DE102020116972A1

DE102020116972A1 - Verfahren und Vorrichtung zur additiven Fertigung

Info

Publication number: DE102020116972A1
Application number: DE102020116972.8A
Authority: DE
Inventors: Henning Janssen; Florian Schmidt; Christian Brecher; Daniel Zontar
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2021259428A1; US11820047B2; EP4171853A1; JP2023532008A; US20230211548A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur additiven Fertigung, bei dem ein Bauteil mittels eines ein Ausgangsmaterial verfestigenden Energiestrahls schichtweise hergestellt wird während das Ausgangmaterial von einer an einem Basiselement angeordneten Basisfläche gehalten wird, wobei während der Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit dem Energiestrahl das Basiselement mit einer Rotationskomponente bewegt wird, wird vorgeschlagen, dass das Ausgangsmaterial mittels einer durch die Rotationskomponente erzeugten Zentrifugalbeschleunigung auf der Basisfläche gehalten wird.Eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, umfassend ein Basiselement (2, 16, 29, 35) mit einer Basisfläche (3, 15, 30, 36) zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials (4), zur Einstrahlung eines Energiestrahls (8, 41) in Richtung auf die Basisfläche (3, 15, 30, 36) eingerichtete Energiestrahleinstrahlungsmittel (9, 22, 31, 38, 39), und Basiselementantriebsmittel zur Bewegung des Basiselements (2, 16, 29, 35) mit einer eine Basiselement-Rotationsachse aufweisenden Rotationskomponente kennzeichnet sich dadurch, dass die Basisfläche (3, 15, 30, 36) sich entlang einer zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Richtung erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Additive Fertigung im Sinne der hier betroffenen Erfindung meint die schichtweise Herstellung von Bauteilen aus einem Ausgangsmaterial, welches z. B. pulverförmig vorliegt, unter Einstrahlung eines Energiestrahls, z.B. eines Laserstrahls oder eines Elektronenstrahls. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise das selektive Laserschmelzen (englisch Selective Laser Melting), auch Laser Powder Bed Fusion (LPBF) genannt, das selektive Lasersintern (z.B. SLS) oder das Elektronenstrahlschmelzen bekannt. Durch den schichtweisen Aufbau können in den dreidimensionalen Bauteilen komplexe innere und äußere Strukturen realisiert werden, wie z.B. Kühlkanäle oder Stützstrukturen. Die additive Fertigung bietet, insbesondere unter Einsatz von Laserstrahlen, ein hohes Potential für die Realisierung von digital gesteuerten Prozessketten im Sinne der Industrie 4. So können späte Kundenkopplungspunkte vorgesehen und standardisierte Halbzeuge eingesetzt werden. Anwendungsgebiete sind insbesondere der Automotivebereich, die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik sowie der Werkzeug- und Maschinenbau.
Die additive Fertigung hat sich seit der Entwicklung des LPBF-Verfahrens im Jahre 1999 vorrangig für die schnelle Herstellung von Prototypen sowie für kleine bis mittelgroße Serien spezifischer Bauteile etabliert. Die additive Fertigung bringt seither in wachsenden Bereichen einen Paradigmenwechsel von weitgehend subtraktiven Prozessketten hin zu generativen Verfahren. Bislang findet die additive Fertigung allerdings noch relativ geringe Anwendung in der Produktion von hochvolumigen Bauteilen, da dort die etablierten Verfahren in der Regel noch wirtschaftlicher sind.
Die in vielen Fällen geringe Wirtschaftlichkeit additiver Fertigungsverfahren liegt in den bislang vergleichsweise geringen Bauraten und damit einhergehenden hohen Bauteilkosten. Zudem erfordern die additiv gefertigten Oberflächen oftmals eine Nachbearbeitung. Weitere Probleme können durch Restporositäten im Bauteil sowie Verlust von teurem, pulverförmigen Grundmaterial aufgrund geringer Verfahrenseffizienz auftreten.
Bislang hat sich für die additive Fertigung eine Maschinenkinematik mit kartesischem Koordinatensystem durchgesetzt, in der Regel mit einem Pulverbett, welches nach Fertigstellung einer Schicht des Bauteiles abgesenkt wird, und einer 2-achsigen Strahlführung für den Energiestrahl.
In einigen Verfahrensvarianten der additiven Fertigung wird ein Gasstrom, insbesondere aus einem eine Oxidation des Ausgangsmaterials verhindernden Schutzgas, eingesetzt.
Aus der EP 3 357 606 A1 ist eine Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen bekannt, bei der der Laserstrahl mit seinem Bearbeitungspfad derart über das Pulverbett geführt wird, dass bei der Bearbeitung entstehende Partikel durch einen auf das Bauteil gerichteten Gasstrom nicht auf das unbearbeitete Pulverbett geblasen werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Richtung des Gasstromes konstant, während die Richtung des Bearbeitungspfades durch eine Scannereinheit der Laservorrichtung geändert werden kann.
Aus der DE 10 2018 109 737 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei denen ein Laser zum selektiven Sintern eines Pulvermaterials in einer Aufbaukammer eingesetzt wird, wobei die Aufbaukammer ringförmig aufgebaut ist und relativ zu einem Pulverablagesystem und dem Laser rotiert. Der Materialauftrag erfolgt dabei im Wesentlichen mit einer Aufbaurichtung parallel zur Basiselement-Rotationsachse. Auf diese Weise können mehrere, im Ring verteilte Bauteile additiv gefertigt werden, wobei derselbe Laserscanner nacheinander an verschiedenen Bauteilen Bauteilschichten sintern kann, während gleichzeitig für ein anderes Bauteil neues Pulver aufgebracht werden oder abgestreift werden kann. Somit soll ein höherer Durchsatz ermöglicht werden.
Eine ähnliche Offenbarung ergibt sich aus der EP 2 983 896 B1 , der zufolge in einer Prozesskammer einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen ein Träger für ein herzustellendes Werkstück und ein Pulververteiler zur Erzeugung eines Pulverbettes vorgesehen sind, wobei der Pulververteiler und der Träger der Achse drehbar angeordnet sind. Ein topfförmiger Aufbau des Trägers soll bewirken, dass sich bei einer Drehung des Trägers die zylindrische Wand zusammen mit dem Boden dreht, wodurch eine Relativbewegung zwischen der Wand der Prozesskammer, in der das Pulverbett hergestellt wird, und dem sich drehenden Boden der Prozesskammer, der als Basis für die herzustellenden Werkstücke dient, vermieden wird.
Aus der CN 206839165 U ist ein 3D-Druckverfahren bekannt, mit dem Zylinder oder auch Hohlzylinder mit größerem Durchmesser von z.B. mehr als 2 m herstellbar sein sollen. Hierfür wird mit einem insgesamt zylinderförmig ausgebildeten 3D-Drucker gearbeitet, wobei die Hauptaufbaurichtung parallel zur Zylinderachse ausgerichtet ist.
Die CN 108015278 B offenbart eine 3D-Druckervorrichtung, bei der in einem zylinderförmigen Pulververteiler das Pulver mit einer um eine z-Achse rotierenden Struktur auf einem zur z-Achse senkrechten Boden verteilt wird. Der Aufbau zu druckender Bauteile erfolgt parallel zu dieser z-Achse.
Die DE 10 2010 041 284 A1 offenbart ein Verfahren zum selektiven Lasersintern, bei dem der Pulverauftrag mittels eines rotierenden Pulververteilers erfolgt, dessen Drehachse im Inneren eines ringförmig geschlossenen Querschnitts des herzustellenden Bauteils und senkrecht zur Oberfläche des Pulverbettes ausgerichtet ist. Der Laserstrahl soll dabei zumindest während eines ersten linienförmigen Energieeintrags der gekrümmten Kontur des Bauteils folgend derart geführt werden, dass die Kontur durch das gesinterte Material stufenlos nachgebildet wird.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur additiven Fertigung zur Verfügung zu stellen, welche eine zum Stand der Technik alternative Kinematik aufweist und welche neue Möglichkeiten der Beeinflussung des Ausgangsmaterials sowie der Prozessführung bietet.
Hinsichtlich des Verfahrens wird das technische Problem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Verfahrensansprüchen.
Somit wird also bei einem Verfahren zur additiven Fertigung, bei dem ein Bauteil mittels eines ein Ausgangsmaterial verfestigenden Energiestrahls schichtweise hergestellt wird während das Ausgangmaterial von einer an einem Basiselement angeordneten Basisfläche gehalten wird, wobei während der Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit dem Energiestrahl das Basiselement mit einer Rotationskomponente bewegt wird, vorgeschlagen, das Ausgangsmaterial mittels einer durch die Rotationskomponente erzeugten Zentrifugalbeschleunigung auf der Basisfläche zu halten.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt also das Ausgangsmaterial auf der Basisfläche nicht aufgrund der Gravitationsbeschleunigung auf, sondern bleibt aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung auf der Basisfläche haften. Die Rotationskomponente der Bewegung weist dabei eine geeignete Winkelgeschwindigkeit auf, die ein Abgleiten oder Abfallen des Ausgangsmaterials von der Basisfläche, zum Beispiel aufgrund der Gravitationsbeschleunigung, verhindert.
Auf diese Weise ist eine völlig neue Kinematik für das additive Verfahren gegeben, die zudem eine neue Einflussmöglichkeit auf den Zustand des Ausgangsmaterials oder auf verschiedene Parameter des Fertigungsprozesses bietet. So kann über die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsbewegung Einfluss z.B. auf die Porenbildung, den Energieeintrag oder bei Einsatz eines Gases, z. B. eines Schutzgases, auf den Gasstrom genommen werden. Es ist auch möglich, unterschiedliche Ausrichtungen der Rotationsachse der Rotationskomponente vorzusehen, z.B. parallel oder senkrecht zur Richtung der Gravitationsbeschleunigung, oder jede beliebige andere Ausrichtung. Während des Verfahrens kann Ausrichtung der Rotationsachse auch geändert werden.
Liegt das Ausgangsmaterial beispielsweise in Pulverform vor, kann durch eine Variation der Winkelgeschwindigkeit die Pulverdynamik beeinflusst werden. Steigende Rotationsgeschwindigkeiten führen zu höheren Anpresskräften der Pulverpartikel aneinander in einem Pulverbett, wodurch Denudation, also ein ungewünschter Abtrag von Pulverpartikeln oder ganzen Schichten aufgrund von Gasströmen oder sonstigen Einflüssen, oder ein Abspritzen von Pulverpartikeln (Spatter Ejection) verringert werden können. Zudem kann über die Zentrifugalbeschleunigung die Größe und/oder Anzahl von Poren oder Gaseinschlüssen im Bauteil beeinflusst werden. Eine Einflussnahme über die Zentrifugalbeschleunigung ist auch bei anderen Formen des Ausgangsmaterials, zum Beispiel bei einem viskosen Ausgangsmaterial möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgeführt werden, dass der Betrag der auf das Ausgangsmaterial wirkenden Zentrifugalbeschleunigung mindestens dem Betrag der Gravitationsbeschleunigung entspricht. In diesem Fall ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zu betreiben, wenn die Basiselement-Rotationsachse der Rotationskomponente senkrecht zur Gravitationsbeschleunigung ausgerichtet ist. Die Zentrifugalbeschleunigung kann auch ein Mehrfaches der Gravitationsbeschleunigung, z.B. der Erdbeschleunigung, betragen, z.B. mindestens 20 m/s² oder mindestens 50 m/s² oder mindestens 100 m/s². Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Zentrifugalbeschleunigung gezielt einzustellen.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, die Zentrifugalbeschleunigung während eines Fertigungsprozesses zu variieren, also zum Beispiel auch im Laufe der Fertigung desselben Bausteins. Damit kann während des Prozesses auf völlig neue Weise auf das Prozessgeschehen Einfluss genommen werden. So könnte durch eine Änderung der Zentrifugalbeschleunigung zum Beispiel die Dichte des Ausgangsmaterials beeinflusst werden, was wiederum Einfluss auf die Struktur eines zu fertigenden Bauteils haben kann. Es könnte z. B. erreicht werden, dass Gaseinschlüsse aufgrund höheren Druckes im Ausgangsmaterial in Richtung auf die Rotationsachse wandern und die Anzahl von Poren im Bauteil verringert wird.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass das Bauteil mit Schichten aufgebaut wird, deren lokale Flächennormalen zumindest eine Hauptkomponente parallel oder antiparallel zur Zentrifugalbeschleunigung aufweisen. Das Ausgangsmaterial wird in der Regel eine innere Oberfläche annehmen, deren lokale Flächennormale antiparallel zur Zentrifugalbeschleunigung ausgerichtet ist. In entsprechender Weise können auch die im Bett des Ausgangsmaterials durch Verfestigung, zum Beispiel durch Schweißen, Sintern oder nach einem Schmelzen, erzeugten Bauteilschichten ausgerichtet sein. Die Abfolge der aufgebauten Bauteilschichten erstreckt sich somit in der Regel radial in Richtung auf die Basiselement-Rotationsachse.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass auf demselben Basiselement im selben Fertigungsverfahren mindestens zwei Bauteile aufgebaut werden. Diese Bauteile können in Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung voneinander beabstandet sein.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so ausgeführt werden, dass auf dem Basiselement mindestens ein in Umfangsrichtung der Basisfläche geschlossenes Bauteil aufgebaut wird. Ein solches Bauteil kann zum Beispiel ringförmig, rohrförmig oder hohlzylinderförmig sein. Es können gleichzeitig oder nacheinander mehrere in Umfangsrichtung geschlossene Bauteile gefertigt werden, die in Axialrichtung zueinander beabstandet sind. Das Bauteil oder mindestens eines der Bauteile kann insbesondere rotationssymmetrisch sein.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass das Basiselement zumindest bereichsweise hohlzylinderförmig ist und als Basiselement-Rotationsachse der Rotationskomponente die Längsmittelachse der Hohlzylinderform verwendet wird.
Das Basiselement kann aber auch von der Hohlzylinderform abweichen oder Strukturen, zum Beispiel Vertiefungen, Kammern oder Stege, in der Basisfläche, aufweisen, welche die Form des zu erstellenden Bauteils mitbestimmen können.
Die Bewegung des Basiselements kann auch von einer reinen Rotation abweichen. So kann die Rotation zum Beispiel mit weiteren Bewegungskomponenten, zum Beispiel einer Schwenkbewegung um eine zur Basiselement-Rotationsachse der Rotationskomponente senkrechten Schwenkachse oder mit Translationsbewegung(en), kombiniert werden, sodass weitere Einflussmöglichkeiten auf das zu verfestigende Ausgangsmaterial gegeben sind.
Hinsichtlich einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, umfassend ein Basiselement mit einer Basisfläche zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials, zur Einstrahlung eines Energiestrahls in Richtung auf die Basisfläche eingerichtete Energiestrahleinstrahlungsmittel und Basiselementantriebsmittel zur Bewegung des Basiselements mit einer eine Basiselement-Rotationsachse aufweisenden Rotationskomponente ist das technische Problem dadurch gelöst, dass die Basisfläche sich entlang einer zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Richtung erstreckt. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Vorrichtungsansprüchen.
Eine Erstreckung der Basisfläche entlang der zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Richtung bedeutet nicht, dass die Basisfläche einen zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Flächenvektor aufweisen muss, also parallel zur Basiselement-Rotationsachse verläuft. In Richtung der Basiselement-Rotationsachse gesehen kann die Basisfläche also auch zumindest streckenweise geneigt verlaufen. Wie weiter unten ausgeführt wird, kann die Basisfläche also insbesondere von einer Hohlzylinderform abweichen.
Die Energiestrahleinstrahlungsmittel können beispielsweise Mittel zur Strahlformung oder Mittel zur Strahlführung, z. B. eine oder mehrere Strahlungsleitfasern, Spiegel oder andere optische Elemente, oder eine Scannereinrichtung aufweisen. Der Energiestrahl kann ein Laserstrahl sein oder ein sonstiger zur Verfestigung des Ausgangsmaterial geeigneter Energiestrahl sein, z.B. ein Elektronenstrahl oder, insbesondere bei Flüssigkeiten als Ausgangsmaterial, ein mit UV-Strahlung gebildeter Strahl.
Die Basiselementantriebsmittel sind so eingerichtet, das Basiselement mit einer hinreichend hohen Winkelgeschwindigkeit zu rotieren, um das Ausgangsmaterial aufgrund der auf ihm wirkenden Zentrifugalbeschleunigung auf der Basisfläche zu halten. Dabei entspricht vorzugsweise der Betrag der auf das Ausgangsmaterial wirkenden Zentrifugalbeschleunigung mindestens dem Betrag der Gravitationsbeschleunigung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mindestens eine Bewegungsachse für die Bewegung zumindest eines Teils der Energiestrahleinstrahlungsmittel aufweisen. Bei dem beweglichen Teil der Energiestrahleinstrahlungsmittel kann es sich z. B. um einen Strahlausgang handeln, dem der Energiestrahl über geeignete Mittel zugeführt wird, z. B. Spiegel, Strahlführungsfaser und/oder anderen optischen Elementen.
Dabei kann mindestens eine der Bewegungsachsen eine Rotationsachse oder eine Schwenkachse sein. Somit ist es möglich, dass die Energiestrahleinstrahlungsmittel oder deren beweglicher Teil mit dem Basiselement in gleicher Orientierung und Winkelgeschwindigkeit rotieren oder schwenken. Für den Schichtaufbau kann der Energiestrahl durch geeignete Mittel, wie zum Beispiel mit einer Scannereinrichtung oder mit sonstigen Strahlablenkungsmitteln, die Teil der Energiestrahleinstrahlungsmittel oder gesondert vorgesehen sind, über das Ausgangsmaterial geführt werden. Die Rotation oder die Schwenkbewegung der Energiestrahleinstrahlungsmittel oder des beweglichen Teils hiervon muss aber nicht zwangsläufig in der Winkelgeschwindigkeit mit der Rotation des Basiselements übereinstimmen. Es ist auch denkbar, die Rotation oder die Schwenkung der Energiestrahleinstrahlungsmittel oder des beweglichen Teils hiervon zeitweise auszusetzen oder eine Winkelgeschwindigkeit einzusetzen, welche von der Winkelgeschwindigkeit des Basiselements abweicht.
Wenn die Energiestrahleinstrahlungsmittel oder der bewegliche Teil hiervon nicht rotierend oder schwenkend sind oder in ihrer Winkelgeschwindigkeit von der des Basiselements abweichen, kann die Einstrahlung mit der Rotation des Basiselements koordiniert werden, zum Beispiel indem der Energiestrahl immer dann aktiviert oder zur Einstrahlung auf das Ausgangsmaterial oder das Bauteil freigegeben wird, wenn der zu bearbeitende Bereich des Ausgangsmaterials oder das bereits zum Teil gefertigte Bauteil eine geeignete Position erreicht hat. In diesem Fall ist eine gepulste Bestrahlung gegeben, also eine Bestrahlung, die während einer Umdrehung des Basiselements relativ zum Energieeinstrahlungsmittel einmal oder mehrfach unterbrochen wird. Die Einstrahlzeit lässt sich zum Beispiel aus der Rotationsgeschwindigkeit des Basiselements und dem aktuellen Innendurchmesser des Ausgangsmaterials, zum Beispiel des Pulverbetts, und dem Durchmesser des auftreffenden Energiestrahls berechnen. Des Weiteren können die Zeitpunkte, zu denen die Einstrahlung auf das Ausgangsmaterial oder das Bauteil einsetzt und/oder endet, mit der Winkelposition des Basiselements synchronisiert werden. Bei in Umfangsrichtung der Rotationsbewegung der Basisfläche geschlossenen Bauteilen kann die Strahleinwirkung auch im Zuge mindestens einer Umdrehung des Basiselements durchgehend erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgeführt werden, dass mindestens eine der Bewegungsachsen eine Translationsachse, insbesondere eine Linearachse ist. Eine solche Translationsachse kann auch zusätzlich zu der mindestens einen Rotationsachse für das Energiestrahleinstrahlungsmittel oder für das bewegliche Teil hiervon vorgesehen werden. Die mindestens eine Translationsachse kann insbesondere für eine Bewegung parallel und/oder senkrecht zur Basiselement-Rotationsachse vorgesehen sein. Dabei kann die Translationsachse, welche zumindest eine Komponente parallel zur Basiselement-Rotationsachse aufweist, derart ausgestaltet sein, dass sie ein Hineinfahren in einen Basiselement-Innenraum oder ein Herausfahren hieraus zumindest eines Teils der Energieeinstrahlungsmittel oder des beweglichen Teils hiervon ermöglicht.
Rotationsachsen, Schwenkachsen und Translationsachsen können sich im Bereich oder in der Nähe der Basiselement-Rotationsachse befinden oder einen radialen Abstand dazu aufweisen. Ein solcher Abstand kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das Basiselement einen großen Durchmesser von zum Beispiel mehr als 1 m aufweist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgeführt sein, dass Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und/oder Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials und/oder Mittel zur Zuführung eines Gases und/oder Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten, innerhalb eines von der Basiselement-Rotationsachse durchlaufenen und zumindest zum Teil von der Basisfläche umgebenen Basiselement-Innenraums angeordnet sind oder für den Betrieb der Vorrichtung darin angeordnet werden können.
So können beispielsweise die Energiestrahleinstrahlungsmittel oder ein Teil hiervon, z. B. der Strahlausgang der Energiestrahleinstrahlungsmittel, etwa mittig in der parallel zur Basiselement-Rotationsachse gegebenen axialen Erstreckung der Basisfläche angeordnet sein. Entsprechendes gilt für die weiteren vorgenannten im Basiselement-Innenraum angeordneten Mittel. Diese Mittel oder die Energiestrahleinstrahlungsmittel oder der Teil hiervon können aber auch auf unterschiedlichen Positionen entlang der axialen Erstreckung angeordnet sein.
Die vorgenannten Mittel, einschließlich der Energiestrahleinstrahlungsmittel oder des Teils hiervon, können sich aber auch derart in axialer Richtung erstrecken, dass die Basisfläche auf zumindest nahezu ihrer gesamten axialen Erstreckung bedient werden kann, z.B. mit Ausgangsmaterialauftrag und/oder Glätten, Verteilen oder Abtragen von Ausgangsmaterial und/oder Zuführung/Absaugen eines Gases.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass die Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten axial und/oder radial verschiebbar sind. Somit kann auf vielfältige Weise das Verfahren zur additiven Fertigung beeinflusst werden. Insbesondere ist es möglich, gleichzeitig an mindestens einer Stelle der Basisfläche das Ausgangsmaterial zu verfestigen und an mindestens einer anderen Stelle der Basisfläche Ausgangsmaterial aufzutragen. Die axiale Verschiebbarkeit kann dabei so weitgehend sein, dass der Strahlausgang und/oder die weiteren vorgenannten Mittel auch aus dem Basiselement hinausgeführt werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass die Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten rotierbar oder schwenkbar, insbesondere mit einer zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Rotations- oder Schwenkachse, gelagert sind.
Die Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten können synchron zum Basiselement rotieren oder schwenken oder sich auf einer Kreis- oder Spiralbahn bewegen, um dem Bearbeitungsort, zum Beispiel am Bauteil, zu folgen. Es ist aber auch denkbar, die vorgenannten Mittel nicht oder mit einer von der Winkelgeschwindigkeit des Basiselements abweichenden Winkelgeschwindigkeit zu rotieren oder zu schwenken nutzen und stattdessen die Einstrahlung der Energiestrahlung mit der Rotation des Basiselements derart zu koordinieren, dass die Energiestrahlung nur im Bereich der zu fertigenden Schichten des Bauteils auf das Ausgangsmaterial auftrifft. In diesem Falle kann ein gepulster oder diskontinuierlicher Betrieb der Energiestrahleinstrahlungsmittel gegeben sein.
Bei einer Schwenkbewegung oder einer Rotation des Mittels zum Auftrag des Ausgangsmaterials kann das Ausgangsmaterial zum Beispiel über eine Rotationsdurchführung zugeführt werden, z.B. über mindestens ein offenes axiales Ende des Basiselements. Es ist aber auch denkbar, den notwendigen Vorrat des Ausgangsmaterials oder einen Teil hiervon im Inneren des Basiselements anzuordnen. Falls erforderlich, kann zum Nachfüllen des Vorrats die Fertigung unterbrochen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit unterschiedlichsten Größen des Basiselements gefertigt werden. Innere Durchmesser für die Basisfläche im Bereich von 1 m oder 2 m oder mehr sind denkbar und ermöglichen somit die Anordnung der benötigten Elemente, wie z. B. Energiestrahleinstrahlungsmittel oder der Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten, im Basiselement-Innenraum. Aber auch Durchmesser von deutlich weniger als 1 m können je nach gewünschter Geometrie selbstverständlich sinnvoll sein.
Die Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials können durch eine einheitliche Einrichtung realisiert werden, z.B. durch einen Applikator für das Ausgangsmaterial und eine daran angeordnete Rakel. Die Mittel zum Verteilen des Ausgangsmaterials können auch solche sein, die mittels eines Gasstroms wirken, insbesondere Mittel, welche eine Düse, z. B. eine Schlitzdüse aufweisen. Der Gasstrom kann alternativ oder zusätzlich auch zum Glätten eingesetzt werden.
Der besondere Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt es zudem, den Bauraum für das Basiselement oder die gesamte Vorrichtung in axialer Richtung unabhängig vom Durchmesser des Basiselements auf einfache Weise zu verändern. Somit kann in axialer Richtung die nutzbare Basisfläche bei Bedarf erweitert oder verkürzt werden, zum Beispiel durch einen Austausch des Basiselements oder Verwendung eines in der axialen Ausdehnung veränderbaren Basiselements.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch so ausgebildet sein, dass in einer zur Basiselement-Rotationsachse senkrechten Schnittebene die Basisfläche die Basiselement-Rotationsachse zumindest auf dem überwiegenden Umfang konzentrisch umschließt. Soweit die Basisfläche die Basiselement-Rotationsachse über sämtliche die Basisfläche schneidenden Schnittebenen konzentrisch und vollständig umschließt, bildet die Basisfläche einen Rotationskörper. Die Basisfläche kann aber auch einem unvollständigen Rotationskörper entsprechen, der in Umfangsrichtung die Basiselement-Rotationsachse nicht vollständig umschließt, sondern in Umfangsrichtung mindestens eine Unterbrechung aufweist, so dass Strahlung oder Materie von außen in den Basiselement-Innenraum eingeführt werden kann oder den Basiselement-Innenraum verlassen kann, z.B. zum Entfernen überschüssigen Ausgangsmaterials.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass die Basisfläche zumindest in einem sich in einer zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Richtung erstreckenden Teilbereich und zumindest auf dem überwiegenden Umfang zylinderflächenförmig ist. So kann das Basiselement z. B. streckenweise als Hohlzylinder ausgeformt sein.
Die Basisfläche kann in Richtung seiner axialen Erstreckung gesehen an ihren Enden jeweils sich von der Basisfläche, vorzugsweise senkrecht, in Richtung auf die Basiselement-Rotationsachse erstreckende Abschlusswände aufweisen, die das Ausgangsmaterial, zumindest während der Rotation des Basiselements im Basiselement halten. Mindestens eine Abschlusswand kann auch beweglich oder entfernbar sein, um ein Entleeren des Basiselements zu erleichtern.
Grundsätzlich kann das Basiselement an einem oder beiden axialen Enden so weit geöffnet sein, dass hierüber der Energiestrahl oder Ausgangsmaterial oder weitere Elemente, z. B. die Energiestrahleinstrahlungsmittel oder eines Teils hiervon und/oder die Mittel zum Auftragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten, zugeführt werden können. Hierfür kann das Basiselement an beiden Enden völlig frei von Wänden oder Halterungen sein. Lagerung und/oder Antrieb des Basiselements können bei Bedarf von außen, zum Beispiel über Walzen, erfolgen.
Soweit die bisherige Beschreibung und die Ansprüche das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Bauteil, einem Basiselement, einer Basisfläche oder einem Energiestrahl, oder sonstigen Elementen jeweils im Singular darstellt, so ist dies beispielhaft und keine Einschränkung. So umfasst die Erfindung auch Varianten mit mehr als einem dieser Elemente, z.B. können zwei oder mehr jeweils mindestens eine Basisfläche aufweisende Basiselemente oder zwei oder mehr Energiestrahlen vorgesehen sein. Es können auch mehrere gegeneinander abgegrenzte Basisflächen in dem Basiselement oder in mindestens einem der Basiselemente verwirklicht sein.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren beschrieben.
Es zeigt schematisch und in Teildarstellung

1: eine erste Ausführungsform einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen im axialen Querschnitt,
2: eine zweite Ausführungsform einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen im seitlichen Querschnitt,
3: eine dritte Ausführungsform einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen mit Fertigung eines rotationssymmetrischen Bauteils mit innenliegenden Strukturen, und
4: eine vierte Ausführungsform einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen mit zwei Laseroptiken für eine parallele Bearbeitung.

Die Figuren zeigen die jeweilige Anlage zum selektiven Laserschmelzen nicht in Ihrer Vollständigkeit, sondern jeweils beschränkt auf die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile. So verfügen die Anlagen jeweils insbesondere noch über Antriebsmittel, Steuereinheiten sowie Zuführeinrichtungen für Laserstrahlung und Ausgangsmaterial.
1 zeigt schematisch in einem axialen Querschnitt eine erste Ausführungsform 1 einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen (im Folgenden kurz erste LPBF-Anlage 1 genannt). Die erste LPBF-Anlage 1 weist ein Basiselement 2 auf, von dem in der Darstellung der 1 allein eine hohlzylinderförmige Basisfläche 3 zu erkennen ist.
Das Basiselement 2 wird durch hier nicht dargestellte Antriebsmittel rotiert. Als Ausgangsmaterial für die additive Fertigung wird hier beispielhaft ein Pulver 4 eingesetzt, welches mit einem Pulverapplikator 5 auf die Basisfläche 3 aufgetragen wird. Aufgrund der Rotationsbewegung, deren Richtung durch einen Pfeil dargestellt ist, und der damit einhergehenden Zentrifugalbeschleunigung bleibt das Pulver 4 auf der Basisfläche 3. Mit dem Pulverauftrag wird ein Pulverbett 7 erzeugt. Der Pulverapplikator 5 kann in Umfangsrichtung relativ zur Basisfläche 3 verfahren werden, z.B. allein durch die Rotation des Basiselements 2 oder zusätzlich durch gesonderte, hier nicht dargestellte Antriebsmittel.
Eine Rakel 6 sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers 4. Ein Energiestrahl in Form eines Laserstrahls 8 wird über eine Laseroptik 9 auf das Pulverbett 7 eingestrahlt. Mit dem Laserstrahl 8 wird das Pulver im Pulverbett 7 in einer Schicht selektiv aufgeschmolzen, wobei die lateralen Schichtdimensionen des zu erstellenden Bauteils durch eine Bewegung des Laserstrahls 8 und die Schichtdicken durch die Höhe der jeweils neuen Pulverschicht bestimmt werden. Mit dem Erkalten der aufgeschmolzenen Schicht verfestigt sich das Material zu einer ersten Schicht eines gewünschten Bauteils 10, welches auf diese Weise sukzessive aufgebaut wird. Die korrekte Fokussierung des Laserstrahls 8 auf das Pulverbett kann durch eine Veränderung der Laseroptik 9 erfolgen oder durch ein Verschieben der Laseroptik 9 relativ zur Rotationsachse des Basiselements 2 erreicht werden. Die Verschiebung der Laseroptik 9 kann zum Beispiel über eine erste Linearachse 11 erfolgen.
Die Laseroptik 9 kann auch in weiteren Richtungen bewegt werden, zum Beispiel über eine zweite, hier nicht dargestellte Linearachse, parallel zur Rotationsachse des Basiselements 2. Alternativ kann die Laseroptik sich über die gesamte, für die Fertigung des Bauteils benötigte axiale Länge erstrecken oder auf eine entsprechende Strecke mittels einer hier nicht gesondert dargestellten Scannereinheit einwirken, so dass eine Verschiebung der Laseroptik 9 parallel zur Basiselement-Rotationsachse nicht erforderlich ist.
Mittels eines Schutzgas-Applikators 12 wird im Bereich der additiven Fertigung ein Schutzgas ausgegeben, welches mittels eines Gassammlers 13 aufgefangen wird. Es ist ersichtlich, dass der Auftrag des Pulvers 4 und die Fertigung des Bauteils 10 gleichzeitig erfolgen können.
Der vom Schutzgas-Applikator 12 emittierte Gasstrom kann auch die Verteilung und Glättung des Pulvers 4 im Pulverbett 7 unterstützen oder auch bewirken, sodass auf die Rakel 6 verzichtet werden kann.
Der Schutzgas-Applikator 12, der Gassammler 13 und/oder der Pulverapplikator 5 können radial und/oder axial verfahrbar sein. Die radiale Verfahrbarkeit ist hilfreich zu Anpassung an das wachsende Bauteil. Die axiale Verfahrbarkeit kann zur Anpassung an einen sich in axialer Richtung verschiebenden Bearbeitungsbereich dienen. Der Schutzgas-Applikator 12, der Gassammler 13, und/oder der Pulverapplikator 5 können sich aber auch in axialer Richtung über den gesamten Bearbeitungsbereich erstrecken.
Die Laseroptik 9, der Schutzgas-Applikator 12, der Gassammler 13 und/oder der Pulverapplikator 5 können synchron zum Basiselement 2 rotieren, schwenken oder sich auf einer Kreis- oder Spiralbahn bewegen, um dem Bearbeitungsort, zum Beispiel am Bauteil 10, zu folgen. Die Laseroptik 9 kann in diesem Fall kontinuierlich betrieben werden. Es ist aber auch denkbar, zum Beispiel die Laseroptik 9 ohne Rotationsachse auszugestalten oder diese zumindest zeitweise nicht oder mit einer von der Winkelgeschwindigkeit des Basiselements abweichenden Winkelgeschwindigkeit zu nutzen und stattdessen die Lasereinstrahlung mit der Rotation des Basiselements 2 derart zu koordinieren, dass die Laserstrahlung nur im Bereich der zu fertigenden Schichten des Bauteils 10 auf das Pulverbett 7 auftrifft. In diesem Falle ist ein gepulster oder diskontinuierlicher Betrieb des Lasers gegeben.
2 zeigt schematisch im Querschnitt eine zweite LPBF-Anlage 14 mit einem eine hohlzylinderförmige Basisfläche 15 aufweisenden Basiselement 16, welches trommelförmig ist und einen Antriebsstutzen 17 für den Eingriff eines hier nicht dargestellten Antriebselements für das Basiselement 16 aufweist. Das Basiselement 16 umfasst neben einem Bodenstück 18 und der Umfangswand 19 für die Basisfläche 15 eine vordere Abschlusswand 20 mit einer Öffnung 21, welche den Zugang für eine Laseroptik 22 mit einer Zuleitung 28 und einer axialer Linearführung 23 erlaubt. Außerhalb des Basiselements 16 ist eine radiale Linearführung 27 für die Laseroptik 22 vorgesehen. Die radiale Linearführung 27 kann alternativ auch innerhalb des Basiselements 16 angeordnet werden.
Weitere Elemente, wie z. B. ein Pulverapplikator oder ein Schutzgas-Applikator, sind der besseren Übersichtlichkeit halber in 2 nicht dargestellt, können aber über die Öffnung 21 ebenfalls eingeführt werden und in ihrer räumlichen Position veränderbar sein, zum Beispiel über Linearführungen oder über Rotations- oder Schwenkachsen.
Mit der dargestellten zweiten LPBF-Anlage 14 werden zum Beispiel zwei Bauteile 24 und 25 gefertigt, die in Umfangsrichtung des Basiselements 16 geschlossen sein können und beispielsweise jeweils eine Ringform aufweisen.
3 zeigt schematisch ein Basiselement 29 mit Basisfläche 30 einer dritten LPBF-Anlage 26 im Querschnitt, wobei das Basiselement 29 in Richtung des Pfeiles rotiert. Im Basiselement 29 ist eine Laseroptik 31 angeordnet, mittels der durch additive Fertigung aus einem Pulverbett 32 ein ringförmig geschlossenes Bauteil 33 mit Hohlräumen 34 hergestellt wird, von denen nur einer mit einer Bezugszahl versehen ist.
4 zeigt schematisch ein Basiselement 35 mit Basisfläche 36 einer vierten LPBF-Anlage 37 im Querschnitt, wobei das Basiselement 35 in Richtung des Pfeiles rotiert. Im Basiselement 35 sind eine erste Laseroptik 38 und eine zweite Laseroptik 39 angeordnet, die gleichzeitig unterschiedliche Stellen eines Pulverbettes 40 mit Laserstrahlung 41 für die gleichzeitige Schichtbildung an zwei unterschiedlichen Bauteilen 42 und 43 beaufschlagen. Wenn das Basiselement in seiner Rotation um einen geeigneten Winkel weiterrotiert ist, können die Laseroptiken 38 und 39 zwei weitere Bauteile 44 und 45 gleichzeitig mit jeweils einer Schicht versehen. Mittels der beiden Laseroptiken 38 und 39 kann auch ein sich in Umfangsrichtung weiter ausdehnendes, insbesondere ein in Umfangsrichtung geschlossenes Bauteil gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen bearbeitet werden. Hier nicht dargestellte Mittel zum Auftrag des Pulvers und/oder zur Beströmung mit einem Schutzgas können ebenfalls - zum Beispiel entsprechend der Anzahl der Laseroptiken 38, 39 - mehrfach vorgesehen werden.
Sämtliche vorgestellten Ausführungsbeispiele können hinsichtlich der Anzahl der vorgestellten Elemente, wie Laseroptiken, Bauteilen, Pulverapplikatoren, Rakel, Schutzgas-Applikatoren und/oder Gassammlern, in geeigneter Weise variiert werden. Als Ausgangsmaterial ist anstelle von Pulver in den dargestellten Ausführungsbeispielen auch ein alternatives Material, wie zum Beispiel ein viskoses Ausgangsmaterial, z.B. eine Flüssigkeit, denkbar. Zudem kann anstelle der Laserstrahlung auch eine alternative Energiestrahlung, zum Beispiel Elektronenstrahlung oder ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung), eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Erste LPBF-Anlage
2: Basiselement
3: Basisfläche
4: Pulver
5: Pulver Applikator
6: Rakel
7: Pulverbett
8: Laserstrahl
9: Laseroptik
10: Bauteil
11: Erste Linearachse
12: Schutzgas-Applikator
13: Gassammler
14: Zweite LPBF-Anlage
15: Basisfläche
16: Basiselement
17: Antriebsstutzen
18: Bodenstück
19: Umfangswand
20: Vordere Abschlusswand
21: Öffnung
22: Laseroptik
23: Axiale Linearführung
24: Bauteil
25: Bauteil
26: Dritte LPBF-Anlage
27: Radiale Linearführung
28: Zuleitung
29: Basiselement
30: Basisfläche
31: Laseroptik
32: Pulverbett
33: Bauteil
34: Hohlraum
35: Basiselement
36: Basisfläche
37: Vierte LPBF-Anlage
38: Erste Laseroptik
39: Zweite Laseroptik
40: Pulverbett
41: Laserstrahlung
42: Bauteil
43: Bauteil
44: Bauteil
45: Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3357606 A1 [0007]
DE 102018109737 A1 [0008]
EP 2983896 B1 [0009]
CN 206839165 U [0010]
CN 108015278 B [0011]
DE 102010041284 A1 [0012]

Claims

Verfahren zur additiven Fertigung, bei dem ein Bauteil mittels eines ein Ausgangsmaterial verfestigenden Energiestrahls schichtweise hergestellt wird während das Ausgangmaterial von einer an einem Basiselement angeordneten Basisfläche gehalten wird, wobei während der Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit dem Energiestrahl das Basiselement mit einer Rotationskomponente bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial mittels einer durch die Rotationskomponente erzeugten Zentrifugalbeschleunigung auf der Basisfläche gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der auf das Ausgangsmaterial wirkenden Zentrifugalbeschleunigung mindestens dem Betrag der Gravitationsbeschleunigung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Zentrifugalbeschleunigung im Laufe des Fertigungsverfahrens geändert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil schichtweise aufgebaut wird, wobei die lokalen Flächennormalen der Schichten zumindest eine Hauptkomponente parallel oder antiparallel zur Zentrifugalbeschleunigung aufweisen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf demselben Basiselement im selben Fertigungsverfahren mindestens zwei Bauteile aufgebaut werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Basiselement mindestens ein in Umfangsrichtung der Basisfläche geschlossenes Bauteil aufgebaut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement zumindest bereichsweise hohlzylinderförmig ist und als Basiselement-Rotationsachse der Rotationskomponente die Längsmittelachse der Hohlzylinderform verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bewegung des Basiselements die Rotationskomponente mit weiteren Bewegungskomponenten kombiniert wird.
Vorrichtung zur additiven Fertigung, umfassend - ein Basiselement (2, 16, 29, 35) mit einer Basisfläche (3, 15, 30, 36) zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials (4), - zur Einstrahlung eines Energiestrahls (8, 41) in Richtung auf die Basisfläche (3, 15, 30, 36) eingerichtete Energiestrahleinstrahlungsmittel (9, 22, 31, 38, 39), und - Basiselementantriebsmittel zur Bewegung des Basiselements (2, 16, 29, 35) mit einer eine Basiselement-Rotationsachse aufweisenden Rotationskomponente, dadurch gekennzeichnet, dass - die Basisfläche (3, 15, 30, 36) sich entlang einer zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Richtung erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der auf das Ausgangsmaterial wirkenden Zentrifugalbeschleunigung mindestens dem Betrag der Gravitationsbeschleunigung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch mindestens eine Bewegungsachse für die Bewegung zumindest eines Teils der Energiestrahleinstrahlungsmittel (9, 22, 31, 38, 39).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Bewegungsachsen eine Rotationsachse oder eine Schwenkachse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Bewegungsachsen eine Translationsachse, insbesondere eine Linearachse ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Auftragen (5) des Ausgangsmaterials (4) und/oder Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen des Ausgangsmaterials (4) und/oder Mittel zur Zuführung eines Gases (12) und/oder Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten (13) innerhalb eines von der Basiselement-Rotationsachse durchlaufenen und zumindest zum Teil von der Basisfläche umgebenen Basiselement-Innenraums angeordnet sind oder für den Betrieb der Vorrichtung darin angeordnet werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Auftragen (5) des Ausgangsmaterials (4) und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen (6) des Ausgangsmaterials (4) und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases (12) und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten (13) axial und/oder radial verschiebbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Auftragen (5) des Ausgangsmaterials (4) und/oder die Mittel zum Glätten, Verteilen und/oder Abtragen (6) des Ausgangsmaterials (4) und/oder die Mittel zur Zuführung eines Gases (12) und/oder die Mittel zum Absaugen eines Gases oder von Abfallprodukten (13) rotierbar oder schwenkbar gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zur Basiselement-Rotationsachse senkrechten Schnittebene die Basisfläche (3, 15, 30, 36) die Basiselement-Rotationsachse zumindest auf dem überwiegenden Umfang konzentrisch umschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisfläche zumindest in einem sich in einer zur Basiselement-Rotationsachse parallelen Richtung erstreckenden Teilbereich und zumindest auf dem überwiegenden Umfang zylinderflächenförmig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (2, 16, 29, 35) an zumindest einem axialen Ende eine sich von der Basisfläche (3, 15, 30, 36) in Richtung zur Basiselement-Rotationsachse erstreckende und bewegbare und/oder entfernbare Abschlusswand aufweist.