DE102019132253A1

DE102019132253A1 - Herstellvorrichtung zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile

Info

Publication number: DE102019132253A1
Application number: DE102019132253.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schönmoser
Original assignee: AMCM GmbH
Current assignee: AMCM GmbH
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-02
Also published as: US20220371270A1; CN114746251A; EP4065345A1; WO2021104803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Herstellvorrichtung zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile (20) durch schichtweises Aufbringen mittels mindestens einer Beschichtungseinheit (10) und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials (14) mittels mindestens einer Bestrahlungseinheit (11), umfassend einen Bauschacht (13) und einen Träger (15) mit einer Bauplattform (14), wobei das Bauteil (10) auf der Bauplattform (14) innerhalb des Bauschachtes (12) aufbaubar ist, wobei der Bauschacht (12) gegenüber der Bauplattform (14) in der Höhe relativ veränderbar ist und gegenüber dieser während des schichtweisen Aufbringens abdichtbar ist, indem während des schichtweisen Aufbringens zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes (13) und dem Träger (15) ein Spalt (30) ausgebildet ist derart, dass ein Teil des Aufbaumaterials (17) zumindest teilweise eindringen kann, um dadurch den Bauschacht (13) gegenüber dem Träger (15) abzudichten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Herstellvorrichtung zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile durch schichtweises Aufbringen und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials. Weiter betrifft die Erfindung ein Herstellverfahren zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile sowie ein System, umfassend eine entsprechende Herstellvorrichtung.
Herstellvorrichtungen und entsprechende Verfahren zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile durch schichtweises Aufbringen und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Zum schichtweisen Aufbringen ist üblicherweise mindestens eine entsprechende Beschichtungseinheit vorgesehen. Für das örtlich selektive Verfestigen wird üblicherweise mindestens eine entsprechende Bestrahlungseinheit (z. B. umfassend mindestens einen Laser) bereitgestellt.
Weiterhin ist es bekannt, das dreidimensionale Bauteil auf einer Bauplattform aufzubauen, die von einem Träger (Bauplattform-Träger) gehalten wird. Konkret kann das Bauteil innerhalb eines Bauschachtes aufgebaut werden.
US 2018/0345411 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines Produktes, wobei die Vorrichtung eine sogenannte Röhre umfasst, die (vertikal) relativ zu einer Plattform beweglich ist. Konkret verharrt die Röhre dazu in ihrer Position und die Plattform wird (aktiv) innerhalb der Röhre zwischen einer Startposition und einer tieferliegenden Endposition bewegt.
Um zu verhindern (oder zumindest zu erschweren), dass Aufbaumaterial zwischen Röhre und Plattform eindringt, ist in US 2018/0345411 A1 eine Dichtung aus Gummi oder Filz vorgesehen, die an einer Kante der Plattform angebracht ist und sich in Umfangsrichtung erstreckt. Derartige Dichtungen werden jedoch als nachteilig empfunden. Insbesondere wurde erkannt, dass es zu einem Verklemmen der Bauplattform kommen kann. Gerade bei hohen Temperaturen können auch Schäden an den Dichtungen auftreten (bis hin zu einem Schmelzen derselben).
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfache und dennoch effektive Lösung bereitzustellen, um einen Bauschacht einer Herstellvorrichtung zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile gegenüber einer Bauplattform, insbesondere auch bei hohen Temperaturen, abzudichten.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch eine Herstellvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Herstellvorrichtung zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile durch schichtweises Aufbringen mittels mindestens einer Beschichtungseinheit (als Bestandteil der Herstellvorrichtung) und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials mittels mindestens einer Bestrahlungseinheit (als Bestandteil der Herstellvorrichtung), umfassend einen Bauschacht und einen Träger sowie eine Bauplattform, wobei das Bauteil auf der Bauplattform innerhalb des Bauschachtes aufbaubar ist, wobei der Bauschacht gegenüber der Bauplattform (mittels einer Höhenverstelleinrichtung) in der Höhe relativ veränderbar ist (beispielsweise indem die Bauplattform abgesenkt wird) und gegenüber dieser und/oder dem Träger während des schichtweisen Aufbringens abdichtbar ist, indem während des schichtweisen Aufbringens zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes und dem Träger ein Spalt ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass ein Teil des Aufbaumaterials zumindest teilweise eindringen kann, um dadurch den Bauschacht gegenüber der Bauplattform bzw. dem Träger abzudichten.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, einen Spalt zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes und einem Träger auszubilden derart, dass zwar ein Teil des Aufbaumaterials in diesen Spalt eindringen kann, jedoch aufgrund der Konfiguration und Anordnung des Spaltes am weiteren Vordringen gehindert wird. Dadurch kann auf Dichtungen aus Gummi oder Filzmaterial verzichtet werden. Insbesondere wird eine vergleichsweise einfache und dennoch zuverlässige Abdichtung (insbesondere auch bei hohen Temperaturen) erreicht.
Insofern nachfolgend bzw. in den Ansprüchen ein „Spalt“ genannt ist, soll damit insbesondere der Spalt zwischen der Innenfläche des Bauschachtes und dem Träger bzw. („und/oder“) der Bauplattform gemeint sein, wenn nichts Abweichendes zum Ausdruck gebracht wird.
Insbesondere kann in dem Spalt (unverfestigtes bzw. nicht aufgeschmolzenes) Aufbaumaterial durch seine Schwerkraft hineinrinnen und so für eine Dichtfunktion sorgen, so dass insbesondere kein weiteres (unverfestigtes) Aufbaumaterial nachfließen bzw. nachrinnen kann. Der Spalt in Verbindung mit dem Aufbaumaterial bildet vorzugsweise eine selbsthemmende Dichtung. Ggf. kann neben der Schwerkraft auch ein (Über-)Druck eines oberhalb des Spaltes anliegenden Gases (Prozessgases) ein Hineinrinnen von Material in den Spalt zumindest teilweise bewirken. Vorzugsweise wird ein derartiger Überdruck jedoch verhindert (insbesondere dadurch, dass an beiden Enden der in dem Spalt und ggf. unterhalb des Spaltes befindlichen Aufbaumaterial der gleiche Druck anliegt).
Das (unverfestigte) Aufbaumaterial kann einen ggf. (aufgrund der vertikalen Relativbewegung des Bauschachtes) frei werdenden Bereich (in dem vor der jeweiligen Relativbewegung noch der Bauschacht bzw. ein (unterer) Abschnitt desselben angeordnet war) auffüllen, sobald der Bauschacht relativ gegenüber der Bauplattform bewegt wird (z. B. durch Absenken der Bauplattform). Erfolgt dies aufgrund einer Selbsthemmung des Aufbaumaterials nicht (unmittelbar) nach einem jeweiligen Bewegungsvorgang des Bauzylinders, insbesondere um eine Schichtdicke, kann bei einem späteren Bewegungsvorgang dann entsprechend mehr Aufbaumaterial nachrinnen. Ein solcher Fall kann ggf. bei der in einem nächsten Schritt aufzutragenden Menge von Aufbaumaterial berücksichtigt werden und/oder ein Randbereich der Bauplattform kann von dem aufzubauenden Objekt freibleiben (also nicht genutzt werden), so dass ein nicht-gleichmäßiger Auftrag in diesem Bereich unproblematisch ist.
Die erfindungsgemäße Herstellvorrichtung ist insbesondere vorteilhaft zur Verarbeitung von pulverförmigem Aufbaumaterial bei (Verfestigungs-)Temperaturen von 300 °C oder mehr, insbesondere von 500 °C oder mehr. Zumindest bei konventionellen Dichtsystemen kann es bei solchen hohen Temperaturen zur Zerstörung der Dichtung kommen bzw. es sind teure Dichtungsmaterialien erforderlich. Alternativ ist auch eine Verwendung bei tieferen Temperaturen, ggf. auch unter 0 °C denkbar.
Insgesamt kann auf einfache Art und Weise ein Verklemmen der Bauplattform bzw. des Trägers gegenüber dem Bauschacht vermieden werden.
Der Bauschacht ist insbesondere gegenüber der Bauplattform in der Höhe relativ veränderbar. Das kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Bauplattform gegenüber dem Bauschacht abgesenkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Bauschacht zur Veränderung der Höhe (vertikalen Positionierung) angehoben werden (gegenüber einem Fixpunkt der Herstellvorrichtung, wie beispielsweise einer im Gebrauch einen Boden berührende Stand- bzw. Stützvorrichtung). Gegenüber einem Fixpunkt der Herstellvorrichtung kann also entweder die Bauplattform abgesenkt werden oder der Bauschacht angehoben werden oder beides. Besonders bevorzugt ist jedoch ein ausschließliches Absenken der Bauplattform.
Die Bauplattform kann strukturell gegenüber dem Träger abgegrenzt sein oder einen integralen (ggf. monolithischen) Bestandteil des Trägers bilden. In einem solchen Fall soll als Bauplattform insbesondere eine obere Oberfläche des Trägers angesehen werden.
Der Träger kann zumindest abschnittsweise, insbesondere über zumindest 50 % seiner vertikalen Erstreckung, ggf. über seine gesamte vertikale Erstreckung so breit wie oder breiter als die Bauplattform sein.
Eine Projektion der Bauplattform auf eine horizontale Ebene kann vollständig innerhalb einer Projektion des Trägers auf die horizontale Ebene liegen.
Besonders bevorzugt ist zur Abdichtung zumindest in einem Zustand, ggf. in mehreren oder allen Zuständen, während des schichtweisen Aufbringens unterhalb des Spaltes und/oder unterhalb eines unteren Endes des Bauschachtes ein Abschnitt, insbesondere eine Tasche, ausgebildet ist, die sich insbesondere mit fortschreitendem schichtweisen Aufbringen sukzessive vergrößert und mit Aufbaumaterial füllt. Der Abschnitt (die Tasche) ist vorzugsweise (unmittelbar) mit dem unteren Ende des Spaltes verbunden, so dass Aufbaumaterial aus dem Spalt in den Abschnitt (die Tasche) rinnen kann. Der Abschnitt (die Tasche) kann im Querschnitt reckteckförmig und/oder im Dreidimensionalen ringförmig ausgebildet sein.
Der Spalt ist vorzugsweise in zumindest einem Zustand (ggf. auch in einem Ausgangszustand bei der Herstellung des dreidimensionalen Objektes), zumindest teilweise, nach unten hin offen (nicht dicht bzw. nicht abgedichtet), insbesondere an seinem unteren Ende mit dem obigen Abschnitt (Tasche) verbunden.
Vorzugsweise ist in zumindest einem Zustand (ggf. in einem Ausgangzustand und/oder in zumindest einem Zwischenzustand) eine (Hohlraum-)Verbindung (insbesondere mittels des obigen Abschnittes bzw. der obigen Tasche) zwischen einem unteren Ende des Spaltes und einem Volumen-Bereich (vorzugsweise zwischen einer Innenwand eines Trägerschachtes und einer Außenwand des Bauschachtes), besteht, der oberhalb des Niveaus des unteren Endes liegt, beispielsweise mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 50 % einer vertikalen Erstreckung des Spaltes oberhalb eines Niveaus des unteren Endes liegt und/oder mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 10 cm oberhalb eines Niveaus eines unteren Endes des Spaltes liegt.
Konkret kann eine Struktur ausgebildet sein, die den Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger umfasst sowie ein weiteres Volumen (insbesondere ggf. einen weiteren Spalt, vorzugsweise zwischen einer Innenwand eines Trägerschachtes und einer Außenwand des Bauschachtes), der/das mit dem Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger verbunden ist (so dass ein fiktives Teilchen, insbesondere ein Partikel des Aufbaumaterials, zwischen dem Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger und dem weiteren Volumen/Spalt übertreten kann). Das weitere Volumen bzw. der weitere Spalt kann vorzugsweise von einem fiktiven Teilchen nur dadurch erreicht werden, dass der Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger bis zu seinem unteren Ende durchlaufen wird.
Konkret kann eine Abdichtung, insbesondere Selbsthemmung, in Bezug auf nachströmendes Aufbaumaterial dadurch erzielt werden, dass Aufbaumaterial den Spalt bis zu einem unteren Ende auffüllt und ggf. (je nach relativer Höhe des Bauschachtes) auch einen Raum unterhalb des Spaltes auffüllt. Ggf. kann das Aufbaumaterial auch teilweise nach oben (z. B. vertikal nach oben) weiter vordringen (ausgehend von dem unteren Ende), insbesondere so dass aufgrund von Reibungskräften und ggf. einer Gewichtskraft des aufgestiegenen Anteils, ein Weiterströmen unterbunden wird.
Abschnittsweise kann ein Volumen gebildet sein (einschließend den Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger), das im Querschnitt (insbesondere in einem Vertikalschnitt) U-förmig oder V-förmig ist.
Eine vertikale Erstreckung des Spaltes zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger kann sich während des Herstellvorgangs ändern, insbesondere sich verkürzen. Insoweit weiter oben und nachfolgend Dimensionierungen des Spaltes und damit zusammenhängende Abschnitte (insbesondere das oben bereits eingeführte weitere Volumen bzw. der oben erwähnte weitere Spalt) betroffen sind, gilt dies vorzugsweise zumindest für einen Zustand (insbesondere für einen Ausgangszustand und/oder einen Zustand, bei dem der jeweilige Spalt eine maximale Länge aufweist) während des Herstellvorganges.
Der Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Träger erstreckt sich zumindest in einem Zustand während des Herstellvorganges vorzugsweise über zumindest 20 %, weiter vorzugsweise zumindest 50 %, ggf. mindestens 80 % einer vertikalen Erstreckung des Bauschachtes (gerechnet von einem unteren Ende desselben bis vorzugsweise zu einem oberen Ende, an dem mittels der Beschichtungseinheit schichtweise Material zugeführt wird und/oder bis zu einem oberen Flansch).
Der Spalt kann hohl-zylindrisch ausgebildet sein (insbesondere mit kreisförmigen oder vieleckigen, insbesondere viereckigen, vorzugsweise rechteckigen, ggf. quadratischen, Querschnitt) und/oder einen Ringraum ausbilden, der den Träger umgeben kann.
Zumindest in einem (horizontalen) Querschnitt kann der Spalt einen insbesondere geschlossenen (beispielsweise kreisförmigen oder vieleckigen, insbesondere rechteckigen oder quadratischen und/oder an eine Außen-Geometrie des Trägers angepassten) Ring ausbilden.
Vorzugsweise wird der Spalt durch ein (insbesondere hohlzylindrisches) Volumen gebildet, in das auch der Bauschacht eindringen kann (bzw. aus dem der Bauschacht beim Herstellen, insbesondere sukzessive, entfernt werden kann, beispielsweise durch Absenken der Plattform). Insoweit hier und im Folgenden von einem Zylinder die Rede ist, ist vorzugsweise ein Zylinder gemeint, der einen kreisförmigen Querschnitt haben kann, jedoch nicht haben muss (beispielsweise sind auch vieleckige, insbesondere viereckige, ggf. quadratische, Querschnitte möglich).
Insbesondere ist der Spalt ausgebildet, wenn die erste Schicht mittels der Beschichtungseinheit aufgebracht wird.
Der (insbesondere nach unten offene) Spalt kann sich ggf. sukzessive (mit jedem weiteren Auftragungsschritt) verkürzen.
Ausführungsgemäß kann der Spalt durch ein Ineinander-Schieben von Bauschacht und einem den Träger umfassenden Element (Bauteil) gebildet werden.
Vorzugsweise ist der Spalt befüllbar, indem ein Beschichter (bzw. die Beschichtungseinheit) Aufbaumaterial aufträgt und dieses in den Spalt rinnt. Ggf. sind vor dem Verfestigen der ersten Schicht mehrere Überfahrten des Beschichters notwendig, um den Spalt zu füllen.
Die Beschichtungseinheit ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sie den Spalt beim Beschichten überfährt.
Vorzugsweise ist der Bauschacht gegenüber der Bauplattform bzw. dem Träger mittels Selbstabdichtung (bzw. Selbsthemmung des eindringenden Aufbaumaterials) abdichtbar. Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine Abdichtung erzielt werden.
Unter einer Abdichtung ist insbesondere zu verstehen, dass das Aufbaumaterial (in mindestens einem Zustand während des Herstellungsprozesses, vorzugsweise einem Ausgangszustand, bei dem die erste Schicht aufgetragen wird) die entsprechende abdichtende Struktur nicht (oder nur zu einem geringen Teil) passieren kann, insbesondere nicht sowohl in den Spalt eindringen kann als auch (vergleichsweise weit, insbesondere in Bereiche unterhalb der Tasche) nach unten abrinnen kann (in Bereiche, die deutlich, z. B. um mindestens 10 cm oder mindestens 30 cm, unterhalb eines Niveaus eines unteren Endes des Spaltes in einem Ausgangzustand bei der Herstellung liegen). Vorzugsweise wird der Spalt beim Auftragen der ersten Schicht zumindest teilweise gefüllt, wobei der Bauschacht (in diesem Zustand) maximal tief in ein (insbesondere das obige) den Träger umfassendes Element (Bauteil) hineinragt.
Der Träger kann einen Trägerschacht aufweisen, oder ein solcher kann dem Träger zugeordnet sein, innerhalb dessen der Bauschacht vertikal veränderbar angeordnet sein kann. Der Trägerschacht kann eine Innenfläche und eine Außenfläche sowie einen Schachtboden aufweisen. Während des Herstellungsverfahrens (in zumindest einem Zustand) kann ein Raum zwischen Bauschacht (bzw. dem unteren Ende desselben) und dem Schachtboden des Trägerschachtes gefüllt werden und ggf. ein Raum zwischen Bauschacht (bzw. einer Außenseite desselben) und einer Innenseite des Trägerschachtes.
Wird der Bauschacht vertikal (relativ gesehen) bewegt bzw. hinsichtlich seiner vertikalen Relativposition gegenüber dem Träger verändert, kann ggf. Aufbaumaterial in den Trägerschacht, bevorzugt mittels Schwerkraft, nachrutschen.
In Ausführungsformen können auf dem Träger und/oder dem Bauschacht mindestens eine Struktur angeordnet sein, die das Rinnen des Aufbaumaterials im Spalt verbessert und/oder mindestens eine Einrichtung angeordnet sein, die mittels Bewegung, insbesondere Vibration und/oder Rotation, eine bessere Verteilung unterstützt. Die Herstellvorrichtung kann das Aufbaumaterial (beispielsweise in einem entsprechenden Reservoir) aufweisen bzw. dieses enthalten. Der Spalt weist dann vorzugsweise eine Breite auf, die größer ist als eine mittlere Korngröße, vorzugsweise größer als eine maximale Korngröße.
Die Korngröße bzw. Partikelgröße kann ggf. mit Laser-Beugungsverfahren (insbesondere mittels Laser-Beugungsmessung nach ISO 13320 oder ASTM B822) bestimmt. Alternativ oder zusätzlich können die Partikelgrößen durch Ausmessen (beispielsweise mittels Mikroskop) und/oder mit dynamischer Bildanalyse (vorzugsweise nach ISO 13322-2, ggf. mittels des CAMSIZER @ XT der Retsch Technology GmbH) bestimmt werden. Wenn die Partikelgröße aus einer 2-dimensionalen Abbildung (z. B. eines Mikroskops, insbesondere Elektronenmikroskops) bestimmt wird, wird vorzugsweise der jeweilige Durchmesser (maximaler Durchmesser bzw. Äquivalenz-Durchmesser) herangezogen, der sich aus der 2-dimensionalen Abbildung ergibt.
Die (mittlere) Korngröße bzw. Partikelgröße der einzelnen Partikel des Aufbaumaterials ist vorzugsweise eine d50-Partikelgröße. Bei der mittleren Partikelgröße steht die Angabe d (Zahlenwert) für die Anzahl der Partikel (in Massen- und/oder Volumen-Prozent), die kleiner oder gleich groß sind, wie die angegebene Korngröße bzw. Partikelgröße (d. h. bei einem d50 von 50 µm haben 50 % der Partikel eine Größe von ≤ 50 µm). Die Korngröße wird vorzugsweise über den Durchmesser eines einzelnen Partikels bestimmt, bei dem es sich wiederum ggf. um den jeweiligen maximalen Durchmesser (= Supremum aller Abstände je zweier Punkte des Partikels) oder um einen Siebdurchmesser oder um einen (insbesondere volumenbezogenen) Äquivalenz-Kugel-Durchmesser handeln kann.
Das Aufbaumaterial weist vorzugsweise eine (mittlere) Korngröße von mindestens 50 nm, weiter vorzugsweise mindestens 200 nm und/oder höchstens 300 µm, ggf. höchstens 80 µm auf.
Die einzelnen Partikel des Aufbaumaterials können (zumindest annähernd) gleich groß sein oder es kann eine Partikelgrößenverteilung vorliegen.
Wenn eine Partikelgrößenverteilung vorliegt, weist der Spalt vorzugsweise eine Breite auf, die größer ist als eine d50-Korngröße, insbesondere größer als eine d70-Partikelgröße, vorzugsweise größer als eine d90-Partikelgröße, ggf. größer als eine maximal Korngröße. Besonders bevorzugt ist eine Breite des Spaltes mindestens 1,1-mal, weiter vorzugsweise mindestens 1,5-mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 2-mal und/oder höchstens 100-mal, vorzugsweise höchstens 50-mal so groß wie die jeweilige (z. B. mittlere) Korngröße.
Generell ist es nicht unbedingt notwendig, dass eine Breite des Spaltes größer als die Korngröße des „größten“ Partikels bzw. Korns ist. Eine Abdichtung kann dann beispielsweise über in den Spalt eindringende Partikel des Aufbaumaterials erzielt werden, die kleiner als der größte Partikel sind. Insbesondere wenn die Breite zumindest größer als die mittlere Korngröße eingestellt wird, kann ein vorteilhafter Kompromiss zwischen dem Herstellungsaufwand bei der Dimensionierung des Spalts (je geringer die Breite, desto genauer muss gearbeitet werden) und Abdichtfunktion erzielt werden.
Insbesondere ist ggf. zu berücksichtigen, dass ein sehr enger Spalt die Relativbewegung zwischen Träger und Bauschacht erschwert oder sogar unmöglich machen kann (durch Verklemmen, beispielsweise bei während des Betriebs unvermeidlichen Verformungen).
Unter einer Breite des Spaltes ist insbesondere ein Abstand zwischen Innenwand des Bauschachtes und Träger zu verstehen. Dieser Abstand kann konstant sein, ggf. jedoch auch variieren. Im letzteren Fall soll als Breite eine maximale Breite (also ein maximaler Abstand) herangezogen werden oder, ggf., ein mittlerer Abstand (im geometrischen Mittel).
Der Spalt kann (zumindest abschnittsweise) eine Breite von mindestens 100 nm, vorzugsweise mindestens 100 µm, ggf. mindestens 1 mm und/oder höchstens 5 mm, ggf. höchstens 2 mm, aufweisen. Bei einer derartigen Dimensionierung können verschiedene Aufbaumaterialien eingesetzt werden und gleichzeitig eine Dichtfunktion realisiert werden.
Das Aufbaumaterial kann mindestens ein Metall und/oder mindestens ein keramisches Material und/oder mindestens einen Kunststoff, insbesondere zumindest ein Polymer, umfassen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Aufbaumaterial um ein Material, das eine Schmelztemperatur von mindestens 300 °C, vorzugsweise mindestens 500 °C, ggf. mindestens 800 °C und/oder bis zu 1000 °C, oder ggf. mehr, aufweist.
In einer Ausführungsform kann der Bauschacht in einem gegenüber dem Träger umfangsseitig verlaufenden Trägerschacht relativ zum Träger (vertikal) bewegbar sein. Ein Abstand zwischen einer Innenwand des Trägerschachtes und einer Außenwand des Trägers beträgt vorzugsweise mindestens eine Wandstärke des Bauschachtes, insbesondere plus mindestens 200 nm, vorzugsweise plus mindestens 200 µm und/oder plus höchstens 4 mm, vorzugsweise höchstens plus höchstens 2,5 mm.
Eine Wandstärke des Bauschachtes beträgt vorzugsweise mindestens 2 mm, weiter vorzugsweise mindestens 4 mm und/oder höchsten 10 mm, vorzugswiese höchstens 6 mm.
Der Trägerschacht kann (fest) an dem Träger angeordnet, insbesondere dort angebracht, sein. Gegebenenfalls kann der Trägerschacht auch einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Träger ausgebildet werden. Eine vertikale Erstreckung des Trägerschachtes entspricht vorzugsweise mindestens 50 %, weiter vorzugsweise mindestens 90 % und/oder höchstens 150 %, vorzugsweise höchstens 120 %, einer vertikalen Erstreckung des Trägers und/oder des Bauchschachtes.
Zumindest in einem Ausgangszustand (beim Auftragen der ersten Schicht des Aufbaumaterials) kann der Bauschacht über zumindest 50 %, vorzugsweise mindestens 80 %, weiter vorzugsweise 95 % seiner vertikalen Erstreckung in dem Trägerschacht aufgenommen sein. Gegebenenfalls liegt ein Flansch des Bauschachtes auf dem Trägerschacht (oberseitig) auf und/oder überragt diesen.
In einer konkreten Ausführungsform ist eine Auffangeinrichtung, insbesondere um den Träger herum und/oder um den Trägerschacht herum (insbesondere unmittelbar an diesen, außenseitig, anschließend) und/oder zumindest abschnittsweise unterhalb eines Abschnittes, vorzugsweise Flanschabschnittes, des Bauschachtes, vorgesehen, um überschüssiges Material, insbesondere sobald der Bauschacht über ein Niveau der Bauplattform angehoben ist, aufzufangen. Die Auffangeinrichtung dient also insbesondere dazu, Material aufzufangen, wenn das Herstellen des Bauteils beendet ist.
Um das Bauteil entnehmen zu können, kann der Bauschacht vorzugsweise so angeordnet werden, dass Material zwischen einem unteren Ende des Bauschachtes und der Bauplattform bzw. dem Träger abströmen bzw. ablaufen kann. Dieses im Bauprozess nicht verwendete Material kann dann in der Auffangeinrichtung zumindest teilweise aufgefangen werden. Die Auffangeinrichtung hat also insbesondere die Funktion, Material nach Beendigung des Herstellprozesses aufzufangen. Dadurch kann überschüssiges Material auf einfache Art und Weise gesammelt werden und beispielsweise wiederverwendet werden.
Die Auffangeinrichtung (insbesondere ein oberes Ende derselben) kann (in zumindest einem Zustand, insbesondere stets) höher als der Trägerschacht (insbesondere als ein oberes Ende desselben) ausgeführt sein. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass das Aufbaumaterial zuerst in die Auffangeinrichtung fließt.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, um Material aufzunehmen, das beim Beschichten (während des Beschichtens) über den Bauschacht, insbesondere einen Flanschabschnitt desselben, hinaus befördert wird. Bei der Aufnahmeeinrichtung kann es sich um eine gegenüber der Auffangeinrichtung zusätzliche Einrichtung handeln. Auffangeinrichtung und Aufnahmeeinrichtung können jedoch auch (teilweise oder vollständig) durch eine gemeinsame Auffang- und Aufnahmeeinrichtung gebildet werden.
In dem Bauschacht, insbesondere einem (dem) Flanschabschnitt, kann mindestens eine Öffnung vorgesehen sein, insbesondere um Aufbaumaterial unterhalb der Öffnung auffangen bzw. aufnehmen zu können. Auch dadurch kann ein einfaches Sammeln von überschüssigem Aufbaumaterial ermöglicht werden.
Bei dieser Öffnung handelt es sich insbesondere um eine zusätzliche Öffnung bzw. zusätzlichen Durchbruch, insbesondere zusätzlich zu einer (bei einem nach oben offenen Bauschacht vorliegenden) „Öffnung“, innerhalb der die Bauplattform (relativ gesehen) nach oben und unten bewegt wird. Die Öffnung in dem Bauschacht, insbesondere in dem Flanschabschnitt, hat vorzugsweise eine Querschnittsfläche, die maximal halb so groß ist wie eine Oberfläche der Bauplattform.
In einer Ausführungsform weist die Herstellvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die konfiguriert ist, den Aufbauprozess zu steuern.
Die Herstellvorrichtung, insbesondere deren Steuereinrichtung, ist vorzugsweise konfiguriert, während der Herstellung des 3-dimensionalen Bauteiles ein Zusatz-Bauteil um das 3-dimensionale Bauteil (zumindest abschnittweise) herum aufzubauen. Das zusätzliche Bauteil weist vorzugsweise, insbesondere in einem bauplattform-nahen Bereich, eine Öffnung auf. Weiter vorzugsweise ist das zusätzliche Bauteil in dem bauplattform-nahen Bereich (zumindest) weitestgehend offen.
Unter einem bauplattform-nahen Bereich ist insbesondere ein Bereich zu verstehen, der sich von der Bauplattform ausgehend bis auf eine Höhe gegenüber einem Niveau der Bauplattform von mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 5 %, und/oder auf eine Höhe von höchstens 20 %, vorzugsweise höchstens 10 %, der vertikalen Erstreckung des Zusatz-Bauteiles erstreckt. Vorzugsweise ist das Zusatz-Bauteil in dem bauplattform-nahen Bereich weitestgehend offen, was insbesondere bedeuten soll, dass mindestens ein in dem bauplattform-nahen Bereich liegender Horizontalschnitt, insbesondere ein Schnitt auf dem Niveau der Oberfläche der Bauplattform, zu mindestens 50 %, vorzugsweise 70 % und/oder höchstens 99 % durch entsprechende offene Stellen definiert ist.
Durch ein derartiges Zusatz-Objekt kann überschüssiges Aufbaumaterial zwischen Zusatz-Objekt und Objekt auf einfache Art und Weise (nach vertikaler Relativbewegung des Bauschachtes) abfließen.
Durch ein derartiges Zusatz-Objekt lässt sich insbesondere ein Raum, aus dem Aufbaumaterial in den Spalt nachfliesen kann, von einem Objektaufbaubereich trennen. Aufbaumaterial kann bevorzugt zwischen dem Bauschacht und dem Zusatz-Objekt (während einer Bestrahlung) in den Spalt fliesen, ohne dass der Objektaufbaubereich betroffen wird (zumindest wenn der Zusatzobjektbereich vor dem Objektbereich verfestigt wird).
In konkreten Ausführungsformen ist zwischen Bauschacht und Träger kein oder zumindest kein den Bauschacht gegenüber dem Träger (vollständig) abdichtendes Dichtungselement, insbesondere aus Gummi und/oder Filz, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist zwischen Bauschacht und Bauplattform kein oder zumindest kein den Bauschacht gegenüber der Bauplattform vollständig abdichtendes Dichtungselement, insbesondere aus Gummi und/oder Filz, angeordnet.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere durch ein Herstellverfahren zur additiven Fertigung 3-dimensionaler Bauteile durch schichtweises Aufbringen mittels mindestens einer Beschichtungseinheit und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials mittels mindestens einer Bestrahlungseinheit gelöst, insbesondere unter Verwendung einer Herstellvorrichtung der obigen Art, wobei das Bauteil auf einer auf einem Träger angeordneten Bauplattform innerhalb eines Bauschachtes aufgebaut wird, wobei der Bauschacht gegenüber der Bauplattform (relativ gesehen) hinsichtlich seiner Höhe verändert wird und gegenüber dieser während des schichtweisen Aufbringens abgedichtet wird, indem zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes und dem Träger und/oder der Bauplattform ein Spalt ausgebildet wird derart, dass ein Teil des Aufbaumaterials zumindest teilweise in den Spalt eindringen kann, um dadurch den Bauschacht gegenüber dem Träger abzudichten.
Vorzugsweise weist der Spalt eine Breite auf, die größer als eine (mittlere) Korngröße, insbesondere größer als eine maximale Korngröße, des Aufbaumaterials ist.
Während der Herstellung des 3-dimensionalen Bauteiles kann ein Zusatz-Bauteil um das 3-dimensionale Bauteil herum aufgebaut werden, wobei das zusätzliche Bauteil vorzugsweise, insbesondere in einem bauplattform-nahen Bereich, mindestens eine Öffnung aufweist, insbesondere in dem bauplattform-nahen Bereich weitestgehend offen ist.
Das Aufbaumaterial wird vorzugsweise während der Herstellung (zumindest lokal) auf mindestens 300 °C, vorzugsweise mindestens 500 °C, erwärmt. Insoweit erfindungsgemäß die Herstellvorrichtung betroffen ist, ist diese vorzugsweise entsprechend konfiguriert, eine derartige Erwärmung zu ermöglichen.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch ein System, umfassend die Herstellvorrichtung der obigen Art, insbesondere konfiguriert zur Durchführung des obigen Herstellverfahrens, sowie das Aufbaumaterial.
Der Bauschacht kann beispielsweise zumindest teilweise aus einem keramischen Material und/oder einem Metall gebildet sein.
Die Bauplattform und/oder der Träger kann ggf. aufgeheizt (oder abgekühlt) werden. Bei einer Aufheizung dehnt/dehnen sich Bauplattform und/oder Träger aus. Der Spalt zwischen Innenfläche des Bauschachtes und Bauplattform bzw. Träger und/oder ein ggf. vorhandener Raum (Spalt) zwischen einer Innenfläche des Trägerschachtes und einer Außenfläche des Bauschachtes ist/sind dann vorzugsweise so groß, dass eine thermische Ausdehnung nicht zur Verklemmung führt.
Vorzugsweise ist eine jeweiliges Spaltmaß bzw. beträgt die Breite des Spaltes, mindestens 100 nm, vorzugsweise mindestens 100 µm, ggf. mindestens 1 mm, und/oder höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 2 mm.
Bei derartigen Spaltmaßen bzw. Spaltbreiten können ggf. auftretende temperaturbedingte Ausdehnungen des Bausachachtes toleriert werden (auch wenn der Bauschacht nicht beheizt wird, sich aber durch das Aufbaumaterial immer weiter erwärmt und sich somit ausdehnt).Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildung näher erläutert werden.
Figurenliste

1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung;
2 einen Ausschnitt der Herstellvorrichtung gemäß 1 in einem von 1 abweichenden Zustand;
3 den Ausschnitt gemäß 2 in einem weiteren, abweichenden, Zustand;
4 einen schematischen Querschnitt eines Ausschnitts einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung;
5 einen Ausschnitt analog 4 einer weiteren Ausführungsform der Herstellvorrichtung;
6 den Ausschnitt gemäß 4 in einem abweichenden Zustand;
7 den Ausschnitt gemäß 4 in einem weiteren, abweichenden Zustand;
8 den Ausschnitt gemäß 4 in einem weiteren, abweichenden Zustand;
9 einen Ausschnitt analog 2 mit einem Zusatz-Objekt;
10 den Ausschnitt gemäß 9 in einem weiteren, abweichenden Zustand.
11 einen vergrößerten Ausschnitt der Ausführungsform gemäß den 1 bis 3.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Herstellvorrichtung im Querschnitt (teils rein schematisch, was durch gestrichelte Linien dargestellt ist). Die Herstellvorrichtung umfasst ein Gehäuse 10, eine Bestrahlungseinheit 11 sowie eine Beschichtungseinheit 12.
Weiterhin umfasst die Herstellvorrichtung einen Bauschacht 13, eine Bauplattform 14 sowie einen Träger 15 für die Bauplattform 14. In dem Zustand (Ausgangszustand eines entsprechenden Herstellprozesses) gemäß 1 ist zwischen einer Innenwand 16 des Bauschachtes 13 und dem Träger 15 ein Spalt 30 ausgebildet. In diesen Spalt 30 kann Aufbaumaterial 17 (in 2 gezeigt) beim schichtweisen Aufbringen durch die Beschichtungseinheit 12 hineinrinnen.
Außenseitig gegenüber dem Bauschacht 13 befindet sich ein Trägerschacht 18, so dass insgesamt (ein hohlzylindrischer) Aufnahmeraum 19 zwischen Träger 15 und Trägerschacht 18 gebildet wird, in dem der Bauschacht 13 in Relation zum Träger 15 verfahren werden kann. Konkret kann dazu der Träger 15 gegenüber dem Bauschacht 13 abgesenkt werden (oder umgekehrt, der Bauschacht 13 angehoben werden, oder beides).
In 2 ist ein Zustand gezeigt, in dem sich die Herstellvorrichtung befindet, wenn der Herstellprozess beendet ist oder zumindest beinahe beendet ist. Hier ist auch das 3-dimensionale Objekt 20 sowie nichtverbrauchtes Aufbaumaterial 17 zu erkennen. Das beim Übergang zwischen den Zuständen nach 1 und 2 in den (sukzessive in vertikaler Richtung kürzer werdenden) Spalt 30 rinnende Material füllt hier beinahe den gesamten Aufnahmeraum 19 zwischen Träger 15 und einer Innenwand 21 des Trägerschachtes 18.
In einer konkreten Ausführungsform bildet der Trägerschacht 18 mit dem Träger 15 (sowie einen horizontalen Übergangsabschnitt 22 bzw. Boden des Aufnahmeraums 19) einen einstückigen (ggf. monolithischen) Körper aus. Der Trägerschacht 18 (ggf. einschließlich Übergangsabschnitt 22 oder ohne Übergangsabschnitt 22) kann jedoch auch als separates Element (Bauteil) angeordnet sein (ist jedoch vorzugsweise fest verbunden mit dem Träger 15).
Vor Beginn eines Bauprozesses (also im Zustand gemäß 1) kann der Spalt 30 (durch „Überdosieren“) ggf. vollständig mit Aufbaumaterial aufgefüllt werden. Ein Abschnitt 31 (Tasche) zwischen unterem Ende des Spaltes 30 und Boden 22 kann sich ebenfalls mit Aufbaumaterial füllen. Dabei kann es dann durch die Schwerkraft zur Selbsthemmung kommen. Dieser Abschnitt 31 (Tasche) ist im Ausgangszustand vergleichsweise klein (in vertikaler Richtung), so dass nur wenig Aufbaumaterial zu dessen Füllung benötigt wird. Im fortlaufenden Bauprozess wird der Träger abgesenkt und weiteres Aufbaumaterial rinnt (locker) durch den inneren Spalt 30 in den Abschnitt 31 (die Tasche) nach, wobei sich dieser weiter füllt. Dies ist in dem Ausschnitt nach 11 nochmals illustriert.
Der Bauschacht 13 weist einen Flanschabschnitt 23 auf, der den Trägerschacht 18 überragt und während des Herstellprozesses vorzugsweise jeweils bündig mit der obersten, zuletzt aufgebrachten Schicht, abschließt.
3 zeigt den Ausschnitt gemäß 2 in einem weiteren Zustand, nämlich nach Fertigstellung des Objektes 20. In diesem Zustand ist der Bauschacht 13 soweit relativ gegenüber dem Träger 15 bzw. der Bauplattform 14 bewegt, dass überschüssiges Aufbaumaterial 17 zwischen einer Unterkante 24 des Bauschachtes 13 sowie der Bauplattform 14 abströmen (abfließen) kann. Das Material kann dann ggf. den Aufnahmeraum 19 weiter (ggf. vollständig) füllen, jedoch ggf. auch (zusätzlich) über den Aufnahmeraum 19 hinausströmen (und beispielsweise durch eine weitere Aufnahme- und/oder Auffangeinrichtung aufgenommen werden, wie in weiteren Ausführungsbeispielen gezeigt).
Durch den Spalt 30 und den Abschnitt 31 (Tasche) wird auf einfache Art und Weise eine Abdichtung erzielt, da Material (siehe insbesondere 1) aufgrund einer dem Aufbaumaterial inhärenten Reibung und ggf. auch aufgrund einer Schwerkraft von sich außenseitig am Bauschacht 13 befindlichen Material am weiteren Abfließen gehindert wird. Das Aufbaumaterial hemmt sich also selbst.
Das Aufbaumaterial 17 kann dabei jeweils (siehe 1 und 2) einen Abschnitt zwischen Innenwand 16 des Bauschachtes 13 und dem Träger 15 füllen und andererseits einen Abschnitt unterhalb einer Unterkante 24 des Bauschachtes 13. Dazu kann ggf. noch ein zumindest geringer Abschnitt außenseitig des Bauschachtes 13 kommen, aufgrund einer Kraft, die aus einer entsprechenden Aufbaumaterial-Säule im Bereich des Spaltes 30 resultiert.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung. Diese entspricht grundsätzlich der Ausführungsform gemäß 1 bis 3, wobei zusätzlich eine Auffangeinrichtung 26 vorgesehen ist, die um den Trägerschacht 18 herum angeordnet ist.
Die Auffangeinrichtung 26 kann um den Trägerschacht 18 herum angeordnet sein und ggf. an diesen (bzw. mit diesem) einstückig angeformt sein (insbesondere monolithisch). Es ist auch vorstellbar, dass die Auffangeinrichtung 26 als separates Element (Bauteil) ausgebildet ist (vorzugsweise jedoch fest mit dem Trägerschacht 13 verbunden oder zumindest mit diesem gleichzeitig verfahrbar). Insbesondere wenn nicht der Träger 15 abgesenkt wird, sondern während des Herstellens der Bauschacht angehoben wird, kann die Auffangeinrichtung 26 auch durch ein separates (evtl. auch nicht fest verbundenes) Element ausgebildet werden.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung mit einem Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach 4, nämlich mindestens einer Öffnung 27 für überschüssiges Aufbaumaterial. Durch die jeweilige Öffnung 27 kann überschüssige Aufbaumaterial (durch den Beschichter nach Überfahrt der Bauebene) in die Auffangeinrichtung 26 abfließen.
Alternativ oder zusätzlich kann es eine Funktion der Öffnung 27 sein, eine Verbindung zu schaffen, so dass sich kein (relativer) Gasdruck aufbauen kann, der Aufbaumaterial in den Raum zwischen Innenwand des Trägerschachtes 18 und Außenwand des Bauschachtes 13 hochdrückt.
6 zeigt wiederum die Ausführungsform nach 4, wobei der Bauschacht (in etwa) die halbe Strecke gegenüber der Position nach 7 relativ zum Träger bewegt wurde.
7 zeigt für die Ausführungsform nach 4 eine Stellung analog 2. 8 zeigt für die Ausführungsform nach 4 eine Stellung analog 3.
In 8 erkennt man, dass überflüssiges Aufbaumaterial insbesondere auch von der Auffangeinrichtung 26 (nach dem Entfernen des Bauschachtes von dem Träger) aufgefangen werden kann.
9 zeigt wiederum grundsätzlich die Ausführungsform nach 4 (in einer Stellung analog 7), wobei hier zusätzlich zu dem Objekt 20, ein Zusatz-Objekt 28 um das Objekt herum gebaut worden ist. 9 zeigt dann ein Abfließen des (unverfestigten) Aufbaumaterials unterhalb des Zusatz-Objektes 28 bzw. in Öffnungen in einem unteren Bereich des Zusatz-Objektes 28.
Beispielsweise kann eine vertikale Verstellung zwischen Bauschacht und Träger mittels Spindelstangen (welche rotierend angetrieben werden) erfolgen. Diese können beispielsweise den Bauschacht anheben, wobei der Träger vorzugsweise auf konstanter Höhe bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann der Träger (aktiv) abgesenkt werden.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als Ausgestaltungen der Erfindung beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Bestrahlungseinheit
12: Beschichtungseinheit
13: Bauschacht
14: Bauplattform
15: Träger
16: Innenwand
17: Aufbaumaterial
18: Trägerschacht
19: Aufnahmeraum
20: Objekt
21: Innenwand
22: Übergangsabschnitt (Boden)
23: Flanschabschnitt
24: Unterkante
26: Auffangeinrichtung
27: Öffnung
28: Zusatz-Objekt
30: Spalt
31: Abschnitt (Tasche)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2018/0345411 A1 [0004, 0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 13320 [0040]
ASTM B822 [0040]
ISO 13322-2, [0040]

Claims

Herstellvorrichtung zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile (20) durch schichtweises Aufbringen mittels mindestens einer Beschichtungseinheit (10) und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials (17) mittels mindestens einer Bestrahlungseinheit (11), umfassend einen Bauschacht (13) und einen Träger (15) sowie eine Bauplattform (14), wobei das Bauteil (20) auf der Bauplattform (14) innerhalb des Bauschachtes (13) aufbaubar ist, wobei der Bauschacht (13) gegenüber der Bauplattform (14) in der Höhe relativ veränderbar ist und gegenüber dieser und/oder dem Träger während des schichtweisen Aufbringens abdichtbar ist, indem während des schichtweisen Aufbringens zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes (13) und dem Träger (15) und/oder zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes (13) und der Bauplattform (14) ein Spalt (30) ausgebildet ist derart, dass ein Teil des Aufbaumaterials (17) zumindest teilweise eindringen kann, um dadurch den Bauschacht (13) gegenüber der Bauplattform (14) und/oder dem Träger (15) abzudichten.
Herstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung zumindest in einem Zustand, ggf. in jedem Zustand, während des schichtweisen Aufbringens unterhalb des Spaltes (30) und/oder unterhalb eines unteren Endes des Bauschachtes (13) ein Abschnitt, insbesondere eine Tasche (31), ausgebildet ist, die sich insbesondere mit fortschreitendem schichtweisen Aufbringen sukzessive vergrößert und mit Aufbaumaterial füllt.
Herstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauschacht (13) gegenüber der Bauplattform (14) und/oder dem Träger (15) mittels Selbstabdichtung abdichtbar ist.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung das Aufbaumaterial (17) aufweist, wobei der Spalt (30) zumindest abschnittsweise eine Breite aufweist, die größer als eine mittlere Korngröße, insbesondere größer als eine maximale Korngröße, ist.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (30) zumindest abschnittsweise eine Breite von mindestens 100 nm, vorzugsweise mindestens 100 µm, und/oder höchstens 2 mm aufweist.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauschacht (13) in einem gegenüber dem Träger (15) umfangsseitig verlaufenden Trägerschacht (18) relativ zum Träger (15) bewegbar ist, wobei ein Abstand zwischen einer Innenwand des Trägerschachtes (18) und einer Außenwand des Trägers (15) vorzugsweise mindestens eine Wandstärke des Bauschachtes (13), insbesondere plus mindestens 200 nm, vorzugsweise plus mindestens 200 µm und/oder plus höchstens 4 mm, vorzugsweise plus höchstens 2,5 mm beträgt.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auffangeinrichtung (26), insbesondere um den Träger (15) herum und/oder um den Trägerschacht (18) herum und/oder zumindest abschnittsweise unterhalb eines Abschnittes, vorzugsweise Flanschabschnittes, des Bauschachtes (13), vorgesehen ist, um überschüssiges Material, insbesondere sobald der Bauschacht (13) über einem Niveau der Bauplattform (14) angeordnet ist, aufzufangen.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, um Material aufzunehmen, das beim Beschichten über den Bauschacht (13), insbesondere einen Flanschabschnitt (23) desselben, hinausbefördert wird.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauschacht (13), insbesondere einem/dem Flanschabschnitt (23), mindestens eine Öffnung (27) vorgesehen ist, insbesondere um überschüssiges Aufbaumaterial unterhalb der Öffnung (27) auffangen bzw. aufnehmen zu können.
Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung, insbesondere eine Steuereinrichtung derselben, konfiguriert ist, während der Herstellung des dreidimensionalen Bauteiles (20) ein Zusatz-Bauteil (28) um das dreidimensionale Bauteil (20) herum aufzubauen, wobei das Zusatz-Bauteil (28) vorzugsweise, insbesondere in einem bauplattformnahen Bereich, mindestens eine Öffnung aufweist, insbesondere in dem bauplattformnahen Bereich weitestgehend offen ist.
Herstellverfahren zur additiven Fertigung dreidimensionaler Bauteile (20) durch schichtweises Aufbringen mittels mindestens einer Beschichtungseinheit (12) und örtlich selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials mittels mindestens einer Bestrahlungseinheit (11), insbesondere unter Verwendung einer Herstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (20) auf einer auf einem Träger (15) angeordneten Bauplattform (14) innerhalb eines Bauschachtes (13) aufgebaut wird, wobei der Bauschacht (13) gegenüber der Bauplattform (14) hinsichtlich einer Höhe verändert wird und gegenüber dieser und/oder dem Träger (15) während des schichtweisen Aufbringens abgedichtet wird, indem zwischen einer Innenfläche des Bauschachtes (13) und dem Träger (15) und/oder der Innenfläche des Bauschachtes (13) und der Bauplattform (14) ein Spalt (30) ausgebildet wird derart, dass ein Teil des Aufbaumaterials zumindest teilweise eindringen kann, um dadurch den Bauschacht (13) gegenüber der Bauplattform (14) und/oder dem Träger (15) abzudichten.
Herstellverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (30) eine Breite aufweist, die größer als eine mittlere Korngröße, insbesondere größer als eine maximale Korngröße, des Aufbaumaterials ist.
Herstellverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung des dreidimensionalen Bauteiles (20) ein Zusatz-Bauteil (28) um das dreidimensionale Bauteil (20) herum aufgebaut wird, wobei das Zusatz-Bauteil (28) vorzugsweise, insbesondere in einem bauplattformnahen Bereich, mindestens eine Öffnung aufweist, insbesondere in dem bauplattformnahen Bereich weitestgehend offen ist.
Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbaumaterial (17) während der Herstellung lokal auf mindestens 300 °C, vorzugsweise mindestens 500 °C, erwärmt wird.
System, umfassend die Herstellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, sowie das Aufbaumaterial (17).
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Korngröße des Aufbaumaterials (17) mindestens 50 nm, vorzugsweise mindestens 200 nm und/oder höchstens 300 µm, ggf. höchstens 80 µm beträgt.