DE102021110709A1 - Additives Fertigungsverfahren und Vorrichtung zur additiven Fertigung - Google Patents

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Abstract

Zur Beibehaltung der Festigkeit eines geformten Gegenstandes und Verbesserung der Genauigkeit der Gestalt desselben. Bei einem additiven Fertigungsverfahren wird ein geformter Gegenstand (100) aus einem Material unter Verwendung einer Vorrichtung (1) zur additiven Fertigung geformt, die eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104) beinhaltet. Das additive Fertigungsverfahren beinhaltet das Bestimmen einer Lichtstrahl-Emissionseinheit zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil des geformten Gegenstands (100) aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104) gemäß einem Winkel des Teils des geformten Gegenstands in Bezug auf eine Laminierrichtung desselben, und das Ausstrahlen des Lichtstrahls auf den Teil des geformten Gegenstands (100) von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein additives Fertigungsverfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung.
  • Die japanische Patentanmeldung Nr. 2017-185804 offenbart ein Verfahren zur Verringerung der Ausgabe von Laserlicht bei der Bildung eines Downskin-Teils, um das Durchhängen des gebildeten Downskin-Teils im 3DP (dreidimensionaler Drucker bzw. 3-D-Drucker) zu unterdrücken.
  • KURZFASSUNG
  • Es besteht jedoch die Gefahr, dass infolge der Verringerung der Ausgabe des Laserlichts die Festigkeit des Downskin-Teils verringert wird.
  • Die vorliegende Erfindung dient der Lösung des vorgenannten Problems und hat zum Ziel, ein additives Fertigungsverfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung bereitzustellen, die in der Lage sind, die Festigkeit eines geformten Gegenstandes zu beizubehalten und die Genauigkeit seiner Gestalt zu verbessern.
  • Ein erster beispielhafter Aspekt ist ein additives Fertigungsverfahren zum Formen eines geformten Gegenstandes aus einem Material unter Verwendung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, die eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten beinhaltet, wobei das additive Fertigungsverfahren beinhaltet:
    • Bestimmen einer Lichtstrahl-Emissionseinheit zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil des geformten Gegenstands aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten entsprechend einem Winkel des Teils des geformten Gegenstands in Bezug auf eine Laminierrichtung desselben; und
    • Ausstrahlen des Lichtstrahls auf den Teil des geformten Gegenstands von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit.
  • Ein weiterer beispielhafter Aspekt ist eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, die beinhaltet:
    • eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten, die so konfiguriert sind, dass sie einen Lichtstrahl auf ein auf einem Formtisch bereitgestelltes Material ausstrahlen; und
    • eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zum:
      • Bestimmen einer Lichtstrahl-Emissionseinheit zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil des geformten Gegenstands aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten gemäß einem Winkel des Teils des geformten Gegenstands in Bezug auf eine Laminierrichtung; und
      • Ausstrahlen des Lichtstrahls auf den Teil des geformten Gegenstands von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein additives Fertigungsverfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung bereitzustellen, die in der Lage sind, die Festigkeit eines geformten Gegenstandes beizubehalten und die Genauigkeit der Gestalt desselben zu verbessern.
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnung, die nur zur Veranschaulichung dienen und daher nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind, besser verstanden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein additives Fertigungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 3 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 4 ist eine schematische Seitenansicht, die die Konfiguration der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein additives Fertigungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
    • 6 zeigt Diagramme zur Erläuterung einer Wirkung eines additiven Fertigungsverfahrens;
    • 7 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das ein additives Fertigungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 9 ist eine Querschnittsansicht einer bestimmten Schicht eines geformten Gegenstandes;
    • 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen intermittierenden Bestrahlungsschritt für eine Innenkontur und eine Außenkontur zeigt; und
    • 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration einer Steuereinheit einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Spezifische Ausführungsformen, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die unten gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus sind die folgenden Beschreibungen und die Zeichnung vereinfacht, soweit dies zur Verdeutlichung der Erklärung geeignet ist.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 beinhaltet eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten 103 und 104 (104a und 104b), von denen jede einen Lichtstrahl auf ein auf einem Formtisch 107 bereitgestelltes Material ausstrahlt, und eine Steuereinheit 150, die eine Lichtstrahl-Emissionseinheit 104 zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil eines geformten Gegenstands 100 aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten 103 und 104 entsprechend dem Winkel des Teils des geformten Gegenstands in Bezug auf die Laminierrichtung bestimmt (d.h. auswählt) und den Lichtstrahl von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit 104 auf den Teil des geformten Gegenstands ausstrahlt.
  • Die Steuereinheit 150 ist eine von einem Computer implementierte Informationsverarbeitungsvorrichtung. Die Steuereinheit 150 weist eine Funktion auf, verschiedene Arten von Steuerungen auf Grundlage verschiedener Arten von Programmen, die in einer Speichereinheit gespeichert sind, auszuführen, und ist durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen oder mehrere Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)-Anschlüsse und dergleichen implementiert.
  • Die Steuereinheit 150 steuert die Emissionen und die Emissionswinkel der Mehrzahl der Lichtstrahl-Emissionseinheiten 103 und 104 (104a und 104b). Die Mehrzahl der Lichtstrahl-Emissionseinheiten 103, 104a und 104b beinhalten drehbare Spiegel 113 bzw. 114a und bzw. 114b zum Ändern der Richtungen der von ihnen ausgestrahlten Lichtstrahlen. Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 103 ist oberhalb einer Innenseite eines zu formenden Gegenstandes angeordnet und kann zum Ausmalen mit dem Material (d.h. zum Formen bzw. Ausgießen mit dem Material) verwendet werden. Die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 104 ist an einer Außenseite der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 103 angeordnet und befindet sich oberhalb einer Außenseite des zu formenden Gegenstandes.
  • Wenn in der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 das Material auf dem Formtisch 107 mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird, wird das Material durch die Wärme des Lichtstrahls geschmolzen und anschließend verfestigt. Anschließend wird eine weitere Charge des Materials auf das erstarrte Material gespritzt (z. B. aufgesprüht) bzw. eingespritzt bzw. injiziert, und eine Reihe dieser Formprozesse wird Schicht für Schicht wiederholt. Als Ergebnis wird ein geformter Gegenstand fertiggestellt. Das Material ist nicht auf Metallpulver beschränkt, sondern kann z.B. ein Harzpulver oder ähnliches sein.
  • Mindestens ein Teil des geformten Gegenstandes 100 ist z.B. eine Konturlinie eines überhängenden Teils 120. Wie in 1 gezeigt, kann der überhängende Teil 120 des geformten Gegenstandes je nach Schicht an einer Innenkonturlinie des geformten Gegenstandes 100 oder an einer Außenkonturlinie des geformten Gegenstandes 100 liegen. Für jede Konturlinie wird im Vorfeld ein gewünschter Abstrahlwinkel des Lichtstrahls bestimmt.
  • Ein additives Fertigungsverfahren, das die Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet, wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • Bei dem additiven Fertigungsverfahren wird ein geformter Gegenstand 100 aus einem Material durch die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 geformt, welche die Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten 103 und 104 beinhaltet. Eine Lichtstrahl-Emissionseinheit zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil des geformten Gegenstands 100 wird aus der Mehrzahl der Lichtstrahl-Emissionseinheiten 103 und 104 entsprechend dem Winkel dieses Teils des geformten Gegenstands 100 in Bezug auf die Laminierrichtung bestimmt (d.h. ausgewählt) (Schritt S101). Wenn zum Beispiel der Winkel dieses Teils in Bezug auf die Laminierrichtung größer als ein Grenzwert ist, wird die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 104 ausgewählt. Als nächstes wird der Lichtstrahl von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit auf diesen Teil ausgestrahlt (Schritt S 102). Auf diese Weise wird dieser Teil des geformten Gegenstandes fertiggestellt.
  • Gemäß der vorgenannten ersten Ausführungsform ist es möglich, einen qualitativ hochwertigen geformten Gegenstand zu formen, der eine verbesserte Genauigkeit für seine Gestalt aufweist, während die Festigkeit des geformten Gegenstands beibehalten wird, indem eine geeignete Lichtstrahl-Emissionseinheit entsprechend dem Winkel von mindestens einem Teil des geformten Gegenstands 100 in Bezug auf die Laminierrichtung ausgewählt wird.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Vorrichtung 2 zur additiven Fertigung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist eine schematische Seitenansicht, die die Konfiguration der Vorrichtung 2 zur additiven Fertigung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Die folgende Beschreibung erfolgt unter Verwendung einer 3D (dreidimensionalen) Vorrichtung zur additiven Fertigung vom Typ LMD (Laser-Metallabscheidung bzw. Laser Metal Deposition) als ein Beispiel für die Vorrichtung 2 zur additiven Fertigung. Die Vorrichtung 2 zur additiven Fertigung kann durch Umschalten einer Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (d.h. durch abwechselndes Auswählen einer aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten) einen qualitativ hochwertigen 3D-laminierten/geformten Gegenstand formen.
  • Eine Materialspritzeinheit 206 bzw. eine Materialeinspritzeinheit 206 bzw. eine Materialinjektionseinheit 206 spritzt (z. B. sprüht) ein Material, wie ein Metallpulver, auf einen Formtisch 207. Das Material ist nicht auf Metallpulver beschränkt, sondern kann z. B. auch ein Harzpulver oder ähnliches sein.
  • Ein Lichtstrahl-Oszillator 201 strahlt einen Lichtstrahl in Richtung eines Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 aus, der einen drehbaren Spiegel 212 beinhaltet. Der Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 kann den empfangenen Lichtstrahl selektiv an die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 oder die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204a oder 204b senden, indem er den Spiegel 212 basierend auf einem Befehl von einer Steuereinheit 250 dreht bzw. rotiert. Der Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 kann auch als Lichtstrahl-Schalttaster bzw. Schalt-scanner bezeichnet werden.
  • Wie in 4 gezeigt, wird der Lichtstrahl von jeder der Lichtstrahl-Emissionseinheiten 203 und 204 auf das Material auf dem Formtisch 207 aufgebracht. Der Lichtstrahl ist nicht auf Laserlichtstrahlen, Elektronenlichtstrahlen und dergleichen beschränkt und kann ein Lichtstrahl sein, der eine Wellenlänge in anderen Wellenlängenbereichen aufweist. Die Lichtstrahl-Emissionseinheiten 203 und 204 (204a und 204b) beinhalten die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 zum Ausmalen mit dem Material (d.h. zum Formen mit dem Material) und die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 zum Verbessern der Genauigkeit der Gestalt eines Teils oder mehrerer Teile des geformten Gegenstands.
  • Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 ist oberhalb der Innenseite eines zu formenden Gegenstandes auf dem Formtisch angeordnet und wird zum Schmelzen bzw. Aufschmelzen einer Oberfläche des mit dem Lichtstrahl bestrahlten Materials verwendet. Typischerweise wird die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 auch als ein Scanner bezeichnet. Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 beinhaltet einen drehbaren Spiegel 213 zum Ändern der Richtung des empfangenen Lichtstrahls.
  • Indes sind die zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheiten 204a und 204b oberhalb der Außenseite des zu formenden Gegenstandes angeordnet (d.h. oberhalb von zwei einander schräg gegenüberliegenden Ecken im Formbereich) und können den Einfallswinkel des Lichtstrahls verändern. Die zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheiten 204a und 204b beinhalten jeweils drehbare Spiegel 214a bzw. 214b, um die Richtungen der empfangenen Lichtstrahlen zu verändern. Jede dieser zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheiten 204a und 204b ändert feinfühlig die Richtung des Lichtstrahls und bringt dadurch den Lichtstrahl in einem bestimmten Winkel (z. B. einem Winkel, der gleich oder größer als ein Grenzwert ist) in Bezug auf die Laminierrichtung auf das Material auf. Die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit wird auch als ein Scanner für einen überhängenden bzw. überschüssigen Teil (oder einen Downskin-Teil) bezeichnet. Zu beachten ist, dass, obwohl die beiden zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheiten 204a und 204b an den beiden schräg gegenüberliegenden Ecken des Formbereichs in 3 angeordnet sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispielkonfiguration beschränkt. Beispielsweise kann eine zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit oberhalb des äußeren Umfangsrandes des Formbereichs angeordnet sein, oder vier zweite Lichtstrahl-Emissionseinheiten können jeweils oberhalb der vier Ecken des Formbereichs angeordnet sein.
  • Das mit dem Lichtstrahl bestrahlte Material wird durch die Wärme (Energie) des Lichtstrahls geschmolzen bzw. aufgeschmolzen, so dass sich ein Schmelzbad bildet. Danach kühlt das Schmelzbad ab und verfestigt sich bzw. erstarrt. Durch wiederholtes Spritzen (z. B. Sprühen) bzw. Einspritzen des Materials und Bestrahlung mit dem Lichtstrahl wird das Material Schicht für Schicht laminiert, so dass ein 3D-laminierter/geformter Gegenstand 200 geformt wird.
  • Die Steuereinheit 250 steuert verschiedene Prozesse wie das Spritzen (z. B. das Sprühen) des Materials, das Umschalten der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten 203 und 204 und das Bestrahlen mit dem Lichtstrahl. Die Steuereinheit 250 kann die vorgenannte Steuerung anhand eines vorab erstellten CAD-Modells des zu formenden Gegenstandes vornehmen. Typischerweise wird ein solches CAD-Modell (Formdaten) durch eine öffentlich bekannte Softwareanwendung erstellt und vorab in einer Speichereinheit 255 gespeichert. Die Speichereinheit 255 kann eine interne Speichereinheit, die in der Vorrichtung 2 zur additiven Fertigung angeordnet ist, oder eine externe Speichereinheit sein, die über ein Netzwerk mit der Vorrichtung 2 zur additiven Fertigung verbunden ist. Die Formprozessdaten beinhalten eine Mehrzahl von Querschnittsmustern, die den jeweiligen Schichten entsprechen, die durch den additiven Fertigungsprozess geformt werden sollen.
  • Die Steuereinheit 250 beinhaltet eine Umschalteinheit 252. Die Umschalteinheit 252 instruiert den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 und führt dadurch eine Umschaltung durch, so dass der vom Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlte Lichtstrahl zu einer der Lichtstrahl-Emissionseinheiten 203 und 204 gesendet wird.
  • Die Steuereinheit 250 weist eine Funktion auf, verschiedene Arten von Steuerungen auf Grundlage verschiedener Arten von Programmen (einschließlich eines Programms, das einen Computer veranlasst, ein additives Fertigungsverfahren durchzuführen) durchzuführen, die in der Speichereinheit 255 gespeichert sind, und ist durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen oder mehrere Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)-Anschlüsse und dergleichen implementiert.
  • Grundsätzlich werden die Schichten eines geformten Gegenstandes in Laminierrichtung (d. h. in vertikaler Richtung) laminiert. Der geformte Gegenstand kann jedoch überhängende bzw. überschüssige Teile aufweisen (d.h., es kann ein Downskin-Teil unterhalb der Unterseite eines überhängenden Teils vorhanden sein, in dem kein Material vorhanden ist). Es besteht ein Problem, dass, wenn ein von der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit ausgestrahlter Lichtstrahl auf ein solches Teil aufgebracht wird, dessen Oberfläche aufgrund der übermäßigen Energie aufgeraut wird. Daher ist in der vorliegenden Erfindung in der Vorrichtung zur additiven Fertigung eine zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit enthalten, die einen Lichtstrahl auf ein solches Teil in einem bestimmten Winkel ausstrahlen (d.h. aufbringen) kann, der gleich oder größer als ein Grenzwert ist.
  • In einem Querschnittsmuster eines geformten Gegenstandes, das unter Verwendung einer bestimmten Software erstellt wurde, werden Teile, die unter Verwendung der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 zum Ausmalen mit dem Material (d.h. zum Formen mit dem Material) geformt werden sollten, von Teilen unterschieden, die unter Verwendung der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 zum Verbessern der Genauigkeit ihrer Gestalt geformt werden sollen. Die Teile, die unter Verwendung der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 geformt werden sollen, sind Teile des zu formenden Gegenstands, die andere Winkel als den Winkel senkrecht zur Laminierrichtung aufweisen. Insbesondere kann z. B. eine Konturlinie eines überhängenden Teils durch Verwenden der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 geformt werden, um die Genauigkeit der Gestalt zu verbessern. Ferner wird im Voraus bestimmt, dass der Lichtstrahl mit unterschiedlichen Einfallswinkeln für verschiedene überhängende Teile (z.B. für eine Innenkonturlinie und eine Außenkonturlinie in 1) angewendet wird. Es kann z.B. so eingestellt werden, dass ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche eines überhängenden Teils in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Oberfläche einfällt. Die anderen Teile können als Teile definiert werden, die unter Verwendung der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 geformt werden. Der geformte Gegenstand wird unter Verwendung einer Mehrzahl von Querschnittsmustern solcher Teile geformt, während zwischen der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 und der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 umgeschaltet wird (d.h., abwechselnd wird die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 oder die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 ausgewählt).
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein additives Fertigungsverfahren zur additiven Fertigung unter Verwendung der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • Die Steuereinheit 250 erfasst ein Querschnittsmuster für jede Schicht eines CAD-Modells (Formdaten) eines zu formenden Gegenstands (Schritt S201). Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 250, ob in einer bestimmten Schicht ein überhängendes Teil 220 vorhanden ist oder nicht. Wenn es kein überhängendes Teil gibt (NEIN in Schritt S203), sendet die Umschalteinheit 252 der Steuereinheit 250 einen vom Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlten Lichtstrahl durch den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 an die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203. Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 bringt den Lichtstrahl auf das Material auf, basierend auf dem Querschnittsmuster, das dieser Schicht entspricht (Schritt S204). Infolgedessen wird die Schicht, die keinen überhängenden Teil beinhaltet, geformt.
  • Wenn hingegen ein überhängender Teil im Querschnittsmuster vorhanden ist (JA in Schritt S203), werden zunächst die anderen Teile als der überhängende Teil geformt. Die Umschalteinheit 252 der Steuereinheit 250 sendet den vom Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlten Lichtstrahl über den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 an die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 (Schritt S206). Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 bringt den Lichtstrahl auf das Material auf (Schritt S208).
  • Anschließend wird das überhängende Teil 220 geformt. Die Umschalteinheit 252 der Steuereinheit 250 sendet den vom Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlten Lichtstrahl über den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 an die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 (Schritt S210). Die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 dreht den Spiegel 214 und bringt dadurch den Lichtstrahl auf das Material (einen Teil des geformten Gegenstandes) in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Laminierrichtung (z.B. in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Unterseite des überhängenden Teils) auf (Schritt S212). Ferner muss in diesem Fall die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 nicht notwendigerweise die Ausgabe (z.B. die Leistung) des Lichtstrahls verringern, um die Festigkeit des überhängenden Teils zu erhalten. Auf diese Weise wird die Schicht, die den überhängenden Teil 220 beinhaltet, geformt.
  • Durch Wiederholung des Formprozesses Schicht für Schicht, wie oben beschrieben, wird der laminierte/geformte Gegenstand 200 schließlich fertiggestellt, indem zwischen der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 und der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 umgeschaltet wird (d.h., indem abwechselnd eine von beiden ausgewählt wird).
  • Zu beachten ist, dass, obwohl in dem in 5 dargestellten Flussdiagramm eine bestimmte Reihenfolge der Schritte gezeigt wird, die Reihenfolge der Schritte von der in 5 gezeigten Reihenfolge abweichen kann. Beispielsweise kann die Reihenfolge von zwei oder mehr in gezeigten Schritten vertauscht werden. Ferner können zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schritte, die in 5 gezeigt sind, gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig ausgeführt werden. Außerdem können in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere der in gezeigten Schritte übersprungen oder ausgelassen werden.
  • Vorteilhafte Wirkungen des additiven Fertigungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • Die Oberfläche der Unterseite des überhängenden Teils 220 kann auch als Downskin-Teil bezeichnet werden. Der rechte Teil in 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines überhängenden Teils, das unter alleiniger Verwendung der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 geformt wird. Die Schmelzbäder 230 sacken ab und erstrecken sich über die Unterseite (über den Downskin-Teil) des geformten Gegenstandes hinaus, wodurch sich die Oberflächenrauheit erhöht. Indes ist der linke Teil in 6 eine vergrößerte Ansicht eines überhängenden Teils, der durch Verwenden der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 und der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit(en) 204 gebildet wird. Die meisten Schmelzbäder 230 werden im Inneren der Unterseite (dem Downskin-Teil) des laminierten/geformten Gegenstands 200 geformt, und als Folge davon ist der Grad der Oberflächenrauheit gering.
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, die Oberflächenrauheit eines überhängenden Teils oder mehrerer überhängender Teile eines geformten Gegenstands zu verbessern (d.h. zu mildern) und dadurch einen qualitativ hochwertigen geformten Gegenstand zu formen, der eine verbesserte Genauigkeit für seine Gestalt aufweist.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer dritten Ausführungsform kann einen 3D-laminierten/geformten Gegenstand mit höherer Qualität formen, indem sie intermittierende Emissionen von Lichtstrahlen steuert sowie eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten umschaltet.
  • 7 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 7 sind dieselben Komponenten wie in der zweiten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in 3, und die Beschreibungen derselben werden gegebenenfalls weggelassen. In 7 ist eine intermittierende Einheit 353 in der Steuereinheit 350 hinzugefügt. Die intermittierende Einheit 353 steuert den Lichtstrahl-Oszillator 201 so, dass von diesem intermittierend Lichtstrahlen ausgestrahlt werden. Die intermittierende Einheit 353 kann eine intermittierende Aussendung von Lichtstrahlen durchführen, z.B. durch periodisches Ein- und Ausschalten des Lichtstrahl-Oszillators 201.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das ein additives Fertigungsverfahren zur additiven Fertigung unter Verwendung der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
  • Eine Steuereinheit 350 erfasst ein Querschnittsmuster für jede Schicht eines CAD-Modells (Formdaten) eines zu formenden Gegenstands (Schritt S301). Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 350 anhand des Querschnittsmusters, ob in einer bestimmten Schicht ein überhängendes Teil vorhanden ist oder nicht. Wenn kein überhängender Teil vorhanden ist (NEIN in Schritt S303), sendet die Umschalteinheit 252 der Steuereinheit 350 einen von dem Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlten Lichtstrahl über den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 an die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203. Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 bringt den Lichtstrahl auf das Material auf, basierend auf dem der Schicht entsprechenden Querschnittsmuster (Schritt S304). Infolgedessen wird die Schicht, die keinen überhängenden Teil beinhaltet, geformt.
  • Wenn hingegen ein überhängender Teil im Querschnittsmuster vorhanden ist (JA in Schritt S303), werden zunächst die anderen Teile als der überhängende Teil geformt. Die Umschalteinheit 252 der Steuereinheit 350 sendet den vom Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlten Lichtstrahl über den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 an die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 (Schritt S306). Die erste Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 bringt den Lichtstrahl auf das Material auf (Schritt S308).
  • Anschließend wird das überhängende Teil geformt. Die Umschalteinheit 252 der Steuereinheit 350 sendet den vom Lichtstrahl-Oszillator 201 ausgestrahlten Lichtstrahl über den Lichtstrahl-Schaltmechanismus 202 an die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 (Schritt S310). Die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 dreht den Spiegel 214 und bringt dadurch den Lichtstrahl in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Laminierrichtung (z.B. in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Unterseite des überhängenden Teils) auf das Material auf (Schritt S312).
  • Ferner werden in dieser Ausführungsform, um die äußere Umfangsfläche (den Downskin-Teil) des überhängenden Teils des Formteils glatter zu machen, die Innenkontur und die Außenkontur des überhängenden Teils intermittierend mit Lichtstrahlen bestrahlt (Schritt S315). Details der intermittierenden Bestrahlung werden später unter Bezugnahme auf die und beschrieben.
  • Zu beachten ist, dass in dem in dargestellten Flussdiagramm zwar eine bestimmte Reihenfolge der Schritte dargestellt ist, die Reihenfolge der Schritte jedoch von der in dargestellten Reihenfolge abweichen kann. Beispielsweise kann die Reihenfolge von zwei oder mehr in gezeigten Schritten vertauscht werden. Ferner können zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schritte, die in gezeigt sind, gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen können auch ein oder mehrere der in gezeigten Schritte übersprungen oder ausgelassen werden.
  • Die intermittierende Bestrahlung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 9 und 10 näher beschrieben.
  • 9 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine bestimmte Schicht eines geformten Gegenstandes zeigt.
  • Die in 9 dargestellte Schicht beinhaltet einen festen Teil 901 und einen überhängenden Teil 900. Der überhängende Teil 900 beinhaltet eine Innenkontur 902 und eine Außenkontur 903. Der feste Teil 901 wird durch Bestrahlen mit einem Lichtstrahl unter Verwendung der ersten Lichtstrahl-Emissionseinheit 203 gebildet. Indes kann sich in dem überhängenden Teil 900 auch in einem Teil, der sich zwischen der Innenkontur 902 und der äußeren Gestalt 906 befindet und nicht geschmolzen bzw. aufgeschmolzen werden soll, ein Schmelzbad 905 bilden, so dass die Oberfläche aufgeraut werden kann. Daher werden die Innenkontur 902 und die Außenkontur 903 des überhängenden Teils 900 intermittierend mit Lichtstrahlen bestrahlt, indem die zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 verwendet wird.
  • 10 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung eines intermittierenden Bestrahlungsprozesses für eine Innenkontur und eine Außenkontur.
  • Zunächst werden Lichtstrahlen von der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 intermittierend auf die Innenkontur 902 („1“ in 10) aufgebracht. Als nächstes wird ein Lichtstrahl von der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 auf einen Bereich der Innenkontur 902 aufgebracht, der sich zwischen den Teilen befindet, die wie oben vorgenannt intermittierend mit Lichtstrahlen bestrahlt wurden („2“ in 10). Auf diese Weise ist es möglich, den gesamten Bereich der Innenkontur 902 mit Lichtstrahlen zu bestrahlen. Weiterhin werden von der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 intermittierend Lichtstrahlen auf die Außenkontur 903 aufgebracht („3“ in ). Anschließend wird ein Lichtstrahl von der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 auf einen Bereich der Außenkontur 903 aufgebracht, der sich zwischen den Teilen befindet, die wie vorstehend beschrieben intermittierend mit Lichtstrahlen bestrahlt wurden („4“ in 10). Auf diese Weise ist es möglich, den gesamten Bereich der Außenkontur 903 mit Lichtstrahlen zu bestrahlen.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird durch das intermittierende Aufbringen von Lichtstrahlen aus der zweiten Lichtstrahl-Emissionseinheit 204 deren Energie gestreut, so dass die Oberflächenrauheit, die durch die übermäßige Zufuhr von Energie verursacht wird, verbessert (d.h. gemildert) werden kann. Unter den normalen Laserbedingungen (d.h., der kontinuierlichen Emission) betrug Ra beispielsweise 62 Mikrometer und Rz 310 Mikrometer. Im Gegensatz dazu betrug bei den Laserbedingungen (d.h., bei der intermittierenden Emission) gemäß dieser Ausführungsform Ra 24 Mikrometer und Rz 153 Mikrometer, und die Oberfläche der Unterseite des überhängenden Teils wurde glatt gemacht.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß einer Ausführungsform durch die intermittierende Emission von Lichtstrahlen die Oberflächenrauheit des überhängenden Teils des geformten Gegenstands verbessert (gemildert), und die Festigkeit des geformten Gegenstands wird beibehalten. Daher ist es möglich, einen geformten Gegenstand mit höherer Qualität aufzuweisen.
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration einer Steuereinheit einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einigen Ausführungsformen zeigt. Wie in 11 gezeigt, ist jede der Steuereinheiten 150, 250 und 350 gemäß einigen Ausführungsformen ein Computer, der einen Prozessor 1201, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 1202, einen ROM (Festwertspeicher) 1203 usw. beinhaltet. Der Prozessor 1201 führt Berechnungen und Steuerungen gemäß einer Software durch, die im RAM 1202, im ROM 1203 oder auf einer Festplatte 1204 gespeichert ist. Das RAM 1202 wird als temporärer Speicherbereich verwendet, wenn die CPU 1201 verschiedene Prozesse durchführt. Auf der Festplatte 1204 sind ein Betriebssystem (OS), ein Registrierungsprogramm und Ähnliches gespeichert. Ein Display 1205 besteht aus einer Flüssigkristallanzeige bzw. einem Flüssigkristalldisplay und einem Grafik-Controller. Auf dem Display 1205 werden Objekte wie Bilder und Symbole sowie GUIs (Graphical User Interfaces) angezeigt. Eine Eingabeeinheit 1206 ist ein Gerät, mit dem ein Benutzer verschiedene Befehle bzw. Anweisungen an die Vorrichtung zur additiven Fertigung gibt, und beinhaltet z.B. eine Maus, eine Tastatur, ein Touchpanel usw. Eine I/F-(Schnittstellen-)Einheit 1207 kann die drahtlose LAN-Kommunikation in Übereinstimmung mit Spezifikationen wie IEEE 802.11 a steuern und/oder die drahtgebundene LAN-Kommunikation steuern und mit einem externen Gerät über dasselbe Kommunikationsnetzwerk und das Internet auf der Grundlage eines Protokolls wie TCP/IP kommunizieren. Ein Systembus 1208 steuert den Datenaustausch zwischen dem Prozessor 1201, dem RAM 1202, dem ROM 1203, der Festplatte 1204 und so weiter.
  • In den vorgenannten Beispielen kann das Programm gespeichert und einem Computer unter Verwendung beliebiger nicht-übertragbarer computerlesbarer Medien bereitgestellt werden. Nicht-übertragbare computerlesbare Medien beinhalten alle Arten von materiellen Speichermedien. Beispiele für nicht-übertragbare computerlesbare Medien beinhalten magnetische Speichermedien (wie Disketten, Magnetbänder, Festplattenlaufwerke usw.), optische magnetische Speichermedien (z.B. magneto-optische Platten), CD-ROM (Compact Disc-Festwertspeicher bzw. Compact Disc-Read Only Memory), CD-R (beschreibbare Compact Disc bzw. Compact Disc-Recordable), CD-R/W (wiederbeschreibbare Compact Disc bzw. Compact Disc Rewritable) und Halbleiterspeicher (wie Mask-ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-ROM, RAM (Direktzugriffsspeicher) usw.). Das Programm kann einem Computer unter Verwendung eines beliebigen Typs von transitorischen computerlesbaren Medien bereitgestellt werden. Beispiele für transitorische computerlesbare Medien beinhalten elektrische Signale, optische Signale und elektromagnetische Wellen. Transitorische computerlesbare Medien können das Programm einem Computer über eine verdrahtete Kommunikationsleitung (z. B. elektrische Drähte und optische Fasern) oder eine drahtlose Kommunikationsleitung bereitstellen.
  • Aus der so beschriebenen Erfindung wird ersichtlich, dass die Ausführungsformen der Erfindung in vielerlei Hinsicht variiert werden können. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen, die für einen Fachmann auf der Hand liegen, sind zur Aufnahme in den Umfang der folgenden Ansprüche vorgesehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017185804 [0002]

Claims (7)

  1. Additives Fertigungsverfahren zum Formen eines geformten Gegenstandes (100, 200) aus einem Material unter Verwendung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung (1, 2, 3), die eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104, 203, 204) aufweist, wobei das additive Fertigungsverfahren aufweist: Bestimmen einer Lichtstrahl-Emissionseinheit zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil des geformten Gegenstands (100, 200) aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104, 203, 204) gemäß einem Winkel des Teils des geformten Gegenstands (100, 200) in Bezug auf eine Laminierrichtung desselben; und Ausstrahlen des Lichtstrahls auf den Teil des geformten Gegenstands (100, 200) von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit.
  2. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen eines Winkels eines Lichtstrahls aufweist, der auf den Teil des geformten Gegenstands (100, 200) ausgestrahlt wird, indem die bestimmte Lichtstrahl-Emissionseinheit entsprechend einem Winkel des Teils des geformten Gegenstands (100, 200) in Bezug auf dessen Laminierrichtung verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens der Teil des geformten Gegenstandes (100, 200) einen anderen Winkel als einen Winkel senkrecht zur Laminierrichtung aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens der Teil des geformten Gegenstandes (100, 200) ein überhängender Teil des geformten Gegenstandes (100, 200) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104, 203, 204) eine erste Lichtstrahl-Emissionseinheit (103, 203), die oberhalb einer Innenseite des geformten Gegenstandes (100, 200) angeordnet ist, und eine zweite Lichtstrahl-Emissionseinheit (104, 204) beinhaltet, die oberhalb einer Außenseite des geformten Gegenstandes (100, 200) angeordnet ist.
  6. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Intermittierendes Ausstrahlen eines Lichtstrahls von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit auf den Teil des geformten Gegenstands (100, 200); und Ausstrahlen eines Lichtstrahls von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit auf einen Bereich, der sich zwischen den Teilen befindet, die intermittierend mit Lichtstrahlen bestrahlt worden sind.
  7. Vorrichtung zur additiven Fertigung (1, 2, 3), aufweisend: eine Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104, 203, 204), die so konfiguriert sind, dass sie einen Lichtstrahl auf ein Material ausstrahlen, das auf einem Formtisch (107, 207) bereitgestellt ist; und eine Steuereinheit (150, 250, 350), die konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Lichtstrahl-Emissionseinheit zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf mindestens einen Teil des geformten Gegenstands (100, 200) aus der Mehrzahl von Lichtstrahl-Emissionseinheiten (103, 104, 203, 204) gemäß einem Winkel des Teils des geformten Gegenstands (100, 200) in Bezug auf eine Laminierrichtung; und Ausstrahlen des Lichtstrahls auf den Teil des geformten Gegenstands (100, 200) von der bestimmten Lichtstrahl-Emissionseinheit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116140A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Planungsvorrichtung zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, Verfahren und Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial, und Computerprogramm zum Durchführen eines solchen Verfahrens

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017185804A (ja) 2016-03-31 2017-10-12 オックスフォード パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド 空隙を有する物体を選択的レーザ焼結する装置及び方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3127635A1 (de) * 2015-08-06 2017-02-08 TRUMPF Laser-und Systemtechnik GmbH Zusatzstoffherstellung von down-skin-schichten
US10442003B2 (en) * 2017-03-02 2019-10-15 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US11014189B2 (en) * 2018-05-25 2021-05-25 General Electric Company Method to control additive manufacturing builds using laser angle of incidence
CN109759587B (zh) * 2019-01-30 2021-12-24 东南大学 一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法
EP3804883A1 (de) * 2019-10-11 2021-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum aufbringen einer vielzahl von energiestrahlen in der generativen fertigung
US11772195B2 (en) * 2020-04-21 2023-10-03 The Boeing Company Additive manufacturing system and method using multiple beam orientations

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017185804A (ja) 2016-03-31 2017-10-12 オックスフォード パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド 空隙を有する物体を選択的レーザ焼結する装置及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116140A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Planungsvorrichtung zum Planen einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einer Mehrzahl an Energiestrahlen, Verfahren und Fertigungsvorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial, und Computerprogramm zum Durchführen eines solchen Verfahrens

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