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.

Figure DE102018209282B4_0000
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.
Figure DE102018209282B4_0000

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,
wobei die zumindest eine Komponente an der ersten Oberseite und an der zweiten Oberseite jeweils zweite Flächenanteile mit einer von einer Parallelebene der Flachebene des Bauteils abweichenden Ausrichtung aufweist.The invention relates to a component, the component having a first top side and a second top side, the first top side and the second top side each having first surface portions which are aligned parallel to a flat plane, and the component further comprising 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 and on the second upper side each having second surface portions with an orientation deviating from a parallel plane of the flat plane of the component.

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 WO 2016/030405 A1 ist ein 3D-Drucker, eine 3D-Druckeranordnung und ein generatives Fertigungsverfahren bekannt. Gemäß der Zusammenfassung ist ein 3D-Drucker (100) beschrieben, der eingerichtet ist, um ein dreidimensionales Bauteil schichtweise aufzubauen durch Ausbilden übereinander liegender Schichten von partikelförmigem Baumaterial und selektives Verfestigen eines Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial-Schicht. Der 3D-Drucker (100) ist eingerichtet, um gleichzeitig in einem ersten Bauraum (B 1), der in dem 3D-Drucker angeordnet ist, ein oder mehrere erste dreidimensionale Bauteile und in einem zweiten Bauraum (B2), der benachbart zu dem ersten Bauraum mit horizontalem Abstand zu diesem in dem 3D-Drucker angeordnet ist, ein oder mehrere zweite dreidimensionale Bauteile aufzubauen.From the WO 2016/030405 A1 a 3D printer, a 3D printer arrangement and a generative manufacturing method are known. According to the summary, a 3D printer (100) is described, which is set up to build up a three-dimensional component in layers by forming superimposed layers of particulate building material and selectively solidifying a partial area of the respective building material layer. The 3D printer (100) is set up to simultaneously in a first installation space (B 1), which is arranged in the 3D printer, one or more first three-dimensional components and in a second installation space (B2), which is adjacent to the first Installation space with a horizontal distance from it is arranged in the 3D printer to build up one or more second three-dimensional components.

Zum Stand der Technik ist außerdem die DE 20 2013 005 102 U1 bekannt.The state of the art is also DE 20 2013 005 102 U1 known.

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:

  1. a. Bilden einer Lage umfassend Partikel, wobei die Lage eine zu der Flachebene Oberfläche aufweist;
  2. 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; ;
  3. 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.
According to claim 6, at least the following steps are provided in the additive manufacturing method:
  1. a. Forming a layer comprising particles, the layer having a surface facing the flat plane;
  2. 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; ;
  3. 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,
wobei die zumindest eine Komponente an der ersten Oberseite und an der zweiten Oberseite jeweils zweite Flächenanteile mit einer von einer Parallelebene der Flachebene des Bauteils abweichenden Ausrichtung aufweist.According to a first embodiment of the invention, the component has a first upper side and a second upper side, the first upper side and the second upper side each having first surface portions which are aligned parallel to a flat plane, and the component furthermore having 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 and on the second upper side each having second surface portions with an orientation deviating from a parallel plane of the flat plane of the component.

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:

  1. a. Bilden einer Lage umfassend Partikel, wobei die Lage eine zu der Flachebene Oberfläche aufweist;
  2. 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;
  3. 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.
According to one aspect of the invention, an additive manufacturing method for manufacturing a stack according to an embodiment as described above is proposed, the additive manufacturing method comprising at least the following steps:
  1. a. Forming a layer comprising particles, the layer having a surface facing the flat plane;
  2. 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;
  3. 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 Komponenten R, S und T,
  • 2 in Draufsicht ein Clip-Element gemäß Detail R,
  • 3 in schematischer Schnittansicht A-A das Detail R,
  • 4 in schematischer Schnittansicht B-B das Detail R,
  • 5 in Draufsicht eine Sicke gemäß Detail S,
  • 6 in schematischer Schnittansicht C-C das Detail S,
  • 7 in Draufsicht ein Positionier- und Befestigungs-Element gemäß Detail T,
  • 8 in schematischer Schnittansicht D-D das Detail T,
  • 9 in schematischer Schnittansicht E-E das Detail T,
  • 10 in schematischer Schnittansicht F-F das Detail T,
  • 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.
Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it
  • 1 a top view of a component with representative components R , S and T ,
  • 2nd in plan view a clip element according to detail R ,
  • 3rd in a schematic sectional view AA the detail R ,
  • 4th in a schematic sectional view BB the detail R ,
  • 5 in plan view a bead according to the detail S ,
  • 6 in a schematic sectional view CC the detail S ,
  • 7 in plan view a positioning and fastening element according to detail T ,
  • 8th in a schematic sectional view DD the detail T ,
  • 9 in a schematic sectional view EE the detail T ,
  • 10th in a schematic sectional view FF the detail T ,
  • 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

1 zeigt ein erstes Bauteil 100 mit beispielhaft angeordneten Komponenten R, S und T, welche beispielsweise ein Clip-Element (Detail R), eine Sicke (Detail S) und ein Positionier- und Befestigungs-Element (Detail T) sind. Alternativ oder ergänzend ist auch ein Montage-Pin oder ähnliches als Komponente vorgesehen. Weiterhin sind beispielsweise eine oder eine Mehrzahl von Sicken, Dellen oder Rillen vorgesehen, welche beispielsweise tragende und/oder versteifende Funktionen übernehmen. Die dargestellten Komponenten können auch andere Funktionen aufweisen und/oder es können weitere Komponenten anderer Form und Ausrichtung vorgesehen sein. Das Bauteil 100, 101 ist von der zweiten Oberseite 11 in Draufsicht gezeigt, wobei die ersten Flächenanteile 12 zwischen der Vielzahl von Komponenten R, S und T an der zweiten Oberseite 11 die Flachebene 20 definieren. 1 shows a first component 100 with exemplary arranged components R , S and T which, for example, a clip element ( detail R ), a bead ( detail S ) and a positioning and fastening element ( detail T ) are. As an alternative or in addition, a mounting pin or the like is also provided as a component. Furthermore, for example, one or a plurality of beads, dents or grooves are provided, which take over, for example, load-bearing and / or stiffening functions. The components shown can also have other functions and / or further components of different shape and orientation can be provided. The component 100 , 101 is from the second top 11 shown in plan view, with the first surface portions 12th between the multitude of components R , S and T on the second top 11 the flat plain 20th define.

2 bis 4 zeigen das Detail R, wobei in 2 die gleiche Draufsicht wie in 1 gewählt ist, in 3 die Schnittansicht A-A gemäß Kennzeichnung in 2 und in 4 die Schnittansicht B-B gemäß Kennzeichnung in 2 dargestellt ist. In 3 und in 4 ist gut zu erkennen, dass die erste Oberseite 10 und die zweite Oberseite 11 von ihrer Form identisch sind, also einen Parallelversatz voneinander abbilden, und zwar einzig in Parallelversatzrichtung 60 (hier normal zu der Flachebene 20) und konstant um den Parallelversatzbetrag 61 über die gesamte Ausdehnung des Bauteils 100, 101. Die Parallelversatzrichtung 60 bestimmt die Neigung eines Stapels 200 (vergleiche 11). Wenn die Parallelversatzrichtung 60 normal zu der Flachebene 20 ausgerichtet ist, ist der Stapel senkrecht ausgebildet. In 3 und 4 ist zu erkennen, dass die Komponente des Details R eine Ausrichtung 22 aufweist, welche geneigt zu der Flachebene 20 und der Parallelebene 21 ausgeführt ist. Der erste Flächenanteil 10 bildet in der Regel den größten Flächenanteil eines solchen Bauteils 100, 101. 2nd to 4th show the detail R, wherein in 2nd the same top view as in 1 is chosen in 3rd the sectional view AA according to the marking in 2nd and in 4th the sectional view BB according to the marking in 2nd is shown. In 3rd and in 4th can be seen well that the first top 10th and the second top 11 are identical in shape, that is to say they represent a parallel offset from one another, and only in the parallel offset direction 60 (here normal to the flat plane 20th ) and constant around the parallel offset amount 61 over the entire extent of the component 100 , 101 . The parallel offset direction 60 determines the slope of a stack 200 (compare 11 ). If the parallel offset direction 60 normal to the flat plane 20th is aligned, the stack is vertical. In 3rd and 4th it can be seen that the component of the detail R an alignment 22 which is inclined to the flat plane 20th and the parallel plane 21 is executed. The first area share 10th usually forms the largest area share of such a component 100 , 101 .

In einer denkbaren Ausführungsform grenzen Komponenten mit von der Flachebene 20 abweichenden Ausrichtungen, also mit zweiten Flächenanteilen 13, derart direkt aneinander, dass der erste Flächenanteil 12 lediglich von den Übergängen gebildet ist und die Flachebene 20 durch einen oder mehrere dieser Übergänge zu legen ist. Die hier wiederholt genannte Flachebene 20 ist nur als theoretische Hilfsebene zu betrachten und bildet genauso wie die Parallelebene 21 und die Ausrichtungen keinen physischen Bestandteil des Bauteils 100, 101.In one conceivable embodiment, components also delimit from the flat plane 20th deviating orientations, i.e. with second areas 13 , so close together that the first area share 12th is formed only by the transitions and the flat plane 20th is to pass through one or more of these transitions. The flat plane repeatedly mentioned here 20th is only to be regarded as a theoretical auxiliary level and forms just like the parallel level 21 and the orientations are not a physical part of the component 100 , 101 .

Die Ausrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e sind in den Figuren beispielhaft als Mittelebene zwischen der ersten Oberseite 10 und der zweiten Oberseite 11 im Bereich der jeweiligen Komponente dargestellt. Die Ausrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e sind zu der Flachebene 20 nahezu beliebig geneigt ausführbar, wobei die Ausrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e nicht senkrecht sein können und der steilste mögliche Winkel von einer gewünschten Parallelversatzrichtung 60, einem Parallelversatzbetrag 61 und einer resultierenden erlaubten oder gewünschten Materialdicke sowie die Betätigungs- und Haltekräfte des Clip-Elementes abhängig ist.The alignments 22a , 22b , 22c , 22d , 22e are exemplary in the figures as a central plane between the first upper side 10th and the second top 11 shown in the area of the respective component. The alignments 22a , 22b , 22c , 22d , 22e are to the flat level 20th almost any incline, the orientations 22a , 22b , 22c , 22d , 22e cannot be vertical and the steepest possible angle from a desired parallel offset direction 60 , a parallel offset amount 61 and a resulting permitted or desired material thickness and the actuating and holding forces of the clip element is dependent.

In 4 ist beispielhaft ein (eingeschlossener und spitzer) Winkel 73 der (in diesem Detailschnitt B-B symmetrisch-paarig einzigen) zu der Parallelversatzrichtung 61 geneigten Wandung, welche zwischen der ersten Oberseite 10 und der zweiten Oberseite 12 gebildet ist, dargestellt. Diese Wandung ist also bei einem zweiten Flächenanteil 13 gebildet. Die Materialdicken 62, 63 sind dabei so gewählt, dass sich ergänzende Formen des Bauteiles so ergeben, dass ein abstandloses Aufeinanderliegen oder ein nur durch eine unverfestigte Partikel- oder Pulverschicht oder eine Flüssigkeit oder bei plastischen Verfahren durch eine Support Material Schicht gebildete Zwischenschicht beabstandetes Aufeinanderliegen möglich ist.In 4th is an example of a (enclosed and acute) angle 73 the (in this detail section BB symmetrically paired only) to the direction of parallel offset 61 inclined wall, which is between the first top 10th and the second top 12th is formed. So this wall is with a second area share 13 educated. The material thickness 62 , 63 are selected so that complementary forms of the component result in such a way that they can lie one on top of the other without spacing or one that is spaced apart by an unconsolidated particle or powder layer or a liquid or, in the case of plastic processes, by a support material layer.

Es ist möglich, dritte Flächenanteile 14 vorzusehen, welche keine parallele Entsprechung an der jeweils anderen Oberseite 11 beziehungsweise 10 finden. Aber diese sind ausschließlich außerhalb eines Anlagebereichs zu einem in einem Stapel 200 (vergleiche 11) benachbarten Flächenelement 101, 100 angeordnet und bilden die Hinterrastfläche des Clip-Elementes, wie dies in 3 am auskragenden Ende des Details R der Fall ist.It is possible to have third area shares 14 to provide which have no parallel correspondence on the other top 11 respectively 10th Find. But these are only outside of an investment area to one in a stack 200 (compare 11 ) adjacent surface element 101 , 100 arranged and form the rear locking surface of the clip element, as shown in 3rd at the projecting end of the detail R the case is.

5 und 6 zeigen das Detail S, wobei in 5 die gleiche Draufsicht wie in 1 und 2 gewählt ist, und in 6 die Schnittansicht C-C gemäß Kennzeichnung in 5 dargestellt ist. In 6 ist gut zu erkennen, dass die erste Oberseite 10 und die zweite Oberseite 11 von ihrer Form identisch sind, also einen Parallelversatz voneinander abbilden, und zwar analog wie in 3 und 4 dargestellt. Hier wird deutlich, dass auch eine runde Ausformung, auch in mehrfacher räumlicher Rundung, beispielsweise Schalenform, der Oberseiten 10 und 11 unproblematisch abbildbar ist, wenn entsprechende Materialdicken ausgebildet sind. 5 and 6 show the detail S , where in 5 the same top view as in 1 and 2nd is selected, and in 6 the sectional view CC as marked in 5 is shown. In 6 can be seen well that the first top 10th and the second top 11 are identical in shape, that is, they represent a parallel offset from each other, in the same way as in 3rd and 4th shown. Here it becomes clear that a round shape, also in multiple spatial rounding, for example shell shape, of the upper sides 10th and 11 can be mapped without problems if appropriate material thicknesses are formed.

7 bis 10 zeigen das Detail T, wobei in 7 die gleiche Draufsicht wie in 1, 2 und 5 gewählt ist, in 8 die Schnittansicht D-D gemäß Kennzeichnung in 7, in 9 die Schnittansicht E-E gemäß Kennzeichnung in 7 und in 10 die Schnittansicht F-F gemäß Kennzeichnung in 7 dargestellt ist. In 8 bis 10 ist gut zu erkennen, dass die erste Oberseite 10 und die zweite Oberseite 11 von ihrer Form identisch sind, also einen Parallelversatz voneinander abbilden, und zwar analog wie in 3, 4 und 6 dargestellt. Abweichende Formen der ersten Oberseite 10 und der zweiten Oberseite 11 beziehungsweise einem Übergang zwischen den beiden Oberseiten 10 und 11 ergeben sich allein daraus, dass Ausbrüche 15 vorgesehen sind, wie dies in 9 gut zu erkennen ist. Ohne einen Ausbruch 15 läge im Bereich des Ausbruchs 15 ebenso ein Parallelversatz, also eine identische Kontur der ersten Oberseite 10 und der zweiten Oberseite 11, wie beispielsweise in 8 zu sehen, vor. Zudem entstehen infolge der Ausbrüche 15 Bereiche, in welchen zwei benachbarte Bauteile 100 und 101 in einem Stapel 200 (vergleiche 11) nicht miteinander in Kontakt stehen. Dadurch sind dort dritte Flächenanteile 14 mit von einem reinen Parallelversatz abweichender Kontur ausbildbar. 7 to 10th show the detail T , where in 7 the same top view as in 1 , 2nd and 5 is chosen in 8th the sectional view DD as marked in 7 , in 9 the sectional view EE as marked in 7 and in 10th the sectional view FF as marked in 7 is shown. In 8th to 10th can be seen well that the first top 10th and the second top 11 are identical in shape, that is, they represent a parallel offset from each other, in the same way as in 3rd , 4th and 6 shown. Different shapes of the first top 10th and the second top 11 or a transition between the two tops 10th and 11 arise solely from that outbreaks 15 are provided as in 9 is easy to see. Without an outbreak 15 would be in the area of the outbreak 15 also a parallel offset, i.e. an identical contour of the first upper side 10th and the second top 11 , such as in 8th to see before. In addition, arise as a result of the outbreaks 15 Areas in which two adjacent components 100 and 101 in a stack 200 (compare 11 ) are not in contact with each other. As a result, there are third areas 14 can be formed with a contour that deviates from a pure parallel offset.

11 zeigt in Prinzipdarstellung einen Stapel 200 aus (hier beispielhaft dargestellt zwei) Bauteilen, nämlich einem (hier unteren) ersten Bauteil 100 und einem (hier oberen) Bauteil 101, welche in großflächigem Kontakt, hier nahezu lückenfrei, aufeinanderliegen. Der Stapel 200 ist (noch) in einem Partikelbecken 30 angeordnet, in welchem pars pro toto einige nicht verfestigte Partikel 40 für ein additives Herstellungsverfahren in der linken unteren Ecke in übertrieben großer Darstellung gezeigt sind. Die Partikel 40 sind homogen oder inhomogen hinsichtlich Größe, Material und Form. 11 shows in principle a stack 200 from (shown here by way of example two) components, namely a (lower here) first component 100 and a (here upper) component 101 , which are in large-scale contact, here almost gap-free, on top of each other. The stack 200 is (still) in a particle pool 30th arranged, in which pars pro toto some unsolidified particles 40 for an additive manufacturing process are shown in the lower left corner in an exaggerated representation. The particles 40 are homogeneous or inhomogeneous in terms of size, material and shape.

Die Partikel 40 sind beispielsweise thermisch oder mittels Ultraviolett-Bestrahlung miteinander verfestigbar, wobei die Energiequelle beispielsweise ein entsprechender Lichtstrahl, bevorzugt ein Laser, ist. Die Partikel werden in das Partikelbecken 30 in einem Schritt a. in einer ersten Lage 41 eingebracht, welche eine erste Oberfläche 43 ausbildet. Anschließend werden hier in mehreren (hier beispielhaft zwei) Schritten b. die Partikel 40 im Bereich des ersten Bauteils 100 und des zweiten Bauteils 101 miteinander verfestigt. Im Übrigen bleiben die Partikel 40 unverbunden und können nach Abschluss des additiven Herstellungsverfahrens von den Bauteilen 100 und 101 leicht, beispielsweise mittels Schütten, Rütteln und/oder Druckluft getrennt werden. Bevorzugt können diese nicht verfestigten Partikel 40 für die Herstellung eines nächsten Produkts, beispielsweise eines weiteren Stapels 200, wiederverwendet werden.The particles 40 are, for example, thermally solidifiable or by means of ultraviolet radiation, the energy source being, for example, a corresponding light beam, preferably a laser. The particles are in the particle pool 30th in a step a. in a first position 41 introduced which is a first surface 43 trains. Subsequently, in several steps (here two examples) b. the particles 40 in the area of the first component 100 and the second component 101 solidified together. Otherwise the particles remain 40 disconnected and can be removed from the components after completing the additive manufacturing process 100 and 101 can be easily separated, for example by means of pouring, shaking and / or compressed air. These non-solidified particles can preferably 40 for the production of a next product, for example another stack 200 , be reused.

Gemäß diesem in 11 dargestellten Beispiel wird zunächst also in einem ersten Schritt b. eine erste Schicht 50 von Partikeln 40 entsprechend der gewünschten Form verfestigt. Anschließend wird eine zweite Schicht 51 entsprechend verfestigt und damit wird die erste Oberfläche 43 erreicht. Anschließend wird gemäß einem Schritt c., sofern und soweit notwendig und möglich für das Erzeugen eines gewünschten Stapels 200, in analoger Wiederholung des Schritts a. und des Schritts b., eine zweite Lage 42 von Partikeln 40 mit einer zweiten Oberfläche 44 aufgeschüttet. Dann wird eine dritte Schicht 52 und danach eine vierte Schicht 53 aufgebracht, sodass die zweite Oberfläche 44 oder zuvor die oberste Stelle des (hier letzten) zweiten Bauteils 101 erreicht ist. Abweichend von dem dargestellten Beispiel ist in einer Ausführungsform die Anzahl der Lagen 41, 42 mit der Anzahl der Schichten 50 bis 53 identisch. Alternativ wird lediglich einmal das Partikelbecken 30 befüllt.According to this in 11 The example shown is first b. a first layer 50 of particles 40 solidified according to the desired shape. Then a second layer 51 solidified accordingly and thus the first surface 43 reached. Then, according to a step c., If and as far as necessary and possible, for the generation of a desired stack 200 , in an analogous repetition of step a. and step b., a second layer 42 of particles 40 with a second surface 44 heaped up. Then a third layer 52 and then a fourth shift 53 applied so that the second surface 44 or previously the top position of the (here last) second component 101 is reached. In one embodiment, the number of layers deviates from the illustrated example 41 , 42 with the number of layers 50 to 53 identical. Alternatively, the particle pool is used only once 30th filled.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Partikelbecken 30 sowie eine zu der Flachebene 20 parallele Oberfläche 43, 44 lediglich für die Prozessführung vorteilhafte, aber nicht notwendige Ausgestaltungen darstellen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Schichtausrichtung nicht parallel zu der Flachebene 20 des Bauteils und/oder der Oberfläche der Lage ausgerichtet sein muss. Dies beruht darauf, dass das Bauteil bei der additiven Herstellung frei im Raum gedreht werden kann. Vielmehr ist in einer alternativen Ausgestaltung die Ausrichtung der Bildung der Schichten 50 bis 53 geneigt oder bedarfsabhängig verschwenkbar eingerichtet.It should be noted that the particle pool 30th as well as one to the flat level 20th parallel surface 43 , 44 represent only advantageous, but not necessary, configurations for process control. It should also be noted that the layer orientation is not parallel to the flat plane 20th of the component and / or the surface of the layer must be aligned. This is based on the fact that the component can be rotated freely in space during additive manufacturing. Rather, the orientation of the formation of the layers is in an alternative embodiment 50 to 53 inclined or pivotable depending on need.

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 12 ist ein Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Bauteils 100 dargestellt. Das Bauteil 100 ist hier an einem Bauteil 70 angeordnet, das beispielsweise als Aluminiumbauteil ausgebildet sein kann. Wie sich aus der Zeichnung erkennen lässt, wird über das Befestigungselement (Detail T in 1), das in entsprechende Öffnungen 71 im Bauteil 70 eingreift und über das Clip-Element (Detail R in 1), das in entsprechende Öffnungen 72 im Bauteil 70 eingreift, eine Halterung des Bauteils 100 am Bauteil 70 erreicht.In 12th is an application of the component according to the invention 100 shown. The component 100 is here on a component 70 arranged, which can be designed for example as an aluminum component. As can be seen from the drawing, the fastening element ( detail T in 1 ) that in corresponding openings 71 in the component 70 engages and via the clip element ( detail R in 1 ) that in corresponding openings 72 in the component 70 engages a bracket of the component 100 on the component 70 reached.

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)

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), wherein the first upper side (10) and the second upper side (11) each have first surface 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 form-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 one that deviates from a parallel plane (21) of the flat plane (20) Alignment (22a, 22b, 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 being one or an M Contains number of beads (S), dents or grooves, so that several such components (100, 101) can be stacked on top of one another or into one another without loss of space and / or without space. Bauteil (100, 101) nach Anspruch 1, wobei das Bauteil (100, 101) mittels eines Spritzgussverfahrens, mittels eines Druckgussverfahrens oder durch Fräsen hergestellt ist.Component (100, 101) after Claim 1 , The component (100, 101) being produced by means of an injection molding process, by means of a die casting process or by milling. Bauteil (100, 101) nach Anspruch 1, wobei das Bauteil (100, 101) mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt ist.Component (100, 101) after Claim 1 , The component (100, 101) being manufactured by means of an additive manufacturing process. Bauteil (100, 101) nach Anspruch 3, wobei für das additive Herstellungsverfahren als Rohmaterial Partikel (40) eingesetzt sind, welche zur Formgebung in zu der Flachebene (20) Schichten (50, 51, 52, 53) miteinander schichtweise nacheinander verbunden werden.Component (100, 101) after Claim 3 The raw material used for the additive manufacturing process is particles (40), which are connected to one another in layers for shaping in layers (50, 51, 52, 53) to the flat plane (20). Stapel (200) aus einer Mehrzahl von Bauteilen (100, 101) nach Anspruch 4.Stack (200) from a plurality of components (100, 101) after Claim 4 . Additives Herstellungsverfahren von Bauteilen, insbesondere nach Anspruch 1 bis 4, zum Herstellen eines Stapels (200) nach Anspruch 5, wobei das additive Herstellungsverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a. Bilden einer Lage (41, 42) umfassend Partikel (40), wobei die Lage (41, 42) eine zu der Flachebene (20) parallele Oberfläche (43, 44) aufweist; b. nach Schritt a. Verfestigen einer ersten Schicht (50, 51, 52, 53) umfassend Partikel (40) parallel zu der Flachebene (20), gegebenenfalls Wiederholen von Schritt b., bis die Oberfläche (43, 44) der in Schritt a. gebildeten Lage (41, 42) erreicht ist; c. Wiederholen von Schritt a. und Schritt b., bis ein Stapel (200) gebildet ist; wobei wobei zwischen den Oberseiten (10, 11) von zwei Bauteilen (100, 101) unverfestigte Partikel (40) angeordnet sind.Additive manufacturing process of components, especially after Claim 1 to 4th , to produce a stack (200) according to Claim 5 , wherein the additive manufacturing method comprises at least the following steps: a. Forming a layer (41, 42) comprising particles (40), the layer (41, 42) having a surface (43, 44) parallel to the flat plane (20); b. after step a. Solidifying a first layer (50, 51, 52, 53) comprising particles (40) parallel to the flat plane (20), optionally repeating step b. Until the surface (43, 44) of the in step a. formed position (41, 42) is reached; c. Repeating step a. and step b. until a stack (200) is formed; wherein non-solidified particles (40) are arranged between the top sides (10, 11) of two components (100, 101).
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