DE102020215305A1

DE102020215305A1 - Schichtbauverfahren

Info

Publication number: DE102020215305A1
Application number: DE102020215305.1A
Authority: DE
Inventors: Julia Schmidt-Petersen
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs 12a eines Bauteils 12. In einem ersten Schritt a) wird wenigstens eine Pulverschicht eines Werkstoffs auf wenigstens eine an einer Bauplattform 14 angeordnete Aufbau- und Fügezone 11 aufgetragen und in einem zweiten Schritt b) zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Belichten des Werkstoffs mit wenigstens einem Energiestrahl lokal verfestigt. Danach erfolgt im Schritt c) ein schichtweises Absenken der Bauplattform 14 um eine vordefinierte Schichtdicke. Im Schritt d) werden bei noch nicht fertig gestelltem Bauteil 12 bzw. Bauteilbereich 12a die Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des wenigstens einen Bauteilbereichs 12a wiederholt. Zum Lagern wenigstens eines Bauteilbereichs 12a gegenüber der Bauplattform 14 werden schrittweise wenigstens eine Stützaufnahme 20 und wenigstens zwei Stützabschnitte 16 aufgebaut.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schichtbauverfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs eines Bauteils, bei welchem wiederholt wenigstens eine Pulverschicht eines Werkstoffs auf wenigstens eine Aufbau- und Fügezone aufgetragen und zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch Belichten mit wenigstens einem Hochenergiestrahl schichtweise und lokal verschmolzen und/ oder versintert wird.
Bei so genannten additiven bzw. generativen Fertigungsverfahren wird ein Bauteil bzw. wenigstens ein Bauteilbereich schichtweise aufgebaut. Vorwiegend metallische Bauteile werden in der Regel durch Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelz- oder -sinterverfahren hergestellt. Dabei wird zunächst mit einem Beschichter schichtweise ein pulverförmiger Werkstoff im Bereich einer Aufbau- und Fügezone aufgetragen, um eine Pulverschicht zu bilden. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff lokal verfestigt, indem der Pulverschicht im Bereich der Aufbau- und Fügezone Energie mittels wenigstens einem Energiestrahl zugeführt wird, wodurch der Werkstoff schmilzt bzw. sintert und eine Bauteilschicht bildet. Der Energiestrahl wird dabei abhängig von einer Schichtinformation der jeweils herzustellenden Bauteilschicht gesteuert. Nach dem Verfestigen des Werkstoffs wird die Bauplattform, auf der das Bauteil bzw. der wenigstens eine Bauteilbereich angeordnet ist, schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt. Die genannten Schritte werden bis zur endgültigen Fertigstellung des gewünschten Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils wiederholt. Der Bauteilbereich bzw. das Bauteil wird dabei beispielsweise unmittelbar auf der absenkbaren Bauplattform und/ oder auf einer bereits auf der Bauplattform insbesondere generativ bzw. additiv erzeugten Stützstruktur aufgebaut.
Während der Herstellung von Metallbauteilen mit den oben genannten Verfahren ist eine Anbindung des hergestellten Teils an der Bauplattform vorgesehen, um Wärme aus dem Bauprozess abzuleiten und Spannungen und/ oder Deformation beim Aufbau eines Bauteils zu kompensieren, damit ein stabiler Bauprozess erfolgen kann. Eine feste Verbindung eines Bauteils mit der Bauplattform ermöglicht darüber hinaus eine Kompensation von Recoater- bzw. Beschichterkräften, die insbesondere während dem Auftragen einer Pulverschicht auf das Bauteil wirken sowie von Kräften, die aus einem Wärmeeintrag während des Bauprozesses resultieren.
Nachteilig an einer solchen festen Anbindung ist, dass die Bauteile fest mit der Bauplattform verbunden werden und nach Abschluss des Bauprozesses durch ein Trennverfahren von der Bauplattform getrennt werden müssen. Entsprechend ist das Entfernen von losem Werkstoffpulver und das Trennen der Bauteile von der Bauplattform insbesondere bei der parallelen Herstellung mehrerer Bauteile mit vergleichsweise großem Aufwand verbunden.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Schichtbauverfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs eines Bauteils vorzuschlagen, welches eine verbesserte Lagerung wenigstens eines Bauteilbereichs des hergestellten Bauteils gegenüber der Bauplattform ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Schichtbauverfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs eines Bauteils mit wenigstens folgenden Schritten vorgeschlagen:

a) Auftragen von wenigstens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf wenigstens eine an einer Bauplattform angeordnete Aufbau- und Fügezone;
b) lokales Verfestigen des Werkstoffs zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Belichten des Werkstoffs mit wenigstens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie;
c) schichtweises Absenken der Bauplattform um eine vordefinierte Schichtdicke; und
d) Wiederholen der Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des wenigstens einen Bauteilbereichs.

Es wird vorgeschlagen, zum Lagern wenigstens eines Bauteilbereichs des Bauteils gegenüber der Bauplattform schrittweise wenigstens eine Stützaufnahme auf der Bauplattform aufzubauen, wobei der wenigstens eine Bauteilbereich ausgehend von wenigstens zwei aneinander angrenzenden Stützabschnitten aufgebaut wird, welche an wenigstens einer Stützaufnahme gelagert sind, wobei die Stützaufnahme und die Stützabschnitte derart konstruktiv aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Stützabschnitte beim Aufbauen in Richtung quer zur Aufbaurichtung bzw. zur Absenkrichtung der Bauplattform an der Stützaufnahme abstützen können. In anderen Worten wird erfindungsgemäß bei einem generativem Verfahren, wie bspw. dem SLM-Verfahren, zusätzlich zum Aufbau des eigentlichen Bauteils eine Stützaufnahme ausgebildet, an welcher sich das Bauteil zumindest mit zwei separaten Abschnitten abstützt, um bspw. aus Beschichterkräften oder Wärmeverzug resultierende Querkräften oder Momenten standhalten zu können.
Schichtbauverfahren zum additiven Herstellen von Bauteilen gemäß den Schritten a) bis d) sind bekannt. Gegenüber dem üblichen unmittelbaren Anbinden eines Bauteilbereichs bzw. einer mit einem Bauteilbereich verbundenen Stützstruktur an die Bauplattform wird vorgeschlagen, auf der Bauplattform wenigstens eine Stützaufnahme aufzubauen. Eine solche Stützaufnahme ist üblicherweise fest mit der Bauplattform verbunden, wodurch eine Kompensation von Kräften möglich ist, die beispielsweise aus während dem Bauprozess auf das Bauteil wirkenden Kräften, wie Beschichterkräften und/ oder aus Kräften resultieren, die von Wärmespannungen insbesondere durch im Bauprozess eingebrachte Energie hervorgerufen werden. Zudem kann über eine solche Stützaufnahme auch Wärmeenergie in die Bauplattform abgeleitet werden.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird wenigstens ein Bauteilbereich ausgehend von wenigstens zwei aneinander angrenzenden Stützabschnitten aufgebaut, welche beispielsweise in die Bauteilgestaltung integriert sein können, oder nach der Fertigstellung des Bauteils von diesem entfernt werden. Die wenigstens zwei Stützabschnitte sind an wenigstens einer Stützaufnahme gelagert, welche den Bauteilbereich bzw. das Bauteil gegenüber der Bauplattform stützt. Werden mehrere Stützabschnitte an einem Bauteilbereich angeordnet können so werkstoffsparend auch größere Bauteilbereiche gegenüber der Bauplattform gelagert werden. Die Stützaufnahmen können dabei in jeder vorteilhaften Anordnung am Bauteil bzw. Bauteilabschnitt ausgebildet werden, wie beispielsweise in einem regelmäßigen, insbesondere rechtwinkligen Raster, kreisförmig oder in jeder anderen geeigneten Anordnung, die auch unregelmäßig sein kann. Die Stützabschnitte können am Bauteil bzw. Bauteilabschnitt einen jeweils gleichen Querschnitt aufweisen, am Übergang zum Bauteil bzw. Bauteilabschnitt aber auch mit verschiedenen Querschnitte angebunden sein.
Dabei kann abhängig von der Form und Gestaltung der Stützabschnitte und der wenigstens einen Stützaufnahme eine lose oder eine insbesondere leicht lösbare Verbindung (evtl. nach leichtem Ansintern) zwischen den Stützabschnitten und der wenigstens einen Stützaufnahme ausgebildet werden. Als lose Verbindung wird dabei im Rahmen der Erfindung eine insbesondere formschlüssige Verbindung verstanden, welche beispielsweise auch einen insbesondere aus Reibung resultierenden kraftschlüssigen Anteil aufweisen kann und deren Formschluss durch eine geeignete Bewegung der beiden Teile gegeneinander auflösbar ist. Als lösbar wird eine Verbindung verstanden, die insbesondere zumindest teilweise stoffschlüssig ausgebildet ist, sodass diese beispielsweise bereits mittels Handkraft lösbar ist. Insbesondere ist eine solche lösbare Verbindung ausgebildet, ohne aufwändiges Trennverfahren gelöst zu werden. Eine lösbare Verbindung weist beispielsweise wenigstens eine Sollbruchstelle wie eine Einschnürung auf, welche durch eine geeignete Einwirkung geringer Kräfte (Handkraft einer Person, evtl. unter Nutzung eines Werkzeugs wie einem Hebelwerkzeug oder einem Hammer) insbesondere auch manuell gelöst werden kann.
Der wenigstens eine Stützabschnitt ist dabei insbesondere so an einer Stützaufnahme gelagert, bzw. die Stützaufnahme ist so ausgebildet, dass Kräfte von den Stützabschnitten von der wenigstens einen Stützaufnahme aufgenommen und in die Bauplattform geleitet werden können. Abhängig von der Gestaltung des Bauteils bzw. des Bauteilbereichs und der Randbedingungen des vorgesehenen Schichtbauverfahrens können zwei oder beliebig viele Stützabschnitte und/ oder Stützaufnahmen am Bauteil bzw. dem entsprechenden wenigstens einen Bauteilbereich angeordnet sein.
Das vorgeschlagene Schichtbauverfahren ermöglicht es, Bauteile bzw. Bauteilbereiche insbesondere lose oder mit einer lösbaren Anbindung an die Bauplattform zu bauen. Damit müssen die entsprechenden Bauteile bzw. Bauteilbereiche auch nicht durch aufwändige Trennverfahren wie zum Beispiel Drahterodieren von der Bauplattform getrennt werden. Auf diese Weise wird die Nachbehandlung der Bauteile vereinfacht. Zusätzlich ist das vorgeschlagene Schichtbauverfahren vorteilhaft, wenn filigrane Strukturen aufgebaut werden, die beim Abtrennen von der Bauplattform beschädigt und insbesondere abbrechen können. Zusätzlich kann das vorgeschlagene Verfahren auch angewendet werden, wenn gegenüber der Bauplattform in Aufbaurichtung nach oben versetzte Strukturen von Bauteilen eine Lagerung gegenüber der Bauplattform erfordern und ein Entfernen einer entsprechenden Stützstruktur am Bauteil aber nur erschwert möglich ist. Insbesondere ermöglicht das vorgeschlagene Schichtbauverfahren das Herstellen auch großer Bauteile ohne oder mit einer leicht lösbaren Anbindung zur Bauplattform.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens verbleibt zwischen der Stützaufnahme und einem daran angeordneten Stützabschnitt ein insbesondere mit pulverförmigem Werkstoff gefüllter Spalt. Der Werkstoff im Spalt wurde entsprechend der vorbestimmten Belichtungsstrategie nicht mit einem Energiestrahl belichtet und verbleibt unverfestigt zwischen den verfestigten Bereichen der Stützaufnahme und des Stützabschnitts. Der Werkstoff verbleibt infolgedessen lose in dem Spalt angeordnet, wodurch der Stützabschnitt des Bauteils entsprechend lose mit der Stützaufnahme und damit der Bauplattform verbunden ist. Eine Wärmeableitung vom Bauteil über den Stützabschnitt und die Stützaufnahme in die Bauplattform ist über den unverfestigten Werkstoff weiterhin ausreichend möglich. Durch einen insbesondere mit pulverförmigem Werkstoff gefüllten Spalt ist die Stützaufnahme leicht vom Stützabschnitt trennbar. Sofern ein Bauteil neben einer Lagerung an der Bauplattform mittels Stützabschnitten, welche in Stützaufnahmen gelagert sind, keine feste bzw. verfestigte Verbindung zur Bauplattform aufweist, kann das Bauteil nach dessen Fertigstellung direkt aus dem verbleibenden, losem Werkstoff wie insbesondere einem Pulverbett der Maschine gezogen und weiterbearbeitet werden, wobei auch das Entfernen des verbleibenden unverbundenen Werkstoffs (Pulver) vom Bauteil durch die fehlende Verbindung zur Bauplattform aufgrund des geringeren Gewichts und der vereinfachten Handhabung erleichtert ist.
Bei einer Ausführungsform dieses Schichtbauverfahrens weist ein mit pulverförmigem Werkstoff gefüllter Spalt eine Breite im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,3 mm und insbesondere eine Breite im Bereich einer Korngröße des pulverförmigen Werkstoffs auf. Ein mit Werkstoff gefüllter Spalt mit einer Breite im vorgeschlagenen Bereich ermöglicht eine präzise Lagerung eines Stützabschnitts an einer Stützaufnahme. Insbesondere können innerhalb eines solchen Spalts geeignete Reibkräfte zwischen dem Stützabschnitt und der Stützaufnahme wirken, sodass auf einen Stützabschnitt ausgeübte Kräfte über den Spalt und den pulverförmigen Werkstoff an die Stützaufnahme und damit an die Bauplattform geleitet werden können. Ferner ermöglicht ein Spalt in der vorgeschlagenen Größe auch eine geeignete Wärmeübertragung zur Ableitung von Wärmeenergie aus dem Bauteil auf die Bauplattform. Zudem ist der jeweilige Abstand zwischen Stützabschnitt und Stützaufnahme groß genug, um bei deren Aufbau mittels eines Energiestrahls ein unerwünschtes Verbinden der beiden Elemente zu vermeiden.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens erweitert sich die wenigstens eine Stützaufnahme und/ oder die wenigstens zwei Stützabschnitte in Aufbaurichtung. Entsprechend kann ein Stützabschnitt bei dieser Ausführung beispielsweise eine sich erweiternde geometrische Form aufweisen, welche von einer Punkt- oder Linienlagerung an der Stützaufnahme ausgeht. Dabei kann diese beispielsweise kegel- oder pyramidenförmig ausgeführt sein („auf dem Kopf stehend“) oder beispielsweise in Form eines auf einer Kante oder Mantellinie liegenden Prismas. Eine sich in Aufbaurichtung erweiternde Form der Stützabschnitte und/ oder Stützaufnahme(n) ermöglicht insbesondere eine für das schichtweise Aufbauen eines Bauteils bei der additiven Fertigung geeignete Anbindung von Stützabschnitten an ein herzustellendes Bauteil bzw. herzustellenden Bauteilbereich sowie ein einfaches „Entformen“ von nicht (zu) fest mit der Bauplattform verbundenen Stützabschnitten in Richtung von der Bauplattform weg. Ferner können an den sich in Aufbaurichtung erweiternden, parallel bzw. konturnah verlaufenden Wänden von Stützabschnitt und Stützaufnahme senkrecht zur Aufbaurichtung wirkende Kräfte abgestützt werden, wodurch beispielsweise auf das Bauteil wirkende Beschichterkräfte oder durch (Wärme-) Spannungen im Bauteil entstehende, insbesondere geneigt oder senkrecht zur Aufbaurichtung wirkende Kräfte zumindest anteilig in die Bauplattform geleitet werden können. Die Neigung der Erweiterung gegenüber der Aufbaurichtung sich kann dabei auch wenigstens abschnittsweise ändern oder zwischen einem Stützabschnitt und einer diesen aufnehmenden Stützaufnahme variieren.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens erstreckt sich wenigstens ein Stützabschnitt in eine größere Aufbauhöhe als die jeweilige Stützaufnahme, an welcher der Stützabschnitt angeordnet ist. Abhängig von der Anzahl, Geometrie und Anordnung von Stützabschnitten sowie der von diesem aufzunehmenden bzw. gegenüber der Bauplattform abzustützenden Kräfte kann eine insbesondere seitliche d. h. quer zur Aufbaurichtung wirkende Lagerung bzw. Abstützung von Stützabschnitten erforderlich sein, wofür eine geeignet ausgebildete Stützaufnahme mit ausreichender Kraftaufnahme erforderlich ist. Andererseits erschwert eine größere Aufbauhöhe der Stützaufnahme aufgrund einer zusätzlichen Reibung zwischen Stützabschnitt und Stützaufnahme ein späteres Entnehmen des Stützabschnitts von der Stützaufnahme. Entsprechend kann es ausreichend sein, wenn Stützaufnahmen eine Aufbauhöhe von lediglich ca. 20 bis 40 % der Aufbauhöhe eines Stützabschnitts bis an dessen Anbindung zum Bauteil bzw. Bauteilbereich aufweisen. Andererseits können Stützaufnahmen erforderlich sein, welche sich bis etwa 70 bis 90 % der Aufbauhöhe eines Stützabschnitts bis zu dessen Anbindung zum Bauteil bzw. Bauteilbereich erstrecken. Selbstverständlich können abhängig vom Anwendungsfall auch Stützaufnahmen zweckmäßig sein, welche eine Aufbauhöhe in dem dazwischenliegenden Bereich von ca. 40 bis 70 % der Aufbauhöhe eines Stützabschnitts bis zu dessen Anbindung zum Bauteil bzw. zum Bauteilbereich aufweisen.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens wachsen wenigstens zwei Stützabschnitte eines Bauteilbereichs in einer vorbestimmten Aufbauhöhe zusammen. Insbesondere bei einer Ausgestaltung, bei welcher sich wenigstens zwei Stützabschnitte in Aufbaurichtung erweitern, nähern sich deren benachbarte Außenflächen immer weiter an. Bei einem ausreichend großen Neigungswinkel bzw. einer entsprechenden Aufbauhöhe der wenigstens zwei Stützabschnitte wachsen diese schließlich zusammen. Über dem „Vereinigungsbereich“ wird dann beispielsweise unmittelbar der von den Stützabschnitten gegenüber der Bauplattform gelagerte Bauteilbereich aufgebaut. Die Größe und die Geometrie des Zusammenwachsens bzw. der Anordnung von Stützabschnitten an einem solchen Vereinigungsbereich sollte insbesondere sorgfältig definiert sein, um in diesem Bereich insbesondere auch durch das Zusammenwachsen entstehende Spannungen im Bauteil zu vermeiden oder zu reduzieren und insbesondere auch deren Auswirkungen zu begrenzen. Insbesondere besteht bei einem Zusammenwachsen zweier oder mehrerer Stützabschnitte die Gefahr eines sogenannten „Aufschüsselns“ der sich über den Stützabschnitten bildenden Bauteiloberfläche. Dabei hebt sich der Rand dieser Fläche gegenüber der eigentlichen Aufbauhöhe an und erhöht dadurch die Gefahr für ein Anstoßen des Beschichters beim Auftrag einer Werkstoffschicht.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens wird wenigstens ein Bauteil bzw. Bauteilbereich ausgehend von wenigstens drei Stützabschnitten aufgebaut, welche in einer oder mehreren unterschiedlichen Aufbauhöhen zusammenwachsen. Wachsen wenigstens drei Stützabschnitte in einer etwa gleichen Aufbauhöhe und damit im Wesentlichen gleichzeitig zusammen, so verstärkt sich die Gefahr von auftretenden Spannungen sowie deren Stärke und damit beispielsweise auch die Gefahr des „Aufschüsseins“ der sich über den Stützabschnitten ausbildenden Bauteiloberfläche. Insbesondere können dabei die am Rand einer solchen Fläche angeordneten Stützabschnitte angehoben und aus der vorgesehenen Lage an der Stützaufnahme verschoben werden, wodurch abhängig von der Geometrie von Stützabschnitt und Stützaufnahme und dem Ausmaß der Verformung durch das Aufschüsseln zusätzliche Verformungen und Spannungen am bzw. im Bauteil entstehen. Entsprechend ist es vorteilhaft, soweit dies möglich ist, das Zusammenwachsen mehrerer Stützabschnitte in unterschiedlichen Aufbauhöhen anzuordnen, um das Einbringen von Spannungen und Verformungen durch sich vereinigende Stützabschnitte in das Bauteil und/ oder dessen Lagerung gegenüber der Bauplattform zu verringern.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens erweitert sich der Querschnitt der wenigstens einen Stützaufnahme und/ oder der wenigstens zwei Stützabschnitte des Bauteils in Aufbaurichtung wenigstens abschnittsweise insbesondere konisch oder konvex. Wie bereits ausgeführt, ermöglicht eine sich in Aufbaurichtung erweiternde Form von Stützabschnitten und/ oder Stützaufnahmen insbesondere eine für das schichtweise Aufbauen eines Bauteils bei der additiven Fertigung geeignete Anbindung von Stützabschnitten an ein herzustellendes Bauteil bzw. herzustellenden Bauteilbereich. Ferner vereinfacht sich dadurch das Entfernen der Stützabschnitte von den Stützaufnahmen weg in Richtung von der Bauplattform. Insbesondere ermöglicht eine „konturnahe“ Gestaltung von Stützabschnitten und Stützaufnahmen eine geeignete Übertragung von Kräften aus dem Aufbauprozess des Bauteils auf die Bauplattform.
Bei einer Ausführungsform dieses Schichtbauverfahrens erweitert sich wenigstens ein Stützabschnitt und/ oder wenigstens eine Stützaufnahme in Aufbaurichtung wenigstens abschnittsweise in einem Erweiterungswinkel gegenüber der Aufbaurichtung, welcher in einem Bereich von 5° bis 50°, insbesondere im Bereich von 10° bis 45° liegt und insbesondere 20° bis 40° beträgt. Der Erweiterungswinkel wird insbesondere abhängig von der Gestaltung des durch die Stützabschnitte gelagerten Bauteils bzw. Bauteilbereichs und der hierfür zur Verfügung stehenden Lagerfläche an der Bauplattform gewählt. So können geringere Erweiterungswinkel gegenüber der Aufbaurichtung eine größere Erstreckung eines Stützabschnitts zwischen Stützaufnahme und Bauteil bzw. Bauteilbereich ermöglichen, größere Erweiterungswinkel gegenüber der Aufbaurichtung können beispielsweise bei einer geringere Aufbauhöhe des Stützabschnitts eingesetzt werden. Insbesondere sind mit Stützabschnitten, welche geringere Erweiterungswinkel gegenüber der Aufbauhöhe aufweisen, bei geeigneter Gestaltung der Stützaufnahme größere Querkräfte auf die Stützaufnahme übertragbar. Insbesondere kann durch eine großflächigere Überlappung von Stützabschnitten und Stützaufnahmen eine Deformation des Bauteils bzw. Bauteilbereichs infolge eines „Aufschüsselns“ weitgehend vermieden werden.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens werden die wenigstens eine Stützaufnahme und ein daran angeordneter Stützabschnitt wenigstens abschnittsweise komplementär zueinander ausgebildet. Eine solche konturnahe Ausbildung von Stützaufnahme und Stützabschnitt ermöglicht eine vergleichsweise großflächige Übertragung von Kräften vom Stützabschnitt auf die Stützaufnahme. Insbesondere unterstützt eine derartige Gestaltung auch das Vermeiden von Deformationen des Bauteils infolge von Wärmespannungen und insbesondere Schrumpfung durch das Zusammenwachsen von wenigstens zwei Stützabschnitten am Bauteil.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens erweitert sich wenigstens ein Stützabschnitt und/ oder die wenigstens eine Stützaufnahme ausgehend von einem Punkt oder einer Linie in Aufbaurichtung. Ein solcher Punkt oder eine solche Linie kann hierbei insbesondere auch eine vergleichsweise geringe Flächenerstreckung aufweisen. Der Punkt oder die Linie ist dabei als Ausgang eines Stützabschnitts während dem Aufbauprozess insbesondere lose oder mit geringer Anbindung an eine Stützaufnahme ausbildbar. Entsprechend ist ausgehend von einem ersten Punkt oder einer ersten Linie ein insbesondere konisch oder sich erweiternd ausgebildeter Stützabschnitt aufbaubar.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens ist der mit pulverförmigem Werkstoff gefüllte Spalt an wenigstens einer Position aufgeweitet. Auf diese Weise kann ein Verklemmen des wenigstens einen Stützabschnitts in der Stützaufnahme verhindert werden, um ein einfaches Lösen des Bauteils von der Bauplattform zu ermöglichen. Die Stützaufnahme ist bei dieser Ausführungsform nur bereichsweise konturnah ausgeführt, wodurch sich in dem wenigstens einen weniger konturnahen Bereich ein größerer Spalt zwischen dem Stützabschnitt und der Stützaufnahme erstreckt.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens sind an der Bauplattform wenigstens zwei Stützaufnahmen miteinander verbunden ausgebildet. Die Ausbildung und Anordnung der wenigstens einen Stützaufnahme an der Bauteilplattform erfolgt abhängig von den Anforderungen an eine Stützung des hergestellten Bauteils bzw. Bauteilbereichs. Durch ein Verbinden von wenigstens zwei Stützaufnahmen können diese mechanisch stabiler ausgebildet werden, sodass diese insbesondere in Verbindung mit der Bauplattform größere Kräfte kompensieren und/ oder eine bessere Wärmeableitung zur Verfügung stellen können als eine einzeln ausgebildete Stützaufnahme.
Eine Ausführungsform des Schichtbauverfahrens weist als weiteren Schritt nach dem Fertigstellen des wenigstens einen Bauteilbereichs ein Abtrennen des wenigstens einen Stützabschnitts von dem wenigstens einen Bauteilbereich auf. Durch das Abtrennen des wenigstens einen Stützabschnitts erhält das Bauteil seine vorgesehene Gestalt. An diesen Schritt können sich noch weitere Schritte zu Herstellen der gewünschten Bauteiloberfläche anschließen.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens werden die Gestalt und Anordnung der wenigstens einen Stützaufnahme und/ oder der wenigstens zwei Stützabschnitte eines Bauteilbereichs mittels einer eine geeignete Software aufweisenden Rechnereinrichtung bestimmt. Dabei kann die Gestalt von Stützabschnitten und/ oder Stützaufnahme(n) für den vorgesehenen Anwendungsfall am Bauteil bzw. Bauteilbereich optimiert werden.
Bei einer Ausführungsform des Schichtbauverfahrens werden beim Bestimmen der Gestalt und Anordnung der wenigstens einen Stützaufnahme und der wenigstens zwei Stützabschnitte eines Bauteilbereichs die während des Schichtbauverfahrens auf das Bauteil wirkenden Kräfte und/ oder die Deformationskräfte berücksichtigt. Dies ermöglicht eine für das vorgesehene Schichtbauverfahren geeignete Gestaltung von Bauteil und Stützabschnitten bzw. Stützaufnahme(n) festzulegen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Schichtbauverfahrens zum additiven Herstellen von Bauteilen oder Bauteilbereichen;
2 eine schematische Darstellung von zwei beispielhaften Bauteilen bzw. Bauteilbereichen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Bauplattform gelagert sind;
3 eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Bauteils bzw. Bauteilbereichs, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Bauplattform gelagert ist;
4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Stützaufnahme zum Lagern eines Bauteils an der Bauplattform;
5 eine schematische Darstellung von zwei weiteren beispielhaften Bauteilen bzw. Bauteilbereichen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Bauplattform gelagert sind;
6 eine schematische Darstellung von zwei beispielhaften Bauteilen mit gegenüber der Bauplattform nach oben versetzten Bauteilbereichen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Bauplattform gelagert sind; und
7 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs eines Bauteils.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Schichtbauverfahrens zum additiven Herstellen von Bauteilen 12 bzw. Bauteilbereichen 12a. Dabei wird mittels eines Beschichters 13 jeweils eine Pulverschicht eines Werkstoffs auf wenigstens eine an einer Bauplattform 14 angeordnete Aufbau- und Fügezone 11 eines Bauteilbereichs 12a aufgetragen. Durch selektives Belichten des pulverförmigen Werkstoffs mit wenigstens einem Energiestrahl 15 wird der Werkstoff zum Ausbilden einer Bauteilschicht entsprechend einer vorbestimmten Belichtungsstrategie lokal verfestigt. Nach dem Herstellen jeder neuen Bauteilschicht wird die Bauplattform 14 schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt und die vorherigen Schritte wiederholt, bis das Bauteil 12 oder der wenigstens eine Bauteilbereich 12a fertig ist. Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Rechnereinrichtung 19 auf, welche die Gestalt und Anordnung der wenigstens einen Stützaufnahme 20 und/ oder der wenigstens zwei Stützabschnitte 16 eines Bauteilbereichs 12a mittels einer geeigneten Software bestimmt.
Während dem Bauprozess wirken verschiedene in 1 dargestellte Kräfte auf den Bauteilbereich 12a. Zunächst übt der Beschichter 13 während dem Aufbringen einer Pulverschicht eine in Richtung seiner Bewegung quer zur Aufbaurichtung A gerichtete Beschichterkraft FB auf die Aufbau- und Fügezone 11 aus. Zusätzlich wirken Kräfte FS, FB auf den Bauteilbereich 12a, die insbesondere aus Wärmespannungen und Schrumpfvorgängen beim Verfestigen des Werkstoffs resultieren. Beispielhaft sind in 1 Schrumpfkräfte FS dargestellt, welche durch eine Volumenverkleinerung des Bauteilbereichs 12a beim Abkühlen hervorgerufen werden und hiermit in Verbindung stehende Deformationskräfte FD, welche insbesondere auch zu einem „Aufschüsseln“, also einem Anheben der Ränder des gerade schichtweise aufgebauten Bauteilbereichs 12a führen können. Die Ausprägung und die Auswirkungen von Deformationskräften FD werden beispielsweise durch die Geometrie, den Wärmeeintrag und die Wärmeleitung innerhalb und weg vom aufgebauten Bauteilbereich 12a beeinflusst.
2 zeigt eine schematische Darstellung von zwei beispielhaften Bauteilen 12, die gemäß dem erfindungsgemäßem Verfahren an der Bauplattform 14 gelagert sind. Die Bauteile 12 sind nicht unmittelbar mit der Bauplattform 14 verbunden. Zum Lagern der Bauteile 12 gegenüber der Bauplattform 14 wurden schrittweise beispielsweise rotationssymmetrisch oder pyramidenförmig ausgebildete Stützaufnahmen 20 auf der Bauplattform 14 aufgebaut. Der jeweilige Bauteilbereich 12a wurde an den Stützaufnahmen 20 ausgehend von wenigstens zwei aneinander angrenzenden, ebenso rotationssymmetrisch oder pyramidenförmig ausgebildeten Stützabschnitten 16 aufgebaut. Die Stützabschnitte 16 der zwei in 2 beispielhaft dargestellten Bauteile 12 bzw. Bauteilbereiche 12a und damit auch die Bauteile 12 bzw. Bauteilbereiche 12a sind an den Stützaufnahmen 20 gegenüber der Bauplattform 14 gelagert.
Zwischen dem wenigstens einen Stützabschnitt 16 und der Stützaufnahme 20 kann entweder ein Spalt 17 ausgebildet sein, oder bei einer anderen Ausführung kann zwischen den Stützaufnahmen 20 und den Stützabschnitten 16 auch eine leicht lösbare stoffschlüssige Verbindung angeordnet sein, beispielsweise durch ein leichtes Ansintern wenigstens eines Stützabschnitts 16 an einer Stützaufnahme 20 insbesondere derart, dass das Bauteil 12 sich mit etwas Kraft insbesondere manuell lösen lässt. In gleicher Weise, und wie in 2 dargestellt, kann zwischen einer Stützaufnahme 20 und einem daran angeordneten Stützabschnitt 16 ein insbesondere mit pulverförmigem Werkstoff gefüllter Spalt 17 verbleiben. Ein mit pulverförmigem Werkstoff gefüllter Spalt 17 weist beispielsweise eine Breite im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,3 mm und insbesondere eine Breite im Bereich einer Korngröße des pulverförmigen Werkstoffs auf.
Das Bauteil 12 wird ausgehend von wenigstens zwei bis beliebig vielen, an Stützaufnahmen 20 ausgebildeten Stützabschnitten 16 schichtweise aufgebaut. Die Stützabschnitte 16 erweitern sich in Aufbaurichtung A und wachsen schließlich zusammen. Dabei vergrößert sich der Querschnitt der wenigstens einen Stützaufnahme 20 bzw. der Querschnitt des wenigstens einen Stützabschnitts 16 in Aufbaurichtung A wenigstens abschnittsweise insbesondere konisch oder konvex. Bei Zusammenwachsen wenigstens zweier Stützabschnitte 16 ändert sich der Schrumpfmittelpunkt von einer Schicht - die im dargestellten Beispiel nur einen Stützabschnitt 16 umfasst - zur nächsten Schicht, welche zwei oder mehrere Stützabschnitte 16 umfasst. Die daraus resultierenden Kräfte FS wirken auf die einzelnen Stützabschnitte 16, welche durch Deformationskräfte FD (vgl. 1) nach außen gelenkt werden. Die Stützabschnitte 16 stützen sich dadurch an den Stützaufnahmen 20 mit höheren Deformationskräften FD nach außen ab, welche von den Stützaufnahmen 20 abgestützt werden müssen, um den Effekt des „Aufschüsselns“ also einer Erhöhung der Bauteilränder zu vermeiden, um ein Hängenbleiben des Beschichters 13 am Bauteil 12 zu verhindern.
Beim rechts in 2 dargestellten Bauteil 12 wachsen in der gezeigten Schnittebene jeweils zwei Stützabschnitte 16 auf einer ersten Aufbauhöhe H1 zusammen, ein Zusammenwachsen dieser bereits vereinigten Stützabschnitte 16 erfolgt dann erst auf einer zweiten Aufbauhöhe H2. Auf diese Weise werden die aus dem Zusammenwachsen der Stützabschnitte 12 resultierenden Deformationskräfte FD auf die jeweiligen Aufbauhöhen H1 und H2 aufgeteilt, wodurch eine Verringerung der von den Stützabschnitten 16 auf die Stützaufnahmen 20 wirkenden Kräfte möglich ist. Auf diese Weise kann das Auftreten von Deformationen am Bauteil 12 beim Schichtbauverfahren verhindert werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Bauteils 12, das gemäß dem erfindungsgemäßem Verfahren an der Bauplattform 14 gelagert ist. Das dargestellte Bauteil 12 bzw. der Bauteilbereich 12a wird ausgehend von einer Vielzahl von Stützabschnitten 16 aufgebaut, welche in drei unterschiedlichen Aufbauhöhen H1 bis H3 zusammenwachsen und so die Schrumpfkräfte FS beim Zusammenwachsen der Stützabschnitte 16 reduzieren. Auch bei dieser Ausführung sind die Stützaufnahmen 20 an der Bauplattform 14 miteinander verbunden ausgebildet.
Wie in 3 ferner erkennbar ist, erweitern sich die Stützabschnitte 16 bei dieser beispielhaften Ausführung mit unterschiedlichen Erweiterungswinkeln α. An den äußeren Bereichen eines Bauteils 12 bzw. Bauteilbereichs 12a weisen die an den Außenseiten des Bauteilbereichs 12a angeordneten Stützabschnitte 16 kleinere Erweiterungswinkel α1 auf, wodurch deren Seiten nur eine geringe Neigung gegenüber der Aufbaurichtung A aufweisen. Wie bereits beschrieben, ist eine solche Ausführung geeignet, insbesondere aus Wärmespannungen oder Schrumpfvorgängen resultierende Kräfte zu kompensieren, da quer zur Aufbaurichtung A an den Stützabschnitten 16 nach außen wirkende Kräfte an den Stützaufnahmen 20 abgestützt werden. Die Stützabschnitte 16 können sich bei einer derartigen Gestaltung zusätzlich mit den Stützaufnahmen 20 „verklemmen“, wodurch sie während des Bauprozesses stabil gelagert sind, aber nach dem Bauprozess gelöst werden können. Insbesondere weiter innen an der gelagerten Bauteilfläche angeordnete Stützabschnitte 16 können größere Erweiterungswinkel α2 aufweisen, um ein einfaches Lösen von den Stützaufnahmen 20 zu ermöglichen und Material einzusparen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Stützaufnahme 20 zum Lagern eines beispielhaften Bauteils 12 an der Bauplattform 14. Die beiden Stützabschnitte 16 des Bauteils 12 erweitern sich parallel zur Stützaufnahme 20 ausgehend von zwei zueinander ausgerichteten Linien in Aufbaurichtung A. Die Stützaufnahme 20 ist entsprechend komplementär zu den beiden am Bauteil 12 angeordneten Stützabschnitten 16 aufgebaut, welche bei dieser besonderen Ausführung Teil der Außenkontur des quaderförmigen Bauteils 12 sind.
Bei dieser Ausführung ist das Bauteil 12 beispielsweise so angeordnet, dass sich der Beschichter 13 in Richtung der Ausgangslinien bewegt.
5 zeigt eine schematische Darstellung von zwei weiteren beispielhaften Bauteilen 12 bzw. Bauteilbereichen 12a, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Bauplattform 14 gelagert sind. Die links dargestellten Stützaufnahmen 20 sind jeweils separat auf der Bauplattform 14 angeordnet. Auf diese Weise kann Werkstoff für die Stützaufnahmen 20 eingespart und die Belichtungszeit verkürzt werden. Zusätzlich lassen sich die Stützaufnahmen 20 nach dem Fertigstellen des Bauteils 12 und dem Entfernen der Stützabschnitte 16 von den Stützaufnahmen 20 beispielsweise mittels Drahterodieren in vereinfachter Weise von der Bauplattform 14 lösen.
Beim links dargestellten Bauteil ist der Erweiterungswinkel α2 eingezeichnet, mit welchem sich die Stützabschnitte 16 erweitern, um sich im Bauprozess so gegen die Stützaufnahmen 20 abzustützen. Damit sind sie während des Schichtbauverfahrens stabil gelagert, um insbesondere auch Schrumpfkräfte beim Zusammenwachsen zweier Stützabschnitte 16 kompensieren zu können. Ferner sind sie dadurch nach der Fertigstellung des Bauteils 12 gut von der Bauplattform 14 lösbar. Ein sich ausgehend von einem Punkt erweiternder beispielhafter Stützabschnitt 16 kann gegenüber der Aufbaurichtung A einen Erweiterungswinkel α2 von wie dargestellt etwa 20° aufweisen. Abhängig von der Bauteilgestaltung kann beispielsweise auch ein Erweiterungswinkel α2 von 30°, 45° oder 60° oder jeder andere geeignete Erweiterungswinkel α2 vorgesehen werden.
Rechts in 5 ist ein Bauteilbereich 12a mit einem Stützabschnitt 16 dargestellt. Dieser ist im Gegensatz zu den bisher dargestellten flächig in den Stützaufnahmen 20 anliegenden Stützabschnitten 16 in einer Stützaufnahme 20 angeordnet, bei welcher der mit pulverförmigem Werkstoff gefüllte Spalt 17 an mehreren Positionen 18 aufgeweitet ist. Bei dieser Ausführungsform kann insbesondere die Gefahr eines Verklemmen des Stützabschnitts 16 in der Stützaufnahme 20 reduziert und ein einfaches Lösen des Bauteils 12 von der Bauplattform 14 ermöglicht werden.
Die Stützabschnitte 16 beider in 5 gezeigten Ausführungen erstrecken sich darüber hinaus in eine größere Aufbauhöhe als die Stützaufnahmen 20, an welcher die Stützabschnitte 16 angeordnet sind.
6 zeigt eine schematische Darstellung von zwei weiteren beispielhaften Bauteilen 12 mit gegenüber der Bauplattform 14 nach oben versetzten Bauteilbereichen 12a, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Bauplattform 14 gelagert sind. Die nach oben versetzten Bauteilbereiche 12a sind auf diese Weise gegenüber der Bauplattform 14 gelagert. Nach konventionellen Entfernen der Bauteile 12 mit den Stützstrukturen 22 von der Bauplattform 14, das üblicherweise mit einem Trennverfahren wie Drahterodieren erfolgt, können die an den nach oben versetzten Bauteilbereiche 12a angeordneten Stützabschnitte 16 ohne weiteres Trennverfahren von den an den Stützstrukturen 22 angeordneten Stützaufnahmen 20 gelöst werden. Das Verfahren kann ferner in Kombination mit einer Verwendung von anderen fest angebundenen Stützeinrichtungen durchgeführt werden, wie beispielsweise zum Herstellen filigraner oder innenliegender Strukturen.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs 12a eines Bauteils 12. In einem ersten Schritt a) wird wenigstens eine Pulverschicht eines Werkstoffs auf wenigstens eine an einer Bauplattform 14 angeordnete Aufbau- und Fügezone 11 aufgetragen und in einem zweiten Schritt b) zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Belichten des Werkstoffs mit wenigstens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie lokal verfestigt. Danach erfolgt im Schritt c) ein schichtweises Absenken der Bauplattform 14 um eine vordefinierte Schichtdicke. Im Schritt d) werden bei noch nicht fertig gestelltem Bauteil 12 bzw. Bauteilbereich 12a die Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des wenigstens einen Bauteilbereichs 12a wiederholt. Zum Lagern des wenigstens einen Bauteilbereichs 12a des Bauteils 12 gegenüber der Bauplattform 14 wird schrittweise wenigstens eine Stützaufnahme 20 auf der Bauplattform 14 aufgebaut, und der wenigstens eine Bauteilbereich 12a wird ausgehend von wenigstens zwei aneinander angrenzenden Stützabschnitten 16 aufgebaut, welche an der wenigstens einen Stützaufnahme 20 gelagert sind. Optional wird in einem weiteren Schritt e) der wenigstens eine Stützabschnitt 16 von dem wenigstens einen fertiggestellten Bauteilbereich 12a abgetrennt.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Schichtbauverfahrens
11: Aufbau- und Fügezone
12: Bauteil
12a: Bauteilbereich
13: Beschichter
14: Bauplattform
15: Energiestrahl
16: Stützabschnitt
17: Spalt
18: Positionen
19: Rechnereinrichtung
20: Stützaufnahme
22: Stützstruktur
A: Aufbaurichtung
FB: Beschichterkraft
FS: Schrumpfkraft
FD: Deformationskraft
H1: Aufbauhöhe
H2: Aufbauhöhe
H3: Aufbauhöhe
α1: Erweiterungswinkel
α2: Erweiterungswinkel

Claims

Schichtbauverfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteilbereichs (12a) eines Bauteils (12), mit wenigstens folgenden Schritten: a) Auftragen von wenigstens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf wenigstens eine an einer Bauplattform angeordnete Aufbau- und Fügezone (11); b) lokales Verfestigen des Werkstoffs zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Belichten des Werkstoffs mit wenigstens einem Energiestrahl (15) gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie; c) schichtweises Absenken der Bauplattform (14) um eine vordefinierte Schichtdicke; und d) Wiederholen der Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des wenigstens einen Bauteilbereichs (12a), dadurch gekennzeichnet, dass zum Lagern wenigstens eines Bauteilbereichs (12a) des Bauteils (12) gegenüber der Bauplattform (14) schrittweise wenigstens eine Stützaufnahme (20) auf der Bauplattform (14) aufgebaut wird, und der wenigstens eine Bauteilbereich (12a) ausgehend von wenigstens zwei aneinander angrenzenden Stützabschnitten (16) aufgebaut wird, welche an der wenigstens einen Stützaufnahme (20) [gelagert sind, wobei die Stützaufnahme (20) und die Stützabschnitte (16) derart konstruktiv aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Stützabschnitte (16) beim Aufbauen in Richtung quer zur Aufbaurichtung an der Stützaufnahme abstützen können]. [BS1] [JSP2]
Schichtbauverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stützaufnahme (20) und einem daran angeordneten Stützabschnitt (16) ein, insbesondere mit pulverförmigem Werkstoff gefüllter, Spalt (17) verbleibt.
Schichtbauverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine mit pulverförmigem Werkstoff gefüllter Spalt (17) eine Breite im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,3 mm und insbesondere eine Breite im Bereich einer Korngröße des pulverförmigen Werkstoffs aufweist.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Stützaufnahme (20) und/ oder die wenigstens zwei Stützabschnitte (16) in Aufbaurichtung (A) erweitern.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Stützabschnitt (16) in eine größere Aufbauhöhe erstreckt als die jeweilige Stützaufnahme (20), an welcher der Stützabschnitt (16) angeordnet ist.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Stützabschnitte (16) eines Bauteilbereichs (12a) in einer vorbestimmten Aufbauhöhe (H1, H2, H3) zusammenwachsen.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil (12) bzw. Bauteilbereich (12a) ausgehend von wenigstens drei Stützabschnitten (16) aufgebaut wird, welche in einer oder mehreren unterschiedlichen Aufbauhöhen (H1, H2, H3) zusammenwachsen.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der wenigstens einen Stützaufnahme (20) und/ oder der wenigstens eine Stützabschnitt (16) des Bauteils (12) in Aufbaurichtung (A) wenigstens abschnittsweise, insbesondere konisch oder konvex, erweitern.
Schichtbauverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Stützabschnitt (16) und/ oder wenigstens eine Stützaufnahme (20) in Aufbaurichtung (A) wenigstens abschnittsweise in einem Erweiterungswinkel (α1, α2) gegenüber der Aufbaurichtung (A) erweitern, welcher in einem Bereich von 5° bis 50°, insbesondere im Bereich von 10° bis 45° liegt und insbesondere 20° bis 40° beträgt.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stützaufnahme (20) und ein daran angeordneter Stützabschnitt (16) wenigstens abschnittsweise komplementär zueinander ausgebildet werden.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Stützabschnitt (16) und/ oder die wenigstens eine Stützaufnahme (20) ausgehend von einem Punkt oder einer Linie in Aufbaurichtung (A) erweitert.
Schichtbauverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mit pulverförmigem Werkstoff gefüllte Spalt (17) an wenigstens einer Position (18) aufgeweitet ist.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bauplattform (14) wenigstens zwei Stützaufnahmen (20) miteinander verbunden ausgebildet sind.
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: e) Abtrennen des wenigstens einen Stützabschnitts (16) von den wenigstens einen fertiggestellten Bauteilbereich (12a).
Schichtbauverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt und Anordnung der wenigstens einen Stützaufnahme (20) und/ oder der wenigstens zwei Stützabschnitte (16) eines Bauteilbereichs (12a) mittels einer eine geeignete Software aufweisenden Rechnereinrichtung (19) bestimmt werden.
Schichtbauverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen der Gestalt und Anordnung der wenigstens einen Stützaufnahme (20) und der wenigstens zwei Stützabschnitte (16) eines Bauteilbereichs (12a) die während des Schichtbauverfahrens auf das Bauteil (12) wirkenden Kräfte (FB) und/ oder die Deformationskräfte (FS, FD) berücksichtigt werden.