DE102020106583A1 - Verfahren zur Herstellung von wenigstens zwei dreidimensionalen Werkstücken - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von wenigstens zwei dreidimensionalen Werkstücken Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von wenigstens zwei, insbesondere gleichen, dreidimensionalen Werkstücken (1) in einem Herstellungsprozess, umfassend die Schritte:- Bereitstellen einer eine Werkstückgeometrie (2) der dreidimensionalen Werkstücke (1) beschreibenden Werkstückgeometrieinformation- Verändern wenigstens eines Abschnitts der in der Werkstückgeometrieinformation beschriebenen Werkstückgeometrie (2) der Werkstücke (1) in eine Halbzeuggeometrie (3)- Additives Herstellen der Werkstücke (1) basierend auf der Halbzeuggeometrie (3)- Umformen des wenigstens einen veränderten Abschnitts der Werkstücke (1) von der Halbzeuggeometrie (3) in die Werkstückgeometrie (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wenigstens zwei, insbesondere gleichen, dreidimensionalen Werkstücken in einem Herstell u ngsprozess.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken bekannt, beispielsweise additive Herstellungsverfahren, in denen das dreidimensionale Werkstück schichtweise aufgebaut wird. Additive Herstellungsverfahren erlauben dabei vergleichsweise komplexe Geometrien, insbesondere Werkstückgeometrien, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren, insbesondere subtraktiven Herstellungsverfahren, nicht oder nur eingeschränkt hergestellt werden können.
  • Additive Herstellungsverfahren sind jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren üblicherweise, insbesondere im Hinblick auf die Herstellungszeit, aufwendig. Die in einem Bauvolumen hergestellten Objekte bzw. Werkstücke können oftmals aufgrund ihrer komplexen Geometrie, insbesondere der komplexen dreidimensionalen Formgebung, einen vergleichsweise großen Bedarf an Bauraum in dem Bauvolumen, in dem der additive Herstellungsprozess durchgeführt wird, beanspruchen. Zwar ist aus dem Stand der Technik ferner bekannt, entsprechende Anordnungen bzw. Änderungen der Anordnung der Objekte vorzunehmen, sodass möglichst viele Objekte in einem Bauvolumen angeordnet bzw. in diesem untergebracht werden können, es besteht jedoch grundsätzlich das Bestreben, die Anzahl der Bauteile, die gleichzeitig in einem Herstellungsprozess hergestellt werden können, zu erhöhen, um die für jeden additiven Herstellungsprozess grundsätzlich anfallenden Rüstzeiten, insbesondere das Vorbereiten der Baukammer, das Nachbearbeiten des Bauvolumens und dergleichen nur einmal bzw. für möglichst viele Werkstücke zusammen anfallen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Herstellungsverfahren anzugeben, bei dem insbesondere die Anzahl der in einem Herstellungsprozess hergestellten Werkstücke erhöht werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen.
  • Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von wenigstens zwei, insbesondere gleichen, dreidimensionalen Werkstücken in einem Herstellungsprozess. Mit anderen Worten werden zwei oder mehrere Werkstücke, insbesondere eine Vielzahl von Werkstücken, d.h. dreidimensionalen Objekten, in ein und demselben Herstellungsverfahren bzw. Herstellungsprozess hergestellt. Der Herstellungsprozess umfasst dabei mehrere Schritte. Insbesondere beginnt der Herstellungsprozess mit dem Bereitstellen einer eine Werkstückgeometrie der dreidimensionalen Werkstücke beschreibenden Werkstückgeometrieinformation. Die Werkstückgeometrieinformation beschreibt demnach die dreidimensionale Gestalt der Werkstücke, d.h., dass die Werkstückgeometrieinformation grundsätzlich Objektdaten bzw. Daten des Werkstücks bzw. der Werkstücke bereitstellt, wie diese in ihrer Endgeometrie, also ihrer Werkstückgeometrie, nach dem Herstellungsprozess vorliegen sollen. Die Werkstückgeometrieinformation kann beispielsweise in Form einer Datei, insbesondere in Form einer CAD-Datei (computer aided design), vorliegen bzw. bereitgestellt werden.
  • Dabei ist es selbstverständlich möglich, dass die Werkstückgeometrieinformation für die wenigstens zwei dreidimensionalen Werkstücke gleich ist oder, falls unterschiedliche Werkstücke in demselben Herstellungsprozess hergestellt werden sollen, können unterschiedliche Werkstückgeometrieinformationen zur Beschreibung der dreidimensionalen Gestalt der wenigstens zwei Werkstücke bereitgestellt werden. Die Werkstückgeometrieinformation gibt letzten Endes an, welches Werkstück hergestellt werden soll bzw. welche Gestalt das Werkstück nach dem Herstellungsprozess aufweist.
  • In einem weiteren Schritt des Herstellungsprozesses kann wenigstens ein Abschnitt der in der Werkstückgeometrieinformation beschriebenen Werkstückgeometrie der Werkstücke in eine Halbzeuggeometrie verändert werden. Dabei wird die dreidimensionale Form bzw. Gestalt der Werkstücke, die mittels der Werkstückgeometrieinformation beschrieben werden, verändert, sodass sich eine Halbzeuggeometrie ergibt, die in wenigstens einem Abschnitt des Werkstücks von der Werkstückgeometrie abweicht. Mit anderen Worten wird die Werkstückgeometrie für den Herstellungsprozess in die Halbzeuggeometrie verändert, um den anschließenden Herstellungsprozess verbessert durchführen zu können. Wie im Nachfolgenden erläutert wird, kann die Halbzeuggeometrie gegenüber der Werkstückgeometrie dahingehend verändert sein, dass sich die Anzahl der gleichzeitig in dem Herstellungsprozess, insbesondere in dem additiven Prozessschritt des Herstellungsprozesses, hergestellten Werkstücke erhöhen lässt.
  • Nachdem die Werkstückgeometrie der wenigstens zwei Werkstücke in die Halbzeuggeometrie verändert wurde, können die wenigstens zwei Werkstücke additiv basierend auf der Halbzeuggeometrie hergestellt werden. Mit anderen Worten wird eine Werkstückgeometrieinformation bereitgestellt, die die Werkstückgeometrie dreidimensional herzustellender Werkstücke beschreibt. Die Werkstückgeometrie wird in eine Halbzeuggeometrie, die sich im anschließenden additiven Herstellungsprozess verbessert herstellen lässt, verändert. Nachdem die wenigstens zwei Werkstücke additiv hergestellt wurden, schließt sich ein weiterer Prozessschritt an. In dem sich weiteren anschließenden Prozessschritt wird der wenigstens eine zuvor veränderte Abschnitt der Werkstücke von der Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie umgeformt.
  • Demnach schließt sich an den additiven Herstellungsvorgang bzw. den additiven Herstellungsprozess ein Umformprozesses an, der die hergestellten Werkstücke von der Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie umformt. Mit anderen Worten wird demnach vorgeschlagen, dass die in dem additiven Herstellungsprozess herzustellenden Werkstücke nicht der endgültigen Werkstückgeometrie entsprechen, sondern die in dem additiven Herstellungsprozess herzustellenden Werkstücke werden als Halbzeug hergestellt, nämlich basierend auf der Halbzeuggeometrie. Dazu wird die Werkstückgeometrie zunächst in die Halbzeuggeometrie verändert, sodass der additive Herstellungsprozess basierend auf der Halbzeuggeometrie durchgeführt werden kann. Nachdem die Werkstücke als Halbzeug hergestellt wurden kann nach Beenden des additiven Herstellungsprozesses mittels eines Umformprozesses ein Verändern der Werkstücke in die Werkstückgeometrie vorgenommen werden.
  • Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass eine vergleichsweise komplexe Gesamtgeometrie der Werkstücke nicht bereits in dem additiven Herstellungsprozess hergestellt werden muss, welche komplexe Gesamtgeometrie es insbesondere nicht erlauben würde, eine hohe Anzahl gleichartiger bzw. unterschiedlicher dreidimensionaler Werkstücke herzustellen. Stattdessen wird die Werkstückgeometrie in eine Halbzeuggeometrie verändert, sodass eine vergleichsweise höhere Anzahl von Werkstücken in dem additiven Herstellungsprozess basierend auf der Halbzeuggeometrie hergestellt werden können, welche Halbzeuge anschließend durch Umformen in die Werkstückgeometrie gebracht bzw. umgeformt werden können. Dadurch lässt sich die Effizienz bzw. die Auslastung des additiven Herstellungsprozesses deutlich erhöhen, wobei sich durch anschließende vergleichsweise einfache Umformprozesse, eine insgesamt deutlich verbesserte Auslastung der Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte und eine Reduzierung der benötigten Herstellungszeit erreichen lässt.
  • Der Umformprozesses kann letztlich jedweder beliebige Umformprozess sein, insbesondere mit einem vergleichsweise niedrigen Komplexitätsgrad, der ein einfaches Umformen der Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie erlaubt. Insbesondere kann bei dem Umformprozesses ein Walzen, Abkanten, Drahtbiegen und dergleichen durchgeführt werden, um die Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie zu verändern. Als Materialien für den Herstellungsprozess bieten sich demnach sämtliche umformbaren Werkstoffe an, insbesondere Metalle, beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Stahl. Dabei ist es ebenso möglich, eine Kombination verschiedener Materialien zu wählen, sodass insbesondere die Abschnitte der Werkstücke, die in dem Umformprozesses von der Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie verändert werden sollen, für den Umformprozesses geeignet sind. Die übrigen Abschnitte des Werkstücks, die gerade nicht umgeformt werden sollen, können letztlich aus beliebigen Materialien hergestellt werden, solange diese den Umformprozess der umzuformenden Abschnitte nicht beeinträchtigen.
  • Wie zuvor beschrieben, kann das Verändern der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie in dem anschließenden additiven Herstellungsprozess eine Anzahl der gleichzeitig herstellbaren Werkstücke erhöhen. In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann durch das Verändern der Werkstückgeometrie eine Packungsdichte der wenigstens zwei Werkstücke in einem Bauvolumen in dem nachfolgenden additiven Herstellungsprozess erhöht werden. Demnach ist es möglich, basierend auf der Halbzeuggeometrie, also der veränderten Werkstückgeometrie, mehr Werkstücke in demselben Bauvolumen unterzubringen bzw. herzustellen, als dies basierend auf der Werkstückgeometrie zuvor möglich war.
  • Die Werkstückgeometrie wird dazu in wenigstens einem Abschnitt verändert, beispielsweise werden verschiedene Abschnitte des Werkstücks unterschiedlich zueinander orientiert. Insbesondere können dabei Abschnitte bzw. Veränderungen der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie vorgenommen werden, die sich in dem anschließenden Umformprozesses effizient „rückgängig machen lassen“. Wie zuvor beschrieben, wird in dem Umformprozesses die Veränderung, die bei einem Verändern der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie eingebracht wird, aufgehoben, sodass am Ende des Herstellungsprozesses die angestrebte Werkstückgeometrie der Werkstücke vorliegt bzw. erreicht wird. Somit ist basierend auf der Veränderung der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie eine Erhöhung der Packungsdichte möglich, sodass letztlich eine vergleichsweise größere Anzahl der Werkstücke, insbesondere gleichartiger Werkstücke, in demselben Herstellungsprozess erreicht werden kann.
  • Bei der Veränderung der Werkstückgeometrie kann ferner wenigstens eine Begrenzungsbox wenigstens eines Werkstücks berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Begrenzungsbox wenigstens eines Werkstücks verändert werden. Die Begrenzungsbox, auch „bounding box“ genannt, beschreibt dabei einen von dem Werkstück in dem Bauvolumen beanspruchten Volumenteil. Letztlich begrenzt die Begrenzungsbox die dreidimensionale Gestalt des Werkstücks bzw. umgibt diese in Form eines Quaders. Durch eine Veränderung der Begrenzungsbox, beispielsweise durch Veränderung der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie, kann eine Reduzierung der Begrenzungsbox und damit eine Reduzierung des von dem Werkstück während des additiven Herstellungsprozesses belegten Bauraums erreicht werden.
  • Die Packungsdichte der wenigstens zwei Werkstücke in dem Bauvolumen kann ferner dadurch erhöht werden, dass eine Überlappung, insbesondere eine Stapelbarkeit, wenigstens zweier Begrenzungsboxen wenigstens zweier Werkstücke in dem additiven Herstellungsprozess erhöht wird. Demnach ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Werkstücke bzw. deren Begrenzungsboxen, sich in wenigstens einem Abschnitt überlappen können, d.h., dass diese in dem additiven Herstellungsvorgang, beispielsweise in einem Pulverbett oder einem anderen Bauraum, zumindest abschnittsweise ineinander „gestapelt“ werden können, sodass wenigstens ein Abschnitt eines ersten Werkstücks in die Begrenzungsbox wenigstens eines weiteren Werkstücks eingreift.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Anordnung und/oder eine Ausrichtung des wenigstens einen Werkstücks in einem Bauvolumen geändert wird. Durch Veränderung der Anordnung und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Werkstücks kann die Packungsdichte ferner erhöht werden, um mehr Werkstücke in dem Bauvolumen anordnen bzw. darin herstellen zu können, sodass letztlich die Anzahl gleichzeitig herstellbarer Werkstücke erhöht werden kann.
  • Ferner kann der Bedarf an Stützstrukturen durch die Veränderung der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie reduziert werden, insbesondere kann dabei wenigstens eine Stützstruktur für wenigstens einen Abschnitt eines Werkstücks reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bedarf an Stützstrukturen komplett reduziert bzw. aufgehoben wird, sodass für den entsprechenden Abschnitt keinerlei Stützstrukturen mehr benötigt werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn für das Werkstück insgesamt keine Stützstrukturen benötigt werden, da dies den Bedarf an Nachbearbeitung, insbesondere zum Entfernen der Stützstruktur erheblich reduzieren kann.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der Halbzeuggeometrie eine Priorisierung der Reduzierung der Stützstruktur oder eine Maximierung der Packungsdichte durchgeführt wird. Dabei kann die Priorisierung auf die Reduzierung der Stützstruktur insbesondere dann erfolgen, wenn die Reduzierung der Stützstruktur ein vollständiges Verzichten auf bzw. Entfallen von Stützstrukturen ermöglicht. Kann die Werkstückgeometrie sonach in eine Halbzeuggeometrie derart verändert werden, dass in dem additiven Herstellungsvorgang keine Stützstruktur benötigt wird, ist es vorteilhaft, die Halbzeuggeometrie derart zu wählen bzw. die Werkstückgeometrie in eine derartige Halbzeuggeometrie zu verändern, dass die Stützstruktur vollständig entfallen kann.
  • Ist eine derartige Reduzierung der Stützstruktur nicht möglich, ist es vorteilhaft, das Verändern der Werkstückgeometrie in die Halbzeuggeometrie derart durchzuführen, dass die Packungsdichte maximiert wird. Selbstverständlich kann bei der Maximierung der Packungsdichte auch eine möglichst vollständige Reduzierung der Stützstruktur durchgeführt werden. Sollte die Maximierung der Packungsdichte mit der Reduzierung der Stützstruktur konkurrieren, kann, wie zuvor beschrieben, nur dann die Reduzierung der Stützstruktur priorisiert werden, wenn diese zu einem vollständigen Entfallen der Stützstruktur führt, andernfalls sollte die Stützstruktur so weit wie möglich reduziert werden, ohne eine Maximierung der Packungsdichte aufgeben zu müssen.
  • Die Halbzeuggeometrie kann nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens basierend auf wenigstens einem Umformparameter erzeugt werden, insbesondere in Bezug auf eine Linearität des Umformprozesses und/oder eine Anzahl der Bewegungsachsen und/oder wenigstens eine definierte Werkstückregion, insbesondere eine Werkzeugaufnahme. Wie zuvor beschrieben, sollte der Umformungsprozess bzw. Umformprozesses so einfach wie möglich ausgestaltet sein. Insbesondere bieten sich lineare Umformungen an, die ein Umformen des Werkstücks um nur eine oder nur wenige Bewegungsachsen vorsehen. Insbesondere kann eine Anzahl der benötigten Umformschritte betrachtet werden, die erforderlich sind, um das Werkstück aus der Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie zu formen. Dabei können definierte Regionen, insbesondere Werkstückregionen gezielt ausgebildet werden, um die Umformprozesse zu ermöglichen bzw. effizienter durchführen zu können. Werkstückregionen können insbesondere als Werkzeugaufnahmen ausgebildet werden, um beispielsweise Greifbereiche für ein Werkzeug bereitzustellen. Daneben ist es ebenso möglich, mit dem Umformprozess ein Richten des Werkstücks auszuführen, sodass letztlich gleichzeitig die Maßhaltigkeit der Werkstücke bei dem Umformen aus der Halbzeuggeometrie in die Werkstückgeometrie verbessert werden kann.
  • Zur Verbesserung des Umformprozesses kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens ein Umformabschnitt wenigstens eines Werkstücks in dem additiven Herstellungsprozess mit wenigstens einer definierten mechanischen Eigenschaft, insbesondere eine Porosität und/oder eine Biegeweichheit und/oder eine Elastizität und/oder eine Bruchdehnung, erzeugt wird. Demnach können gezielt Bereiche in die Werkstücke eingebracht werden, die definierte Eigenschaften, insbesondere mechanische Eigenschaften, aufweisen. Entsprechend können Abschnitte der Werkstücke fest bzw. umformbar ausgeführt werden, sodass in dem nachfolgenden Umformprozess nur diejenigen Bereiche umgeformt werden können bzw. einfacher umgeformt werden können, die entsprechende mechanische Eigenschaften besitzen. Weitere Abschnitte können letztlich schon in dem additiven Herstellungsprozess ihre Endkontur erhalten. Beispielsweise kann die Herstellungsgeschwindigkeit, insbesondere die Verfestigungsgeschwindigkeit, während des additiven Herstellungsprozesses beeinflusst werden, um definierte mechanische Eigenschaften auszubilden. In Bereichen, die anschließend nicht umgeformt werden sollen, kann die Herstellungsgeschwindigkeit erhöht werden, sodass in diesem Bereich eine erhöhte Porosität in Kauf genommen wird. In Bereichen, die noch umgeformt werden müssen, kann eine entsprechende Reduzierung der Herstellungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden, sodass die mechanischen Eigenschaften ein anschließendes Umformen verbessert zulassen.
  • Neben dem beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung von wenigstens zwei, insbesondere gleichen, dreidimensionalen Werkstücken in einem Herstellungsprozess, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, sind vollständig auf die Vorrichtung übertragbar bzw. anwendbar.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
    • 1 eine Seitenansicht eines Werkstücks gemäß einer Werkstückgeometrie;
    • 2 eine Seitenansicht des Werkstücks von 1 gemäß einer Halbzeuggeometrie; und
    • 3 eine Seitenansicht einer Vielzahl von in einem Bauvolumen angeordneten Werkstücken gemäß der Halbzeuggeometrie nach 2.
  • 1 zeigt ein Werkstück 1 gemäß einer Werkstückgeometrie 2. Die Darstellung von 1 kann sowohl als Werkstück 1 verstanden werden, das am Ende des hierin beschriebenen Herstellungsverfahrens vorliegt oder als Werkstückgeometrieinformation, die die dreidimensionale Gestalt des Werkstücks 1 beschreibt. Beispielsweise kann die Werkstückgeometrieinformation eine Datei sein bzw. in einer Datei enthalten sein, die eine dreidimensionale Gestalt des Werkstücks 1 beschreibt. Die Werkstückgeometrieinformation, die die Werkstückgeometrie 2 der dreidimensionalen Werkstücke 1 für den Herstellungsprozess beschreibt, wird somit für den Herstellungsprozess bereitgestellt.
  • Die Werkstückgeometrie 2, wie diese in 1 dargestellt ist, wird für die Herstellung des Werkstücks 1 in eine Halbzeuggeometrie 3, die in 2 dargestellt ist, verändert. Dazu wird die Werkstückgeometrieinformation entsprechend abgeändert, um die dreidimensionale Gestalt des Halbzeugs gegenüber der Endgeometrie, also der Werkstückgeometrie, zu verändern. Insbesondere kann dabei eine Packungsdichte berücksichtigt werden, die wenigstens zwei Werkstücke 1 in einem Bauvolumen 4 (vgl. 3), erreichen. In 3 sind dazu eine Vielzahl von Werkstücken 1 dargestellt, die einander überlappend bzw. in horizontaler Richtung gestapelt in dem Bauvolumen 4 angeordnet werden können, sodass eine gegenüber der Werkstückgeometrie 2 deutliche Vergrößerung der Packungsdichte erreicht werden kann. Demnach können deutlich mehr Werkstücke 1 in demselben Bauvolumen gleichzeitig in einem additiven Herstellungsprozess hergestellt werden.
  • Die Werkstückgeometrie 2 wird dabei derart in die Halbzeuggeometrie 3 verändert, dass eine Begrenzungsbox 5 der Werkzeuggeometrie 2 gegenüber einer Begrenzungsbox 6 der Halbzeuggeometrie 3 verändert, insbesondere reduziert, wird. Des Weiteren wird die Ausrichtung bzw. Anordnung des Werkstücks 1 in Form der Halbzeuggeometrie 3 verändert. Durch die Veränderung der Werkstückgeometrie 2 in die Halbzeuggeometrie 3 kann die Packungsdichte der Werkstücke 1 in dem Bauvolumen 4 ferner dadurch erhöht werden, dass die Begrenzungsboxen 6 der Werkstücke 1, wie dies beispielhaft in 3 dargestellt ist, überlappen können. Durch die Überlappung bzw. die Stapelbarkeit in horizontaler Richtung, kann das üblicherweise freie zwischen den Werkstücken 1 angeordnete Volumen verbessert ausgenutzt werden, sodass wiederum eine höhere Anzahl von Werkstücken 1 in demselben Bauvolumen 4 gleichzeitig hergestellt werden können.
  • Bei der Veränderung der Werkstückgeometrie 2 in die Halbzeuggeometrie 3 kann ferner der Bedarf an Stützstrukturen reduziert werden. Insbesondere können Abschnitte der Werkstückgeometrie 2 betrachtet werden, die in dem additiven Herstellungsvorgang, beispielsweise aufgrund einer Anordnung von Flächen, nicht ohne Unterstützung gebaut werden können, derart geändert werden, dass das Werkstück 1 vorzugsweise ohne oder mit einem möglichst geringen Aufwand an Stützstrukturen gebaut werden kann.
  • Nachdem der additive Herstellungsprozess abgeschlossen ist, und die mehreren Werkstücke 1 in Form der Halbzeuggeometrie 3 hergestellt wurden, schließt sich wenigstens ein Umformprozess an, der die Werkstücke 1 aus der Halbzeuggeometrie 3 in die Werkstückgeometrie 2 umformt. Dazu können mehrere Bewegungsachsen 7 definiert werden, um die das Werkstück 1 umgeformt werden soll, um aus der Halbzeuggeometrie 3 die Werkstückgeometrie 2 zu gewinnen. Die Halbzeuggeometrie 3 kann dabei definierte Werkstückregionen 8 aufweisen, die beispielsweise als Werkzeugaufnahmen für den Umformprozess bzw. ein in dem Umformprozess eingesetztes Werkzeug dienen.
  • Dabei kann in dem additiven Herstellungsprozess durch entsprechende Wahl der Prozessparameter eine gezielte Einbringung mechanischer Eigenschaften in dem Werkstück 1 vorgenommen werden, sodass sich beispielsweise vergleichsweise steife Bereiche 9 ausbilden, die in dem additiven Herstellungsprozess bereits ihre Endkontur aufweisen. Die Bereiche um die Bewegungsachsen 7 können entsprechend biegeweicher hergestellt werden, um eine gezielte Deformierbarkeit in dem Umformprozess zu erreichen, sodass aus der Halbzeuggeometrie 3 die Werkstückgeometrie 2 verbessert umgeformt werden kann. Dies kann insbesondere durch gezielte Einstellung der Prozessparameter, insbesondere im Bereich der Verfestigung des Baumaterials vorgenommen werden. Insbesondere kann eine Verfestigungsgeschwindigkeit bzw. die für die Verfestigung eingebrachte Energie verändert werden, um gezielt poröse Bereiche und weniger poröse Bereiche auszubilden, sodass die weniger porösen Bereiche im Anschluss umgeformt werden können.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Werkstück
    2
    Werkstückgeometrie
    3
    Halbzeuggeometrie
    4
    Bauvolumen
    5, 6
    Begrenzungsbox
    7
    Bewegungsachse
    8
    Werkstückregion

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von wenigstens zwei, insbesondere gleichen, dreidimensionalen Werkstücken (1) in einem Herstellungsprozess, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer eine Werkstückgeometrie (2) der dreidimensionalen Werkstücke (1) beschreibenden Werkstückgeometrieinformation - Verändern wenigstens eines Abschnitts der in der Werkstückgeometrieinformation beschriebenen Werkstückgeometrie (2) der Werkstücke (1) in eine Halbzeuggeometrie (3) - Additives Herstellen der Werkstücke (1) basierend auf der Halbzeuggeometrie (3) - Umformen des wenigstens einen veränderten Abschnitts der Werkstücke (1) von der Halbzeuggeometrie (3) in die Werkstückgeometrie (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verändern der Werkstückgeometrie (2) eine Packungsdichte der wenigstens zwei Werkstücke (1) in einem Bauvolumen (4) in dem nachfolgenden additiven Herstellungsprozess erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Veränderung der Werkstückgeometrie (2) wenigstens eine Begrenzungsbox (5, 6) wenigstens eines Werkstücks (1) verändert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlappung, insbesondere eine Stapelbarkeit, wenigstens zweier Begrenzungsboxen (5, 6) wenigstens zweier Werkstücke (1) in dem additiven Herstellungsprozess erhöht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung und/oder eine Ausrichtung des wenigstens einen Werkstücks (1) in einem Bauvolumen (4) geändert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stützstruktur für wenigstens einen Abschnitt eines Werkstücks (1) reduziert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Halbzeuggeometrie (3) eine Priorisierung der Reduzierung der Stützstruktur oder eine Maximierung der Packungsdichte durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeuggeometrie (3) basierend auf wenigstens einem Umformparameter erzeugt wird, insbesondere in Bezug auf eine Linearität des Umformprozesses und/oder eine Anzahl der Bewegungsachsen (7) und/oder wenigstens eine definierte Werkstückregion (8), insbesondere eine Werkzeugaufnahme.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umformabschnitt wenigstens eines Werkstücks (1) in dem additiven Herstellungsprozess mit wenigstens einer definierten mechanischen Eigenschaft, insbesondere eine Porosität und/oder eine Biegeweichheit und/oder eine Elastizität und/oder eine Bruchdehnung, erzeugt wird.
  10. Vorrichtung zur Herstellung von wenigstens zwei, insbesondere gleichen, dreidimensionalen Werkstücken (1) in einem Herstellungsprozess, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170001374A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 General Electric Company Method for additively manufacturing component and component made therefrom
DE102016111047B3 (de) 2016-06-16 2017-10-26 Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Verfahren und Anlage zur kombiniert additiven und umformenden Fertigung
EP3479934A1 (de) 2017-11-02 2019-05-08 Rolls-Royce plc Additives herstellungsverfahren welches das ausbilden einer ringförmigen stützstruktur umfasst

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170001374A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 General Electric Company Method for additively manufacturing component and component made therefrom
DE102016111047B3 (de) 2016-06-16 2017-10-26 Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Verfahren und Anlage zur kombiniert additiven und umformenden Fertigung
EP3479934A1 (de) 2017-11-02 2019-05-08 Rolls-Royce plc Additives herstellungsverfahren welches das ausbilden einer ringförmigen stützstruktur umfasst

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