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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen zumindest eines Teilbereichs einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug, bei welchem Partikel eines pulverförmigen Ausgangsmaterials aufgeschmolzen werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Fertigungsanlage zum Herstellen zumindest eines Teilbereichs einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug.
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Typischerweise kommen beim Karosseriebau für die Fertigung von Kraftfahrzeugkarosserien Presseinrichtungen und Stanzeinrichtungen zum Einsatz. Hierbei werden Bleche von Rollen abgezogen und auf Maß geschnitten, oder Platinen in eine gewünschte Form tiefgezogen und mit Durchbrüchen beziehungsweise Aussparungen oder Löchern versehen. In weiteren Fertigungsschritten werden dann die einzelnen Blechelemente durch Schweißen, Kleben, Löten oder weitere Verfahren und teilweise unter Zuführung von Gussbauteilen zu der gesamten Karosserie zusammengefügt.
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Die
DE 11 2014 005 167 T5 beschreibt ein additives Fertigungsverfahren, bei welchem zum Herstellen einer Komponente eine Kammer einer additiven Fertigungsvorrichtung mit einem Bett aus pulverförmigem Material gefüllt wird. Das Bett aus pulverförmigem Material kann fluidisiert werden, indem ein Gas durch mehrere Rohre in die Kammer eingeführt wird. Ein Scansystem richtet dann einen Laserstrahl in Richtung des pulverförmigen Fließbetts, um Regionen des Pulvers so zu schmelzen und zu verfestigen, dass ein Bereich der Komponente gebildet wird.
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Des Weiteren sind 3D-Druckverfahren bekannt, bei welchen es als Möglichkeit in Betracht gezogen wird, als druckbares Objekt ein Fahrzeug herzustellen.
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Beispielsweise beschreibt die
EP 3 302 936 B1 eine 3D-Druckvorrichtung zum Herstellen eines Objekts, bei welchem es sich um ein Fahrzeug oder ein Gebäude handeln kann. Gemäß der
EP 3 302 936 B1 können beim 3D-Drucken oder dergleichen additiven Fertigungsverfahren aufgeschmolzene Partikel miteinander verbunden werden.
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Üblicherweise wird beim 3D-Drucken oder derartigen additiven Fertigungsverfahren ein Ausgangsmaterial Schicht für Schicht aufgetragen, um damit dreidimensionale Bauteile beziehungsweise Gegenstände zu erzeugen. Hierbei sind auch komplexere Geometrien darstellbar. Der Aufbau erfolgt schichtweise und computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach Vorgabe bestimmter Maße und Formen der herzustellenden Teile. Bei diesem schichtweisen Aufbau finden Schmelzprozesse und/oder physikalische oder chemische Härtungsprozesse statt.
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Als nachteilig ist bei der üblichen Karosseriefertigung für Kraftfahrzeuge der Umstand anzusehen, dass die Fahrzeugkarosserie ein komplexer Zusammenbau ist, welcher aus vielen einzelnen Teilen besteht, die durch die diverse Fügetechnologien miteinander kombiniert werden. Selbst automatisierte Fügeprozesse, bei welchen Roboter zum Einsatz kommen können, erfordern einen hohen Flächenbedarf und einen hohen Investitionsbedarf für die einzelnen Anlagen. Je nach verwendeter Verbindungstechnologie sind zusätzliche Elemente erforderlich, um die Verbindung zwischen den Einzelteilen zu realisieren. Aufgrund des Zusammenfügens von Einzelteilen können in der hergestellten Karosserie Schwachstellen vorliegen. Des Weiteren werden durch Stanzprozesse Ausschuss beziehungsweise Reste produziert, welche in zusätzlichen Recyclingschritten eine Wiederverwertung zuzuführen sind.
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Und bei derzeit verfügbaren additiven Fertigungsverfahren ist der Umstand als nachteilig anzusehen, dass diese langsam und teuer sind. Insbesondere das 3D-Drucken ist derart langsam, dass dieses derzeit nahezu ausschließlich für die Herstellung von Prototypenteilen oder Bauteilen in Kleinstserien verwendet wird. Des Weiteren sind Anwendungen des 3D-Druckens für sehr komplexe Teile vorstellbar, bei welchen der Preis keine Rolle spielt, sondern lediglich die Funktion des Teils.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Fertigungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher eine aufwandsarme Fertigung zumindest des Teilbereichs der Karosserie erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Fertigungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen zumindest eines Teilbereichs einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug werden Partikel eines pulverförmigen Ausgangsmaterials aufgeschmolzen. Die Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials werden in einem Arbeitsraum einer Fertigungsanlage in Schwebe gehalten. Von wenigstens einer Energiequelle der Fertigungsanlage abgegebene Energie wird auf wenigstens eine vorbestimmte Stelle in dem Arbeitsraum fokussiert. Zumindest ein an der vorbestimmten Stelle in Schwebe gehaltener Partikel wird aufgeschmolzen. Aufgeschmolzene Partikel verbinden sich miteinander und bilden nach einem Erstarren einen jeweiligen Abschnitt zumindest des Teilbereichs der Karosserie. Das pulverförmige Ausgangsmaterial wird also nicht wie bei gängigen generativen Fertigungsverfahren in einem Pulverbett bereitgestellt, sondern quasi als Wolke einzelner Partikel, welche in dem Arbeitsraum aufgewühlt und somit in Schwebe gehalten sind. So kann erreicht werden, dass an der vorbestimmten Stelle, auf welche die von der wenigstens einen Energiequelle abgegebenen Energie fokussiert wird, zumindest ein Partikel vorhanden ist, welcher dann aufgeschmolzen wird. Dennoch braucht gegenüber einer generativen Fertigung in einem Pulverbett weniger pulverförmiges Ausgangsmaterial bereitgestellt zu werden.
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Die Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials werden mittels Schallwellen in dem Arbeitsraum in Schwebe gehalten. Es kann somit auf Erkenntnisse zurückgegriffen werden, wie sie bei der Erzeugung von Chladni'schen Klangfiguren eingesetzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials in gewünschten Bereichen des Aufnahmeraums zu platzieren, in welchen keine oder allenfalls sehr geringe Schwingungen vorliegen. Es ist also eine besonders präzise Platzierung der Partikel in Schwebe in dem Arbeitsraum erreichbar.
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Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, dass durch die in Schwebe gehaltenen Partikel eine Silhouette zumindest des Teilbereichs der Karosserie nachgebildet wird. So kann sichergestellt werden, dass an den vorbestimmten Stellen im Arbeitsraum, an welchen die Partikel aufgeschmolzen werden sollen, auch tatsächlich Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials vorhanden sind. Zudem kann so eine Menge des einzusetzenden pulverförmigen Ausgangsmaterials besonders gering gehalten werden.
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Bei dieser Art der Fertigung der Karosserie bedient man sich der Möglichkeit, die Silhouette der Karosserie mit Hilfe der Schallwellen nach Art einer Chladni'schen dreidimensionalen Figur zu generieren.
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Im Vergleich zur Herstellung einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug mittels gängiger Pressverfahren und/oder Stanzverfahren entfallen kostenintensive und platzintensive Stanzeinrichtungen, Presseinrichtungen, Tiefzieheinrichtungen sowie Einrichtungen für Verbindungstechnologien von Einzelteilen der Karosserie. Des Weiteren wird Ausschuss minimiert beziehungsweise eliminiert. Auch ist mittels dieses Verfahrens erreichbar, dass Schwachstellen in Form von Fügestellen entfallen, an welchen Einzelteile der Karosserie durch Fügeprozesse miteinander verbunden werden. Und auch komplexe, bionische Strukturen wie etwa die vollständige Karosserie des Kraftfahrzeugs können aus einem Guss hergestellt werden. Dies bringt zudem eine Reduzierung von Fertigungszeiten mit sich. Durch das Verfahren ist also eine aufwandsarme Fertigung zumindest des Teilbereichs der Karosserie erreichbar.
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Die Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials können zusätzlich mittels gerichteter Gasströmungen in dem Arbeitsraum in Schwebe gehalten werden. Es kann also beispielsweise mittels einer Mehrzahl von Gebläseeinrichtungen das pulverförmige Ausgangsmaterial in eine Wirbelschicht beziehungsweise ein Wirbelbett überführt werden. Dann kann durch Fokussieren der von der wenigstens einen Energiequelle der Fertigungsanlage abgegebenen Energie auf vorbestimmte Stellen in dem Arbeitsraum die Verbindung von in Schwebe gehaltenen Partikel miteinander erreicht werden. Vorteilhaft an der Verwendung von Gasströmungen ist, dass über die Gasströmungen Wärme aus der Umgebung des Schmelzbereichs abgeführt wird. So ist einerseits ein rasches Abkühlen und somit Erstarren der aufgeschmolzenen Partikel erreichbar. Des Weiteren kann eine Beeinflussung von sich in der Nähe der vorbestimmten Stelle befindenden Partikeln durch die Wärme besonders weitgehend vermieden werden. Darüber hinaus kann auf zusätzliche Kühlmechanismen verzichtet werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich überlagernde Schallwellen, welche die Partikel in Schwebe halten, mittels einer Mehrzahl von Lautsprechern der Fertigungsanlage erzeugt werden. Dies macht das Bereitstellen der Schallwellen besonders einfach.
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Vorzugsweise wird als die wenigstens eine Energiequelle ein Laser verwendet. Hierbei wird ein von dem wenigstens einen Laser abgegebener Laserstrahl mittels wenigstens eines optischen Elements auf die vorbestimmte Stelle in dem Arbeitsraum fokussiert. Die Verwendung von Lasern als Energiequellen zusammen mit entsprechenden optischen Elementen zur Fokussierung der Laserstrahlen ermöglicht es auf besonders zuverlässige Art und Weise, die Partikel an denjenigen Stellen im Raum aufzuschmelzen, wo dies zum Zwecke der Fertigung zumindest des Teilbereichs der Karosserie gewünscht ist.
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Vorzugsweise werden von einer Mehrzahl von Lasern abgegebene Laserstrahlen aus voneinander verschiedenen Richtungen auf dieselbe vorbestimmte Stelle in dem Arbeitsraum fokussiert. Auf diese Weise lässt sich sehr zuverlässig erreichen, dass an der vorbestimmten Stelle ausreichend Energie zum Aufschmelzen des wenigstens einen Partikels vorhanden ist.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn aus im aufgeschmolzenen Zustand miteinander verbundenen und dann erstarrten Partikeln des Ausgangsmaterials wenigstens eine Stützstruktur gebildet wird. Hierbei wird zumindest der Teilbereich der Karosserie an die wenigstens eine Stützstruktur angrenzend ausgebildet. Derartige Stützstrukturen etwa in Form von Tragstäben oder dergleichen können also im Rahmen der Fertigung zumindest des Teilbereichs der Karosserie mitgefertigt werden und nach Fertigstellung zumindest des Teilbereichs der Karosserie wieder von diesem Teilbereich abgetrennt werden. Das Vorsehen derartiger, beispielsweise stabförmiger Stützstrukturen sorgt dafür, dass Mittel der Fertigungsanlage, mittels welcher sich die Partikel des pulverförmigen Ausgansmaterials in dem Arbeitsraum in Schwebe halten lassen, besonders wenig beeinflusst oder beeinträchtigt werden. Zudem lässt sich durch das Bereitstellen der wenigstens einen Stützstruktur die Karosserie vereinfacht fertigen.
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Jeweilige Teilbereiche der Karosserie können nacheinander oder gleichzeitig gebildet werden. Hierbei braucht nicht zwangsläufig ein Aufbau der Karosserie von unten nach oben stattzufinden. Beispielsweise kann zunächst ein Teil einer Seitenwand oder eine Säule wie etwa eine A-Säule, eine B-Säule oder eine C-Säule hergestellt werden. Nach einer Fertigung zumindest eines Teils eines Dachbereichs der Karosserie kann dann die gegenüberliegende Seitenwand beziehungsweise die gegenüberliegende Säule gefertigt werden. Es ist also eine besonders große Freiheit bei der Herstellung der Karosserie gegeben.
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Vorzugsweise wird die Karosserie als Monocoque-Karosserie hergestellt. Dadurch entfällt ein nachträgliches Verbinden von Teilbereichen der Karosserie vollständig.
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Die erfindungsgemäße Fertigungsanlage zum Herstellen zumindest eines Teilbereichs einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Arbeitsraum, in welchen ein pulverförmiges Ausgangsmaterial einbringbar ist. Die Fertigungsanlage weist Mittel auf, um Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials in dem Arbeitsraum in Schwebe zu halten. Eine Steuerungseinrichtung der Fertigungsanlage ist dazu ausgebildet, wenigstens eine Energiequelle der Fertigungsanlage anzusteuern, sodass von der wenigstens einen Energiequelle abgegebene Energie auf wenigstens eine vorbestimmte Stelle in dem Arbeitsraum fokussierbar ist. Mittels der Energie ist zumindest ein an der vorbestimmten Stelle in Schwebe gehaltener Partikel aufschmelzbar. Durch miteinander verbundene aufgeschmolzene Partikel ist nach einem Erstarren derselben ein jeweiliger Abschnitt zumindest des Teilbereichs des Karosserie bereitstellbar. Die Mittel der Fertigungsanlage sind dazu ausgebildet, die Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials mittels Schallwellen in dem Arbeitsraum in Schwebe zu halten und durch die in Schwebe gehaltenen Partikel eine Silhouette zumindest des Teilbereichs der Karosserie nachzubilden, indem die Silhouette zumindest des Teilbereichs der Karosserie mit Hilfe der Schallwellen nach Art einer Chladni'schen dreidimensionalen Figur generiert wird. Mittels der Fertigungsanlage ist folglich eine aufwandsarme Fertigung zumindest des Teilbereichs der Karosserie erreichbar.
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Das in der Fertigungsanlage herstellbare Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Des Weiteren kann die Fertigungsanlage derart ausgelegt sein, dass in dem Arbeitsraum zusätzlich oder alternativ zumindest Teilbereiche anderer Fortbewegungsmittel, etwa zumindest Teilbereiche von Flugzeugen oder Schiffen herstellbar sind. Ebenso kann vorgesehen sein, in der Fertigungsanlage, welche die Mittel zum Halten der Partikel des pulverförmigen Ausgangsmaterials in Schwebe und die Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der wenigstens einen Energiequelle der Fertigungsanlage aufweist, das gesamte Fortbewegungsmittel herzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Fertigungsanlage so ausgelegt sein, dass in dem Arbeitsraum Bauteile anderweitiger Industriezweige herstellbar sind.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 schematisch einen Arbeitsraum einer Fertigungsanlage, in welchem Feststoffpartikel durch eine aufwärts gerichtete Gasströmung in Schwebe gehalten werden;
- 2 ein lokales Aufschmelzen der Feststoffpartikel mittels fokussierbarer Energiequellen, wobei aus den nach dem Schmelzen wieder erstarrten Partikeln Bereiche einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs gebildet werden;
- 3 die in dem Arbeitsraum der Fertigungsanlage fertiggestellte Karosserie des Kraftfahrzeugs;
- 4 den Arbeitsraum der Fertigungsanlage gemäß 1, wobei die Fertigungsanlage Lautsprecher aufweist, um das pulverförmige Ausgangsmaterial in dem Arbeitsraum durch Schallwellen in Schwebe zu halten;
- 5 das Ausbilden einer Silhouette der Karosserie in dem Arbeitsraum aufgrund des Einbringens der Schallwellen in den Arbeitsraum mittels der Lautsprecher;
- 6 den Beginn der Fertigung der Karosserie durch Aufschmelzen und Erstarren-Lassen von in Schwebe gehaltenen Partikeln in dem Arbeitsraum gemäß 5; und
- 7 die in dem Arbeitsraum der Fertigungsanlage fertiggestellte Karosserie.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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In 1 ist stark schematisiert eine Fertigungsanlage 10 gezeigt, mittels welcher eine Karosserie 12 eines Kraftfahrzeugs (vergleiche 3) herstellbar ist. Vorliegend wird die Herstellung der gesamten Karosserie 12 als Monocoque-Karosserie beispielhaft beschrieben, jedoch ist die Herstellung auch kleinerer Bauteile aus einem Guss, insbesondere lediglich von Teilbereichen der Karosserie 12, ebenso mittels der Fertigungsanlage 10 erreichbar. Gemäß 1 wird in einen Arbeitsraum 14 der Fertigungsanlage 10 ein pulverförmiges Ausgangsmaterial 16 eingebracht.
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Gemäß 1 werden weiter mittels gerichteter Gasströmungen 18, welche in 1 als Pfeile dargestellt sind und von welchen lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, Partikel 20 des pulverförmigen Ausgangsmaterials 16 in Schwebe gehalten. Die Partikel 20 oder Festkörperpartikel können metallisch oder aus Kunststoff gebildet sein. Durch die Gasströmungen 18, welche in 1 aufwärts gerichtet dargestellt sind, jedoch auch in andere Richtungen als der dargestellten Richtung wirken können, wird das pulverförmige Ausgangsmaterial 16 in ein Wirbelbett beziehungsweise eine Wirbelschicht überführt. Durch die gezielten Gasströmungen 18 wird also das Wirbelbett erzeugt, welches die Partikel 20 in einer Art Wolke gezielt aufwühlt und diese Wolke in Position hält. Die Generierung der Karosserie 12 oder Fahrzeugkarosserie erfolgt dann innerhalb des Strömungsbetts oder Wirbelbetts.
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In 2 ist ein nächster Schritt beim Fertigen der Karosserie 12 mittels der Fertigungsanlage 10 gezeigt. Die Fertigungsanlage 10 umfasst eine Mehrzahl von fokussierbaren Energiequellen etwa in Form von Lasern 22. Vorliegend sind lediglich zwei Laser 22 schematisch gezeigt, jedoch können die fokussierbaren Energiequellen an unterschiedlichen Stellen in dem Arbeitsraum 14 angeordnet sein und die von den Lasern 22 abgegebenen Laserstrahlen 24 auf vorbestimmte Stellen in dem Arbeitsraum 14 richten. Die Laser 22 können somit eine Art Matrix bilden, sodass die in Schwebe gehaltenen Partikel 20 in dem Arbeitsraum 14 von einer Seite her oder von mehreren Seiten her gezielt aufgeschmolzen werden können. Um die von den Lasern 22 abgegebenen Laserstrahlen 24 auf jeweilige vorbestimmte Stellen in dem Arbeitsraum 14 zu fokussieren, an welchen sich in Schwebe gehaltenen Partikel 20 befinden, weisen die Laser 22 vorliegend optische Elemente etwa in Form von verstellbaren Linsen 26 auf.
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Das Aufschmelzen beziehungsweise Verflüssigen der Partikel 20 an vorbestimmten Stellen in dem Arbeitsraum 14 erfolgt also mit Hilfe der fokussierbaren Energiequellen etwa in Form der Laser 22. Die in Schwebe gehaltenen Partikel 20 werden an den gewünschten Stellen beziehungsweise Positionen in dem Arbeitsraum 14 mittels der fokussierbaren Laser 22 über ihren Schmelzpunkt erhitzt. Somit erfolgt dann eine Vernetzung der einzelnen, nun aufgeschmolzenen Partikel 20. Nach einem Erstarren der aufgeschmolzenen und miteinander verbundenen Partikel 20 bildet sich ein erster Teilbereich 28 der Karosserie 12.
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Durch die einstellbare Auflösung beziehungsweise Fokussiermöglichkeit der dimensional angeordneten Energiequellen, etwa in Form der Laser 22 kann eine adaptive Fokussierung der von den Lasern 22 abgegebenen Energie auf vorbestimmte Stellen in dem Arbeitsraum 14 erreicht werden. Die Fokussierung der Energiequellen erfolgt demnach adaptiv, sodass gezielt Partikel 20 des pulverförmigen Ausgangsmaterials aufgeschmolzen werden, welche sich an jeweiligen Stellen in dem Arbeitsraum 14 befinden. Ein unerwünschtes Aufschmelzen benachbarter beziehungsweise vorbeiziehender Partikel 20 wird aufgrund der adaptiven Fokussierung nahezu ausgeschlossen, welche mittels des wenigstens einen optischen Elements beziehungsweise einer derartigen Optik der Laser 22 erreichbar ist.
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Eine Steuerungseinrichtung 30, in welche vorliegend etwa über eine Software die Silhouette der Karosserie 12 einprogrammiert ist, steuert die fokussierbaren Energiequellen vorliegend in Form der Laser 22 an. Die Laser 22 schmelzen dann in dem additiven Prozess die Partikel 20 auf. Dadurch wird die Vernetzung der einzelnen, nun aufgeschmolzenen Partikel ermöglicht.
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Es kann vorgesehen sein, dass zum Halten der vernetzen Partikel 20 beziehungsweise der entstehenden Karosserie 12 in dem Arbeitsraum 14 zunächst Stützstrukturen 32 gebildet werden, von denen eine in 2 schematisch und beispielhaft dargestellt ist. Derartige Stützstrukturen 32 etwa in Form von Tragstäben oder dergleichen können nach Fertigstellung der Karosserie 12 wieder von der Karosserie 12 abgetrennt werden.
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In 3 ist die in dem Arbeitsraum 14 der Fertigungsanlage 10 hergestellte Karosserie 12 schematisch gezeigt.
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Eine weitere Möglichkeit, in dem Arbeitsraum 14 der Fertigungsanlage 10 die Partikel 20 in Schwebe zu halten, soll im Folgenden mit Bezug auf 4 bis 7 erläutert werden. Demgemäß umfasst die Fertigungsanlage 10 eine Mehrzahl von Schallquellen etwa in Form von Lautsprechern 34. Mittels der in 4 gezeigten Steuerungseinrichtung 30 können auch die Lautsprecher 34 angesteuert werden. Bei dieser Art der Fertigung der Karosserie 12 bedient man sich der Möglichkeit, die Silhouette der Karosserie 12 mit Hilfe von Schallwellen nach Art einer Chladni'schen dreidimensionalen Figur zu generieren. Hierbei werden die Partikel 20 durch Schallwellen 36 angeregt (vergleiche 5), welche von den Lautsprechern 34 abgegeben werden. Die Formen der zu erzeugenden Chladni'schen Figuren hängen sowohl von der Positionierung der Lautsprecher 34 als auch von den jeweiligen Wellenlängen der von den Lautsprechern 34 abgegebenen Schallwellen 36 ab. Deswegen ist die Steuerungseinrichtung 30 vorzugsweise dazu ausgebildet, einerseits jeweils diejenigen Lautsprecher 34 anzusteuern, welche sich an der zum Erzeugen der gewünschten Figur geeigneten Position befinden, und andererseits durch das Ansteuern die jeweiligen Wellenlängen der von dem einzelnen Lautsprecher 34 abgegebenen Schallwellen 36 aktiv vorzugeben. Das Anregen der Partikel 20 durch die Schallwellen 36 sorgt für eine Positionierung der Partikel 20 in der Schwebe dem Arbeitsraum 14 der Fertigungsanlage 10.
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Beim Erzeugen von Chladni`schen Klangfiguren können metallische und/oder aus Kunststoff gebildete Feststoffpartikel nach Art von Sand oder Staub auf ebenen Platte oder ähnlichen Gebilden positioniert werden. Durch eine gezielte Erzeugung von Schwingungen kann ein Schallwellenfeld erzeugt werden, welches vorliegend über eine Software der Steuerungseinrichtung 30 berechnet wird. Mit Hilfe der von den Lautsprechern 34 abgegeben Schallwellen 36 ist es somit möglich, die Partikel 20 in Bereichen beziehungsweise an Stellen in dem Arbeitsraum 14 zu positionieren, an welchen keine beziehungsweise eine nur sehr geringe Schwingung vorliegt.
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So können, wie in 5 veranschaulicht, die Partikel 20 derart in Schwebe gehalten werden, dass in dem Arbeitsraum 14 zumindest annähernd die Silhouette der Karosserie 12 erzeugt wird (vergleiche 5). Während die Partikel 20 durch die Schallwellen 36 in Schwebe gehalten sind, werden die Partikel 20 mittels der fokussierbaren Energiequellen, etwa mittels der in 2 oder in 6 gezeigten Laser 22 über ihren Schmelzpunkt erhitzt und somit aufgeschmolzen. Dieser Schritt der Fertigung ist in 6 schematisch gezeigt, wobei in 6 lediglich die Laserstrahlen 24 dargestellt sind und nicht die Laser 22, welche von der Steuerungseinrichtung 30 oder einem derartigen Steuergerät angesteuert werden. Aufgrund des Erhitzens der Partikel 20 über ihren Schmelzpunkt ist eine Vernetzung der einzelnen, nun aufgeschmolzenen Partikel 20 zu einem Teil ermöglicht, sodass zumindest der Teilbereich 28 der Karosserie 12 gebildet werden kann.
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In 7 ist die als Monocoque-Karosserie ausgebildete Karosserie 12 gezeigt, welche mittels der die Lautsprecher 34 aufweisenden Fertigungsanlage 10 in dem Arbeitsraum 14 hergestellt wurde.
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Auch bei dem mit Bezug auf 4 bis 7 erläuterten Verfahren können Stützstrukturen 32 vorgesehen sein, um an die Stützstrukturen 32 angrenzende Teilbereiche 28 der Karosserie 12 abschnittsweise aufzubauen. Ausgehend von derartigen Stützstrukturen 32 können dann die einzelnen Bauteile der Karosserie 12 in die jeweils gewünschte Richtung verlängert werden.
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Falls die Länge eines solchen Bauteils das Vorsehen einer weiteren Stützstruktur 32 erforderlich macht, so kann auch diese Stützstruktur 32 durch Aufschmelzen und anschließendes Erstarren-Lassen der sich in dem Arbeitsraum 14 befindenden Partikel 20 gebildet werden.
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Bei der Verwendung der gerichteten Gasströmungen 18 zum Aufwirbeln der Partikel erfolgt durch die Gasströmungen 18 zugleich ein Hitzeabfuhr. Demgegenüber können insbesondere bei dem Halten der Partikel 20 in Schwebe mittels der Schallwellen 36 (vergleiche etwa 5) zusätzliche (nicht gezeigte) Kühlmechanismen der Fertigungsanlage 10 genutzt werden, um während der Schmelzphase die aufgeschmolzenen Partikel 20 abzukühlen und aus der abgekühlten beziehungsweise erstarrten Schmelze die Karosserie 12 darzustellen.
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Mittels der in 1 bis 7 gezeigten Fertigungsanlage 10, bei welcher in dem Arbeitsraum 14 die Partikel 20 in Schwebe gehalten werden, lässt sich die vollständige Karosserie 12 in vergleichsweise kurzer Zeit bereitstellen.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Karosseriefertigung durch Bereitstellung einer Wirbelschicht beziehungsweise eines Wirbelbetts oder eine Karosseriefertigung durch eine Bildung komplexer beziehungsweise dreidimensionaler Chladni'scher Klangfiguren erreicht werden kann.
