DE102020103175A1

DE102020103175A1 - Materialabscheidungseinheit zum Pulverauftragsschweißen

Info

Publication number: DE102020103175A1
Application number: DE102020103175.0A
Authority: DE
Inventors: Nicolai Speker; Tim Hesse; Björn Sautter; Marco Opitz; Benedikt Wessinger; Timo Steeb; Gerhard Link; Anh-Thu Tran; Steven Müller; Fabian Schlam; Robert Ganter; Kevin Kruse; Franziska Spitz
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2021-08-12
Also published as: US20230146425A1; CN115066309A; WO2021156317A1

Abstract

Es wird eine Materialabscheidungseinheit vorgeschlagen, umfassend eine Strahlungseinheit, eine Pulverabgabeeinrichtung (12), die mehrere, insbesondere mindestens sieben, weiter insbesondere genau sieben, Pulverabgabeeinheiten (14) aufweist, und eine Pulveraufteileinheit, die mehrere Pulverkanäle (16) aufweist, wobei die Anzahl der Pulverkanäle (16) mit der Anzahl der Pulverabgabeeinheiten (14) übereinstimmt und wobei die einzelnen Pulverkanäle (16)jeweils mittels eines austauschbaren Verbindungselements mit den einzelnen Pulverabgabeeinheiten (14) verbunden sind, wobei mindestens eine Pulverabgabeeinheit (14), insbesondere alle Pulverabgabeeinheiten (14), ein austauschbares Pulverabgabeelement (60, 61), insbesondere ein Röhrchen (62), aufweist, wobei das Pulverabgabeelement (60, 61) länglich ausgebildet ist, ein erstes Ende (66) und ein zweites Ende (68) aufweist, und zumindest teilweise innerhalb der entsprechenden Pulverabgabeeinheit (14) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Materialabscheidungseinheit mit Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Laserauftragschweißen (auch Laser Metal Deposition (LMD), Direct Metal Deposition (DMD) oder Direct Energy Deposition (DED) ist ein generatives Fertigungsverfahren für metallische Strukturen.
Laserauftragschweißen wird prinzipiell wie folgt durchgeführt: Auf einer Bauteiloberfläche wird mittels eines Lasers ein Schmelzbad erzeugt oder ein die Bauteiloberfläche bildender Grundwerkstoff erwärmt. Wenn im Folgenden von Schmelzbad gesprochen wird ist damit auch eine allgemeine Prozesszone gemeint, die einen erwärmten oder aufgeschmolzenen Grundwerkstoff umfasst. Das Schmelzbad kann bspw. einige Mikrometer des Grundwerkstoffs aufschmelzen, es sind jedoch auch größerer Aufschmelztiefen üblich. Mittels einer Pulverabgabeeinrichtung, meist in Form einer Düse, wird automatisiert Metallpulver eingebracht. Es entstehen miteinander verschweißte Raupen bzw. Materialschichten, die Strukturen an bestehenden oder neuen Grundkörpern oder Bauteilen ergeben.
(Laser)Auftragschweißen ermöglicht bspw. das Aufbringen von 3D-Strukturen auf bestehenden oder neuen, ggf. auch unebenen Flächen. Geometrieänderungen können auf diese Weise einfach umgesetzt werden. Durch eine Änderung des Pulvers bzw. der Pulverzusammensetzung ist es möglich zwischen verschiedenen Materialien in einem Arbeitsprozess zu wechseln. Es ist auch möglich das verwendete Pulver aus unterschiedlichen Materialien zu mischen und hierdurch Legierungen zu erzeugen. Zur Schaffung von Verschleißschutzschichten ist es bspw. möglich ein im Schmelzbad aufschmelzendes Matrixmaterial in Pulverform zuzuführen und außerdem ein Hartmaterial, das typischerweise bei den im Schmelzbad herrschenden Temperaturen nicht aufschmilzt, ebenfalls in Pulverform zuzuführen.
Das sogenannte extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweißen (EHLA) ist aus der DE 10 2011 100 456 B4 vorbekannt. Gemäß diesem Verfahren wird eine deutliche Erhöhung der erzielbaren Bearbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zum herkömmlichen Laserauftragsschweißen dadurch erreicht, dass einem auf einer zu bearbeitenden Oberfläche vorliegenden Schmelzbad zumindest ein Zusatzwerkstoff in vollständig geschmolzener Form zugeführt wird. Hierzu wird der Zusatzwerkstoff, der zunächst insbesondere pulverförmig vorliegt, mittels eines Laserstrahls in einem Abstand größer als Null zum Schmelzbad geschmolzen und dem Schmelzbad dann in vollständig flüssiger Form zugeführt. Das Aufschmelzen des Zusatzwerkstoffs, insbesondere des Pulvers, in dem genannten Abstand vom Schmelzbad sowie das Erhitzen des Schmelzbads können dabei durch den gleichen Laserstrahl erfolgen. Der auf das Schmelzbad einstrahlende Laserstrahl bewirkt also auch das Schmelzen des Zusatzwerkstoffs im genannten Abstand vom Schmelzbad. Dies geschieht dadurch, dass das Schmelzbad und ein Fokus des Laserstrahls parallel zueinander relativ zur Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/min verschoben werden. Weiterhin kann im Falle eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs die Pulverdichte insbesondere so eingestellt werden, dass eine Laserleistung des Laserstrahls im Schmelzbad weniger als 60% der Laserleistung vor Kontakt des Laserstrahls mit dem Pulver beträgt.
Beim Laserauftragschweißen wird üblicherweise eine Materialabscheidungseinheit verwendet, mit einer Lasereinheit, die eingerichtet ist, um einen Laserstrahl auf ein Werkstück zu richten, und mit einer Pulverabgabeeinrichtung, die eingerichtet ist, um Pulver in gerichteter Form an das Werkstück abzugeben.
Die Pulverabgabeeinrichtung ist dabei üblicherweise derart ausgebildet, dass sie das Materialpulver über eine Ringspaltdüse oder mehrere Pulverabgabeeinheiten, wie z. B. in US 5961862 A gezeigt, die beispielsweise als Pulveraustrittsöffnungen ausgebildet sein können, in Richtung des Werkstücks abgibt. Hieraus resultiert ein oder eine Mehrzahl an Pulverstrahlen. Diese Pulverstrahlen werden in einer Materialfokuszone fokussiert. Die bisherigen Systeme sind dabei sensibel im Hinblick auf den Abstand der Pulverabgabeeinrichtung und der Pulverfokuslage zum Werkstück sowie die Kombination aus Anstellwinkel (Winkel in dem der Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet ist), Abstand und Durchmesser des Materialfokus.
Zudem stellt die Verteilung des Pulvers auf die einzelnen Pulverabgabeeinheiten ein Problem dar. Der zugeführte Pulvermassestrom soll möglichst gleichmäßig auf die einzelnen Pulverabgabeeinheiten aufgeteilt werden, wobei der Bauraum für die Pulverabgabeeinrichtung möglichst gering gehalten werden soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Materialabscheidungseinheit bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile ausräumt.
Die erfindungsgemäße Materialabscheidungseinheit umfasst: Eine Strahlungseinheit, die zur gerichteten Abgabe elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, insbesondere eine Lasereinheit, eine Pulverabgabeeinrichtung und eine Pulveraufteileinheit.
Die Strahlungseinheit, insbesondere Lasereinheit, ist eingerichtet, um elektromagnetische Strahlung, insbesondere einen Laserstrahl, entlang einer sich in einer Strahlrichtung erstreckenden Strahlachse auf ein Werkstück zu richten, insbesondere und dort zu fokussieren (es kann auch vorgesehen sein, dass am Werkstück defokussiert wird). Auf dem Werkstück erzeugt die Strahlung, insbesondere der dort auftreffende, insbesondere dort fokussierte, Laserstrahl einen Schmelzpool bzw. ein Schmelzbad.
Die Pulverabgabeeinrichtung ist eingerichtet, um ein Materialpulver, welches typischerweise ein metallisches oder keramisches Pulver ist bzw. ein solches umfasst, an das Werkstück abzugeben. Typischerweise wird dies durch einen Pulvergasstrahl realisiert. Die Pulverabgabeeinrichtung umfasst dabei mehrere, insbesondere mindestens sieben, insbesondere genau sieben, Pulverabgabeeinheiten, die eingerichtet sind, um das Pulver durch Pulveraustrittsöffnungen in gerichteter Form (bspw. in Form eines Strahls oder mehrerer Strahlen) an das Werkstück abzugeben.
Typischerweise ist die Materialabscheidungseinheit derart ausgebildet, dass die Pulverabgabeeinheiten (insbesondere in Form von aufeinander zu gerichteten Kanälen) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt um die Strahlachse angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich insbesondere ein bevorzugtes gleichmäßiges Auftragsverhalten der Materialabscheidungseinheit.
Die Pulveraufteileinheit weist mehrere Pulverkanäle auf. Dabei entspricht die Anzahl der Pulverkanäle der Anzahl der Pulverabgabeeinheiten. So sind beispielsweise bei sieben Pulverabgabeeinheiten sieben Pulverkanäle vorgesehen. Die Pulveraufteileinheit verteilt einen zentralen Pulverstrom gleichmäßig auf die einzelnen Pulverkanäle. Die Pulveraufteileinheit ist typischerweise rotationssymmetrisch bzw. weist einen rotationssymmetrischen Querschnitt auf.
Die Pulverkanäle sind jeweils mittels eines austauschbaren Verbindungselements mit den einzelnen Pulverabgabeeinheiten verbunden. Es sind also beispielsweise bei sieben Pulverkanäle bzw. Pulverabgabeeinheiten ebenso sieben Verbindungselemente vorgesehen. Die Verbindungselemente sind bevorzugt als flexible Schläuche ausgebildet.
Mindestens eine Pulverabgabeeinheit weist ein austauschbares Pulverabgabeelement auf. Bevorzugt weisen alle Pulverabgabeeinheiten jeweils ein Pulverabgabeelement auf. Bevorzugt ist ein solches Pulverabgabeelement ein Röhrchen. Das Pulverabgabeelement ist länglich ausgebildet und weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das Pulverabgabeelement ist zumindest teilweise innerhalb der entsprechenden Pulverabgabeeinheit angeordnet.
Bevorzugterweise ist das Material des Pulverabgabeelements ein nahes Infrarot reflektives Material, insbesondere mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten. Vorzugsweise ist das Material eine harte Metalllegierung, z.B. Kupferlegierung. Somit kann Verschleiß reduziert werden und die Standzeit (Einsatzzeit) verlängert werden. Zudem ermöglicht dies das Pulverabgabeelement nicht zusätzlich verpacken zu müssen.
Die Verbindungselemente erlauben ein Entkoppeln der Pulveraufteileinheit von der Pulverabgabeeinheit, sodass beispielsweise ein Verschwenken bzw. ein Verkippen möglich ist. Zudem wird durch das Aufteilen des zentralen Pulverstroms in mehrere, insbesondere sieben, diskrete Einzelpulverstrahlen eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit entlang der Pulverförderstrecke, insbesondere innerhalb der Pulverkanäle, der Verbindungselemente, der Pulverabgabeeinheiten und Pulverabgabeelementen, erreicht, sodass die einzelnen Pulvergasstrahlen durch die Schwerkraft oder andere einwirkende Kräfte nicht bzw. kaum beeinflusst werden. Dies erhöht die Flexibilität und die Einsatzbereiche der Materialabscheidungseinheit.
Mindestens eine Pulverabgabeeinheit kann derart ausgestaltet sein, dass ein in dieser Pulverabgabeeinheit zumindest teilweise angeordnetes Pulverabgabeelement gegen ein anderes Pulverabgabeelement ausgetauscht werden kann. Dabei können die beiden ausgetauschten Pulverabgabeelemente den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Dies ist dadurch bedingt, dass beide Pulverabgabeelemente zumindest teilweise in dieselbe Pulverabgabeeinheit passen müssen. Die beiden Pulverabgabeelemente können allerdings einen unterschiedlichen Innendurchmesser und/oder unterschiedliche Längen aufweisen.
Das zweite Ende mindestens eines Pulverabgabeelements kann im Bereich der Pulveraustrittsöffnung der entsprechenden Pulverabgabeeinheit angeordnet sein. Sie kann insbesondere bündig mit der Pulveraustrittsöffnung angeordnet sein, also bündig mit der Pulveraustrittsöffnung abschließen. Mit anderen Worten, das zweite Ende eines Pulverabgabeelements kann in die Pulveraustrittsöffnung münden.
Das zweite Ende mindestens eines Pulverabgabeelements kann aber auch außerhalb der entsprechenden Pulverabgabeeinheit angeordnet sein. So ist die Handhabung beim Austauschen der einzelnen Pulverabgabeeinheiten leichter. Man kann das zweite Ende des Pulverelementes beispielsweise mit einer Zange greifen und aus der Pulverabgabeeinheit ziehen.
Vorteilhafterweise kann mindestens ein Verbindungselement mittels Steckverbindungen lösbar fixiert an einer Pulverabgabeeinheit und/oder einem Pulverkanal angeordnet sein. Durch die Steckverbindungen ist ein einfaches Austauschen eines Verbindungselements und ohne Verwendung von Werkzeug möglich. Dies führt zu einer Reduzierung von möglichen Nebenzeiten (Zeit, in der eine Maschine nicht arbeitet) beispielsweise durch Wartung und/oder Reinigung. Es sind ebenso andere Arten von Verbindungen denkbar, wie Z. B. Schraubenverbindungen, Bajonettverbindung, Schnappverbindung, etc.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein Verbindungselement zumindest teilweise starr, flexibel, gerade und/oder mindestens eine Krümmung aufweisend ausgebildet. So kann ein Verbindungselement als eine metallische, starre Rohrverbindung ausgeführt sein. Diese kann gerade sein oder mindestens eine Biegung aufweisen. Ein Verbindungselement kann auch ein flexibler Kunststoffschlauch oder ein metallischer Flexschlauch. Es können auch andere Materialien und Formen eingesetzt werden. Damit lassen sich die Verbindungselemente flexibel anordnen, so dass der Bewegungsgrad zwischen der Pulverabgabeeinrichtung und der Pulveraufteileinheit vergrößert werden kann. Dies führt zu einer größeren Flexibilität der Materialabscheidungseinheit.
Vorteilhafterweise weißt die Pulveraufteileinheit eine Längsachse auf und umfasst:

eine erste Funktionszone, die länglich ausgebildet ist, ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen runden Innendurchmesser aufweist, und
eine zweite Funktionszone, die länglich ausgebildet ist, ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen runden Innendurchmesser aufweist.
Dabei mündet das zweite Ende der ersten Funktionszone fluchtend in das erste Ende der zweiten Funktionszone.

Die Längsachse der Pulveraufteileinheit kann von der Strahlachse verschieden sein oder mit der Strahlachse zusammenfallen.
Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser der ersten Funktionszone zumindest abschnittsweise, insbesondere zumindest in einem Abschnitt bis zum zweiten Ende hin, konstant ausgebildet. Bevorzugt ist der Innendurchmesser der ersten Funktionszone über die komplette Länge der ersten Funktionszone konstant. Der Innendurchmesser der ersten Funktionszone ist im Vergleich zur Länge der ersten Funktionszone relativ gering gewählt. So kann dieser beispielsweise 4 mm betragen, wobei die Länge 100 mm beträgt. Durch einen im Vergleich zur Länge kleinen Innendurchmesser werden die Pulverpartikel in eine Flugbahn gezwungen, die koaxial zur Längsachse der Pulveraufteileinheit verläuft. Damit werden unerwünschte Verwirbelungen des Pulverstroms vermieden.
Vorteilhafterweise umfasst die zweite Funktionszone einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt. Dabei weist der zweite Abschnitt einen gegenüber dem ersten Abschnitt größeren Innendurchmesser auf. Auf diese Weise wird eine Expansionszone eingerichtet, in der die koaxial ausgerichteten Partikel für die Separierung in die einzelnen Pulverkanäle vorbereitet werden, indem sie abgebremst und auf einen größeren Querschnitt verteilt werden. Dabei kann der Übergang vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt (und somit die Vergrößerung des Innendurchmessers) einstufig oder mehrstufig, konisch oder in einer Kurvenform vergrößernd ausgestaltet sein.
Die erste und die zweite Funktionszone können als separate Elemente ausgebildet sein. Sie können beide aus festem, nicht biegsamen Material bestehen. So kann beispielsweise die erste Funktionszone als Metallrohr und die zweite Funktionszone aus Acrylglas ausgeführt sein. Die beiden Funktionszonen können lösbar miteinander verbunden werden, Z. B. mittels einer Steck- oder Schraubverbindung. In zusammen montiertem Zustand sind die beiden Funktionszonen koaxial zueinander ausgerichtet, sodass sie eine gemeinsame Längsachse aufweisen.
Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser der ersten Funktionszone im Bereich des zweiten Endes der ersten Funktionszone und der Innendurchmesser der zweiten Funktionszone im Bereich des ersten Endes der zweiten Funktionszone gleich. Mit anderen Worten, der Innendurchmesser der ersten Funktionszone am zweiten Ende der ersten Funktionszone ist mit dem Innendurchmesser des ersten Abschnitts der zweiten Funktionszone gleich. Damit verbleiben die Pulverteilchen auch im ersten Abschnitt der zweiten Funktionszone auf ihrer zur Längsachse der Pulveraufteileinheit koaxialen Flugbahn, in die sie in der ersten Funktionszone gezwungenen wurden.
Vorteilhafterweise weist die Pulveraufteileinheit ein Separierteil auf. Das Separierteil weist eine Oberseite und eine Unterseite auf. In diesem Separierteil sind die Pulverkanäle angeordnet. Diese sind bevorzugterweise in Bezug auf die Längsachse der Pulveraufteileinheit rotationssymetrisch angeordnet.
Bevorzugt ist das Separierteil als ein separates Element ausgebildet und an dem zweiten Ende der zweiten Funktionszone angeordnet. Auch das Separierteil kann mittels einer lösbaren Verbindung (s. o.) fixiert sein.
Bevorzugt erstrecken sich die Pulverkanäle jeweils von der Oberseite des Separierteils bis zur Unterseite des Separierteils. Sie können gerade ausgebildet sein und nach radial außen verlaufen, so dass sie jeweils mit der Längsachse der Pulveraufteileinheit einen Winkel Alpha aufspannen. Bevorzugterweise ist der Winkel Alpha kleiner als 45°, insbesondere 40°. Bevorzugterweise ist der Winkel Alpha größer als 5°, insbesondere 10°, insbesondere 15°.
Vorteilhafterweise ist auf der Oberseite des Separierteils, insbesondere mittig auf der Oberseite, ein erhabener Bereich angeordnet. Zudem sind auf der Oberseite Eintrittsöffnungen der einzelnen Pulverkanäle angeordnet. Dabei sind die Eintrittsöffnungen der Pulverkanäle auf dem erhabenen Bereich angeordnet. Die Eintrittsöffnungen können in Umfangsrichtung gleichmäßig um die Längsachse der Pulveraufteileinheit angeordnet sein. Die Eintrittsöffnungen können in Umfangsrichtung gleichmäßig um einen kegelstumpfartigen Vorsprung auf dem erhabenen Bereich angeordnet sein.
Auf dem erhabenen Bereich kann wie bereits erwähnt ein kegelstumpfartiger Vorsprung angeordnet sein. Die Mantelfläche des kegelstumpfartigen Vorsprungs kann zur nächstgelegenen Eintrittsöffnung des jeweiligen Pulverkanals abfallend ausgebildet sein. Es ist ebenso eine pyramidische Form des Vorsprungs denkbar. Dabei weist die Pyramide genauso viele Seiten auf, wie Eintrittsöffnung vorhanden sind. Jede Seite der Pyramide ist zu einer Eintrittsöffnung gerichtet und die Seitenfläche fällt zur der jeweiligen Eintrittsöffnung ab.
Der Pulverstrom wird somit an einer Stelle auf der Oberseite des Separierteils auf alle vorhandenen Pulverkanäle gleichmäßig aufgeteilt.
Vorteilhafterweise kann mindestens ein Pulverkanal abschnittsweise zumindest zwei unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen. Durch den sich verändernden Innendurchmesser innerhalb eines Pulverkanals kann die Flugbahn und die Strömungsgeschwindigkeit der Pulverteilchen beeinflusst werden.
Vorteilhafterweise kann mindestens ein Pulverabgabeelement koaxial mit der korrespondierenden Pulverabgabeeinheit angeordnet sein.
Bevorzugterweise weist die Pulverabgabeeinrichtung eine untere Kante auf. Dabei kann der Abstand zwischen der unteren Kante bis zum Werkstück 12,5 mm oder mehr betragen. Insbesondere beträgt dieser Abstand genau 12,5 mm. Bei dieser geringen Entfernung vom Werkstück kann eine bessere, beim Laserauftragsschweißen benötigte Schutzgasabdeckung gewährleistet werden.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnung erläutert wird, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Pulverabgabeeinrichtung einer erfindungsgemäßen Materialabscheidungseinheit;
2 einen Seitenquerschnitt der Pulverabgabeeinrichtung gemäß 1;
3 eine perspektivische Ansicht der Pulverabgabeeinrichtung gemäß 1;
4 einen Seitenquerschnitt einer ersten Funktionszone der Pulveraufteileinheit;
5 einen Seitenquerschnitt einer zweiten Funktionszone der Pulveraufteileinheit;
6 eine Draufsicht eines Separierteils der Pulveraufteileinheit;
7 einen Seitenquerschnitt eines Separierteils gemäß 6;
8 eine perspektivische Ansicht eines Separierteils gemäß 6;
9 einen Seitenquerschnitt eines Separierteils gemäß 6 in einem mit einer zweiten Funktionszone gemäß 5 verbundenen Zustand;
10 einen Seitenquerschnitt einer Pulverabgabeeinrichtung gemäß 1 in einem mit einem Separierteil gemäß 6 verbundenen Zustand;
11 einen Seitenquerschnitt gemäß 10 mit einem Pulverabgabeelement und
12 einen Seitenquerschnitt gemäß 10 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Pulverabgabeelements.

In den folgenden Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen wiedergegeben.
Die erfindungsgemäße Materialabscheidungseinheit umfasst eine nicht dargestellte Strahlungseinheit, die in einer Pulverabgabeeinrichtung 12 angeordnet ist. Die Strahlungseinheit ist zur gerichteten Abgabe elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, entlang einer sich in Strahlrichtung erstreckenden Strahlachse 10 auf ein Werkstück ausgebildet.
1 zeigt eine Seitenansicht der Pulverabgabeeinrichtung 12 der erfindungsgemäßen Materialabscheidungseinheit. Die Pulverabgabeeinrichtung 12 weist mehrere Pulverabgabeeinheiten 14 auf.
2 zeigt einen Schnitt der Pulverabgabeeinrichtung 12 gemäß 1 entlang der in 1 mit A-A gekennzeichneten Linie. Die Pulverabgabeeinheiten 14 sind als Kanäle 40 in der Pulverabgabeeinrichtung 12 ausgebildet. Die Kanäle 40 weisen auf einer Einlassseite 42 je einen erweiterten Abschnitt 44 auf. Der erweiterte Abschnitt 44 trägt je ein Innengewinde 46.
Die durch die Pulverabgabeeinheiten 14 auf das zu bearbeitende Werkstück gerichtete Pulverströme durchqueren die Kanäle 40 und verlassen diese durch Pulveraustrittsöffnungen 64.
Die elektromagnetische Strahlung der Strahlungseinheit verläuft entlang der Strahlachse 10 durch die Pulverabgabeeinrichtung 12 und verlässt diese an einer Öffnung 15. Unterhalb der Öffnung 15 wird das zu bearbeitende Werkstück angeordnet. Die Strahlungseinheit ist derart eingerichtet, dass die elektromagnetische Strahlung auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks fokussiert wird. Sie kann auch oberhalb des Werkstücks fokussiert werden.
Die Pulverabgabeeinheiten 14 dienen zur Abgabe eines Pulvers in Form von jeweiligen Pulverstrahlen in gerichteter Form an das Werkstück. Die Pulverabgabeeinheiten 14 erstrecken sich, wie in 2 rechts dargestellt, derart, dass sie bezüglich der Strahlachse 10 einen Winkel aufweisen. Die Pulverabgabeeinrichtung 12 ist derart eingerichtet, dass die Pulverstrahlen der Pulverabgabeeinheiten 14 sich in einem gemeinsamen Fokus schneiden. Dieser Fokus kann mit Fokus der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungseinheit übereinstimmen. Die Fokuszonen der elektromagnetischen Strahlung und der Pulverstrahlen können jedoch auch zueinander, insbesondere entlang der Strahlachse 10, beabstandet angeordnet sein
Die Pulverabgabeeinheiten 14 weisen an ihrem dem gemeinsamen Pulverfokus abgewandtem Ende eine Stufenform auf. Auf diese Weise ist es mögliche an diesem Ende jeweils ein Verbindungselement anordnen zu können (Einschrauben in das Innengewinde 46; auch eine Steckverbindung ist denkbar). Der Innendurchmesser des Verbindungselements und der Innendurchmesser der jeweiligen Pulverabgabeeinheit 14 sind dabei insbesondere gleich. Damit kann ein konstanter Innendurchmesser im Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und der jeweiligen Pulverabgabeeinheit 14 realisiert werden.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Pulverabgabeeinrichtung 12 gemäß 1. Die gezeigte Pulverabgabeeinrichtung 12 umfasst sieben Pulverabgabeeinheiten 14. Die Pulverabgabeeinrichtung 12 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung der Pulverabgabeeinrichtung 12 verteilt.
Die Materialabscheidungseinheit umfasst weiter eine Pulveraufteileinheit. Vorliegend weist die Pulveraufteileinheit zwei Funktionszonen auf.
4 zeigt einen Seitenquerschnitt einer ersten Funktionszone 18 der Pulveraufteileinheit. Vorliegend ist die erste Funktionszone 18 in einem ersten Funktionselement 48 angeordnet. Das erste Funktionselement 48 ist als ein längliches Metallrohr mit einem konstanten Innendurchmesser ausgebildet. Die erste Funktionszone 18 weist ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 24 auf. Während des Betriebes der Materialabscheidungseinheit wird der zugeführte Pulverstrom vom ersten Ende 22 durch die erste Funktionszone 18 in Richtung des zweiten Endes 24 geleitet. Die erste Funktionszone 18 weist einen im Vergleich zu ihrer Länge geringen Innendurchmesser auf. Somit werden die Pulverteilchen innerhalb der ersten Funktionszone 18 auf eine Flugbahn gezwungen, die axial zur Längsausdehnung der ersten Funktionszone 18 verläuft. So können unerwünschte Verwirbelungen des Pulverstroms bzw. der Pulverteilchen vermieden oder zumindest reduziert werden.
5 zeigt einen Seitenquerschnitt einer zweiten Funktionszone 20 der Pulveraufteileinheit. Vorliegend ist die zweite Funktionszone 18 in einem zweiten Funktionselement 50 angeordnet. Das zweite Funktionselement 50 ist vorliegend in Form eines Acrylglasrohres ausgeführt. Die zweite Funktionszone 20 weist ein erstes Ende 26 und ein zweites Ende 28 auf. Vorliegend ist das erste Ende 26 der zweiten Funktionszone 20 derart ausgestaltet, dass das zweite Ende 24 der ersten Funktionszone 18 fluchtend an das erste Ende 26 der zweiten Funktionszone 20 angeordnet werden kann. Hierfür weist das zweite Ende 24 der ersten Funktionszone 18 eine Stufenform auf. Das erste Ende 26 der zweiten Funktionszone 20 weist eine entsprechend dazu korrespondierende Stufenform auf. Die einander zugewandten Enden (zweites Ende 24 und erstes Ende 26) des ersten Funktionselements 48 und des zweiten Funktionselements 50 sind komplementär zueinander ausgebildet. Die einander zugewandten Enden des ersten Funktionselements 48 und des zweiten Funktionselements 50 sind ineinander steckbar, so dass das zweite Ende 24 des ersten Funktionselements 48 im ersten Ende 26 des zweiten Funktionselements 50 aufgenommen ist.
Die erste Funktionszone 18 und die zweite Funktionszone 20 sind Teil eines Zuführkanals 21 über den Pulverpartikel mittels Gasströmung transportierbar sind.
Die zweite Funktionszone 20 weist einen ersten Abschnitt 27 und einen zweiten Abschnitt 29 auf. Der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 27 ist kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 29.vorliegend ist der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 27 gleich mit dem Innendurchmesser der ersten Funktionszone 18. Der erste Abschnitt 27 der zweiten Funktionszone 20 stellt damit quasi eine Verlängerung der ersten Funktionszone 18.
Durch den zweiten Abschnitt 29 der zweiten Funktionszone 20 wird eine Expansionszone eingerichtet. Durch die Vergrößerung des Innendurchmessers werden die Pulverpartikel auf eine größere Querschnittsfläche verteilt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Pulverpartikel wird dadurch reduziert.
Die Pulveraufteileinheit umfasst weiter ein Separierteil 30
6 zeigt eine Draufsicht des Separierteils 30 der Pulveraufteileinheit. Das Separierteil 30 ist ebenso wie die erste Funktionszone 18 und die zweite Funktionszone 20 als ein separates Element ausgebildet. Das Separierteil 30 weist eine kreisförmige Oberseite 32 und eine in 7 gezeigte ebenfalls kreisförmige Unterseite 34 auf. Auf der Oberseite 32 sind Eintrittsöffnungen 38 der einzelnen Pulverkanäle 16 angeordnet. Diese sind gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.
7 zeigt einen Schnitt des Separierteils 30 gemäß 6. Dabei verläuft der in 7 dargestellte Schnitt entlang der in 6 mit B-B gekennzeichneten Linie.
Die Oberseite 32 des Separierteils 30 weist eine Stufenform auf. Das zweite Ende 28 der zweiten Funktionszone 20 weist eine hierzu korrespondierende Stufenform auf. Das Separierteil 30 kann passgenau an die zweite Funktionszone 20 angeordnet werden. Im Betrieb verläuft die Längsachse der Pulveraufteileinheit somit durch die Mitte der Oberseite 32 des Separierteils 30.
Das Separierteil 30 weist einen erhabenen Bereich 52 auf in dessen Mitte ein kegelstumpfartiger Vorsprung 54 angeordnet ist. Die Eintrittsöffnungen 38 der Pulverkanäle münden 16 in den erhabenen Bereich 52 und sind um den kegelstumpfartigen Vorsprung 54 herum angeordnet. Die Mantelfläche des kegelstumpfartigen Vorsprungs 54 fällt zu den Eintrittsöffnungen 38 der Pulverkanäle 16 hin ab.
Der zweite Abschnitt 29 der zweiten Funktionszone 20 mündet in einen Aufnahmebereich 36 der zweiten Funktionszone 20. Der Aufnahmebereich 36 ist komplementär zu dem erhabenen Bereich 52 ausgebildet, so dass dieser in den Aufnahmebereich eingeführt werden kann (siehe 9).
Die Pulverkanäle 16 erstrecken sich, wie in 7 links dargestellt, von der Oberseite 32 des Separierteils 30 bis zur Unterseite 34 des Separierteils 30. Vorliegend sind die Pulverkanäle 16 gerade ausgeführt. Die Pulverkanäle 16 weisen jeweils an dem der Eintrittsöffnung 38 entgegengesetzten Ende eine Stufenform auf. Auf diese Weise ist es möglich an diesem Ende jeweils ein Verbindungselement anordnen zu können (Steckverbindung), wobei der Innendurchmesser des Verbindungselements und der Innendurchmesser der jeweiligen Pulverkanäle 16 gleich sind. Damit kann ein konstanter Innendurchmesser im Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und des jeweiligen Pulverkanals 16 realisiert werden.
Der Innendurchmesser innerhalb eines Pulverkanals 16 und einer damit zusammenwirkenden Pulverabgabeeinheiten 14 und eines Verbindungselements, das die beiden miteinander verbindet, kann konstant ausgebildet sein.
Wie aus 7 weiter ersichtlich, sind die Pulverkanäle 16 radial in Richtung der Unterseite 34 des Separierteils 30 hin gespreizt angeordnet. Mit anderen Worten, jeder Pulverkanal 16 spannt mit der Längsachse der Pulveraufteileinheit einen Winkel Alpha auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist dieser Winkel Alpha kleiner als 45°.
Im Betrieb der Materialabscheidungseinheit wird der Pulvermassestrom durch die erste Funktionszone 18 und durch die zweite Funktionszone 20 geleitet, bis dieser auf die Oberseite 32 des Separierteils 30 auftrifft. Hier wird der Pulverstrom auf die einzelnen Pulverkanäle 16 verteilt. Die einzelnen Pulverteilchen gelangen durch die Eintrittsöffnungen 38 in die einzelnen Pulverkanäle 16.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Separierteils 30 gemäß 6. Hier ist zu erkennen, dass die Eintrittsöffnungen 38 jeweils ca. zur Hälfte im Bereich der des kegelstumpfartigen Vorsprungs 54 und ca. zur Hälfte außerhalb des kegelstumpfartigen Vorsprungs 54 auf der Oberfläche 32 des Separierteils 30 bzw. des erhabenen Bereichs 52 angeordnet sind.
9 zeigt das Separierteil 30 in mit dem zweiten Funktionselement 50 verbundenen Zustand.
10 zeigt die Pulverabgabeeinrichtung 12 in mit dem Separierteil 30 verbundenen Zustand. Pulverabgabeeinrichtung 12 und Separierteil 30 sind über ein Verbindungselement 56 je Pulverabgabeeinheiten 14 bzw. je Pulverkanal 16 verbunden. Vorliegend ist nur das in der Schnittebene befindliche Verbindungselement 56 gezeigt. Das Verbindungselement 56 ist in das Separierteil 30 mittels einer ersten Koppeleinheit eingesteckt und mittels einer zweiten Koppeleinheit 59 in die Pulverabgabeeinrichtung 12 eingeschraubt. Das Verbindungselement 56 kann als biegestarres metallisches Rohr oder auch als flexible Schlauchverbindung ausgebildet sein.
11 zeigt einen Seitenquerschnitt gemäß 10 mit einem Pulverabgabeelement 60. Vorliegend ist das Pulverabgabeelement 60 als ein Röhrchen 62 ausgebildet. Das Pulverabgabeelement 60 wird in die entsprechende Pulverabgabeeinheit 14 hinein gesteckt und gepresst. Das Pulverabgabeelement 60 weist ein erstes Ende 66 und ein zweites Ende 68 auf. Das Pulverabgabeelement 60 ist derart ausgerichtet, dass es mit seinem zweiten Ende 68 in Richtung des Werkstücks ausgerichtet ist.
Vorliegend weist die dargestellte Pulverabgabeeinrichtung 12 einen stufenförmigen Versatz 69 um die Öffnung 15 auf. Damit kann ein Durchrutschen des Pulverabgabeelements 60, bzw. des Röhrchens 62, in Richtung des Werkstücks verhindert werden.
Vorliegend ist die Länge des Pulverabgabeelements 60 derart gewählt, dass ein Bereich 72 aus der Pulveraustrittsöffnung 64 hinaus ragt. Dieser frei liegende Bereich 72 kann ein Austauschen des Pulverabgabeelements 60 erleichtern. Hierzu ist es vorteilhaft, den oben beschriebenen Versatz 69 nicht vorzusehen, oder den Versatz 69 in der Größe möglichst minimal auszugestalten, so dass dieser kein Hindernis oder ein möglichst kleines Hindernis beim Austauschen des Pulverabgabeelements 60 darstellt. Zum Austauschen des dargestellten Pulverabgabeelements 60 kann beispielsweise mittels einer Zange das Pulverabgabeelement 60 im freiliegenden Bereich 72 gegriffen werden und aus dem Pulverabgabeeinheit 14 durch die Pulveraustrittsöffnung 64 herausgezogen werden. Ein derartiges Herausziehen des Pulverabgabeelements 60 ist oft einfacher, da möglicher Schmutz an dem Pulverabgabeelement 60 hängt und ein Schieben nach innen durch die Pulverabgabeeinheit 14, in Richtung der Einlassseite 42, erschwert.
Die in 11 gezeigte Pulverabgabeeinrichtung 12 weist eine untere Kante 70 auf. Die Kante 10 stellt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den tiefsten Punkt der Pulverabgabeeinrichtung 12 dar. Beim EHLA beträgt der Abstand zwischen Werkstück und dieser Kante 70 bevorzugt 12,5 mm oder mehr. Bei dieser geringen Entfernung kann eine bessere Schutzgasabdeckung gewährleistet werden.
12 zeigt einen Seitenquerschnitt gemäß 10 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Pulverabgabeelements 61. Das Ausführungsbeispiel des Pulverabgabeelements 61 unterscheidet sich von dem in 11 gezeigten Pulverabgabeelement 60 dadurch, dass es einen größeren Innendurchmesser aufweist. Durch ein Austauschen der Pulverabgabeelemente 60 und 61 gegeneinander, kann ein gewünschter Innendurchmesser gewählt bzw. eingestellt werden.
Der Innendurchmesser des Pulverabgabeelements 60 bzw. 61 ist maßgeblich für den Durchmesser des durch das Pulverabgabeelement 60, 61 strömenden Pulverstroms. So kann durch das Variieren der Innendurchmesser der Pulverabgabeelemente 60, 61 der Durchmesser der einzelnen, vorliegend sieben, Pulverströme eingestellt werden.
Durch das Variieren der einzelnen Pulverstromdurchmesser kann der gemeinsame Pulverfokusdurchmesser variiert werden. Werden beispielsweise größere Innendurchmesser der Pulverabgabeelemente 60,61 gewählt, führt dies zu größeren Pulverdurchmesser der einzelnen, vorliegend sieben, Pulverströme, dies führt wiederum zu einem größeren gemeinsamen Pulverfokusdurchmesser. Entsprechend führen kleinere Innendurchmesser der Pulverabgabeelemente 60, 61 zu einem kleineren gemeinsamen Pulverfokusdurchmesser.
Da die beiden Pulverabgabeelemente 60,61 die gegeneinander ausgetauscht werden, in dieselbe Pulverabgabeeinheit 14 zumindest teilweise hineinpassen müssen, weisen die Pulverabgabeelemente 60, 61 bevorzugt den gleichen Außendurchmesser auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011100456 B4 [0005]
US 5961862 A [0007]

Claims

Materialabscheidungseinheit, umfassend: - eine Strahlungseinheit, die zur gerichteten Abgabe elektromagnetischer Strahlung entlang einer sich in Strahlrichtung erstreckenden Strahlachse (10) auf ein Werkstück ausgebildet ist, insbesondere eine Lasereinheit, die eingerichtet ist, um einen Laserstrahl entlang einer sich in Strahlrichtung erstreckenden Strahlachse auf ein Werkstück zu richten, - eine Pulverabgabeeinrichtung (12), wobei die Pulverabgabeeinrichtung (12) mehrere, insbesondere mindestens sieben, insbesondere genau sieben, Pulverabgabeeinheiten (14) aufweist, die eingerichtet sind, um Pulver durch Pulveraustrittsöffnungen (64) in gerichteter Form an das Werkstück abzugeben - eine Pulveraufteileinheit, die mehrere Pulverkanäle (16) aufweist, wobei die Anzahl der Pulverkanäle (16) mit der Anzahl der Pulverabgabeeinheiten (14) übereinstimmt, wobei die Pulveraufteileinheit ausgebildet ist, um einen einem Zuführkanal (21) geführten zentralen Pulverstrom gleichmäßig auf die Pulverkanäle (16) zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Pulverkanäle (16) jeweils mittels eines austauschbaren Verbindungselements (56) mit den einzelnen Pulverabgabeeinheiten (14) verbunden sind und mindestens eine Pulverabgabeeinheit (14), insbesondere alle Pulverabgabeeinheiten (14), ein austauschbares Pulverabgabeelement (60, 61), insbesondere ein Röhrchen (62), aufweist, wobei das Pulverabgabeelement (60, 61) länglich ausgebildet ist, ein erstes Ende (66) und ein zweites Ende (68) aufweist, und zumindest teilweise innerhalb der entsprechenden Pulverabgabeeinheit (14) angeordnet ist.
Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Pulverabgabeeinheit (14) derart ausgestaltet ist, dass ein in der Pulverabgabeeinheit (14) zumindest teilweise angeordnetes Pulverabgabeelement (60) gegen ein anderes Pulverabgabeelement (61) ausgetauscht werden kann, wobei die gegeneinander austauschbaren Pulverabgabeelemente (60, 61) einen unterschiedlichen Innendurchmesser und/oder unterschiedliche Längen aufweisen, sowie insbesondere einen gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (68) mindestens eines Pulverabgabeelements (60, 61) im Bereich der Pulveraustrittsöffnung (64) der entsprechenden Pulverabgabeeinheit (14) angeordnet ist und insbesondere bündig mit der Pulveraustrittsöffnung (64) angeordnet ist.
Materialabscheidungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (68) mindestens eines Pulverabgabeelements (60, 61) außerhalb der entsprechenden Pulverabgabeeinheit (14) angeordnet ist.
Materialabscheidungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungselement (56) flexibel ausgebildet ist.
Materialabscheidungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulveraufteileinheit eine Längsachse aufweist entlang der sich der Zuführkanal (21) erstreckt und der Zuführkanal (21) - eine erste Funktionszone (18) umfasst, die länglich ausgebildet ist, ein erstes Ende (22), ein zweites Ende (24) und einen runden Innendurchmesser aufweist, und - eine zweite Funktionszone (20) umfasst, die länglich ausgebildet ist, ein erstes Ende (26), ein zweites Ende (28) und einen runden Innendurchmesser aufweist, wobei das zweite Ende (24) der ersten Funktionszone (18) fluchtend in das erste Ende (26) der zweiten Funktionszone (20) mündet.
Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionszone (18) in einem ersten Funktionselement (48) angeordnet ist und die zweite Funktionszone (20) in einem zweiten Funktionselement (50).
Materialabscheidungseinheit nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulveraufteileinheit ein Separierteil (30) aufweist, in welchem die Pulverkanäle (16) angeordnet sind, wobei die Pulverkanäle (16) in einen erhabenen Bereich (52) auf einer Oberseite (32) des Separierteils (30) münden, wobei dieser erhabene Bereich (52) in einem Aufnahmebereich (36) der zweiten Funktionszone (20) aufgenommen ist, der eine gegenüber einem Abschnitt der zweiten Funktionszone vergrösserte Öffnungsweite aufweist und komplementär zu dem erhabenen Bereich (52) ausgebildet ist.
Materialabscheidungseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der ersten Funktionszone (18) zumindest abschnittsweise und insbesondere zumindest in einem Abschnitt, der in das zweite Ende (24) mündet, konstant ist.
Materialabscheidungseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionszone (20) einen ersten Abschnitt (27) und einen zweiten Abschnitt (29) umfasst, wobei der zweite Abschnitt (29) einen gegenüber dem ersten Abschnitt größeren Innendurchmesser aufweist, insbesondere wobei der zweite Abschnitt (29) in den Aufnahmebereich (36) der zweiten Funktionszone (20) mündet.
Materialabscheidungseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der ersten Funktionszone (18) im Bereich des zweiten Endes (24) der ersten Funktionszone (18) und der Innendurchmesser der zweiten Funktionszone (20) im Bereich des ersten Endes (26) der zweiten Funktionszone (20) gleich sind.
Materialabscheidungseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (24) der ersten Funktionszone (18) in den ersten Abschnitt (27) der zweiten Funktionszone (20) mündet, insbesondere, dass das erste Funktionselement (48) in das zweite Funktionselement (50) eingesteckt ist.
Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverkanäle (16) sich geradlinig erstrecken und von einer dem zweiten Abschnitt (29) zugewandten Seite auffächernd verlaufen, so dass die Pulverkanäle (16) jeweils mit der Längsachse der Pulveraufteileinheit einen Winkel Alpha aufspannen.
Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Eintrittsöffnungen (38) der Pulverkanäle (16) in den erhabenen Bereich (52) münden und um einen kegelstumpfartigen Vorsprung (54) herum angeordnet sind, dessen Mantelfläche zu den Eintrittsöffnungen (38) der Pulverkanäle (16) hin abfällt.
Materialabscheidungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverkanäle (16) jeweils einen erweiterten Abschnitt zur Aufnahme der Verbindungselemente (56) aufweisen.
Materialabscheidungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverabgabeeinheiten (14) als Kanäle (40) in der Pulverabgabeeinrichtung (12) ausgebildet sind und auf einer Einlassseite je einen erweiterten Abschnitt aufweisen in dem die jeweiligen Verbindungselemente (56) aufgenommen sind, vorzugsweise eingeschraubt sind.
Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pulverabgabeelement (60, 61) koaxial mit der korrespondierenden Pulverabgabeeinheit (14) angeordnet ist.
Materialabscheidungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverabgabeeinrichtung (12) eine untere Kante (70) aufweist und dass der Abstand zwischen der unteren Kante (70) zum Werkstück mindestens 12,5 mm, insbesondere genau 12,5 mm, beträgt.