DE102018209282B4 - Component, as well as a stack of a plurality of such components and an additive manufacturing process for such a stack - Google Patents
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Abstract
Bauteil (100, 101), wobei das Bauteil (100, 101) eine erste Oberseite (10) und eine zweite Oberseite (11) aufweist, wobei die erste Oberseite (10) und die zweite Oberseite (11) jeweils erste Flächenanteile (12) aufweisen, welche parallel zu einer Flachebene (20) ausgerichtet sind, und wobei das Bauteil (100, 101) weiterhin zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist:
- ein Formschlusselement und/oder
- ein Versteifungselement, wobei die zumindest eine Komponente an der ersten Oberseite (10) und an der zweiten Oberseite (11) jeweils zweite Flächenanteile (13) mit einer von einer Parallelebene (21) der Flachebene (20) abweichenden Ausrichtung (22a, 22b, 22c, 22d, 22e) aufweist,
wobei die erste Oberseite (10) und die zweite Oberseite (11) von ihrer Form identisch sind und parallel zueinander ausgebildet sind, also einen Parallelversatz voneinander abbilden
dadurch gekennzeichnet, dass
der Parallelversatz einzig in Parallelversatzrichtung (60) und konstant um einen Parallelversatzbetrag (61) über die gesamte Ausdehnung des Bauteils (100, 101) ausgebildet ist, wobei das Bauteil eine oder eine Mehrzahl von Sicken (S), Dellen oder Rillen enthält, sodass mehrere derartige Bauteile (100, 101), ohne Raumverlust und/oder abstandslos, aufeinander oder ineinander stapelbar sind.
Component (100, 101), the component (100, 101) having a first upper side (10) and a second upper side (11), the first upper side (10) and the second upper side (11) each having first area portions (12) which are aligned parallel to a flat plane (20), and wherein the component (100, 101) further comprises at least one of the following components:
- A positive locking element and / or
a stiffening element, the at least one component on the first upper side (10) and on the second upper side (11) each having second surface portions (13) with an orientation (22a, 22b) that deviates from a parallel plane (21) of the flat plane (20), 22c, 22d, 22e),
wherein the first upper side (10) and the second upper side (11) are identical in shape and are formed parallel to one another, that is to say represent a parallel offset from one another
characterized in that
the parallel offset is formed only in the parallel offset direction (60) and constantly by a parallel offset amount (61) over the entire extent of the component (100, 101), the component containing one or a plurality of beads (S), dents or grooves, so that several such components (100, 101) can be stacked one on top of the other or one inside the other without loss of space and / or without space.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil, welches stapelbar ist, gemäß Anspruch 1 sowie einen Stapel aus einer Mehrzahl solcher Bauteile gemäß Anspruch 5 und ein additives Herstellungsverfahren für einen solchen Stapel gemäß Anspruch 6.The invention relates to a component that is stackable, as well as a stack of a plurality of such components, as claimed in claim 5, and an additive manufacturing method for such a stack, as claimed in claim 6.
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft ein Bauteil, wobei das Bauteil eine erste Oberseite und eine zweite Oberseite aufweist, wobei die erste Oberseite und die zweite Oberseite jeweils erste Flächenanteile aufweisen, welche parallel zu einer Flachebene ausgerichtet sind, und wobei das Bauteil weiterhin zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist:
- - ein Formschlusselement und/oder
- - ein Versteifungselement,
- - A positive locking element and / or
- - a stiffening element,
Stand der TechnikState of the art
Ein Bauteil ist für unterschiedlichste Anwendungen, beispielsweise in der Automobilherstellung, bekannt. Beispielsweise ist ein solches Bauteil ein Kunststoffbauteil, welches als Bauteil zum Bilden beispielsweise eines Gehäuseelements und/oder eines Konstruktionselements eingesetzt ist. Oftmals weisen solche Bauteile von einer Flachebene abweichende Erhebungen auf, welche Komponenten bilden, welche als Formschlusselement und/oder als Versteifungselement vorgesehen sind. Mittels eines solchen Formschlusselements ist das Bauteil beispielsweise mit einem benachbarten Bauteil verbindbar und/oder daran befestigbar und/oder im übrigen Bereich beabstandet zu einem benachbarten Bauteil positionierbar. Mittels eines Versteifungselements ist die Steifigkeit des Bauteils gegenüber einer rein flachen Form erhöht. Beide Funktionen sind in einigen Ausführungsformen in einer einzigen Komponente vereinigt.One component is known for a wide variety of applications, for example in automobile production. For example, such a component is a plastic component, which is used as a component for forming, for example, a housing element and / or a construction element. Such components often have elevations deviating from a flat plane, which form components which are provided as a form-locking element and / or as a stiffening element. By means of such a form-locking element, the component can be connected to and / or fastened to an adjacent component, for example, and / or positioned at a distance from an adjacent component in the remaining area. By means of a stiffening element, the rigidity of the component is increased compared to a purely flat shape. In some embodiments, both functions are combined in a single component.
Aus der
Zum Stand der Technik ist außerdem die
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt gegenüber den vorbekannten Bauteilen die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil aufzufinden, welches raumsparend stapelbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.Compared to the previously known components, the invention is based on the object of finding a component which can be stacked in a space-saving manner. This object is achieved by the features specified in claim 1.
Weiterhin liegt der Erfindung gegenüber den vorbekannten Stapeln aus derartigen Bauteilen die Aufgabe zugrunde, einen Stapel aufzufinden, welcher auch mit einer Vielzahl von Bauteilen kostengünstig herstellbar ist und raumsparend ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.Furthermore, compared with the previously known stacks of components of this type, the invention is based on the object of finding a stack which can also be produced inexpensively with a large number of components and is designed to save space. This object is achieved by the features specified in claim 5.
Weiterhin liegt der Erfindung gegenüber den vorbekannten additiven Herstellungsverfahren für einen derartigen Stapel die Aufgabe zugrunde, ein additives Herstellungsverfahren aufzufinden, bei welchem eine hohe Teileausbeute erreicht ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.Furthermore, compared with the previously known additive manufacturing processes for such a stack, the invention is based on the task of finding an additive manufacturing process in which a high part yield is achieved. This object is achieved by the features specified in claim 6.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Gemäß Anspruch 1 sind die erste Oberseite und die zweite Oberseite des Bauteils in der Weise parallel zueinander ausgebildet, sodass mehrere derartiger Bauteile ineinander stapelbar sind.According to claim 1, the first upper side and the second upper side of the component are formed parallel to one another in such a way that a plurality of such components can be stacked one inside the other.
Gemäß Anspruch 6 sind bei dem additiven Herstellungsverfahren zumindest die folgenden Schritte vorgesehen:
- a. Bilden einer Lage umfassend Partikel, wobei die Lage eine zu der Flachebene Oberfläche aufweist;
- b. nach Schritt a. Verfestigen einer ersten Schicht umfassend Partikel zu der Flachebene, gegebenenfalls Wiederholen von Schritt b., bis die Oberfläche der in Schritt a. gebildeten Lage erreicht ist; ;
- c. Wiederholen von Schritt a. und Schritt b., bis ein derartiger Stapel gebildet ist wobei zwischen den Oberseiten (
10 ,11 ) von zwei Bauteilen (100 ,101 ) unverfestigte Partikel (40 ) angeordnet sind.
- a. Forming a layer comprising particles, the layer having a surface facing the flat plane;
- b. after step a. Solidifying a first layer comprising particles to the flat plane, optionally repeating step b., Until the surface of the in step a. formed position is reached; ;
- c. Repeating step a. and step b. until such a stack is formed, with between the tops (
10th ,11 ) of two components (100 ,101 ) unsolidified particles (40 ) are arranged.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist das Bauteil eine erste Oberseite und eine zweite Oberseite auf, wobei die erste Oberseite und die zweite Oberseite jeweils erste Flächenanteile aufweisen, welche parallel zu einer Flachebene ausgerichtet sind, und wobei das Bauteil weiterhin zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist:
- - ein Formschlusselement und/oder
- - ein Versteifungselement,
- - A positive locking element and / or
- - a stiffening element,
Das Bauteil ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberseite und die zweite Oberseite parallel zueinander ausgebildet sind, sodass mehrere derartige Bauteile ohne Raumverlust aufeinander oder ineinander stapelbar sind. Hierzu ist vorgesehen, dass jedes Formschlusselement und jedes Versteifungselement eine Ausrichtung der Mittellängsachsen und/oder der Mittelebenen so aufweist, dass im Zusammenwirken mit einer jeweils geeigneten Wahl der Materialdicken jedes Formschlusselements und jedes Versteifungselements ein nahezu abstandsloses Aufeinanderstapeln möglich ist.The component is primarily characterized in that the first upper side and the second upper side are formed parallel to one another, so that a plurality of such components can be stacked on one another or in one another without loss of space. For this purpose, it is provided that each interlocking element and each stiffening element has an alignment of the central longitudinal axes and / or the central planes such that, in cooperation with a suitable choice of the material thicknesses of each interlocking element and each stiffening element, an almost spaceless stacking is possible.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Bauteil mittels eines Spritzgussverfahrens, mittels Druckgussverfahrens oder mittels eines Fräsverfahrens hergestellt.In an advantageous embodiment, the component is produced by means of an injection molding process, by means of a die casting process or by means of a milling process.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist das Bauteil mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt.In an alternative advantageous embodiment, the component is manufactured by means of an additive manufacturing process.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Bauteils sind für das additive Herstellungsverfahren als Rohmaterial Partikel eingesetzt, welche zur Formgebung in zu der Flachebene Schichten miteinander schichtweise nacheinander verbunden werden.In an advantageous embodiment of the component, particles are used as raw material for the additive manufacturing process, which particles are connected to one another in layers for shaping in layers to the flat plane.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Stapel aus einer Mehrzahl von Bauteilen nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei die Mehrzahl von Bauteilen voneinander trennbar gestapelt quasi-kontinuierlich hergestellt ist, wobei jeweils die erste Oberseite eines ersten Bauteils mit der zweiten Oberseite eines zweiten Bauteils minimal beabstandet ist. Durch die Verwendung eines additiven Herstellungsverfahrens, aber auch bei Anwendung eines Spritzgussverfahrens, eines Druckgussverfahrens oder eines Fräsverfahrens werden insbesondere die Formschlusselemente und die Versteifungselemente in ihrer Formgebung und insbesondere bezüglich ihrer Materialdicke so ausgebildet, dass Bauteile annähernd abstandslos (bei Verwendung eines additiven Herstellungsverfahrens nur getrennt durch eine minimale unverfestigte Partikel- oder Pulverschicht oder eine Flüssigkeit oder bei plastischen Verfahren durch eine Support Material Schicht) aufeinandergelegt werden können.According to a further aspect, a stack of a plurality of components is proposed in accordance with an embodiment in accordance with the above description, the plurality of components being stacked so as to be separable, quasi-continuously, the first top side of a first component being in each case with the second top side of a second component is minimally spaced. Through the use of an additive manufacturing process, but also when using an injection molding process, a die casting process or a milling process, the form-locking elements and the stiffening elements in particular are designed in their shape and in particular with regard to their material thickness in such a way that components are almost completely spaced (when using an additive manufacturing process only separated by a minimal unconsolidated particle or powder layer or a liquid or, in the case of plastic processes, a support material layer) can be placed on top of one another.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt ist ein additives Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Stapels nach einer Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung vorgeschlagen, wobei das additive Herstellungsverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a. Bilden einer Lage umfassend Partikel, wobei die Lage eine zu der Flachebene Oberfläche aufweist;
- b. nach Schritt a. Verfestigen einer ersten Schicht umfassend Partikel zu der Flachebene, gegebenenfalls Wiederholen von Schritt b., bis die Oberfläche der in Schritt a. gebildeten Lage erreicht ist;
- c. Wiederholen von Schritt a. und Schritt b., bis ein Stapel gebildet ist wobei zwischen den Oberseiten (
10 ,11 ) von zwei Bauteilen (100 ,101 ) unverfestigte Partikel (40 ) angeordnet sind.
- a. Forming a layer comprising particles, the layer having a surface facing the flat plane;
- b. after step a. Solidifying a first layer comprising particles to the flat plane, optionally repeating step b., Until the surface of the in step a. formed position is reached;
- c. Repeating step a. and step b. until a stack is formed with between the tops (
10th ,11 ) of two components (100 ,101 ) unsolidified particles (40 ) are arranged.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform des additiven Herstellungsverfahrens stehen die benachbarten Oberseiten von zwei Bauteilen unmittelbar, also allein mit verfestigten Partikeln, miteinander in Kontakt, wobei bevorzugt zwei benachbarte Bauteile des Stapels frei von, also ohne, stoffschlüssige Verbindungen gebildet sind.In an alternative advantageous embodiment of the additive manufacturing process, the adjacent top sides of two components are in direct contact with one another, that is to say only with solidified particles, two adjacent components of the stack preferably being formed free of, that is to say without, integral connections.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
-
1 in Draufsicht ein Bauteil mit repräsentativen KomponentenR ,S undT , -
2 in Draufsicht ein Clip-Element gemäß DetailR , -
3 in schematischer SchnittansichtA-A das DetailR , -
4 in schematischer SchnittansichtB-B das DetailR , -
5 in Draufsicht eine Sicke gemäß DetailS , -
6 in schematischer SchnittansichtC-C das DetailS , -
7 in Draufsicht ein Positionier- und Befestigungs-Element gemäß DetailT , -
8 in schematischer SchnittansichtD-D das DetailT , -
9 in schematischer SchnittansichtE-E das DetailT , -
10 in schematischer SchnittansichtF-F das DetailT , -
11 in schematischer Schnittansicht einen Stapel aus Bauteilen in einem Partikelbecken, und -
12 in einer schematischen schaubildlichen Darstellung eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Bauteiles an einem weiteren Bauteil.
-
1 a top view of a component with representative componentsR ,S andT , -
2nd in plan view a clip element according to detailR , -
3rd in a schematic sectional viewAA the detailR , -
4th in a schematic sectional viewBB the detailR , -
5 in plan view a bead according to the detailS , -
6 in a schematic sectional viewCC the detailS , -
7 in plan view a positioning and fastening element according to detailT , -
8th in a schematic sectional viewDD the detailT , -
9 in a schematic sectional viewEE the detailT , -
10th in a schematic sectional viewFF the detailT , -
11 a schematic sectional view of a stack of components in a particle pool, and -
12th a schematic diagram of an arrangement of a component according to the invention on another component.
In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Merkmale wieder.Unless explicitly stated to the contrary, ordinal numbers used in the preceding and subsequent description serve only to clearly distinguish them and do not reflect the order or order of the features described.
Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention
In einer denkbaren Ausführungsform grenzen Komponenten mit von der Flachebene
Die Ausrichtungen
In
Es ist möglich, dritte Flächenanteile
Die Partikel
Gemäß diesem in
Es sei darauf hingewiesen, dass das Partikelbecken
Ein beispielhaftes additives Herstellungsverfahren, auch additive Manufacturing genannt, ist das sogenannte 3D-Drucken, im besonderen selektives Laserschmelzen (SLM) und selektives Lasersintern (SLS), oder ein Auftragverfahren, beispielsweise Auftragschweißen beziehungsweise Cladding sowie 3D-Pulverdruck / Binder Jetting (BJ), Continuous Liquid Interface Production (CLIP), Electron Beam Melting (EBM) Fused Deposition Modeling (FDM). Möglich ist auch ein FDM (Fused Deposition Modeling) und MJF (Multi Jet Fusion) Es sind partikelbasierte, flüssigkeitsbasierte Verfahren und Verfahren mit Fertigung aus einem plastischen Zustand bekannt. Die einsetzbaren Werkstoffe sind von dem jeweiligen Verfahren abhängig, jedoch aus einem weiteren Bereich wählbar und reichen von Kunststoffen über Keramiken bis zu Metallen, sowie Materialmischungen.An example of an additive manufacturing process, also called additive manufacturing, is so-called 3D printing, in particular selective laser melting (SLM) and selective laser sintering (SLS), or an application process, for example cladding and 3D powder printing / binder jetting (BJ), Continuous Liquid Interface Production (CLIP), Electron Beam Melting (EBM) Fused Deposition Modeling (FDM). FDM (Fused Deposition Modeling) and MJF (Multi Jet Fusion) are also possible. Particle-based, liquid-based methods and methods with production from a plastic state are known. The materials that can be used depend on the respective process, but can be selected from a wider range and range from plastics and ceramics to metals and material mixtures.
In einem partikelbasierten additiven Herstellungsverfahren verbleiben zwischen zwei benachbarten Bauteilen gemäß einer Ausführungsform Partikel zwischen den (mittelbar) in Kontakt stehenden Oberseiten. In einer anderen Ausführungsform, insbesondere bei Verwendung eines Spritzgussverfahrens, eines Druckgussverfahrens oder eines Fräsverfahrens sind die in Kontakt stehenden Oberseiten unmittelbar miteinander in Kontakt, aber nicht stoffschlüssig miteinander verbunden. Im Falle eines additiven Herstellungsverfahrens ist der Energieeintrag mit einem solchen Abstand zu dem zu bildenden Spalt zwischen den (danach) in Kontakt stehenden Oberseiten derart beabstandet, dass der Energieeintrag gerade nicht ausreicht, um die benachbarten Oberseiten miteinander zu verbinden, jedoch dazu ausreicht, die (Grenz-) Partikel, welche die Oberseite des Bauteils ausbilden, mit dem Körper des betreffenden Bauteils zu verbinden und zu verfestigen.In a particle-based additive manufacturing process, according to one embodiment, particles remain between two adjacent components between the (indirectly) contacting upper sides. In another embodiment, in particular when using an injection molding process, a die casting process or a milling process, the upper sides in contact are in direct contact with one another, but are not integrally connected to one another. In the case of an additive manufacturing process, the energy input is spaced at such a distance from the gap to be formed between the (after) contacting upper sides that the energy input is just not sufficient to connect the adjacent upper sides to one another, but is sufficient to ( Boundary) particles, which form the top of the component, to connect and solidify with the body of the component in question.
In
Mit dem hier vorgeschlagenen Bauteil ist eine raumsparende Stapelbarkeit mehrerer identischer Bauteile ermöglicht, somit ist ein Stapel aus solchen Bauteilen raumsparend lagerbar, aber zugleich sind einzelne Bauteile zur Entnahme aus dem Stapel leicht voneinander trennbar. Weiterhin ist ein solches Bauteil beziehungsweise der Stapel mittels eines additiven Herstellungsverfahrens effizient, beispielsweise unter hoher Raumausnutzung und Partikelausnutzung, durchführbar. Es ist also eine hohe Teileausbeute erzielbar, während zugleich das Herstellungsverfahren kostengünstig durchführbar ist.With the component proposed here, a space-saving stackability of several identical components is made possible, so a stack of such components can be stored in a space-saving manner, but at the same time individual components can be easily separated from one another for removal from the stack. Furthermore, such a component or the stack can be carried out efficiently by means of an additive manufacturing process, for example with high space utilization and particle utilization. A high yield of parts can thus be achieved, while at the same time the manufacturing process can be carried out inexpensively.
BezugszeichenlisteReference list
- 100100
- erstes Bauteilfirst component
- 101101
- zweites Bauteil second component
- 200200
- Stapel von Bauteilen Stack of components
- 1010th
- erste Oberseitefirst top
- 1111
- zweite Oberseitesecond top
- 1212th
- erster Flächenanteilfirst area share
- 1313
- zweiter Flächenanteilsecond area share
- 1414
- dritter Flächenanteilthird area share
- 1515
- Ausbruchoutbreak
- 2020th
- FlachebeneFlat plain
- 2121
- ParallelebeneParallel plane
- 2222
- Ausrichtung Alignment
- 3030th
- Partikelbecken Particle basin
- 4040
- Partikelparticle
- 4141
- erste Lagefirst layer
- 4242
- zweite Lagesecond layer
- 4343
- erste Oberflächefirst surface
- 4444
- zweite Oberfläche second surface
- 5050
- erste Schichtfirst layer
- 5151
- zweite Schichtsecond layer
- 5252
- dritte Schichtthird layer
- 5353
- vierte Schicht fourth layer
- 6060
- ParallelversatzrichtungParallel offset direction
- 6161
- ParallelversatzbetragParallel offset amount
- 6262
- erste Materialdickefirst material thickness
- 6363
- zweite Materialdickesecond material thickness
- 6464
- dritte Materialdickethird material thickness
- 6565
- vierte Materialdickefourth material thickness
- 6666
- fünfte Materialdickefifth material thickness
- 6767
- sechste Materialdickesixth material thickness
- 7070
- BauteilComponent
- 7171
- Öffnungopening
- 7272
- Öffnungopening
- 7373
- Winkel angle
- Detail RDetail R
- Clip-ElementClip element
- Detail SDetail p
- SickeSurround
- Detail TDetail T
- Positionier- und Befestigungs-ElementPositioning and fastening element
Claims (6)
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DE (1) | DE102018209282B4 (en) |
Citations (2)
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DE202013005102U1 (en) * | 2013-06-06 | 2014-09-08 | Dr. Zapfe Gmbh | Device for fixing PV modules on roofs with trapezoidal sheet metal |
WO2016030405A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Exone Gmbh | 3d printer, 3d printer arrangement and generative production method |
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2018
- 2018-06-11 DE DE102018209282.6A patent/DE102018209282B4/en active Active
Patent Citations (2)
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