DE102018220225A1

DE102018220225A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Fertigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018220225A1
Application number: DE102018220225.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Fischer; Lukas Loeber; Thorsten Heeling; Martin Schoepf; Benjamin Bertsch; Michael Walther; Arne Stephen Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-05-28
Also published as: US11275333B2; US20200166879A1

Abstract

Es ist bekannt, zweidimensionale Strukturen auf Polymerbasis mittels der Elektrofotografie auf einem ebenen Substrat aufzudrucken. Hierzu wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils 2, mit einem optionalen ersten Aufbauschritt, wobei in dem optionalen ersten Aufbauschritt ein Supportmaterial 9 zur Bildung mindestens einer Hilfsstruktur 10 mittels eines fotoelektrischen Druckverfahrens auf einen Träger 6 aufgetragen wird, wobei die Hilfsstruktur 10 Zwischenräume 11 aufweist und/oder bildet, mit einem zweiten Aufbauschritt, wobei in dem zweiten Aufbauschritt ein Bauteilmaterial 12 zur Bildung einer Bauteilstruktur 13, insbesondere in die Zwischenräume 11, mittels eines weiteren fotoelektrischen Druckverfahrens aufgetragen wird, wobei die optionale Hilfsstruktur 10 und die Bauteilstruktur 13 einen Rohlingabschnitt 14 des Bauteils 2 bilden, vorgeschlagen, wobei das Bauteilmaterial 12 als Pulver ausgebildet ist, wobei das Pulver Verbundpartikel 21 umfasst, wobei die Verbundpartikel 21 durch keramische und/oder metallische Kernpartikel 22 gebildet sind, welche mit einem Polymer 23 behaftet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Fertigungsvorrichtung zur Herstellung des Bauteils.
Es ist bekannt, zweidimensionale Strukturen auf Polymerbasis mittels der Elektrofotografie auf einem ebenen Substrat aufzudrucken. Derartige Elektrofotografiesysteme weisen unteranderem eine Fotorezeptorrolle auf, wobei in einem Übertragungsprozess mittels elektrostatischer Wechselwirkung ein Fertigungsmaterial zur Bildung der zweidimensionalen Struktur von der Fotorezeptorrolle auf ein Trägermaterial übertragen wird.
Die Druckschrift US 2015 / 00 24 169 A, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart ein Verfahren zum Drucken eines dreidimensionalen Bauteils und einer Unterstützungsstruktur mit einem elektrofotografisch basierten additiven Fertigungssystem. Das Verfahren umfasst das Entwickeln einer Unterstützungsschicht der Unterstützungsstruktur aus einem löslichen Unterstützungsmaterial mit einem ersten Elektrofotografiegerät sowie das Übertragen der entwickelten Unterstützungsschicht von dem ersten Elektrofotografiegerät auf ein Übertragungsmedium. Das Verfahren umfasst auch das Entwickeln einer Bauteilschicht des dreidimensionalen Bauteils aus einem ABS-Bauteilmaterial mit einem zweiten Elektrofotografiegerät sowie das Übertragen der entwickelten Bauteilschicht von dem zweiten Elektrofotografiegerät auf das Übertragungsmedium.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird eine Fertigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welches zur Herstellung eines Bauteils geeignet ist. Das Verfahren ist insbesondere ein Verfahren der additiven Fertigung. Das Verfahren dient prinzipiell zur Herstellung einer Mehrzahl an Bauteilen, beispielsweise in der industriellen Produktion. Alternativ kann das Verfahren jedoch im Prototypenbau angewendet werden. Bevorzugt ist das Bauteil als ein Metallbauteil oder ein Keramikbauteil ausgebildet. Alternativ kann das Bauteil jedoch auch als ein Verbundbauteil ausgebildet sein, wobei das Bauteil unterschiedliche Materialabschnitte, insbesondere mindestens einen Metall- und/oder mindestens einen Kunststoff- und/oder mindestens einen Keramikabschnitt, aufweisen kann. Das Bauteil ist insbesondere ein dreidimensionales Bauteil und weist eine Bauteilgeometrie auf. Die Bauteilgeometrie kann insbesondere eine komplexe Geometrie sein, beispielsweise mit Aussparungen und/oder Hinterschnitten. Alternativ oder optional ergänzend kann die Bauteilgeometrie auch eine extrudierte Geometrie sein.
Das Verfahren weist einen optionalen ersten Aufbauschritt und einen zweiten Aufbauschritt auf. Insbesondere erfolgt der zweite Aufbauschritt nach dem optionalen ersten Aufbauschritt. Bevorzugt kann der zweite Aufbauschritt direkt auf den optionalen ersten Aufbauschritt folgen, alternativ kann zwischen optionalem ersten Aufbauschritt und zweitem Aufbauschritt ein weiterer Schritt vorgesehen sein, beispielsweise ein Pausenschritt oder ein Trocknungsschritt.
In dem optionalen ersten Aufbauschritt wird auf einen Träger ein Supportmaterial aufgetragen und eine Hilfsstruktur gebildet. Insbesondere wird das Supportmaterial direkt auf den Träger aufgetragen alternativ oder optional ergänzend kann die Hilfsstruktur auf eine bereits auf dem Träger angeordnete Struktur, beispielsweise eine Rohlingsschicht, aufgetragen werden. Insbesondere ist die Hilfsstruktur eine feste und/oder stabile und/oder unverformbare Struktur. Die Hilfsstruktur ist beispielsweise eine dreidimensionale Struktur und weist eine flächige Erstreckung auf. Das Supportmaterial ist vorzugsweise ein Kunststoff und/oder Polymer.
Die Auftragung der Hilfsstruktur auf den Träger erfolgt in einem fotoelektrischen Druckverfahren. Das fotoelektrische Druckverfahren ist beispielsweise ein Elektrofotografieverfahren. Das fotoelektrische Druckverfahren wird vorzugsweise mittels einer Fotorezeptorrolle ausgeführt. Beispielsweise wird hierzu auf die Fotorezeptorrolle das Supportmaterial aufgetragen, wobei das Supportmaterial vorzugweise auf Basis einer elektrostatischen Wechselwirkung an der Fotorezeptorrolle haftet. Die Auftragung des Supportmaterials auf die Fotorezeptorrolle erfolgt insbesondere als ein optisches Abbild der zu formenden Hilfsstruktur, wobei hierzu die Fotorezeptorrolle entsprechend belichtet wird. Durch das Belichten der Fotorezeptorrolle in Form der Hilfsstruktur wird die Fotorezeptorrolle an den belichteten Stellen beispielsweise elektrisch neutralisiert. Die Belichtung der Fotorezeptorrolle und/oder das Abbild auf der Fotorezeptorrolle erfolgt beispielsweise in Form eines Negativs der Hilfsstruktur. Das auf die Fotorezeptorrolle aufgetragene Supportmaterial wird in einem Übertragungsverfahren, insbesondere in dem ersten Aufbauschritt, auf den Träger und/oder eine bereits vorhandene Rohlingsschicht übertragen. Die Übertragung des Supportmaterials von der Fotorezeptorrolle auf den Träger erfolgt vorzugsweise auf Basis einer weiteren elektrostatischen Wechselwirkung.
Die Hilfsstruktur weist Zwischenräume auf und/oder bildet Zwischenräume. Die Zwischenräume sind insbesondere als Hohlräume und/oder als Materialaussparungen ausgebildet. Die Zwischenräume weisen eine geometrische Abmessung auf, welche vorzugsweise der Bauteilgeometrie des zu fertigenden Bauteils entspricht. Insbesondere bildet die Hilfsstruktur ein Positiv des aufzubauenden Bauteils.
In dem zweiten Aufbauschritt, der auch ohne vorherigen ersten Aufbauschritt durchgeführt werden kann, wird ein Bauteilmaterial, insbesondere in die Zwischenräume, aufgetragen und eine Bauteilstruktur des Bauteils gebildet. Die Auftragung des Bauteilmaterials, insbesondere in die Zwischenräume, erfolgt in einem weiteren fotoelektrischen Druckverfahren. Insbesondere erfolgt die Auftragung des Bauteilmaterials mittels Elektrofotografie. Dabei wird beispielsweise das Bauteilmaterial in Form der Zwischenräume der Hilfsstruktur auf die oder eine weitere Fotorezeptorrolle aufgetragen, wobei das aufgetragene Bauteilmaterial insbesondere in die Zwischenräume abgetragen wird. Das Bauteilmaterial wird in dem zweiten Aufbauschritt beispielsweise direkt auf den Träger übertragen, alternativ kann die Übertragung des Bauteilmaterials auf eine bereits vorhandene Rohlingsschicht erfolgen.
Optional ergänzend kann der Träger erwärmt werden, wobei durch die Erwärmung eine Anhaftung des Support- und/oder des Bauteilmaterials verbessert wird. Alternativ kann es vorgesehen sein, zuerst das Bauteilmaterial aufzutragen, wobei das so aufgetragene Bauteilmaterial Zwischenräume bildet, in die das Supportmaterial aufgetragen wird.
Die optionale Hilfsstruktur und die Bauteilstruktur bilden zusammen einen Rohlingsabschnitt des Bauteils. Insbesondere ist der Rohlingsabschnitt durch eine flächige Schicht, vorzugsweise die Rohlingsschicht, gebildet. Prinzipiell weisen die optionale Hilfsstruktur und die Bauteilstruktur und/oder der Rohlingsabschnitt die gleiche Schichthöhe auf. Alternativ können die optionale Hilfsstruktur und die Bauteilstruktur jedoch auch unterschiedliche Schichthöhen aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Bauteilmaterial als Pulver ausgebildet ist, wobei das Pulver Verbundpartikel umfasst, welche durch keramische und/oder metallische Kernpartikel ausgebildet und mit einem Polymer behaftet sind. Das Pulver kann als ein keramisches und/oder metallisches Pulver ausgebildet sein, wobei das Polymer als Binder beigemischt ist und an den Kernpartikeln anhaftet. Die Anhaftung des Polymers an den Kernpartikeln kann auf einer mechanischen und/oder chemischen Bindung und/oder einer Diffusion und/oder auf einer Pseudodiffusion basieren. Das Polymer ist vorzugsweise ein nicht-leitfähiges Polymer, insbesondere als ein Kunststoff, ausgebildet. Das metallische Pulver weist insbesondere primär eine metallische Zusammensetzung auf, wobei die Kernpartikel beispielsweise Eisen-, Nickel-, Aluminium- oder Titanpartikel sind. Alternativ kann das metallische Pulver auch als ein Metallpulvergemisch vorliegen. Das keramische Pulver weist insbesondere primär eine keramische Zusammensetzung auf, wobei die Kernpartikel beispielsweise Oxidkeramik-, Carbidkeramik- oder Nitirdkeramikpartikel sind. Alternativ kann das keramische Pulver auch als ein Keramikpulvergemisch vorliegen. Bevorzugt weisen die Kernpartikel die gleiche chemische Zusammensetzung wie das zu fertigende Bauteil auf. Beispielsweise ist das herzustellende Bauteil ein Aluminiumbauteil, wobei die Kernpartikel zum Beispiel als Hauptelement auch Aluminium umfassen. Im Speziellen kann das Pulver als ein MIM-Pulver ausgebildet sein, welches für einen Metallpulverspritzgussprozess geeignet ist. Alternativ kann das Pulver als ein CIM-Pulver ausgebildet sein, welches für einen Keramikspritzgussprozess geeignet ist.
Es ist eine Überlegung der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem Bauteile, wie aus dem MIM-Prozess bzw. CIM-Prozess bekannt, mittels Elektrophotographie hergestellt werden können. Somit können ohne große Hardware- und Prozessparameteränderungen Kunststoff-, Metall- und/oder Keramikbauteile hergestellt werden, wobei alle drei Materialklassen auf einer Maschine verarbeitet werden können. Durch die Verwendung von fotoelektrischen Druckverfahren ist insbesondere ein besonders leistungsfähiges und schnelles Verfahren bereitgestellt. Durch die Anhaftung des Polymers an den Kernpartikeln, sind diese hinsichtlich Leitfähigkeit und Schmelzpunkt im Vergleich zu rein metallischen bzw. keramischen Partikeln deutliche besser für die Elektrofotografie geeignet, sodass die Prozesssicherheit des Übertragungsverfahrens deutlich verbessert ist.
In einer möglichen Umsetzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polymer eine Polymerschicht bildet. Die Kernpartikel können vollständig mit der Polymerschicht beschichtet sein. Besonders bevorzugt sind alle Kernpartikel mit der Polymerschicht ummantelt. Alternativ können die Kernpartikel jedoch auch abschnittsweise mit der Polymerschicht beschichtet sein. Im Speziellen erstreckt sich dabei die Polymerschicht über mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 80% einer Partikeloberfläche des jeweiligen Kernpartikels. Insbesondere weist die Polymerschicht eine zumindest annähernd konstante Schichtdicke auf. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem ein Bauteil in einem pulverbasierten Verfahren herstellbar ist, wobei durch die mit der Polymerschicht beschichteten Kernpartikel eine Anbindung aller Partikel gewährleistet ist.
In einer alternativen Umsetzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polymer durch separate Polymerpartikel gebildet ist, wobei jeweils mehrere der Polymerpartikel an einem der Kernpartikel angelagert sind. Insbesondere sind jeweils mehr als ein Polymerpartikel an je einem Kernpartikel angelagert. Prinzipiell können die Polymerpartikel geordnet und/oder gleichmäßig voneinander beabstandet auf der Partikeloberfläche der Kernpartikel angeordnet sein. Alternativ können die Polymerpartikel auch ungeordnet und/oder ungleichmäßig auf der Partikeloberfläche der Kernpartikel angeordnet sein. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem ein Bauteil in einem pulverbasierten Verfahren herstellbar ist, wobei durch die anhaftenden Polymerpartikel ebenfalls eine Anbindung aller Partikel sichergestellt ist.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Kernpartikel, insbesondere die mit der Polymerschicht und/oder mit den Polymerpartikeln versehenen Kernpartikel, einen mittleren Korndurchmesser von mehr als 1 µm, vorzugsweise mehr als 10 µm, im Speziellen mehr als 20 µm aufweise. Alternativ oder optional ergänzend weisen die Kernpartikel einen mittleren Korndurchmesser von weniger als 30 µm, vorzugsweise weniger als 15 µm, im Speziellen weniger als 5 µm auf. Alternativ oder optional ergänzend weist die Polymerschicht eine Schichtdickes von mehr als 1 µm, vorzugweise mehr als 3 µm, im Speziellen mehr als 7 µm auf. Alternativ oder optional ergänzend weist die Polymerschicht eine Schichtdicke von weniger als 10 µm, vorzugsweise weniger als 5 µm, im Speziellen weniger als 2 µm auf. Alternativ weisen die Polymerpartikel einen mittleren Korndurchmesser von mehr als 1 µm, vorzugweise mehr als 3 µm, im Speziellen mehr als 7 µm auf. Alternativ oder optional ergänzend weisen die Polymerpartikel einen mittleren Korndurchmesser von weniger als 10 µm, vorzugsweise weniger als 5 µm, im Speziellen weniger als 2 µm auf. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Pulver bereitzustellen, welches qualitativ hochwertig ist und für die Elektrofotografie geeignet ist.
In einer weiteren alternativen Umsetzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polymer eine Polymermatrix bildet, wobei mehrere der Kernpartikel in der Polymermatrix eingebettet sind. Insbesondere sind je Verbundpartikel mehr als ein Kernpartikel in der Polymermatrix eingebettet. Alternativ oder optional ergänzend weisen die Verbundpartikel mindestens einen Volumenanteil von mehr als 20%, vorzugsweise mehr als 50%, im Speziellen mehr als 70% der metallischen und/oder keramischen Kernpartikel auf. Bevorzugt sind die Kernpartikel vollständig oder zumindest teilweise in der Polymermatrix eingebettet. Die Kernpartikel können prinzipiell zumindest annähernd gleichmäßig in der Polymermatrix verteilt angeordnet sein. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine einfach realisierbare Bindung von besonders feinkörnigen Kernpartikeln und dem Polymer ermöglicht.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die in der Polymermatrix eingebetteten Kernpartikel einen mittleren Korndurchmesser von mehr als 0,01 µm, vorzugsweise mehr als 0,1, im Speziellen mehr als 0,8 µm aufweisen. Alternativ oder optional ergänzend weisen die Kernpartikel einen mittleren Korndurchmesser von weniger als 1 µm, vorzugsweise weniger als 0,5 µm, im Speziellen weniger als 0,05 µm auf. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Pulver bereitzustellen, welches sich durch einen besonders feinkörnigen Anteil an keramischen bzw. metallischen Kernpartikel auszeichnet und für die Elektrofotografie geeignet ist.
In einer alternativen oder optional ergänzenden Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbundpartikel eine mittlere Korngröße von mehr als 5 µm, vorzugsweise mehr als 15 µm, im Speziellen mehr als 25 µm aufweisen. Alternativ oder optional ergänzend weisen die Verbundpartikel eine mittlere Korngröße von weniger als 30 µm, vorzugsweise weniger als 20 µm, im Speziellen weniger als 10 µm auf. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Pulver bereitzustellen, welches für die Elektrofotografie geeignet ist.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Polymer als einen Hauptanteil Polymer und als einen Nebenanteil ein Ladungskontrollmittel und/oder einen Wärmeabsorber aufweist. Insbesondere ist das Polymer als ABS (AcrylnitrilButadien-Styrol-Copolymer) ausgebildet. Das Ladungskontrollmittel kann beispielsweise als Zinc t-butylsalicylate ausgebildet sein. Insbesondere weist das Ladungskontrollmittel einen Anteil von mehr als 0,1 Gew.-% und/oder weniger als 5 Gew.-% auf. Der Wärmeabsorber dient insbesondere zur Absorbierung einer Infrarotstrahlung. Insbesondere weist der Wärmeabsorber einen Anteil von mehr als 0,05 Gew.-% und/oder weniger als 10 Gew.-% auf. Aus Gründen der Einfachheit wird der Begriff „Polymer“ für die beschriebene Zusammensetzung verwendet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass das als Binder verwendete Polymer besonders einfach entfernbar und/oder auflösbar ist und zudem die Kernpartikel für die Elektrofotografie einsetzbar macht.
In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Aufbauschritt mehrmals nacheinander ausgeführt werden. Die Auftragung erfolgt dabei jeweils auf den vorherigen aufgetragenen Rohlingsabschnitt. Insbesondere werden der erste und der zweite Aufbauschritt so lange durchgeführt, bis eine komplette Geometrie des Bauteils aufgebaut ist. Eine Mehrzahl und/oder die Mehrzahl an Rohlingsabschnitten zusammen bilden insbesondere einen Rohling. Die in der Mehrzahl der Aufbauschritte aufgetragenen Hilfsstrukturen können identische oder abweichende Strukturen aufweisen. Somit können mindestens zwei aufeinanderfolgende Rohlingsabschnitte eine identische oder abweichende Geometrie aufweisen. Somit können zum einen extrudierte Geometrien generiert werden, welche analog zum Siebdruck einen kontinuierlichen Querschnittsverlauf aufweisen. Alternativ können jedoch auch beliebig komplexe dreidimensionale Geometrien generiert werden.
In einer weiteren Umsetzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren einen Trennschritt aufweist. Insbesondere erfolgt der Trennschritt nach dem letzten Aufbauschritt. Im Trennschritt wird aus dem Rohling und/oder dem Rohlingsabschnitt die Hilfsstruktur entfernt. Die Entfernung der Hilfsstruktur erfolgt beispielsweise mittels Verdampfen und/oder Auflösen des Bauteilmaterials. Nach dem Entfernen des Supportmaterials und/oder der Hilfsstruktur bleibt ein Grünling übrig. Der Grünling entspricht insbesondere zumindest annähernd der Form des Bauteils. Bevorzugt ist der Grünling vorzugsweise etwas größer als das Bauteil ausgebildet ist, sodass eine Volumenschwindung in nachfolgenden Bearbeitungsprozessen kompensierbar ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch das Auflösen und/oder Entfernen der Hilfsstruktur auf einfache Weise ein Abbild und/oder Grünling des Bauteils erzeugbar ist, wobei der Grünling aus dem Bauteilmaterial besteht.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Supportmaterial wasserlöslich ist. Bevorzugt ist das Bauteilmaterial wasserunlöslich und/oder medienunlöslich, sodass beim Auflösen des Supportmaterials das Bauteilmaterial übrigbleibt. Beispielsweise kann der Rohling und/oder der Rohlingsabschnitt in einem Medienbad behandelt werden, wobei sich ausschließlich das Supportmaterial in dem Medienbad auflöst und/oder zersetzt. Beispielsweise ist das Medienbad ein Wasserbad oder ein Bad aus einem organischen Lösungsmittel.
Alternativ und/oder ergänzend weist das Supportmaterial einen Siedepunkt, einen Zersetzungspunkt oder einen Sublimationspunkt auf, der kleiner ist als eine Schmelztemperatur und/oder eine Entbinderungstemperatur des Bauteilmaterials. Somit verdampft das Supportmaterial beim Erhitzen auf die Entbinderungstemperatur und/oder Schmelztemperatur, wobei das Bauteilmaterial übrigbleibt. Beispielsweise wird hierzu der Rohling und/oder der Rohlingsabschnitt bestrahlt und/oder erwärmt, wobei die Hilfsstruktur über eine Zersetzungs- und/oder Verdampfungstemperatur des Supportmaterial erwärmt und das Supportmaterial entfernt wird.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Verfahren einen Entbinderschritt aufweist, wobei in dem Entbinderschritt das Polymer aus dem Bauteilmaterial herausgelöst wird und ein Braunling gebildet wird. Insbesondere erfolgt der Entbinderschritt nach dem Trennschritt. Vorzugsweise erfolgt die Entbinderung mittels chemischer und/oder thermischer Extraktion. Beispielsweise erfolgt die Entbinderung durch eine Erwärmung und/oder Bestrahlung der Bauteilstruktur, sodass das Polymer vollständig verdampft oder partiell abdampft. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Bauteilstruktur zu schaffen, welche im weiteren Verfahren besonders stabil ist und wenig mechanischen und/oder thermischen Veränderungen folgt.
In einer bevorzugten Realisierung ist vorgesehen, dass das Verfahren einen Verfestigungsschritt vorsieht. Der Verfestigungsschritt ist insbesondere auch ein Versinterungsschritt. Bei dem Verfestigungsschritt wird der Rohling, der Rohlingsabschnitt, der Grünling und/oder der Braunling versintert und/oder verfestigt. Beispielsweise wird dazu der Rohling, der Rohlingsabschnitt der Grünling und/oder der Braunling wärmebehandelt. Insbesondere schmilzt und/oder versintert in dem Verfestigungsschritt das Bauteilmaterial, insbesondere die Kernpartikel miteinander. Nach dem Verfestigungsschritt ist ein solider Körper gebildet, welcher insbesondere das Bauteil bildet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein solides und/oder festes Bauteil mit komplexer Geometrie herstellbar ist. Im Speziellen kann es vorgesehen sein, dass in dem Verfestigungsabschnitt auch die Auflösung und/oder Zersetzung der Hilfsstruktur erfolgt. Dabei ist die Wärmebehandlung im Verfestigungsschritt so gewählt, dass die Zersetzungstemperatur des Supportmaterials überschritten ist.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Fertigungsvorrichtung zur Herstellung eines Bauteils. Insbesondere ist die Fertigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wie vorher beschrieben ausgebildet. Die Fertigungsvorrichtung ist eine Fertigungsvorrichtung der additiven Fertigung.
Die Fertigungsvorrichtung weist eine erste Aufbaueinheit auf. Die erste Aufbaueinheit ist insbesondere zur Durchführung des ersten Aufbauschrittes ausgebildet. Die erste Aufbaueinheit ist zur Auftragung des Supportmaterials zur Bildung der Hilfsstruktur mit Zwischenräumen ausgebildet und/oder geeignet. Die erste Aufbaueinheit weist vorzugsweise die Fotorezeptorrolle auf, wobei mittels der Fotorezeptorrolle insbesondere das Supportmaterial auf den Träger mittels eines fotoelektrischen Druckverfahrens auftragbar ist.
Die Fertigungsvorrichtung weist eine zweite Aufbaueinheit auf, wobei mittels der zweiten Aufbaueinheit das Bauteilmaterial in die Zwischenräume der Hilfsstruktur aufgetragen wird. Die zweite Aufbaueinheit ist insbesondere zur Durchführung des zweiten Aufbauschrittes ausgebildet. Die zweite Aufbaueinheit weist vorzugsweise die weitere Fotorezeptorrolle auf, wobei mittels der weiteren Fotorezeptorrolle insbesondere das Bauteilmaterial in die Zwischenräume mittels eines weiteren fotoelektrischen Druckverfahrens auftragbar ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Fertigungsvorrichtung bereitzustellen, mit der ein komplex geformtes Bauteil einfach und kostengünstig herstellbar ist, insbesondere indem sowohl die Hilfsstrukturen als auch die Bauteilstrukturen mittels Elektrofotografie generierbar sind.
In einer konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Fertigungsvorrichtung eine Entbinderungseinheit zum Entbindern und/oder Vorverfestigen der Bauteilstruktur aufweist. Insbesondere dient die Entbinderungseinheit zum Entbindern des Polymeres aus dem Bauteilmaterial und/oder zum Vorverfestigen der keramischen und/oder metallischen Kernpartikeln des Bauteilmaterials. Beispielsweise ist die Entbinderungseinheit als eine Bestrahlungseinheit oder als ein Thermoelement ausgebildet. Mittels der Entbinderungseinheit wird die Bauteilstruktur, der Rohlingsabschnitt der Grünling und/oder der Braunling erwärmt und/oder bestrahlt, sodass mindestens partiell der Binder abgedampft und/oder entfernt wird.
Eine alternative oder optional ergänzende Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fertigungsvorrichtung eine Verfestigungseinheit zum Verfestigen und/oder zum Versintern der Bauteilstruktur aufweist. Insbesondere ist die Verfestigungseinheit als ein Ofen und/oder eine Thermoeinheit ausgebildet. Dabei wird die Bauteilstruktur, der Rohlingsabschnitt der Grünling und/oder der Braunling beispielsweise mittels der Verfestigungseinheit soweit erwärmt, dass das Bauteilmaterial, insbesondere die Kernpartikel, versintern und/oder miteinander verschmelzen. Die Verfestigungseinheit ist in der Fertigungsvorrichtung vorzugsweise nach der Entbinderungseinheit angeordnet, wobei die Entbinderungseinheit wiederum vorzugsweise nach den beiden Aufbaueinheiten angeordnet ist.
Optional weist die Fertigungsvorrichtung eine Trenneinheit auf, welche zum Trennen und/oder Entfernen der Hilfsstruktur ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Trenneinheit ausgebildet, die Hilfsstruktur aus dem Rohlingsabschnitt und/oder dem Rohling zu entfernen. Beispielsweise weist die Trenneinheit dazu ein Thermoelement und/oder eine Bestrahlungsmittel auf. Mittels des Thermoelements und/oder dem Bestrahlungsmittel kann der Rohlingsabschnitt und/oder der Rohling so erwärmt werden, dass sich das erste Material und/oder die Hilfsstruktur zersetzt und/oder das Supportmaterial und/oder die Hilfsstruktur verdampft. Die Trenneinheit kann auch ein Medienbecken umfassen, wobei beispielsweise der Rohlingsabschnitt und/oder der Rohling in dem Medienbecken gebadet wird, wobei sich in dem Medienbecken und/oder dem Medium das Supportmaterial und/oder die Hilfsstruktur auflöst.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Fertigungsvorrichtung;
2 ein Ausführungsbeispiel einer ersten Aufbaueinheit;
3 ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Aufbaueinheit;
4a - 4d beispielhaft die Auftragung mehrerer Rohlingsabschnitte;
5 ein Ausführungsbeispiel eines Grünlings;
6 ein Ausführungsbeispiel einer Verfestigungseinheit;
7 ein Ausführungsbeispiel eines Bauteils;
8a - 8c schematische unterschiedliche Ausführungen von Verbundpartikeln eines Bauteilmaterials.

1 zeigt eine in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung eine Fertigungsvorrichtung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fertigungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils 2 (siehe 7). Die Fertigungsvorrichtung 1 weist eine erste Aufbaueinheit 3 und eine zweite Aufbaueinheit 4 auf sowie eine Transporteinheit 5 zum Transport eines Trägers 6 auf. Der Träge 6 ist beispielsweise als ein Förderband ausgebildet, welches durch die Transporteinheit 5 in einer Förderrichtung F bewegt wird.
Beispielsweise ist der Träger 6 als ein Metallträger, insbesondere ein Metallband, ausgebildet.
Die erste Aufbaueinheit 3 ist zur Durchführung eines ersten Aufbauschrittes und die zweite Aufbaueinheit 4 zur Durchführung eines zweiten Aufbauschrittes ausgebildet. Dabei folgt die zweite Aufbaueinheit 4 in der Förderrichtung F unmittelbar auf die erste Aufbaueinheit 3. Die beiden Aufbaueinheiten 3, 4 sind beispielsweise jeweils durch eine separate Fotorezeptorrolle gebildet und zur Durchführung eines fotoelektrischen Druckverfahrens ausgebildet.
Ferner weist die Fertigungsvorrichtung 1 eine Erwärmeinheit 7 und eine Kühleinheit 8 auf. Die Erwärmeinheit 7 ist in der Förderrichtung F vor und die Kühleinheit 8 nach den beiden Aufbaueinheiten 3, 4 angeordnet. Die Erwärmeinheit 7 ist beispielsweise als ein thermisches Element, z.B. eine Infrarotstrahler, ausgebildet. Mittels der Erwärmeinheit 7 wird der Träger 6 bzw. ein bereits aufgebrachter Teil des Bauteils 2, insbesondere in der Umgebung der Erwärmeinheit 7, erwärmt. Beispielsweise ist die Kühleinheit 8 als ein Luftgebläse ausgebildet, wobei der Träger 6 bzw. der bereits aufgebrachte Teil des Bauteils, insbesondere in der Umgebung der Kühleinheit 8, abgekühlt wird. Mittels der Transporteinheit 5 wird der Träger 6 transportiert, wobei der Träger 6 in der Förderrichtung R von der Erwärmeinheit 7 zu der ersten Aufbaueinheit 3, zu der zweiten Aufbaueinheit 4 und zu der Kühleinheit 8 transportiert wird.
2 zeigt einen Detailausschnitt aus der Fertigungsvorrichtung 1 aus 1 mit der ersten Aufbaueinheit 3 und der Erwärmeinheit 7. Mittels der Erwärmeinheit 7 wird, wie bereits oben erwähnt, der Abschnitt des Trägers 6 erwärmt, der diesen Abschnitt durchläuft. Die erste Aufbaueinheit 3 wird in eine Rotationsrichtung R gedreht, wobei die Rotationsrichtung R derart gewählt ist, dass sie gleichgerichtet zur Transportrichtung F in einem nächstliegenden Punkt ist.
Mittels der ersten Aufbaueinheit 3 wird ein Supportmaterial 9 auf den Träger 4 aufgetragen. Hierzu wird die als Fotorezeptorrolle ausgebildete erste Aufbaueinheit 3 beispielsweise elektrisch geladen und anschließend abschnittsweise belichtet, wobei die belichteten Stellen dabei entladen werden. Anschließend wird die Fotorezeptorrolle 3 mit dem Supportmaterial 9 in Kontakt gebracht, wobei sich das Supportmaterial 9 an den geladenen Abschnitten der Fotorezeptorrolle 3 anheftet. Anschließend wird durch elektrische Wechselwirkung mit dem Träger 6 das an der Fotorezeptorrolle 3 anhaftende Supportmaterial 9 auf den erwärmten Abschnitt des Trägers 6 zur Bildung einer Hilfsstruktur 10 übertragen. Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass der Träger 6 in diesem Abschnitt auch geladen wird, um so die Wechselwirkung zwischen Träger 6 und Supportmaterial 9 zu verstärken. Die Hilfsstruktur 10 wird durch feste Abschnitte von dem Supportmaterial 9 auf dem Träger 6 gebildet. Die Hilfsstruktur 10 ist dabei so angeordnet, dass sie ein Positiv und/oder eine äußere Abformung des herzustellenden Bauteils 2 bilden.
3 zeigt einen weiteren Detailausschnitt aus der Fertigungsvorrichtung 1 aus 1. Hierbei ist die zweite Aufbaueinheit 4 dargestellt, welche in Förderrichtung F nach der ersten Aufbaueinheit 3 angeordnet ist. Die Abschnitte und/oder Auftragungen der Hilfsstruktur 10 können unterschiedlich groß und/oder unterschiedlich lang ausgebildet sein und durch zwischenliegende Zwischenräume 11 voneinander getrennt sein. Die Zwischenräume 11 bilden insbesondere einen Teilabschnitt und/oder eine Teilgeometrie des herzustellenden Bauteils 2.
Die als weitere Fotorezeptorrolle ausgebildete zweite Aufbaueinheit 4 wird ebenfalls elektrostatisch geladen. Mittels einer Beleuchtung der weiteren Fotorezeptorrolle 4 kann diese teilweise neutralisiert werden und anschließend ein Bauteilmaterial 12 aufgetragen werden. Dabei wird das auf die weitere Fotorezeptorrolle 4 aufgetragene Bauteilmaterial 12 derart aufgetragen, dass es den Zwischenräumen 11 der Hilfsstruktur 10 entspricht. Das auf der weiteren Fotorezeptorrolle 4 befindliche Bauteilmaterial 12 wird in die Zwischenräume 11 als eine Bauteilstruktur 13 aufgetragen. Die Übertragung erfolgt dabei so, dass die weitere Fotorezeptorrolle 4 in einer Rotationsrichtung R rotiert und bei der Drehung das Bauteilmaterial 12 in die Zwischenräume 11 durch elektrische Wechselwirkung übertragen wird. Die zweite Aufbaueinheit 4 ist damit ausgebildet, die Zwischenräume 11 der Hilfsstruktur 10 mit dem Bauteilmaterial 12 zu füllen.
Die 4a, 4b, 4c und 4d zeigen schematisch den Ablauf des Verfahrens. In 4a wird in einem ersten Aufbauschritt das Supportmaterial 9 in Form der Hilfsstruktur 10 auf den Träger 6 aufgebracht. Die Auftragung des Supportmaterials 9 erfolgt dabei in einem fotoelektrischen Druckverfahren. Das Supportmaterial 9 ist als ein Polymer ausgebildet, insbesondere als ein wasserlösliches Polymer. Die Hilfsstruktur 10 weist dabei unterschiedlich groß ausgestaltete Zwischenräume 11 auf. Die Hilfsstruktur 10 und/oder die Zwischenräume 11 bilden die Form des herzustellenden Bauteils 2, insbesondere in einem Querschnitt, nach.
In 4b wurde in dem zweiten Aufbauschritt das Bauteilmaterial 12 in die Zwischenräume 11 auf den Träger 6 zur Bildung der Bauteilstruktur 13 aufgetragen, wobei die Hilfsstruktur 10 zusammen mit der Bauteilstruktur 13 einen Rohlingsabschnitt 14a bildet. Insbesondere füllt die Bauteilstruktur 13 die Zwischenräume 11 vollständig aus. Die Auftragung des Bauteilmaterials 12 erfolgt dabei in einem weiteren fotoelektrischen Druckverfahren.
4c und 4d zeigen die Auftragung eines weiteren Rohlingsabschnitts 14b auf den bereits vorhandenen Rohlingsabschnitt 14a. Hierzu wird, wie in 4b dargestellt, auf den vorher aufgetragenen Rohlingsabschnitt 14a eine weitere Schicht des Supportmaterials 9 mittels des fotoelektrischen Druckverfahrens als eine weitere Hilfsstruktur 16 aufgetragen. Die weitere aufgetragene Hilfsstruktur 16 weist dabei eine andere geometrische Struktur als die bereits zuvor aufgetragene Hilfsstruktur 10 auf. Auch hier sind wieder Zwischenräume 11 vorgesehen.
Anschließend werden wieder die Zwischenräume 11 mit dem Bauteilmaterial 12 zur Bildung einer weiteren Bauteilstruktur 17 mittels des weiteren fotoelektrischen Druckverfahrens ausgefüllt, wobei die weitere aufgetragene Hilfsstruktur 16 zusammen mit der weiteren Bauteilstruktur 17 den weiteren Rohlingsabschnitt 14b bilden. Beispielsweise können die beiden Rohlingsabschnitte 14a, b zusammen einen Rohling 15 bilden. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich weitere Aufbauschritte anschließen, sodass eine Mehrzahl an Rohlingsabschnitten 14a, b aufgetragen werden und so der Rohling 15 erzeugt wird.
5 zeigt einen Grünling 18, welcher insbesondere die Form und/oder Kontur des Bauteils 2 aufweist. Der Grünling 18 ist aus dem Bauteilmaterial 12 aufgebaut, wobei die bereits zuvor beschriebenen Hilfsstrukturen 10, 16 in einem Trennschritt aus dem Rohling 18 herausgelöst wurden. Hierzu wurde der Rohling 15 beispielsweise in ein mit einem Lösungsmittel, z.B. Wasser, befülltes Medienbecken eingetaucht, wobei sich das Supportmaterial 9 auflöst und nur noch die Abschnitte aus dem Bauteilmaterial 12 übrigbleiben. Aus dem Rohling 18 entsteht somit durch Lösen und/oder Auflösen beziehungsweise Zersetzen des Supportmaterials 9 der Grünling 18 des Bauteils 2.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Verfestigungseinheit 19, welche insbesondere ein Teil der Fertigungsvorrichtung 1 ist. Die Verfestigungseinheit 19 ist als ein Ofen ausgebildet. Der Grünling 18 wird zur Herstellung des Bauteils 2 in der Verfestigungseinheit 19 thermisch behandelt. Beispielsweise kann in einem ersten Schritt der Grünling 18 so weit erhitzt werden, dass eine thermische Entbinderung des Bauteilmaterials 12 erfolgt und ein Braunling 20 gebildet wird. Somit kann die Verfestigungseinheit 19 beispielsweise zugleich als eine Entbinderungseinheit dienen. Anschließend wird die Temperatur und/oder der Druck innerhalb der Verfestigungseinheit 19 weiter erhöht, sodass der Grünling 18 bzw. der Braunling 20 versintert und/oder verschmilzt. Aus dem versinterten und/oder verschmolzenen Grünling 18 bzw. Braunling 20 wird so das Bauteil 2 gebildet. Bei der Verfestigung und/oder bei dem Versintern tritt insbesondere eine Volumenreduzierung des Grünlings 18 ein.
7 zeigt das Bauteil 2, wie es aus dem Grünling 18 im Verfestigungsschritt erhalten wurde. Die Geometrie und/oder Kontur des Bauteils 2 entspricht dabei der Geometrie und/oder der Kontur des Grünlings 18, jedoch kann das Bauteil 2 gegenüber dem Grünling 18 geschrumpft und/oder verkleinert sein.
Die 8a, 8b und 8c zeigen in einer stark schematisierten Darstellung verschiedene Ausführungsformen von einzelnen Verbundpartikeln 21 des bereits zuvor beschriebenen Bauteilmaterials 12. Das Bauteilmaterial 12 ist beispielsweise als ein metallisches Pulver ausgebildet, wobei die Verbundpartikel 21 hierzu metallische Kernpartikel 22 aufweisen. Die Kernpartikel 22 können beispielsweise Aluminium- und/oder Stahlpartikel sein.
Ferner weisen die Verbundpartikel 21 ein nicht-leitfähiges für die Elektrofotografie geeignetes Polymer 23 auf. Das Polymer 23 weist dabei vorzugsweise andere Materialeigenschaften wie das für das Supportmaterial 9 verwendete Polymer auf, sodass das Polymer 23 insbesondere während des Trennschrittes gegenüber dem Lösungsmittel beständig ist. Das Polymer 23 ist dabei an den Kernpartikeln 22 angehaftet, sodass die Verbundpartikel 21, insbesondere das Bauteilmaterial 12, eine für die Elektrofotografie verbesserte Leitfähigkeit und/oder Schmelztemperatur aufweisen.
In 8a bildet das Polymer 23 eine Polymerschicht 24, wobei jeder der Kernpartikel 22 durch die Polymerschicht 24 beschichtet ist. Beispielsweise sind die Kernpartikel 22 vollständig durch die Polymerschicht 24 überzogen bzw. ummantelt. Beispielsweise weisen die Kernpartikel 22 eine durchschnittliche Korngröße d1 von mindestens 1 µm, insbesondere mehr als 20 µm auf. Die Polymerschicht 24 kann eine Schichtdicke d2 von mindestens 1 µm, insbesondere mehr als 5 µm aufweisen.
In 8b bildet das Polymer 23 mehrere separate Polymerpartikel 25, welche jeweils an einer Partikeloberfläche der Kernpartikel 22 anhaften. Die Polymerpartikel 25 können dabei mechanisch oder chemisch mit dem Kernpartikel 22 verankert sein. Dabei ist die Anzahl der anhaftenden Polymerpartikel 25 größer Eins. Die Polymerpartikel 25 können dabei beliebig an der Partikeloberfläche der Kernpartikel 22 verteilt angeordnet sein. Die Kernpartikel 22 weisen beispielsweise eine durchschnittliche Korngröße d1 von mindestens 1 µm, insbesondere mehr als 20 µm auf. Die Polymerpartikel 25 weisen beispielsweise eine durchschnittliche Korngröße d3 von mindestens 1 µm, insbesondere mehr als 5 µm auf.
In 8c bildet das Polymer 23 eine Polymermatrix 26, wobei mehrere der Kernpartikel 22 mindestens teilweise matrixartig in der Polymermatrix 26 gebunden sind. Die Kernpartikel 22 sind zumindest annähernd gleichmäßig in der Polymermatrix 26 verteilt angeordnet. Die Kernpartikel 22 weisen beispielsweise eine durchschnittliche Korngröße d1 von mindestens 0,01 µm, insbesondere mehr als 0,2 µm auf. Idealerweise weisen die Verbundpartikel 21 eine resultierende mittlere Partikelgröße D50 mindestens 5 µm, insbesondere mehr als 20 µm auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (2), mit einem optionalen ersten Aufbauschritt, wobei in dem optionalen ersten Aufbauschritt ein Supportmaterial (9) zur Bildung mindestens einer Hilfsstruktur (10) mittels eines fotoelektrischen Druckverfahrens auf einen Träger (6) aufgetragen wird, wobei die Hilfsstruktur (10) Zwischenräume (11) aufweist und/oder bildet, mit einem zweiten Aufbauschritt, wobei in dem zweiten Aufbauschritt ein Bauteilmaterial (12) zur Bildung einer Bauteilstruktur (13), insbesondere in die Zwischenräume (11), mittels eines weiteren fotoelektrischen Druckverfahrens aufgetragen wird, wobei die optionale Hilfsstruktur (10) und die Bauteilstruktur (13) einen Rohlingabschnitt (14) des Bauteils (2) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteilmaterial (12) als Pulver ausgebildet ist, wobei das Pulver Verbundpartikel (21) umfasst, wobei die Verbundpartikel (21) durch keramische und/oder metallische Kernpartikel (22) gebildet sind, welche mit einem Polymer (23) behaftet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (23) eine Polymerschicht (24) bildet, wobei die Kernpartikel (22) vollständig oder zumindest abschnittsweise mit der Polymerschicht (23) beschichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (23) separate Polymerpartikel (25) bildet, wobei jeweils mehrere der Polymerpartikel (25) an einem der Kernpartikel (22) angelagert sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernpartikel (22) einen mittleren Korndurchmesser (d1) von mehr als 1 µm und/oder weniger als 30 µm aufweisen und/oder dass die Polymerschicht (24) eine Schichtdicke (d2) von mehr als von mehr als 1 µm und/oder weniger als 10 µm aufweist und/oder dass die Polymerpartikel (25) einen mittleren Korndurchmesser (d3) von mehr als 1 µm und/oder weniger als 10 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (23) eine Polymermatrix (26) bildet, wobei mehrere der Kernpartikel (22) in der Polymermatrix (26) eingebettet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernpartikel (22) einen mittleren Korndurchmesser (d1) von mehr als 0,01 µm und/oder weniger als 1 µm aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundpartikel (21) eine mittlere Korngröße (D50) von mehr als 5 µm und/oder weniger als 30 µm aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (23) als einen Hauptanteil Polymer und als einen Nebenanteil ein Ladungskontrollmittel und/oder einen Wärmeabsorber aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrmaliges Ausführen des ersten und des zweiten Aufbauschrittes ein Rohling (15) aus einer Mehrzahl an Rohlingabschnitten (14a, b) gebildet wird, wobei der jeweils nachfolgende Rohlingabschnitt (14a, b) eine identische oder abweichende Geometrie wie der vorhergehende Rohlingabschnitt (14a, b) aufweisen kann.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Trennschritt, wobei in dem Trennschritt aus dem Rohling (15) und/oder dem Rohlingsabschnitt (14a, b) die Hilfsstruktur (10, 16) und/oder der Träger (6) mittels Verdampfen und/oder Auflösen des Supportmaterials (9) entfernt wird und ein Grünling (18) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Supportmaterial (9) wasserlöslich ist und/oder einen Siedepunkt kleiner als eine Schmelztemperatur des Bauteilmaterials (12) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Entbinderschritt, wobei in dem Entbinderschritt das Polymer (23) aus dem Bauteilmaterial (12) herausgelöst wird und ein Braunling (20) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verfestigungsschritt, wobei in dem Verfestigungsschritt der Rohling (15), der Rohlingabschnitt (14a, b), der Grünling (18) und/oder der Braunling (20) versintert und/oder verfestigt wird und das Bauteil (2) gebildet wird.
Fertigungsvorrichtung (1) zur Herstellung eines Bauteils (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer ersten Aufbaueinheit (3) zur Auftragung eines Supportmaterials (9) auf einen Träger (6) mittels eines fotoelektrischen Druckverfahrens, wobei durch das Supportmaterial (9) eine Hilfsstruktur (10) mit Zwischenräumen (11) gebildet ist, gekennzeichnet durch eine zweite Aufbaueinheit (4) zur Auftragung eines Bauteilmaterials (12) auf den Träger (6) in die Zwischenräume (11) mittels eines weiteren fotoelektrischen Druckverfahrens, wobei durch das Bauteilmaterial (12) eine Bauteilstruktur (13) gebildet und/oder bildbar ist.
Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsvorrichtung (1) eine Entbinderungseinheit (19) zum Entbindern der Bauteilstruktur (13) aufweist und/oder dass die Fertigungsvorrichtung (1) eine Verfestigungseinheit (19) zum Verfestigen und/oder zum Versintern der Bauteilstruktur (13) aufweist.