DE102021118718A1

DE102021118718A1 - Anlage zur additiven Herstellung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102021118718A1
Application number: DE102021118718.4A
Authority: DE
Inventors: Klaus Sammer; Maximilian Sammer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2023-01-26

Abstract

Anlage (1) zur additiven Herstellung eines Bauteils (2), umfassend- mehrere Funktionsvorrichtungen (3, 3`), welche jeweils zur Durchführung wenigstens einer Funktion im Rahmen der additiven Herstellung wenigstens eines Bauteils (2) eingerichtet sind, wobei- vermittels wenigstens einer Manipulatoreinrichtung (4) ein Bauteil (2) und/oder ein Teilbauteil (5) und/oder ein Baumaterial zwischen wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen (3, 3') transportierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur additiven Herstellung eines Bauteils.
Entsprechende Anlagen zur additiven Herstellung eines Bauteils sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. So ist es bekannt, dass additive Bauteile, zum Beispiel unter Nutzung des Verfahrens des selektiven Laserschmelzens, aus Metallpulver aufgebaut werden. Die innerhalb einer entsprechenden Aufbauvorrichtung erzeugten additiven Bauteile können dann an eine nachgelagerte Nachbearbeitungsstation, z. B. einer Entpulverungsstation, verbracht werden und dort von unverfestigten Baumaterial befreit werden. Üblicherweise wird hierbei das additive Bauteile manuell aus der Aufbauvorrichtung entnommen und zur nach Bearbeitungsstation verbracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage anzugeben, welche insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie zuverlässige Maßnahme die Qualität der herzustellenden Bauteile sowie die Wirtschaftlichkeit der Herstellung der Bauteile erhöht.
Die Aufgabe wird durch eine Anlage zur Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Anlage. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 sowie ein durch eine Funktionsvorrichtung gemäß Anspruch 15 gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur additiven Herstellung eines Bauteils, umfassend mehrere Funktionsvorrichtungen, welche jeweils zur Durchführung wenigstens einer Funktion im Rahmen der additiven Herstellung wenigstens eines Bauteils eingerichtet sind. Als Funktionsvorrichtung kann hierbei eine Aufbauvorrichtung, welche einen additiven bzw. generativen Aufbauprozesses selbst ausführt und/oder eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung verstanden werden, welche einen dem eigentlichen auf Prozess zeitlich vorgelagerten bzw. nachgelagerten Prozessschritt im Zusammenhang mit der Herstellung des wenigstens einen additiven Bauteils ausführt. Die Verlagerung bzw. der Transport des wenigstens einen additiv hergestellten Bauteils und/oder eines wenigstens eines Teilbauteils, auf welches ein weiterer additiv hergestellte Bauteilabschnitts aufgebaut werden soll, und/oder eines Baumaterials zwischen den wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen wird dabei vermittels wenigstens einer Manipulatoreinrichtung ausgeführt. Dieser manipulatoreinrichtungsseitige Transport kann zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, über eine Verlagerungsstrecke von einer ersten zu einer weiteren Funktionsvorrichtung erfolgen. Auch ist es möglich das während des Transports von einer ersten zu einer weiteren Funktionsvorrichtung dieser Transport für eine erste Teilstrecke der Verlagerungsstrecke durch eine erste Manipulatoreinrichtung und eine zweite Teilstrecke der Verlagerungsstrecke durch eine weitere Manipulatoreinrichtung ausgeführt wird, wobei hierbei eine Übergabe des Bauteils und/oder des Teilbauteils und/oder des Baumaterials zu dessen Weitertransport übergeben wird bzw. übergebbar ist. Mit anderen Worten können die wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen auch als Prozessvorrichtungen bezeichnet werden und jeweils einen Teilprozessschritt zur Ausführung eines Verfahrens zur additiven Herstellung eines Bauteils ausführen. Mit anderen Worten kann die Manipulatoreinrichtung verwendet werden, einen Baujob, d. h. die in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten Bauteile, als eine Einheit von einer ersten Funktionsvorrichtung zu einer weiteren Funktionsvorrichtung zu verlagern.
Als Manipulatoreinrichtung kann beispielsweise ein Roboter, insbesondere ein Industrieroboter, auch als Industrieller Manipulator bezeichnet, verstanden werden, welcher anhand eines Computerprogramms gesteuert wird. Die Manipulatoreinrichtung kann beispielsweise als ortsfeste oder als mobile Maschine ausgebildet sein. Ein Industrieroboter kann hierbei die folgenden Funktionsbaugruppen umfassen: Manipulatormittel bzw. Glieder (z. B. Roboterarm), Effektor (z. B. Werkzeug, Greifer) und die Steuerung.
Dadurch dass über die Manipulatoreinrichtung die Handhabung des Bauteils und/oder des Teilbauteils und/oder des Baumaterials erfolgt, können etwaige von Standardbewegungen abweichende Bewegungen vermieden werden und damit eine wirtschaftlichere Herstellung des Bauteils erfolgen.
Die Manipulatoreinrichtung kann beispielsweise zumindest abschnittsweise hängend angeordnet sein. Dies kann beispielsweise eine Montage der Manipulatoreinrichtung an einer Decke eines Arbeitsraumes, z. B. einer Raumdecke, oder an einer oberhalb von 2,0 Metern, bevorzugt oberhalb von 3,0 Metern, besonders bevorzugt oberhalb von 4,0 Metern, liegenden Lagerungseinrichtung umfassen. Beispielsweise ist die Lagerungseinrichtung als Tragestruktur einer Fertigungshalle ausgebildet. So ist es beispielsweise möglich, dass die Manipulatoreinrichtung nach Art eines Portalroboters ausgebildet ist, wobei die Lagerungseinrichtung eine Traverse, zum Beispiel in Form eines Stahlträgers und/oder Carbonträgers und/oder Aluminiumträgers, umfasst und an diese die Manipulatoreinrichtung ortsfest oder bewegbar, insbesondere hängend, befestigt ist. Mit einer zumindest teilweise hängenden Montage der Manipulatoreinrichtung kann beispielsweise eine Befestigung der Manipulatoreinrichtung selbst hängend an einer Lagerungseinrichtung verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann unter einer zumindest teilweise hängenden Lagerung der Manipulatoreinrichtung eine hängende Befestigung der Lagerungseinrichtung an einer Raumstruktur (z. B. Raumwand oder Raumdecke) und zugleich einer (nicht zwingend hängenden) Befestigung der Manipulatoreinrichtung an der Lagerungseinrichtung verstanden werden. Die hängende Anordnung der Manipulatoreinrichtung birgt den Vorteil, dass der zur Verfügung stehende Produktionsraum reduziert werden kann, da im Zuge eines höheren Grades an automatisierter bzw. robotergestützte Prozesse, ein zur menschlichen Handhabung notwendiger Raumbedarf entsprechend zurückgefahren oder gänzlich ausgeschlossen werden kann. Aufgrund der hängenden Anordnung der Manipulatoreinrichtung können die Funktionsvorrichtungen mit geringerem, insbesondere vertikalen, Abstand zueinander innerhalb eines Raums, zum Beispiel der Produktionshalle, angeordnet werden. Selbst wenn gewisse Produktionsschritte noch eines manuellen Eingriffs bedürfen, kann die Gefahr einer Kollision der Manipulatoreinrichtung mit dem Produktionsmitarbeiter reduziert werden, da die hängende Manipulatoreinrichtung ein geringeres Potenzial für kreuzenden Wege mit einem Produktionsmitarbeiter aufweist als anderweitig platzierte Manipulatoreinrichtungen. Dies trifft beispielsweise dann zu, wenn die Manipulatoreinrichtung als sogenannter Mensch-Roboter-Kollaborations-Roboter (MRK-Roboter) ausgebildet ist, sodass sich der Produktionsmitarbeiter und der Roboter sich einen Arbeitsraum ohne trennende Schutzeinrichtungen teilen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass (a) eine erste Funktionsvorrichtung als Aufbauvorrichtung ausgebildet ist, in welcher ein Bauteil durch selektives, insbesondere schichtweises, bereichsabhängiges Verfestigen eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials aufgebaut wird bzw. aufbaubar ist und (b) zumindest eine weitere Funktionsvorrichtung als Vor- oder Nachbearbeitungsvorrichtung ausgebildet ist, welche zur Bereitstellung und/oder Verarbeitung eines Baumaterials oder eines Teilbauteils, auf welches ein additiver Aufbau erfolgen soll, und/oder zur Nachbearbeitung eines in der Aufbauvorrichtung hergestellten Bauteils und/oder Baumaterials eingerichtet ist. Hierbei ist es möglich, dass eine Manipulatoreinrichtung wenigstens zweier als Aufbauvorrichtung ausgebildeter Funktionsvorrichtungen und einer als Vor- und/oder Nachbearbeitung ausgebildete Funktionsvorrichtung zugeordnet ist, sodass die Manipulatoreinrichtung bedarfsweise, insbesondere wechselweise, ein Bauteil und/oder Teilbauteil und/oder Baumaterial zwischen einer ersten Aufbauvorrichtung und der weiteren Aufbauvorrichtung jeweils zur Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung transportiert. Wird beispielsweise mit der ersten Aufbauvorrichtung ein zeitlich langandauernder Baujob ausgeführt, kann die Manipulatoreinrichtung im Zusammenhang mit mehreren zeitlich kürzeren Baujobs der weiteren Aufbauvorrichtung dort notwenige Handhabungsaktionen ausführen, während der langandauernde Baujob der ersten Aufbauvorrichtung ausgeführt wird. Folglich wird eine höhere Auslastung der Anlage erreicht, da die Manipulatoreinrichtung flexibel mit der ersten und der wenigstens einen weiteren Aufbauvorrichtung, abhängig von deren bzw. abgestimmt auf deren Prozesszeiten, eingesetzt werden kann.
Die mehreren Funktionsvorrichtungen, insbesondere zumindest eine Aufbauvorrichtung und zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung, und die wenigstens eine Manipulatoreinrichtung können beispielsweise innerhalb eines durch Gebäudewandungen und eine Gebäudedecke definierten Raumes angeordnet sein, wobei die Manipulatoreinrichtung innerhalb des Raumes beweglich gelagert ist. So kann die Manipulatoreinrichtung von einem ersten Ort innerhalb des Raumes zu einem zweiten Ort innerhalb des Raumes verlagert werden, wobei vorzugsweise die Verlagerung der Manipulatoreinrichtung vermittels einer Verlagerungseinrichtung ausführbar ist. Die Verlagerungseinrichtung kann ortsfest ausgebildet sein und über relativ zueinander beweglich gelagerte Verlagerungseinrichtungsmittel bewegt werden. Die wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen, insbesondere die zumindest eine Aufbauvorrichtung und die zumindest eine Vor- oder Nachbearbeitungsvorrichtung, sind vorzugsweise vollständig im durch die Gebäudewandungen und die Gebäudedecke definierten Raum angeordnet. Besonders bevorzugt sind die wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen innerhalb eines gemeinsamen Raumes platziert, d. h., dass zwischen den beiden Funktionsvorrichtungen keine Trennwände angeordnet sind.
Es ist möglich, dass die Manipulatoreinrichtung an einer Raumseitenwand und/oder an einer Raumdecke und/oder an einer innerhalb des Aufstellraums der zumindest zwei Funktionsvorrichtungen ortsfest angeordneten Halteeinrichtung, insbesondere hängend, gelagert ist. Beispielsweise kann die Manipulatoreinrichtung unmittelbar an einer Raumseitenwand oder einer Raumdecke befestigt sein, sodass ausgehend von diesem Befestigungspunkt aus Manipulatormittel bzw. einzelne Glieder (z. B. Roboterarm) der Manipulatoreinrichtung innerhalb des sich hieraus ergebenden Arbeitsraumes bewegen kann. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Manipulatoreinrichtung in oder an einer Halteeinrichtung angeordnet sein. Eine Halteeinrichtung kann beispielsweise als eine zumindest teilweise auf dem Boden des Raums abgestützte Säule ausgebildet sein, auf oder an welcher die Manipulatoreinrichtung, insbesondere unmittelbar, befestigt ist. Auch ist es optional möglich, dass eine Funktionsvorrichtung zumindest teilweise, insbesondere ausschließlich, als Halteeinrichtung dient. Mit anderen Worten kann die Manipulatoreinrichtung an oder auf einer Funktionsvorrichtung, insbesondere an oder auf einer Außenhaut und/oder einer Rahmenstruktur einer Funktionseinrichtung, bevorzugt unmittelbar, befestigt sein. Durch die Anordnung der Manipulatoreinrichtung an oder auf einer Funktionsvorrichtung kann die Funktionsvorrichtung zusätzlich zu deren Funktion im Rahmen des additiven Herstellungsprozesses des Bauteils zusätzlich als Tragmittel bzw. als Erhöhungsmittel für eine Manipulatoreinrichtung verwendet werden.
Es ist möglich, dass die Manipulatoreinrichtung, insbesondere hängend, an einer Lagerungseinrichtung bewegbar gelagert ist. Insbesondere ist die Lagerungseinrichtung eingerichtet, die Manipulatoreinrichtung nach Art eines Kreuzschlittens innerhalb einer ebenen Fläche zu verlagern. So ist es möglich, dass die Lagerungseinrichtung zumindest ein Längsführungsmittel und ein Querführungsmittel umfasst, wobei die Manipulatoreinrichtung derart beweglich antreibbar an oder auf der Lagerungseinrichtung gelagert ist, dass die Manipulatoreinrichtung an vorbestimmte Orte der ebenen Bewegungsfläche bzw. Bewegungsebene bewegt werden kann. Bevorzugt ist die Lagerungseinrichtung mit Aktoren, z. B. Linearmotoren, ausgestattet, welche eine Bewegung der Längsführungsmittel und/oder der Querführungsmittel und/oder der Manipulatoreinrichtung relativ zueinander derart ermöglicht, dass die Manipulatoreinrichtung an vorbestimmte Orte innerhalb der Bewegungsebene bewegt werden kann. Ausgehend von dem angefahrenen Ort innerhalb der Bewegungsebene, kann die Manipulatoreinrichtung vermittels deren Glieder bzw. Roboterarme eine weitere Bewegung eines manipulatoreinrichtungsseitigen Effektors ausführen, insbesondere den Effektor in einen Bereich unterhalb der Bewegungsebene zu bewegen. So kann beispielsweise die Lagerungseinrichtung in einem oberen Bereich, z. B. in der oberen Hälfte, bevorzugt in dem oberen Drittel, besonders bevorzugt in dem oberen Viertel, höchst bevorzugt in dem oberen Sechstel, einer Werkshalle angeordnet oder ausgebildet sein, sodass sich die aufgrund der Lagerungseinrichtung sich ergebene Bewegungsebene oberhalb der Funktionsvorrichtung anordnen lässt. Vermittels der Lagerungseinrichtung kann die Manipulatoreinrichtung an definierte Arbeitsorte innerhalb der Bewegungsebene zugeführt bzw. verlagert werden und dort in eine mit deren Effektor in eine Interaktion mit dem im Nahbereich des Arbeitsorts und unterhalb der Bewegungsebene liegenden Funktionsvorrichtung treten, bzw. eine Handhabung eines Bauteils, eines Teilbauteils und/oder eines Baumaterials bzgl. dieser Funktionsvorrichtung ausführen.
Die Manipulatoreinrichtung kann beispielsweise wenigstens zwei zueinander dreh- und/oder längsbeweglich bewegbare Glieder bzw. Roboterarme aufweisen, wobei die Glieder eine Gliederkette bilden und am freien Ende der Gliederkette ein Effektormittel bzw. einen Endeffektor zur Handhabung eines in der Funktionsvorrichtung hergestellten Bauteils oder zur Handhabung eines in der Funktionsvorrichtung weiterzubauenden Teilbauteils und/oder zur Handhabung eines Baumaterials dient. Das Effektormittel kann beispielsweise eingerichtet sein, das Bauteil und/oder das Teilbauteil und/oder das Baumaterial zu greifen und/oder zu tragen sowie alternativ oder zusätzlich eine Zentrierung und/oder eine Führung auszuführen. Beispielsweise kann das Effektormittel zum Greifen und/oder zum Tragen eines zur Aufnahme von Baumaterial dienenden Baumaterialbehälters ausgebildet sein. In diesem Fall kann vermittels der mit einem Effektormittels ausgestatteten Manipulatoreinrichtung ein Tausch eines Baumaterialbehälters bei einer Funktionsvorrichtung ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Effektormittel eine Absaugeinheit umfassen oder greifen, sodass vermittels dieser Absaugeinheit, insbesondere pulverförmiges, Baumaterial von oder aus einer Funktionsvorrichtung absaugbar ist. Die Manipulatoreinrichtung kann optional wenigstens zwei gleichzeitig nutzbare Effektormittel umfassen. So kann z. B. an einer Halterung bzw. an einem Basismittel der Manipulatoreinrichtung zwei getrennte Gliederketten bzw. Roboterarme gelagert sein, welche jeweils mit deren Effektormitteln bzw. deren jeweiligen letzten Gliedern deren Gliederketten unabhängig zueinander agieren können.
Die wenigstens eine Funktionsvorrichtung, insbesondere die Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung kann beispielsweise, als Wärmebehandlungsvorrichtung und/oder als Zerspanungsvorrichtung und/oder als Endbearbeitungsvorrichtung und/oder als Bauteilprüfungsvorrichtung und/oder als Pulverentfernungsvorrichtung und/oder als Pulveraufbereitungsvorrichtung und/oder als Pulverprüfvorrichtung und/oder als Baumaterialvorratsvorrichtung und/oder als Bauteilpuffervorrichtung und/oder als Teilbauteilherstellungs- und/oder Bereitstellungsvorrichtung und/oder als Poliervorrichtung und/oder als Messvorrichtung und/oder als Beschichtungsvorrichtung und/oder als, insbesondere ein Lösemittel verwendende, Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des additiv hergestellten Bauteils ausgebildet sein bzw. die jeweiligen Funktionen im Zusammenhang mit der Herstellung eines additiv hergestellten Bauteils ausführen.
Die mehreren Funktionsvorrichtungen, insbesondere die wenigstens eine Aufbauvorrichtung und/oder die wenigstens eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung, können beispielsweise einen von oben zugänglichen Zugriffsabschnitt aufweisen, durch welchen die Manipulatoreinrichtung zum Handhaben des Bauteils und/oder des Teilbauteils und/oder des Baumaterials zumindest teilweise temporär von oben ein- bzw. durchgreift bzw. ein entsprechender Ein- oder Durchgriff ausführbar ist. Der Zugriffsabschnitt kann z. B. als Öffnung, insbesondere als Öffnung eines Gehäuses der Funktionsvorrichtung, ausgebildet sein. Die Öffnung kann optional, insbesondere automatisiert, verschließbar ausgebildet sein. Der Zugriffsabschnitt kann beispielsweise als Öffnung ausgebildet sein, dessen tiefster Punkt eines Begrenzungsrands der Öffnung oberhalb des oberen Drittels, bevorzugt oberhalb des oberen Viertels, besonders bevorzugt oberhalb des oberen Sechstels, höchst bevorzugt des oberen Achtels, weiter bevorzugt oberhalb des oberen Zehntels der Höhe der Aufbauvorrichtung und/oder der wenigstens einen Funktionseinheit angeordnet oder ausgebildet ist.
Beispielsweise kann der Zugriffsabschnitt als eine Öffnung in einem die Funktionsvorrichtung nach oben begrenzenden Gehäuseabschnitt der Funktionsvorrichtung ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Zugriffsabschnitt beispielsweise als eine in der Draufsicht freiliegende Öffnung ausgebildet sein.
Die Anlage kann eine Rechnereinheit zur Ansteuerung der wenigstens einen Manipulatoreinrichtung und/oder der wenigstens einen Verlagerungseinrichtung und/oder wenigstens eines einen Zugriffsabschnitt verschließenden Verschlussmittels und/oder wenigstens einer Funktionsvorrichtung, insbesondere einer Aufbauvorrichtung und/oder einer Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung, umfassen. Die Rechnereinheit kann hierbei eingerichtet sein, eine Ansteuerung der wenigstens einen Manipulatoreinrichtung in Abhängigkeit von Betriebszustandsinformationen wenigstens einer, insbesondere von mehreren, Funktionsvorrichtungen, bevorzugt der wenigstens einen Aufbauvorrichtung und/oder der wenigstens einen Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung, auszuführen. Die Rechnereinheit kann es ermöglichen, eine Vielzahl zeitgleich ablaufender Prozesse der Funktionsvorrichtungen und/oder der wenigstens einen Manipulatoreinrichtung aufeinander abzustimmen bzw. auf deren Abfolge definiert Einfluss zu nehmen. Die Rechnereinheit kann übergreifend die Fertigungsschritte der Funktionsvorrichtungen steuern und, insbesondere automatisiert, optimieren.
Die einzelnen Funktionsvorrichtungen können wahlweise innerhalb des Raums bzw. innerhalb einer Fertigungsaufgabe angeordnet werden. So kann die Reihenfolge der Verwendung während der Bauteilherstellung und/oder die konkreten Aufgaben der jeweiligen Funktionsvorrichtungen gezielt verändert werden. Insbesondere kann eine Veränderung der Position und/oder der Aufgabe einer Funktionsvorrichtung im Zuge einer Umstellung (z. B. Umprogrammierung bzw. Umrüstung) auf ein neues Produkt bzw. auf ein anderes Bauteil erfolgen.
Die Funktionsvorrichtungen können lösbar innerhalb des Raums angeordnet sein. So ist es möglich, dass die Funktionsvorrichtungen vermittels einer Transporteinrichtung, beispielsweise einem Fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF), in deren Position und/oder Ausrichtung innerhalb des Raums verändert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Funktionsvorrichtungen auf Plattformelementen angeordnet und über diese im Raum platziert. Die Transporteinrichtung kann beispielsweise mit einer Trageschnittstelle ausgebildet sein, welche in eine korrespondierende Trageschnittstelle des Plattformelements in Eingriff gelangen kann, um das Plattformelement mit einer diesem zugeordneten bzw. von dieser getragenen Funktionsvorrichtung zu transportieren. Mit anderen Worten kann die plattformelementseitige und/oder transporteinrichtungsseitige Trageschnittstelle standardisiert ausgebildet sein, z. B. nach Art einer Europalette. Alternativ oder zusätzlich kann die Manipulatoreinrichtung eingerichtet sein mit dessen Funktionsmittel in einen Eingriff dem Plattformelement gehen zu können, um eine Verlagerung des Plattformelements und/oder eines mit einer Fertigungsvorrichtung bestückten Plattformelements auszuführen oder zu unterstützten. So kann z. B. eine Funktionsvorrichtung durch Eingriff einer Manipulatoreinrichtung verlagert werden oder eine vermittels einer Transporteinrichtung erfolgende Verlagerung einer Funktionsvorrichtung durch den Eingriff der Manipulatoreinrichtung unterstützt werden. In letzterem Fall kann die Manipulatoreinrichtung beispielsweise während der Einwirkung des Transportmittels auf das Plattformelement und auf die an oder auf dem Plattformelement platzierten Funktionsvorrichtung in Kontakt mit dem Plattformelement und/oder der Funktionsvorrichtung treten, um die Einwirkung des Transportmittels zu unterstützten.
Es ist möglich, dass die wenigstens eine Funktionsvorrichtung, insbesondere zumindest eine Aufbauvorrichtung und zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung, und wenigstens eine Manipulatoreinrichtung in einem geschlossenen Raum angeordnet sind, wobei über eine Strömungseinrichtung ein definierter Gasstrom innerhalb des Raums erzeugt und/oder bewegt bzw. in Bewegung versetzt wird. Hierbei ist der durch die Strömungseinrichtung erzeugte Gasstrom, und insbesondere die Strömungseinrichtung selbst, außerhalb der Funktionsvorrichtungen angeordnet. Zum Beispiel ist der durch die Strömungseinrichtung erzeugte Gasstrom außerhalb des Bauraums der Aufbauvorrichtung angeordnet oder ausgebildet bzw. platziert oder platzierbar. Beispielsweise kann die Gasströmung außerhalb eines zumindest während des Ablaufs des Aufbauverfahrens gasdichten Bauraums der Aufbauvorrichtung strömen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass die Strömungseinrichtung und/oder eine Strömungsleiteinrichtung eingerichtet ist, den Gasstrom von einem oberen Raumabschnitt des Raums, in welchem die Funktionsvorrichtungen aufgestellt sind, zu einem tiefergelegenen unteren Raumabschnitt dieses Raums zu bewegen. Mit anderen Worten wird innerhalb des Raums, in welchem die Funktionsvorrichtungen platziert sind ein Gasstrom von einem oberen Raumabschnitt zu einem unteren Raumabschnitt bewegt. Diese Art einer sich einstellenden bzw. vorherrschenden Strömung innerhalb des Raums kann beispielsweise auch als Top-Down-Strömung bezeichnet werden. Mit einem derartigen Strömungskonzept innerhalb des Aufstellraums der Funktionsvorrichtungen wird es ermöglicht, etwaige Schwebepartikel oder anderweitige Verunreinigungen in dem Gas bzw. in der Luft unter zusätzlicher Ausnutzung der Schwerkraft aus dem Raum ausströmen zu lassen. Es ist möglich an wenigstens einer Austrittsöffnung des Gasstroms vermittels einer Absaugeinrichtung eine aktive Absaugung des Gases auszuführen. Auch kann die Strömungseinrichtung als Absaugeinrichtung ausgebildet sein. Durch die Strömungseinrichtung, insbesondere durch eine Absaugeinrichtung, kann das im Raum befindliche Gas und insbesondere etwaige im Gas befindliche Partikel nach vertikal unten innerhalb des Raumes bewegt werden. Im vorliegenden Zusammenhang des Gasstroms kann der obere Raumabschnitt als das obere Drittel, bevorzugt das obere Viertel, besonders bevorzugt das obere Fünftel, höchst bevorzugt das obere Sechstel, der Raumhöhe des Raums zu verstehen sein. Der tiefergelegene Raumabschnitt des Raums kann z. B. als der sich unmittelbar unterhalb des oberen Raumabschnitts angrenzende Raumbereich verstanden werden. Alternativ kann im vorliegenden Zusammenhang des Gasstroms der tiefergelegene untere Raumabschnitt des Raums als das untere Drittel, bevorzugt das untere Viertel, besonders bevorzugt das untere Fünftel, höchst bevorzugt das untere Sechstel, der Raumhöhe des Raums zu verstehen sein. Die Gasströmung kann z. B. Luft und/oder Sauerstoff und/oder Inertgas umfassen.
Die wenigstens eine Funktionsvorrichtung, insbesondere die zumindest eine Aufbauvorrichtung und die zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung, und die wenigstens eine Manipulatoreinrichtung kann beispielsweise innerhalb eines zumindest temporär zur Umwelt gasdicht verschließbaren Raumes angeordnet sein. Dabei kann der Raum beispielsweise mit einer Inertgasatmosphäre flutbar oder geflutet bzw. befüllt sein. Die den Raum begrenzenden Wände und/oder die Decke kann zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, aus einem transparenten Material ausgebildet sein, z. B. Plexiglas. Dadurch, dass der Raum eine Gasdichtheit zur Umwelt aufweist, kann innerhalb des Raums eine Druckluftabsaugung erfolgen, sodass damit z. B. eine Reinraumatmosphäre geschaffen werden kann. Das durch einen Gasstrom aus dem Innenraum abgesaugte Gas kann gefiltert und ggf. einem Recyclingprozess, z. B. einer Baumaterialpulverrückgewinnung, unterzogen werden. Unabhängig davon wird durch die gezielte Gasströmung innerhalb des Raums erreicht, dass sich kein Schmutz innerhalb der Anlage oder auf dem Bauteil ablagert. Dies kann zudem den Reinigungsaufwand der Anlage reduzieren.
Allgemein wird durch derartige Maßnahmen eine Übergabe eines Bauteils, eines Teilbauteils und/oder eines Baumaterials vermittels der Manipulatoreinrichtung hinsichtlich der Reinheit bzw. der Gefahr einer etwaigen Kontaminierung verbessert. Dadurch, dass der Raum um beispielsweise die Aufbauvorrichtung selbst mit einer Inertgasatmosphäre und/oder einer Sauerstroffatmosphäre und/oder einer Luftatmosphäre versehen wird und damit auch die Manipulatoreinrichtung, kann eine schnelle Bewegung der Manipulatoreinrichtung ausgeführt werden, da die Gefahr eines Aufwirbelns von Schmutzpartikeln durch eine entsprechende Bewegung der Manipulatoreinrichtung reduziert wird.
Wenigstens eine erste Funktionsvorrichtung, insbesondere eine erste Aufbauvorrichtung, und wenigstens eine weitere Funktionsvorrichtung, insbesondere eine weitere Aufbauvorrichtung, sowie zumindest eine Manipulatoreinrichtung können innerhalb eines Raumes angeordnet sein, wobei die Manipulatoreinrichtung eingerichtet ist, eine Handhabung eines Bauteils und/oder eines Teilbauteils und/oder eines Baumaterials an der ersten und zweiten Aufbauvorrichtung auszuführen, ohne dabei den Raum zu verlassen bzw. aus diesen Raum auszutreten. So ist es möglich, dass innerhalb einer Werkshalle eine Vielzahl an Funktionsvorrichtungen angeordnet sind und vermittels der Manipulatoreinrichtung eine Verlagerung z. B. eines Bauteils ohne, dass dabei die Manipulatoreinrichtung den Raum verlässt, ausführbar ist.
Es ist möglich, dass die Manipulatoreinrichtung mit zumindest einem Kontaktmittel ausgestattet ist, welche das Greifen bzw. Halten des wenigstens einen Bauteils und/oder des wenigstens einen Teilbauteils und/oder des Baumaterials zuverlässig ermöglicht. So kann das Kontaktmittel z. B. als Zweifingerarm oder als Dreifingerarm ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Kontaktmittel zumindest abschnittsweise nach Art einer Flosse, z. B. als zumindest abschnittsweise flexible Flosse, ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass die Manipulatoreinrichtung mit einem Blas- und/oder Absaugmittel ausgestattet ist, vermittels dem ein Gasstrom manipulatoreinrichtungsseitig ausgeblasen bzw. angesaugt werden kann. Beispielsweise ist ein manipulatoreinrichtungsseitig angeordnetes Absaugmittel oder Ausblasmittel eingerichtet, einen Bereich wenigstens einer Funktionsvorrichtung und/oder wenigstens eines Bauteils und/oder wenigstens eines Teilbauteils abzusaugen bzw. anzublasen. Bevorzugt kann das Absaugmittel eingerichtet sein, während des Transports wenigstens eines Bauteils und/oder wenigstens eines Teilbauteils, ein sich von diesem wenigstens einen Bauteil und/oder sich von diesem wenigstens einen Teilbauteil lösendes, insbesondere unverfestigtes, Baumaterial abzusaugen. Damit kann beispielsweise der „unkontrollierte“ Verlust von, insbesondere unverfestigten, Baumaterial während des Transports des Teilbauteils und/oder des Bauteils verhindert werden. Darüber hinaus kann die Transportzeit während des Transports des wenigstens einen Bauteils und/oder des wenigstens einen Teilbauteils zur zumindest teilweisen Befreiung von, insbesondere unverfestigten, Baumaterial genutzt werden, sodass sich etwaige zeitlich nachgelagerte Baumaterialbefreiungsschritte, z. B. Entpulverungsschritte, verkürzen können. Das Absaugmittel kann z. B. als ein am freien Ende der Manipulatoreinrichtung angeordneter Vakuumsauger ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann im Bereich der Austrittsöffnung bzw. Ansaugöffnung des Ausblas- und/oder Ansaugmittels eine Bürste angeordnet oder ausgebildet sein, vermittels welcher ein zumindest temporärer mechanischer Kontakt mit dem wenigstens einen Bauteil und/oder Teilbauteil und/oder Funktionsvorrichtung ausführbar ist, um ein Lösen von, insbesondere unverfestigten, Baumaterial von dem Bauteil, dem Teilbauteil bzw. der Funktionseinrichtung zu unterstützten.
Es ist möglich, dass die Manipulatoreinrichtung mit einem Erfassungsmittel versehen ist, so kann z. B. an einem Roboterarm der Manipulatoreinrichtung ein Erfassungsmittel angeordnet sein, vermittels welchem das wenigstens eine mit der Manipulatoreinrichtung transportierte Baumaterial und/oder Teilbauteil erfasst wird bzw. erfassbar ist. Damit kann z. B. eine Prozessqualitätsüberwachung ausgeführt werden. Beispielsweise wird vermittels dem Erfassungsmittel die Temperatur und/oder die Geometrie, insbesondere die Oberfläche, des wenigstens einen Bauteils und/oder Teilbauteils, bevorzugt während dessen Transports, erfasst. Damit kann die Transportzeit zur Prozessqualitätsüberwachung genutzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Manipulatoreinrichtung mit einem Temperiermittel ausgestattet sein, welche es ermöglicht, temperierend, d. h. kühlend und/oder heizend, auf das wenigstens eine durch die Manipulatoreinrichtung transportierte Bauteil und/oder Teilbauteil einzuwirken. Insbesondere kann ausgehend von durch manipulatoreinrichtungsseitige Erfassungsmittel erfasste, insbesondere thermische, Informationen und einer Bewertung bzw. Beurteilung dieser, insbesondere thermischen, Informationen eine Ansteuerung des Temperiermittels erfolgen. Beispielsweise kann bei Unterschreiten oder Überschreiten eines Temperaturschwellwerts ein temperiermittelgestütztes Erwärmen bzw. Kühlen des wenigstens einen Bauteils und/oder des wenigstens einen Teilbauteils erfolgen. Das Temperieren kann beispielsweise während des vermittels der Manipulatoreinrichtung erfolgenden Transports des wenigstens einen (Teil-)Bauteils ausgeführt werden.
Es ist möglich, dass die Anlage unterschiedliche Funktionsvorrichtungen umfasst, die als Baumaterialvorratsvorrichtung, als additive Aufbauvorrichtung sowie als Restbaumaterialentfernungsvorrichtung ausgebildet sind, wobei automatisiert unverfestigtes Baumaterial aus der Aufbauvorrichtung und/oder der Restbaumaterialentfernungsvorrichtung zur Baumaterialvorratsvorrichtung zugeführt wird, insbesondere wird automatisiert Baumaterial der Baumaterialvorratsvorrichtung der Aufbauvorrichtung zugeführt. Der Transport des frischen oder unverfestigten Baumaterials hierbei kann z. B. vermittels der Manipulatoreinrichtung erfolgen. Vor der Wiederbenutzung des unverfestigten Baumaterials kann dieses beispielsweise einen Siebprozess in einer als Siebvorrichtung ausgebildeten Funktionsvorrichtung durchlaufen.
Neben der Anlage zum Herstellen eines additiv hergestellten Bauteils betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines additiven aufgebauten Bauteils unter Verwendung eines hierin beschriebenen Verfahrens; ein Bauteil, insbesondere ein Kraftfahrzeugbauteil, hergestellt in einem hierin beschriebenen additiven Verfahren; sowie eine Funktionsvorrichtung zur Verwendung in einer hierin beschriebenen Anlage zur Herstellung eines additiv hergestellten Bauteils.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale der erfindungsgemäßen Anlage sind auf das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Bauteil und/oder die erfindungsgemäße Funktionsvorrichtung übertragbar bzw. anzuwenden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung einer Anlage in einer Ansicht von der Seite gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Prinzipdarstellung einer Anlage in einer Draufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine Anlage 1 zur additiven Herstellung eines Bauteils 2, umfassend (a) mehrere Funktionsvorrichtungen 3, 3', welche jeweils zur Durchführung wenigstens einer Funktion im Rahmen der additiven Herstellung wenigstens eines Bauteils 2 eingerichtet sind. Zum Beispiel umfasst die Anlage eine Aufbauvorrichtung 8 zur Herstellung wenigstens eines Bauteils 2 im Zuge eines pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahrens, z. B. selektives Laserschmelzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Anlage 1 eine Aufbauvorrichtung 8 umfassen, welche ein metallisches oder zumindest teilweise oder vollständig, aus Kunststoff bestehendes Baumaterial verarbeitet, z. B. ein Fused Deposition Modeling. Neben den genannten Verfahren kann die Aufbauvorrichtung eingerichtet sein ein additiven Aufbauverfahren basierend auf einem pulverförmigen Baumaterial (z. B. selektives Laserschmelzen (SLS), Elektronenstrahlschmelzen (EBM/EBAM)) oder auf einem geschmolzenen Baumaterial (z. B. Schmelzschichtung (FFF, FDM)) oder auf einem flüssigen Baumaterial (Stereolithografie (STL, SLA), Digital Light Processing (DLP), Multi Jet Modeling (MJM), Polyjet Verfahren, Film Transfer Imaging Verfahren (FTI)) auszuführen.
Die Anlage 1 umfasst ferner eine Manipulatoreinrichtung 4 vermittels der wenigstens ein Bauteil 2 und/oder ein Teilbauteil 5 und/oder ein Baumaterial zwischen wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen 3, 3` transportierbar ist. So kann beispielsweise ein Teilbauteil 5 in einer ersten, als Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9 ausgebildeten Funktionsvorrichtung 3 durch ein konventionelles Fertigungsverfahren, z. B. durch ein urformendes oder umformendes Verfahren (z. B. Gießen bzw. Biegen, Prägen, Stanzen) oder durch ein spanabhebendes Verfahren (z. B. Fräsen, Polieren) in seiner geometrischen Form definiert hergestellt oder weiterverarbeitet werden, sodass dieses Teilbauteil 5 vermittels der Manipulatoreinrichtung 4 zu einer weiteren, als additive Aufbauvorrichtung 8 ausgebildeten Funktionsvorrichtung 3' der Anlage 1 zugeführt wird, sodass dort auf das Teilbauteil 5 ein generativ bzw. additiv aufgebauter Bauteilabschnitt 6 aufgebaut wird, um das Bauteil 2 auszubilden. Ein derart hergestelltes Bauteil 2 kann auch als Hybridbauteil bezeichnet werden.
Die Manipulatoreinrichtung 4 kann beispielsweise zumindest abschnittsweise hängend angeordnet sein. Damit wird für die Abstützung bzw. Verankerung der Manipulatoreinrichtung 4 keine Fläche der Aufstellfläche bzw. des Werkshallenbodens vereinnahmt. Folglich könnend die Funktionsvorrichtungen 3, 3` mit einem geringeren Abstand zueinander innerhalb eines Raums 12 platziert werden.
Eine erste Funktionsvorrichtung 3 kann beispielsweise als Aufbauvorrichtung 8 ausgebildet sein, in welcher ein Bauteil 2 durch selektives, insbesondere schichtweises, bereichsabhängiges Verfestigen eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials aufgebaut wird bzw. aufbaubar ist. Die zumindest eine weitere Funktionsvorrichtung 3` kann als Vor- oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9 ausgebildet sein und zur Bereitstellung und/oder Verarbeitung eines Baumaterials verwendet werden. Die Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9 kann alternativ oder zusätzlich zur Bereitstellung und/oder Verarbeitung bzw. Herstellung eines Teilbauteils 5, auf welches ein additiver Aufbau erfolgen soll, dienen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung zur Nachbearbeitung eines in der Aufbauvorrichtung 8 hergestellten Bauteils 2 und/oder eines Baumaterials eingerichtet sein. Eine Nachbearbeitung eines Baumaterials kann z. B. dessen Reinigung und/oder Sieben bzw. Klassifizieren umfassen. Die Nachbearbeitung eines Bauteils 2 kann z. B. dessen Vermessen, Temperieren, Reinigen umfassen.
Die mehreren Funktionsvorrichtungen 3, 3', insbesondere zumindest eine Aufbauvorrichtung 8 und zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9, und die Manipulatoreinrichtung 4 können innerhalb eines durch Raumseitenwände 10 und eine Raumdecke 11 definierten Raumes 12 angeordnet sein, wobei die Manipulatoreinrichtung 4 innerhalb des Raumes 12 beweglich gelagert ist.
In der in den 1 dargestellten Ausführungsformen ist die Manipulatoreinrichtung 4 an einer der Raumdecke 11 des die zumindest zwei Funktionsvorrichtung 3, 3' aufnehmenden Raumes 12, insbesondere hängend, angeordnet bzw. gelagert. Die Manipulatoreinrichtung 4 kann nach Art eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, ausgebildet sein.
Die Manipulatoreinrichtung 4 kann beispielsweise über eine, beispielsweise als Schiene ausgebildete Lagerungseinrichtung 14, insbesondere hängend, bewegbar gelagert sein. Die Lagerungseinrichtung 14 kann beispielsweise eingerichtet sein, die Manipulatoreinrichtung 4 nach Art eines Kreuzschlittens innerhalb einer ebenen Fläche zu verlagern. Hierbei kann die Lagerungseinrichtung 14 beispielsweise, insbesondere rechtwinklig zueinander ausgerichtete, Längs- und Querführungsmittel 24, 25 aufweisen, wobei es durch die Längs- und Querführungsmittel 24, 25 ermöglicht wird, die Manipulatoreinrichtung 4 zu beliebigen Orten innerhalb der durch die Längs- und Querführungsmittel 24, 25 aufgespannten Bewegungsebene zu verfahren. Hierzu kann beispielsweise das Querführungsmittel 25 auf oder an dem Längsführungsmittel 24 und an oder auf dem Querführungsmittel 25 die Manipulatoreinrichtung 4 jeweils beweglich gelagert sein. In 2 ist die Manipulatoreinrichtung 4 und die Querführungsmittel 25 in einer zu einer ersten, in Volllinie dargestellten Platzierung zusätzlich in einer zweiten, in gepunkteter Linie dargestellten Platzierung dargestellt.
Die Manipulatoreinrichtung 4 kann beispielsweise wenigstens zwei zueinander dreh- und/oder längsbeweglich (z. B. teleskopierbar) bewegbare Glieder 15, 15' aufweisen, wobei die Glieder 15, 15' eine Gliederkette bilden und am freien Ende 16 der Gliederkette ein Funktionsmittel 17 zur Handhabung eines in der Funktionsvorrichtung 3, 3` hergestellten Bauteils 2 oder zur Handhabung eines in der Funktionsvorrichtung 3, 3' weiterzubauenden Teilbauteils 5 und/oder zur Handhabung eines Baumaterials zur dient. Die Glieder 15, 15' können über ein Basismittel 13 der Manipulatoreinrichtung 4 mit einer Lagerungseinrichtung 14 verbunden sein. Beispielsweise ist das Funktionsmittel 17 als Greifer ausgebildet, der eingerichtet ist, wahlweise ein Bauteil 2, ein Teilbauteil 5 und/oder ein Baumaterial, insbesondere mittelbar vermittels eines einen Baumaterialträgers (z. B. einen Baumaterialbehälter), zu greifen und durch die Bewegung der Manipulatoreinrichtung 4 innerhalb des Raumes 12 zu verlagern. An dem Basismittel 13 der Manipulatoreinrichtung 4 können beispielsweise zwei getrennt und unabhängig voneinander bewegbare Gliederketten bzw. Roboterarme gelagert sein, welche jeweils mit deren Funktionsmitteln 17 bzw. Effektormitteln unabhängig voneinander agieren bzw. sich bewegen können, vgl. die in Punktlinie dargestellte Ausführungsform gemäß 2.
Die wenigstens eine Funktionsvorrichtung 3, 3', insbesondere die Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9, kann beispielsweise als Wärmebehandlungsvorrichtung und/oder als Zerspanungsvorrichtung und/oder als Endbearbeitungsvorrichtung und/oder als Bauteilprüfungsvorrichtung und/oder als Pulverentfernungsvorrichtung und/oder als Pulveraufbereitungsvorrichtung und/oder als Pulverprüfvorrichtung und/oder als Baumaterialvorratsvorrichtung und/oder als Bauteilpuffervorrichtung und/oder als Teilbauteilherstellungs- und/oder Bereitstellungsvorrichtung und/oder als Poliervorrichtung und/oder als Messvorrichtung und/oder als Beschichtungsvorrichtung und/oder als, insbesondere ein Lösemittel verwendende, Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des additiv hergestellten Bauteils ausgebildet sein.
Die mehreren Funktionsvorrichtungen 3, 3', insbesondere die wenigstens eine Aufbauvorrichtung 8 und/oder die wenigstens eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9, können beispielsweise einen von oben zugänglichen Zugriffsabschnitt 18 aufweisen, durch welchen die Manipulatoreinrichtung 4 zum Handhaben des Bauteils 2 und/oder des Teilbauteils 5 und/oder des Baumaterials zumindest teilweise temporär von oben ein- bzw. durchgreift. Dadurch, dass in die Funktionsvorrichtungen 3, 3' von oben vermittels der, insbesondere hängend und/oder an der Raumdecke 11 gelagerten, Manipulatoreinrichtung 4 durch den von oben zugänglichen Zugriffsabschnitt 18 eingegriffen werden kann, können die Funktionsvorrichtungen 3, 3' mit geringerem (horizontalen) Abstand innerhalb des Raumes 12 angeordnet werden. Damit kann der Produktionsflächenbedarf für die Anlage 1 reduziert werden.
Wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen 3, 3', insbesondere zumindest eine Aufbauvorrichtung 8 und zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung 9, und wenigstens eine Manipulatoreinrichtung 4 können beispielsweise in einem geschlossenen Raum 12 angeordnet sein, wobei über eine Strömungseinrichtung 19 ein definierter Gasstrom 20 innerhalb des Raums 12 erzeugt und/oder bewegt werden kann. Mit anderen Worten wird vermittels der Strömungseinrichtung 19 eine Gasströmung 20 erzeugt und definiert innerhalb des Raums 12 bewegt, sodass etwaige Verunreinigungen innerhalb des Raums 12 durch den Gasstrom 19 aus dem Raum 12 entfernt oder einer Filteranlage (nicht dargestellt) zugeführt werden können. Hierzu kann der Raum 12 einen Gaseintrittsbereich und einen Gasaustrittsbereich aufweisen, wobei vermittels der Strömungseinrichtung 19 der Gasstrom 19 erzeugt und/oder gelenkt wird.
Die Strömungseinrichtung 19 und/oder eine Strömungsleiteinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, den Gasstrom 20 von einem oberen bzw. vertikal weiter oben liegenden Raumabschnitt 21 des Raums 12 zu einem tiefergelegenen unteren bzw. vertikal weiter unten liegenden Raumabschnitt 22 des Raums 12 zu bewegen. Wenn beispielsweise ein pulverbasiertes additiven Aufbauverfahren in einer Aufbauvorrichtung 8 der Anlage 1 eingesetzt wird, kann bei dem Handling des Baumaterials und/oder der fertigen Bauteile 2 pulverförmiges Baumaterial in den Raum 12 außerhalb der Funktionsvorrichtungen 3, 3' gelangen, wobei durch den von oben nach unten einwirkenden Gasstrom 19 sowie durch die Schwerkraft das pulverförmige Baumaterial dem Gasaustrittsbereich des Raums 12 und/oder einer Filtereinrichtung zugeführt werden kann.
Es ist möglich, dass wenigstens eine erste Aufbauvorrichtung 8 und wenigstens eine zweite Aufbauvorrichtung 8' sowie zumindest eine Manipulatoreinrichtung 4 innerhalb eines Raumes 12 angeordnet sind, wobei die Manipulatoreinrichtung 4 eingerichtet ist, ohne den Raum 12 zu verlassen, eine Handhabung eines Bauteils 2 und/oder eines Teilbauteils 5 und/oder eines Baumaterials an der ersten und zweiten Aufbauvorrichtung 8, 8' auszuführen. Mit anderen Worten sind die beiden Aufbauvorrichtungen 8, 8' und die Manipulatoreinrichtung 4 innerhalb eines gemeinsamen Raums 12 angeordnet, sodass die Manipulatoreinrichtung 4 mit wechselweise mit beiden Aufbauvorrichtungen 8, 8' in Interaktion treten kann, ohne dabei aus den Raum 12 auszutreten.
Neben der Anlage 1 umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines additiv aufgebauten Bauteils 2 unter Verwendung einer hierin beschriebenen Anlage 1. Auch umfasst die Erfindung eine Funktionsvorrichtung 3, 3' zur Durchführung wenigstens einer Funktion im Rahmen der additiven Herstellung wenigstens eines Bauteils 2 vermittels einer hierin beschriebenen Anlage 1.
Wie in 1 gezeigt, können die Funktionsvorrichtungen 3, 3` lösbar innerhalb des Raums 12 angeordnet sein. So ist es möglich, dass die Funktionsvorrichtungen 3, 3' vermittels einer Transporteinrichtung (nicht dargestellt), beispielsweise einem Fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF), in deren Position und/oder Ausrichtung innerhalb des Raums 12 verändert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Funktionsvorrichtungen 3, 3' auf Plattformelementen 26 angeordnet und über diese im Raum 12 platziert. Die Transporteinrichtung kann mit einer Trageschnittstelle (nicht dargestellt) ausgebildet sein, welche in eine korrespondierende Trageschnittstelle (nicht dargestellt) des Plattformelements 26 in Eingriff gehen kann, um das Plattformelement 26 und damit auch die von dem Plattformelement 26 getragene Funktionsvorrichtung 3, 3' zu tragen bzw. zu transportieren.
Bezugszeichenliste

1: Anlage
2: Bauteil
3: erste Funktionsvorrichtung
3`: weitere Funktionsvorrichtung
4: Manipulatoreinrichtung
5: Teilbauteil
6: additiv aufgebauter Bauteilabschnitt
8: erste Aufbauvorrichtung
8': weitere Aufbauvorrichtung
9: Vor- und/oder Nachbehandlungsvorrichtung
10: Raumseitenwand
11: Raumdecke
12: Raum
13: Basismittel
14: Lagerungseinrichtung
15, 15`: Glied
16: freies Ende von 15, 15'
17: Funktionsmittel
18: Zugriffsabschnitt
19: Strömungseinrichtung
20: Gasstrom
21: Raumabschnitt von 12
22: Raumabschnitt von 12
23: Rechnereinheit
24: Längsführungsmittel von 14
25: Querführungsmittel von 14
26: Plattformelement

Claims

Anlage (1) zur additiven Herstellung eines Bauteils (2), umfassend - mehrere Funktionsvorrichtungen (3, 3`), welche jeweils zur Durchführung wenigstens einer Funktion im Rahmen der additiven Herstellung wenigstens eines Bauteils (2) eingerichtet sind, wobei - vermittels wenigstens einer Manipulatoreinrichtung (4) wenigstens ein Bauteil (2) und/oder wenigstens ein Teilbauteil (5) und/oder ein Baumaterial zwischen wenigstens zwei Funktionsvorrichtungen (3, 3') transportierbar ist.
Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (4) zumindest abschnittsweise hängend angeordnet ist.
Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - eine erste Funktionsvorrichtung (3) als Aufbauvorrichtung (8) ausgebildet ist, in welcher ein Bauteil (2) durch selektives, insbesondere schichtweises, bereichsabhängiges Verfestigen eines, insbesondere pulverförmigen, Baumaterials aufgebaut wird bzw. aufbaubar ist und - zumindest eine weitere Funktionsvorrichtung (3') als Vor- oder Nachbearbeitungsvorrichtung (9) ausgebildet ist, welche zur Bereitstellung und/oder Verarbeitung eines Baumaterials oder eines Teilbauteils (5), auf welches ein additiver Aufbau erfolgen soll, und/oder zur Nachbearbeitung eines in der Aufbauvorrichtung (8) hergestellten Bauteils (2) und/oder eines Baumaterials eingerichtet ist.
Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Funktionsvorrichtung (3, 3'), insbesondere zumindest eine Aufbauvorrichtung (8) und zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung (9), und die Manipulatoreinrichtung (4) innerhalb eines durch Raumseitenwand (10) und eine Raumdecke (11) definierten Raumes (12) angeordnet sind, wobei die Manipulatoreinrichtung (4) innerhalb des Raumes (12) beweglich gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (4) an einer Raumseitenwand (10) und/oder an einer Raumdecke (11) und/oder an einer innerhalb des Aufstellraums der zumindest zwei Funktionsvorrichtung (3, 3') ortsfest angeordneten Halteeinrichtung (13), insbesondere hängend, gelagert ist.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lagerungseinrichtung (14) vermittels der die die Manipulatoreinrichtung (4), insbesondere hängend, bewegbar gelagert ist, insbesondere ist die Lagerungseinrichtung (14) eingerichtet, die Manipulatoreinrichtung (4) nach Art eines Kreuzschlittens innerhalb einer ebenen Fläche zu verlagern.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (4) wenigstens zwei zueinander dreh- und/oder längsbeweglich bewegbare Glieder (15, 15`) aufweist, wobei die Glieder (15, 15`) eine Gliederkette bilden und am freien Ende (16) der Gliederkette ein Funktionsmittel (17) zur Handhabung eines in der Funktionsvorrichtung (3, 3`) hergestellten Bauteils (2) oder zur Handhabung eines in der Funktionsvorrichtung (3, 3`) weiterzubauenden Teilbauteils (5) und/oder zur Handhabung eines Baumaterials zur dient.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionsvorrichtung (3, 3`), insbesondere die Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung (9), als Wärmebehandlungsvorrichtung und/oder als Zerspanungsvorrichtung und/oder als Endbearbeitungsvorrichtung und/oder als Bauteilprüfungsvorrichtung und/oder als Pulverentfernungsvorrichtung und/oder als Pulveraufbereitungsvorrichtung und/oder als Pulverprüfvorrichtung und/oder als Baumaterialvorratsvorrichtung und/oder als Bauteilpuffervorrichtung und/oder als Teilbauteilherstellungs- und/oder Bereitstellungsvorrichtung und/oder als Poliervorrichtung und/oder als Messvorrichtung und/oder als Beschichtungsvorrichtung und/oder als, insbesondere ein Lösemittel verwendende, Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des additiv hergestellten Bauteils, ausgebildet ist.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Funktionsvorrichtung, insbesondere die wenigstens eine Aufbauvorrichtung (8) und/oder die wenigstens eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung (9), einen von oben zugänglichen Zugriffsabschnitt (18) aufweisen, durch welchen die Manipulatoreinrichtung (4) zum Handhaben des Bauteils (2) und/oder des Teilbauteils (5) und/oder des Baumaterials zumindest teilweise temporär von oben ein- bzw. durchgreift.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Funktionsvorrichtung (3, 3'), insbesondere zumindest eine Aufbauvorrichtung (8) und zumindest eine Vor- und/oder Nachbearbeitungsvorrichtung (9), und wenigstens eine Manipulatoreinrichtung (4) in einem geschlossenen Raum (12) angeordnet sind, wobei eine Strömungseinrichtung (19) eingerichtet ist, einen definierten Gasstrom (20) innerhalb des Raums (12) zu erzeugen und/oder zu bewegen.
Anlage (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinrichtung (19) eingerichtet ist, den Gasstrom (20) von einem oberen Raumabschnitt (21) des Raums (12) zu einem tiefergelegenen unteren Raumabschnitt (22) des Raums (12) zu bewegen, insbesondere kann der Gasstrom (20) einer Filtereinrichtung zugeführt werden.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Aufbauvorrichtung (8) und wenigstens eine zweite Aufbauvorrichtung (8') sowie zumindest eine Manipulatoreinrichtung (4) innerhalb eines Raumes (12) angeordnet sind, wobei die Manipulatoreinrichtung (4) eingerichtet ist, ohne den Raum (12) zu verlassen eine Handhabung eines Bauteils (2) und/oder eines Teilbauteils (5) und/oder eines Baumaterials an der ersten und zweiten Aufbauvorrichtung (8, 8') auszuführen.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsvorrichtungen (3, 3`) eine Baumaterialvorratsvorrichtung, eine Aufbauvorrichtung (8) sowie eine Restbaumaterialentfernungsvorrichtung umfasst, wobei automatisiert unverfestigtes Baumaterial aus der Aufbauvorrichtung (8) und/oder der Restbaumaterialentfernungsvorrichtung zur Baumaterialvorratsvorrichtung zugeführt wird, insbesondere wird automatisiert Baumaterial der Baumaterialvorratsvorrichtung der Aufbauvorrichtung (8) zugeführt.
Verfahren zur Herstellung eines additiv aufgebauten Bauteils (2) unter Verwendung einer Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Funktionsvorrichtung (3, 3') zur Durchführung wenigstens einer Funktion im Rahmen der additiven Herstellung wenigstens eines Bauteils (2) vermittels einer Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.