weiteren Schicht entfernt werden.
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Besonders bevorzugt ist es, dass eine geöffnete und/oder freigelegte Pore mit Aufbaumaterial befüllt wird und anschließend selektiv bestrahlt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass die Pore mit Aufbaumaterial gefüllt wird und anschließend das Aufbaumaterial mit dem Bauteilabschnitt durch aufschmelzen verbunden wird. Dabei verschwindet die Pore, sodass ein einheitlicher Bauteilabschnitt entsteht. Insbesondere kann das Befüllen der Pore spezifisch erfolgen. Alternativ wird eine Pulverschicht aufgetragen und der Bereich der geöffneten Pore mit dem ersten Laser selektiv bestrahlt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren mit reduziertem Ausschuss an Bauteilen bereitzustellen.
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Optional kann es vorgesehen sein, dass im zweiten Laserschritt eine Funktionsfläche des Bauteilabschnitts bearbeitet wird. Eine Funktionsfläche kann beispielsweise eine Fläche sein, die bei Durchführung weiterer Pulverschichtauftragungen und erster Laserschritte und/oder im fertigen Bauteil verdeckt sind. Beispielsweise ist eine Funktionsfläche eine in einem verdeckten Hohlraum angeordnete Oberfläche. Die Funktionsfläche kann beispielsweise eine geglättete oder aufgeraute Fläche sein.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils. Die Vorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung zur additiven Fertigung des Bauteils. Beispielsweise ist die Vorrichtung eine SLM-Vorrichtung, eine SLS-Vorrichtung oder eine Vorrichtung zum selektiven Laserauftragsschweißen. Insbesondere ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wie vorher beschrieben ausgebildet. Die Vorrichtung weist einen Träger und eine Auftragseinheit auf. Die Auftragseinheit ist zum Auftragen einer Pulverschicht aus einem Aufbaumaterial auf den Träger ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst eine Lasereinrichtung zum Aufbauen eines Bauteilabschnitts durch selektives Bestrahlen der Pulverschicht. Das selektive Bestrahlen der Pulverschicht erfolgt insbesondere in einem ersten Laserschritt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist zum Ansteuern der Lasereinrichtung ausgebildet. Insbesondere ist die Steuereinheit zum Ansteuern der Lasereinrichtung zur Durchführung des ersten Laserschritts ausgebildet. Ferner ist die Steuereinheit ausgebildet, die Lasereinrichtung zur Durchführung eines zweiten Laserschritts anzusteuern. Im zweiten Laserschritt wird der Bauteilabschnitt nachbearbeitet. Die Nachbearbeitung erfolgt insbesondere auch mittels eines Lasers.
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Optional ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Detektionseinrichtung aufweist. Die Detektionseinrichtung ist ausgebildet, den im ersten Laserschritt gebildeten Bauteilabschnitt auf Defekte zu untersuchen. Beispielsweise detektiert die Detektionsvorrichtung Überstände, Oberflächenaufrauhungen, Poren oder Materialeinschlüsse. Die Detektionseinrichtung ist vorzugsweise datentechnisch mit der Steuereinheit verbunden und stellt der Steuereinheit die detektierten Defekte zur Verfügung. Die Steuereinheit ist dabei beispielsweise ausgebildet, basierend auf den detektierten Defekten den Bauteilabschnitt im zweiten Laserschritt nachzubearbeiten. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine weitere Lasereinrichtung umfasst. Die weitere Lasereinrichtung ist zur Durchführung des zweiten Laserschritts ausgebildet. Die Steuereinheit kann vorzugsweise die weitere Lasereinrichtung zur Durchführung des zweiten Laserschritts ansteuern.
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Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung als ein Ausführungsbeispiel;
- 2 den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens;
- 3a und 3b ein Beispiel für den zweiten Laserschritt zum Abtragen eines Überstands;
- 4a - 4d beispielhaft das Beseitigen von Poren mittels des zweiten Lasersch rittes;
- 5a - 5c ein Ausführungsbeispiel eines Bauteils mit Funktionsflächen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Bauteils mit einem generativen Verfahren. Die Vorrichtung 1 weist einen Träger 2 und eine Auftragungseinheit 3 auf. Die Auftragungseinheit 3 ist ausgebildet, ein Pulverbett 4 als eine Pulverschicht auf den Träger 2 aufzutragen. In einem Reservoir der Auftragungseinheit 3 ist pulverförmiges Aufbaumaterial 5 gespeichert. Das pulverförmige Aufbaumaterial 5 wird als das Pulverbett 4 abgeschieden. Das Pulverbett 4 weist eine Schichtdicke auf, wobei die Schichtdicke insbesondere kleiner ist als einen Zentimeter. Zum Auftragen des Pulverbetts wird die Auftragungseinheit 3 auf einer Auftragungshöhe 6 in eine Auftragungsrichtung 7 verschoben. Die Auftragungshöhe 6 ist insbesondere zur Definierung der Schichtdicke geeignet.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Lasereinrichtung 8 auf. Die Lasereinrichtung 8 ist zur Ausgabe eines Bearbeitungslasers 9 ausgebildet. Mittels der Lasereinrichtung 8 wird in einem ersten Laserschritt 200 mittels des Bearbeitungslasers 9 das Pulverbett 4 punktuell bestrahlt. Durch das Bestrahlen im ersten Laserschritt 200 wird das Pulverbett 4 punktuell erwärmt und das Pulverbett 4 beziehungsweise das pulverförmige Aufbaumaterial verflüssigt und aufgeschmolzen. Nach einem Erkalten des aufgeschmolzenen Aufbaumaterials 5 bildet sich ein Bauteilabschnitt.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Detektionseinheit 10 auf. Die Detektionseinheit 10 ist ausgebildet, Defekte im Bauteilabschnitt zu detektieren. Defekte sind beispielsweise Überstände 15 (siehe 3a), Materialaufrauhungen, Poren 16 (siehe 4a) oder Materialeinschlüsse. Beispielsweise umfasst die Detektionseinheit eine optische Kamera zur optischen Überwachung des Bauteilabschnitts, eine Ultraschalldetektionseinheit und/oder ein Weißlichtinterferometer. Die Detektionseinheit 10 stellt die detektierten Defekte einer Steuerungseinheit 11 bereit. Die Steuerungseinheit 11 ist ausgebildet, die Lasereinrichtung 8 anzusteuern. Beispielsweise steuert die Steuerungseinheit 11 die Lasereinrichtung 8 an, dass das Pulverbett 4 gemäß eines Bauteilmodells und/oder basierend auf CAD-Daten des Bauteils mittels der Lasereinrichtung 8 beleuchtet wird.
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Die Vorrichtung 1 weist eine weitere Lasereinrichtung 12 auf. Die weitere Lasereinrichtung 12 ist ausgebildet, einen Nachbearbeitungslaser 13 als Laserstrahl auszugeben. Der Nachbearbeitungslaser 13 ist zur Nachbearbeitung des Bauteilabschnitts ausgebildet. Die Lasereinrichtung 12 ist zur Laserablation der Bauteiloberfläche und/oder des Bauteilabschnitts ausgebildet. Die Steuerungseinheit 11 ist ausgebildet, die Lasereinrichtung 12 so anzusteuern, dass mittels des Nachbearbeitungslasers 13 die detektierten Defekte abgetragen und/oder behoben werden. Die Vorrichtung 1 ist damit ausgebildet, Defekte, die im ersten Laserschritt 200 beim Schaffen des Bauteilabschnitts entstehen, in einem daran anschließenden zweiten Laserschritt 400 zu beheben, bevor eine weitere Pulverschicht aufgetragen wird.
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2 zeigt schematisch den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens. In einem Pulverauftragungsschritt 100 wird das Pulverbett 4 als Pulverschicht aufgetragen. Das Pulverbett 4 wird auf den Träger 2 aufgetragen. Der Pulverauftragungsschritt erfolgt insbesondere mit der Auftragungseinheit 3. Das Pulverbett 4 und/oder die Pulverschicht wird als eine flächige Schicht aufgetragen.
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An den Pulverauftragungsschritt 100 schließt sich ein erster Laserschritt 200 an. Zwischen dem ersten Laserschritt 200 und dem Pulverauftragungsschritt 100 kann auch ein Glattziehen des Pulverbetts 4 vorgesehen sein. Im ersten Laserschritt 200 wird die Pulverschicht punktuell mit einem Laserstrahl, beispielsweise dem Bearbeitungslaser 9, bestrahlt. Durch das Bestrahlen im ersten Laserschritt 200 wird das Pulverbett 4 selektiv aufgeschmolzen und nach einem Erkalten der Bauteilabschnitt gebildet.
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In einem Detektionsschritt 300 wird der im ersten Laserschritt 200 gebildete Bauteilabschnitt auf Defekte untersucht. Beispielsweise wird im Detektionsschritt 300 der Bauteilabschnitt auf Poren, auf Materialeinschlüsse, auf Aufrauhungen und/oder auf Überstände untersucht. Der Detektionsschritt 300 ist ein optionaler Schritt.
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In einem zweiten Laserschritt 400 wird der Bauteilabschnitt mittels eines Laserstrahls, beispielsweise dem Nachbearbeitungslaser 13, nachbearbeitet. Das Nachbearbeiten im zweiten Laserschritt 400 ist beispielsweise ein Lasermaterialabtrag. Insbesondere wird der zweite Laserschritt 400 mittels der Lasereinrichtung 12 durchgeführt. Der zweite Laserschritt 400 basiert vorzugsweise auf den im Detektionsschritt 300 detektierten Defekten. Insbesondere werden im zweiten Laserschritt 400 alle Defekte, die im Detektionsschritt 300 detektiert wurden, behoben.
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Nach dem zweiten Laserschritt 400 kann es vorgesehen sein, das Verfahren wieder mit dem Pulverauftragungsschritt 100 fortzusetzen und die weiteren Schritte zyklisch zu durchlaufen. Diese Verfahrensschritte 100, 200, 300 und 400 können so lange zyklisch durchlaufen werden, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist. Nach dem letzten Schichtaufbau und der Nachbearbeitung mit dem zweiten Laserschritt 400 kann das Verfahren beendet werden.
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3a zeigt einen Teilabschnitt 14 eines Bauteilabschnitts. Der Teilabschnitt 14 und/oder der Bauteilabschnitt sind als ein Metallabschnitt ausgebildet. Der Bauteilabschnitt und damit auch der Teilabschnitt 14 sind in dem ersten Laserschritt 200 hergestellt. Mittels des Detektionsschritts 300 wurde als Defekt der Überstand 15 detektiert. Der Überstand 15 ist hierbei eine Materialerhöhung, insbesondere eine Materialerhöhung höher als die Auftragungshöhe 6. Mittels des zweiten Laserschritts 400 wird der Überstand 15 durch den Nachbearbeitungslaser 13 bestrahlt und abgetragen.
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3b zeigt den Teilabschnitt 14 aus 3a, wobei der Überstand 15 abgetragen wurde. Nach dem Abtragen des Überstandes 15 kann die Auftragungseinheit 3 auf der Auftragungshöhe 6 entlangfahren, ohne dass die Auftragungseinheit 3 von dem Überstand 15 behindert würde.
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4a zeigt einen Teilabschnitt 14 eines Bauteilabschnitts. Der Bauteilabschnitt 14 ist wieder ein Abschnitt des Bauteils, der in dem ersten Laserschritt 200 gebildet wurde. Mittels des Detektionsschritts 300 wurden die Poren 16 detektiert. Die Poren 16 stellen einen Qualitätsmangel dar und können Ausschusskriterium für das Bauteil sein. Mittels der Steuerungseinheit 11 wird der Bereich des Teilabschnitts 14 mittels des Nachbearbeitungslasers 13 bestrahlt, in welchem die Poren 16 angeordnet sind. Mittels des Nachbearbeitungslasers 13 wird das Material in der Umgebung der Poren 16 abgetragen und/oder verdampft.
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4b zeigt eine Ansicht, bei der die Umgebung der Poren 16 und die Poren 16 schon mittels des Nachbearbeitungslasers 13 im zweiten Laserschritt 400 abgetragen wurden. Dabei bildete sich eine Kuhle 17 als Materialaussparung im Teilabschnitt 14.
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In 4c ist ein Verfahrensschritt gezeigt, bei dem vor Anwendung des Pulverauftragungsschrittes 100 schon Aufbaumaterial 5 im Bereich der Kuhle 17 eingebracht wurde. Beispielsweise wird die Kuhle 17 mittels der Auftragungseinheit 3 mit Aufbaumaterial 5 befüllt. An den Zustand in 4c schließt sich ein Verfahrensschritt an, bei welchem der Bereich der mit Aufbaumaterial 5 befüllten Kuhle 17 mittels des Bearbeitungslasers 9 bestrahlt wird. Das Aufbaumaterial 5 in der Kuhle 17 wird dabei verflüssigt und verbindet sich mit der Umgebung. Damit wird die Pore 16 gefüllt und stoffschlüssig gefüllt.
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4d zeigt den mittels des Verfahrens erhaltenen Teilabschnitt 14, welcher von der Pore 16 befreit wurde und auch die Kuhle 17 bereinigt wurde.
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5a zeigt ein Bauteil 18 mit Funktionsflächen 19a und 19b. Die Funktionsfläche 19a ist eine Oberflächenfunktionsfläche, die am Bauteil außenliegend ist. Die Funktionsflächen 19b sind Funktionsflächen, die innenliegend sind und/oder verdeckt im Bauteil 18 angeordnet sind. Die Funktionsflächen 19a und 19b sind mittels einer Nachbearbeitung mittels des Nachbearbeitungslasers 13 herstellbar. Beispielsweise sind die Funktionsflächen 19a aufgeraute Flächen.
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5b zeigt einen Verfahrensschritt, bei dem die innenliegenden Funktionsflächen 19b mittels des Nachbearbeitungslasers 13 hergestellt werden. Insbesondere werden die Funktionsflächen 19b in einer Durchführung des zweiten Laserschrittes 400 erzeugt. Nach der Erzeugung der Funktionsflächen 19b wird das Bauteil weiter aufgebaut. In einem späteren Fertigungsschritt wären die Funktionsflächen 19b somit nicht mehr zu erreichen.
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5c zeigt die Herstellung der Funktionsfläche 19a. Die Funktionsfläche 19a als obenliegende Funktionsfläche kann im Anschluss an den letzten Laserschritt 200 durchgeführt werden. Mit der Herstellung der Funktionsfläche 19a wäre das Bauteil 18 somit fertiggestellt. Die Herstellung der Funktionsfläche 19a erfolgt insbesondere in einem zweiten Laserschritt 400 mittels des Nachbearbeitungslasers 13.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012000466 B3 [0003]
