DE102021123264A1 - Additive manufacturing process to produce a workpiece and 3D printer - Google Patents

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Patrik Müller
Paul Christoph Gembarski
Roland Lachmayer
Stefan Kaierle
Jörg Hermsdorf
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Leibniz Universitaet Hannover
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Werkstücks (42), mit den Schritten: (a) schichtweises Aushärten von flüssigem oder granularem Druckausgangsmaterial (14) mittels eines 3D-Druckers (10), sodass das Werkstück (42) entsteht. Erfindungsgemäß vorgesehen ist schichtweises Aufbauen einer Hüllstruktur (44), die das Werkstück (42) zumindest in horizontaler Richtung umgibt.The invention relates to an additive manufacturing method for producing a workpiece (42), with the steps: (a) layer-by-layer curing of liquid or granular printing starting material (14) using a 3D printer (10), so that the workpiece (42) is created. According to the invention, an enveloping structure (44) is built up in layers, which surrounds the workpiece (42) at least in the horizontal direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Werkstücks mit dem Schritt (a) schrittweises Aushärten von flüssigem oder granularem Druckausgangsmaterial, sodass das Werkstück entsteht, mittels eines 3D-Druckers. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen 3D-Drucker mit (a) einer Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung zum Erzeugen einer Schicht an Druckausgangsmaterial in einem Arbeitsraum des 3D-Druckers, (b) einer Aushärteeinheit zum Aushärten des Druckausgangsmaterials und (c) einer Steuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern der Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung und der Aushärteeinheit, sodass ein Werkstück einer vorgegebenen Form erzeugt wird.The invention relates to an additive manufacturing method for producing a workpiece with step (a) gradual curing of liquid or granular printing starting material, so that the workpiece is created, using a 3D printer. According to a second aspect, the invention relates to a 3D printer with (a) a print starting material introduction device for producing a layer of print starting material in a working space of the 3D printer, (b) a curing unit for curing the print starting material and (c) a control unit which is designed to automatically drive the pressure starting material introducing device and the curing unit, so that a workpiece of a predetermined shape is produced.

Unter einem additiven Fertigungsverfahren wird ein Verfahren gemäß DIN EN ISO 52911, Stand 1.1.2021, verstanden. Bei solchen Verfahren wird das Werkstück durch schrittweises Aushärten von flüssigem oder granularem Druckausgangsmaterial aufgebaut wird. Ein additives Fertigungsverfahren kann ein 3-Druckverfahren sein. Der Vorteil eines additiven Fertigungsverfahrens ist, dass sehr komplexe Bauteile gefertigt werden können. Insbesondere können Bauteile gefertigt werden, die durch spanende Fertigung nicht herstellbar sind. Vorteilhaft an additiven Fertigungsverfahren ist zudem, dass die individuelle Fertigung von Bauteilen erleichtert ist.An additive manufacturing process is understood to mean a process in accordance with DIN EN ISO 52911, as of January 1st, 2021. In such methods, the workpiece is built up by the incremental solidification of liquid or granular print feedstock. An additive manufacturing process can be a 3-print process. The advantage of an additive manufacturing process is that very complex components can be manufactured. In particular, components can be manufactured that cannot be produced by machining. Another advantage of additive manufacturing processes is that the individual production of components is made easier.

Nachteilig an additiven Fertigungsverfahren sind die häufig vergleichsweise hohen Kosten. Das gilt insbesondere dann, wenn große Bauteile hergestellt werden sollen. Als erster Nachteil führen große Bauteile zu einer langen Fertigungszeit, als zweiter Nachteil erfordern sie teure 3D-Drucker mit einem großen Arbeitsraum. Der erste Nachteil kann dadurch vermindert werden, dass Halbzeuge beispielsweise spanend, auf die additiv weiteren Strukturen aufgebracht werden.The often comparatively high costs are a disadvantage of additive manufacturing processes. This is particularly true when large components are to be manufactured. As a first disadvantage, large components lead to a long production time, as a second disadvantage, they require expensive 3D printers with a large working area. The first disadvantage can be reduced by applying semi-finished products, for example by cutting, to the additional structures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes additives Fertigungsverfahren anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved additive manufacturing method.

Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes additives Fertigungsverfahren mit dem Schritt (b) eines schrittweisen Aufbauens einer Hüllstruktur, die das Werkstück in, insbesondere horizontaler, Richtung umgibt.The invention solves the problem by means of a generic additive manufacturing method with step (b) of stepwise building up an enveloping structure which surrounds the workpiece in, in particular horizontal, direction.

Die Erfindung löst das Problem zudem durch ein gattungsgemäßes 3D-Druckverfahren, das die folgenden Schritte aufweist: (a) Positionieren eines Roh-Werkstücks relativ zum 3D-Drucker, sodass ein erster Teil des Roh-Werkstücks innerhalb eines Arbeitsraums des 3D-Druckers angeordnet ist und ein zweiter Teil des Roh-Werkstücks aus dem Arbeitsraum herausragt, (b) Abdichten eines Übergangsbereichs zwischen dem Roh-Werkstück und dem 3D-Drucker und (c) 3D-Andrucken, insbesondere mittels pulverbasierten 3D-Druckens, eines Werkstückteils an das Roh-Werkstück, sodass das Werkstück entsteht. Es ist günstig, nicht aber notwendig, wenn dieses additive Fertigungsverfahren den Schritt des schrittweisen Aufbauens der Hüllstruktur, die das Werkstück in, insbesondere horizontaler, Richtung umgibt, aufweist.The invention also solves the problem by a generic 3D printing method, which has the following steps: (a) positioning a raw workpiece relative to the 3D printer, so that a first part of the raw workpiece is arranged within a working space of the 3D printer and a second part of the raw workpiece protrudes from the working space, (b) sealing a transition area between the raw workpiece and the 3D printer and (c) 3D proof printing, in particular by means of powder-based 3D printing, of a workpiece part on the raw workpiece, so that the workpiece is created. It is favorable, but not necessary, if this additive manufacturing method has the step of building up the enveloping structure step by step, which surrounds the workpiece in a particularly horizontal direction.

Die Erfindung löst das Problem zudem durch einen gattungsgemäßen 3D-Drucker, bei dem die Steuereinheit ausgebildet ist zum automatischen schichtweisen Aufbauen einer Hüllstruktur, die das Werkstück in horizontaler Richtung umgibt.The invention also solves the problem with a generic 3D printer, in which the control unit is designed to automatically build up an envelope structure in layers, which surrounds the workpiece in the horizontal direction.

Unter einem 3D-Drucker wird eine Vorrichtung zum additiven Fertigen verstanden. Statt des Begriffs 3D-Drucker könnte daher auch der Begriff additive Fertigungsanlage verwendet werden.A 3D printer is a device for additive manufacturing. The term additive manufacturing system could therefore also be used instead of the term 3D printer.

Zudem löst die Erfindung das Problem durch einen gattungsgemäßen 3D-Drucker, der (a) einen Boden, der eine Durchgangsöffnung aufweist, besitzt, wobei (b) die Durchgangsöffnung so ausgebildet ist, dass ein Roh-Werkstück so anordenbar ist, dass es mit einem Teil aus dem Arbeitsraum des 3D-Druckers herausragt und mit einem anderen Teil im Arbeitsraum angeordnet ist. Es ist günstig, nicht aber notwendig, wenn die Steuereinheit dieses 3D-Druckers ausgebildet ist zum automatischen schrittweisen Aufbauen der Hüllstruktur, die das Werkstück in horizontaler Richtung umgibt.In addition, the invention solves the problem with a generic 3D printer that (a) has a base that has a through-opening, wherein (b) the through-opening is designed in such a way that a raw workpiece can be arranged in such a way that it can be connected to a Part protrudes from the working space of the 3D printer and is arranged with another part in the working space. It is favorable, but not necessary, if the control unit of this 3D printer is designed for the automatic, step-by-step construction of the envelope structure that surrounds the workpiece in the horizontal direction.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass Bauteile gefertigt werden können, die größer sind als der Arbeitsraum des 3D-Druckers. Selbstverständlich können aber auch Bauteile gefertigt werden, die in den Arbeitsraum des 3D-Druckers passen.The advantage of the invention is that components can be manufactured that are larger than the working space of the 3D printer. Of course, components that fit into the workspace of the 3D printer can also be manufactured.

Günstig ist, dass beim Aufbauen einer Hüllstruktur das Druckausgangsmaterial zwischen der Hüllstruktur und dem Werkstück eingeschlossen werden kann. Wenn das Druckausgangsmaterial, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, ein Metallpulver ist, kann eine Gesundheitsgefährdung von Personen durch dieses Metallpulver nicht ausgeschlossen werden. Das gilt insbesondere, wenn, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, ein lungengängiges oder karzinogenes Druckausgangsmaterial verwendet wird. Durch die Hüllstruktur wird das Metallpulver umschlossen und kann in einem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen Verfahrensschritt aus der Struktur entfernt werden.It is advantageous that when building up an enveloping structure, the starting material for printing can be enclosed between the enveloping structure and the workpiece. If the printing starting material, as provided according to a preferred embodiment, is a metal powder, a health hazard to people from this metal powder cannot be ruled out. This applies in particular if, as provided according to a preferred embodiment, a respirable or carcinogenic pressure starting material is used. The metal powder is enclosed by the enveloping structure and can be removed from the structure in a method step provided according to a preferred embodiment.

Vorteilhaft ist zudem, dass ein erfindungsgemäßer 3D-Drucker zum Reparieren von Bauteilen vor Ort, also an oder in der Nähe von deren Einsatzort, möglich ist. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil nur unter großem Aufwand bewegt werden kann, bzw. wenn es sich um eine Komponente einer im Meer installierten Anlage handelt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Bohrplattform oder eine Windkraftanlage handeln.It is also advantageous that a 3D printer according to the invention for repairing components on site, i.e. at or near their place of use. This is particularly advantageous if the component can only be moved with great effort, or if it is a component of a system installed in the sea. This can be, for example, a drilling platform or a wind turbine.

In der Erfindung geht es insbesondere um den Sonderfall, dass ein 3D-Drucker, also eine Maschine für additive Fertigung, die Bauteile fertigen kann, die in Baurichtung größer sind als der Bauraum. Der Bauraum muss für die meisten Verfahren zur Umgebung abgedichtet werden. Eine erfinderische Lösung umfasst bevorzugt eine, vorzugsweise mitgedruckte, Dichtung. Zudem kann Druckausgangsmaterial auf bestehende Bauteile aufgedruckt werden. Hierbei passt sich ein, insbesondere ausgedrucktes, Passstück an das Bauteil an und kann eine initiale Dichtung erzeugen. Im Anschluss kann dieses gedruckte Passstück, das auch als Dichtung bezeichnet werden könnte, wieder verwendet werden. Beim additiven Fertigen kann eine Bauplattform, abgesenkt werden. Die Bauplattform ist ein Bauteil, auf der das entstehende Werkstück angeordnet ist. Die Dichtung kann auch als Zwischenboden fungieren.The invention relates in particular to the special case that a 3D printer, i.e. a machine for additive manufacturing, can produce components that are larger in the construction direction than the construction space. The installation space must be sealed off from the environment for most processes. An inventive solution preferably includes a seal, preferably a co-printed seal. In addition, print starting material can be printed onto existing components. In this case, a fitting piece, in particular a printed one, adapts to the component and can create an initial seal. This printed fitting, which could also be called a seal, can then be used again. In additive manufacturing, a construction platform can be lowered. The construction platform is a component on which the resulting workpiece is arranged. The seal can also function as an intermediate floor.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Arbeitsraum des 3D-Druckers derjenige Raumbereich verstanden, in dem Druckausgangsmaterial automatisch vom 3D-Drucker ausgehärtet werden kann.In the context of the present description, the working space of the 3D printer is understood to mean that spatial area in which the starting material for printing can be cured automatically by the 3D printer.

Unter dem Aushärten wird insbesondere ein Vorgang verstanden, bei dem das Druckausgangsmaterial zumindest teilweise geschmolzen, gesintert oder polymerisiert wird. Vorzugsweise ist das Aushärten ein Laserstrahlschmelzen.Curing is understood to mean, in particular, a process in which the printing starting material is at least partially melted, sintered or polymerized. Preferably the curing is laser beam melting.

Unter einem Abdichten wird insbesondere verstanden, dass der Durchtritt von Druckausgangsmaterial und/oder Gas unterbunden wird.Sealing is understood in particular to mean that the passage of pressure starting material and/or gas is prevented.

Günstig ist es, wenn sich während des Durchführens des additiven Fertigungsverfahrens Druckausgangsmaterial sowohl zwischen der Hüllstruktur und dem Werkstück als auch außerhalb der Hüllstruktur, aber innerhalb des Arbeitsraums des 3D-Druckers befindet. Es ist günstig, das Druckausgangsmaterial vor dem Entfernen des Werkstücks und der Hüllstruktur aus dem Arbeitsraum zu entfernen, beispielsweise abzusaugen.It is favorable if, while the additive manufacturing process is being carried out, the starting material for printing is located both between the enveloping structure and the workpiece and outside the enveloping structure, but within the working space of the 3D printer. It is favorable to remove the pressure starting material from the working space, for example by suction, before removing the workpiece and the enveloping structure.

Vorzugsweise befindet sich während des additiven Fertigungsverfahrens zwischen der Hüllstruktur und dem Werkstück Druckausgangsmaterial. Es ist günstig, alternativ oder zusätzlich das Ausgangsmaterial aus dem von der Hüllstruktur umgebenden Bereich zu entfernen.Preferably, starting material for printing is located between the enveloping structure and the workpiece during the additive manufacturing process. It is favorable, alternatively or additionally, to remove the starting material from the area surrounded by the enveloping structure.

Günstig ist es, wenn das additive Fertigungsverfahren den Schritt des Schließens der Hüllstruktur, sodass die Hüllstruktur eine für das Druckausgangsmaterial dichte Hülle bildet, umfasst. Es ist dann möglich, das Druckobjekt, das aus dem Werkstück und der Hüllstruktur besteht, aus dem 3D-Drucker zu entfernen, ohne dass die Gefahr besteht, das Druckausgangsmaterial in die Umwelt gelangt. Zudem kann die Hüllstruktur einen Schutz für das gedruckte Bauteil bilden. Das Schließen der Hüllstruktur erfolgt durch Aushärten des Druckausgangsmaterials, sodass sich die geschlossene Hülle bildet.It is favorable if the additive manufacturing method includes the step of closing the enveloping structure, so that the enveloping structure forms an envelope that is impervious to the print starting material. It is then possible to remove the print object, consisting of the workpiece and the enveloping structure, from the 3D printer without the risk of the print starting material escaping into the environment. In addition, the enveloping structure can form a protection for the printed component. The shell structure is closed by curing the printing starting material, so that the closed shell is formed.

Die Hüllstruktur ist vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar mit dem Werkstück verbunden. Insbesondere ist die Hüllstruktur stoffschlüssig mit dem Werkstück verbunden. Beispielsweise bilden die Hüllstruktur und das Werkstück einen einstückigen Gegenstand. Unter einem einstückigen Gegenstand wird ein Gegenstand verstanden, der nur Fügestellen, die nicht beim Aushärten des Druckausgangsmaterials entstanden ist, aufweist.The enveloping structure is preferably connected directly or indirectly to the workpiece. In particular, the enveloping structure is materially connected to the workpiece. For example, the enveloping structure and the workpiece form a one-piece object. A one-piece object is understood to mean an object that only has joints that did not arise during the curing of the printing starting material.

Vorzugsweise hat die Hüllstruktur eine prismatische Hüllstruktur-Außenkontur. Die Hüllstruktur-Außenkontur kann beispielsweise zylindermantelförmig sein oder den Querschnitt eines, insbesondere regelmäßigen, n-Ecks haben.The enveloping structure preferably has a prismatic enveloping structure outer contour. The outer contour of the enveloping structure can, for example, be in the form of a cylinder jacket or have the cross section of an, in particular regular, n-gon.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte: (a) Aufbauen zumindest einer Lage, insbesondere einer Mehrzahl an Lagen, des Druckobjekts, und (b) Verschieben eines Teils des Druckobjekts aus dem Arbeitsraum des 3D-Druckers heraus, wobei das Druckobjekt teilweise im Arbeitsraum verbleibt. Diese Schritte können vorzugsweise zweimal, dreimal oder mehrmals wiederholt werden, bis das Werkstück fertiggestellt ist.The method preferably comprises the steps: (a) building up at least one layer, in particular a plurality of layers, of the printed object, and (b) moving part of the printed object out of the working space of the 3D printer, the printed object partially remaining in the working space. These steps can preferably be repeated two, three or more times until the workpiece is completed.

Vorzugsweise ist zwischen einer Arbeitsraumwand des Arbeitsraums des 3D-Druckers und der Hüllstruktur eine Dichtung angeordnet. Mittels dieser Dichtung wird verhindert, das Druckausgangsmaterial aus dem Arbeitsraum austritt.A seal is preferably arranged between a working space wall of the working space of the 3D printer and the enveloping structure. This seal prevents the pressure starting material from escaping from the working space.

Günstig ist es, wenn das Verfahren die Schritte (a) Aufbauen zumindest einer Lage, insbesondere einer Mehrzahl an Lagen, des Druckobjekts und (b) Verschieben der Dichtung in Aufbaurichtung, aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren den Schritt des Verschiebens des Druckobjekts zusammen mit der Dichtung, sodass das Druckobjekt weiter aus dem Arbeitsraum herausbewegt wird, aufweisen.It is favorable if the method has the steps (a) building up at least one layer, in particular a plurality of layers, of the printed object and (b) moving the seal in the building direction. Alternatively or additionally, the method can include the step of displacing the printed object together with the seal, so that the printed object is moved further out of the working space.

Insbesondere kann die Dichtung relativ zur Arbeitsraumwand beweglich sein, das ist aber nicht notwendig. Die Dichtung ist vorzugsweise unterhalb einer Basisfläche angeordnet, auf der die erste Lage an Druckausgangsmaterial angeordnet wird. Die Dichtung kann als Blende ausgebildet sein.In particular, the seal can be movable relative to the working space wall, but this is not necessary. The gasket is preferably positioned below a base surface on which the first layer placed on print stock. The seal can be designed as a screen.

Vorzugsweise erfolgt das Verschließen des Zwischenraums zwischen dem Werkstück und dem 3D-Drucker mittels einer Blende. Eine Blende ist ein Bauteil, dessen Innenkontur automatisch und zerstörungsfrei veränderbar ist. Beispielsweise besitzt die Blende bewegliche Lamellen. Die Lamellen passen sich an die Werkstück-Außenkontur an. Wird das Werkstück zumindest teilweise aus dem Arbeitsraum herausbewegt, bewegt sich das Werkstück relativ zur Blende.The gap between the workpiece and the 3D printer is preferably closed by means of a screen. A panel is a component whose inner contour can be changed automatically and non-destructively. For example, the aperture has movable slats. The lamellas adapt to the outer contour of the workpiece. If the workpiece is at least partially moved out of the working space, the workpiece moves relative to the panel.

Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Verschließen des Zwischenraums zwischen dem Werkstück und dem 3D-Drucker mittels einer elastischen Dichtung. Die elastische Bindung ist beispielsweise aus einem entropieelastischen Material aufgebaut.Alternatively or additionally, the space between the workpiece and the 3D printer is sealed by means of an elastic seal. The elastic bond is constructed from an entropy-elastic material, for example.

Es ist zudem möglich, nicht aber notwendig, dass vor dem Verschieben der Dichtung relativ zum Druckobjekt und/oder zum 3D-Drucker zumindest ein Teil des Druckausgangsmaterials aus dem Arbeitsraum entfernt wird.It is also possible, but not necessary, for at least part of the print starting material to be removed from the working space before the seal is displaced relative to the printed object and/or to the 3D printer.

Es ist vorteilhaft, wenn nach dem Verschieben der Dichtung ein Spaltbereich zwischen der Hüllstruktur und der Arbeitsraumwand abgedichtet wird. Das kann beispielsweise mittels eines Lots, mittels Wachs oder eines Dehnkissens, beispielsweise eines Hydro-Dehnkissens, erfolgen.It is advantageous if, after the seal has been displaced, a gap area between the enveloping structure and the working space wall is sealed. This can be done, for example, by means of a solder, by means of wax or an expansion cushion, for example a hydro-expansion cushion.

Vorzugsweise umfasst das Dichten die Schritte des Anbringens eines Passstücks, insbesondere einer Blende, am Werkstück, sodass eine Verbindung zwischen dem Passstück und dem Werkstück für Druckausgangsmaterial dicht ist. Das Passstück ist vorzugsweise relativ zum Arbeitsraum und/oder zur Hüllstruktur beweglich ausgebildet.The sealing preferably comprises the steps of attaching a fitting, in particular a screen, to the workpiece so that a connection between the fitting and the workpiece is sealed for pressure starting material. The adapter is preferably designed to be movable relative to the working space and/or to the enveloping structure.

Das Herstellen des Passstücks umfasst vorzugsweise das 3D-Drucken des Passstücks. Das weist vorzugsweise die Schritte: (a) eines Erfassens eines Außenkonturquerschnitts einer Werkstück-Außenkontur des Roh-Werkstücks und (b) eines Herstellens eines Passstücks mit einer Passkontur, die der Werkstück-Außenkontur entspricht, auf. Das Passstück wird vorzugsweise am Werkstück so angebracht, dass eine für das Druckausgangsmaterial dichte Verbindung entsteht. Günstig ist es, wenn das Druckausgangsmaterial beim Drucken auf dem Passstück mittelbar oder unmittelbar aufliegt. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass das Passstück zumindest 50 % der Gewichtskraft des Druckausgangsmaterials aufnimmt, das senkrecht über ihm angeordnet ist. Das Passstück kann beispielsweise durch 3D-Druck und/oder durch Trennen und/oder Spanen hergestellt werden. Beispielsweise ist Wasserstrahlschneiden geeignet.Manufacturing the fitting preferably includes 3D printing the fitting. This preferably has the steps: (a) detecting an outer contour cross-section of a workpiece outer contour of the raw workpiece and (b) producing a fitted piece with a fitting contour which corresponds to the workpiece outer contour. The adapter is preferably attached to the workpiece in such a way that a tight connection is created for the print starting material. It is favorable if the print starting material lies directly or indirectly on the fitting piece during printing. This means in particular that the adapter absorbs at least 50% of the weight of the printing starting material that is arranged vertically above it. The fitting can be produced, for example, by 3D printing and/or by cutting and/or machining. For example, water jet cutting is suitable.

Das Passstück kann zudem als Basis für die Hüllstruktur dienen. Vorzugsweise wird daher die Hüllstruktur starr relativ zum Passstück auf das Passstück aufgebracht. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Hüllstruktur unmittelbaren Kontakt mit dem Passstück hat.The fitting piece can also serve as the basis for the enveloping structure. The enveloping structure is therefore preferably applied to the fitting piece in a rigid manner relative to the fitting piece. It is possible, but not necessary, for the enveloping structure to be in direct contact with the fitting.

Der erfindungsgemäße 3D-Drucker hat vorzugsweise einen Boden, der eine Durchgangsöffnung aufweist. Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung so ausgebildet, dass ein Roh-Werkstück so anordenbar ist, dass es mit einem Teil aus dem Arbeitsraum des 3D-Druckers, insbesondere nach unten, herausragt und mit einem anderen Teil im Arbeitsraum angeordnet ist. Es ist dann möglich und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, Bauteile zu fertigen, die größer sind als der Bauchraum des 3D-Druckers.The 3D printer according to the invention preferably has a base that has a through-opening. The through-opening is preferably designed in such a way that a raw workpiece can be arranged in such a way that part of it protrudes out of the working space of the 3D printer, in particular downwards, and another part is arranged in the working space. It is then possible and provided according to a preferred embodiment to manufacture components that are larger than the abdomen of the 3D printer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der 3D-Drucker eine Dichtung, insbesondere eine Blende und/oder eine Dichtung aus entropieelastischem Material, die angeordnet ist zum Abdichten des Arbeitsraums des 3D-Druckers gegen das durch die Durchgangsöffnung ragende Werkstück oder Objekt. Die Dichtung hindert vorzugsweise Druckausgangsmaterial und/oder Gas am Durchtreten. Insbesondere ist die Dichtung druckausgangsmaterialdicht und/oder gasdicht.According to a preferred embodiment, the 3D printer has a seal, in particular a screen and/or a seal made of entropy-elastic material, which is arranged to seal the working space of the 3D printer against the workpiece or object protruding through the through-opening. The seal preferably prevents pressure feedstock and/or gas from passing through. In particular, the seal is pressure starting material-tight and/or gas-tight.

Vorzugsweise besitzt das fertige Werkstück und/oder das Druckobjekt eine maximale Ausdehnung, die größer ist als die maximale Ausdehnung des Arbeitsraums. Insbesondere besitzt das fertige Werkstück und/oder das Druckobjekt eine maximale Ausdehnung von zumindest 500 mm, insbesondere zumindest 750 mm. Derartig große Objekte sind mit bisherigen 3D-Druckern nicht herstellbar.The finished workpiece and/or the printed object preferably has a maximum extent that is greater than the maximum extent of the working space. In particular, the finished workpiece and/or the printed object has a maximum extension of at least 500 mm, in particular at least 750 mm. Such large objects cannot be produced with previous 3D printers.

Vorzugsweise besitzt der 3D-Drucker eine Dichtung, die ausgebildet ist zum Abdichten eines Übergangsbereichs zwischen dem Roh-Werkstück und dem 3D-Drucker.The 3D printer preferably has a seal which is designed to seal off a transition area between the raw workpiece and the 3D printer.

Günstig ist es, wenn der 3D-Drucker einen Austragschacht aufweist, der eine Austragschacht-Innenkontur hat und die Austragschacht-Innenkontur einer Passstück-Außenkontur entspricht. Dann kann das Passstück im Austragschacht gleiten und dadurch das Roh-Werkstück teilweise aus dem Arbeitsraum des 3D-Druckers bewegen.It is favorable if the 3D printer has a discharge chute that has a discharge chute inner contour and the discharge chute inner contour corresponds to a fitting piece outer contour. The fitting piece can then slide in the discharge chute, thereby partially moving the raw workpiece out of the 3D printer's workspace.

Der Austragschacht hat eine Austragschachtlänge, die vorzugsweise zumindest 2 Zentimeter, insbesondere zumindest 10 Zentimeter beträgt. Das bewirkt, dass das Werkstück um annähernd die Austragschachtlänge aufgebaut werden kann, bevor es teilweise aus dem Arbeitsraum herausbewegt werden muss.The discharge chute has a discharge chute length that is preferably at least 2 centimeters, in particular at least 10 centimeters. The effect of this is that the workpiece can be built up by approximately the length of the discharge chute before it has to be partially moved out of the work area.

Das Druckausgangsmaterial ist vorzugsweise aus einer Metalllegierung gebildet, vorzugsweise einem Werkzeugstahl, einer Nickelbasislegierung oder einer Kobalt-Chrom-Legierung. Das Druckausgangsmaterial kann zudem Kunststoff sein.The print starting material is preferably formed from a metal alloy, preferably a tool steel, a nickel-based alloy or a cobalt-chromium alloy. The printing starting material can also be plastic.

Vorzugsweise beträgt eine Korngröße des Druckausgangsmaterials zumindest 25 µm, insbesondere 35 µm, und/oder höchstens 75 µm, insbesondere höchstens 45 µm, beispielsweise 45 ± 5 µm.A particle size of the printing starting material is preferably at least 25 μm, in particular 35 μm, and/or at most 75 μm, in particular at most 45 μm, for example 45±5 μm.

Im Folgenden wird die Erfindung der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 in 1a eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen 3D-Druckers zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform und in 1b eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen 3D-Druckers zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 2 in 2b eine Ansicht gemäß 1a zum Beginn eines Verfahrens, bei dem an ein Roh-Werkstück eine Struktur angedruckt wird und in 2b den Zustand am Ende des Verfahrens, und
  • 3 einen Querschnitt durch eine Dichtung des 3D-Druckers.
The invention of the accompanying drawings is explained in more detail below. while showing
  • 1 in 1a a perspective, partially sectioned view of a 3D printer according to the invention for carrying out a method according to the invention according to a first embodiment and in 1b a perspective, partially sectioned view of a 3D printer according to the invention for carrying out a method according to the invention according to a second embodiment,
  • 2 in 2 B a view according to 1a at the start of a process in which a structure is printed onto a raw workpiece and 2 B the state at the end of the procedure, and
  • 3 a cross section through a seal of the 3D printer.

1a zeigt einen erfindungsgemäßen 3D-Drucker 10, der eine Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung 12 zum Erzeugen einer Schicht an Druckausgangsmaterial 14 in einem Arbeitsraum 16 des 3D-Druckers 10 aufweist. Das Druckausgangsmaterial 14 ist im vorliegenden Fall ein Metallpulver. 1a 12 shows a 3D printer 10 according to the invention, which has a printing starting material introduction device 12 for producing a layer of printing starting material 14 in a working space 16 of the 3D printer 10. In the present case, the printing starting material 14 is a metal powder.

Der 3D-Drucker 10 verfügt über eine Aushärteeinheit 18, die im vorliegenden Fall einen Laser 20 zum Abgeben eines Laserstrahls 22 und eine Umlenkeinheit 24 zum Umlenken des Laserstrahls 22 auf einen Aushärtepunkt P aufweist. Zum Herstellen einer Schicht des Werkstücks wird zunächst Druckausgangsmaterial 14 von der Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung 12 in den Arbeitsraum 16 eingebracht und mittels einer Rakel 26 der Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung 12 glattgezogen, sodass die Schicht entsteht. Danach wird mittels der Umlenkeinheit 24 der Aushärtepunkt P so über die Schicht bewegt, dass das Druckausgangsmaterial sich mit einem bereits vorhandenen Roh-Werkstück 28 verbindet.The 3D printer 10 has a curing unit 18, which has a laser 20 for emitting a laser beam 22 and a deflection unit 24 for deflecting the laser beam 22 to a curing point P in the present case. To produce a layer of the workpiece, the starting material for printing is first introduced into the working space 16 by the starting material for introducing the starting material 12 and smoothed out by means of a squeegee 26 of the starting material for introducing the printing material 12 so that the layer is formed. The curing point P is then moved over the layer by means of the deflection unit 24 in such a way that the starting material for printing connects to a raw workpiece 28 that is already present.

In einer Steuereinheit 30, die mit der Aushärteeinheit 18 verbunden ist, ist ein Programm gespeichert, gemäß dem die Aushärteeinheit 18 und die Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung 12 angesteuert werden.A program is stored in a control unit 30, which is connected to the curing unit 18, according to which the curing unit 18 and the pressure starting material introduction device 12 are controlled.

Alternativ kann die Aushärteeinheit 18 beispielsweise einen Teilchenstrahl, wie einen Elektronenstrahl, abgeben. Statt des Metallpulvers ist denkbar, dass das Ausgangsmaterial 14 ein Keramikpulver ist, das mittels der Aushärteeinheit lokal gesintert wird.Alternatively, the curing unit 18 can emit a particle beam, such as an electron beam, for example. Instead of the metal powder, it is conceivable that the starting material 14 is a ceramic powder that is locally sintered by means of the curing unit.

Es ist außerdem möglich, dass das Druckausgangsmaterial eine Flüssigkeit ist, insbesondere ein polymerisierbarer Kunststoff. In diesem Fall gibt die Aushärteeinheit 18 zumindest zwei Laserstrahlen ab, die beide durch den Aushärtepunkt P verlaufen.It is also possible for the printing starting material to be a liquid, in particular a polymerizable plastic. In this case, the curing unit 18 emits at least two laser beams, both of which pass through the curing point P.

Der 3D-Drucker 10 besitzt eine Arbeitsraumwand 32 und einen Boden 34, die den Arbeitsraum 16 umgeben. Der Boden besitzt eine Durchgangsöffnung 38, an die sich ein Austragschacht 40 anschließt. Der Austragschacht 40 besitzt eine prismatische Innenwand. In anderen Worten bleibt der Querschnitt des Austragschachts über die Erstreckung des Austragschachts 40 gleich.The 3D printer 10 has a workspace wall 32 and a floor 34 surrounding the workspace 16 . The bottom has a through-opening 38 to which a discharge chute 40 is connected. The discharge shaft 40 has a prismatic inner wall. In other words, the cross section of the discharge shaft remains the same over the extent of the discharge shaft 40 .

Beim Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise auf das Roh-Werkstück 28 ein Werkstückteil 41 angedruckt. Das Roh Werkstück 28 und das Werkstückteil 41 bilden nach Beenden des 3D-Druckverfahrens ein Werkstück 42.When carrying out a method according to the invention, a workpiece part 41 is printed onto the raw workpiece 28, for example. The raw workpiece 28 and the workpiece part 41 form a workpiece 42 after the end of the 3D printing process.

1a zeigt, dass um das Werkstück 42 eine Hüllstruktur 44 aufgebaut wird. Die Hüllstruktur 44 umgibt das Werkstück 42 in horizontaler Richtung, das heißt in einer x-y-Ebene, die horizontal verläuft. 1a shows that an enveloping structure 44 is built up around the workpiece 42 . The enveloping structure 44 surrounds the workpiece 42 in the horizontal direction, ie in an xy plane that runs horizontally.

Die Hüllstruktur 44 ist auf einer Dichtung 46 angeordnet, die gegen das Werkstück 42 abdichtet. Im vorliegenden Fall besitzt die Dichtung 46 ein Passstück 48, dessen Passkontur in Form seiner Passstück-Innenkontur einer Werkstück-Außenkontur entspricht. Die Dichtung 46 ist, im vorliegenden Fall im Bereich des Passstücks 48, mit dem Werkstück 42 über eine, vorzugsweise lösbare stoffschlüssige, Verbindung verbunden. Beispielsweise ist das Passstück 48 am Werkstück 42 angelötet.The enveloping structure 44 is arranged on a gasket 46 which seals against the workpiece 42 . In the present case, the seal 46 has a fitting piece 48, the fitting contour of which corresponds in the form of its fitting inner contour to a workpiece outer contour. The seal 46 is connected, in the present case in the area of the fitting piece 48, to the workpiece 42 via a preferably detachable bonded connection. For example, the adapter 48 is soldered to the workpiece 42 .

2a zeigt die Situation aus 1a. Es ist zu erkennen, dass die Dichtung 46 an einer Innenfläche 50 des Austragschachts 40 anliegt. Anhand des Programms, das in der Steuereinheit 30 (vergleiche 1a) abgelegt ist, wird das Werkstückteil 41 schichtweise hergestellt. 2a shows the situation 1a . It can be seen that the seal 46 is in contact with an inner surface 50 of the discharge shaft 40 . Using the program that is in the control unit 30 (cf 1a) is deposited, the workpiece part 41 is produced in layers.

Durch sukzessives Auftragen weiterer Schichten wachsen das Werkstückteil 41 und die Hüllstruktur 44, was durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. In diesem Zustand ist der Arbeitsraum 16 mit deutlich mehr Druckausgangsmaterial gefüllt als zu Beginn des 3D-Druckverfahrens, wie es in 1a gezeigt ist.The workpiece part 41 and the enveloping structure 44 grow as a result of the successive application of further layers, which is indicated by the dashed lines. In this state, the working space 16 is filled with significantly more print starting material than at the beginning of the 3D printing process, as shown in 1a is shown.

Der 3D-Drucker 10 kann eine schematisch eingezeichnete Befestigungsvorrichtung 52 aufweisen, die mit dem Roh-Werkstück 28 verbunden ist. Mittels einer Verfahrvorrichtung 54 wird das Roh-Werkstück 28 entlang einer Erstreckungsrichtung E des Austragschachts 40 relativ zum Arbeitsraum 16 bewegt. Bei dieser Bewegung gleitet die Dichtung 46 entlang der Innenfläche 50 des Austragschachts 40. In anderen Worten werden das Werkstück 42 und die Hüllstruktur 44 teilweise aus dem Arbeitsraum 16 des 3D-Druckers 10 herausgeschoben. Ein Teil des Werkstücks 42 verbleibt im Arbeitsraum. In anderen Worten ist das Werkstück 42 weiterhin so angeordnet, dass weiteres Druckausgangsmaterial an das Werkstück 42 mittels additiver Fertigung angebracht werden kann.The 3D printer 10 can have a fastening device 52 shown schematically, which is connected to the raw workpiece 28 . The raw workpiece 28 is moved along a direction of extension E of the discharge chute 40 relative to the working space 16 by means of a traversing device 54 . During this movement, the seal 46 slides along the inner surface 50 of the discharge shaft 40. In other words, the workpiece 42 and the enveloping structure 44 are partially pushed out of the working space 16 of the 3D printer 10. A part of the workpiece 42 remains in the work space. In other words, the workpiece 42 is further arranged so that additional print stock can be attached to the workpiece 42 using additive manufacturing.

2b zeigt die Situation nach dem Verschieben. Es ist nun möglich, nicht aber notwendig, und stellt - unabhängig von anderen Merkmalen der geschilderten Ausführungsform - eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, dass die Hüllstruktur 44 geschlossen wird. Dies ist durch die gestrichelte Kreisscheibe angedeutet. 2 B shows the situation after the move. It is now possible, but not necessary, and represents a preferred embodiment of the invention—regardless of other features of the embodiment described—that the enveloping structure 44 is closed. This is indicated by the dashed circle.

Zwischen der Hüllstruktur 44 und der Innenfläche 50 kann eine weitere Dichtung angeordnet werden. Beispielsweise handelt es sich bei der Dichtung um ein Elastomer wie beispielsweise Silikon. Das Druckausgangsmaterial kann giftig sein. Dann sollte das Herausfallen zuverlässig unterbunden werden.Another seal may be placed between the wrap structure 44 and the inner surface 50 . For example, the seal is an elastomer such as silicone. The print starting material can be toxic. Then it should be reliably prevented from falling out.

Die Hüllstruktur 44 wird so aufgebaut, dass ihre Hüllstruktur-Außenkontur einer Austragschacht-Innenkontur des Austragschachts 40 entspricht.The enveloping structure 44 is constructed in such a way that its outer contour of the enveloping structure corresponds to a discharge shaft inner contour of the discharge shaft 40 .

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil des Roh-Werkstücks 28 und der Dichtung 46. Das Passstück 48 liegt an einem Vorsprung 56 des Roh-Werkstücks 28 an, das in diesem Bereich nicht zylinderförmig ist, sondern beispielsweise konisch. 3 shows a schematic cross section through a part of the raw workpiece 28 and the seal 46. The adapter 48 rests against a projection 56 of the raw workpiece 28, which is not cylindrical in this area but, for example, conical.

2b zeigt, dass im Bereich des Austragschachts 40 Kanäle 58.1,58.2 ausgebildet sein können, durch die Druckausgangsmaterial 14 aus einem Zwischenraum zwischen der Innenfläche 50 des Austragschachts 40 und der Hüllstruktur 44 entfernt, beispielsweise abgesaugt oder ausgeblasen, werden kann. 2 B shows that channels 58.1, 58.2 can be formed in the area of the discharge shaft 40, through which the pressure starting material 14 can be removed, for example sucked off or blown out, from an intermediate space between the inner surface 50 of the discharge shaft 40 and the enveloping structure 44.

Der Austragschacht hat eine Austragschachtlänge L, die vorzugsweise zumindest 10 Zentimeter beträgt. Es ist dann möglich, dass Werkstück 42 um beispielsweise 0,8 - L aus dem Arbeitsraum 16 herauszufahren.The discharge chute has a discharge chute length L, which is preferably at least 10 centimeters. It is then possible to move the workpiece 42 out of the working space 16 by, for example, 0.8 L.

Nach dem Beenden des 3D-Druckverfahrens ist es vorteilhaft, das Druckausgangsmaterial 14 innerhalb der Hüllstruktur 44 zu entfernen, beispielsweise auszublasen oder abzusaugen. Danach kann die Hüllstruktur 44 entfernt werden.After the end of the 3D printing process, it is advantageous to remove the print starting material 14 within the enveloping structure 44, for example by blowing it out or sucking it off. Thereafter, the enveloping structure 44 can be removed.

1b zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen 3D-Drucker 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. In diesem Fall wird das Werkstück 42 vollständig durch additive Fertigung hergestellt. Das Werkstück 42 wird auf einem Sockel 60 aufgebaut und ist von der Hüllstruktur 44 umgeben. Die Dichtung 46 wird beim weiteren Bewegen des Werkstücks 42 aus dem Arbeitsbereich heraus den Kontakt mit dem Austragschacht 40 verlieren. Eine zweite Dichtung 46' dichtet dann die Hüllstruktur 44 gegen den Austragschacht 40 ab. 1b shows a schematic cross section through a 3D printer 10 according to a second embodiment. In this case, the workpiece 42 is made entirely by additive manufacturing. The workpiece 42 is built on a base 60 and is surrounded by the enveloping structure 44 . The seal 46 will lose contact with the discharge chute 40 as the workpiece 42 moves further out of the work area. A second seal 46 ′ then seals the enveloping structure 44 against the discharge shaft 40 .

BezugszeichenlisteReference List

1010
3D-Drucker3D printer
1212
Druckausgangsmaterial-Einbring-vorrichtungPressure feedstock introduction device
1414
Druckausgangsmaterialprint source material
1616
Arbeitsraumworking space
1818
Aushärteeinheit curing unit
2020
LaserLaser
2222
Laserstrahllaser beam
2424
Umlenkeinheitdeflection unit
2626
Rakelsqueegee
2828
Roh-Werkstück raw workpiece
3030
Steuereinheitcontrol unit
3232
Arbeitsraumwandworkspace wall
3434
BodenFloor
3838
Durchgangsöffnung passage opening
4040
Austragschachtdischarge chute
4141
Werkstückteilworkpiece part
4242
Werkstückworkpiece
4444
Hüllstrukturshell structure
4646
Dichtungpoetry
4848
Passstück fitting piece
5050
InnenflächeInner surface
5252
Befestigungsvorrichtungfastening device
5454
Verfahrvorrichtungtraversing device
5656
Vorsprunghead Start
5858
Kanalchannel
6060
Sockel base
EE
Erstreckungsrichtungdirection of extension
PP
Aushärtepunktcuring point

Claims (14)

Additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Werkstücks (42), mit den Schritten: (a) schichtweises Aushärten von flüssigem oder granularem Druckausgangsmaterial (14) mittels eines 3D-Druckers (10), sodass das Werkstück (42) entsteht, gekennzeichnet durch den Schritt: (b) schichtweises Aufbauen einer Hüllstruktur (44), die das Werkstück (42) zumindest in horizontaler Richtung umgibt.Additive manufacturing method for producing a workpiece (42), with the steps: (a) curing of liquid or granular printing starting material (14) in layers by means of a 3D printer (10), so that the workpiece (42) is produced, characterized by the step: ( b) building up an enveloping structure (44) in layers, which surrounds the workpiece (42) at least in the horizontal direction. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Schließen der Hüllstruktur (44), sodass die Hüllstruktur eine für Druckausgangsmaterial (14) dichte Hülle bildet, und (b) Entfernen von Druckausgangsmaterial (14), das die Hüllstruktur (44) nach außen umgibt, (c) Entfernen des Druckausgangsmaterials (14) aus der Hüllstruktur (44).Additive manufacturing process claim 1 , characterized by the steps of: (a) closing the enveloping structure (44) so that the enveloping structure forms an envelope which is impervious to the printing starting material (14), and (b) removing printing starting material (14) which surrounds the enveloping structure (44) on the outside, (c) removing the print stock (14) from the envelope structure (44). Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (i) die Hüllstruktur (44) eine prismatische, insbesondere zylindermantelförmige, Hüllstruktur-Außenkontur hat, (ii) das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Aufbauen zumindest einer Lage, insbesondere einer Mehrzahl an Lagen, der Hüllstruktur (44) und des Werkstücks (42), (b) Verschieben eines Teils des Werkstücks (42) und der Hüllstruktur (44) aus dem Arbeitsraum (16) des 3D-Druckers (10) heraus, wobei das Werkstück (42) teilweise im Arbeitsraum (16) verbleibt, und (c) Wiederholen der Schritte (a) und (b), bis das Werkstück (42) fertiggestellt ist.Additive manufacturing method according to any one of the preceding claims, characterized in that (i) the enveloping structure (44) has a prismatic, in particular cylinder jacket-shaped, enveloping structure outer contour, (ii) the method has the following steps: (a) building up at least one layer, in particular a plurality of layers, the enveloping structure (44) and the workpiece (42), (b) moving a portion of the workpiece (42) and the enveloping structure (44) out of the working space (16) of the 3D printer (10), wherein the workpiece (42) partially remaining in the work space (16), and (c) repeating steps (a) and (b) until the workpiece (42) is completed. Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (i) zwischen einer Arbeitsraumwand (32) eines Arbeitsraums (16) des 3D-Druckers, die sich entlang einer Aufbaurichtung des 3D-Druckers (10) erstreckt, und der Hüllstruktur (44) eine Dichtung (46) angeordnet ist, und (ii) das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Aufbauen zumindest einer Lage, insbesondere einer Mehrzahl an Lagen, der Hüllstruktur (44) und der Zielstruktur, (b) Verschieben einer Position der Dichtung (46) relativ zur Hüllstruktur (44) in Aufbaurichtung, insbesondere entlang der Hüllstruktur (44), und (c) Aufbauen zumindest einer Lage, insbesondere einer Mehrzahl an Lagen, der Hüllstruktur (44) und der Zielstruktur.Additive manufacturing method according to one of the preceding claims, characterized in that (i) between a working space wall (32) of a working space (16) of the 3D printer, which extends along a direction of construction of the 3D printer (10), and the enveloping structure (44 ) a seal (46) is arranged, and (ii) the method has the following steps: (a) building up at least one layer, in particular a plurality of layers, of the enveloping structure (44) and the target structure, (b) shifting a position of the sealing (46) relative to the enveloping structure (44) in the assembly direction, in particular along the enveloping structure (44), and (c) assembling at least one layer, in particular a plurality of layers, of the enveloping structure (44) and the target structure. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) vor dem Verschieben der Dichtung (46) Entfernen von Druckausgangsmaterial (14) aus einem Bereich radial außerhalb der Hüllstruktur (44), insbesondere aus dem Arbeitsbereich, und/oder (b) nach dem Verschieben der Dichtung (46) Abdichten eines Spaltbereichs zwischen der Hüllstruktur (44) und der Dichtung (46).Additive manufacturing process claim 4 , characterized by the steps: (a) before the displacement of the seal (46) removal of pressure starting material (14) from an area radially outside the enveloping structure (44), in particular from the working area, and/or (b) after displacement of the seal (46) sealing a gap area between the wrap structure (44) and the gasket (46). Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Positionieren eines Werkstücks (42) relativ zu einem 3D-Drucker, sodass ein erster Teil des Werkstücks (42) innerhalb eines Arbeitsbereichs des 3D-Druckers (10) angeordnet ist und ein zweiter Teil des Werkstücks (42) aus dem Arbeitsbereich herausragt, (b) Verschließen eines Zwischenraums zwischen Werkstück (42) und 3D-Drucker (10), sodass ein, zumindest nach unten, geschlossener Arbeitsraum (16) entsteht, und (c) 3D-Andrucken, insbesondere mittels pulverbasierten 3D-Druckens, eines Werkstückteils (41) an das Werkstück (42).Additive manufacturing method according to any one of the preceding claims, characterized by the steps of: (a) positioning a workpiece (42) relative to a 3D printer such that a first part of the workpiece (42) is arranged within a working area of the 3D printer (10). and a second part of the workpiece (42) protrudes from the work area, (b) closing a gap between the work piece (42) and the 3D printer (10), so that a work space (16) is created which is closed at least at the bottom, and (c ) 3D proof printing, in particular by means of powder-based 3D printing, of a workpiece part (41) on the workpiece (42). Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichten die folgenden Schritte umfasst: (a) Anbringen eines Passstücks (48) am Werkstück (42), sodass eine Verbindung zwischen dem Passstück (48) und dem Werkstück (42) für Druckausgangsmaterial (14) dicht ist, (b) wobei das Passstück (48) relativ zum Arbeitsbereich beweglich ist.Additive manufacturing process claim 6 , characterized in that the sealing comprises the following steps: (a) attaching a fitting (48) to the workpiece (42) so that a connection between the fitting (48) and the workpiece (42) for print starting material (14) is tight, (b) the fitting (48) being movable relative to the work area. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Erfassen eines Außenkonturquerschnitts einer Werkstück-Außenkontur eines zu reparierenden Werkstücks (42), (b) Herstellen eines Passstücks (48) mit einer Passkontur, die der Werkstück-Außenkontur entspricht, und (c) Anbringen des Passstücks (48) am Werkstück (42), sodass dass eine für das Druckausgangsmaterial (14) dichte Verbindung entsteht, (d) wobei das Druckausgangsmaterial (14) auf das Passstück (48) aufgebracht wird.Additive manufacturing process claim 7 , characterized by the steps: (a) detecting an outer contour cross-section of a workpiece outer contour of a workpiece (42) to be repaired, (b) producing a fitting piece (48) with a fitting contour which corresponds to the workpiece outer contour, and (c) attaching the Fitting piece (48) on the workpiece (42), so that a connection which is sealed for the printing starting material (14) is created, (d) the printing starting material (14) being applied to the fitting piece (48). Additives Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllstruktur (44) starr relativ zum Passstück auf das Passstück (48) aufgebracht wird.Additive manufacturing process according to one of Claims 6 until 8th characterized in that the enveloping structure (44) is applied to the fitting (48) rigidly relative to the fitting. Additives Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der 3D-Drucker (10) einen Austragschacht (40) aufweist, der eine Austragschacht-Innenkontur hat und dass die Austragschacht-Innenkontur einer Passstück-Außenkontur entspricht.Additive manufacturing process according to one of Claims 6 until 9 , characterized in that the 3D printer (10) has a discharge chute (40) which has a discharge chute inner contour and that the discharge chute inner contour corresponds to a fitting outer contour. 3D-Drucker (10) mit (a) einer Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung (12) zum Erzeugen einer Schicht an Druckausgangsmaterial (14) in einem Arbeitsraum (16) des 3D-Druckers (10), (b) einer Aushärteeinheit (18) zum Aushärten des Druckausgangsmaterials (14), (c) einer Steuereinheit (30), die ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern der Druckausgangsmaterial-Einbringvorrichtung (12) und der Aushärteeinheit (18), sodass ein Werkstück (42) einer vorgegebenen Form erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass (d) die Steuereinheit (30) ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit dem Schritt: schichtweises Aufbauen einer Hüllstruktur (44), die das Werkstück (42) in horizontaler Richtung umgibt.3D printer (10) with (a) a printing starting material introduction device (12) for producing a layer of printing starting material (14) in a working space (16) of the 3D printer (10), (b) a curing unit (18) for curing the pressure starting material (14), (c) a control unit (30) which is designed to automatically control the pressure starting material introduction device (12) and the curing unit (18) so that a workpiece (42) of a predetermined shape is produced, characterized in that that (d) the control unit (30) is designed to automatically carry out a method with the step: building up an enveloping structure (44) in layers, which surrounds the workpiece (42) in the horizontal direction. 3D-Drucker (10) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch (a) einen Boden (34), der eine Durchgangsöffnung (38) aufweist, (b) wobei die Durchgangsöffnung (38) so ausgebildet ist, dass ein Werkstück (42) so anordenbar ist, dass es mit einem Teil aus dem Arbeitsraum (16) des 3D-Druckers (10) herausragt und einem anderen Teil im Arbeitsraum (16) angeordnet ist.3D printer (10) after claim 11 , characterized by (a) a base (34) having a through-opening (38), (b) the through-opening (38) being formed such that a workpiece (42) can be arranged in such a way that it can be connected to a part from the Working space (16) of the 3D printer (10) protrudes and another part in the working space (16) is arranged. 3D-Drucker (10) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch (a) einen Austragschacht (40), der eine prismatische Austragschacht-Innenfläche hat, (b) die Austragschacht-Innenfläche einen Querschnitt mit einer Austragschacht-Innenkontur hat, (c) die Durchgangsöffnung (38) am Austragschacht (40) ausgebildet ist und (d) der 3D-Drucker (10) ein Passstück (48) aufweist, das eine Passstück-Außenkontur hat, die der Austragschacht-Innenkontur entspricht, und eine Ausnehmung zum Umschließen eines Werkstücks (42) aufweist.3D printer (10) after claim 11 or 12 , characterized by (a) a discharge chute (40) which has a prismatic discharge chute inner surface, (b) the discharge chute inner surface has a cross section with a discharge chute inner contour, (c) the through-opening (38) is formed on the discharge chute (40). and (d) the 3D printer (10) has a fitting (48) which has a fitting outer contour which corresponds to the discharge chute inner contour and has a recess for enclosing a workpiece (42). 3D-Drucker (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch (a) eine Befestigungsvorrichtung (52) zum Befestigen des 3D-Druckers (10) an einem Werkstück (42) und/oder (b) eine Druckausgangsmaterial-Austragvorrichtung zum Entfernen von Druckausgangsmaterial (14) aus dem Arbeitsraum (16). PI/be3D printer (10) according to one of the Claims 11 until 13 , characterized by (a) a fastening device (52) for fastening the 3D printer (10) to a workpiece (42) and/or (b) a print starting material discharge device for removing print starting material (14) from the working space (16). PI/be
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