DE102021103739A1

DE102021103739A1 - Additives Fertigungssystem mit einer Mehrzahl von Fertigungsstationen und Verfahren zur additiven Fertigung einer Mehrzahl von Werkstücken

Info

Publication number: DE102021103739A1
Application number: DE102021103739.5A
Authority: DE
Inventors: Josef Sinder; Kerstin Brenner; Daniel Naumov
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2022-08-18
Also published as: US20220258418A1; JP2022125982A; CN114985936A; JP7302048B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungssystem (1) mit einer Mehrzahl von Fertigungsstationen (2) und ein Verfahren zum additiven gleichzeitigen Fertigen einer Mehrzahl von Werkstücken (6) mit Hilfe einer Mehrzahl von Fertigungsstationen (2). Um schnell möglichst viele Werkstücke (6) fertigen zu können, wird ein als Eingangsstrahl (26) verwendeter Laserstrahl aufgeteilt und gleichzeitig zu der Mehrzahl von Fertigungsstationen (2) geleitet. Das additive Fertigungssystem (1) weist eine Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung (24) auf, an der der Laserstrahl als Eingangsstrahl in das Fertigungssystem einkoppelbar ist. Das Licht des Eingangsstrahls ist entlang einer Mehrzahl von Strahlengängen (30) von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung (24) zu den Fertigungsstationen geleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungssystem und ein Verfahren zur additiven Fertigung.
Additive Fertigungssysteme sind bekannt. Im Rahmen der additiven Fertigung wird ein dreidimensionales Werkstück erzeugt, indem ein Material Schicht für Schicht aufgetragen wird. Als Werkstoffe kommen Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken, Metalle sowie auch Karbon- und Graphitmaterialien in Frage.
Einige additive Fertigungsverfahren, wie beispielsweise das Lasersintern, das Laser-Strahlschmelzen oder das Laserauftragsschweißen beruhen auf der Verwendung von Laserlicht.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, schnell und kostengünstig eine große Anzahl von Werkstücken mittels additiver Fertigung unter Zuhilfenahme von Laserlicht fertigen zu können.
Diese Ziel wird erreicht durch ein additives Fertigungssystem zur gleichzeitigen additiven Fertigung einer Mehrzahl von Werkstücken und mit einer Mehrzahl von Fertigungsstationen zur Durchführung jeweils wenigstens eines Fertigungsschrittes, mit einer Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung, an der ein Laserstrahl als Eingangsstrahl in das Fertigungssystem einkoppelbar ist und mit einer Mehrzahl von Strahlengängen, entlang derer das Licht des Eingangsstrahls geleitet ist, wobei die Strahlengänge von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung zu den Fertigungsstationen gerichtet sind.
Dieses Ziel wird ferner erreicht durch Verfahren zum additiven gleichzeitigen Fertigen einer Mehrzahl von Werkstücken mit Hilfe einer Mehrzahl von Fertigungsstationen, wobei ein Laserstrahl in Teilstrahlen aufgeteilt und gleichzeitig zu der Mehrzahl von Fertigungsstationen geleitet wird.
Die obigen Lösungen können durch die nachstehend beschriebenen Merkmale, die jeweils für sich vorteilhaft und beliebig miteinander kombinierbar sind, weiter verbessert werden. Dabei sind die nachstehend beschriebenen Merkmale sowohl in einem Verfahren als auch in einer Vorrichtung unabhängig davon einsetzbar, in welchem Kontext sie beschrieben sind. So ist beispielsweise im Falle eines Verfahrensmerkmals die Vorrichtung dazu ausgestaltet, dieses Verfahrensmerkmal auszuführen.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann beispielsweise die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung wenigstens einen Strahlteiler aufweisen, der ausgestaltet ist, den Eingangsstrahl in Teilstrahlen aufzuteilen. Die Teilstrahlen erstrecken sich entlang der Strahlengänge, wobei sich entlang eines Strahlenganges mehr als ein Laserstrahl erstrecken kann. Die Teilstrahlen werden in ihrem weiteren Verlauf zur Fertigung der Mehrzahl von Werkstücken verwendet. Zur begrifflichen Unterscheidung sind diejenigen Laserstrahlen, die auf das Werkstücktreffen bzw. unmittelbar zur Fertigung des Werkstückes eingesetzt werden, im Folgenden als Fertigungsstrahlen bezeichnet. Im Gegensatz dazu ist, wie bereits erwähnt, der Laserstrahl vor seiner Aufspaltung in Teilstrahlen als Eingangsstrahl bezeichnet.
Der Strahlteiler kann wenigstens ein optisches Bauelement, beispielsweise ein Filter, ein Prisma, einen teildurchlässigen Spiegel und/oder eine Faseroptik aufweisen. In die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung kann in einer weiteren Ausgestaltung mehr als ein Laserstrahl eingekoppelt sein. Die Anzahl der Teilstrahlen bzw. Strahlengänge entspricht wenigstens der Anzahl von Fertigungsstationen.
Das additive Fertigungssystem kann wenigstens einen Laser aufweisen, dessen Laserstrahl den Eingangsstrahl bildet, der in die Mehrzahl von Strahlengängen bzw. in die Teilstrahlen aufgeteilt ist.
Das additive Fertigungssystem kann in einer Ausgestaltung zwischen vier und zwölf Fertigungsstationen, insbesondere zwischen sechs und acht Fertigungsstationen aufweisen. Die Teilstrahlen und/oder Strahlengänge erstrecken sich zu wenigstens einer Untermenge der Fertigungsstationen bevorzugt jedoch zu allen Fertigungsstationen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Fertigungsstationen um die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung herum angeordnet sein. Im Gegensatz zu einer linearen Anordnung der Fertigungsstationen hintereinander ermöglicht diese Ausgestaltung einen einfacheren Zugriff mit kürzeren Wegen zu den Fertigungsstationen und den dort jeweils gefertigten Werkstücken. Die Strahlengänge und/oder die Teilstrahlen können sich speichenförmig von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung weg erstrecken. An der Stelle, an der die Teilstrahlen aus der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung austreten, können die Teilstrahlen voneinander beabstandet sein. Sie können zudem in einer gemeinsamen oder in unterschiedlichen Ebenen liegen.
Insbesondere können die Fertigungsstationen äquidistant zur Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung und/oder äquigonal, also in gleichen Winkelabständen um die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung herum angeordnet sein. Dies führt zu einem symmetrischen und daher konstruktiv einfachen Aufbau.
Die Fertigungsstationen können jeweils wenigstens eine Aufbaukammer und wenigstens eine Scaneinrichtung aufweisen. In der Aufbaukammer wird jeweils wenigstens ein Werkstück additiv aufgebaut. Die Scaneinrichtung dient zur Umlenkung des wenigstens einen Strahlenganges bzw. wenigstens einen Teilstrahls zu der wenigstens einen Aufbaukammer hin.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fertigungsstationen beabstandet voneinander angeordnet sind. Insbesondere können die Aufbaukammern der Fertigungsstationen voneinander beabstandet sein.
Die Scaneinrichtung kann optische Elemente, beispielsweise reflektive, diffraktive und/oder refraktive Elemente aufweisen, die insbesondere beweglich sein können. Die reflektiven, diffraktiven und/oder refraktiven Elemente dienen zur Strahlumlenkung und/oder Strahlformung. Sie können zumindest einen Parameter aus der Gruppe enthaltend die Richtung, Energiedichte, die Geometrie des Strahlquerschnittes und/oder eine Wellenlänge des Laserstrahls verändern. Die Scaneinreichung kann in Form eines Scankopfes ausgestaltet sein. Aufgrund der Strahlumlenkung in der Scaneinrichtung kann der Fertigungsstrahl von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung zum Werkstück hin umgelenkt werden.
Es können, beispielsweise durch die Fertigungsstationen, gleichzeitig jeweils identische oder jeweils unterschiedliche Werkstücke gefertigt werden. Außerdem ist es möglich, dass gleichzeitig, beispielsweise von einem Teil der Mehrzahl von Fertigungsstationen identische Werkstücke, und, beispielsweise von einem anderen Teil der Mehrzahl von Fertigungsstationen, gleichzeitig dazu unterschiedliche Werkstücke gefertigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können, insbesondere von der Mehrzahl der Fertigungsstationen, gleichzeitig gleiche Fertigungsschritte oder gleichzeitig unterschiedliche Fertigungsschritte zur Herstellung gleicher oder unterschiedlicher Werkstücke ausgeführt werden.
Durch eine Fertigungsstation können gleichzeitig mehrere, gleiche oder unterschiedliche, Werkstücke gefertigt werden, sofern eine Mehrzahl von Werkstücken in eine Aufbaukammer passt.
Von Vorteil ist es, wenn die Aufbaukammern und die Scaneinrichtungen relativ zueinander beweglich, insbesondere relativ zueinander drehbar sind, beispielsweise um eine gemeinsame Drehachse. Dies erlaubt es, für eine bestimmte Fertigungsaufgabe oder einen bestimmten Fertigungsschritt eine für diese Fertigungsaufgabe oder diesen Fertigungsschritt speziell ausgestaltete Scaneinrichtung zur jeweiligen Aufbaukammer zu bewegen. Bei einer solchen Ausgestaltung besteht zwischen den Aufbaukammern und den Scaneinrichtungen eine zeitlich veränderliche Zuordnung.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die Aufbaukammern und die Scaneinrichtungen stationär relativ zueinander angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist die Zuordnung zwischen den Aufbaukammern und den Scaneinrichtungen zeitlich unveränderlich. Eine solche Ausgestaltung kann sinnvoll sein, wenn eine Scaneinrichtung ausgestaltet ist, das gesamte Werkstück zu fertigen.
Das Fertigungssystem kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung in einer ersten und einer zweiten Betriebsart betreibbar ausgestaltet sein. Das Fertigungssystem kann zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart umschaltbar ausgestaltet sein. So kann in der ersten Betriebsart eine zeitlich veränderliche Zuordnung zwischen Aufbaukammern und Scaneinrichtungen vorliegen, beispielsweise indem die Aufbaukammern und die Scaneinrichtungen relativ zueinander beweglich sind, insbesondere beweglich angetrieben sind. In der zweiten Betriebsart kann die Zuordnung zwischen den Aufbaukammern und den Scaneinrichtungen zumindest während der Herstellung der sich in den Aufbaukammern befindlichen Werkstücke zeitlich unveränderlich sein, also Aufbaukammern und Scaneinrichtungen relativ zueinander unbeweglich sein.
Die Aufbaukammern können gegenüber einem ortsfesten Maschinengestell des additiven Fertigungssystems beweglich, insbesondere drehbar sein. Dies erlaubt es beispielsweise, die Werkstücke zur Entnahme aus dem Fertigungssystem zu einer bestimmten Position, beispielsweise einer Abgabestation zu transportieren, an der ein fertiggestelltes Werkstück aus dem Fertigungssystem entnommen werden kann. Außerdem kann an dieser Position die Aufbaukammer entleert und für den nächsten Fertigungsvorgang vorbereitet werden.
Unabhängig von einer Beweglichkeit der Aufbaukammern gegenüber dem Maschinengestell können auch die Scaneinrichtungen gegenüber dem ortsfesten Maschinengestell des Fertigungssystems beweglich, insbesondere drehbar sein. Eine unabhängige Beweglichkeit von Aufbaukammern und Scaneinrichtungen ermöglicht eine zeitlich variable Zuordnung von Scaneinrichtungen und Aufbaukammern. Sind Aufbaukammern und Scaneinrichtungen dagegen zusammen relativ zueinander gegenüber dem Maschinengestell beweglich, so bewirkt dies eine zeitlich unveränderliche Zuordnung.
Während der Fertigung können sich die Aufbaukammern relativ zum Maschinengestell bewegen, insbesondere drehen, um beispielsweise das wenigstens eine Werkstück zu der Abgabestation zu transportieren. Unmittelbar nach Passieren der Abgabestation und Entnahme des wenigstens einen fertiggestellten Werkstückes kann mit dem Aufbau eine neuen Werkstückes in der gerade geleerten Aufbaukammer begonnen werden. Für einen solchen zyklischen, repetitiven Betrieb ist insbesondere eine Drehbewegung geeignet, da sie die Aufbaukammer stets an denselben Stellen vorbeiführt, an denen dann dieselben Schritte durchgeführt werden können, insbesondere wenn gleiche oder gleichartige Werkstücke gefertigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Fertigungssystem ausgestaltet sein, den Abstand zwischen einem Werkstück und einer das Werkstück gerade bearbeitenden Scaneinrichtung zu verändern. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Aufbaukammer einen heb- und/oder absenkbaren Hubboden aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Scaneinrichtung gegenüber der Aufbaukammer beweglich sein und/oder optische Elemente aufweisen, die den Fokus eines Fertigungsstrahls verändern, wie beispielsweise ein oder mehrere refraktive Elemente, wie eine Linse. Der veränderliche Abstand zwischen Werkstück und Scaneinrichtung und/oder der veränderliche Fokus erlaubt es, die Außenhaut des Werkstückes bzw. dessen Oberfläche genauer zu bearbeiten.
Schließlich können auch die Fertigungsstationen gegenüber dem ortsfesten Maschinengestell beweglich, insbesondere drehbar sind. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Aufbaukammern und die Scaneinrichtung in zeitlich unveränderlicher Zuordnung drehbar sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Fertigungsstation wenigstens eine Materialzuführeinrichtung aufweisen. Die Materialzuführeinrichtung ist ausgestaltet, das zur additiven Fertigung benötigte Material zu speichern, zu dosieren und/oder zuzuführen. Die wenigstens eine Materialzuführeinrichtung kann ausgestaltet sein das Material der Aufbaukammer schichtweise zuzuführen. Hierzu kann die wenigstens eine Materialzuführeinrichtung beispielsweise einen Abstreifer aufweisen. Die wenigstens eine Materialzuführeinrichtung kann ein Materialreservoir aufweisen, das das Material aufnimmt. Der Abstreifer kann ausgestaltet sein, das Material aus dem Materialreservoir der Aufbaukammer zuzuführen.
Bei dem zur additiven Fertigung benutzten Material kann es sich um ein Pulver oder eine Flüssigkeit handeln. Entsprechend kann die Aufbaukammer, sofern eine solche vorhanden ist, mit dem Material befüllt sein, das dann von einem oder mehreren als Fertigungsstrahl genutzten Laserstrahlen überstrichen wird. Dort, wo der Fertigungsstrahl auf das Material trifft, kann er es je nach additiver Fertigungsmethode und Material schmelzen oder verfestigen und dadurch das Werkstück aufbauen.
Eine Materialzuführeinrichtung ist bevorzugt jeweils zwischen zwei benachbarten Aufbaukammern angeordnet. Eine Materialzuführeinrichtung kann den zwei benachbarten Aufbaukammern zugeordnet sein, indem sie beispielsweise ausgestaltet ist, das Material beiden Aufbaukammern zuzuführen.
Zwei benachbarte Fertigungsstationen können sich wenigstens eine gemeinsame Materialzuführeinrichtung teilen, so dass weniger Materialzuführeinrichtungen benötigt werden als Fertigungsstationen. Das Fertigungssystem kann ferner eine alternierende Anordnung von Aufbaukammern und Materialzuführeinrichtungen insbesondere in Bewegungsrichtung der Aufbaukammern und/oder Scaneinrichtungen relativ zum Maschinengestell aufweisen.
Das Fertigungssystem kann einen Fertigungstisch aufweisen, der insbesondere als ein Drehtisch ausgebildet ist, der um eine insbesondere vertikale Drehachse relativ zum ortsfesten Maschinengestell drehbar ausgestaltet ist. Die Aufbaukammern und/oder die Materialzuführeinrichtungen können Teil des Fertigungstisches sein. So können beispielsweise die Aufbaukammern und/oder die Materialreservoire von Ausnehmungen im Drehtisch gebildet sein.
In einer Ausgestaltung können die Abstreifer relativ beweglich, insbesondere drehbar relativ zu den Aufbaukammern angeordnet sein. Insbesondere können die Aufbaukammern relativ zu den Abstreifern um die vertikale Drehachse als gemeinsame Drehachse drehbar sein. Dies hat den Vorteil, dass im Zuge der Bewegung der Aufbaukammern vorbei an den Abstreifern automatisch eine Materialschicht von den Abstreifern aufgetragen werden kann. Die Materialreservoire können stationär zu den Abstreifern oder stationär zu den Aufbaukammern angeordnet sein.
Die Materialreservoire und die Aufbaukammern sind bei dieser Ausgestaltung bevorzugt alternierend angeordnet, so dass beide im Zuge der Relativbewegung die Abstreifer und die Scaneinrichtungen alternierend passieren. Bei dieser Ausgestaltung passiert eine Aufbaukammer automatisch alternierend einen Abstreifer und eine Scaneinrichtung. Es wird automatisch alternierend eine Materialschicht aufgetragen und die Materialschicht bearbeitet, wobei sich beide Schritte zeitlich überlappen können. Ist die Relativbewegung eine kontinuierliche oder intermittierende Drehbewegung, so wiederholt sich das Auftragen und Bearbeiten einer Materialschicht zyklisch, bis das Werkstück fertiggestellt ist.
Die Scaneinrichtungen können stationär relativ zu den Abstreifern angeordnet sein. Wird im Zuge der Relativbewegung zwischen den Aufbaukammern und den Scaneinrichtungen die gerade aufgetragene Materialschicht an der Scaneinrichtung vorbei bewegt, wird der Aufbau des Werkstückes mit dieser neuen Materialschicht fortgesetzt. Insbesondere kann der Aufbau des Werkstückes mit der gerade aufgetragenen Materialschicht durch die Scaneinrichtung erfolgen, während die Materialschicht noch nicht vollständig aufgetragen ist bzw. die Materialschicht gleichzeitig noch aufgetragen wird. Ein solcher gleichzeitiger Auftrag der Materialschicht und ihr Aufbau auf dem Werkstück ist insbesondere dann möglich, wenn eine Abmessung der Aufbaukammer in Richtung der Relativbewegung größer ist als der Abstand zwischen dem Abstreifer und der Scaneinrichtung bzw. einem Fertigungsbereich, der von einem von der Scaneinrichtung ausgehenden Fertigungsstrahl überstrichen wird.
Im Zentrum des Fertigungstisches kann sich die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung befinden. Die Fertigungsstationen können in Umfangsrichtung gleich verteilt, also äquigonal, und in gleichem Abstand um die Drehachse angeordnet sein. Die Scaneinrichtungen sind bevorzugt oberhalb des Fertigungstisches, insbesondere oberhalb der Aufbaukammern angeordnet, wobei es bei der Anordnung der Aufbaukammern oberhalb des Drehtisches nicht auf die Anwesenheit eines Fertigungstisches ankommt. Der Eingangsstrahl kann koaxial zur Drehachse der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung zugeführt sein.
Wenigstens eine Fertigungsstation, insbesondere deren wenigstens eine Scaneinrichtung, kann ausgestaltet sein, einen Fertigungsstrahl mit linienförmigem Strahlquerschnitt zu erzeugen. Ein solcher Strahlquerschnitt ist in der Lage, ein Werkstück schneller und exakter aufzubauen als ein punktförmiger Strahl. Die Linienform muss dabei nicht gerade sein, sondern kann auch gekrümmte und/oder geknickte Abschnitte aufweisen. Die Linienform kann zumindest abschnittsweise mit einer Kontur, beispielsweise eine Außen- oder Innenkontur des Werkstückes übereinstimmen, so dass die entsprechende Kontur in einem Schritt dort erzeugt wird, wo der Fertigungsstrahl auf das Material trifft.
So können von der Scaneinrichtung wenigstens zwei Strahlengänge zur Aufbaukammer gerichtet sein, wobei sich entlang eines jeden der wenigstens zwei Strahlengänge im Betrieb des Fertigungssystems jeweils ein Fertigungsstrahl erstreckt. Mit anderen Worten kann wenigstens eine Scaneinrichtung wenigstens einer Fertigungsstation ausgestaltet sein, gleichzeitig zwei oder mehr Fertigungsstrahlen mit unterschiedlichen Strahlparametern zu erzeugen.
Dies erlaubt es, das Werkstück gleichzeitig mit zwei oder mehr Laserstrahlen zu fertigen. Jeder der Fertigungsstrahlen kann dabei von einem unterschiedlichen Teilstrahl oder vom selben Teilstrahl gebildet sein. So kann beispielsweise ein Fertigungsstrahl mit einem kleineren Strahlquerschnitt zur Fertigung einer Außenhaut des Werkstückes verwendet werden, während gleichzeitig ein Fertigungsstrahl mit größerem Strahlquerschnitt zur Fertigung einer Füllung zwischen der Außenhaut benutzt wird. Dies ermöglicht es, die Außenhaut eines Werkstückes mit großer Genauigkeit zu fertigen, während im Inneren des Werkstückes mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit gearbeitet werden kann. Auf diese Weise kann auf eine Nachbearbeitung der Außenhaut verzichtet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Fertigungssystem eine Messeinrichtung zur insbesondere dreidimensionalen Vermessung eines Werkstückes, beispielsweise nach dessen Fertigstellung, aufweisen. Dies ermöglicht eine Qualitätskontrolle bereits im Fertigungssystem.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Messeinrichtung in eine oder alle Scaneinrichtungen integriert ist. Eine Scaneinrichtung kann beispielsweise von einem Fertigungsmodus in einen Messmodus umschaltbar ausgestaltet sein. Dabei kann im Messmodus ein im Fertigungsmodus zur Fertigung des Werkstücks benutzter Fertigungsstrahl zur Vermessung des Werkstücks verwendet werden. Ein Umschalten vom Fertigungsmodus in den Messmodus kann beispielsweise durch das Umschalten optischer Elemente in der Scaneinrichtung erfolgen. Beispielsweise können Filter und/oder Strahlteiler in den Strahlengang geschwenkt sein, um die Energiedichte des Fertigungsstrahls im Messmodus gegenüber dem Fertigungsmodus zu verringern. Die Messeinrichtung ist bevorzugt eine optische Messeinrichtung und weist einen optischen Sensor auf.
Die Werkstücke können während der Fertigung kontinuierlich oder intermittierend zur Abgabestation bewegt werden, an der sie aus der Fertigungsstation entnommen werden.
Zwischen der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung und den Fertigungsstationen können Lichtwellenleiter angeordnet sein, durch die sich wenigstens jeweils ein Strahlengang erstreckt bzw. ein Teilstrahl geleitet ist.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Nach Maßgabe der obigen Ausführungen können einzelne Merkmale des Ausführungsbeispiels weggelassen werden, sollte es auf den technischen Effekt dieser Merkmale bei einer bestimmten Anwendung nicht ankommen. Umgekehrt können nach Maßgabe der obigen Ausführungen auch einzelne Merkmale dem Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden, sollte bei einer bestimmten Anwendung der technische Effekt dieser Merkmale vorteilhaft sein.
Es zeigt:

1 eine schematische Perspektivdarstellung eines additiven Fertigungssystems.

Ein additives Fertigungssystem 1 kann eine Mehrzahl, hier lediglich zu Beispielzwecken sechs, Fertigungsstationen 2 aufweisen. Die Anzahl der Fertigungsstationen 2 ist beliebig, beträgt jedoch vorzugsweise zwischen vier und zehn, insbesondere zwischen sechs und acht. Die Fertigungsstationen 2 des Fertigungssystems 1 können gleich oder unterschiedlich aufgebaut sein.
Eine Fertigungsstation 2 kann eine Aufbaukammer 4 aufweisen, in der ein Werkstück 6 gefertigt wird. Die Aufbaukammer ist im Teilschnitt im Vordergrund der 1 gut zu erkennen. Die Aufbaukammer 4 kann einen Hubboden 8 aufweisen, der mittels eines Hubbodenantriebs 10 abgesenkt oder gehoben werden kann, wie durch den Pfeil 11 angedeutet ist.
Eine Fertigungsstation 2 kann ferner eine Materialzuführeinrichtung 12 aufweisen. Die Materialzuführeinrichtung 12 ist ausgestaltet, ein zum Aufbau des Werkstücks 6 benötigtes Material 14, beispielsweise ein Pulver und/oder eine Flüssigkeit der Aufbaukammer 4 zuzuführen. Zur Zufuhr von Pulver kann ein Abstreifer 16 vorgesehen sein. Die Materialzuführeinrichtung 12 weist bevorzugt ein Materialreservoir 18 auf, in dem das Material 14 aufgenommen ist.
Wie die Aufbaukammer 4, so kann auch die Materialzuführeinrichtung 12 einen Hubboden 8 mit einem Hubbodenantrieb 10 aufweisen. Durch Heben des Hubbodens 8 des Materialreservoirs 18 kann beispielsweise dem Abstreifer 16 stets neues Material 14 in Form einer Materialschicht 19 zugeführt werden, das vom Abstreifer 16 dann in der Aufbaukammer 4 aufgetragen, aufgeschichtet bzw. aufgeschüttet wird, während sich der Hubboden 8 der Aufbaukammer 4 senkt, so dass die neue Materialschicht 19 stets auf der gleichen Höhe bleibt.
Eine Materialzuführeinrichtung 12 kann zwischen zwei benachbarten Aufbaukammern 4 angeordnet sein. Die Materialzuführeinrichtung 12 kann ausgestaltet sein, das Material 14 zu nur einer oder zu beiden benachbarten Aufbaukammern 4 zuzuführen.
Eine Fertigungsstation 2 kann schließlich noch eine Scaneinrichtung 20, beispielsweise in Form eines Scankopfes, aufweisen, durch die wenigstens ein Laserstrahl 22, im Folgenden als Fertigungsstrahl, zur Aufbaukammer 4 gelenkt wird. Die Scaneinrichtung 20 ist ausgebildet, den Fertigungsstrahl 22 an unterschiedliche Positionen relativ zur Aufbaukammer 4 zu lenken. Dort, wo der Fertigungsstrahl 22 auf das Material 14 trifft, wird das Material 14 je nach seiner Beschaffenheit geschmolzen (Pulver) oder verfestigt (Flüssigkeit), und so das Werkstück 6 aufgebaut. Jede Fertigungsstation 2 weist vorteilhaft wenigstens eine Scaneinrichtung 20 auf. Jeder Aufbaukammer 4 ist wenigstens eine Scaneinrichtung 20 zugeordnet.
Die Scaneinrichtung 20 weist optische Elemente (nicht gezeigt), beispielsweise reflektive, diffraktive und/oder refraktive Elemente wie Prismen, Filter, Linsen oder Spiegel auf. Einzelne optische Elemente können beweglich, insbesondere motorisch angetrieben, sein. Die Scaneinrichtung 20 ist insbesondere ausgestaltet, wenigstens einen Strahlparameter des Fertigungsstrahls 22 aus der Gruppe Energiedichte, Strahlgeometrie, insbesondere die Querschnittsform des Fertigungsstrahls, Richtung und Wellenlänge des Laserlichts zu ändern.
Der Hubboden 10 erlaubt es, einen Abstand zwischen einer Scaneinrichtung 20 und dem von der Scaneinrichtung 20 gerade bearbeiteten Werkstück zu verändern. Alternativ dazu kann die Scaneinrichtung 20 auch variabel fokussierende optische Elemente, wie beispielsweise Linsen, aufweisen.
Der Fertigungsstrahl 22 kann einen punktförmigen, z.B. kreisförmigen oder elliptischen oder, wie beim Bezugszeichen 22b beispielhaft dargestellt, zumindest annähernd linienförmigen Strahlquerschnitt aufweisen. Die Linienform des Strahlquerschnitts kann gebogen oder gerade sein und beispielsweise zumindest abschnittsweise einer Kontur des zu fertigenden Werkstückes 6 entsprechen.
Eine Scaneinrichtung 20 kann auch zwei oder mehr Fertigungsstrahlen 22 gleichzeitig zur Aufbaukammer 4 lenken, wie durch die Bezugszeichen 22c angedeutet ist. Beispielsweise kann ein Fertigungsstrahl 22c punktförmig, ein anderer Fertigungsstrahl 22c linienförmig sein. Grundsätzlich können die beiden Fertigungsstrahlen 22c gleiche oder unterschiedliche Strahlparameter aufweisen.
Das additive Fertigungssystem 1 weist ferner eine Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 auf. An der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 ist wenigstens ein Laserstrahl 26, im Folgenden als Eingangsstrahl bezeichnet, in das Fertigungssystem 1 eingekoppelt und in Teilstrahlen 28 aufgeteilt, die von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 zu den Fertigungsstationen 2, insbesondere den Scaneinrichtungen 20 gerichtet sind. Die Teilstrahlen 28 verlaufen entlang von Strahlengängen 30. Die Strahlengänge 30 können mithilfe der geometrischen Optik anhand des Aufbaus des Fertigungssystems 1, insbesondere anhand der Anordnung und Ausrichtung von optischen Elementen des Fertigungssystems 1 bestimmt werden. Die Strahlengänge 30 erstrecken sich von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 zu den Scaneinrichtungen 20 und von den Scaneinrichtungen 20 in die bzw., synonym, zu den Aufbaukammern 4. In den Scaneinrichtungen 20 können die Strahlengänge 30 weiter aufgeteilt sein. Beispielsweise kann ein von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 in die Scaneinrichtung 20 reichender Strahlengang 30 in weitere Strahlengänge aufgeteilt sein, entlang derer sich dann entsprechende Fertigungsstrahlen 22c erstrecken.
Zur Aufteilung des Eingangsstrahls 26 in die Teilstrahlen 28 weist die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 einen oder mehrere Strahlteiler 32 auf, an dem oder denen ein oder mehrere Teilstrahlen 28 aus dem Eingangsstrahl 26 ausgekoppelt sind. Ein Strahlteiler 32 ist ein optisches Element, wie beispielsweise ein teildurchlässiger Spiegel oder ein Prisma.
Die Strahlengänge 30, entlang derer die Teilstrahlen 28 im Betrieb des Fertigungssystems 1 im Bereich zwischen der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 und den Fertigungsstationen 2 propagieren, sind durch den Aufbau der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 vorgegeben. So bestimmen beispielsweise die Art, Ausrichtung und Anordnung der optischen Elemente im Strahlengang, beispielsweise die Art, Ausrichtung und Anordnung der Strahlteiler 32 sowie eventueller weiterer reflektiver, diffraktiver und/oder refraktiver Elemente wie Spiegel, Filter und Linsen die Richtung und die Strahlparameter eines Teilstrahls 28.
Zwischen einer Scaneinrichtung 20 und der zugehörigen Aufbaukammer 4 sind der Strahlengang und die Strahlparameter eines Fertigungsstrahls 22 durch die Art, Anordnung und Ausrichtung der optischen Elemente der jeweiligen Scaneinrichtung 20 vorgegeben. Bevorzugt sind die Fertigungsstationen 2 um die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 herum angeordnet. Die Strahlengänge 30 der Teilstrahlen 28 erstrecken sich radial oder speichenförmig von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 zu den Fertigungsstationen 2 bzw. deren Scaneinrichtung 20. Dabei kann zu einer Fertigungsstation 2 bzw. einer Scaneinrichtung 20 mehr als ein Teilstrahl 28 bzw. ein Strahlengang 30 führen. Die Scaneinrichtungen 20 können beispielsweise wie in 1 gezeigt äquidistant und äquigonal um die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 angeordnet sein.
Von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 können die Teilstrahlen 28 in einem Lichtwellenleiter 34 zur jeweiligen Scaneinrichtung 20 geleitet sein.
Das additive Fertigungssystem 1 kann einen oder mehrere Laser 36 zur Erzeugung eines oder mehrerer Eingangsstrahlen 26 aufweisen. Die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 kann ausgestaltet sein, wenigstens einen Eingangsstrahl 26 in die Teilstrahlen 28 aufzuteilen. Wenigstens ein Eingangsstrahl 26 ist in die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 eingekoppelt.
Die Aufbaukammern 4 und/oder die Materialzuführeinrichtungen 12 können Teil eines Fertigungstisches 38 sein. Beispielsweise kann eine Aufbaukammer 4 von einer Ausnehmung 40, beispielsweise einer Durchgangsöffnung oder einem Schacht, des Fertigungstisches 38 gebildet sein, oder sich zumindest teilweise in einer Durchgangsöffnung oder einen Schacht erstrecken oder darin befinden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Materialreservoir 18 von einer Ausnehmung 42, beispielsweise ebenfalls in Form einer Durchgangsöffnung oder eines Schachtes, des Fertigungstisches 38 ausgebildet sein.
Der Fertigungstisch 38 kann als Drehtisch gegenüber einem Maschinengestell 44 des Fertigungssystems 1 um eine insbesondere vertikale Drehachse 46 intermittierend oder kontinuierlich drehbar angetrieben sein. Die Drehrichtung ist durch den Pfeil 48 angegeben. Die Aufbaukammern 4 können äquidistant von der und äquigonal um die Drehsachse 46 angeordnet sein. Die Materialzuführeinrichtungen 12 können unabhängig davon ebenfalls äquigonal und äquidistant von der Drehachse 46 angeordnet sein, insbesondere im selben Abstand von der Drehachse 46 wie die Materialzuführeinrichtungen 12. Schließlich können unabhängig davon auch die Scaneinrichtungen 20 äquigonal und äquidistant von der Drehachse 46 angeordnet sein.
Einzelne oder alle Scaneinrichtungen 20 können relativ zum Fertigungstisch 38 stationär angeordnet sein. Bei dieser Ausgestaltung bleibt während der Drehbewegung 48 die relative Lage zwischen einer Scaneinrichtung 20 und der ihr zugeordneten und von ihr bearbeiteten Aufbaukammer 4 während der Drehbewegung 48 unverändert. Diese Ausgestaltung eignet sich beispielsweise dafür, dass in einer Aufbaukammer 4 durch die ihr zugeordnete Scaneinrichtung 2 mit der Fertigung wenigstens eines Werkstückes 6 begonnen wird, sobald eine insbesondere ortsfeste Winkellage 50 von dieser Aufbaukammer 4 passiert wird. Während der weiteren Drehbewegung 48 dieser Aufbaukammer 4 wird dann das Werkstück 6 aufgebaut, bis es vor Erreichen der Winkellage 50 fertiggestellt und beispielsweise durch einen nicht dargestellten Roboter oder manuell aus der Aufbaukammer 4 entnommen wird. Die Winkellage 50 bildet demnach eine abgabestation, an der die fertiggestellten Werkstücke aus dem Fertigungssystem 1 entnommen werden und ggf. die Aufbaukammern 4 für die Fertigung des nächsten Werkstückes 6 bevorzugt automatisch geleert und/oder gereinigt werden. Die Winkellage 50 kann an beliebiger Stelle festgelegt sein und insbesondere auch während des Betriebs des Fertigungssystems 1 veränderlich sein.
Anschließend wird nach Passieren der Winkellage 50 gleich mit dem Aufbau des nächsten, wenigstens einen Werkstückes 6 begonnen. Dieser Vorgang findet bei jeder Fertigungsstation 2 statt, so dass sich im Betrieb des Fertigungssystems 1 in jeder Aufbaukammer 4 wenigstens ein Werkstück in einem unterschiedlichen Fertigstellungsgrad befindet.
Die gefertigten Werkstücke 6 müssen nicht gleich sein. Im Zuge der Drehbewegung 48 können auch unterschiedliche Werkstücke 6 gefertigt werden, wobei sich unterschiedliche Werkstücke in zumindest einem Werkstückparameter aus der Gruppe Material, Geometrie und Topologie unterscheiden. Große Werkstücke, die eine längere Fertigungszeit benötigen, können über beispielsweise mehr als eine vollständige Umdrehung des Fertigungstisches 38 in ihrer Aufbaukammer 4 verbleiben, so dass sie, ausgehend von der Winkellage 50, erst nach zwei oder mehr Umdrehungen fertiggestellt sind und entnommen werden können. Kleinere Werkstücke 6 mit entsprechend kürzerer Fertigungszeit können bereits vor Erreichen der Winkellage 50 fertiggestellt sein und dann in der Aufbaukammer verbleiben; oder mit dem Fertigungsvorgang wird erst nach einer bestimmten Zeit hinter der Winkellage 50 begonnen, so dass diese Werkstücke 6 mit Erreichen der Winkellage 50 fertiggestellt sind.
Weisen bei gegenüber dem Maschinengestell 44 drehbarem Fertigungstisch 38 die Scaneinrichtungen 20 und die Aufbaukammern 4 eine zeitlich unveränderliche Zuordnung auf, indem sie beispielsweise stationär zueinander ausgebildet oder festgelegt sind, so ist es von Vorteil, wenn die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 ebenfalls stationär zu den Scaneinrichtungen 20 angeordnet ist, sich also ebenfalls mit dem Fertigungstisch 38 mitdreht. Der wenigstens eine Laser 36 kann sich mit der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 mitdrehen. Wird jedoch beispielsweise ein Eingangsstrahl 26 koaxial zur Drehachse 46 in die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 eingeleitet, so kann der ihn erzeugende Laser 36 auch stationär zum Maschinengestell 44 angeordnet sein.
In einer anderen Ausgestaltung können die Materialzuführeinrichtungen 12 wenigstens teilweise relativ zu den Aufbaukammern 4 beweglich, insbesondere drehbar sein. Beispielsweise können nur die Abstreifer 16 relativ zu den Aufbaukammern 4 beweglich, insbesondere drehbar sein.
Die Aufbaukammern können relativ zu den Materialreservoirs 18 drehbar oder stationär sein. Beispielsweise können die Aufbaukammern 4 und die Materialreservoirs 18 relativ zum Maschinengestell 44 beweglich, insbesondere drehbar um die Drehachse 46 angetrieben sein, während die Abstreifer 16 und die Scanreinrichtungen 20 stationär relativ zum Maschinengestell 44 angeordnet sind. Natürlich kann diese Anordnung auch kinematisch umgekehrt werden, indem die Aufbaukammern 4 und die Materialreservoirs 18 relativ zum Maschinengestell 44 stationär angeordnet sind, während die Scaneinrichtungen 20 und die Abstreifer 16 relativ zum Maschinengestell 44 um die Drehachse 46 drehbar angetrieben sind.
Bei diesen Ausgestaltungen wird im Zuge der Drehbewegung 48 automatisch eine Materialschicht 19 in einer Aufbaukammer 4 aufgetragen, wenn die Aufbaukammer 4 einen Abstreifer 16 passiert wird. Der Aufbau des Werkstückes 6 in der Aufbaukammer 4 durch die in Richtung der Drehbewegung auf einen Abstreifer 16 folgende Scaneinrichtung 20 kann im Zuge der Drehbewegung 48 bereits aufgenommen werden, während die Materialschicht 19 noch aufgetragen wird. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn die Aufbaukammer 4 in Richtung der Drehbewegung 48 größer ist als der Abstand zwischen einem Abstreifer 16 und der in Richtung der Drehbewegung 48 darauffolgenden Scaneinrichtung 20 bzw. einem Fertigungsbereich 52, der von einem von der Scaneinrichtung 20 ausgehenden Fertigungsstrahl 22 überstrichen wird und der der Grundfläche 52 einer Aufbaukammer 4 entsprechen kann.
Somit wird im Zuge der Drehbewegung 48 durch jede Materialzuführeinrichtung 2 eine Materialschicht 19 in der Aufbaukammer aufgetragen und durch die in Richtung der Drehbewegung 48 auf die jeweilige Materialzuführung unmittelbar folgende Fertigungsstation 2 die neu aufgetragene Schicht auf dem Werkstück 6 aufgebaut. Der abwechselnde Auftrag und Aufbau findet zyklisch im Zuge einer kontinuierlichen oder intermittierenden Drehbewegung so lange statt, bis wenigstens ein Werkstück 6 fertiggestellt ist.
Eine Scaneinrichtung 20 ist, wie oben bereits erwähnt, ausgestaltet, wenigstens einen Fertigungsstrahl 26 zur Erzeugung des Werkstücks 6 in die Aufbaukammer 4 zu richten. Ein Fertigungsstrahl 22c kann beispielsweise einen grösseren Strahldurchmesser aufweisen als ein anderer Fertigungsstrahl 22, der gleichzeitig in der Aufbaukammer 4 eingesetzt wird. Der Fertigungsstrahl 22c mit größeren Durchmesser wird vorteilhaft zur Fertigung einer Füllung 54 des Werkstücks 4 verwendet, der sich innerhalb einer Außenhaut 56 des Werkstücks 4 befindet. Die Außenhaut 56 wird bevorzugt durch den Fertigungsstrahl 22c mit kleinerem Strahlquerschnitt erzeugt.
Der Fertigungstisch 38 muss nicht drehbar sein. Er kann auch stationär zum Maschinengestell 44, also ortsfest, sein. Dann muss sichergestellt sein, dass die fertiggestellten Werkstücke 6 von den unterschiedlichen Positionen, an denen sich die Aufbaukammern 4 der einzelnen Fertigungsstationen 2 befinden, entnommen werden können, wenn sie fertiggestellt sind.
Unabhängig davon, ob der Fertigungstisch 38 gegenüber dem Maschinengestell 44 drehbar ist, kann die zeitliche Zuordnung der Scaneinrichtungen 20 zu den Aufbaukammern 4 auch variabel sein. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Scaneinrichtungen 20 und die Aufbaukammern 4 relativ zueinander beweglich, insbesondere relativ zueinander drehbar angeordnet sind. In diesem Fall ist es sinnvoll, dass die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 stationär relativ zu den Scaneinrichtungen 20 ist. Somit können sich beispielsweise die Scaneinrichtungen 20 mitsamt der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 um die Drehachse 46 relativ zu den Aufbaukammern 4 und dem Maschinengestell 44 drehen. Alternativ können die Scaneinrichtungen 2 und die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung 24 relativ zum Maschinengestell 44 stationär angeordnet sein und der Fertigungstisch 38 kann gegenüber dem Maschinengestell 44 und damit auch gegenüber den Scaneinrichtungen 2 um die Drehachse 46 drehbar angetrieben sein.
Bei beiden Ausgestaltungen wandern die Scaneinrichtungen 20 im Zuge der Relativbewegung zum Fertigungstisch 38 von einer Aufbaukammer 4 zur anderen Aufbaukammer 4. Eine solche Ausgestaltung ist dann sinnvoll, wenn eine oder einzelne Scaneinrichtungen 20 für einen bestimmten Fertigungsschritt besonders ausgestaltet sind, beispielsweise weil für einen bestimmten Fertigungsschritt ein Fertigungsstrahl 22 mit einem bestimmten Strahlquerschnitt, einer bestimmten Energiedichte und/oder einer bestimmten Form oder Wellenlänge benötigt wird, der nur von einer bestimmten Scaneinrichtung 20 erzeugt werden kann. Der Fertigungsschritt wird bei dieser Ausgestaltung dann ausgeführt, wenn sich die hierzu ausgestaltete Scaneinrichtung 20 über der Aufbaukammer 4 befindet oder über die Aufbaukammer 4 bewegt ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen können auch kombiniert sein. So kann beispielsweise der Fertigungstisch 38 gegenüber dem Maschinengestell 44 beweglich, insbesondere drehbar sein. Zusätzlich kann die Mehrzahl von Scaneinrichtungen 2 relativ zum Maschinengestell 44 und relativ zum Fertigungstisch 38 drehbar sein.
In eine, einzelne oder alle Scaneinrichtungen 2 kann eine Messeinrichtung 60 integriert sein, die ausgestaltet ist, wenigstens einige Dimensionen eines fertiggestellten oder sich in Fertigung befindlichen Werkstückes 6 zu erfassen. Die Messeinrichtung 60 kann beispielsweise einen Fertigungsstrahl 22 als Messstrahl zum Messen verwenden. Die Energiedichte und der Strahlquerschnitt des Messstrahls kann gegenüber dem Fertigungsstrahl 22 verringert sein, indem in einem Messmodus des Fertigungssystems 1 in der Scaneinrichtung 20 optische Elemente, beispielsweise ein Filter oder Strahlteiler in den Strahlengang 30 geschwenkt werden. So kann beispielsweise der Messstrahl gitterförmig sein. In einem Fertigungsmodus des Fertigungssystems 1 könnte dann die Energiedichte wieder erhöht sein, so dass ein Fertigungsstrahl 22 vorliegt. Das Fertigungssystem ist zwischen dem Messmodus und dem Fertigungsmodus umschaltbar ausgestaltet.
Bezugszeichenliste

1: additives Fertigungssystem
2: Fertigungsstation
4: Aufbaukammer
6: Werkstück
8: Hubboden
10: Hubbodenantrieb
12: Materialzuführeinrichtung
14: Material
16: Abstreifer
18: Materialreservoir
19: Materialschicht
20: Scaneinrichtung
22: Fertigungsstrahl
22b: linienförmiger Fertigungsstrahl
22c: mehrere Fertigungsstrahlen einer Scaneinrichtung
24: Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung
26: Eingangsstrahl
28: Teilstrahl
30: Strahlengang
32: Strahlteiler
34: Lichtwellenleiter
36: Laser
38: Fertigungstisch
40: Ausnehmung für Aufbaukammer
42: Ausnehmung
44: Maschinengestell
46: Drehachse
48: Drehbewegung
50: Winkellage
52: Fertigungsbereich
54: Füllung
56: Außenhaut
60: Messeinrichtung

Claims

Additives Fertigungssystem (1) zur gleichzeitigen additiven Fertigung einer Mehrzahl von Werkstücken (6) und mit einer Mehrzahl von Fertigungsstationen (2) zur Durchführung jeweils wenigstens eines Fertigungsschrittes, mit einer Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung (24), an der ein Laserstrahl als Eingangsstrahl (26) in das Fertigungssystem (1) einkoppelbar ist und mit einer Mehrzahl von Strahlengängen (30), entlang derer das Licht des Eingangsstrahls (26) geleitet ist, wobei die Strahlengänge (30) von der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung (24) zu den Fertigungsstationen (2) gerichtet sind.
Additives Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Fertigungsstationen (2) um die Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung (24) herum angeordnet sind.
Additives Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fertigungsstationen (2) jeweils wenigstens eine Aufbaukammer (4) und wenigstens eine Scaneinrichtung (20) zur Umlenkung wenigstens eines Strahlenganges (30) hin zu der wenigstens einen Aufbaukammer (4) aufweisen.
Additives Fertigungssystem (1) nach Anspruch 3, wobei von der Scaneinrichtung (20) wenigstens zwei Strahlengänge (30) zur Aufbaukammer (4) gerichtet sind und sich entlang eines jeden der zwei Strahlengänge ein Laserstrahl unterschiedlichen Durchmessers erstreckt.
Additives Fertigungssystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Aufbaukammern (4) und die Scaneinrichtungen (20) relativ zueinander beweglich sind.
Additives Fertigungssystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Aufbaukammern (4) und die Scaneinrichtungen (20) stationär relativ zueinander sind.
Additives Fertigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Fertigungsstation (2) wenigstens eine Materialzuführeinrichtung (12) aufweist.
Additives Fertigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aufbaukammern (4) und/oder die Materialzuführeinrichtungen (12) Teil eines Fertigungstisches (38) sind.
Additives Fertigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens eine Fertigungsstation (2) ausgestaltet ist, einen vom Eingangsstrahl (26) ausgekoppelten Fertigungsstrahl (22, 22b) mit linienförmigem Strahlquerschnitt zu erzeugen.
Additives Fertigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwischen der Laserstrahl-Einkopplungseinrichtung (24) und den Fertigungsstationen (2) Lichtwellenleiter (34) angeordnet sind, durch die sich jeweils wenigstens ein Strahlengang (30) erstreckt.
Additives Fertigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Messeinrichtung (60) zur Vermessung eines Werkstückes vorhanden ist.
Verfahren zum additiven gleichzeitigen Fertigen einer Mehrzahl von Werkstücken (6) mit Hilfe einer Mehrzahl von Scaneinrichtungen (20), wobei ein Laserstrahl (26) in Teilstrahlen (28) aufgeteilt, die gleichzeitig zu der Mehrzahl von Scaneinrichtungen (20) geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Mehrzahl von Werkstücken (6) im Zuge einer Relativbewegung (48) alternierend einen Abstreifer (16) einer Materialzuführeinrichtung (12) und eine Scaneinrichtung (20) passiert, wobei die Abstreifer (16) eine Materialschicht (19) auf einem Werkstück (6) auftragen und die Scaneinrichtung (20) die gerade aufgetragene Materialschicht (19) auf dem Werkstück (6) aufbaut.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Relativbewegung (48) eine Drehbewegung (48) um eine gemeinsame Drehachse (46) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei durch die Scaneinrichtung (20) eine Materialschicht (19) bearbeitet wird, während sie noch aufgetragen wird.