DE102020109032A1 - Method and device for heating the component in the production of powder-melted metal components - Google Patents

Method and device for heating the component in the production of powder-melted metal components Download PDF

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Abstract

Verfahren zur additiven oder generativen Herstellung von metallischen Bauteilen (1), bei dem das Bauteil (1) lagenweise in einem Pulverbett (24) durch Aufschmelzen von das Pulverbett bildenden Partikeln mit mindestens einem Energiestrahl (15) aus mindestens einer Energiequelle (14) schichtweise auf einer Bauplattform (2) aufgebaut wird, wobei eine Erwärmung des Bauteils (1) stattfindet, und das Bauteil (1) während der schichtweisen Herstellung konduktiv oder induktiv von einem Strom (50) durchflossen ist, der zu einer Erwärmung des Bauteils (1) führt, wobei im Pulverbett ein oder mehrere Strompfade (10, 50) durch selektives Aufschmelzen des Pulvermaterials hergestellt werden, und die Stromzuführung über die Bauplattform (2) über mindestens ein in der Bauplattform (2) angeordnetes stromleitendes Zuleitungsende (3) und mindestens einem stromleitenden Ableitungsende (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei der schichtweisen Herstellung des Bauteils (1) im Pulverbett neben dem Bauteil (1) eine pulvergenerierte, stromleitende vertikale Struktur (38, 38a,b,c) aufgeschmolzen wird, die jede beliebige Bauteilschicht in jeder beliebigen Höhe über der Bauplattform (2) stromleitend mit der Stromquelle (29) verbindetA method for the additive or generative production of metallic components (1), in which the component (1) is layered in a powder bed (24) by melting the particles forming the powder bed with at least one energy beam (15) from at least one energy source (14) a building platform (2) is built, the component (1) being heated and the component (1) being conductively or inductively flowed through by a current (50) during the layer-by-layer production, which leads to the component (1) being heated , one or more current paths (10, 50) being produced in the powder bed by selective melting of the powder material, and the power supply via the construction platform (2) via at least one current-conducting lead end (3) arranged in the construction platform (2) and at least one current-conducting discharge end (3) takes place, characterized in that during the layer-by-layer production of the component (1) in the powder bed next to the component (1) a powder-generated, electrically conductive vertical structure (38, 38a, b, c) is melted, which electrically connects any component layer at any height above the construction platform (2) to the power source (29)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method and a device according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft demnach die generative Herstellung von dreidimensionalen Objekten, die im Pulverschmelzverfahren durch eine geeignete Energiequelle auf einer Bauplattform schichtweise aufgebaut werden.The invention accordingly relates to the generative production of three-dimensional objects that are built up in layers on a building platform in the powder melting process using a suitable energy source.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von pulvergeschmolzenen Bauteilen aus Metall bekannt, wie beispielsweise aus der EP 3 013 502 B1 .There are known methods and devices for the production of powder-melted components made of metal, for example from US Pat EP 3 013 502 B1 .

Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren nach der Erfindung ist z. B. die Herstellung der Bauteile mit einem Laserstrahl-Schmelzverfahren.A preferred manufacturing method according to the invention is, for. B. the production of the components with a laser beam melting process.

Das Laserstrahlschmelzen (SLM) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Bauteile schichtweise direkt aus einem pulverförmigen Werkstoff hergestellt werden.Laser beam melting (SLM) is an additive manufacturing process in which components are produced in layers directly from a powdery material.

Beim SLM-Verfahren wird das Materialpulver direkt an dem Bearbeitungspunkt durch die Wärmeenergie eines Laserstrahls lokal aufgeschmolzen. Damit das Material nicht oxidiert, wird meistens der Arbeitsraum mit einem Schutzgas gefüllt.In the SLM process, the material powder is melted locally directly at the processing point using the thermal energy of a laser beam. To prevent the material from oxidizing, the work area is usually filled with a protective gas.

Der Ausgangswerkstoff für den SLM-Prozess ist ein Metallpulver. Es wird in einer geschlossenen Prozesskammer als dünne Schicht (ca. 30 - 50 µm) auf einer Substratplatte aufgebracht. Entsprechend der berechneten Flächen des CAD-Modells wird das Pulver selektiv mit dem Laserstrahl durch lokalen Wärmeeintrag aufgeschmolzen. Danach wird die Bauplattform abgesenkt und eine neue Pulverschicht aufgetragen. Die nächste Schicht wird wieder mit Laserstrahlung selektiv aufgeschmolzen und schmelzmetallurgisch mit der unteren Schicht verbunden. So entsteht das maßgeschneiderte Bauteil schichtweise aus dem Pulverwerkstoff.The starting material for the SLM process is a metal powder. It is applied as a thin layer (approx. 30 - 50 µm) to a substrate plate in a closed process chamber. According to the calculated areas of the CAD model, the powder is selectively melted with the laser beam using local heat input. Then the construction platform is lowered and a new layer of powder is applied. The next layer is selectively melted again with laser radiation and connected to the lower layer by melt metallurgy. The tailor-made component is thus created in layers from the powder material.

Wesentliche Merkmale des SLM-Prozesses

  • • Verwendung von handelsüblichen Pulverwerkstoffen
  • • (z. B. Edelstahl, Werkzeugstahl, Titan-, Aluminium-, Co- und Ni-Legierungen)
  • • Vollständiges Aufschmelzen der Pulverpartikel mit dem Laserstrahl, wodurch eine Bauteildichte von ca. 100 Prozent erreicht wird.
  • • Die für den Aufbau des Bauteils typischen Schichtstärken bewegen sich für alle Materialien zwischen 15 und 500 µm.
Essential features of the SLM process
  • • Use of commercially available powder materials
  • • (e.g. stainless steel, tool steel, titanium, aluminum, Co and Ni alloys)
  • • Complete melting of the powder particles with the laser beam, whereby a component density of approx. 100 percent is achieved.
  • • The layer thicknesses typical for the structure of the component range between 15 and 500 µm for all materials.

Aufgrund dieser Merkmale entsprechen die mechanischen Kennwerte der SLM-Bauteile weitgehend den Spezifikationen des verwendeten Serienwerkstoffs. Das fertiggestellte Bauteil wird - nach dem Stand der Technik -je nach Anwendungsfall einer Endbearbeitung und Wärmebehandlung unterzogen, um die geforderte Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sowie das gewünschte Gefüge mit den entsprechenden mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Nachteil dieser bekannten - nachträglichen - Wärmebehandlung ist allerdings, dass sie erst nach der vollständigen Herstellung des Bauteils stattfindet, was beträchtliche Nachteile bezüglich der inneren Verbindung der Schichten während des Herstellungsprozesses und Nachteile bezüglich des mechanischen Spannungsausgleichs zwischen den Schichten mit sich bringt.Due to these features, the mechanical parameters of the SLM components largely correspond to the specifications of the series material used. The finished component is - according to the state of the art - subjected to finishing and heat treatment, depending on the application, in order to achieve the required surface quality and dimensional accuracy as well as the desired structure with the corresponding mechanical properties. The disadvantage of this known - subsequent - heat treatment is, however, that it only takes place after the component has been completely manufactured, which has considerable disadvantages with regard to the internal connection of the layers during the manufacturing process and disadvantages with regard to the mechanical stress compensation between the layers.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein selektives Laserschmelzverfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen beschränkt.However, the invention is not limited to a selective laser melting process having the features described above.

In gleicher Weise wird in der vorliegenden Erfindung auch ein Elektronenstrahlschmelzen beansprucht.Electron beam melting is likewise claimed in the present invention.

(Selektives) Elektronenstrahlschmelzen ((Selective) Electron Beam Melting, (S)EBM) oder auch Elektronenstrahlsintern ist ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen aus dem Pulverbett. Es gehört ebenfalls zu den generativen Fertigungsverfahren.(Selective) electron beam melting ((S) EBM) or electron beam sintering is a process for the production of metallic components from the powder bed. It is also one of the generative manufacturing processes.

Durch einen Elektronenstrahl als Energiequelle wird ein Metallpulver gezielt aufgeschmolzen, wodurch kompakte Bauteile nahezu beliebiger Geometrie direkt aus den Konstruktionsdaten hergestellt werden können. Hierzu wird, ähnlich dem Selektiven Laserschmelzen, abwechselnd eine Pulverlage mit einer Rakel auf die vorherige aufgebracht und mittels Elektronenstrahl punktuell geschmolzen. Auf diese Weise wird das gewünschte Bauteil schichtweise generiert.Using an electron beam as an energy source, a metal powder is melted in a targeted manner, which means that compact components of almost any geometry can be produced directly from the design data. For this purpose, similar to selective laser melting, a powder layer is alternately applied to the previous one with a doctor blade and melted at certain points using an electron beam. In this way, the desired component is generated in layers.

Beim selektiven Laserschmelzen (SLM) wird der Schmelzstrahl mechanisch gesteuert, wohingegen beim Elektronenstrahlschmelzen der Schmelzstrahl im Vakuum über ein Magnetfeld (und damit trägheitsfrei) abgelenkt wird. Hierdurch sind theoretisch höhere Prozessgeschwindigkeiten beim EBM im Vergleich zum SLM möglich.In selective laser melting (SLM), the melt beam is controlled mechanically, whereas in electron beam melting the melt beam is deflected in a vacuum via a magnetic field (and thus inertia-free). This theoretically enables higher process speeds with the EBM compared to the SLM.

Die Erfindung betrifft aber auch ein selektives Lasersintern, was nachfolgend beschrieben wird:

  • Lasersintern ist ein generatives Schichtbauverfahren: das Werkstück wird Schicht für Schicht aufgebaut. Durch die Wirkung der Laserstrahlen können so beliebige dreidimensionale Geometrien auch mit Hinterschneidungen erzeugt werden, z. B. Werkstücke, die sich in konventioneller mechanischer oder gießtechnischer Fertigung nicht herstellen lassen.
However, the invention also relates to selective laser sintering, which is described below:
  • Laser sintering is a generative layer construction process: the workpiece is built up layer by layer. Through the effect of the laser beams, any three-dimensional Geometries can also be generated with undercuts, e.g. B. Workpieces that cannot be manufactured using conventional mechanical or casting technology.

Aus den vorliegenden CAD-Daten des Bauteils (üblicherweise im STL-Format) erzeugt man durch sogenanntes „Slicen“ zahlreiche Schichten.From the available CAD data of the component (usually in STL format), numerous layers are created by so-called "slicing".

Meist kommt als Laser ein CO2-Laser, ein Nd:YAG-Laser oder ein Phasenlaser zum Einsatz. Der pulverförmige Werkstoff ist ein Kunststoff, ein kunststoffbeschichteter Formsand, ein Metall- oder ein Keramikpulver oder beliebige andere Pulvermischungen.Usually a CO2 laser, an Nd: YAG laser or a phase laser is used as a laser. The powdery material is a plastic, a plastic-coated molding sand, a metal or a ceramic powder or any other powder mixture.

Ein großer Vorteil beim SLS ist, dass Stützstrukturen, wie sie bei vielen anderen Verfahren des Rapid-Prototyping nötig sind, entfallen. Das Bauteil wird während seiner Entstehung stets vom umgebenden Pulver gestützt. Am Ende des Prozesses kann das verbleibende Pulver dann einfach abgeklopft und teilweise für den nächsten Lauf wiederverwendet werden. Eine vollständige Wiederverwendung ist derzeit, besonders bei Kunststoffpulvern nicht möglich, da diese durch den Prozess an Qualität verlieren.A great advantage of the SLS is that support structures, as required in many other rapid prototyping processes, are not required. The component is always supported by the surrounding powder during its creation. At the end of the process, the remaining powder can then simply be tapped off and some of it can be reused for the next run. A complete reuse is currently not possible, especially with plastic powders, as these lose quality as a result of the process.

Mit dem Gegenstand der EP 3 013 502 B1 oder der gleichlautenden DE 10 2013 212 620 A1 ist ein Verfahren und eine Bearbeitungsmaschine zum Generieren eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Laserschmelzen bekannt geworden, wobei eine sogenannte Prozessbeeinflussungseinrichtung während des Generierens des dreidimensionalen Bauteils vorhanden ist, mit dem Ziel, dass eine direkte und lokale Beeinflussung des selektiven Laserschmelzprozesses dadurch erfolgt, dass eine lokale und bedarfsgerechte Wärmeführung ermöglicht wird. Die genannte Druckschrift sieht vor, dass im Pulverbett der Herstellungsvorrichtung ein elektrischer Leiter generiert wird. der zum Einwirken auf den bereits fertig gestellten Bereich des Bauteils mit einem Stromfluss beauflagt wird.With the subject of EP 3 013 502 B1 or the equivalent DE 10 2013 212 620 A1 a method and a processing machine for generating a three-dimensional component by selective laser melting has become known, with a so-called process influencing device being present during the generation of the three-dimensional component, with the aim that the selective laser melting process is directly and locally influenced by a local and needs-based heat management is made possible. The cited publication provides that an electrical conductor is generated in the powder bed of the manufacturing device. which is subjected to a current flow to act on the already completed area of the component.

Der elektrische Leiter kontaktiert den bereits fertig gestellten Bereich des Bauteils oder ist von diesem beabstandet. Durch einen elektrischen Leiter, der an einer oder an mehreren Stellen mit dem zumindest teilweise generierten Bauteil in Kontakt steht, ist es möglich, das Bauteil oder Bereiche des Bauteils des noch nicht vollständig fertig gestellten Bauteils durch Beaufschlagen des elektrischen Leiters durch einen Stromfluss konduktiv zu erwärmen. Auf diese Weise kann noch vor der Fertigstellung des Bauteils die Bauteilgenerierung thermisch beeinflusst werden. Dabei wird der elektrische Leiter über dessen Zu- bzw. Ableitungsenden durch eine als Spannungserzeugungseinrichtung ausgebildete Versorgungseinrichtung mit Strom beaufschlagt, so dass in den stromdurchflossenen Bereichen des Bauteils eine Erwärmung stattfindet. Die genannte Druckschrift schlägt neben der direkten, konduktiven Erwärmung des Bauteils auch eine indirekte Erwärmung durch Induktion vor. Zur Herstellung einer Stromleitungsbahn in die Bereiche des teilweise hergestellten Bauteils sieht die genannte Druckschrift vor, dass in der heb- und senkbar ausgebildeten Bauplattform sogenannte Funktionsschnittstellen angeordnet sind, was bedeutet, dass die Bauplattform durch eine Anzahl von Leitungsbündeln durchsetzt ist, wobei die Leitungsbündel als isolierte elektrische Leiter die Bauplattform durchsetzen und mit ihren freien, einander gegenüberliegenden Enden in das Pulverbett hineinragen.The electrical conductor makes contact with the already completed area of the component or is spaced apart from it. An electrical conductor that is in contact with the at least partially generated component at one or more points makes it possible to conductively heat the component or areas of the component of the not yet completely finished component by applying a current to the electrical conductor . In this way, the component generation can be thermally influenced before the component is completed. In this case, current is applied to the electrical conductor via its inlet and outlet ends by a supply device designed as a voltage generating device, so that heating takes place in the areas of the component through which current flows. In addition to direct, conductive heating of the component, the cited publication also proposes indirect heating by induction. In order to produce a conduction path in the areas of the partially produced component, the mentioned document provides that so-called functional interfaces are arranged in the building platform, which can be raised and lowered, which means that the building platform is penetrated by a number of bundles of cables, the bundles of cables being insulated electrical conductors penetrate the construction platform and protrude with their free, opposite ends into the powder bed.

Die einander gegenüberliegenden, horizontal in das Pulverbett hineinragenden, abgebogenen Leitungsenden dieser elektrischen Leiter werden dann während des selektiven Laserschmelzens mit elektrischen Leitungsbahnen verbunden, die aus dem Pulverbett generiert werden. Die aus dem Pulverbett generierten Leitungsbahnen sind deshalb nur horizontal gerichtet und können nur in bestimmten vertikalen Abständen zueinander angeordnet werden, weil deren Anordnung, Verteilung und Größe durch die feste Anordnung der fest im Pulverbett angeordneten Leiter bestimmt ist, die mit ihren freien Leitungsenden in das Pulverbett hineinragen.The opposite, bent line ends of these electrical conductors, protruding horizontally into the powder bed, are then connected during the selective laser melting with electrical conduction paths that are generated from the powder bed. The conduction paths generated from the powder bed are therefore only directed horizontally and can only be arranged at certain vertical distances from one another, because their arrangement, distribution and size is determined by the fixed arrangement of the conductors that are firmly arranged in the powder bed and which enter the powder bed with their free cable ends protrude.

Die pulvergenerierte Herstellung der Leiterbahnen im Pulverbett und deren Kontaktierung an die in das Pulverbett hineinragenden Leitungsenden ist mit dem Nachteil verbunden, dass wegen der begrenzten Anzahl der Leitungsbündel und deren Verteilung auch nur eine feste Anordnung von pulverbettgenerierten Leiterbahnen möglich ist. Die Zuleitungs- und Ableitungsenden der Leitungsbündel sind isoliert durch die Bauplattform hindurchgeführt und die Kontaktierung der im Pulverbett generierten Leiter erfolgt im Pulverbett selbst mit den dort hineinragenden Leitungsenden. Neben dem Nachteil, dass damit die Anzahl, Lage und Querschnitt der Leitungsbahnen festgelegt ist und nicht frei wählbar ist, besteht der weitere Nachteil darin, dass eine Vielzahl von Leitungsbündel durch die Bauplattform isoliert hindurchgeführt werden müssen und das „Gerippe“, nämlich die baumartige Struktur, der in das Pulverbett hineinragenden Leitungsbahnen muss von vorneherein vorhanden sein, was den Einsatzzweck und die Stromführung der pulverbettgenerierten Leitungsbahnen stark beeinträchtigt.The powder-generated production of the conductor tracks in the powder bed and their contacting with the cable ends protruding into the powder bed has the disadvantage that, due to the limited number of cable bundles and their distribution, only a fixed arrangement of powder-bed generated conductor tracks is possible. The feed and discharge ends of the bundle of cables are insulated and passed through the construction platform and the conductors generated in the powder bed are contacted in the powder bed itself with the cable ends protruding there. In addition to the disadvantage that the number, position and cross-section of the conductor tracks is determined and cannot be freely selected, the further disadvantage is that a large number of bundles of cables must be passed through the building platform in isolation and the "skeleton", namely the tree-like structure , the conductive paths protruding into the powder bed must be present from the start, which greatly affects the intended use and the current flow of the conductive paths generated in the powder bed.

Daher ist es schwierig, die erwärmten Bereiche des Bauteils frei zu definieren, weil die Lage der pulvergenerierten Leitungsbahnen im Pulverbett durch die Anordnung der in das Pulverbett hineinragenden Leitungsbündel bestimmt ist.It is therefore difficult to freely define the heated areas of the component because the position of the powder-generated conductive paths in the powder bed is determined by the arrangement of the bundles of cables that protrude into the powder bed.

Die in das Pulverbett hineinragenden Leitungsbündel können deshalb auch nicht zur mechanischen Stützung des pulvergenerierten Bauteils verwendet werden.The bundle of lines protruding into the powder bed can therefore not be used mechanical support of the powder-generated component can be used.

Mit dem Gegenstand der DE 10 2015 012 844 A1 ist grundsätzlich ein gleiches Verfahren und Vorrichtung zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers aus einem formlosen Material mittels Laserschmelzens bekannt geworden. Zur Wärmebehandlung des teilweisen hergestellten Bauteils ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, die relativ zur aufgebauten Schichtdicke und der Bauplattform verschiebbar gelagert ist. Die Heizvorrichtung besteht aus einer Mehrzahl von Dosierkammerheizelementen; ferner sind auch Heizelemente für die Prozesskammer vorhanden. Die Prozesskammer-Heizelemente können radial oder sternförmig angeordnet sein. Die Prozesskammer-Heizelemente, die mit dem pulvergenerierten Formkörper in Kontakt stehen, werden nach jedem Verfestigungsschritt um die jeweilige Höhe der aufgebauten Schichtdicke abgesenkt, so dass wieder eine plane Ebene zum Ausbilden einer neuen Schicht vorhanden ist. Es wird auch in einer anderen Ausführungsform eine Heizvorrichtung beschrieben, die schichtweise zusammen mit dem Formkörper in einem Laserschmelzverfahren ausgebildet wird. Hierfür ist in der Prozesskammer eine Bauplatte mit Ausnehmungen bereitgestellt, in denen gemäß der Lage des Formkörpers und der generativ auszubildenden Heizvorrichtung an bestimmten Positionen isolierte und nicht isolierte Einsatzelemente, je nach Lage des auszubildenden Formkörpers und der auszubildenden Heizvorrichtung, verwendet werden. Die isolierten Einsatzelemente werden an den Stellen bzw. Ausnehmungen der Bauplatte eingesetzt, an denen die Heizvorrichtung ausgebildet werden soll, wobei deren Anordnung zwischen in der Bauplatte jeweils endseitig getrennt voneinander angeordnete Stromzufuhrvorrichtungen verläuft, so dass eine Strombrücke zwischen den Stromzufuhrvorrichtungen über die generativ ausgebildete Heizvorrichtung ausgebildet werden kann.With the subject of DE 10 2015 012 844 A1 basically the same method and device for the generative production of a three-dimensional molded body from a shapeless material by means of laser melting has become known. For the heat treatment of the partially manufactured component, a heating device is provided which is mounted so as to be displaceable relative to the layer thickness built up and the building platform. The heating device consists of a plurality of metering chamber heating elements; there are also heating elements for the process chamber. The process chamber heating elements can be arranged radially or in a star shape. The process chamber heating elements, which are in contact with the powder-generated molded body, are lowered by the respective height of the built-up layer thickness after each solidification step, so that there is again a flat plane for forming a new layer. Another embodiment also describes a heating device which is formed in layers together with the shaped body in a laser melting process. For this purpose, a building board with recesses is provided in the process chamber in which insulated and non-insulated insert elements are used at certain positions, depending on the position of the molded body and the heating device to be developed, depending on the position of the molded body to be formed and the heating device to be formed. The insulated insert elements are used at the points or recesses in the building board at which the heating device is to be formed, their arrangement running between power supply devices arranged separately from one another in the building board, so that a current bridge is formed between the power supply devices via the generatively designed heating device can be.

Der durch die DE 10 2015 012 844 A1 beschriebene Stand der Technik geht deshalb in seinem Aufbau nicht über den Gegenstand der vorher beschriebenen EP 3 013 502 B1 hinaus. Nachteil ist auch hier, dass die kontaktgebundene Leitungsverbindung für die pulvergenerierten Leitungsbahnen im Pulverbett selbst durch in das Pulverbett hineinragenden festen Leitern erfolgt. Damit sind die Heizzonen für das zu erwärmende Bauteil nicht frei festlegbar. Ferner besteht der Nachteil, dass der Stromquerschnitt bezogen auf verschiedene Schichten bei den pulvergenerierten Leitungsbahnen nicht veränderbar ist. Ebenso kann nicht der Stromquerschnitt der festen, in das Pulverbett hineinragenden Leitungsdrähte verändert werden. Die Kontaktgabe zwischen in das Leiterbett hineinragenden Leitungsdrähten und dort generativ hergestellten Leitungsbahnen hat sich außerdem als schwierig herausgestellt.The one through the DE 10 2015 012 844 A1 The structure of the prior art described therefore does not go beyond the subject matter of the previously described EP 3 013 502 B1 out. The disadvantage here, too, is that the contact-bound line connection for the powder-generated line paths in the powder bed itself is made by fixed conductors protruding into the powder bed. This means that the heating zones for the component to be heated cannot be freely defined. Furthermore, there is the disadvantage that the current cross-section cannot be changed in relation to different layers in the powder-generated conductor tracks. Likewise, the current cross-section of the solid line wires protruding into the powder bed cannot be changed. The contact between conductor wires protruding into the conductor bed and conductor tracks produced generatively there has also proven to be difficult.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass während der generativen und schichtweisen Herstellung eines Bauteils eine gezielte und frei wählbare Anordnung von Heizzonen am Bauteil vorgesehen werden kann und dass insbesondere die Kontaktverbindung zwischen den pulvergenerierten Leitungsbahnen und den Zu- und Ableitungsenden der Stromzuführungsvorrichtung verbessert wird.The invention is therefore based on the object of developing a method and a device of the type mentioned in such a way that a specific and freely selectable arrangement of heating zones on the component can be provided during the generative and layer-by-layer production of a component and that in particular the contact connection between the powder-generated Conductor tracks and the feed and discharge ends of the power supply device is improved.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch den unabhängigen Verfahrensanspruch 1 gekennzeichnet.In order to achieve the object set, the invention is characterized by the independent method claim 1.

Eine bevorzugte Ausführungsform im Hinblick auf eine hierfür verwendete Vorrichtung ist Gegenstand des unabhängigen Anspruches 5.A preferred embodiment with regard to a device used for this is the subject matter of independent claim 5.

Merkmal der Erfindung ist, dass bei der schichtweisen Herstellung des Bauteils neben dem Bauteil im Pulverbett eine pulvergenerierte, stromleitende vertikale Struktur aufgeschmolzen wird. die jede beliebige Bauteilschicht in jeder beliebigen Höhe über der Bauplattform stromleitend mit der Stromquelle verbindet, wobei die pulvergenerierte, stromleitende Struktur direkt elektrisch leitfähig mit stromführenden Kontakteinsätzen in der Bauplattform verbunden werden..The feature of the invention is that when the component is manufactured in layers, a powder-generated, electrically conductive vertical structure is melted in addition to the component in the powder bed. which electrically connects any component layer at any height above the building platform to the power source, whereby the powder-generated, electrically conductive structure is directly connected to current-carrying contact inserts in the building platform.

Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber der EP 3 013 502 B1 , denn in dieser Druckschrift wird eine stromleitende Struktur nur in Form von die Bauplattform isolierend durchgreifenden Leitungsdrähten beschrieben, deren stromführende Enden in das Pulverbett hineinragen. Die im Pulverbett zur konduktiven Stromleitung erforderlichen Leitungsverbindungen werden dann durch Aufschmelzen von Pulverbett-Partikeln an die in das Pulverbett hineinragenden Leitungsenden erzeugt. Damit können nur horizontale stromführende Strukturen im Pulverbett erzeugt werden.This is a major advantage over the EP 3 013 502 B1 , because in this publication a current-conducting structure is only described in the form of line wires which penetrate the building platform in an insulating manner, the current-carrying ends of which protrude into the powder bed. The line connections required in the powder bed for conductive power lines are then produced by melting powder bed particles onto the line ends protruding into the powder bed. This means that only horizontal current-carrying structures can be created in the powder bed.

Es fehlt die erfindungsgemässe stromleitende, turmartige Struktur, die direkt aus dem Pulverbett erzeugt wird und die direkt elektrisch leitfähig mit Kontakteinsätzen in der Bauplattform verbunden sind. In das Pulverbett hineinragende Leitungsenden haben den Nachteil, dass sie eine vorgegebene stromleitende Leitungsstruktur definieren und keine Freiheit besteht, beliebige stromleitende, turmartige Strukturen in beliebiger Formgebung, Dimension, Höhe und Abstand im Pulverbett auszubilden.The current-conducting, tower-like structure according to the invention, which is produced directly from the powder bed and which is directly connected in an electrically conductive manner to contact inserts in the construction platform, is missing. Line ends protruding into the powder bed have the disadvantage that they define a predetermined current-conducting line structure and there is no freedom to form any current-conducting, tower-like structures in any shape, dimension, height and spacing in the powder bed.

Der Begriff „turmartige Struktur“ meint nicht nur einen vertikalen Aufbau einer im Pulverbett generierten Leitungsbahn, sondern darüber hinaus noch eine bestimmte Querschnittsform, die z. B. in der Art des Profils eines Tannenbaums ausgebildet sein kann. Dies bedeutet, dass die unteren Schichten des Bauteils, die nächst der Bauplattform angeordnet sind und elektrisch mit dieser kontaktiert sind, mit größeren Stromquerschnitten versorgt werden als vergleichsweise die sich darüber anschließenden Schichten des Bauteils.The term “tower-like structure” does not only mean a vertical structure of a conduction path generated in the powder bed, but also beyond that a certain cross-sectional shape, the z. B. can be designed in the manner of the profile of a fir tree. This means that the lower layers of the component, which are arranged next to the building platform and are in electrical contact with it, are supplied with larger current cross-sections than, in comparison, the layers of the component that adjoin them.

In einer alternativen Ausführungsform kann auch ein umgekehrtes Tannenbaumprofil verwendet werden, was bedeutet, dass die nächst der wärmeführenden Bauteilplattform liegenden Schichten des pulvergenerierten Bauteils direkt von den bauplattformseitigen Kontakteinsätzen mit einem geringeren Stromquerschnitt versorgt werden als vergleichsweise die darüber liegenden Schichten, die von der Oberfläche der Bauteilplattform entfernt sind.In an alternative embodiment, an inverted Christmas tree profile can also be used, which means that the layers of the powder-generated component lying next to the heat-conducting component platform are supplied directly from the contact inserts on the building platform with a smaller current cross-section than the layers above them, which are from the surface of the component platform are away.

Durch die Anordnung der turmartigen Struktur ist es somit möglich, die Stromverteilung über unterschiedliche Querschnitte der vertikalen turmartigen Struktur zu verändern und somit den Stromdurchfluss durch das zu erwärmende Bauteil an jeder beliebigen Stelle und in jeder beliebigen Höhe zu modifizieren.The arrangement of the tower-like structure makes it possible to change the current distribution over different cross-sections of the vertical tower-like structure and thus to modify the current flow through the component to be heated at any point and at any height.

Weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die turmartige, stromleitende Struktur gleichzeitig auch die Stützstruktur für das schichtweise herzustellende Bauteil bilden kann. Dies ist bei der EP 3 013 502 B1 nicht der Fall.Another advantage of the method according to the invention is that the tower-like, current-conducting structure can at the same time also form the support structure for the component to be produced in layers. This is with the EP 3 013 502 B1 not the case.

Eine bevorzugte Vorrichtung ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 5. Dabei ist bevorzugt, wenn bei der schichtweisen Herstellung des Bauteils im Pulverbett neben dem Bauteil eine pulvergenerierte, stromleitende vertikale Struktur in der Art eines Schichtleiters angeordnet ist. Die damit verbundenen Vorteile wurden oben stehend beschrieben.A preferred device is the subject of independent claim 5. It is preferred if a powder-generated, electrically conductive vertical structure in the manner of a layer conductor is arranged next to the component when the component is manufactured in layers in the powder bed. The associated advantages have been described above.

Somit hat die Erfindung den weiteren Vorteil, dass die Kontaktverbindungen zwischen der Stromzuführung und den pulvergenerierten Leiterbahnen außerhalb des Pulverbetts stattfindet und nicht innerhalb über feste baumartige Leitungsstrukturen, wie aus dem Stand der Technik bekannt.The invention thus has the further advantage that the contact connections between the power supply and the powder-generated conductor tracks take place outside the powder bed and not inside via solid tree-like line structures, as is known from the prior art.

Die bevorzugten Arten der Kontaktverbindungen sind Gegenstand der Unteransprüche 10 bis 12.The preferred types of contact connections are the subject of subclaims 10 to 12.

Vorteil einer Aufheizung des Bauteils während der generativen Herstellung ist, dass auch die Verbindungsstellen zwischen den verschiedenen Schichten, die aufeinander abgelagert werden, nunmehr während der Herstellung an beliebigen vertikal übereinander gelagerten Schichten verfestigt und verbessert werden, weil eine leitungsgebundene Kontaktierung im Pulverbett, wie es Stand der Technik ist, vermieden wird.. Damit wird insgesamt ein spannungsfreies, in sich verfestigtes Bauteil erreicht, weil es während der Herstellung bereits schon durch die angestrebte Erwärmung zu einer Gefügebindung am Gefüge des Werkstoffes kommt.The advantage of heating the component during generative production is that the connection points between the different layers that are deposited on top of one another are now strengthened and improved during production on any vertically superposed layers, because a line-based contact in the powder bed, as it was the technology is avoided. Overall, a stress-free, inherently solidified component is achieved because the desired heating already leads to a structural bond on the structure of the material during manufacture.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil insbesondere ein kohlenstoffhaltiger Werkstoff, und es ist bekannt, dass eine Aufheizung im Bereich über 500°C stattfinden muss, um eine Verbesserung der Gefügebindung zu erreichen.According to a preferred exemplary embodiment, the component is in particular a carbon-containing material, and it is known that heating in the range above 500 ° C. has to take place in order to improve the structural bond.

Bei einer Ausführungsform besteht die Idee der Erfindung unter anderem darin, bei der schichtweisen Herstellung des Bauteils, neben dem Bauteil einen pulvergenerierten, stromleitenden „Turm“ im Pulverbett aufzuschmelzen, der jede beliebige Bauteilschicht in jeder beliebigen Höhe über der Bauplattform stromleitend mit einer Stromquelle verbindet, sodass die ausgewählte Schicht im Bauteil stromführend ist und dementsprechend auch erhitzt wird. Ein solcher „Turm“ ist demnach eine stromleitende Struktur, die aus dem Pulverbett aufgeschmolzen wird und von einem Strom durchflossen ist, dessen Wärmeleistung zu einer Erwärmung des Bauteils führt. Es handelt sich also um eine leitungsgebundene Stromleitung durch das Bauteil hindurch.In one embodiment, the idea of the invention consists in, among other things, during the layer-by-layer production of the component, next to the component, a powder-generated, electrically conductive "tower" is melted in the powder bed, which connects any component layer at any desired height above the construction platform to a power source, so that the selected layer in the component is live and is heated accordingly. Such a “tower” is therefore a conductive structure that is melted from the powder bed and through which a current flows, the thermal output of which leads to the component being heated. So it is a wired power line through the component.

Anstatt eines konduktiven Stromdurchflusses durch die turmartige Struktur mit ohmscher Kontaktierung des zu erwärmenden Bauteils kann es in einer anderen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die stromleitende Struktur nicht das Bauteil kontaktiert, sondern das Bauteil berührungslos umschliesst, sodass eine konduktive Erwärmung des Bauteils bei Bestromung der stromleitenden, turmartigen Struktur stattfindet. Die Wahl zwischen konduktiver und induktiver Beheizung des Bauteils gilt für alle vorher beschriebenen und auch für alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen.Instead of a conductive current flow through the tower-like structure with ohmic contacting of the component to be heated, it can be provided in another embodiment that the current-conducting structure does not contact the component, but rather encloses the component without contact, so that a conductive heating of the component when the current-carrying, tower-like structure takes place. The choice between conductive and inductive heating of the component applies to all of the previously described and all of the embodiments described below.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass jede der hergestellten horizontalen Schichten nacheinander folgend oder auch parallel oder auch wahlweise - einige - horizontale Schichten parallel stromleitend von einem konduktiven Strom durchflossen sind, der so hoch gewählt ist, dass eine ausreichende Erwärmung der einzigen oder der mehreren parallelen Schichten im Bauteil stattfinden kann.In a preferred embodiment, it is provided that each of the horizontal layers produced in succession or in parallel or alternatively - some - horizontal layers are flowed through in parallel with a conductive current, which is selected so high that sufficient heating of the single or several parallel layers can take place in the component.

Die Erfindung sieht im Gegensatz zu diesem Stand der Technik vor, dass die erfindungsgemäß hergestellte stromführende Schichtleiter-Struktur auch als mechanische Stützstruktur verwendet werden kann. Damit ist es möglich, in bestimmten Schichtbereichen des Bauteils einen Hochleistungs-Strom durch das Bauteil zu führen, um dort gegebenenfalls gezielt die Temperatur in dieser Schicht im Bauteil zu erhöhen, um dort das Gefüge gezielt zu verändern.In contrast to this prior art, the invention provides that the current-carrying layer conductor structure produced according to the invention can also be used as a mechanical support structure. This makes it possible to conduct a high-power current through the component in certain layer areas of the component in order to increase the temperature in this layer in the component in a targeted manner there, in order to change the structure there in a targeted manner.

Der hier verwendete Begriff „Wärmebehandlung“ beabsichtigt unter anderem eine gezielte Beeinflussung des Gefüges. Primär geht es jedoch um eine Wärmebehandlung derart, dass die durch Stromfluss erzeugte Wärme die Schichten des Bauteils gezielt miteinander zu verbinden und ein spannungsarmes Bauteil mit geringer Sprödigkeit herzustellen. Dies betrifft vor allem die Herstellung von Hartmetall-Bauteilen.The term “heat treatment” used here intends, among other things, to influence the structure in a targeted manner. Primarily, however, it is about a heat treatment in such a way that the heat generated by the flow of current is used to connect the layers of the component with one another in a targeted manner and to produce a low-stress component with low brittleness. This applies above all to the manufacture of hard metal components.

Werkzeugstähle haben einen hohen Kohlenstoffanteil. Dieser führt dazu, dass der Stahl hart ist und zur Bearbeitung anderer Stähle verwendet werden kann. Bei der Verarbeitung dieser Stähle muss im Austenitischen Bereich gearbeitet werden (ca.723°C). Das Aufheizen des Bauteils bis zu dieser Temperatur hat zur Folge, dass ein Bauteil mit geringer Sprödigkeit und geringen inneren Spannungen produziert wird (Primärziel). Die gewonnene Härte spielt ebenfalls eine Rolle, da das Werkstück im Nachhinein noch wärmebehandelt wird und somit die geforderte Härte erreicht. Befinden sich jedoch Spannungen im Bauteil würde sich das Werkstück nach der Herstellung in alle Richtungen verziehen.Tool steels have a high carbon content. This means that the steel is hard and can be used to machine other steels. When processing these steels, it is necessary to work in the austenitic range (around 723 ° C). Heating the component up to this temperature has the consequence that a component with low brittleness and low internal stress is produced (primary goal). The hardness obtained also plays a role, as the workpiece is subsequently heat-treated and thus reaches the required hardness. However, if there are tensions in the component, the workpiece would be warped in all directions after production.

Die erfindungsgemäße konduktive oder induktive Erwärmung beeinflusst folgende Parameter positiv:

  • • größere Härte (Feinkornbildung)
  • • geringere Sprödigkeit
  • • höhere Duktilität (Zähigkeit)
  • • geringere innere Spannungen
The conductive or inductive heating according to the invention has a positive effect on the following parameters:
  • • greater hardness (fine grain formation)
  • • less brittleness
  • • higher ductility (toughness)
  • • lower internal stresses

Hartmetall benötigt wegen des höheren Kohlenstoffanteils eine höhere Verarbeitungstemperatur. Bei der Verarbeitung kohlenstoffarmer Metalle führt die Erfindung dazu, dass der Temperaturgradient auf das gesamte Bauteil geringer/oder null ist und somit ein (metallurgisch) homogeneres Gefüge entsteht.Because of the higher carbon content, hard metal requires a higher processing temperature. When processing low-carbon metals, the invention has the result that the temperature gradient over the entire component is lower / or zero and thus a (metallurgically) more homogeneous structure is created.

Die Erfindung betrifft demnach eine Ausführung, bei der die im Pulverbett anzufertigende stromleitende Struktur allein der Erwärmung des Bauteils dient.The invention accordingly relates to an embodiment in which the electrically conductive structure to be produced in the powder bed is used solely to heat the component.

Die Erfindung beinhaltet auch Ausführungsformen, bei denen Stützstrukturen und zusätzliche stromführende Leiterbahnen im Pulvermaterial angelegt werden.The invention also includes embodiments in which support structures and additional current-carrying conductor tracks are created in the powder material.

Es werden also zusätzliche stromführende Leiterbahnen und Kontakte am Bauteil angeschlossen. Dabei bestehen verschiedene Möglichkeiten, die konduktive oder induktive Erwärmung zu realisieren:

  • 1. Durch Kontakte direkt unterhalb des Bauteils (Stromeinleitung ohne Zwischenverbindung)
  • 2. Durch das Einbringen von Leiterbahnen im Pulvermaterial
    • 2a) mit Türmen
    • 2b) mit Schlangenlinien
    • 2c) durch Querverbindungen
  • 3. Durch die Verwendung von Stützstrukturen als Leiter
Additional current-carrying conductor tracks and contacts are therefore connected to the component. There are various options for implementing conductive or inductive heating:
  • 1. Through contacts directly below the component (current introduction without interconnection)
  • 2. By introducing conductor tracks in the powder material
    • 2a) with towers
    • 2b) with serpentine lines
    • 2c) through cross-connections
  • 3. By using support structures as a ladder

Die listenartig aufgeführten Merkmale der Erfindung sind in folgenden Punkten zusammengefasst. Sie bilden in jeder beliebigen Kombination untereinander oder auch in Alleinstellung die Merkmale der Erfindung:

  1. 1. Die Bauplattform, auf der das Bauteil im generativen Prozess aufgebaut wird, wird durch einen konduktiv oder induktiv in das Bauteil eingeleiteten Strom temperiert.
  2. 2. Der elektrische Leiter (Konduktor) im Bauraum der Maschine wird in Z-Richtung der Maschine dem Füllstand des Pulvers folgend bzw. mitbewegt.
  3. 3. Der elektrische Strom wird über Kontakteinsätze in der Bauplattform von angeschlossenen Leitern an das Bauteil übertragen.
  4. 4. Die Kontakteinsätze, die den elektrischen Strom vom elektrischen Leiter an das Bauteil übertragen, sind durch einen Isolatorwerkstoff von der Maschine elektrisch getrennt.
  5. 5. Der Isolatorwerkstoff (z.B. aus Keramik) besitzt eine geringere spezifische wärme- und elektrische Leitfähigkeit als das Bauteil.
  6. 6. Das Bauteil haftet mit Hilfe einer im Isolator integrierten Trägerschicht an der Bauplattform.
  7. 7. Das Bauteil kann direkt auf dem Isolatorwerkstoff aufgebaut werden.
  8. 8. Es kann eine separate Trägerschicht auf dem Isolator aufgebracht werden, welche die Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Isolator herstellt.
  9. 9. Die erste Ebene des Bauteils wird durch „Verkrallen“ des geschmolzenen Pulvers in den Poren des Isolatorwerkstoffes lagengesichert festgelegt.
The features of the invention listed in a list are summarized in the following points. In any combination with one another or on their own, they form the features of the invention:
  1. 1. The building platform on which the component is built in the generative process is tempered by a conductive or inductive current introduced into the component.
  2. 2. The electrical conductor in the installation space of the machine is moved in the Z-direction of the machine, following or moving along with the level of the powder.
  3. 3. The electrical current is transferred from connected conductors to the component via contact inserts in the building platform.
  4. 4. The contact inserts, which transmit the electrical current from the electrical conductor to the component, are electrically separated from the machine by an insulator material.
  5. 5. The insulator material (eg made of ceramic) has a lower specific thermal and electrical conductivity than the component.
  6. 6. The component adheres to the construction platform with the help of a carrier layer integrated in the insulator.
  7. 7. The component can be built up directly on the insulator material.
  8. 8. A separate carrier layer can be applied to the insulator, which creates the connection between the component and the insulator.
  9. 9. The first level of the component is secured in position by "clawing" the molten powder in the pores of the insulator material.

Merkmal der Erfindung ist, dass mit einem Energiestrahl ein Pulverbett behandelt wird, welches in einem Fertigungsraum angeordnet ist, der seitlich durch die Seitenwände einer Bauplattform begrenzt ist und bodenseitig durch eine anhebbare Bauplattform, in der mindestens zwei stromleitende Kontakteinsätze angeordnet sind, deren stromleitende Flächen in den Fertigungsraum hineinragen.The feature of the invention is that a powder bed is treated with an energy beam, which is arranged in a production room that is laterally bounded by the side walls of a building platform and on the bottom side by a liftable building platform in which at least two electrically conductive Contact inserts are arranged whose conductive surfaces protrude into the production area.

Durch die Ausbildung von stromleitenden Kontaktflächen, die in den Fertigungsraum hineinragen, ist es möglich, aus dem Pulverbett generativ schichtweise erstellte Bauteile mit diesen Kontaktflächen zu kontaktieren, so dass das Bauteil, welches bevorzugt aus einem stromleitenden kohlenstoffhaltigen Baustoff besteht, von einem Strom durchflossen werden kann.Through the formation of electrically conductive contact surfaces that protrude into the production area, it is possible to contact components that are generatively created in layers from the powder bed with these contact surfaces so that a current can flow through the component, which is preferably made of a conductive, carbonaceous building material .

Aufgrund des angelegten Stroms und der Stromstärke sowie der Stromleistung, die zwischen den mindestens zwei Kontakteinsätzen im Fertigungsraum erzeugt wird, kommt es zu einem Stromdurchfluss durch das Bauteil, welches damit entsprechend erwärmt wird.Due to the applied current and the current strength as well as the current output that is generated between the at least two contact inserts in the production area, there is a current flow through the component, which is accordingly heated.

Es handelt sich also in der ersten Ausführungsform um eine konduktive Stromleitung, die kontaktgebunden von den mindestens zwei Kontakteinsätzen ausgeht, die entweder an der Bodenseite des Bauraums oder an den Seitenflächen des Bauraums angeordnet sind.In the first embodiment, it is a conductive power line, which proceeds in a contact-bound manner from the at least two contact inserts, which are arranged either on the bottom side of the installation space or on the side surfaces of the installation space.

In einer zweiten Ausführungsform ist eine konduktive Stromleitung durch die pulverbett-generierte, turmartige, stromführende Struktur vorgesehen, ohne dass das Bauteil stromleitend kontaktiert wird. In diesem Fall handelt es sich um eine berührungslose, induktive Erwärmung des Bauteils.In a second embodiment, a conductive power line is provided through the powder-bed-generated, tower-like, power-carrying structure without the component being electrically contacted. In this case, it is a contactless, inductive heating of the component.

Bei allen Ausführungen ist eine Kombination zwischen Kontakteinsätzen in der Bodenseite des Bauraums und/oder in den Seitenflächen des Bauraums möglich.In all versions, a combination between contact inserts in the bottom side of the installation space and / or in the side surfaces of the installation space is possible.

Wichtig ist, dass der Stromfluss so hoch gewählt wird, dass eine entsprechende Gefügebindung der jeweils angelegten Schicht oder mehrerer übereinander liegenden Schichten im schichtweisen hergestellten Bauteil erfolgen kann und gleichzeitig ein mechanischer Spannungsausgleich stattfindet.It is important that the current flow is selected so high that a corresponding structural bond of the applied layer or several superimposed layers can take place in the component produced in layers and at the same time a mechanical stress equalization takes place.

Als eine mögliche Energiequelle zur Erzeugung des Erwärmungsstromes wird eine Schweißstromquelle verwendet, die zur Erzeugung des für das Lichtbogenschweißen benötigten hohen elektrischen Stroms dient. Die einfachste Schweißstromquelle ist ein Schweißtransformator in Form eines kurzschlussfesten Streufeldtransformators, welcher Wechselstrom liefert. Bei Schweißstromquellen, die Gleichstrom liefern, ist dieser Transformator zusätzlich mit einem Gleichrichter ergänzt.A welding current source, which is used to generate the high electrical current required for arc welding, is used as a possible energy source for generating the heating current. The simplest welding power source is a welding transformer in the form of a short-circuit-proof leakage field transformer which supplies alternating current. In the case of welding power sources that supply direct current, this transformer is also supplemented with a rectifier.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Strom gewählt, wie er bei einem Schweißtransformator für das Elektrodenhandschweißen von Metallen verwendet wird. Bei einem Schweißtransformator wird der Wechselstrom des Netzes mit hoher Spannung und niedriger Stromstärke in einen Wechselstrom mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke umgewandelt, wie er beim Schweißen benötigt wird. Die Regelung des Schweißstromes erfolgt durch Anzapfungen an der Primärspule des Netztransformators.In a preferred embodiment, a current is selected such as that used in a welding transformer for manual electrode welding of metals. In the case of a welding transformer, the alternating current of the network with high voltage and low amperage is converted into alternating current with low voltage and high amperage, which is required for welding. The welding current is regulated by taps on the primary coil of the mains transformer.

In einer bevorzugten ersten Ausgestaltung ist es demnach vorgesehen, dass lediglich die Bodenfläche und die nächstliegend der Bodenfläche angeordneten Schichten des Bauteils von einem Erwärmungsstrom durchflossen werden, so dass von den bodenseitigen und/oder den seitenwandseitigen Kontakteinsätzen lediglich die Bodenseite und die nächst der Bodenseite liegenden Schichten des Bauteils mit einem geeigneten Stromdurchfluss durchflossen sind, um diese Schichten in geforderter Weise aufzuheizen.In a preferred first embodiment, a heating current flows through only the bottom surface and the layers of the component arranged closest to the bottom surface, so that of the contact inserts on the bottom and / or the side wall-side only the bottom and the layers closest to the bottom of the component are traversed by a suitable current flow in order to heat these layers in the required manner.

In einer anderen Ausführung kann anstatt eines üblichen Schweißtransformators ein Schweißinverter verwendet werden. Der Schweißinverter ist eine elektronische Schweißstromquelle. Inverterschweißgeräte werden für alle Lichtbogenschweißverfahren wie Elektroden-, MIG/MAG-, Plasma- und WIG/TIG-Schweißen gebaut. Die Geräte werden je nach Leistung ein- oder dreiphasig an das Stromnetz angeschlossen. Das Grundprinzip eines Inverters entspricht einem Schaltnetzteil. Die Netzspannung wird zuerst gleichgerichtet, mit Hilfe von Leistungshalbleitern mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 150 kHz zerhackt und über einen relativ kleinen Transformator auf eine geringere Spannung transformiert. Anschließend muss der Schweißstrom mit Hilfe geeigneter Dioden gleichgerichtet werden. Die Baugröße von Transformatoren gleicher Leistung ist ca. umgekehrt proportional zu ihrer Arbeitsfrequenz, d. h. je höher die Frequenz, desto kleiner und leichter kann der Transformator und das gesamte Schweißgerät gebaut werden. Der Wirkungsgrad von Inverter-Schweißgeräten ist besser als der anderer Schweißstromquellen. Durch die höhere Arbeitsfrequenz können stark dynamische Schweißprozesse deutlich besser geregelt werden. Außerdem sind diverse Komfortfunktionen realisierbar:

  • Es wurde eingangs angegeben, dass es bevorzugt wird, einen solchen konduktiven oder induktiven Stromfluss zu wählen, der eine Erwärmung des Bauteils im Bereich von mehr als 500°C erreicht. Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Es kann eine niedrigere Temperatur oder auch eine wesentlich höhere Temperatur gewählt werden. Die Temperatur hängt von der Art und der Dimension des Bauteils ab, ferner von dessen Materialgefüge und dessen Materialzusammensetzung.
In another embodiment, a welding inverter can be used instead of a conventional welding transformer. The welding inverter is an electronic welding power source. Inverter welding machines are built for all arc welding processes such as electrode, MIG / MAG, plasma and WIG / TIG welding. The devices are connected to the mains with one or three phases, depending on their output. The basic principle of an inverter corresponds to a switched-mode power supply. The mains voltage is first rectified, chopped up with the help of power semiconductors with a frequency between 20 kHz and 150 kHz and transformed to a lower voltage via a relatively small transformer. The welding current must then be rectified using suitable diodes. The size of transformers of the same power is approximately inversely proportional to their working frequency, ie the higher the frequency, the smaller and lighter the transformer and the entire welding machine can be built. Inverter welding machines are more efficient than other welding power sources. Due to the higher working frequency, highly dynamic welding processes can be controlled much better. Various comfort functions can also be implemented:
  • It was stated at the outset that it is preferred to select a conductive or inductive current flow that heats the component in the range of more than 500 ° C. The invention is not restricted to this. A lower temperature or a significantly higher temperature can be selected. The temperature depends on the type and dimension of the component, as well as its material structure and its material composition.

Ebenso ist die Wahl der Stromart beliebig. Es kann ein Gleichstrom verwendet werden oder auch ein Wechselstrom oder auch Drehströme. Wichtig ist, dass nach der ersten Ausführungsform die Bodenseite und die nächst der Bodenseite liegenden Schichten des Bauteils so stark von dem Stromdurchfluss erwärmt werden, dass es zu einer Gefügebindung kommt und zur Beseitigung von mechanischen Spannungen, die sich bei der Herstellung des Bauteils im Schichtenverbund des Bauteils ergeben könnten.The choice of current type is also arbitrary. A direct current can be used or also an alternating current or three-phase currents. It is important that, according to the first embodiment, the bottom side and the layers of the component closest to the bottom side are heated so much by the current flow that a structural bond occurs and mechanical stresses that arise during the manufacture of the component in the composite layer are eliminated Component could result.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass auch die entfernt vom Boden des Bauteils angefertigten Schichten ebenfalls möglichst mechanisch spannungsfrei dadurch gestaltet werden, dass ein Stromdurchfluss auch durch höhere Schichten erfolgen kann, die von der Bodenseite und den bodenseitig oder seitenwandseitig angeordneten Kontakteinsätzen - in vertikaler Richtung - entfernt sind.In a further development of the present invention, it is provided that the layers made away from the bottom of the component are also designed as mechanically stress-free as possible, so that a current can flow through higher layers that come from the bottom and the contact inserts arranged on the bottom or on the side wall. in the vertical direction - are removed.

Hierzu sieht die Erfindung vor, dass mit dem Energiestrahl stromleitende Schichtleiter im Pulverbett aus dem Material des Pulvers erzeugt werden, indem neben dem Bauteil solche stromleitenden Schichtleiter mit dem Energiestrahl aus dem Pulvermaterial erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht mehr notwendig, dass die Bodenseite des Bauteils mit elektrischen Kontaktflächen mit den stromgebenden Kontakteinsätzen kontaktiert wird.For this purpose, the invention provides that electrically conductive layer conductors are produced in the powder bed from the material of the powder with the energy beam by producing such electrically conductive layer conductors with the energy beam from the powder material in addition to the component. In this embodiment it is no longer necessary for the bottom side of the component with electrical contact surfaces to be in contact with the current-generating contact inserts.

Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann es deshalb vorgesehen sein, dass das Bauteil ohne weiteren bodenseitigen elektrischen Kontakt auf der Bauplattform angeordnet ist und dass neben dem Bauteil in der Art eines Schichtverbundes stromleitende Schichtleiter aus dem Material des Pulvers erzeugt werden, die mit Hilfe des Laserstrahls so erzeugt werden, dass sie etwa im Querschnitt Doppel-T-Strukturen ergeben, d. h. es gibt zwei parallele vertikale Basisschenkel, die sich im Abstand von dem Bauteil neben dem Bauteil erstrecken und mit diesem nicht direkt verbunden sind, und es gibt ein oder mehrere horizontale Querschenkel, die elektrisch leitfähig mit den vertikalen Basisschenkeln verbunden sind und ebenfalls stromführend mit einzelnen oder allen geschichteten Seitenflächen des Bauteils verbunden sind.In the last-mentioned embodiment, it can therefore be provided that the component is arranged on the construction platform without any further electrical contact on the floor and that, in addition to the component, in the manner of a layer composite, current-conducting layer conductors are produced from the material of the powder, which with the help of the laser beam are generated so that they result in double-T structures approximately in cross-section, d. H. There are two parallel vertical base legs that extend at a distance from the component next to the component and are not directly connected to it, and there are one or more horizontal transverse legs that are electrically conductively connected to the vertical base legs and also carry current with individual or are connected to all layered side surfaces of the component.

Der Doppel-T-Steg, der horizontal ausgebildet ist, schließt dann mit seitlichen Kontaktflächen an die Seitenfläche einer bestimmten Schicht des Bauteils an und somit ist es möglich, die Doppel-T-Struktur als Stromleiter zu verwenden und in jeder beliebigen Schicht an das schichtweise erstellte Bauteil anzuschließen und in jeder gewünschten Höhe das Bauteil mit einem geeigneten Erwärmungsstrom zu erwärmen.The double-T-bar, which is designed horizontally, then connects with lateral contact surfaces to the side surface of a certain layer of the component and thus it is possible to use the double-T structure as a conductor and in any layer to the layer by layer to connect the component created and to heat the component at any desired height with a suitable heating current.

Die Ausbildung einer stromleitenden Struktur als Doppel-T-Struktur ist nur beispielhaft zu verstehen. In den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden auch andere Strukturen beschrieben, die auch mäanderförmig, spiralförmig oder pyramidenförmig ausgebildet sind, um so die Stromleitung und die Erwärmung bestimmter Schichten gezielt zu beeinflussen.
Es können somit viele Kontaktflächen betriebssicher an den Seitenflächen des Bauteils angelegt werden.
The formation of an electrically conductive structure as a double-T structure is only to be understood as an example. In the various exemplary embodiments of the invention, other structures are also described which are also designed in a meander-shaped, spiral-shaped or pyramid-shaped manner in order to influence the current conduction and the heating of certain layers in a targeted manner.
Thus, many contact surfaces can be applied safely to the side surfaces of the component.

Es ist in einer Variante der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, die Strukturen mit gleichem stromleitendem Querschnitt zu versehen. Es kann vorgesehen sein, dass sich die stromleitenden pulvergeschmolzenen Strukturen von der Stromeinführungsstelle ausgehend vertikal nach oben erweitern, um eine verbesserte Stromdichte in einem von der bodenseitigen Kontaktfläche entfernten Ende des Bauteils zu erreichen.In a variant of the invention, it is not absolutely necessary to provide the structures with the same electrically conductive cross section. Provision can be made for the electrically conductive, powder-melted structures to expand vertically upwards starting from the current introduction point in order to achieve an improved current density in an end of the component remote from the bottom-side contact surface.

Hierdurch wird eine definierte Erwärmung an gewünschten Schichten des Bauteils in jeder beliebigen Schichthöhe im Bauteil erzeugbar, was bisher noch nicht bekannt war.As a result, a defined heating can be generated on desired layers of the component at any desired layer height in the component, which was not previously known.

Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist demnach, dass jedes beliebige Schichtbauteil von mechanischen Spannungen durch geeignete Wärmezufuhr eines das Bauteil durchfließenden Stromes gestaltet werden kann.The advantage of the measures according to the invention is accordingly that any desired layer component can be shaped by mechanical stresses by means of a suitable supply of heat from a current flowing through the component.

Es wird im Übrigen festgestellt, dass es lediglich auf die Stromleistung ankommt, d.h. auf die Wärmezufuhr durch einen konduktiven Stromfluss, was bedeutet, dass auch relativ hohe Spannungen mit hohen Strömen verknüpft werden können, um die erforderliche Stromleistung von z. B. 2 kW bis 100 kW am oder im Bauteil zu erzeugen.It is also stated that the only thing that matters is the power output, i.e. the supply of heat through a conductive current flow, which means that even relatively high voltages can be linked to high currents in order to achieve the required power output of e.g. B. to generate 2 kW to 100 kW on or in the component.

Die angegebenen Zahlenwerte sind nicht beschränkend für die Erfindung zu verstehen und sollen deutlich machen, dass die zugeführte Stromleistung von den Dimensionen des schichtweisen anzufertigenden Bauteils, von dessen Materialzusammensetzung und von anderen Parametern bestimmt wird.The numerical values given are not to be understood as limiting the invention and are intended to make it clear that the current power supplied is determined by the dimensions of the component to be manufactured in layers, by its material composition and by other parameters.

Die gegebene selektive Heizung des Bauteils, welche schichtweise erfolgen kann, hat den wesentlichen Vorteil, dass auf Strahlungsquellen, die kontaktlos in den Fertigungsraum strahlen, verzichtet werden kann.The given selective heating of the component, which can take place in layers, has the essential advantage that radiation sources that radiate contactlessly into the production area can be dispensed with.

Beispielsweise würden IR-Strahlungsquellen oder Mikrowellen-Strahlungsquellen den gesamten Fertigungsraum zusammen mit dem Pulverbett erwärmen, was zu einer Verklumpung im Pulverbett führen würde. Der Wert der Erfindung liegt demnach darin, im Pulverbett stromleitende Strukturen herzustellen und durch die stromleitenden Strukturen nunmehr einen so hohen Strom durchzuleiten, dass das Bauteil während des schichtweisen Aufbaus von mechanischen Spannungen befreit ist und im Übrigen der Gefügeverbund der verschiedenen Schichten zu ermöglichen oder zu verbessern.For example, IR radiation sources or microwave radiation sources would heat the entire production space together with the powder bed, which would lead to clumping in the powder bed. The value of the invention is therefore to produce electrically conductive structures in the powder bed and to conduct such a high current through the electrically conductive structures that the component is freed from mechanical stresses during the layered build-up and otherwise to enable or improve the structural bond between the various layers.

Es hat sich herausgestellt, dass ein solches Bauteil, insbesondere bei kohlenstoffhaltigen Werkstücken, besonders schwierig zu behandeln ist und es wurde festgestellt, dass es bei der Herstellung von Hartmetallwerkzeugen erstmals möglich ist, ein solches Hartmetallwerkzeug schichtweise herzustellen und durch die geforderte Stromleitung und die dadurch erfolgende Erwärmung des Schichtaufbaus eine zuverlässige Verbindung der verschiedenen Schichten zu erzeugen.It has been found that such a component is particularly difficult to handle, especially in the case of carbon-containing workpieces, and it has been found that in the manufacture of hard metal tools it is possible for the first time to produce such a hard metal tool in layers and through the required current conduction and the resulting power line Heating the layer structure to create a reliable connection between the various layers.

Somit ist es mit dem Gegenstand der Erfindung erstmals möglich, z. B. einen Hartmetallfräser oder andere Hartmetallwerkstücke mit hoher mechanischer Festigkeit und Lebensdauer herzustellen.Thus, it is possible for the first time with the subject matter of the invention, for. B. to produce a hard metal cutter or other hard metal workpieces with high mechanical strength and service life.

Es können z.B. in einen pulverförmigen Grundwerkstoff, der das Pulverbett ausbildet, Wolfram-Carbid-Partikel und Metallpartikel hinzugemischt werden, um so ein hochbelastbares Hartmetall-Werkzeug zu erzeugen.For example, tungsten carbide particles and metal particles can be mixed into a powdery base material that forms the powder bed in order to create a heavy-duty hard metal tool.

Neben der Erzeugung von Hartmetall-Werkzeugen können selbstverständlich auch andere Hartmetall-Bauteile im Schichtaufbau erzeugt werden, wie z. B. Wellen, Achsen, Zahnräder und dergleichen.In addition to the production of hard metal tools, other hard metal components can of course also be produced in a layer structure, such as B. shafts, axles, gears and the like.

Dies ist ein völlig neuer Herstellungsansatz, der durch die selektive schichtweise Wärmezufuhr über einen konduktiven Strom zu hochwertigen spannungsarmen geschichteten Bauteilen führt.This is a completely new manufacturing approach, which leads to high-quality, low-stress layered components through the selective, layer-by-layer heat supply via a conductive current.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject matter of the present invention results not only from the subject matter of the individual patent claims, but also from the combination of the individual patent claims with one another.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents, including the summary, in particular the spatial configuration shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are new, individually or in combination, compared to the state of the art.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following, the invention is explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Further features and advantages of the invention that are essential to the invention emerge from the drawings and their description.

Es zeigen:

  • 1: Prinzipbild bei der generativen Herstellung eines Bauteils
  • 2: eine Abwandlung des Prinzipbildes nach 1 mit Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung
  • 3: eine gegenüber 2 abgewandelte Ausführungsform
  • 4: eine gegenüber 3 abgewandelte weitere Ausführungsform
  • 4a: Schnitt gemäß der Linie IVa-IV an 4
  • 5: eine weitere Ausführungsform im Vergleich zu den Ausführungen nach 2 bis 4, bei welcher die Strompfade außerhalb des Bauteils angelegt sind
  • 5a: Draufsicht auf den Schnitt nach 5
  • 6: eine Draufsicht auf die Anordnung nach 7
  • 7: Schnitt durch die Anordnung nach 6 mit Darstellung des fortschreitenden schichtweisen Aufbaus von stromführenden Schichtleitern im Pulverbett
  • 8: die Fortschreibung des schichtweisen Aufbaus von Schichtleitern im Vergleich zur 7
  • 9: die Draufsicht auf den Schnitt nach 10
  • 10: Schnitt gemäß der Linie X-X in 9 mit einer Darstellung im Querschnitt abgewandelten Schichtleitern
  • 11: die Fortschreibung des Schichtaufbaus nach X
  • 12: die weitere Fortschreibung des Schichtaufbaus nach 10 und 11
  • 13 und
  • 14: Draufsicht und Schnitt auf eine weitere Ausführung der Strukturierung von stromführenden Schichtleitern
  • 15 und 16: Draufsicht und Schnitt durch die Fortschreibung der Ausbildung von Schichtleitern
  • 17 und 18: Draufsicht und Schnitt bei weiterer Fortschreibung des Aufbaus von Schichtleitern im Vergleich zu den 14 bis 16
  • 19 und 20: Draufsicht und Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit seitlicher stromführender Kontaktierung von Schichtleitern im Fertigungsraum
  • 21: die Fortschreibung des schichtweisen Aufbaus von Schichtleitern im Fertigungsraum im Vergleich zur 20
  • 22 bis 24: das Strom-Zeit-Diagramm des Stromflusses zur Erwärmung des Stroms, der die schichtweise, selektive Erwärmung des Bauteils erzeugt mit Darstellung verschiedener Stromformen
Show it:
  • 1 : Schematic diagram of the additive manufacturing of a component
  • 2 : a modification of the principle 1 showing a first embodiment of the invention
  • 3 : one opposite 2 modified embodiment
  • 4th : one opposite 3 modified further embodiment
  • 4a : Section along the line IVa-IV 4th
  • 5 : a further embodiment compared to the explanations according to 2 until 4th in which the current paths are created outside the component
  • 5a : Top view of the section after 5
  • 6th : a plan view of the arrangement according to 7th
  • 7th : Section through the arrangement according to 6th with representation of the progressive layer-by-layer build-up of current-carrying layer conductors in the powder bed
  • 8th : the continuation of the layered structure of shift supervisors compared to 7th
  • 9 : the top view of the section after 10
  • 10 : Section along the line XX in 9 with a representation of shift leaders modified in cross-section
  • 11 : the continuation of the layer structure after X
  • 12th : the further update of the layer structure after 10 and 11
  • 13th and
  • 14th : Top view and section of a further embodiment of the structuring of current-carrying layer conductors
  • 15th and 16 : Top view and section through the continuation of the training of shift supervisors
  • 17th and 18th : Top view and section with further update of the structure of shift leaders compared to the 14th until 16
  • 19th and 20th : Top view and section through a further exemplary embodiment with lateral current-carrying contacting of layer conductors in the production room
  • 21 : the continuation of the layer-by-layer structure of shift supervisors in the production room compared to 20th
  • 22nd until 24 : the current-time diagram of the current flow for heating the current, which generates the layer-by-layer, selective heating of the component with the representation of various current forms

In 1 ist allgemein ein Prinzipbild des generativen Aufbaus und der Herstellung eines Bauteils 1 dargestellt, welches in an sich bekannter Weise in einem Pulverbett 24 aufgebaut wird und dabei auf der Oberfläche eines Maschinentisches 8 liegt, der in Pfeilrichtung 26 absenkbar ausgebildet ist.In 1 is a general principle of the generative structure and manufacture of a component 1 shown, which in a known manner in a powder bed 24 is built up and thereby on the surface of a machine table 8th in the direction of the arrow 26th Is designed to be lowered.

Das Pulverbett 24 mit dem darin schichtweise hergestellten Bauteil 1 definiert den Fertigungsraum 34 einer insgesamt mit Produktionseinheit 18 bezeichneten Einheit.The powder bed 24 with the component manufactured in layers 1 defines the production area 34 one total with production unit 18th designated unit.

Dieser Produktionseinheit 18 wird das zur Herstellung des Bauteils 1 notwendige Material als Pulvermaterial 12 durch einen Wischer 13 zugeführt, der in Pfeilrichtung 23 und in Gegenrichtung hierzu über den Fertigungsraum 34 geführt wird und so schichtweise Pulvermaterial 12 auf der Oberseite des Bauteils 1 anhäuft.This production unit 18th this is used to manufacture the component 1 necessary material as powder material 12th through a wiper 13th fed in the direction of the arrow 23 and in the opposite direction via the production area 34 is guided and so in layers of powder material 12th on the top of the component 1 accumulates.

Das Pulvermaterial 12 wird aus einer Vorratseinheit 17 entnommen, die oberhalb eines Hubtisches 20 ein Pulverdepot 19 ausbildet, in der das Pulvermaterial 12 vorrätig ist.The powder material 12th becomes from a storage unit 17th taken from above a lifting table 20th a powder depot 19th forms in which the powder material 12th is in stock.

Zur schichtweisen Entnahme des Pulvermaterials 12 durch den Wischer 13 wird der Hubtisch 20 in Pfeilrichtung 21 schrittweise angehoben, um stets eine definierte Schicht des Pulvermaterials 12 in den Fertigungsraum 34 der Produktionseinheit 18 zu bringen.For removing the powder material in layers 12th through the wiper 13th becomes the lifting table 20th in the direction of the arrow 21 gradually raised in order to always have a defined layer of powder material 12th in the production room 34 of the production unit 18th bring to.

Die schichtweise Herstellung des Bauteils 1 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Energiequelle 14, die beispielsweise als Laser ausgebildet ist. In der allgemeinen Beschreibung wurde bereits erwähnt, dass als Energiequelle 14 nicht nur ein Laser verwendet werden kann, sondern auch andere energieerzeugende Strahlen und zugeordnete Energiequellen.The layer-by-layer production of the component 1 takes place in the illustrated embodiment via an energy source 14th , which is designed, for example, as a laser. In the general description it was already mentioned that as an energy source 14th Not only can a laser be used, but other energy generating beams and associated energy sources.

Wichtig ist, dass die Energiequelle 14 einen Energiestrahl 15 erzeugt, der entweder über einen Spiegel 16 oder über eine andere Ablenkoptik auf die Oberfläche des Fertigungsraums 34 gelenkt wird und dort als Energiestrahl 15 das Pulvermaterial 12 so verändert, dass sich damit ein schichtweiser Aufbau des Bauteils 1 ergibt.What is important is the energy source 14th an energy beam 15th generated either via a mirror 16 or via some other deflection optics onto the surface of the production area 34 is directed and there as an energy beam 15th the powder material 12th changed in such a way that the component is built up in layers 1 results.

Der Fertigungsraum 34 wird seitlich durch die Seitenwände 25 und bodenseitig durch die Oberseite des Maschinentisches 8 begrenzt, der schrittweise in Pfeilrichtung 26 abgesenkt werden kann.The manufacturing room 34 is laterally through the side walls 25th and on the bottom side through the top of the machine table 8th limited that gradually in the direction of the arrow 26th can be lowered.

Ausgehend von einer solchen beispielhaften Darstellung in 1, die lediglich das SLS-Verfahren beschreibt, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf das SLS-Verfahren beschränkt ist, sondern ebenso andere generative, schichtweise Herstellungsarten von Bauteilen betrifft, wie z. B. das in der allgemeinen Beschreibung erwähnte Elektronenstrahlschmelzen oder das selektive Lasersintern.Based on such an exemplary representation in 1 , which only describes the SLS process, it should be noted that the invention is not limited to the SLS process, but also relates to other generative, layered production methods of components, such as. B. the electron beam melting mentioned in the general description or the selective laser sintering.

Die folgenden Ausführungsbeispiele sind also unter der Prämisse zu verstehen, dass auch noch die anderen genannten Verfahren in gleicher Weise angewendet werden können.The following exemplary embodiments are therefore to be understood on the premise that the other methods mentioned can also be used in the same way.

In 2 ist nun eine erste einfache Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In der Bauplattform 2, die auf dem Maschinentisch 8 angeordnet ist, ist ein Isolator 5 angeordnet, in dem mindestens zwei Kontakteinsätze 4 eingelassen sind, die einen Hochstrom führen und so isolierend angeordnet sind, dass ein Kurzschluß-Strom im Isolator 5 vermieden wird.In 2 a first simple embodiment of the invention is now shown. In the build platform 2 that are on the machine table 8th is arranged is an insulator 5 arranged in which at least two contact inserts 4th are embedded, which carry a high current and are arranged so as to isolate that a short-circuit current in the insulator 5 is avoided.

Die beiden Kontakteinsätze 4 sind mit elektrischen Leitern 3 und einer geeigneten Stromquelle verbunden, wobei diese Stromquelle eine Gleichstromquelle oder eine Wechselstromquelle oder eine Drehstromquelle sein kann. Der Strom 50, der über die elektrischen Leiter 3 fließt, soll im Bauteil 1 stromführende Strompfade 10 ausbilden, so dass das Bauteil 1 zwischen den Kontakteinsätzen 4 elektrisch leitfähig kontaktiert ist. Dies erfolgt über sich dort ausbildende Kontaktflächen 41, die zwischen der Bodenseite des Bauteils 1 und der Oberseite der Kontakteinsätze 4 entstehen.The two contact inserts 4th are with electrical conductors 3 and a suitable power source, which power source can be a direct current source or an alternating current source or a three-phase current source. The current 50 standing over the electrical conductor 3 should flow in the component 1 live current paths 10 train so that the component 1 between contacts 4th is electrically conductively contacted. This takes place via the contact surfaces that develop there 41 that is between the bottom side of the component 1 and the top of the contact inserts 4th develop.

Es wird bevorzugt, wenn der Isolator 5 eine relativ raue Oberfläche aufweist, die z.B. als Porenschicht 27 ausgebildet ist, so dass bei einem schichtweisen Aufbau des geschmolzenen Pulvermaterials aus dem Pulverbett jeder Schicht des Bauteils, die an der Bodenfläche des Bauteils im Bereich der Porenschicht 27 beginnt, eine Verbindung mit dieser Porenschicht 27 stattfindet.It is preferred if the insulator 5 has a relatively rough surface, for example as a pore layer 27 is designed, so that with a layered structure of the molten powder material from the powder bed, each layer of the component, which is on the bottom surface of the component in the area of the pore layer 27 begins to connect with this pore layer 27 takes place.

Dies sorgt für eine mechanisch günstige Verankerung des Bauteils 1 an der Oberseite des Isolators 5, um zu vermeiden, dass der Wischer 13 die vorher angefertigte Schicht abreißt, wenn er die nächste Schicht anlegt.This ensures a mechanically favorable anchoring of the component 1 at the top of the isolator 5 to avoid the wiper 13th the previously made layer tears off when he applies the next layer.

Die zur Erwärmung des Bauteils 1 im Pulvermaterial durch Aufschmelzen des Pulvermaterials angelegten Strompfade 10 des Stroms 50 erstrecken sich demnach bogenförmig durch das Bauteil 1 hindurch, und aufgrund des Stromflusses durch das elektrisch leitfähige Bauteil kommt es zu einer Erwärmung im Bauteil und demnach zu einer schichtweisen Aufheizung jeder einzelnen Schicht im Bauteil. The one used to heat the component 1 Current paths created in the powder material by melting the powder material 10 of the stream 50 accordingly extend arcuately through the component 1 through, and due to the current flow through the electrically conductive component, there is a heating in the component and consequently a layer-by-layer heating of each individual layer in the component.

Es werden mehrere Schichten im Bauteil zusammen aufgeheizt, so dass ― je nach Stärke der Schicht - z. B. auch 3, 4 oder 5 Schichten gleichzeitig von den sich im Bauteil 1 entfaltenden Strompfaden 10 des Stroms 50 aufgeheizt werden.Several layers in the component are heated together so that - depending on the thickness of the layer - z. B. also 3, 4 or 5 layers at the same time from those in the component 1 unfolding rivers 10 of the stream 50 be heated.

Die Aufheiztemperatur wird so gewählt, dass sie niedriger ist als eine Schmelztemperatur des Pulvers im Pulverbett 24, um eine Verbackung des Pulverbetts 24 durch die Aufheizung des Bauteils 1 zu vermeiden.The heating temperature is chosen so that it is lower than a melting temperature of the powder in the powder bed 24 to caking the powder bed 24 due to the heating of the component 1 to avoid.

Selbst wenn man mit der Bauteiltemperatur 1 nahe der Schmelztemperatur des Pulvermaterials im Pulverbett 24 kommt, wird ein Anschmelzen des Pulvers lediglich an der Oberfläche 49 des Bauteils 1 erfolgen, nicht aber an den seitlichen Bereichen. Das Anschmelzen an der Oberfläche 49 wird aber bevorzugt, wenn die nächste Schicht des Pulvermaterials auf dem Bauteil 1 aufgebracht wird, weil sich damit ein besserer Schichtverbund ergibt.Even if you look at the component temperature 1 close to the melting temperature of the powder material in the powder bed 24 comes, the powder only melts on the surface 49 of the component 1 take place, but not on the side areas. The melting on the surface 49 but is preferred when the next layer of powder material is on the component 1 is applied because this results in a better layer bond.

Die 3 zeigt die gleichen Bauteile und die gleiche Beschreibung wie in 2, nur dass in Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 2 noch zusätzlich im Isolator 5 ein Isolatoreinsatz 6 angeordnet ist, in dessen Isolatormaterial fein verteilte Pulverpartikeln 31 integriert sind, so dass es sich um einen hybriden Isolator handelt, in dem auch die schmelzfähigen Pulverpartikel 31 des Pulverbetts 24 angeordnet sind.the 3 shows the same components and description as in 2 , only that in a modification of the exemplary embodiment according to 2 additionally in the isolator 5 an insulator insert 6th is arranged, in the insulator material finely divided powder particles 31 are integrated, so that it is a hybrid insulator in which the meltable powder particles 31 of the powder bed 24 are arranged.

Damit besteht der Vorteil, dass die Haftung im Bereich der sich ausbildenden Bindeschicht 28 nicht mehr aufgrund einer Porenschicht 27 - wie in 2 gezeigt - entsteht, sondern dass eine echte Schmelzverbindung im Bereich einer Bindeschicht 28 in Richtung auf den hybriden Isolator-Einsatz 6 erfolgt, der somit am Bauteil 1 haftet und gegen seitliche Verschiebebewegungen durch den Wischer 13 besonders geschützt ist.This has the advantage that the adhesion is in the area of the binding layer that is being formed 28 no longer due to a layer of pores 27 - as in 2 shown - arises, but that a real fusion bond in the area of a binding layer 28 towards the hybrid isolator insert 6th takes place, which is thus on the component 1 adheres and against lateral displacement movements by the wiper 13th is specially protected.

Hier sind die sich im Bauteil 1 entfaltenden Strompfade 10 des Stroms 50 als Doppel-Strompfade eingezeichnet - genauso wie in 2 - um kenntlich zu machen, dass es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch um einen Wechselstrom handeln kann, der von der Stromquelle 29 über die elektrischen Leiter 3 in die Kontakteinsätze 4 eingespeist wird.Here are the ones in the component 1 unfolding current paths 10 of the stream 50 shown as double current paths - just as in 2 - To make it clear that the embodiment shown can also be an alternating current that comes from the power source 29 about the electrical conductors 3 in the contact inserts 4th is fed in.

Selbstverständlich ist es möglich die Anzahl der Kontakteinsätze 4 zu vergrößern und insgesamt z. B. 3 oder 4 Kontakteinsätze anzuordnen, die alle mit der gleichen Stromquelle 29 verbunden sind.Of course, it is possible to change the number of contact inserts 4th to enlarge and a total of z. B. 3 or 4 contact inserts to be arranged, all with the same power source 29 are connected.

In einer anderen Ausgestaltung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass zwei verschiedene Stromquellen für zwei verschiedene oder gleiche Ströme 50 vorhanden sind und dass senkrecht zu den eingezeichneten Strompfaden 10 noch weitere sich im Bauteil 1 erstreckende Strompfade vorhanden sind, so dass zu den eingezeichneten Strompfaden 10 in 3 sich auch senkrecht hierzu erstreckenden Strompfade über nicht näher dargestellte Kontakteinsätze und eine weitere nicht näher dargestellte Stromquelle vorhanden sein können.In another embodiment, however, it can also be provided that two different current sources for two different or the same currents 50 are present and that perpendicular to the current paths shown 10 there are more in the component 1 extending current paths are available, so that the current paths shown 10 in 3 Current paths extending perpendicular to this can also be present via contact inserts (not shown in detail) and a further current source (not shown in detail).

Diese Mehrfachstromquelle mit mehrfachen Kontakteinsätzen und mehrfacher Kontaktierung des Bauteils 1 gilt im Übrigen für alle Ausführungsbeispiele.This multiple power source with multiple contact inserts and multiple contacting of the component 1 Otherwise applies to all exemplary embodiments.

Die 4 und 4a zeigen eine weitere Ausführungsform der Kontaktierung des Bauteils 1 in Verbindung mit den bodenseitig angeordneten Kontakteinsätzen 4.the 4th and 4a show a further embodiment of the contacting of the component 1 in connection with the contact inserts on the bottom 4th .

Dort ist dargestellt, dass die Kontakteinsätze 4 fest und leitfähig mit zugeordneten Kontaktspitzen 30 verbunden sind, die etwa spitzen- oder keilförmig ausgebildet sind und eine elektrisch isolierte Trägerschicht 7 durchdringen. In der Trägerschicht 7 sind - wie im vorherigen Ausführungsbeispiel nach 3 - Pulverpartikel 31 angeordnet, die dafür sorgen, dass es beim Aufschmelzen der ersten Schicht des Bauteils 1 auf der Trägerschicht 7 zu einer guten Verbindung zwischen der Oberseite der Trägerschicht 7 und der Bodenseite des Bauteils 1 kommt, um dieses mechanisch fest und lagengesichert im Pulverbett 24 zu verankern.It is shown there that the contact inserts 4th solid and conductive with associated contact tips 30th are connected, which are approximately pointed or wedge-shaped and an electrically insulated carrier layer 7th penetrate. In the carrier layer 7th are - as in the previous embodiment 3 - powder particles 31 arranged, which ensure that it melts the first layer of the component 1 on the carrier layer 7th to a good connection between the top of the carrier layer 7th and the bottom side of the component 1 comes to this mechanically and secured in position in the powder bed 24 to anchor.

Die 4a zeigt die mehrfache Spitzenanordnung der Kontaktspitzen 30, welche von den Oberseiten der Kontakteinsätze 4 ausgehen und mit diesen stromleitend verbunden sind.the 4a shows the multiple tip arrangement of the contact tips 30th which from the tops of the contact inserts 4th go out and are electrically connected to these.

Die 5 und folgende zeigen - in Abweichung von den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 -, dass es nicht notwendig ist, eine elektrische Kontaktierung an der Bodenseite des Bauteils 1 mit zugeordneten Kontakteinsätzen 4 zu erzeugen.the 5 and the following show - in a departure from the exemplary embodiments of FIG 2 until 4th - That it is not necessary to make electrical contact on the bottom side of the component 1 with assigned contact inserts 4th to create.

Die im Folgenden zu beschreibenden Ausführungsbeispiele beziehen sich darauf, dass die stromführenden Kontakteinsätze 4 in das Pulverbett hineinragen und Teil des Fertigungsraums 34 sind und zunächst keine stromleitende Verbindung mit dem Bauteil 1 aufweisen. Das Bauteil 1 wird demnach nach oben in dem Bauteil-Raum 32 aufgebaut und von den Begrenzungen des Bauteilraums 32 ergibt sich ein seitlicher Abstand 33 zu der nächstliegenden kontaktgebenden Seite der in den Fertigungsraum 34 hineinragenden Oberseiten der Kontakteinsätze 4. In 5a der Abstand 33 ebenfalls eingezeichnet.The exemplary embodiments to be described below relate to the fact that the current-carrying contact inserts 4th protrude into the powder bed and form part of the production room 34 are and initially no electrical connection with the component 1 exhibit. The component 1 is accordingly upwards in the component space 32 built up and from the limits of the component space 32 there is a lateral distance 33 to the closest contact-making side of the in the production area 34 protruding tops of the contact inserts 4th . In 5a the distance 33 also drawn.

Selbstverständlich ist auch eine Kombination der Ausführungsbeispiele nach 1 bis 4 (bodenseitige Kontaktierung mit dem Bauteil) mit den Ausführungsbeispielen der 5 ff (seitliche Kontaktierung mit dem Bauteil) möglich.Of course, a combination of the exemplary embodiments is also possible 1 until 4th (bottom-side contact with the component) with the Embodiments of the 5 ff (lateral contact with the component) possible.

Um nunmehr eine Stromleitung der außerhalb des Bauteilraums 32 liegenden stromleitenden, pulvergeschmolzenen Strukturen in das Bauteil 1 hinein zu erzeugen, sieht die Erfindung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vor, dass nunmehr stromleitende Schichtleiter 35 im Pulverbett durch den Energiestrahl 15 der Energiequelle 14 erzeugt werden, wobei es zu einem schichtweisen Aufbau von etwa turmartigen, stromführenden Schichtleitern 35 aus dem geschmolzenen Pulvermaterial kommt.To now a power line outside of the component space 32 lying electrically conductive, powder-melted structures in the component 1 to generate into it, the invention provides, according to a further exemplary embodiment, that now electrically conductive layer conductors 35 in the powder bed through the energy beam 15th the energy source 14th are generated, resulting in a layered structure of approximately tower-like, current-carrying layer conductors 35 comes from the molten powder material.

Dies ist in den 6 bis 8 dargestellt.This is in the 6th until 8th shown.

In der 7 ist erkennbar, dass ausgehend von der Oberseite der Bauplattform 2 das Bauteil 1 im Bereich seines Bauteilraums 32 im Pulverbett 24 schichtweise ausgebildet wird, dass aber neben dem Bauteil 1 - im horizontalen Abstand davon - im Pulverbett stromleitende turmartige Schichtleiter 35 ebenfalls schichtweise aufgebaut werden. In 7 ist lediglich dargestellt, dass auch diese Schichtleiter 35 verschiedene Schichten 38, 38a, 38a, 38 c ausbilden, die alle stromleitend miteinander verschmolzen werden und stromleitend über zugeordnete Kontaktflächen 41 mit den außerhalb des Bauteilraums 32 liegenden Kontakteinsätzen 4 verbunden sind.In the 7th it can be seen that starting from the top of the build platform 2 the component 1 in the area of its component space 32 in the powder bed 24 is formed in layers, but that next to the component 1 - at a horizontal distance from it - in the powder bed electrically conductive tower-like layer conductor 35 can also be built up in layers. In 7th is only shown that this shift leader 35 different layers 38 , 38a, 38a, 38c, which are all fused together to conduct electricity and to conduct electricity via associated contact surfaces 41 with those outside the component space 32 lying contact inserts 4th are connected.

Wichtig ist, dass die - in dieser Ausführung - als Doppel-T zu bezeichnenden Schichtleiter 35 in horizontaler Richtung durch T-förmige Verbindungsstege 36 stromleitend verbunden sind, die sich seitlich an das Bauteil 1 stromleitend über Kontaktflächen 40 anschließen. Auch hier ist der Strompfad 10 dargestellt, der sich etwa U-förmig durch die beiden zueinander parallelen, schichtweise aufgebauten Schichtleiter 35 erstreckt und in horizontale Richtung über die horizontal anschließenden Verbindungsstege 36 das Bauteil 1 durchsetzt.It is important that the shift supervisor - in this version - designated as a double-T 35 in the horizontal direction by T-shaped connecting webs 36 are electrically connected, which are laterally attached to the component 1 conductive via contact surfaces 40 connect. Here, too, is the current path 10 shown, which is approximately U-shaped through the two parallel, layered layer conductors 35 extends and in the horizontal direction over the horizontally adjoining connecting webs 36 the component 1 interspersed.

Die 7 zeigt als weiteren Fertigungsschritt den weiteren schichtweisen Aufbau des Schichtleiters 35a, der über eine zugeordnete Kontaktschicht 39, die dort aufgeschmolzen ist, kontinuierlich mit weiteren Schichten belegt wird, die beispielhaft als 38a, 38c angegeben sind. Der so erzeugte weitere Schichtleiter 35b ist noch nicht von Strom durchflossen.the 7th shows, as a further production step, the further layered structure of the layer conductor 35a, which has an associated contact layer 39 , which is melted there, is continuously covered with further layers, which are indicated by way of example as 38a, 38c. The further layer conductor 35b produced in this way has not yet flowed through it.

Dies erfolgt im nächsten Verfahrensschritt, der in 8 dargestellt ist, wo erkennbar ist, dass mit dem Schichtaufbau 38c der Schichtleiter 35b aufgebaut wurde, der sich über horizontale Verbindungsstege 36 mit zugeordneten Kontaktflächen 40 elektrisch stromleitend an den Seitenflächen des Bauteils anlegt, um so einen selektiven Stromfluss durch verschiedene Schichten des Bauteils 1 zu ermöglichen.This takes place in the next process step, which is described in 8th is shown, where it can be seen that the layer conductor 35b was built up with the layer structure 38c, which is connected via horizontal connecting webs 36 with assigned contact areas 40 electrically conductive applied to the side surfaces of the component in order to allow a selective current flow through different layers of the component 1 to enable.

Die 8 zeigt demnach zwei selektive Stromflüsse durch das Bauteil 1, die alle parallel betrieben werden, wobei der obere Strompfad 10b sich im Abstand von dem unteren Strompfad 10a ausbildet und daraus erkennbar ist, dass unterschiedliche Schichten des Bauteils 1 selektiv vom Erwärmungsstrom durchflossen sind.the 8th accordingly shows two selective current flows through the component 1 , which are all operated in parallel, the upper current path 10b being formed at a distance from the lower current path 10a and it can be seen therefrom that different layers of the component 1 are selectively traversed by the heating current.

Die 8 zeigt ferner, dass im weiteren Verfahrensfortschritt oberhalb des Schichtleiters 35b noch ein weiterer Schichtleiter aufgebaut wird, der noch nicht zum Stromfluss beiträgt, wobei dieser Schichtleiter 35c jedoch später noch über dort angeformte horizontale Verbindungsstege 36 mit definierten Schichten des Bauteils 1 über die Kontaktflächen 40 stromleitend verbunden wird.the 8th also shows that in the further progress of the method a further layer conductor is built up above the layer conductor 35b, which does not yet contribute to the current flow, this layer conductor 35c, however, later via horizontal connecting webs formed there 36 with defined layers of the component 1 over the contact surfaces 40 is electrically connected.

Die 9 bis 12 zeigen, dass es nicht lösungsnotwendig ist, dass die turmartigen als Doppel-T ausgebildeten Schichtleiter 35, 36 gleichen Stromquerschnitt haben müssen.the 9 until 12th show that it is not necessary for the solution that the tower-like shift ladder designed as a double-T 35 , 36 must have the same current cross-section.

Die 10, 11 und 12 zeigen, dass derartige Schichtleiter 45 auch unterschiedliche Querschnitte haben können, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die Schichtleiter 45 ausgehend von der Bodenfläche des Bauteils 1 vertikal nach oben hin eine konische Zunahme des Querschnittes aufweisen, um eine bessere Stromverteilung im Bauteil 1 zu ermöglichen.the 10 , 11 and 12th show that such shift supervisor 45 can also have different cross-sections, the layer conductors in the exemplary embodiment shown 45 starting from the bottom surface of the component 1 have a conical increase in cross-section vertically upwards in order to better current distribution in the component 1 to enable.

Somit kann eine verbesserte Regulierung der im Bauteil schichtweise erzeugten Wärme gewährleistet werden.In this way, improved regulation of the heat generated in the component in layers can be ensured.

Die 10 zeigt einen Verfahrensfortschritt, wie er beispielsweise auch in 7 dargestellt ist.the 10 shows a process progress, as it is also shown, for example, in 7th is shown.

Die 11 zeigt, dass auch in diesem Ausführungsbeispiel mehrere übereinander liegende Schichtleiter 45a, 45b, 45c stromleitend über zugeordnete Verbindungsschichten miteinander verbunden werden und zwischen sich - jeweils auf eine bestimmte Schicht bezogen - Verbindungsstege 46a, 46b, 46c ausbilden, so dass durch diese stromleitende Struktur eine besonders günstige Stromverteilung durch das Bauteil 1 erzeugt und demnach eine Vergleichmäßigung der im Bauteil 1 erzeugten Wärme erreicht wird.the 11 shows that in this exemplary embodiment, too, several layer conductors 45a, 45b, 45c lying one above the other are connected to one another in an electrically conductive manner via assigned connecting layers and between them - each related to a specific layer - form connecting webs 46a, 46b, 46c, so that this electrically conductive structure creates a particularly favorable power distribution through the component 1 generated and therefore an equalization of the in the component 1 generated heat is achieved.

Es kann deshalb durch die Ausbildung der Dimension, Länge, Querschnitt und Leiterbahnführung die durch den Stromfluss durch das Bauteil erzeugte Verlustwärme eingestellt werden. Die Querschnittsform der pulvergeschmolzenen Leitungsstrukturen kann in weiten Grenzen abgewandelt werden. Statt einer Leiterbahn-ähnlichen Rechteckstruktur können auch Rund-, Halbrund-, elliptische , quadratische und andere Querschnittsformen erzeugt werden.The heat loss generated by the flow of current through the component can therefore be adjusted through the design of the dimension, length, cross-section and conductor track routing. The cross-sectional shape of the powder-melted line structures can be modified within wide limits. Instead of a rectangular structure similar to a conductor track, round, semicircular, elliptical, square and other cross-sectional shapes can also be produced.

Zwischen den übereinander geschichteten Schichtleitern 45 sind jeweils stromführende Kontaktschichten 39 aus dem geschmolzenen Pulvermaterial gebildet, so dass von einem werkstoffeinstückigen Aufbau und einer werkstoffeinstückigen Fortsetzung der schichtweise aufgebauten Schichtleiter 35 gesprochen werden kann.Between the stacked shift leaders 45 are each current-carrying contact layers 39 formed from the molten powder material, so that from a material-integral structure and a material-integral continuation of the layered layer conductors 35 can be spoken.

Dies gilt auch für den Querschnitt der hier gezeigten Verbindungsstege 47, die mit vertikalem Abstand übereinander liegend unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wobei der untere Verbindungssteg 47 einen kleineren stromführenden Querschnitt als vergleichsweise der darüber liegenden Verbindungssteg 47 aufweist. Dies ist in 12 dargestellt.This also applies to the cross section of the connecting webs shown here 47 , which have different cross-sections lying vertically on top of one another, the lower connecting web 47 a smaller current-carrying cross-section than the connecting web above it 47 having. This is in 12th shown.

Dies ist nur ein Beispiel dafür, dass auch die Wärmeleistung in dem zu erwärmenden Bauteil 1 von der Bodenseite aus nach oben gehend möglichst gleichmäßig verteilt werden soll.This is just one example of the fact that the heat output in the component to be heated 1 should be distributed as evenly as possible going up from the bottom side.

Dies ist jedoch nicht lösungsnotwendig. Es kann in einer anderen Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass der untere Verbindungssteg 47 den größten stromleitenden Querschnitt aufweist und alle darüber liegenden Verbindungsstege 47 einen kleineren Querschnitt aufweisen und die Querschnitte sich kontinuierlich vergrößern oder verkleinern.However, this is not necessary for the solution. In another embodiment, it can also be provided that the lower connecting web 47 has the largest conductive cross-section and all connecting webs above it 47 have a smaller cross-section and the cross-sections continuously increase or decrease.

Dies hängt demnach von der Art und Stärke der erzeugten Wärmeleistung im Bauteil 1 ab.This therefore depends on the type and strength of the heat output generated in the component 1 away.

In den 14 bis 17 sind verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt, die zeigen, dass es nicht lösungsnotwendig ist, die stromleitenden Strukturen im Pulverbett 24 Doppel-T-förmig auszubilden. Die Ausführungsbeispiele nach den 13 bis 17 zeigen, dass derartige Strukturen auch mäanderförmig ausgebildet sein können, wie dies beispielsweise mit den Verbindungsstegen 46 in den 13 bis 17 dargestellt ist. Diese sind mäanderförmig ausgebildet und bilden demzufolge auch mäanderförmig verlaufende Strompfade 10 aus.In the 14th until 17th Various exemplary embodiments are shown, which show that it is not necessary to solve the problem, the electrically conductive structures in the powder bed 24 Form a double T-shape. The embodiments according to 13th until 17th show that such structures can also be designed in a meandering shape, as is the case with the connecting webs, for example 46 in the 13th until 17th is shown. These are designed in a meandering shape and consequently also form current paths running in a meandering manner 10 the end.

Die Verbindungsstege 46, die sich bevorzugt in horizontaler Richtung im Pulverbett erstrecken, sind deshalb z. B. ebenso mäanderförmig ausgebildet.The connecting bridges 46 , which preferably extend in the horizontal direction in the powder bed, are therefore z. B. also meander-shaped.

Die 14 zeigt den erzeugten Stromfluss.the 14th shows the generated current flow.

Vorteil der mäanderförmigen Ausbildung der horizontalen Verbindungsstege 36, 46 ist, dass man je nach Höhe der gewünschten stromleitenden Schicht diese Schicht auch unterbrechen kann und eine vollkommen andersartige darüber liegende Schicht anlegen kann, wie dies in 15 dargestellt ist.Advantage of the meandering design of the horizontal connecting webs 36 , 46 is that, depending on the height of the desired electrically conductive layer, this layer can also be interrupted and a completely different layer can be laid over it, as shown in 15th is shown.

Dies wird in 15 dadurch erzeugt, dass die in der unteren Schicht liegenden Verbindungsstege 36 beibehalten werden, aber kurzschlussartige darüber liegende, gerade ausgebildete Verbindungsschichten 48 vorgesehen sind, die den Stromfluss unter geringerem Stromflusswiderstand in andere Schichten des Bauteils 1 einlenken. Dies ist in 15 dargestellt. Während der Anlage einer stromleitenden Struktur in einer Schicht ist es möglich, die darunter liegende stromleitende Struktur zu modifizieren oder zu unterbrechen.This is done in 15th produced in that the connecting webs located in the lower layer 36 are retained, but short-circuit-like overlying, straight connecting layers 48 are provided that the current flow with lower current flow resistance in other layers of the component 1 give in. This is in 15th shown. During the installation of a conductive structure in a layer, it is possible to modify or interrupt the conductive structure below.

Die 16 und 18 zeigen im Übrigen, dass auch die horizontalen Verbindungsschichten 48 nicht zwangsläufig horizontal verlaufen müssen. Sie können auch in der X-Y-Z- Ebene schräg verlaufen, wie dies in den 16 und 18 dargestellt ist. Dort ist erkennbar, dass sich die Verbindungsschichten von einem breiten Doppel-T-förmigen horizontalen Verbindungssteg 36 schräg nach oben in das Bauteil 1 hinein erstrecken, um eine Variation des Stromflusses durch das Bauteil 1 zu erreichen.the 16 and 18th Incidentally, show that the horizontal connecting layers too 48 do not necessarily have to run horizontally. They can also run obliquely in the XYZ plane, as shown in the 16 and 18th is shown. There it can be seen that the connecting layers are separated from a wide double-T-shaped horizontal connecting web 36 obliquely upwards into the component 1 extend into it to a variation of the current flow through the component 1 to reach.

Die 18 zeigt, dass die etwa pyramidenförmig ausgebildeten Verbindungsschichten 48, 48a, 48b auch unterschiedliche Querschnitte und unterschiedliche Formgebungen aufweisen können. Es wird jedenfalls stets ein Stromfluss durch die pyramidenförmigen Verbindungsschichten 48a, 48b erzeugt, wie dies in 18 durch gestrichelte Linien angegeben ist. Daraus - und in Verbindung mit 17 - ergibt sich, dass es in freien Grenzen möglich ist, in jeder beliebigen Schicht des Pulverbettes 24 eine stromleitende Struktur beliebiger Form und Art anzulegen und diese mit stromleitenden Kontaktflächen mit den Seitenwänden des Bauteils 1 zu verbinden, um einen Erwärmungsstrom durch das Bauteil in verschiedenen definierten Schichten des Bauteils hindurch zu leiten. the 18th shows that the approximately pyramid-shaped connecting layers 48 , 48a, 48b can also have different cross-sections and different shapes. In any case, a current flow is always generated through the pyramid-shaped connecting layers 48a, 48b, as shown in FIG 18th indicated by dashed lines. From this - and in connection with 17th - the result is that it is possible within free limits, in any layer of the powder bed 24 create an electrically conductive structure of any shape and type and this with electrically conductive contact surfaces with the side walls of the component 1 to connect in order to conduct a heating current through the component in different defined layers of the component.

Die 19 bis 21 zeigen als abgewandeltes Ausführungsbeispiel, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, bodenseitige Kontakteinsätze 4 zu verwenden, die mittelbar oder unmittelbar mit dem Bauteil 1 elektrisch leitfähig kontaktiert werden.the 19th until 21 show as a modified embodiment that the invention is not limited to bottom-side contact inserts 4th to use that directly or indirectly with the component 1 be contacted electrically conductive.

Die 19 bis 21 zeigen, dass zusätzlich oder in Alleinstellung zu den bodenseitig angeordneten Kontakteinsätzen 4 auch seitliche in der Seitenwand 25 des Fertigungsraumes 34 angeordnete Kontakteinsätze 4a angeordnet sein können, die in gleicher Weise - wie vorher beschrieben - durch die Aufschmelzung im Pulverbett 24 stromführend mit zugeordneten Schichtleitern 35 verbunden werden können.the 19th until 21 show that in addition to or on their own in addition to the contact inserts arranged on the bottom 4th also on the side in the side wall 25th of the production room 34 arranged contact inserts 4a can be arranged, which in the same way - as described above - by melting in the powder bed 24 live with assigned shift supervisors 35 can be connected.

Diese Schichtleiter 35 legen sich elektrisch leitfähig an die Seitenwände des Bauteils 1 an und es wird bevorzugt, dass derartige horizontale Schichtleiter 35 nun schichtweise übereinander liegend ausgebildet werden können und das Bauteil selektiv in einer bestimmten Schicht jeweils vom Stromfluss durchflossen wird, wie es in 21 dargestellt ist.These shift supervisors 35 lay themselves on the side walls of the component in an electrically conductive manner 1 and it is preferred that such horizontal layer conductors 35 now lying on top of each other in layers can be formed and the component is selectively traversed by the current flow in a specific layer, as shown in FIG 21 is shown.

Dort ist erkennbar, dass lediglich eine obere Schicht im Bauteil 1 vom wärmeerzeugenden Strom im Schichtleiter 35 durchflossen wird, während der untere Schichtleiter 35 wegen der Absenkung des Maschinentisches 8 aus dem Bereich des Stromflusses herausgenommen ist.There it can be seen that there is only one upper layer in the component 1 from the heat-generating electricity in the shift supervisor 35 is traversed while the lower shift leader 35 because of the lowering of the machine table 8th is removed from the area of current flow.

Auch auf diese Weise ist es möglich, eine selektive schichtweise Erwärmung von Schichten des Bauteils 1 über seitlich herangeführte Kontakteinsätze 4 zu erreichen.In this way, too, it is possible to selectively heat layers of the component in layers 1 via laterally brought contact inserts 4th to reach.

Die Ausführungsbeispiele nach den 19 bis 21 können in jeder beliebigen Weise mit den Ausführungsbeispielen nach den 2 bis 18 kombiniert werden. Es wird demzufolge auch der Kombinationsschutz aus allen gezeichneten Ausführungsbeispielen in jeder beliebigen Kombination untereinander oder in Alleinstellung beansprucht.The embodiments according to 19th until 21 can in any way with the embodiments according to 2 until 18th be combined. Accordingly, the combination protection from all the illustrated exemplary embodiments is also claimed in any combination with one another or individually.

Die 22 bis 24 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von geeigneten Stromdurchflüssen, die selbstverständlich auch temperatur-abhängig elektrisch geregelt sein können. Der Stromdurchfluss wird bevorzugt in Abhängigkeit von der Erwärmung des Bauteils geregelt und kann beispielsweise nach dem Strom-Zeit-Diagramm in 22 aus einer etwa kontinuierlich bei Position 43 ansteigenden Stromkurve 42a bestehen, die bei Position 44 wieder abgeschaltet wird, um bei Position 43 nach einer gewissen Ruhezeit wieder eingeschaltet zu werden.the 22nd until 24 show various exemplary embodiments of suitable current flows, which of course can also be electrically regulated as a function of temperature. The current flow is preferably regulated as a function of the heating of the component and can, for example, according to the current-time diagram in 22nd from an approximately continuous at position 43 rising current curve 42a exist, which at position 44 is switched off again to at position 43 to be switched on again after a certain period of rest.

Ein anderer möglicher Stromdurchfluss ist beispielsweise in 23 gegeben, wo ein reiner Rechteckstrom an der Stromkurve 42b gezeigt ist.Another possible current flow is, for example, in 23 given, where a pure rectangular current is shown on the current curve 42b.

Ebenso ist nach dem Strom-Zeit-Diagramm in Position 24 ein bogenförmig verlaufender Strom möglich.It is also in position according to the current-time diagram 24 an arc-shaped stream is possible.

Die sich durch Schraffur ergebende Stromleistung (Wärmeleistung) ist in den 22 bis 24 eingezeichnet. Es kann ein üblicher Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz verwendet werden. So ist die Verwendung von Gleichströmen möglich, und es können auch Ströme in höherer Frequenz verwendet werden.The current output (heat output) resulting from hatching is in the 22nd until 24 drawn. A common alternating current with a frequency of 50 Hz can be used. It is thus possible to use direct currents, and currents with a higher frequency can also be used.

Der Strom, die Spannung und die sich hieraus ergebende Leistung, welche ein Maß für die Erwärmungsleistung im Bauteil ist, sind frei wählbar und hängen von den erforderlichen physikalischen Gegebenheiten ab, in welcher Weise das schichtweise erzeugte Bauteil in welcher Schicht erwärmt werden soll.The current, the voltage and the resulting power, which is a measure of the heating power in the component, are freely selectable and depend on the required physical conditions, in which way the component produced in layers is to be heated in which layer.

Die Erfindung ist im Übrigen nicht auf den Einsatz eines einzigen Energiestrahls 15 aus einer einzigen Energiequelle 14 beschränkt. Es kann vorgesehen sein, dass ein erster Energiestrahl 15 zur schichtweisen Herstellung des Bauteils 1 verwendet wird und dass mit einem zweiten andersartigen Energiestrahl oder weiteren Energiestrahlen die stromleitende Struktur schichtweise aus dem Pulverbett 24 erzeugt wird.Incidentally, the invention is not based on the use of a single energy beam 15th from a single source of energy 14th limited. It can be provided that a first energy beam 15th for the production of the component in layers 1 is used and that with a second different energy beam or further energy beams the electrically conductive structure layer by layer from the powder bed 24 is produced.

Es kann auch vorgesehen werden, dass die Zusammensetzung des Pulvers im Pulverbett 24 in jeweils einer horizontalen Schicht verändert wird. Beispielsweise kann die Pulverzusammensetzung an den Orten, wo die stromleitende Struktur aus dem Pulverbett aufgeschmolzen wird eine andere sein, als vergleichsweise die Pulverzusammensetzung an den Orten, wo das metallische Bauteil 1 erzeugt wird.It can also be provided that the composition of the powder in the powder bed 24 is changed in one horizontal layer at a time. For example, the powder composition at the locations where the electrically conductive structure is melted from the powder bed can be different from, in comparison, the powder composition at the locations where the metallic component 1 is produced.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
BauteilComponent
22
BauplattformBuild platform
33
Elektrischer LeiterElectrical conductor
44th
Kontakteinsatz aContact insert a
55
Isolatorinsulator
66th
Isolator-EinsatzInsulator insert
77th
TrägerschichtCarrier layer
88th
MaschinentischMachine table
99
Isolator-EinsatzInsulator insert
1010
Strompfade a, b, cCurrent paths a, b, c
1111
Strompfad-AbschnittRung section
1212th
PulvermaterialPowder material
1313th
Wischerwiper
1414th
EnergiequelleEnergy source
1515th
EnergiestrahlEnergy beam
1616
Spiegelmirrors
1717th
VorratseinheitStorage unit
1818th
ProduktionseinheitProduction unit
1919th
PulverdepotPowder depot
2020th
HubtischLift table
2121
PfeilrichtungDirection of arrow
2222nd
ÜberstandGot over
2323
PfeilrichtungDirection of arrow
2424
PulverbettPowder bed
2525th
SeitenwandSide wall
2626th
PfeilrichtungDirection of arrow
2727
Porenschicht (von 5)Pore layer (of 5)
2828
Bindeschicht (von 6)Tie layer (of 6)
2929
StromquellePower source
3030th
KontaktspitzeContact tip
3131
PulverpartikelPowder particles
3232
Bauteil-RaumComponent space
3333
Abstanddistance
3434
FertigungsraumManufacturing room
3535
Schichtleiter a, b, cShift supervisor a, b, c
3636
VerbindungsstegConnecting bridge
3737
Radialbereich (Pulver)Radial area (powder)
3838
Schicht a, b, cLayer a, b, c
3939
KontaktschichtContact layer
4040
Kontaktfläche (oben)Contact surface (top)
4141
Kontaktfläche (unten)Contact surface (below)
4242
Stromkurve a, b, cCurrent curve a, b, c
4343
Positionposition
4444
Positionposition
4545
Schichtleiter a, b, cShift supervisor a, b, c
4646
Verbindungssteg a, b, cConnecting web a, b, c
4747
VerbindungsstegConnecting bridge
4848
Verbindungsschicht a, bLink layer a, b
4949
Oberfläche (von 1)Surface (of 1)
5050
Stromcurrent

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 3013502 B1 [0003, 0019, 0026, 0031, 0036]EP 3013502 B1 [0003, 0019, 0026, 0031, 0036]
  • DE 102013212620 A1 [0019]DE 102013212620 A1 [0019]
  • DE 102015012844 A1 [0025, 0026]DE 102015012844 A1 [0025, 0026]

Claims (14)

Verfahren zur additiven oder generativen Herstellung von metallischen Bauteilen (1), bei dem das Bauteil (1) lagenweise in einem Pulverbett (24) durch Aufschmelzen von das Pulverbett bildenden Partikeln mit mindestens einem Energiestrahl (15) aus mindestens einer Energiequelle (14) schichtweise auf einer Bauplattform (2) aufgebaut wird, wobei eine konduktive oder induktive Erwärmung des Bauteils (1) stattfindet, und das Bauteil (1) während der schichtweisen Herstellung von einem Strom (50) durchflossen ist, der zu einer Erwärmung des Bauteils (1) führt, wobei im Pulverbett ein oder mehrere Strompfade (10, 50) durch selektives Aufschmelzen des Pulvermaterials hergestellt werden, und die Stromzuführung über die Bauplattform (2) über mindestens ein in der Bauplattform (2) angeordnetes stromleitendes Zuleitungsende (3) und mindestens einem stromleitenden Ableitungsende (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei der schichtweisen Herstellung des Bauteils (1) im Pulverbett eine beidseits neben dem Bauteil (1) angeordnete oder das Bauteil mindestens teilweise umschließende pulvergenerierte, stromleitende vertikale Struktur (38, 38a,b,c) aufgeschmolzen wird, die jede beliebige Bauteilschicht in jeder beliebigen Höhe über der Bauplattform (2) stromleitend mit der Stromquelle (29) verbindet und dass die elektrische Kontaktierung der stromleitenden Struktur (38, 38a,b,c) auf der Bauplattform (2) stattfindet.A method for the additive or generative production of metallic components (1), in which the component (1) is layered in a powder bed (24) by melting the particles forming the powder bed with at least one energy beam (15) from at least one energy source (14) a building platform (2) is built, with a conductive or inductive heating of the component (1) takes place, and the component (1) is flowed through during the layer-by-layer production of a current (50), which leads to a heating of the component (1) , one or more current paths (10, 50) being produced in the powder bed by selective melting of the powder material, and the power supply via the construction platform (2) via at least one current-conducting lead end (3) arranged in the construction platform (2) and at least one current-conducting discharge end (3) takes place, characterized in that when the component (1) is produced in layers in the powder bed, one on both sides Powder-generated, electrically conductive vertical structure (38, 38a, b, c) arranged next to the component (1) or at least partially enclosing the component is melted, which conducts any desired component layer at any desired height above the construction platform (2) with the power source (29 ) connects and that the electrical contacting of the electrically conductive structure (38, 38a, b, c) takes place on the construction platform (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pulvergenerierte stromleitende Struktur als turmartiger Schichtleiter (38) ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the powder-generated electrically conductive structure is designed as a tower-like layer conductor (38). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die turmartige pulvergenerierte stromleitende Struktur als mechanische Stützstruktur für die Abstützung des Bauteils (1) ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the tower-like powder-generated electrically conductive structure is designed as a mechanical support structure for supporting the component (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene des Bauteils (1) auf dem einem in der Bauplattform (2) versenkt angeordneten Isolator (5) durch „Verkrallen“ des geschmolzenen Pulvers in den Poren des Isolatorwerkstoffes des Isolators (5) lagengesichert festgelegt wird.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the first level of the component (1) is secured in position on an insulator (5) sunk in the construction platform (2) by "clawing" the molten powder in the pores of the insulator material of the insulator (5). Vorrichtung zur additiven oder generativen Herstellung von metallischen Bauteilen (1), bei dem das Bauteil (1) lagenweise in einem Pulverbett (24) durch Aufschmelzen von das Pulverbett bildenden Partikeln mit mindestens einem Energiestrahl (15) aus mindestens einer Energiequelle (14) schichtweise auf einer Bauplattform (2) aufgebaut wird, wobei eine konduktive oder induktive Erwärmung des Bauteils (1) stattfindet, und das Bauteil (1) während der schichtweisen Herstellung von einem Strom (50) durchflossen ist, der zu einer Erwärmung des Bauteils (1) führt, wobei im Pulverbett ein oder mehrere Strompfade (10, 50) durch selektives Aufschmelzen des Pulvermaterials hergestellt werden, und die Stromzuführung über die Bauplattform (2) über mindestens ein in der Bauplattform (2) angeordnetes stromleitendes Zuleitungsende (3) und mindestens einem stromleitenden Ableitungsende (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei der schichtweisen Herstellung des Bauteils (1) im Pulverbett neben dem Bauteil (1) eine pulvergenerierte, stromleitende vertikale Struktur (38, 38a,b,c) in der Art eines Schichtleiters (35) angeordnet ist und dass die elektrische Kontaktierung der stromleitenden Struktur (38, 38a,b,c) durch Kontakteinsätze (4, 4a) auf der Bauplattform (2) erfolgt.Device for the additive or generative production of metallic components (1), in which the component (1) is layered in layers in a powder bed (24) by melting the particles forming the powder bed with at least one energy beam (15) from at least one energy source (14) a building platform (2) is built, with a conductive or inductive heating of the component (1) takes place, and the component (1) is flowed through during the layer-by-layer production of a current (50), which leads to a heating of the component (1) , one or more current paths (10, 50) being produced in the powder bed by selective melting of the powder material, and the power supply via the construction platform (2) via at least one current-conducting lead end (3) arranged in the construction platform (2) and at least one current-conducting discharge end (3) takes place, characterized in that in the layer-by-layer production of the component (1) in the powder bed in addition to the Ba uteil (1) a powder-generated, electrically conductive vertical structure (38, 38a, b, c) is arranged in the manner of a layer conductor (35) and that the electrical contacting of the electrically conductive structure (38, 38a, b, c) by contact inserts (4 , 4a) takes place on the construction platform (2). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am Bauteil (1) angeschlossenen, stromführenden vertikalen und horizontalen Leiterbahnen (35, 45) und Kontakte (39, 40, 41) aus den geschmolzenen Partikeln (31) des Pulverbetts (24) gebildet sind.Device according to Claim 5 , characterized in that the current-carrying vertical and horizontal conductor tracks (35, 45) and contacts (39, 40, 41) connected to the component (1) are formed from the melted particles (31) of the powder bed (24). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitende Kontaktierung (3, 4, 41) des Bauteils (1) an der Oberfläche der Bauplattform (2) angeordnet ist.Device according to Claim 5 or 6th , characterized in that the electrically conductive contact (3, 4, 41) of the component (1) is arranged on the surface of the construction platform (2). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitende Kontaktierung des Bauteils (1) durch im Pulverbett (24) aufgeschmolzene Schichtleiter (35, 45) erfolgt.Device according to one of the Claims 5 until 7th , characterized in that the electrically conductive contacting of the component (1) takes place through layer conductors (35, 45) melted in the powder bed (24). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die stromleitenden pulvergeschmolzenen Strukturen von der Stromeinführungsstelle ausgehend in der Art eines umgedrehten Tannenbaumprofils vertikal nach oben erweitern, um eine verbesserte Stromdichte in einem von der bodenseitigen Kontaktfläche entfernten Ende des Bauteils zu erreichen.Device according to one of the Claims 5 until 8th , characterized in that the electrically conductive, powder-melted structures, starting from the current introduction point, expand vertically upwards in the manner of an inverted fir tree profile in order to achieve an improved current density in an end of the component remote from the bottom contact surface. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bauplattform (2) mindestens ein Isolator (5) angeordnet ist, durch den die Leiter (3) für die Stromzuführung in die stromführende Struktur (38) hindurchgreifen.Device according to one of the Claims 5 until 9 , characterized in that at least one insulator (5) is arranged in the construction platform (2), through which the conductors (3) for supplying power to the current-carrying structure (38) reach. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) auf der Oberfläche mindestens eines Isolators (5) hergestellt wird, und dass die Oberfläche eine als Porenschicht (27) ausgebildete raue Oberfläche aufweist.Device according to one of the Claims 5 until 10 , characterized in that the component (1) is produced on the surface of at least one insulator (5), and that the surface has a rough surface designed as a pore layer (27). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Isolator (5) ein mindestens ein das Bauteil tragender Isolatoreinsatz (6) angeordnet ist, in dessen Isolatormaterial fein verteilte schmelzfähige Pulverpartikel (31) integriert sindDevice according to Claim 11 , characterized in that at least one insulator insert (6) carrying the component is arranged in the insulator (5), in the insulator material of which finely distributed meltable powder particles (31) are integrated Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung der Bodenseite des Bauteils (1) in Verbindung mit den bodenseitig angeordneten Kontakteinsätzen (4) die Kontakteinsätze 4 fest und leitfähig mit zugeordneten Kontaktspitzen (30) verbunden sind, die etwa spitzen- oder keilförmig ausgebildet sind und eine elektrisch isolierte Trägerschicht (7) durchdringen.Device according to one of the Claims 5 until 12th , characterized in that for electrical contacting of the bottom side of the component (1) in connection with the contact inserts (4) arranged on the bottom side, the contact inserts 4 are firmly and conductively connected to associated contact tips (30) which are approximately pointed or wedge-shaped and have a penetrate electrically insulated carrier layer (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schichtleiter (35b) über horizontale Verbindungsstege (36) mit zugeordneten Kontaktflächen (40) elektrisch stromleitend an den Seitenflächen des Bauteils (1) anlegt, um so einen selektiven Stromfluss durch verschiedene Schichten des Bauteils (1) zu ermöglichen.Device according to one of the Claims 5 until 13th , characterized in that the layer conductor (35b) is applied to the side surfaces of the component (1) in an electrically current-conducting manner via horizontal connecting webs (36) with associated contact surfaces (40) in order to enable a selective current flow through different layers of the component (1) .
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