DE102019114915A1

DE102019114915A1 - Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers

Info

Publication number: DE102019114915A1
Application number: DE102019114915.0A
Authority: DE
Inventors: Lukas Knorr; Andreas Ewald
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen (2) versehenen porösen Formkörpers (1), umfassend folgende Verfahrensschritte:- Ausbilden oder Bereitstellen eines dispersionsartigen bzw. -förmigen Baumaterialgemischs (3) aus einer, insbesondere vermittels energiereicher Strahlung (11, 31), verfestigbaren Grundmaterialkomponente (4) und einer Hilfsmaterialkomponente (5), wobei die Hilfsmaterialkomponente (5) in dem Baumaterialgemisch (3) verteilt angeordnet ist,- additives Aufbauen eines Rohformkörpers (8) durch sukzessive selektive Verfestigung des dispersionsartigen bzw. -förmigen Baumaterialgemischs (3),- Ausbilden von Hohlräumen (2) in dem Rohformkörper (8) durch Entfernen zumindest eines Teils, insbesondere vollständiges Entfernen, der Hilfsmaterialkomponente (5) aus dem Rohformkörper (8) unter Bildung des zumindest abschnittsweise porösen Formkörpers (1), wobei- zumindest ein Baumaterialgemisch (3) verwendet wird, das zumindest im verfestigten, den Formkörper (1) bildenden Zustand zu einem elastischen Verhalten des Formkörpers (1) und zu einer Bruchdehnung des Formkörpers von mindestens 50 %, bevorzugt von mindestens 125 %, besonders bevorzugt von mindestens 250 %, höchst bevorzugt von mindestens 400 % und/oder zu einem Rückstellverhalten des Formkörpers (1) mit einem Druckverformungsrest (DVR) von kleiner 50 %, bevorzugt von kleiner 35 %, besonders bevorzugt von kleiner 25 % führt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers.
Entsprechende Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit einem Hohlraum versehenen Formkörpers sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. Beispielsweise zeigen die Offenlegungsschriften DE 10 2004 032 093 A1 und DE 10 2011 101 857 A1 jeweils ein in einem additiven Fertigungsverfahren hergestelltes Bauteil, das im Zuge des additiven Fertigungsverfahrens mit wenigstens einem Hohlraum ausgestattet wird. Die dort beschriebenen Herstellungsverfahren basieren auf dem selektiven Laserschmelzen, bei welchem ein pulverförmiges baut Material schichtweise auf eine Baufläche aufgebracht wird und selektiv mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen wird, um das zu fertigende Bauteil zu aufzubauen. Die Hohlräume werden dabei dadurch gebildet, dass das im Bereich der späteren Hohlräume befindliche Baumaterial nicht aufgeschmolzen wird und damit im pulverförmigen Zustand verbleibt. Nach Entfernen des pulverförmigen, nicht verfestigten Baumaterials bleibt ein mit einem Hohlraum versehenes Bauteil übrig. Nachteilig hierbei ist, dass die Gestalt der Hohlräume des Bauteils bzw. des Formkörpers durch die Auflösung des Laserstrahls begrenzt ist. Ferner erfordert die gezielte Ansteuerung des Laserstrahls zur Bildung der Hohlräume einen höheren Zeitaufwand, als eine zur Bildung der Hohlräume den Laserstrahl nicht verändernde Fertigungsweise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige und einen hohe Gestaltungsfreiheit ermöglichende Maßnahme eine additive Herstellung von mit Hohlräumen versehenen elastischen porösen Formkörper ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.
Die Erfindung zeichnet sich durch ein Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers aus, das folgende Verfahrensschritte umfasst: (a) Ausbilden oder Bereitstellen eines dispersionsartigen bzw. -förmigen Baumaterialgemischs aus einer vermittels energiereicher Strahlung verfestigbaren Grundmaterialkomponente und einer Hilfsmaterialkomponente, wobei die Hilfsmaterialkomponente in dem Baumaterialgemisch bzw. dem daraus gebildeten Rohformkörper verteilt angeordnet ist, (b) additives Aufbauen eines Rohformkörpers durch sukzessive selektive Verfestigung des dispersionsartigen bzw. -förmigen Baumaterialgemischs, sowie (c) Ausbilden von Hohlräumen in dem Rohformkörper durch Entfernen zumindest eines Teils, insbesondere vollständiges Entfernen, der Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper unter Bildung des zumindest abschnittsweise porösen Formkörpers, wobei (d) zumindest ein Baumaterialgemisch verwendet wird, das zumindest im verfestigten, den Formkörper bildenden Zustand zu einem elastischen Verhalten des Formkörpers (d1) und zu einer Bruchdehnung des Formkörpers von mindestens 50 %, bevorzugt von mindestens 125 %, besonders bevorzugt von mindestens 250 %, höchst bevorzugt von mindestens 400 % und/oder (d2) zu einem Rückstellverhalten des Formkörpers mit einem Druckverformungsrest (DVR) von kleiner 50 %, bevorzugt von kleiner 35 %, besonders bevorzugt von kleiner 25 % führt. Der gebildete Formkörper kann sich beispielsweise durch ein niedriges Raumgewicht auszeichnen, d. h. z. B., dass der Formkörper eine Porosität von bis zu 0-95 %, bevorzugt von 25-95 %, besonders bevorzugt von 50 bis 95 % aufweist. Ein niedriges Raumgewicht des Formkörpers kann auch durch eine Reduzierung der Härte, z. B. der Shore- und/oder Stauchhärte gegenüber der Grundmaterialkomponente vorliegen, beispielsweise eine Reduzierung von bis 1 bis 95 %. Der Prozentbereich ist stark von der gewünschten Anwendung abhängig, sodass keine bevorzugten Bereiche angegeben werden können. Es kann in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass dem SLS-Verfahren nur eine beschränkte Breite an verarbeitbaren Materialen zur Verfügung steht. Diese können aber nun relativ unkompliziert in den genannten Punkten modifiziert werden. Ferner ergibt sich eine gute thermische Isolierung sowie eine hoher Stoßabsorptionsgrad für den hergestellten Formkörper.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Formkörper ein elastisches Verhalten aufweist, hierbei kann dieser zumindest abschnittsweise ein linear-elastische Verhalten (Hookesche Gesetz) und/oder zumindest abschnittsweise ein nicht-linear-elastische Verhalten aufweisen. Insbesondere kann durch gezielte Einbringung von Baumaterialgemisch mit unterschiedlichen Anteilen an Hilfsmaterialkomponente eine bereichsweise Einstellung der Art des jeweiligen elastischen Verhaltens vorgenommen werden.
Der zu bildende poröse Formkörper kann vorzugsweise eine Vielzahl an Hohlräume umfassen. Zumindest ein Teil der einzelnen Hohlräume kann derart dimensioniert sein, dass deren maximale Erstreckung maximal dem zweifachen, bevorzugt maximal dem 1,2-fachen, besonders bevorzugt maximal dem 1,0-fachen, der Schichtdicke bzw. der Schichtstärke des additiven Aufbauverfahrens des zu bildenden porösen Formkörpers entspricht. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, einen Formkörper zu bilden, dessen Hohlräume zumindest bereichsweise eine Länge aufweisen, die geringer ist, als die in dem additiven Aufbauverfahren verwendete Schichtdicke bzw. Schichtstärke. Die Porosität des Formkörpers kann eine Porosität von größer 50 %, bevorzugt von größer 70 %, besonders bevorzugt von größer 80 % umfassen. Damit kann ein schaumartiger Formkörper hergestellt werden.
Die Hohlräume des porösen Formkörpers können zumindest bereichsweise offen und/oder zumindest bereichsweise geschlossen ausgebildet sein. D. h., dass die wesentlichen Hohlräume des Formkörpers untereinander durch z. B. Kanäle miteinander verbunden sein können (offene Porenstruktur) und/oder das zumindest ein Teil der Hohlräume des Formkörpers zueinander getrennt ausgebildet sind (geschlossene Porenstruktur). Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der gebildete poröse Formkörper die Struktur eines, insbesondere elastischen, festen Schaums aufweist.
Die während des additiven Aufbaus verwendete energiereiche Strahlung kann beispielsweise eine Lichtstrahlung, insbesondere ein UV-Licht und/oder ein sichtbares Licht, und/oder eine Laserstrahlung bzw. einen Laserstrahl umfassen. Die energiereiche Strahlung kann zumindest abschnittsweise punktförmig und/oder linienförmig und/oder flächig auf das zu verfestigende Baumaterialgemisch einwirken. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass keine gezielte Strahlablenkung bzw. keine gezielte Einwirkung auf eine flächige Energieeinbringung im Hinblick der Bildung der Hohlräume bzw. der Porenstruktur vorgenommen wird. D. h. z. B., dass die Hohlräume zumindest bereichsweise nicht durch eine gezielte Verhinderung des Energieeintrags in das Baumaterialgemisch erfolgt. Damit wird eine höhere Prozessgeschwindigkeit in der Herstellung des porösen Formkörpers erreicht, da in einem geringeren Maße eine Veränderung der Parameter der in das Baumaterialgemisch einzubringenden Energiestrahlung berücksichtigt werden muss.
Die Verteilung der Hilfsmaterialkomponente in dem Rohformkörper bzw. in dem Baumaterialgemisch kann zumindest abschnittsweise homogen und/oder zumindest abschnittsweise inhomogen vorliegen. Hierzu kann während des additiven Herstellungsschritts zur Bildung des Rohformkörpers, insbesondere gezielt bereichsabhängig, ein erstes Baumaterialgemisch und ein zweites Baumaterialgemisch bereichsabhängig aufgebracht werden, wobei sich das erste Baumaterialgemisch von dem zweiten Baumaterialgemisch in dem jeweiligen Anteil der Hilfsmaterialkomponente unterscheidet. Durch die gezielte, insbesondere bereichsabhängige, Aufbringung von Baumaterialgemisch mit unterschiedlichem Anteil der Hilfsmaterialkomponente kann es erreicht werden, dass der Rohformkörper und damit auch der porösen Formkörper bereichsabhängig eine unterschiedliche Porosität aufweist. Die unterschiedliche Porosität meint dabei, dass eine unterschiedliche Anzahl und/oder ein unterschiedlicher Volumenanteil und/oder eine unterschiedliche geometrische Ausgestaltung der Hohlräume innerhalb des Rohformkörpers bzw. des porösen Formkörpers vorliegt.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebaute Formkörper weist zumindest abschnittsweise ein elastisches Verhalten auf, damit kann ein schaumartiger oder schwammartiger Formkörper geschaffen werden. Das elastische Verhalten zeigt sich darin, dass Formkörper zumindest im bestimmungsgemäßen bildenden Zustand einer Bruchdehnung von mindestens 50%, bevorzugt von mindestens 125 %, besonders bevorzugt von mindestens 250 %, höchst bevorzugt von mindestens 400 % aufweist und/oder dass der Formkörper im bestimmungsgemäßen Zustand ein Rückstellverhalten mit einem Druckverformungsrest von kleiner 50 %, bevorzugt von kleiner 35 %, besonders bevorzugt von kleiner 25 % aufweist. Dieses elastische Verhalten des Formkörpers wird einerseits durch die Materialwahl für das Baumaterialgemisch und andererseits durch die poröse bzw. mit Hohlräumen versehene Struktur des Formkörpers erreicht. Ein derartiger, zumindest bereichsweise ein elastisches Verhalten aufweisender Formkörper kann eine Vielzahl an technischen Aufgaben erfüllen (z. B. Crash-Bauteil) und zugleich auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden.
Der Rohformkörper kann, insbesondere im Wesentlichen, eine kompakte Struktur aufweisen. Beispielsweise kann der Rohformkörper vor der zumindest teilweisen Entfernung der Hilfsmaterialkomponente, insbesondere im Wesentlichen, keine leeren Hohlräume aufweisen, da diese (noch) durch die Hilfsmaterialkomponente gefüllt sind.
Durch die Auswahl der Anteile der Grundmaterialkomponente und der Hilfsmaterialkomponente sowie die Korngrößenverteilung der Hilfsmaterialkomponente bilden die wesentlichen Einflussgrößen zu der aus dem Herstellungsprozess resultierenden Porosität. D. h. z. B., je nach Mischungsverhältnis der Grund- und Hilfsmaterialkomponente und der Korngrößenverteilung unterschiedlich viel Gas, insbesondere Luft, im Baumaterialgemisch gebunden wird. Dieses im Baumaterialgemisch gebundene Gas, insbesondere Luft, kann beispielsweise zumindest teilweise im späteren Rohformkörper (Formkörper vor Auswaschung) und/oder im bestimmungsgemäßen Formkörper erhalten bleiben.
Es ist möglich, dass als vermittels energiereicher Strahlung verfestigbare Grundmaterialkomponente eine, insbesondere vermittels energiereicher Strahlung aushärtbare, flüssige Grundmaterialkomponente verwendet wird. Damit kann in einer zumindest teilweise, insbesondere vollständig, flüssigen Grundmaterialkomponente ein Hilfsmaterialkomponente zur Bildung eines Baumaterialgemisch eingebracht werden. Die Hilfsmaterialkomponente kann hierbei als Feststoff (z. B. pulverförmig bzw. pulverartig), als Gas und/oder als Flüssigkeit eingebracht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Baumaterialgemisch verwendet wird, das zumindest teilweise pulverförmig bzw. pulverartig ist, insbesondere ist die Grundmaterialkomponente und/oder die Hilfsmaterialkomponente pulverförmig. Damit kann das Baumaterialgemisch ein Pulvergemisch, insbesondere vollständig, bestehend aus einer pulverförmigen Grundmaterialkomponente und einer pulverförmigen Hilfsmaterialkomponente. Ein pulverförmiges Baumaterialgemisch eignet sich typischerweise für dessen Verarbeitung in einem selektiven Laserschmelzverfahren.
Das für den additiven Aufbauprozesses verwendete Baumaterialgemisch ist dispersionsartig bzw. dispersionsförmig aufgebaut. Dabei bildet eine flüssige, feste (z. B. pulverförmige) oder gasförmige Grundmaterialkomponente das Dispersionsmedium bzw. die kontinuierliche Phase bzw. die Hauptphase und eine Hilfsmaterialkomponente die disperse Phase bzw. die innere Phase bzw. die Nebenphase. Mit anderen Worten sind die Grundmaterialkomponente und die Hilfsmaterialkomponente im nicht oder kaum miteinander gelösten bzw. nicht oder kaum chemisch verbundenen Zustand innerhalb des Baumaterialgemischs vorliegend, so dass z. B. die Hilfsmaterialkomponente fein verteilt in der Grundmaterialkomponente vorliegen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass während des additiven Aufbaus des Rohformkörpers durch Einwirkung der Energiestrahlung auf das Baumaterialgemisch die Grundmaterialkomponente und/oder die Hilfsmaterialkomponente verfestigt wird. Hierbei kann die Energiestrahlung gezielt selektiv an die Bereiche des, insbesondere als ebene Schicht, vorliegenden Baumaterials einwirken, wodurch die wesentliche Form bzw. die Hauptform des Rohformkörpers bzw. des porösen Formkörpers gebildet wird. D.h. die nicht mit der Energiestrahlung beaufschlagten Bereiche des Baumaterialgemischs stellen im Wesentlichen Bereiche außerhalb des Rohformkörpers bzw. des porösen Formkörpers da und bilden damit im Wesentlichen keine das eigentliche Volumen des Rohformkörpers bzw. Formkörpers bildenden Bereich. Die selektive Verfestigung des Baumaterialgemischs kann schichtweise erfolgen, sodass nach Energieeintrag in eine erste Schicht des Baumaterialgemischs eine weitere Schicht des Baumaterialgemischs bereitgestellt wird, beispielsweise kann dies durch Aufziehen einer neuen Baumaterialschicht erfolgen. Auf diese weitere Schicht des Baumaterials kann wiederum eine gezielte selektive Einwirkung durch den Energiestrahl erfolgen. Diese Prozessschritte können wiederholt werden und damit sukzessive ein dreidimensionaler Formkörper gebildet werden.
Der Formkörper kann optional zusätzlich zu den relativ kleineren, die Porenstruktur bildenden Hohlräume, weitere relativ größere Hohlräume aufweisen, welche durch eine gezielte Nichtverfestigung des Baumaterialgemischs erzeugbar sind. Die relativ kleineren Hohlräume bzw. die eigentlichen Hohlräume des Formkörpers werden durch die Verwendung der Hilfsmaterialkomponente gebildet, wobei die innerhalb des Rohformkörpers und damit zwischen der verfestigen Grundmaterialkomponente vorliegende Hilfsmaterialkomponente als „Platzhalter“ für die kleinen Hohlräume der zu bildenden porösen Struktur dient. Durch das Entfernen zumindest eines Teils der Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper erfolgt die Bildung des zumindest abschnittsweise porösen Formkörpers, da die Grundmaterialkomponente im Stadium des Rohformkörpers und damit nach der Einwirkung des Energiestrahls, eine feste Struktur aufweist und nach Entfernen zumeist eines Teils der Hilfsmaterialkomponente die Hohlräume ausbildet. Die relativ größeren Hohlräume, welche beispielsweise durch eine gezielte Nichtverfestigung des Baumaterialgemischs erzeugt werden, können dazu verwendet werden, ein schnelleres und/oder besseres Auswaschen der Hilfsmaterialkomponente zu erreichen. Dies kann insbesondere bei der Herstellung von Formkörpern mit dickwandigen Geometrien vorteilhaft sein.
Alternativ oder zusätzlich können die relativ größeren Hohlräume des Formteils zur zumindest teilweisen Aufnahme der Grundmaterialkomponente und/oder der Hilfsmaterialkomponente und/oder eines weiteren Materials dienen. Das z. B. in dem relativ größeren Hohlraum zumindest teilweise eingebrachte weitere Material kann zu einer zumindest abschnittsweise dämpfend wirkenden Eigenschaft des Formkörpers führen. So kann z. B. in einem relativ größeren Hohlraum des Formteils ein pulverförmiges und/oder flüssiges Material mit einem Spielraum bzw. Freiraum „gefangen“ bzw. angeordnet sein. Durch die Bewegung des pulverförmigen und/oder flüssigen Materials relativ zu einander kann auf Grund von Reibung eine Erwärmung im Bereich des relativ größeren Hohlraums erfolgen bzw. eine zumindest abschnittsweise energiedämpfende Eigenschaft erreicht werden.
Dass das Baumaterialgemisch in einer Ausführungsform eine aushärtbare flüssige Grundmaterialkomponente umfassen kann meint, dass die Grundmaterialkomponente zumindest teilweise als Flüssigkeit, d. h. in Form einer flüssigen Phase, vorliegt. Bevorzugt ist die Grundmaterialkomponente vollständig in flüssiger Form vorliegend, zumindest während des additiven Aufbaus des Formkörpers.
Es ist möglich, dass ein Baumaterialgemisch verwendet wird, dessen Hilfsmaterialkomponente in flüssiger und/oder in fester und/oder in gasförmiger Form vorliegt, insbesondere ist die Hilfsmaterialkomponente in Partikelform in dem Baumaterialgemisch enthalten. Dadurch kann ein Baumaterialgemisch verwendet werden das vor, während und/oder nach der Energiebeaufschlagung und damit optional auch während des Zustands des Rohformkörpers und/oder des porösen Formkörpers, zumindest abschnittsweise als Emulsion und/oder Schaum und/oder Suspension und/oder Dispersion vorliegt. So kann z. B. im Falle eines schaumartigen Baumaterialgemischs die gasförmige Hilfsmaterialkomponente während des additiven Aufbaus und nach dem additiven Aufbau, d. h. auch in dem porösen Formkörper, vorliegen. Das Entfernen zumindest eines Teils der Hilfsmaterialkomponente umfasst dabei auch die Möglichkeit des Austauschs bzw. des Entweichens der gasförmigen Hilfsmaterialkomponente aus dessen Hohlräume des Rohformkörpers bzw. des Formkörpers.
Im Falle der Verwendung einer in fester Form vorliegenden Grundmaterialkomponente und/oder Hilfsmaterialkomponente, kann diese beispielsweise in Partikelform bzw. Teilchenform vorliegen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Hilfsmaterialkomponente als kleinteilige Teilchen bzw. Partikel, z. B. als Pulver, innerhalb einer flüssigen Grundmaterialkomponente homogen oder inhomogen vorliegen. Der z. B. zunächst als flüssige Grundmaterialkomponente vorliegende Bestandteil des Baumaterialgemischs bildet nach seiner Verfestigung durch die Einwirkung des Energiestrahls das die geometrische Form bestimmende Grundgerüst des Rohformkörpers bzw. des porösen Formkörpers.
Das additive Herstellungsverfahren kann z. B. ein, insbesondere auf Grundlage der Photopolymerisation arbeitendes, Stereolithographieverfahren (SLA) und/oder selektives Laserschmelzverfahren (SLM) und/oder selektives Lasersinterverfahren (SLS) und/oder Digital Light Synthesis (DLS) - auch unter dem Begriff Continuous Liquid Interface Production-Verfahren (CLIP) bekannt - und/oder Multi-Jet Modeling-Verfahren (MJM) und/oder Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM) und/oder ein Multi Jet Fusion-Verfahren (MJF) sein. Das Multi-Jet Modeling-Verfahren ist auch unter dem Begriff Polyjet Modeling bekannt. Die Verfestigung des Baumaterialgemischs kann hierbei vorzugsweise auf Grundlage der Photopolymerisation erfolgen, d.h. die Verfestigung wird initiiert durch die Absorption von sichtbarem Licht und/oder von UV-Licht. Hierbei kann die zugeführte Energie z. B. direkt durch ein in dem Baumaterialgemisch enthaltenes Monomer absorbiert werden (direkte Photopolymerisation) und/oder durch die Verwendung eines in dem Baumaterialgemisch enthaltenen Photosensibilisators erfolgen (indirekte Photopolymerisation). Insbesondere die Verwendung eines MJM-Verfahrens erlaubt die Verwendung bzw. Verarbeitung eines relativ temperaturempfindlichen Materials wie z. B. Polyethylenglycol (PEG) und/oder Polyvinylpyrrolidon (PVP). Folglich können durch das hierin beschriebene Verfahren z. B. aus temperaturempfindlichen Materialien bestehende poröse Formkörper unter wirtschaftlich vertretbarem Aufwand hergestellt werden.
Ein Multi Jet Fusion-Verfahren (MJF) betrifft ein Verfahren in welchem, ähnlich dem SLM/SLS-Verfahren ein pulverförmiges Material auf einer Bauebene als Materialschicht aufgebracht wird, wobei selektiv eine Tinte durch einen Druckkopf auf die Materialschicht appliziert wird. Danach erfolgt eine, insbesondere flächige, Energiebeaufschlagung der zumindest abschnittsweise mit der Tinte versehenen Materialschicht, wobei an den mit der Tinte versehenen Bereichen eine erhöhte Energieaufnahme erfolgt, so dass das dort befindliche Material schmilzt oder anschmilzt.
Um die Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper zu entfernen, kann der Rohformkörper Vibrationen ausgesetzt und damit die in und/oder an dem Rohformkörper befindliche Hilfsmaterialkomponente entfernt werden. Bevorzugt kann die Hilfsmaterialkomponente zumindest teilweise durch Verwendung von Ultraschall aus dem Rohformkörper entfernt werden. Beispielsweise liegt die Hilfsmaterialkomponente in Pulverform innerhalb der Hohlräume des Rohformkörpers vor, sodass durch Vibration bzw. durch Erschütterung des Rohformkörpers eine, insbesondere verklemmend wirkende, Verbindung der pulverförmigen Hilfsmaterialkomponente aufgehoben werden kann, sodass die Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper herausrieseln kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass ein zumindest teilweises Entfernen der Hilfsmaterialkomponente aus und/oder von dem Rohformkörper mit einem die Hilfsmaterialkomponente beaufschlagenden lösenden Lösemittel und/oder mit einer die Hilfsmaterialkomponente beaufschlagenden thermischen Energie ausgeführt wird, wobei damit die in und/oder an dem Rohformkörper befindliche Hilfsmaterialkomponente gelöst wird. Beispielsweise wirkt das Lösemittel und/oder die thermische Energie derart auf die Hilfsmaterialkomponente ein, dass diese von einem festen zu einem zumindest teilweise flüssigen Zustand (flüssige Phase) überführt wird und in dieser zumindest teilweise verflüssigten Form aus den Hohlräumen des Rohformkörpers, insbesondere schwerkraftbedingte, entweichen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Hilfsmaterialkomponente zumindest teilweise durch Einwirkung einer Zentrifugalkraft aus dem Rohformkörper entfernt werden, hierzu kann der Rohformkörper beispielsweise vermittels einer Zentrifuge zentrifugiert werden.
Die Hilfsmaterialkomponente kann zumindest teilweise über, mit der umweltverbundene Kanäle bzw. Kanalstrukturen der porösen Struktur des Rohformkörpers und/oder des Formkörpers aus diesem entweichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Hilfsmaterialkomponente zumindest teilweise durch die feste Struktur (z. B. Wände) der Grundmaterialkomponente hindurch diffundieren. Ebenfalls ist es möglich, dass auch ein Lösemittel zumindest abschnittsweise durch von der Grundmaterialkomponente gebildete Wandabschnitte des Rohformkörpers bzw. des Formkörpers hindurch diffundieren kann. Durch die diffundierende Eigenschaft der Hilfsmaterialkomponente und/oder des Lösemittels relativ zu dem der Grundmaterialkomponente kann es erreicht werden, dass selbst die in geschlossenen Hohlräumen des Rohformkörpers und/oder des Formkörpers eingeschlossene Hilfsmaterialkomponente zumindest teilweise aus dem Rohformkörper und/oder dem Formkörper entfernbar ist. Beispielsweise ist die Grundmaterialkomponente aus einem wasserdurchlässigen Kunststoff (zum Beispiel TPU oder PA) gebildet, sodass im Falle der Verwendung von Salz als Hilfsmaterialkomponente und Wasser als Lösemittel, das Lösemittel durch Wandabschnitte der Grundmaterialkomponente hindurch diffundieren und das Salz lösen kann, das dann ggf. wiederum durch die Wandabschnitte nach außerhalb des Formkörpers gelangen kann. Die Grundmaterialkomponente und die Hilfsmaterialkomponente kann derart gewählt sein, dass die Grundmaterialkomponente eine zumindest bereichsweise Permeabilität für die Hilfsmaterialkomponente aufweist. Diese Permeabilität kann z. B. durch einen zumindest abschnittsweisen gezielten Energieeintrag während der Verfestigung des Rohformkörpers während des additiven Herstellungsverfahrens erfolgen, hierzu erfolgt eine gezielte Steuerung und/oder Modifikation der Betriebsparameter des Energieeinbringmittels, z. B. des Lasers. Beispielsweise kann die Steuerung des Energieeinbringmittels derart ausgestaltet sein, dass durch das Erreichen eines vordefinierten Hatchabstands zwischen einzelner Energieeintrag Linien, Zwischenräume gebildet werden, welche im Rohformkörper Kanäle bzw. Kanalstrukturen für ein zumindest teilweises Entweichen der Hilfsmaterialkomponente ausbilden. Zum Beispiel kann durch eine Variation der durch das Energieeinbringmittel in das Baumaterialgemisch eingebrachten Energie, insbesondere Laserleistung und/oder UV-Licht-Quellenleistung, eine Permeabilität der Grundmaterialkomponente erreicht werden.
Als Lösemittel kann beispielsweise Wasser und/oder Aceton und/oder Methansäure (Ameisensäure) und/oder Tetrahydrofuran verwendet werden. Die Verwendung des entsprechenden Lösemittels ist davon abhängig, ob die Hilfsmaterialkomponente durch das entsprechende Lösemittel lösbare ist und ob die Grundmaterialkomponente eine ausreichende Beständigkeit gegen das entsprechende Lösemittel aufweist.
Alternativ oder zusätzlich möglich, zum Entfernen der Hilfsmaterialkomponente den Rohformkörper zumindest abschnittsweise einer Kompression und/oder einer Expansion auszusetzen, so dass dieser eine elastische Verformung erfährt, wobei während der Kompression und/oder der Expansion des Rohformkörpers die in und/oder an dem Rohformkörper befindliche Hilfsmaterialkomponente zumindest teilweise von dem Rohformkörper getrennt wird. Die Kompression und/oder Expansion des Rohformkörpers kann beispielsweise eine Krafteinwirkung auf den Rohformkörper derart umfassen, dass zumindest die Grundmaterialkomponente während der Kompression und/oder Expansion eine Verformung erfährt, die zumindest abschnittsweise unterhalb der Elastizitätsgrenze dieser Grundmaterialkomponente liegt. Zum Beispiel kann eine Expansion des Rohformkörpers derart erfolgen, dass an dem Rohformkörper bzw. an einer den Rohformkörper bildenden Grundmaterialkomponente eine Zugkraft angelegt wird und sich auf Grund der Zugkraft die die Grundmaterialkomponente und damit der Rohformkörper zumindest abschnittsweise elastisch verformt bzw. expandiert wird.
Im Falle der Kompression des zumindest abschnittsweise elastischen Rohformkörpers kann zumindest während dessen Kompression die Hilfsmaterialkomponente ein geringeres elastisches Verhalten aufweisen, als die Grundmaterialkomponente und zumindest während der Kompression eine zumindest abschnittsweise Verdrängung und/oder eine zumindest abschnittsweise Zerstörung der Struktur der Grundmaterialkomponente erfolgen. Im Zustand des Rohformkörpers kann dieser aus der Grundmaterialkomponente gebildete Wandabschnitte aufweisen. Diese Wandabschnitte können während der Kompression und Einwirken der, insbesondere harten, Hilfsmaterialkomponente derart zerstört werden, dass sich Kanäle bzw. Kanalstrukturen bilden, welche zum Entfernen der Hilfsmaterialkomponente verwendet werden können. Mit anderen Worten ist die Grundmaterialkomponente elastischer ausgebildet als die Hilfsmaterialkomponente, sodass sich bei Anlegen einer Druckkraft auf den Rohformkörper die Grundmaterialkomponente leichter komprimieren lässt als die Hilfsmaterialkomponente. Insbesondere dann, wenn die Hilfsmaterialkomponente eine relativ zur Grundmaterialkomponente geringere Verformbarkeit bzw. eine höhere Steifigkeit im Falle einer Beaufschlagung mit einer Druckkraft aufweist, kann erreicht werden, dass die Hilfsmaterialkomponente sich aus dem Rohformkörper löst und herausfällt bzw. herausfließt. Beispielsweise kann die Grundmaterialkomponente eine wenigstens um 10 %, bevorzugt um wenigstens 20 %, besonders bevorzugt um wenigstens 30 %, höhere Verformbarkeit, als die Hilfsmaterialkomponente aufweisen. Diese Verformbarkeit kann vorzugsweise elastisch sein.
Da im Falle der Kompression des Rohformkörpers lediglich oder zu einem größeren Anteil die Grundmaterialkomponente eine Volumenveränderung, insbesondere Volumenverkleinerung, ausführt, kann die Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper herausgedrückt werden. Mit anderen Worten drückt während des Komprimierens der elastischen Grundmaterialkomponente die weniger elastische und damit härtere Hilfsmaterialkomponente zumindest abschnittsweise Teilbereiche der Grundmaterialkomponente auf die Seite oder zerstört/zerbricht diese, so dass die Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper, ggf. vermittels durch die wirkenden Druckkräfte entweichen kann.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Kompression kann es vorgesehen sein, dass zumindest während der Expansion des Rohformkörpers die Hilfsmaterialkomponente ein geringeres elastisches Verhalten aufweist als die Grundmaterialkomponente und sich die, durch die Grundmaterialkomponente gebildeten und die Hilfsmaterialkomponente einschließenden Hohlräume zumindest temporär derart erweitern und/oder Öffnungen bilden, dass zumindest teilweise eine in den Hohlräumen angeordnete oder ausgebildete Hilfsmaterialkomponente aus dem Rohformkörper entfernt werden kann. Mit einer Expansion ist z. B. ein Ziehen bzw. das Anlegen einer Zugkraft an wenigstens zwei gegenüberliegenden Bereichen des Rohformkörpers zu verstehen, um diesen derart zu weiten, dass die Hohlräume sich vergrößern und die in den Hohlräumen befindliche Hilfsmaterialkomponente durch erweiterte Öffnungen der Hohlräume aus dem Rohformkörper herausrieseln oder entweichen kann.
Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass während der Kompression des Rohformkörpers eine zumindest in eine Richtung wirkende Kraft, insbesondere eine Druckkraft, auf den Rohformkörper einwirkt und/oder während der Expansion des Rohformkörpers eine zumindest in eine Richtung wirkende Kraft, insbesondere eine Zugkraft, auf den Rohformkörper einwirkt, wobei eine erste Kraft in einer ersten Richtung und eine zweite Kraft in einer zweiten, von der ersten Richtung unterschiedlichen, insbesondere von der ersten Richtung nicht parallel verlaufenden, Richtung auf den Rohformkörper einwirkt. So kann beispielsweise auf den Rohformkörper durch Einwirkung mindestens einer Druck- und eine Zugkraft der Rohformkörper bereichsweise komprimiert und bereichsweise expandiert werden. Hierzu können an zwei, insbesondere gegenüberliegenden, Oberflächen des Rohformkörpers eine Zugkraft und an zwei weiteren Oberflächen des Rohformkörpers jeweils eine Druckkraft eingebracht werden. Beispielsweise schließt die Kraftrichtung der Zugkraft zu der Kraftrichtung der Druckkraft einen Winkel von 45° bis 135°, bevorzugt einen Winkel von 75° bis 105°, besonders bevorzugt einen Winkel von 85° bis 95° ein. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei komprimierend wirkende und/oder expandierend wirkende Kräfte auf den Rohformkörper einwirkt.
Als Grundmaterialkomponente kann beispielsweise ein, insbesondere elastischer, Kunststoff und/oder ein, insbesondere elastisches, Kunstharz verwendet werden. Insbesondere kann als Material der Grundmaterialkomponente zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ein Elastomer, wie z. B. EPU40 oder SIL 30, verwendet werden. Die Grundkomponente kann alternativ oder zusätzlich einen photosensitiven Kunststoff und/oder ein photosensitives Kunstharz umfassen. Insbesondere ist die Grundmaterialkomponente derart beschaffen, dass sie sich in einem additiven Fertigungsverfahren verarbeiten lässt, so dass sie sich unter wirtschaftlich vertretbarem Aufwand in ein Pulvermaterial oder in ein Material mit geeigneter Viskosität bereitstellen lässt. Sofern zum Entfernen der Hilfsmaterialkomponente ein Lösemittel eingesetzt wird, so ist die das Material der Grundmaterialkomponente derart zu wählen, dass diese eine geeignete Medienbeständigkeit gegenüber dem Lösemittel aufweist, d. h. z. B., dass die Grundmaterialkomponente bei Kontakt mit dem Lösemittel eine gegenüber der Hilfsmaterialkomponente eine langsamere oder keine das Material und/oder die Struktur ändernde Eigenschaft, insbesondere kein Auflöseverhalten, zeigt.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass als Hilfsmaterialkomponente ein Kunststoff und/oder ein Kunstharz, bevorzugt ein thermisch löslicher und/oder durch ein Lösemittel löslicher Kunststoff und/oder Kunstharz, besonders bevorzugt ein Polyethylenglycol (PEG) und/oder Polyvinylpyrrolidon (PVP) und/oder Polyvinylacetat (PVAC) und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) und/oder Salz und/oder Steinsatz und/oder Zucker und/oder Polystyrol (PS) und/oder Polyamid (PA) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polyurethan (PU) und/oder Polypropylen (PP) verwendet wird. Als thermisch lösliches Verhalten kann in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass ein durch Wärmeeinwirkung den Aggregatszustand von fest auf flüssig veränderbare Materialeigenschaft vorliegt, wobei die Schmelztemperatur und der Temperaturbereich, in welchem eine flüssige Hilfsmaterialkomponente vorliegt, innerhalb typischer Verarbeitungs- und Prozesstemperaturen für ein additives Fertigungsverfahren liegt. Es kann optional vorgesehen sein, dass die Hilfsmaterialkomponente einen geringeren Schmelzpunkt aufweist, als die Grundmaterialkomponente, damit kann die Grundmaterialkomponente in einem festen bzw. formstabilen Zustand verbleiben, während die Hilfsmaterialkomponente durch Verflüssigung aus dem Rohformkörper entfernbar ist bzw. herausfließen kann. Als durch ein Lösemittel lösbarer Kunststoff kann z. B. ein Kunststoff auf Basis von Acrylate und/oder Alkohole und/oder Hydroxy-Propyl-Cellulose und/oder Ethyl-Cellulose und/oder Polyethylenoxid verwendet werden. Das Lösemittel kann auf die Hilfsmaterialkomponente zersetzend und/oder verflüssigend einwirken.
Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Hilfsmaterialkomponente ein aufquellendes bzw. expandierendes Verhalten zeigt, zumindest im Kontakt mit dem Lösemittel. Diese Volumenveränderung kann zur gezielten Einstellung der Gestalt und/oder Dimensionierung und/oder Menge der Hohlräume des porösen Formkörpers genutzt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, kann es optional vorgesehen sein, dass die Hilfsmaterialkomponente eine faserartige bzw. faserförmige Geometrie aufweist. Dabei kann die faserartige und/oder faserförmige Hilfskomponente vor und/oder während der Verfestigung der Grundmaterialkomponente zur Bildung des Rohformkörpers zumindest teilweise über ein Mittel gezielt ausgerichtet werden, sodass in dem Rohformkörper bzw. in dem Formkörper eine Anisotropie der durch die Hilfsmaterialkomponente gebildeten Hohlräume bzw. der Bauteileigenschaften des Formkörpers ausbildbar sind. Das Mittel zur gezielten Ausrichtung der faserförmigen und/oder faserartigen Hilfsmaterialkomponente kann beispielsweise innerhalb der additiven Fertigungsvorrichtung angeordnet oder ausgebildet sein. Beispielsweise wird die faserförmige und/oder faserartige Hilfsmaterialkomponente durch einen Beschichter und/oder ein horizontal verfahrbares Rakel, insbesondere der additiven Fertigungsvorrichtung, ausgerichtet. Die durch die ausgerichtete, faserartige und/oder faserförmige Hilfsmaterialkomponente gebildeten Hohlräume des Formkörpers können beispielsweise zu einem kraftrichtungsabhängigen Bauteilverhalten des Formkörpers führen. D. h. z. B., dass bei Anlegen einer äußeren Kraft an einen derartigen Formkörper abhängig von dem Angriffsort der äußeren Kraft ein unterschiedlichen Verformungsverhalten des Formkörpers erreichbar ist.
Beispiele für die Verwendung von Hilfsmaterialkomponente-Lösemittel-Paaren können für das vorliegende Verfahren beispielhaft genannt werden: Polystyrol lösbar durch Aceton; Polyamid 6 (PA6) lösbar durch Methansäure; Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS) oder Polyurethan (PU) jeweils lösbar durch Tetrahydrofuran; Polypropylen (PP) lösbar durch Dekalin oder Butylacetat.
Optional kann es ferner vorgesehen sein, dass nach dem zumindest teilweisen Entfernen der Hilfsmaterialkomponente an zumindest einer Oberfläche des Formkörpers eine zumindest oberflächliche Nachbehandlung ausgeführt wird, wobei die Nachbehandlung ein Beschichten der Oberfläche und/oder eine thermische Energieeinwirkung auf die Oberfläche umfassen kann, insbesondere erfolgt eine Tauchbeschichtung des Formkörpers. Durch die Nachbehandlung können die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Formkörpers verändert werden. Beispielsweise kann durch eine zumindest oberflächliche Wärmebehandlung des porösen Formkörpers dessen Festigkeit verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch eine äußere Wärmebehandlung zumindest abschnittsweise die Randschicht des Formkörpers angeschmolzen und damit eine zumindest abschnittsweise geschlossene bzw. versiegelte Oberfläche des Formkörpers erzielt werden. Insbesondere ein Tauchbeschichten des porösen Formkörpers kann zu einer gezielten Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Formkörpers führen. Insbesondere dann, wenn der poröse Formkörper eine offenporige Struktur aufweist, kann durch ein Tauchen des Formkörpers in ein Beschichtungsmittel nicht nur die von außen sichtbare Oberfläche des Formkörpers sondern zumindest teilweise auch die im Inneren des Formkörpers liegende Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial versehen werden. Hierbei kann beispielsweise dann, wenn der porösen Formkörper als Katalysator verwendet werden soll, durch dessen Tauchbeschichtung eine schnelle, zuverlässige und technisch wirksame Beschichtung auch der in dessen Inneren liegenden Bereich des Formkörpers realisiert werden.
Es ist möglich, dass für die additive Herstellung des Rohformkörpers ein Baumaterialgemisch verwendet wird, das zumindest im verfestigten, den Formkörper bildenden Zustand zu einer Härte des Formkörpers von weniger als Shore 45 A, bevorzugt zu einer Härte von weniger als Shore 25 A, besonders bevorzugt zu einer Härte von weniger als Shore 15 A führt. Die Elastizität und die Härte des Formkörpers wird hierbei von dem Baumaterialgemisch und der Art und Weise der porösen Struktur des Formkörpers in deren Wechselwirkung bestimmt.
Neben dem Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers und/oder einen Formkörper, insbesondere ein Fahrzeugbauteil, mit einer zumindest abschnittsweisen porösen Struktur hergestellt in einem hierin beschriebenen additiven Verfahren.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder auf den erfindungsgemäßen Formkörper übertragbar bzw. anzuwenden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung zur Erzeugung eines Baumaterialgemischs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Prinzipdarstellung einzelner Schritte zur additiven Herstellung eines Rohformkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine Prinzipdarstellung einzelner Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung eines mit Hohlräumen versehenen porösen Formkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine Prinzipdarstellung eines porösen Formkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine Prinzipdarstellung eines porösen Formkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine Prinzipdarstellung eines porösen Formkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7 eine Prinzipdarstellung einer additiven Fertigungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren zeigen ein Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen 2 versehenen porösen Formkörpers 1. Hierbei wird zunächst ein dispersionsartiges bzw. -förmiges Baumaterialgemisch 3 bereitgestellt oder ausgebildet. Dies kann, wie beispielshaft in 1 gezeigt, durch das Zusammenführen und Verrühren einer, insbesondere pulverförmigen, Grundmaterialkomponente 4 und einer, insbesondere ebenfalls pulverförmigen, Hilfsmaterialkomponente 5 in einem Behältnis 6 unter Verwendung eines Rührwerks 7 erfolgen. Das Baumaterialgemisch 3 besteht dabei aus einer vermittels energiereicher Strahlung verfestigbaren Grundmaterialkomponente 4 und der Hilfsmaterialkomponente 5, wobei die Hilfsmaterialkomponente 5 in dem Baumaterialgemisch 3 bzw. dem daraus gebildeten Rohformkörper 8 verteilt angeordnet ist.
In 2 sind einzelne Schritte zur additiven Herstellung eines Rohformkörpers dargestellt, dabei wird für das additive Fertigungsverfahren beispielhaft auf ein als Baumaterial Kunststoff verwendendes selektives Lasersintern bzw. Laserschmelzen (SLS/SLM) abgestellt. Bei dem SLM-Verfahren wird das im Wesentlichen pulverförmige Baumaterialgemisch 3 als Baumaterialschicht 30 aufgetragen. Die Baumaterialschicht 30 wird mit einer energiereichen Strahlung 31 beaufschlagt, beispielsweise kann ein punktueller Energieeintrag 32 durch einen Lasers erfolgen. Die energiereiche Strahlung 31 tritt aus einer Lichtquelle 33 (z. B. ein Laser) aus und kann optional von wenigstens einem Spiegelelement 34, z. B. einer Scannervorrichtung, derart abgelenkt werden, dass die energiereiche Strahlung 31 punktuell, linienartig und/oder flächig auf dem Baumaterialschicht 30 auftrifft, wobei die Intensität und/oder Belichtungszeit der energiereichen Strahlung 11 innerhalb der Baumaterialschicht 30 gezielt bereichsabhängig unterschiedlich bzw. veränderbar sein kann. Die Intensität und/oder Belichtungszeit der energiereichen Strahlung 11 wird durch eine entsprechende Ansteuerung der Spiegelelemente 34 eingestellt.
Durch die Beaufschlagung des als Baumaterialschicht 30 abgelegten Baumaterialgemischs 3 erfolgt dessen sukzessives Aufschmelzen bzw. dessen selektives Verfestigen zur Bildung des Rohformkörpers 8. Nachdem die zumindest bereichsweise bzw. selektive Verfestigung bzw. Aufschmelzen der Baumaterialschicht 30 erfolgt ist, wird die Baumaterialschicht 30 durch Bewegung eines diese Baumaterialschicht 30 tragenden Trägers (nicht dargestellt) abgesenkt. Vorzugsweise erfolgt ein Absenken um den Betrag einer Schichtdicke. Anschließend erfolgt ein weiterer Auftrag einer aus Baumaterialgemisch 3 bestehenden weiteren Baumaterialschicht 30'. Für den Auftrag der Baumaterialschichten 30, 30' und/oder deren Ebnung kann ein Beschichter 35, auch als Rakel oder als (Re-)Coater bezeichnet, verwendet werden.
An den mit Stellen der Baumaterialschicht, an welchen ein Energieeintrag durch die energiereiche Strahlung erfolgte, wird das z. B. pulverförmige Baumaterialgemisch 3 aufgeschmolzen und damit verfestigt. Damit bilden sich verfestigte Bereiche 36 und unverfestigte Bereiche 37 des Baumaterialgemisch 3, wobei die unverfestigten Bereiche 36 nach dem Aufbauprozess entfernt, z. B. abgesaugt, werden. Die verfestigten Bereiche 37 des Baumaterialgemisch 3 bilden den Rohformkörper 8.
Die Ausbildung von Hohlräumen der porösen Struktur des Rohformkörpers 8 erfolgt durch Entfernen zumindest eines Teils, insbesondere durch vollständiges Entfernen, der Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörper 8 unter Bildung des zumindest abschnittsweise porösen Formkörpers 1, vgl. 3. Durch die, während der Verfestigung des Rohformkörpers 8 über die Grundmaterialkomponente 4 eingeschlossene oder zumindest abschnittsweise umschlossene Hilfsmaterialkomponente 5 werden Hohlräume 2 innerhalb des Rohformkörpers 8 gebildet. Hierbei kann die Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörpers 8 ausgewaschen bzw. aus dem Rohformkörpers 8 entfernt werden, so dass die dann zumindest teilgeleerten Räume die Hohlräume 2 des Formkörpers 1 bilden. Auf Grund dessen, dass das Baumaterialgemisch 3 eine Dispersion bildet, wobei die Grundmaterialkomponente 4 das Dispersionsmedium und die Hilfsmaterialkomponente 5, insbesondere in Form eines Feststoffs, die disperse Phase bildet, kann zumindest teilweisen ein Entfernen der Hilfsmaterialkomponente 5 aus der verfestigten Grundmaterialkomponente 4 einen porösen Formkörper 1 ausbilden.
In der dargestellten Ausführungsform wird ein dispersionsartiges bzw. - förmiges Baumaterialgemisch 3 verwendet, dessen Hilfsmaterialkomponente 5 in fester Form, insbesondere in Partikelform, vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Hilfsmaterialkomponente 5 des Baumaterialgemischs 3 in gasförmiger Form und/oder in flüssiger Form vorliegen.
Alternativ zu dem in den Figuren dargestellten selektiven Laserschmelzverfahren (SLM) kann das erfindungsgemäß angewandte additive Fertigungsverfahren zur Bildung des Rohformkörpers 8 auf einem der folgenden Prinzipien arbeiten: Stereolithographieverfahren (SLA) und/oder Continuous Liquid Interface Production-Verfahren (CLIP) bzw. ein Digital Light Synthesis Verfahren (DLS) und/oder selektives Lasersinterverfahren (SLS) und/oder ein Digital Light Synthesis-Verfahren (DLS) und/oder Multi-Jet Modeling-Verfahren (MJM) und/oder Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM) und/oder ein Multi Jet Fusion-Verfahren (MJF). Gemein ist den genannten Verfahren, dass Energie auf ein Baumaterialgemisch derart einwirkt, dass selektiv und sukzessiv ein Formkörper 1 aufgebaut wird. Das additive Fertigungsverfahren kann alternativ oder zusätzlich ein Verfahren sein, das auf Grundlage der Photopolymerisation arbeitet, d. h. es erfolgt eine Verfestigung eines Baumaterialgemischs zumindest abschnittsweise durch den Effekt der Photopolymerisation.
Wie in 3 dargestellt, kann zumindest teilweise die Hilfsmaterialkomponente 5 durch Vibrationen 40 und/oder durch Kompression 41 und/oder durch die Verwendung eines Lösemittels 42 aus dem Rohformkörpers 8 zur Bildung des Formkörpers 1 entfernt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Hilfsmaterialkomponente 5 durch Einwirkung thermischer Energie (nicht dargestellt) und/oder durch Expansion (nicht dargestellt) aus dem Rohformkörpers 8 entfernt werden. Beispielsweise kann durch Beaufschlagung des Rohformkörpers 8 mit Ultraschall die Hilfsmaterialkomponente 5 aus diesem zumindest abschnittsweise herausgetrennt werden. Sofern die Hilfsmaterialkomponente 5 durch ein Lösemittel 42 lösbar ist, kann durch Beaufschlagung des Rohformkörpers 8 mit einem entsprechenden Lösemittel 42 die Hilfsmaterialkomponente 5 zumindest teilweise aus dem Rohformkörpers 8 getrennt werden. Zum zumindest teilweisen Entfernen der Hilfsmaterialkomponente 5 kann auch eine Kombination der oben genannten Möglichkeiten, also z. B. ein in Vibration versetzen des Formkörpers 1 und ein, insbesondere zeitgleiches, Komprimieren des Formkörpers 1, angewendet werden.
Auf Grund des elastischen Verhaltens des Rohformkörpers 8 kann es vorgesehen sein, zum Entfernen der Hilfsmaterialkomponente 5 den Rohformkörper 8 zumindest abschnittsweise einer Kompression 41 und/oder einer Expansion (nicht dargestellt) auszusetzen. Während der Kompression und/oder Expansion des Rohformkörpers 8 wird die in und/oder an dem Rohformkörper 8 befindliche Hilfsmaterialkomponente 5 zumindest teilweise von dem Rohformkörper 8 getrennt wird. Hierzu kann wenigstens eine Druckkraft 15 auf den Rohformkörpers 8 einwirken, vgl. 3.
Die Trennung der Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörpers 8 kann dadurch verbessert werden, dass zumindest während der Kompression des Rohformkörpers 8 die Hilfsmaterialkomponente 5 ein geringeres elastisches Verhalten und/oder eine höhere Härte aufweist, als die Grundmaterialkomponente 4. Damit wird es erreicht, dass während der Kompression des Rohformkörpers 8 eine zumindest abschnittsweise Verdrängung und/oder eine zumindest abschnittsweise Zerstörung der Struktur der Grundmaterialkomponente 4 erfolgt, wobei die Hilfsmaterialkomponente 5 die Verformung nicht in demselben Maße „mitmacht“ und deshalb eine Relativbewegung zu der Grundmaterialkomponente 4 ausführt. Die durch die auch auf die Hilfsmaterialkomponente 5 wirkende Druckkraft 15 kann zu einer Ausweichbewegung der Hilfsmaterialkomponente 5 nach außerhalb des Rohformkörpers 8 führen und damit das Entfernen der Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörper 8 begünstigen.
Auch im Falle einer zumindest abschnittsweisen Expansion des Rohformkörpers 8 kann es vorteilhaft sein, dass zumindest während der Expansion des Rohformkörpers 8 die Hilfsmaterialkomponente 5 ein geringeres elastisches Verhalten bzw. eine höhere Härte als die Grundmaterialkomponente 4 aufweist. Damit wird es erreicht, dass sich die durch die Grundmaterialkomponente 4 gebildeten und die Hilfsmaterialkomponente 5 einschließenden und/oder zumindest abschnittsweise umschließenden Hohlräume 2, zumindest temporär, sich derart erweitern und/oder Öffnungen bilden, dass zumindest teilweise eine in den Hohlräumen 2 angeordnete oder ausgebildete Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörper 8 entfernt werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Kräfte auf den Rohformkörpers 8 einwirken, welche diesen zumindest abschnittsweise komprimieren und zumindest abschnittsweise expandieren, um die Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörpers 8 zumindest teilweise zu entfernen. Hierzu kann sowohl eine von außen aufgebrachte Zugkraft (nicht dargestellt), als auch eine von außen aufgebrachte Druckkraft 15 zeitgleich, vorzugsweise an unterschiedlichen Angriffspunkten, auf den Rohformkörpers 8 einwirken.
Als Grundmaterialkomponente 4 kann beispielsweise ein, insbesondere elastischer, Kunststoff und/oder ein, insbesondere elastisches, Kunstharz verwendet werden. Zum Beispiel wird ein Elastomer für die Grundmaterialkomponente verwendet, wie beispielsweise EPU40 oder SIL30.
Als Hilfsmaterialkomponente 5 kann ein Kunststoff und/oder ein Kunstharz, bevorzugt ein thermisch löslicher und/oder durch ein Lösemittel 42 löslicher Kunststoff und/oder ein thermisch lösliches und/oder durch ein Lösemittel 42 lösliches Kunstharz, besonders bevorzugt Polyvinylacetat (PVAC) und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) und/oder Salz und/oder Steinsatz und/oder Zucker und/oder Polystyrol (PS) und/oder Polyamid (PA) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polyurethan (PU) und/oder Polypropylen (PP) verwendet werden. Auch Polyethylenglycol (PEG) und/oder Polyvinylpyrrolidon (PVP) haben sich als gut verwendbare Materialien für die Hilfsmaterialkomponente 4 erwiesen, wobei für diese Materialen optional Wasser als Lösungsmittel anwendbar ist.
Nach dem zumindest teilweisen Entfernen der Hilfsmaterialkomponente 5 kann an zumindest einer Oberfläche des Formkörpers 1 eine wenigstens oberflächliche Nachbehandlung (nicht dargestellt) ausgeführt werden, wobei die Nachbehandlung ein Beschichten (nicht dargestellt) der Oberfläche und/oder eine thermische Energieeinwirkung auf die Oberfläche umfasst, insbesondere erfolgt eine Tauchbeschichtung des Formkörpers 1.
Der aufgebaute Formkörper 1 kann eine Härte von weniger als Shore 45 A, bevorzugt eine Härte von weniger als Shore 25 A, besonders bevorzugt eine Härte von weniger als Shore 15 A aufweisen. Dies wird durch die poröse Struktur und das verwendete Baumaterialgemisch, insbesondere die verwendete Grundmaterialkomponente 4, erreicht.
Der Formkörper 1 weist ein elastisches Verhalten und eine Bruchdehnung von mindestens 25%, bevorzugt von mindestens 125 %, besonders bevorzugt von mindestens 250 %, höchst bevorzugt von mindestens 400 % auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Formkörper 1 ein elastisches Verhalten und ein Rückstellverhalten mit einem Druckverformungsrest (DVR) von kleiner 50 %, bevorzugt von kleiner 35 %, besonders bevorzugt von kleiner 25 % auf.
In den 4 bis 6 sind unterschiedliche Ausgestaltungen eines Formkörper 1, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, dargestellt, wobei der Formkörper 1 mit einer Hohlräume 2 aufweisenden, zumindest abschnittsweisen porösen Struktur versehen ist und der Formkörper 1 in einem additiven Verfahren hergestellt wurde. In 4 weist der Formkörper 1 einen geschichteten bzw. sandwichartgien Aufbau auf, wobei in einer ersten äußeren Schicht 20 und in einer zweiten äußeren Schicht 22 (Deckschichten) keine Hohlräume 2 und in einer inneren Schicht 21 eine Hohlräume 2 aufweisende poröse Struktur ausgebildet ist. Hierzu wurde zur Bildung der äußeren Schichten 20, 22 ein Baumaterial verwendet, das ausschließlich die Grundmaterialkomponente 4 enthält. Zur Bildung der inneren Schicht 21 wurde ein Baumaterialgemisch 3 verwendet, das die Grundmaterialkomponente 4 und die Hilfsmaterialkomponente 5 umfasst. Während des additiven Herstellungsverfahrens kann gezielt bereichsweise bzw. selektiv das ausschließlich die Grundmaterialkomponente 4 aufweisende Baumaterial oder das Baumaterialgemisch 3 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Prozessparameter (z. B. Laserleistung) verändert werden, um die Verteilung bzw. den Anteil der Hilfsmaterialkomponente 5 in dem dann verfestigten Baumaterialgemisch 3 zu variieren bzw. einzustellen. Damit kann ein den gezeigten Schichtaufbau aufweisender Formkörper 1 gebildet werden. Selbstverständlich kann auch ein Formkörper 1 mit umgekehrtem oder einem gänzlich anders gestalteten Aufbau ausgebildet werden, d. h. mit einer ausschließlich die Grundmaterialkomponente 4 aufweisenden inneren Schicht und einer porösen bzw. ein Baumaterialgemisch verwendenden äußeren Schicht.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform weist der Formkörper 1 eine äußere, ausschließlich aus Grundmaterialkomponente 4 bestehende Schicht 20 auf, welche den Formkörper 1 zu einer Seite hin (hier beispielhaft die Oberseite) lückenlos abdeckt. Die anschließende weitere Schicht 23 weist unterschiedliche Bereiche 24, 24', 25 auf, wobei in zwei ersten Bereichen 24, 24' das zu deren Bildung verwendete Baumaterial ein Baumaterialgemisch 3 bestehend aus Grundmaterialkomponente 4 und Hilfsmaterialkomponente 5 bestanden hat, so dass sich ein mit Hohlräumen 2 versehene poröse Bereiche 24, 24' ausgebildet haben. In derselben weiteren Schicht 23 ist ein Teilbereich 25 mit einem Baumaterial aufgebaut worden, welcher ausschließlich aus der Grundmaterialkomponente 4 bestanden hat, folglich weist dieser Teilbereich 23 keine Hohlräume 2 zur Bildung einer porösen Struktur auf.
Schließlich zeigt 6 eine weitere optionale Ausgestaltungsmöglichkeit des Formkörpers 1, bei der der Formkörper 1 eine Ähnlichkeit zu der Struktur eines Integralschaums aufweist. Hierbei kann der Volumen- und/oder Gewichtsanteil der Hilfsmaterialkomponente 5 zwischen 0% und ca. 95% liegen, so dass sich entsprechende Anteile der die Poren bildenden Hohlräume 2 ergeben können. Der Verlauf der sich verändernden Volumen- oder Gewichtsanteile der Hilfsmaterialkomponente 5 kann, wie beispielhaft in 6 gezeigt, von einer äußeren Seite 26, 26' zu einem Innenbereich 27 kontinuierlich zunehmen. Beispielsweise ist ein gradueller Verlauf der Grundmaterialkomponente von 100% im Bereich der äußeren Seite 26, 26' auf 10 % im Innenbereich 27 und ein gradueller Verlauf der Hilfsmaterialkomponente 5 von 0 % im Bereich der äußeren Seite 26, 26' auf 90 % im Innenbereich 27 vorgesehen. Um dies zu erreichen, wird während des additiven Fertigungsverfahrens ein Baumaterialgemisch 3 verwendet, das bereichsabhängig einen unterschiedlichen Anteil an Hilfsmaterialkomponente 5 vorliegen hat.
In 7 ein alternatives additives Fertigungsverfahren zu Bildung des Rohformkörpers 8 gezeigt, hierbei handelt es sich um das so genannte Continuous Liquid Interface Production-Verfahren (CLIP). Dieses Verfahren wird beispielshaft für ein additives Fertigungsverfahren das ein flüssiges Baumaterialgemisch 3 bzw. ein eine aushärtbare flüssige Grundmaterialkomponente 4 aufweisendes Baumaterialgemisch 3 verwendet angeführt. Alternativ zu einem CLIP-Verfahren bzw. einem DLS-Verfahren kann ein SLA-Verfahren, insbesondere ein-SLA Bottom-Up-Verfahren verwendet werden.
Bei dem CLIP-Verfahren wird das im Wesentlichen flüssige Baumaterialgemisch 3 in einem, einen lichtdurchlässigen Boden 10 aufweisenden Behälterkörper 9 angeordnet. Durch den lichtdurchlässigen Boden 10 kann eine energiereiche Strahlung 11 bzw. ein punktueller, linienartiger und/oder flächiger Lichtstrahl den Boden 10 durchdringen und in einen Zwischenbereich 12 - auch als „dead zone“ bezeichnet - auftreffen. Die energiereiche Strahlung 11 tritt aus einer Lichtquelle 13 aus und kann optional von wenigstens einer, zumindest zwei Spiegelelemente (nicht dargestellt) aufweisenden Spiegelvorrichtung (nicht dargestellt) derart abgelenkt werden, so dass die energiereiche Strahlung 11 in dem Zwischenbereich 12 punktuell, linienartig oder flächig auftrifft, wobei die Intensität und/oder Belichtungszeit der energiereichen Strahlung 11 innerhalb der Auftrefffläche im Zwischenbereich 12 gezielt bereichsabhängig unterschiedlich sein kann. Die Intensität und/oder Belichtungszeit der energiereichen Strahlung 11 wird durch eine entsprechende Ansteuerung der sich vorzugsweise frequenziell bewegenden Spiegelelementen eingestellt. Als Lichtquellen 13 können bereichsweise wenigstens ein Laser und/oder wenigstens eine UV-LED-Lichtquelle und/oder wenigstens eine ein sichtbares Licht aussendende Lichtquelle verwendet werden. Die Spiegelvorrichtung kann beispielsweise als Mikrospiegelarray ausgebildet sein.
Durch die Beaufschlagung des in dem bzw. benachbart zu dem Zwischenbereich 12 befindlichen Baumaterialgemischs 3 erfolgt dessen sukzessive selektive Verfestigung zur Bildung des Rohformkörpers 8. In dem Zwischenbereich 12 selbst erfolgt in der Regel keine Verfestigung des Baumaterialgemisch 3, da durch den permeablen und gasdurchlässigen Boden 10 ein Gas, und insbesondere Luft, hindurchtreten kann, welches verhindert, dass es bereits in dem Zwischenbereich 12 zu einer Verfestigung des Baumaterialgemisch 3 kommt. Hierbei wird die nahe dem Zwischenbereich 12 befindliche verfestigte Schicht durch das Anhaften an einer Trägerplatte 14 und durch die sukzessive bzw. schrittweise vertikale nach oben Bewegung der Trägerplatte 14 und das anschließende analoge Verfestigen einer weiteren Schicht und deren Anhaften an die bereits an der Trägerplatte 14 anhaftenden Schicht sukzessive ein Rohformkörper 8 gebildet. Die Ausbildung von Hohlräumen der porösen Struktur des Rohformkörpers 8 erfolgt durch Entfernen zumindest eines Teils, insbesondere durch vollständiges Entfernen, der Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörper 3 unter Bildung des zumindest abschnittsweise porösen Formkörpers 1. Durch die, während der Verfestigung des Rohformkörpers 8 über die Grundmaterialkomponente 4 eingeschlossene oder zumindest abschnittsweise umschlossene Hilfsmaterialkomponente 5 werden Hohlräume 2 innerhalb des Rohformkörpers 8 gebildet. Hierbei kann die Hilfsmaterialkomponente 5 aus dem Rohformkörpers 8 ausgewaschen bzw. aus dem Rohformkörpers 8 entfernt werden, so dass die dann zumindest teilgeleerten Räume die Hohlräume 2 des Formkörpers 1 bilden. Auf Grund dessen, dass das Baumaterialgemisch 3 eine Dispersion bildet, wobei die Grundmaterialkomponente 4 das Dispersionsmedium und die Hilfsmaterialkomponente 5, insbesondere in Form eines Feststoffs, die disperse Phase bildet, kann zumindest teilweisen ein Entfernen der Hilfsmaterialkomponente 5 aus der verfestigten Grundmaterialkomponente 4 einen porösen Formkörper 1 ausbilden.
Durch den für das CLIP- bzw. DLS-Verfahren spezifischen permeablen und insbesondere gasdurchlässigen Boden 10 kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Menge des den Boden 10 durchtretenden Gases derart eingestellt ist, bzw. derart einstellbar ist, dass zumindest eine Teilmenge des den Boden 10 durchtretenden bzw. durchdringenden Gases zur Bildung von Hohlräumen, insbesondere zur Bildung von relativ kleinen Hohlräumen, innerhalb des sich verfestigenden Baumaterialgemischs 3 verwendet wird. Damit kann die Schaffung eines porösen Formkörpers 1 durch das den Boden 10 durchdringende Gas unterstützt werden.
Bezugszeichenliste

1: Formkörper
2: Hohlraum
3: Baumaterialgemisch
4: Grundmaterialkomponente
5: Hilfsmaterialkomponente
6: Behältnis
7: Rührwerk
8: Rohformkörper
9: Behälterkörper
10: Boden von 9
11: energiereiche Strahlung
12: Zwischenbereich
13: Lichtquelle
14: Trägerplatte
15: Druckkraft
30, 30`: Baumaterialschicht
31: energiereiche Strahlung
32: Energieeintrag
33: Lichtquelle
34: Spiegelelement
35: Beschichter
36: verfestigter Bereich von 30, 30`
37: unverfestigter Bereich von 30, 30`
20: erste äußere Schicht
21: innere Schicht
22: zweite äußere Schicht
23: weitere Schicht
24: erster Bereich
25: Teilbereich
40: Vibration
41: Kompression
42: Lösungsmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004032093 A1 [0002]
DE 102011101857 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen (2) versehenen porösen Formkörpers (1), umfassend folgende Verfahrensschritte: - Ausbilden oder Bereitstellen eines dispersionsartigen bzw. -förmigen Baumaterialgemischs (3) aus einer, insbesondere vermittels energiereicher Strahlung (11, 31) verfestigbaren, Grundmaterialkomponente (4) und einer Hilfsmaterialkomponente (5), wobei die Hilfsmaterialkomponente (5) in dem Baumaterialgemisch (3) verteilt angeordnet ist, - additives Aufbauen eines Rohformkörpers (8) durch sukzessive selektive Verfestigung des dispersionsartigen bzw. -förmigen Baumaterialgemischs (3), - Ausbilden von Hohlräumen (2) in dem Rohformkörper (8) durch Entfernen zumindest eines Teils, insbesondere vollständiges Entfernen, der Hilfsmaterialkomponente (5) aus dem Rohformkörper (8) unter Bildung des zumindest abschnittsweise porösen Formkörpers (1), wobei - zumindest ein Baumaterialgemisch (3) verwendet wird, das zumindest im verfestigten, den Formkörper (1) bildenden Zustand zu einem elastischen Verhalten des Formkörpers (1) und zu einer Bruchdehnung des Formkörpers von mindestens 50 %, bevorzugt von mindestens 125 %, besonders bevorzugt von mindestens 250 %, höchst bevorzugt von mindestens 400 % und/oder zu einem Rückstellverhalten des Formkörpers (1) mit einem Druckverformungsrest von kleiner 50 %, bevorzugt von kleiner 35 %, besonders bevorzugt von kleiner 25 % führt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als vermittels energiereicher Strahlung (11, 31) verfestigbare Grundmaterialkomponente (4) eine vermittels energiereicher Strahlung (11, 31) aushärtbare flüssige Grundmaterialkomponente (4) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Baumaterialgemisch (3) verwendet wird, das zumindest teilweise pulverförmig ist, insbesondere ist die Grundmaterialkomponente (4) und/oder die Hilfsmaterialkomponente (5) pulverförmig.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dispersionsartiges bzw. dispersionsförmiges Baumaterialgemisch (3) verwendet wird, dessen Hilfsmaterialkomponente (5) in flüssiger und/oder in fester und/oder in gasförmiger Form vorliegt, insbesondere ist die Hilfsmaterialkomponente (5) in Partikelform in dem Baumaterialgemisch (3) enthalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das additive Herstellungsverfahren ein, insbesondere auf Grundlage der Photopolymerisation arbeitendes, Stereolithographieverfahren (SLA) und/oder selektives Laserschmelzverfahren (SLM) und/oder selektives Lasersinterverfahren (SLS) und/oder Continuous Liquid Interface Production-Verfahren (CLIP) und/oder Digital Light Synthesis-Verfahren (DLS) und/oder Multi-Jet Modeling (MJM) und/oder Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM) und/oder ein Multi Jet Fusion-Verfahren (MJF) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum zumindest teilweisen Entfernen der Hilfsmaterialkomponente (5) der Rohformkörper (8) Vibrationen (40) ausgesetzt und die in und/oder an dem Rohformkörper (8) befindliche Hilfsmaterialkomponente (5) entfernt wird, insbesondere wird die Hilfsmaterialkomponente (5) zumindest teilweise durch Verwendung von Ultraschall aus dem Rohformkörper (8) entfernt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum zumindest teilweisen Entfernen der Hilfsmaterialkomponente (5) der Rohformkörper (8) mit einem die Hilfsmaterialkomponente (5) lösenden Lösemittel (42) und/oder mit thermischen Energie beaufschlagt und die in und/oder an dem Rohformkörper (8) befindliche Hilfsmaterialkomponente (5) gelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die verfestigte Grundmaterialkomponente (4) des Rohformkörpers (8) zumindest abschnittsweise ein elastisches Verhalten aufweist und zum Entfernen der Hilfsmaterialkomponente (5) der Rohformkörper (8) zumindest abschnittsweise einer Kompression (41) und/oder einer Expansion ausgesetzt wird und eine elastische Verformung erfährt, wobei während der Kompression (41) und/oder Expansion des Rohformkörpers (8) die in und/oder an dem Rohformkörper (8) befindliche Hilfsmaterialkomponente (5) zumindest teilweise von dem Rohformkörper (8) getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während der Kompression (41) des Rohformkörpers (8) die Hilfsmaterialkomponente (5) ein geringeres elastisches Verhalten aufweist als die Grundmaterialkomponente (4) und während der Kompression (41) eine zumindest abschnittsweise Verdrängung und/oder eine zumindest abschnittsweise Zerstörung der Struktur der Grundmaterialkomponente (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während der Expansion des Rohformkörpers (8) die Hilfsmaterialkomponente (5) ein geringeres elastisches Verhalten aufweist als die Grundmaterialkomponente (4) und sich die, durch die Grundmaterialkomponente (4) gebildeten und die Hilfsmaterialkomponente (5) einschließenden Hohlräume (2) zumindest temporär derart erweitern und/oder Öffnungen bilden, dass zumindest teilweise eine in den Hohlräumen (2) angeordnete oder ausgebildete Hilfsmaterialkomponente (5) aus dem Rohformkörper (8) entfernt werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterialkomponente (4) ein, insbesondere elastischer, Kunststoff und/oder ein, insbesondere elastisches, Kunstharz, bevorzugt ein Elastomer, besonders bevorzugt EPU40 oder SIL30 verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsmaterialkomponente (5) ein Kunststoff und/oder ein Kunstharz, bevorzugt ein thermisch löslicher und/oder durch ein Lösemittel (42) löslicher Kunststoff und/oder Kunstharz, besonders bevorzugt ein Polyvinylacetat und/oder Polyvinylalkohol (PVA) und/oder Salz und/oder Steinsatz und/oder Zucker und/oder Polystyrol (PS) und/oder Polyamid (PA) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polyurethan (PU) und/oder Polypropylen (PP) und/oder Polyethylenglycol (PEG) und/oder Polyvinylpyrrolidon (PVP) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zumindest teilweisen Entfernen der Hilfsmaterialkomponente (5) an zumindest einer Oberfläche des Formkörpers (1) eine zumindest oberflächliche Nachbehandlung ausgeführt wird, wobei die Nachbehandlung ein Beschichten der Oberfläche und/oder eine thermische Energieeinwirkung auf die Oberfläche umfasst, insbesondere erfolgt eine Tauchbeschichtung des Formkörpers (1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Baumaterialgemisch (3) verwendet wird, das zumindest im verfestigten, den Formkörper (1) bildenden Zustand zu einer Härte des Formkörpers (1) von weniger als Shore 45 A, bevorzugt zu einer Härte von weniger als Shore 25 A, besonders bevorzugt zu einer Härte von weniger als Shore 15 A führt.
Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise mit Hohlräumen (2) versehenen porösen Formkörpers (1).
Formkörper (1), insbesondere Fahrzeugbauteil, mit einer zumindest abschnittsweisen porösen Struktur hergestellt in einem additiven Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.