DE102020106582A1 - Method for the additive production of a molded body, in particular a vehicle component - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers (1), insbesondere eines Fahrzeugbauteils, in einer additiven Fertigungsvorrichtung (2) durch sukzessive selektive Verfestigung eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials (3) zur Bildung des Formkörpers (1), umfassend folgende Verfahrensschritte:- Aufbauen wenigstens eines Formkörpers (1) an oder auf einer Bauplatte (4) der additiven Fertigungsvorrichtung (2),- Trennen des Formkörpers (1) von der Bauplatte (4), wobei zumindest abschnittsweise ein Trennen des Formkörpers (1) und/oder einer im Zusammenhang mit dem Formkörper (1) mit aufgebauten Hilfsstruktur (7) von der Bauplatte (4) vermittels einer Trenneinrichtung (8) erfolgt, welche mittelbar oder unmittelbar auf den Formkörper (1) und/oder auf die Hilfsstruktur (7) einwirkt, derart, dass der Formkörper (1) und/oder die Hilfsstruktur (7) sich von der Bauplatte (4) trennt, wobei die Trenneinrichtung (8) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in oder an der Bauplatte (4) angeordnet oder ausgebildet ist.A method for the additive production of a molded body (1), in particular a vehicle component, in an additive manufacturing device (2) by successive selective solidification of a, in particular powdery, building material (3) to form the molded body (1), comprising the following process steps: Shaped body (1) on or on a building board (4) of the additive manufacturing device (2), - Separating the shaped body (1) from the building plate (4), at least in sections a separation of the shaped body (1) and / or in connection with the molded body (1) with built-up auxiliary structure (7) from the building board (4) by means of a separating device (8) which acts directly or indirectly on the molded body (1) and / or on the auxiliary structure (7), such that the Shaped body (1) and / or the auxiliary structure (7) separates from the building board (4), the separating device (8) at least in sections, in particular completely, in or on the building board tte (4) is arranged or formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, in einer additiven Fertigungsvorrichtung durch sukzessive selektive Verfestigung eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials zur Bildung des Formkörpers, umfassend folgende Verfahrensschritte: (a) Aufbauen wenigstens eines Formkörpers an oder auf einer Bauplatte der additiven Fertigungsvorrichtung, (b) Trennen des Formkörpers von der Bauplatte.The invention relates to a method for the additive production of a molded body, in particular a vehicle component, in an additive manufacturing device by successive selective solidification of a, in particular powdery, building material to form the molded body, comprising the following process steps: (a) building up at least one molded body on or on a building plate the additive manufacturing device, (b) separating the molded body from the building board.
Entsprechende Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, in einer additiven Fertigungsvorrichtung durch sukzessive selektive Verfestigung eines Baumaterials zur Bildung des Formkörpers sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. So lehrt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme den Aufbau und die Handhabung der hergestellten Formkörper erhöht.The invention is based on the object of specifying a method which increases the structure and handling of the molded bodies produced, in particular with regard to a simple, quick and inexpensive measure.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, gemäß Anspruch 1, durch eine Bauplatte gemäß Anspruch 14 oder durch einen Formkörper gemäß Anspruch 15 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.The object is achieved by a method for the additive production of a molded body, in particular a vehicle component, according to
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, in einer additiven Fertigungsvorrichtung durch sukzessive selektive Verfestigung eines, insbesondere pulverförmigen oder flüssigen, Baumaterials zur Bildung des Formkörpers, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- (a) Aufbauen wenigstens eines Formkörpers an oder auf einer Bauplatte der additiven Fertigungsvorrichtung, (b) Trennen des Formkörpers von der Bauplatte. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest abschnittsweise ein Trennen des Formkörpers von der Bauplatte und/oder einer im Zusammenhang mit dem Formkörper mit aufgebauten Hilfsstruktur von der Bauplatte vermittels einer Trenneinrichtung erfolgt, welche mittelbar oder unmittelbar auf den Formkörper und/oder auf die Hilfsstruktur einwirkt, derart, dass der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur sich von der Bauplatte trennt. Die Trenneinrichtung ist dabei zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in oder an der Bauplatte angeordnet oder ausgebildet. Im Zuge der additiven Fertigung des Formkörpers unter Verwendung einer additiven Fertigungsvorrichtung wird durch schichtweise und bereichsabhängige bzw. selektive Energiebeaufschlagung eines, insbesondere schichtartig bereitgestellten, Baumaterials zumindest die geometrische Grundform des Formkörpers erzeugt. Optional kann der Formkörper in einem nachgelagerten Verfahrensschritt einer Wieder-, Neu- und/oder Nachaushärtung unterzogen werden. Beispielsweise wird der im Zuge des additiven Fertigungsverfahren erzeugte Formkörper erst nach dessen Durchlaufen des nachgelagerten Verfahrensschritts derart in seinen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften verändert, dass die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch vorgesehenen Eigenschaften bzw. dessen Zieleigenschaften vorliegen.
- (a) building up at least one shaped body on or on a building board of the additive manufacturing device, (b) separating the shaped body from the building board. The method is characterized in that, at least in sections, the shaped body is separated from the building board and / or an auxiliary structure built up in connection with the shaped body from the building board by means of a separating device which directly or indirectly affects the shaped body and / or the auxiliary structure acts in such a way that the molded body and / or the auxiliary structure separates from the building board. The separating device is arranged or formed at least in sections, in particular completely, in or on the building board. In the course of additive manufacturing of the molded body using an additive manufacturing device, at least the basic geometric shape of the molded body is generated by applying energy to a building material, in particular provided in layers, in layers and areas. Optionally, the shaped body can be subjected to re-curing, re-curing and / or post-curing in a subsequent process step. For example, the molded body produced in the course of the additive manufacturing process is only changed in its chemical and / or physical properties after it has passed through the downstream process step in such a way that the properties intended for the intended use or its target properties are present.
Im Zuge des additiven Fertigungsverfahrens kann ein zumindest teilweise, insbesondere vollständig, pulverförmiges oder flüssiges Baumaterial eingesetzt werden, das während dessen bereichsabhängigen Beaufschlagung mit Energie, insbesondere vermittels eines Laserstrahls und/oder eines Elektronenstrahls und/oder einer UV-Strahlung, bereichsabhängig in einen eine feste Struktur aufweisenden Körper ausgehärtet, insbesondere auf- und/oder umgeschmolzen, wird.In the course of the additive manufacturing process, an at least partially, in particular completely, powdery or liquid building material can be used which, during its area-dependent application of energy, in particular by means of a laser beam and / or an electron beam and / or UV radiation, is converted into a solid Structure having body cured, in particular melted and / or remelted.
Das eingesetzte additive Fertigungsverfahren kann hierbei bevorzugt eine höhenverlagerbare Bauplattform aufweisen, wobei auf oder an der Bauplattform eine Bauplatte angeordnet sein kann. Die Bauplatte kann beispielsweise nach Abschluss des Aufbauprozesses und damit nach dem Aufbau des Formkörpers von der additiven Fertigungsvorrichtung, insbesondere von der Bauplattform, getrennt werden. Wenn die Bauplatte von der additiven Fertigungsvorrichtung trennbar bzw. lösbar (d. h. insb. zerstörungsfrei lösbar) befestigt ist, kann diese samt dem Formkörper und ggf. weiterem verfestigen oder unverfestigten Baumaterial aus der additiven Fertigungsvorrichtung entnommen werden, um an einem anderen Ort ein Trennen des Formkörper von der Bauplatte bzw. ein Entfernen von unverfestigten Baumaterial oder weiterem verfestigten Baumaterial, z. B. von Hilfsstrukturen, vorzunehmen. Hierbei bildet die Bauplatte bevorzugt einen in einem nicht additive Fertigungsverfahren hergestellten Körper. Beispielsweise ist die Bauplatte in einem subtraktiven Fertigungsverfahren hergestellt worden. Alternativ kann der Formkörper oder können die Hilfsstrukturen im Zuge des additiven Fertigungsverfahrens direkt auf eine fertigungsvorrichtungsseitige Bauplattform aufgebaut werden, wobei vermittels einer additiv verfestigten Struktur bzw. einer additiv in dem Aufbauprozess mit aufgebauten Hilfsstruktur eine Art Bauplatte ausgebildet werden kann. Die hierin beschriebene Trenneinrichtung kann beispielsweise abschnittsweise, insbesondere vollständig, einen Bestandteil der Bauplattform der additiven Fertigungsvorrichtung bilden.The additive manufacturing method used can preferably have a height-adjustable building platform, with a building board being able to be arranged on or on the building platform. The building board can be separated from the additive manufacturing device, in particular from the building platform, for example after completion of the building process and thus after building the molded body. If the building board is attached to the additive manufacturing device in a separable or detachable manner (i.e. in particular non-destructively detachable), it can be removed from the additive manufacturing device together with the molded body and possibly other solidified or non-solidified building material in order to separate the molded body at a different location from the building board or a removal of unconsolidated building material or other solidified building material, e.g. B. of auxiliary structures. In this case, the building board preferably forms a body produced in a non-additive manufacturing process. For example, the building board has been manufactured in a subtractive manufacturing process. Alternatively, the molded body or the auxiliary structures can be applied directly in the course of the additive manufacturing process A construction platform on the manufacturing device side can be built up, wherein a type of building board can be formed by means of an additively solidified structure or an additively in the building process with an auxiliary structure built up. The separating device described herein can, for example, in sections, in particular completely, form a component of the construction platform of the additive manufacturing device.
Nachdem der Formkörper aufgebaut worden ist, wird dieser von der Bauplatte getrennt, da die bestimmungsgemäße Form bzw. die Zielgeometrie des Formkörpers typischerweise keine Bauplatte bzw. keine bauplattenähnliche Form umfasst.After the shaped body has been built up, it is separated from the building board, since the intended shape or the target geometry of the shaped body typically does not include a building board or a building board-like shape.
Durch die hierin beschriebene Trenneinrichtung kann der Abtrennvorgang des Formkörper und/oder einer Hilfsstruktur von der Bauplatte vereinfacht werden. Dabei kann die Trenneinrichtung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, unmittelbar, d. h. direkt auf den zu trennenden Formkörper und/oder die Hilfsstruktur einwirken bzw. Mittel der Trenneinrichtung direkt mit dem Formkörper bzw. mit der Hilfsstruktur in Kontakt treten. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, die Trenneinrichtung mittelbar auf den zu trennenden Formkörper und/oder die Hilfsstruktur einwirken, hierbei kann die bauplattenseitige Trenneinrichtung mit nicht bauplattenseitig angeordneten oder ausgebildeten Mitteln zusammenwirken und über diese Mittel auf den zu trennenden Formkörper und/oder die zu trennende Hilfsstruktur derart einwirken, dass diese von der Bauplatte entfernt werden oder deren Entfernung mit verminderten Kräften ausgeführt werden kann.The separating device described herein can simplify the process of separating the molded body and / or an auxiliary structure from the building board. The separating device can be at least partially, in particular completely, directly, i. H. act directly on the shaped body to be separated and / or the auxiliary structure or means of the separating device come into direct contact with the shaped body or with the auxiliary structure. Alternatively or additionally, at least in sections, in particular completely, the separating device can act indirectly on the molded body to be separated and / or the auxiliary structure; in this case, the building board-side separating device can interact with means that are not arranged or formed on the building board side and, via these means, on the molded body and / or the auxiliary structure to be separated act in such a way that it can be removed from the building board or its removal can be carried out with reduced forces.
Hierbei ist die Trenneinrichtung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in oder an der Bauplatte angeordnet oder ausgebildet ist. Mit anderen Worten umfasst die Trenneinrichtung zumindest abschnittsweise an deren Oberfläche und/oder zumindest abschnittsweise innerhalb des Volumens der Bauplatte ein bewegliches oder ortsfestes Mittel, welches zumindest einen Bestandteil einer Trenneinrichtung ausbildet. Durch die bauplattenseitig angeordnete oder ausgebildete Trenneinrichtung kann ein Abtrennen des zu trennenden Formkörpers und/oder der zu trennenden Hilfsstruktur unter verminderten Kräften und/oder gänzlich durch die Trenneinrichtung von der Bauplatte abgetrennt werden.Here, the separating device is arranged or formed at least in sections, in particular completely, in or on the building board. In other words, the separating device comprises, at least in sections on its surface and / or at least in sections within the volume of the building board, a movable or stationary means which forms at least one component of a separating device. By means of the separating device arranged or formed on the building board side, the shaped body to be separated and / or the auxiliary structure to be separated can be separated from the building board with reduced forces and / or completely by the separating device.
Es ist möglich, dass die mittelbare und/oder unmittelbare Einwirkung der Trenneinrichtung auf den Formkörper und/oder auf die Hilfsstruktur beispielsweise eine thermische und/oder eine magnetische und/oder mechanische und/oder eine chemische Einwirkung umfasst. Beispielsweise wird der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur vermittels der Trenneinrichtung mit thermischer Energie und/oder einer Druck- und/oder Zugkraft und/oder einem eine chemische Reaktion auslösenden Stoff und/oder vermittels magnetischer Kräfte bzw. eines magnetischen Feldes beaufschlagt. Damit kann beispielsweise durch die Trenneinrichtung thermische Energie auf den Formkörper und/oder die Hilfsstruktur derart einwirken, dass sich ein Abtrennen des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur ergibt oder zumindest erleichtert. Eine Druckkraft kann beispielsweise durch das Anlegen eines Überdrucks auf den zu trennenden Formkörper und/oder auf die zu trennende Hilfsstruktur erfolgen, hierzu kann die Bauplatte beispielsweise eine Kanalstruktur aufweisen, in welcher ein Medium bzw. ein Fluid angeordnet sein kann, welches eine Druckkraft mittelbar oder unmittelbar auf den Formkörper und/oder die Hilfsstruktur einwirken lässt.It is possible that the indirect and / or direct action of the separating device on the shaped body and / or on the auxiliary structure comprises, for example, a thermal and / or a magnetic and / or mechanical and / or a chemical action. For example, the shaped body and / or the auxiliary structure is acted upon by means of the separating device with thermal energy and / or a compressive and / or tensile force and / or a substance that triggers a chemical reaction and / or by means of magnetic forces or a magnetic field. Thus, for example, through the separating device, thermal energy can act on the shaped body and / or the auxiliary structure in such a way that a separation of the shaped body and / or the auxiliary structure results or at least facilitates it. A compressive force can take place, for example, by applying an overpressure to the molded body to be separated and / or to the auxiliary structure to be separated can act directly on the molded body and / or the auxiliary structure.
Beispielsweise kann die Trenneinrichtung ein Gas umfassen, welches Unterdruck erzeugt, um den Formkörper an der Bauplatte zu halten. D. h. z. B., dass eine den Formkörper an der Bauplatte anhaften lassende stoffschlüssige Verbindung ausgehend von dem Um- und/oder Aufschmelzen des Baumaterials im Zuge der Beaufschlagung vermittels eines Energiestrahls reduziert bzw. in einem reduzierten Maße vorherrschen kann, sodass eine Anpresskraft durch einen von der Trenneinrichtung erwirkten anliegenden Unterdruck zum Erzeugen einer hinreichenden Haltekraft zum Halten des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur an der Bauplatte vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann im Trennprozess auf den Formkörper und/oder auf die Hilfsstruktur eine Druckkraft derart ausgehend von der Trenneinrichtung zumindest temporär einwirken, der Formkörper und/oder Hilfsstruktur zum Trennen von der Bauplatte wegdrückt wird.For example, the separating device can comprise a gas which generates negative pressure in order to hold the molded body on the building board. I. E. z. B. that a cohesive connection that allows the molded body to adhere to the building board, starting from the remelting and / or melting of the building material in the course of the application by means of an energy beam, can be reduced or to a reduced extent, so that a contact force by one of the separating device the applied negative pressure to generate a sufficient holding force to hold the molded body and / or the auxiliary structure on the building board is present. Alternatively or additionally, a compressive force can act on the molded body and / or on the auxiliary structure in the cutting process, starting from the cutting device, at least temporarily in such a way that the molded body and / or auxiliary structure is pushed away from the building board for cutting.
Es ist ferner möglich, dass die Trenneinrichtung thermisch auf den Formkörper und/oder die Hilfsstruktur einwirkt. D. h. z. B., dass gezielt eine Übertragung von thermischer Energie auf den Formkörper und/oder die Hilfsstruktur ausgeführt wird, um aufgrund der thermischen Einwirkung die Haltekräfte des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur zu der Bauplatte zu reduzieren bzw. zu tilgen, sodass ein Trennen des Formkörpers bzw. der Hilfsstruktur von der Bauplatte erreicht werden kann.It is also possible for the separating device to act thermally on the molded body and / or the auxiliary structure. I. E. z. B. that a targeted transfer of thermal energy to the molded body and / or the auxiliary structure is carried out in order to reduce or eliminate the holding forces of the molded body and / or the auxiliary structure to the building board due to the thermal effect, so that a separation of the molded body or the auxiliary structure can be reached from the building board.
Vermittels einer bauplattenseitig angeordneten Kanalstruktur (der Trenneinrichtung) kann beispielsweise zumindest temporär eine Zugkraft, beispielsweise durch Anlegen eines Unterdrucks, insbesondere eines Vakuums, an den Formkörper und/oder an die Hilfsstruktur erfolgen. Hierzu kann der Unterdruck beispielsweise während des Aufbaus des Formkörper und/oder einer Hilfsstruktur anliegen, sodass die Anhaftung bzw. die Fixierung des verfestigten Baumaterials zumindest abschnittsweise durch eine Zugkraft erfolgt. Damit kann während des Trennens des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur die Zugkraft, insbesondere der Unterdruck bzw. das Vakuum, aufgehoben oder reduziert werden, sodass das Anhaften bzw. die Fixierung des verfestigten Baumaterials an der Bauplatte aufgehoben oder zumindest reduziert wird und damit das Trennen vereinfacht ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass während des additiven Aufbaus des Formkörper vermittels der Trenneinrichtung ein Unterdruck auf den Formkörper einwirkt, welcher eine Verbindung des Formkörpers und/oder der Hilfsstruktur an der Bauplatte zumindest teilweise fördert und/oder erzeugt. Insbesondere wird das Trennen des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur von der Bauplatte durch Reduzieren und/oder Aufheben des Unterdrucks, bevorzugt durch Beaufschlagen des Formkörpers und/oder der Hilfsstruktur mit einem vermittels der Trenneinrichtung erwirkten oder übertragenen Überdrucks, ausgeführt. Durch das Anlegen des Unterdrucks kann der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur zumindest bereichsweise kraftschlüssig mit der Bauplatte verbunden sein.By means of a channel structure arranged on the building board side (the separating device), for example, a tensile force can take place at least temporarily, for example by applying a negative pressure, in particular a vacuum, to the molded body and / or to the auxiliary structure. For this purpose, the negative pressure can be applied, for example, during the construction of the shaped body and / or an auxiliary structure, so that the adhesion or fixation of the solidified building material takes place at least in sections by a tensile force. Thus, during the separation of the molded body and / or the auxiliary structure, the Tensile force, in particular the negative pressure or the vacuum, can be canceled or reduced so that the adherence or fixation of the solidified building material to the building board is canceled or at least reduced and the separation can thus be carried out in a simplified manner. In other words, it can be provided, for example, that during the additive construction of the shaped body by means of the separating device, a negative pressure acts on the shaped body, which at least partially promotes and / or creates a connection of the shaped body and / or the auxiliary structure to the building board. In particular, the molding and / or the auxiliary structure is separated from the building board by reducing and / or removing the negative pressure, preferably by subjecting the molding and / or the auxiliary structure to an overpressure achieved or transmitted by means of the separating device. By applying the negative pressure, the molded body and / or the auxiliary structure can be non-positively connected to the building board at least in some areas.
Die Bauplatte kann beispielsweise zumindest an der dem Bauraum zum Aufbau des Baumaterials zugewandten Oberfläche eine oder vorzugsweise eine Vielzahl an Öffnungen aufweisen bzw. eine perforierte Oberfläche aufweisen, wobei über diese Öffnungen eine Zug- und/oder Druckkraft seitens der Trenneinrichtung der Bauplatte während des Trennens des Formkörpers und/oder der Hilfsstruktur von der Bauplatte aufgebracht werden kann. Die Öffnungen können beispielsweise einen Teil einer bauplattenseitigen Kanalstruktur bilden. Hierbei können die Zugangsöffnungen der Kanalstruktur der Bauplatte mit entsprechenden an der additiven Fertigungsvorrichtung vorgehaltenen Fluid- und/oder Mediumquellen verbindbar oder verbunden sein.The building board can, for example, have one or preferably a plurality of openings or a perforated surface at least on the surface facing the building space for building the building material, wherein a tensile and / or compressive force on the part of the separating device of the building board during the separation of the Shaped body and / or the auxiliary structure can be applied from the building board. The openings can, for example, form part of a channel structure on the building board side. In this case, the access openings of the channel structure of the building board can be or can be connected to corresponding fluid and / or medium sources held on the additive manufacturing device.
Die Trenneinrichtung kann beispielsweise abschnittsweise im Zuge des additiven Fertigungsverfahrens mit aufgebaut werden. Bevorzugt schließt sich der additiv mit aufgebaute Abschnitt der Trenneinrichtung an einen bauplattenseitigen Abschnitt der Trenneinrichtung an, derart, dass während des Trennens des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur von der Bauplatte der additiv mit aufgebaute Abschnitt der Trenneinrichtung und der bauplattenseitige Abschnitt der Trenneinrichtung zusammenwirken. Beispielsweise werden im Zuge des additiven Fertigungsverfahren durch bereichsabhängige bzw. selektive Verfestigung des Baumaterials ein Abschnitt der Trenneinrichtung mit aufgebaut, wobei dieser Trenneinrichtungsabschnitt mit einem bauplattenseitigen Trenneinrichtungsabschnitt zumindest temporär zusammenwirken. Dieses Zusammenwirken kann das Trennen von wenigstens einem Formkörper und/oder von wenigstens einer Hilfsstruktur ausführen und/oder fördern. Zum Beispiel umfasst der additiv mit aufgebaute Trenneinrichtungsabschnitt bewegliche Elemente, welche mit bauplattenseitigen, beweglich gelagerten Elementen derart zusammenwirken, dass diese zusammen einen Mechanismus ausbilden, der bei Betätigung ein Trennen des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur ausführen oder erleichtern.The separating device can, for example, be built up in sections in the course of the additive manufacturing process. The additively built-up section of the separating device preferably adjoins a section of the separating device on the building board side, in such a way that during the separation of the molded body and / or the auxiliary structure from the building board, the additively built-on section of the separating device and the building-board-side section of the separating device interact. For example, in the course of the additive manufacturing process, a section of the separating device is also built up by area-dependent or selective solidification of the building material, this separating device section interacting at least temporarily with a building board-side separating device section. This interaction can carry out and / or promote the separation of at least one shaped body and / or of at least one auxiliary structure. For example, the separating device section, which is additionally built up, comprises movable elements which interact with movably mounted elements on the building board side in such a way that these together form a mechanism which, when actuated, executes or facilitates separation of the molded body and / or the auxiliary structure.
Die Trenneinrichtung kann beispielsweise ein Übertragungsmittel, insbesondere wenigstens einen Zug- und/oder Druckkörper, umfassen, welches durch eine an einem Einleitungsbereich eingeleitete Einleitungskraft, insbesondere eine Einleitungszug- und/oder Einleitungsdruckkraft, beaufschlagt wird bzw. beaufschlagbar ist, sodass durch mittelbare oder unmittelbare Einwirkung des Übertragungsmittels, insbesondere des Zug- und/oder Druckkörpers, auf den Formkörper und/oder auf die Hilfsstruktur der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur von der Bauplatte getrennt wird oder dessen Trennung zumindest zum Teil vereinfacht wird. Das, insbesondere bauplattenseitig angeordnete bzw. bauplattenseitig beweglich gelagerte, Übertragungsmittel kann beispielsweise als Auswerferstift ausgebildet sein. Vorzugsweise kann ein bauplattenseitig und/oder in einem additiv mit aufgebauten Trenneinrichtungsabschnitt gelagertes Übertragungsmittel, insbesondere Auswerferstift, verliersicher in oder an der Bauplatte bzw. in oder an dem additiv mit aufgebauten Trenneinrichtungsabschnitt angeordnet sein. Verliersicher meint hierbei, dass das Übertragungsmittel derart beweglich in oder an der Bauplatte bzw. dem additiv aufgebauten Trenneinrichtungsabschnitt gelagert ist, dass es sich nicht unbeabsichtigt aus oder von der Bauplatte bzw. von dem additiv mit aufgebauten Trenneinrichtungsabschnitt lösen kann bzw. lösbar ist.The separating device can, for example, comprise a transmission means, in particular at least one tension and / or pressure body, which is acted upon or can be acted upon by an introduction force introduced at an introduction area, in particular an introduction tensile and / or introduction compressive force, so that by direct or indirect action the transfer means, in particular the tension and / or pressure body, on the molded body and / or on the auxiliary structure of the molded body and / or the auxiliary structure is separated from the building board or its separation is at least partially simplified. The transmission means, in particular arranged on the building board side or movably mounted on the building board side, can be designed, for example, as an ejector pin. A transfer means, in particular an ejector pin, mounted on the building board side and / or in an additively built-on separator section, can preferably be arranged captively in or on the building board or in or on the additively built-on separator section. Loss-proof means here that the transmission means is movably mounted in or on the building plate or the additively constructed separating device section in such a way that it cannot or is detachable inadvertently from or from the building plate or from the additively built separating device section.
Die Trenneinrichtung und/oder die Bauplatte kann beispielsweise einen Anschlussbereich umfassen, an den ein Anschlussmittel zumindest temporär angeschlossen wird, wobei im angeschlossenen Zustand des Anschlussmittels ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium von dem Anschlussmittel über den Anschlussbereich in einen Medienaufnahmebereich, insbesondere einen Medienaufnahmekanal, der Trenneinrichtung eingebracht wird bzw. einbringbar ist. Bevorzugt erstreckt sich der Medienaufnahmebereich von einem Anschlussbereich bis zu einem Abtrennort des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur, an welchem der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur von der Bauplatte getrennt wird. Das Anschlussmittel kann z. B. einen steifen oder biegsamen Zuführkanal umfassen. Das Anschlussmittel kann beispielsweise zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, Bestandteil der additiven Fertigungsvorrichtung sein und/oder ein Bestandteil einer nachgelagerten Bearbeitungsstation sein, in oder an welcher eine aus der additiven Fertigungsvorrichtung entnommene Baugruppe bestehend aus Formkörper und/oder Hilfsstruktur und Bauplatte ein- oder angesetzt werden kann, um dort ein Trennen des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur von der Bauplatte auszuführen.The separating device and / or the building board can, for example, comprise a connection area to which a connection means is connected at least temporarily, wherein in the connected state of the connection means a liquid and / or gaseous medium is transferred from the connection means via the connection area into a media receiving area, in particular a media receiving channel, which Separating device is introduced or can be introduced. The media receiving area preferably extends from a connection area to a separation point of the molded body and / or the auxiliary structure, at which the molded body and / or the auxiliary structure is separated from the building board. The connection means can, for. B. comprise a rigid or flexible feed channel. The connection means can, for example, be at least partially, in particular completely, part of the additive manufacturing device and / or be part of a downstream processing station in or on which an assembly consisting of molded body and / or auxiliary structure and building board is inserted or attached can to get there a separating of the Execute molded body and / or the auxiliary structure from the building board.
Nach einer Ausführung des Trennens des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur von der Bauplatte unter Einsatz der Trenneinrichtung kann die Bauplatte vorzugsweise gänzlich von verfestigten Baumaterial befreit sein, sodass die Bauplatte für einen neuen Aufbauprozess zum Aufbau eines Formkörper auf dieser Bauplatte eingesetzt werden kann.After separating the molded body and / or the auxiliary structure from the building board using the separating device, the building board can preferably be completely freed from solidified building material so that the building board can be used for a new build process to build a molded body on this building board.
Das Übertragungsmittel kann beispielsweise aus wenigstens zwei, zumindest temporär und/oder zumindest abschnittsweise relativ zueinander bewegbaren Übertragungselementen bestehen, wobei während des Wirkens einer Einleitungskraft die wenigstens zwei Übertragungselemente eine Relativbewegung zueinander ausführen, bevorzugt führen die zwei Übertragungselemente zueinander eine Linear- und/oder Drehbewegung aus. Während der Bewegung des wenigstens einen Übertragungselements, insbesondere sämtlicher Übertragungselemente, führt dieses bzw. führen diese zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eine (a) vermittels zumindest eines trenneinrichtungsseitig angeordneten oder ausgebildeten Führungsbereichs und/oder (b) vermittels zumindest eines mit wenigstens einem weiteren Übertragungselement und/oder einem Formkörper und/oder einem Abstützort wirkverbundenen Gelenks, eine definierte, insbesondere geführte bzw. gelenkte, Bewegung aus.The transmission means can consist, for example, of at least two, at least temporarily and / or at least partially movable transmission elements relative to one another, the at least two transmission elements executing a relative movement to one another during the action of an introduction force, preferably the two transmission elements carrying out a linear and / or rotary movement to one another . During the movement of the at least one transmission element, in particular all of the transmission elements, it guides or guides them at least in sections, in particular completely, a (a) by means of at least one guide area arranged or formed on the separating device side and / or (b) by means of at least one with at least one further transmission element and / or a shaped body and / or a support location of an operatively connected joint, a defined, in particular guided or steered movement.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine erste Gruppe aus bzw. an verfestigten Baumaterial bestehend aus wenigstens einem Formkörpern durch Einwirken einer Trenneinrichtung unabhängig von einer zweiten Gruppe an verfestigten Baumaterial bestehend aus wenigstens einem Formkörper und/oder wenigstens einer Hilfsstruktur von der Bauplatte getrennt werden. Hierzu können beispielsweise für die jeweilige Gruppe unterschiedliche Mittel der Trenneinrichtung eingesetzt werden. Durch die gruppenspezifische Trennung der Elemente (der Formkörper und/oder Hilfsstrukturen) der Gruppen kann ein gezieltes Lösen der jeweiligen Gruppe durch die Trenneinrichtung initiiert werden. Dies kann eine Handhabung, insbesondere ein automatisiertes bzw. robotergestütztes Handling, der Elemente der Gruppen positiv beeinflussen. Bevorzugt wirkt zum Trennen der ersten Gruppe an verfestigten Baumaterial zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, ein erstes Trennmittel der Trenneinrichtung auf die erste Gruppe an verfestigten Baumaterial ein und zum Trennen der zweiten Gruppe an verfestigten Baumaterial von der Bauplatte wirkt ein zweites Trennmittel der Trenneinrichtung auf die zweite Gruppe an verfestigten Baumaterial ein. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Trennmittel derart ausgebildet ist, dass dieses für dessen Trennen einer Gruppe von wenigstens einem Formkörper und/oder von wenigstens einer Hilfsstrukturen eine chemische Reaktion hervorruft bzw. nutzt und/oder mechanisch und/oder thermisch auf die zu trennenden Gruppen einwirkt und eine weitere Gruppe von wenigstens einem Formkörper und/oder von wenigstens einer Hilfsstruktur vermittels zum Trennen der ersten Gruppe ein unterschiedliches physikalischen und/oder chemischen Prinzip nutzt bzw. anwendet.In a preferred embodiment, a first group of solidified building material consisting of at least one molded body can be separated from the building board by the action of a separating device independently of a second group of solidified building material consisting of at least one molded body and / or at least one auxiliary structure. For this purpose, for example, different means of the separating device can be used for the respective group. As a result of the group-specific separation of the elements (the molded bodies and / or auxiliary structures) of the groups, a targeted release of the respective group can be initiated by the separating device. This can have a positive influence on handling, in particular automated or robot-supported handling, of the elements of the groups. Preferably, to separate the first group of solidified building material, at least in sections, in particular completely, a first separating means of the separating device acts on the first group of solidified building material and to separate the second group of solidified building material from the building board, a second separating means of the separating device acts on the second Group of solidified building materials. For example, it can be provided that at least one separating means is designed in such a way that it induces or uses a chemical reaction and / or mechanically and / or thermally towards it for separating a group of at least one shaped body and / or from at least one auxiliary structures separating groups acts and a further group of at least one shaped body and / or of at least one auxiliary structure by means of separating the first group uses or applies a different physical and / or chemical principle.
Das erste und das zweite Trennmittel der Trenneinrichtung kann beispielsweise sich (a) in deren geometrischen Form und/oder (b) in dem Betrag einer Druckkraft und/oder in dem Betrag eines Druckimpulses zur Ausführung der Trennung der jeweiligen Gruppe an verfestigtem Baumaterial von der Bauplatte unterscheiden. Auch können sich die Trennmittel durch die Art und Weise einer durch sie hervorgerufenen chemischen Reaktion und/oder magnetischer Kräfte unterscheiden.The first and second separating means of the separating device can, for example, be (a) in their geometric shape and / or (b) in the amount of a compressive force and / or in the amount of a pressure pulse to perform the separation of the respective group of solidified building material from the building board differentiate. The separating means can also differ in the manner of a chemical reaction and / or magnetic forces caused by them.
Das zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständige, Einwirken der Trenneinrichtung auf wenigstens einen Formkörper und/oder auf wenigstens eine Hilfsstruktur kann beispielsweise während sich der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur innerhalb der additiven Fertigungsvorrichtung, in der der Formkörper hergestellt wurde, befindet, ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann nach dem Aufbau des Formkörpers in der additiven Fertigungsvorrichtung der Formkörper mit der Bauplatte aus der additiven Fertigungsvorrichtung entnommen und einer Bearbeitungsvorrichtung zugeführt werden, wobei in oder an der Bearbeitungsvorrichtung der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, unter Einwirkung der Trenneinrichtung von der Bauplatte getrennt wird oder die Trennung gefördert wird.The at least partially, in particular complete, action of the separating device on at least one shaped body and / or on at least one auxiliary structure can be carried out, for example, while the shaped body and / or the auxiliary structure is located within the additive manufacturing device in which the shaped body was produced. Alternatively or additionally, after the molded body has been built up in the additive manufacturing device, the molded body with the building board can be removed from the additive manufacturing device and fed to a processing device, the molded body and / or the auxiliary structure at least in sections, in particular completely, being acted on in or on the processing device the separating device is separated from the building board or the separation is promoted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass während eines Greifens, insbesondere durch ein Greifen, einer aus wenigstens einem Formkörper und einer Bauplatte bestehenden Baugruppe vermittels einer Greifvorrichtung der Formkörper und/oder die Hilfsstruktur zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, von der Bauplatte getrennt wird. Insbesondere wirkt der Greifer auf die Trenneinrichtung derart ein, dass durch diese der wenigstens eine Formkörper und/oder wenigstens eine Hilfsstruktur von der Bauplatte getrennt wird.In a further advantageous embodiment, it can be provided, for example, that during gripping, in particular by gripping, an assembly consisting of at least one molded body and a building board by means of a gripping device, the molded body and / or the auxiliary structure at least partially, in particular completely, from the building board is separated. In particular, the gripper acts on the separating device in such a way that it separates the at least one molded body and / or at least one auxiliary structure from the building board.
Das additive Verfahren zur Herstellung des Formkörpers und ggf. der Hilfsstruktur, kann beispielsweise ein Stereolithografie-Verfahren und/oder ein Laser-Sintern-Verfahren und/oder ein Laser-Strahlschmelzverfahren und/oder ein selektives Laserschmelzverfahren und/oder ein Elektronen-Strahlschmelzverfahren und/oder ein Fused Layer Modelling/Manufacturing-Verfahren und/oder ein Multi-Jet Modelling-Verfahren und/oder ein Poly-Jet Modelling-Verfahren und/oder ein Binder Jetting-Verfahren und/oder ein Layer Laminated Manufacturing-Verfahren und/oder ein Continuous Liquid Interface Production-Verfahren und/oder ein Thermotransfer-Sintern-Verfahren und/oder ein Digital Light Processing-Verfahren und/oder ein Digital Light Synthesis-Verfahren sein. Die genannten Verfahren können jeweils eine, insbesondere lösbar in der additiven Fertigungsvorrichtung befestigbare, Bauplatte zum Aufbau des Formkörper auf bzw. an dieser Bauplatte umfassen. Bevorzugt kann das in dem additiven Verfahren verarbeitete, insbesondere flüssige oder pulverförmige, Baumaterial Metall und/oder Kunststoff und/oder Kunstharz umfassen bzw. kann zumindest einen der vorgenannten Werkstoffe aufweisen.The additive process for producing the shaped body and, if necessary, the auxiliary structure can, for example, be a stereolithography process and / or a laser sintering process and / or a laser beam melting process and / or a selective laser melting process and / or an electron beam melting process and / or or a fused layer modeling / manufacturing process and / or a multi-jet Modeling method and / or a poly-jet modeling method and / or a binder jetting method and / or a layer laminated manufacturing method and / or a continuous liquid interface production method and / or a thermal transfer sintering method and / or a digital light processing method and / or a digital light synthesis method. The above-mentioned methods can each include a building board, in particular which can be detachably fastened in the additive manufacturing device, for building up the molded body on or on this building board. The building material, in particular liquid or powdery, processed in the additive method can preferably comprise metal and / or plastic and / or synthetic resin or can comprise at least one of the aforementioned materials.
Neben dem Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, betrifft die Erfindung auch eine Bauplatte zur Verwendung in einem hierin beschriebenen Verfahren. Auch betrifft die Erfindung einen Formkörper, insbesondere ein Fahrzeugbauteil, hergestellt in einem hierin beschriebenen Verfahren. Optional kann ein derartiger Formkörper und/oder eine Hilfsstruktur einen Beaufschlagungsabschnitt umfassen, der derart ausgebildet ist, dass dieser mit der, insbesondere bauplattenseitigen, Trenneinrichtung derart zusammenwirkt, dass die Trenneinrichtung im Trennprozess ein Trennen des Formkörper und/oder der Hilfsstruktur ausführbar oder zumindest förderbar ist. Die Bauplatte kann beispielsweise Aufnahmemittel zur Aufnahme einer Trenneinrichtung und/oder zumindest abschnittsweise (z. B. Bestandteile), insbesondere vollständig, die Trenneinrichtung umfassen.In addition to the method for the additive production of a molded body, in particular a vehicle component, the invention also relates to a construction panel for use in a method described herein. The invention also relates to a molded body, in particular a vehicle component, produced using a method described herein. Optionally, such a shaped body and / or an auxiliary structure can comprise an impact section which is designed in such a way that it interacts with the separating device, in particular on the building board side, in such a way that the separating device can perform or at least convey a separation of the shaped body and / or the auxiliary structure in the separating process . The building board can, for example, comprise receiving means for receiving a separating device and / or at least in sections (e.g. components), in particular completely, the separating device.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Bauplatte und/oder auf den erfindungsgemäßen Formkörper übertragbar bzw. anzuwenden.All advantages, details, designs and / or features of the method according to the invention can be transferred or applied to the building board according to the invention and / or to the molded body according to the invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Formkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine Prinzipdarstellung einer Bauplatte umfassend eine eine Kanalstruktur umfassende Trenneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine Prinzipdarstellung einer Bauplatte umfassend eine eine Mechanik umfassende Trenneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic diagram of a device for the additive production of a molded body according to an embodiment; -
2 a schematic diagram of a building board comprising a separating device comprising a channel structure according to an exemplary embodiment; -
3 a schematic diagram of a building board comprising a separating device comprising a mechanism according to an exemplary embodiment.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Formkörpers
Die Bauplatte
In
Die dargestellte additive Fertigungsvorrichtung
Die Intensität und/oder Belichtungszeit der UV-Strahlung
Die beispielsweise im ersten Baumaterial
Nachdem die gewünschte Form des Formkörpers
Das zumindest abschnittsweise Trennen des Formkörpers
In der
Die mittelbare und/oder unmittelbare Einwirkung der Trenneinrichtung
Die Hilfsstruktur
Die, beispielsweise mit einer Kanalstruktur
So ist es beispielsweise möglich, dass während des additiven Aufbaus des Formkörper
Die Trenneinrichtung
Die Trenneinrichtung
Die Trenneinrichtung
Das Übertragungsmittel
Es ist möglich, dass eine erste Gruppe an verfestigten Baumaterial
Das erste und das zweite Trennmittel der Trenneinrichtung
Das Einwirken der Trenneinrichtung
Nach dem Aufbau des Formkörpers
Während eines Greifens, insbesondere durch ein Greifen, einer aus wenigstens einem Formkörper
Das additive Fertigungsverfahren zur Herstellung des Formkörpers
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FormkörperMoldings
- 22
- FertigungsvorrichtungManufacturing device
- 33rd
- BaumaterialBuilding material
- 44th
- BauplatteBuilding board
- 55
- BaubehälterConstruction container
- 66th
- UV-StrahlungUV radiation
- 77th
- HilfsstrukturAuxiliary structure
- 88th
- TrenneinrichtungSeparator
- 99
- StrahlungseinrichtungRadiation device
- 1010
- KanalstrukturChannel structure
- 1111
- Abschnitt (additiv aufgebaut) von 8Section (built up additively) from 8
- 1212th
- Abschnitt (bauplattenseitig) von 8Section (on the building board side) of 8
- 1313th
- Pfeilarrow
- 14, 14', 14"14, 14 ', 14 "
- Gliedelement
- 1515th
- ÜbertragungsmittelMeans of transmission
- 1616
- EinleitungsbereichIntroductory area
- 1717th
- Boden von 5Floor of 5
- 1818th
- Körperbody
- 1919th
- ZwischenbereichIntermediate area
- 2020th
- SpiegelelementMirror element
- 2121
- SpiegelvorrichtungMirror device
- 2222nd
- Pfeilarrow
- 2323
- HebemechanismusLifting mechanism
- 2424
- AnschlussbereichConnection area
- 2525th
- AnschlussmittelConnection means
- 2626th
- MedienaufnahmebereichMedia receiving area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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-
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- 2020-03-11 DE DE102020106582.5A patent/DE102020106582A1/en active Pending
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Legal Events
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R163 | Identified publications notified |