DE102022100376A1

DE102022100376A1 - Process for the additive manufacturing of at least one component

Info

Publication number: DE102022100376A1
Application number: DE102022100376.0A
Authority: DE
Inventors: Stefanus Stahl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-01-10
Filing date: 2022-01-10
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Fertigen wenigstens eines Bauteils, bei welchem ein Material (14) für die additive Fertigung auf eine Walze (12) aufgewickelt wird, wodurch das Material (14) in mehreren Schichten (10) auf der Walze (12) gestapelt wird, wobei das Material (14) mehrere Bauteilbereiche (16) und mehrere Stabilisierungsbereiche (18) aufweist, die Bauteilbereiche (16) von auf der Walze (12) aufeinander gestapelten, benachbarten Schichten (10) des Materials (14) miteinander verbunden werden und ein Verbinden von Bauteilbereichen (16) mit Stabilisierungsbereichen (18) unterbunden wird, wodurch durch Verbinden der Bauteilbereiche (16) und Entfernen der Stabilisierungsbereiche (18) das wenigstens eine Bauteil auf der Walze (12) aufgebaut wird.The invention relates to a method for the additive manufacturing of at least one component, in which a material (14) for additive manufacturing is wound onto a roller (12), as a result of which the material (14) is laid out in several layers (10) on the roller (12). is stacked, the material (14) having a plurality of component areas (16) and a plurality of stabilization areas (18), the component areas (16) of adjacent layers (10) of the material (14) stacked on top of one another on the roller (12) being connected to one another and connecting component areas (16) to stabilization areas (18) is prevented, whereby the at least one component is built up on the roll (12) by connecting the component areas (16) and removing the stabilization areas (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Fertigen wenigstens eines Bauteils.The invention relates to a method for additively manufacturing at least one component.

Aus der US 2018/0370214 A1 ist bereits ein additives Fertigungssystem zum Drucken eines dreidimensionalen Teils bekannt. Hierbei umfasst das additive Fertigungssystem eine Bildgebungsmaschine, die so konfiguriert ist, dass sie eine Schicht bereitstellt. Weiterhin umfasst das additive Fertigungssystem eine bewegliche Bauplattform sowie ein drehbares Band, das so konfiguriert ist, dass es die Schicht von der Bildgebungsmaschine aufnimmt. Weiterhin umfasst das additive Fertigungssystem eine erste Heizvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das drehbare Band und die Schicht auf dem drehbaren Band zu erwärmen. Überdies umfasst das additive Fertigungssystem eine Andrückwalze, welche dazu eingerichtet ist, die erhitzte Schicht, die von dem Band befördert wird, auf eine obere Schicht des dreidimensionalen Teils zu pressen, das von der beweglichen Bauplattform gehalten wird. Weiterhin weist das additive Fertigungssystem eine Ablösewalze auf, die dazu eingerichtet ist, die gepresste Schicht von dem Band zu trennen, sodass die Schicht als eine neue obere Schicht des dreidimensionalen Teils haften bleibt.From the U.S. 2018/0370214 A1 an additive manufacturing system for printing a three-dimensional part is already known. Here, the additive manufacturing system includes an imaging engine configured to provide a layer. The additive manufacturing system also includes a moveable build platform and a rotatable belt configured to receive the layer from the imaging machine. Furthermore, the additive manufacturing system comprises a first heating device which is set up to heat the rotatable belt and the layer on the rotatable belt. Furthermore, the additive manufacturing system includes a nip roller configured to press the heated layer conveyed by the belt onto a top layer of the three-dimensional part held by the moving build platform. Furthermore, the additive manufacturing system has a detaching roller configured to separate the pressed layer from the tape so that the layer adheres as a new top layer of the three-dimensional part.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, welche zum additiven Fertigen wenigstens eines Bauteils ein kontinuierliches Stapeln jeweiliger Schichten für das Bauteil ermöglicht.The object of the present invention is to provide a solution which, for the additive manufacturing of at least one component, enables a continuous stacking of respective layers for the component.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Further possible configurations of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Fertigen wenigstens eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils. Additive Fertigung ist eine Bezeichnung für ein Fertigungsverfahren, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände, welche auch als Werkstück bezeichnet werden können, erzeugt werden. Hierbei kann der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen erfolgen. Beim Aufbau dieses Werkstücks finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für eine additive Fertigung sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und speziell aufbereitete Metalle. Weiterhin können Karbon- und Graphitmaterialien für das additive Fertigen von Bauteilen aus Kohlenstoff verwendet werden.The invention relates to a method for the additive manufacturing of at least one component, in particular a motor vehicle component. Additive manufacturing is a term for a manufacturing process in which material is applied layer by layer to create three-dimensional objects, which can also be referred to as workpieces. In this case, the layered structure can be computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. Physical or chemical hardening or melting processes take place during the construction of this workpiece. Typical materials for additive manufacturing are plastics, synthetic resins, ceramics and specially prepared metals. Furthermore, carbon and graphite materials can be used for the additive manufacturing of carbon components.

Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass ein Material für die additive Fertigung auf eine Walze aufgewickelt wird, wodurch das Material in mehreren Schichten auf der Walze gestapelt wird. Unter dem Aufwickeln des Materials auf der Walze ist zu verstehen, dass das Material in mehreren Lagen, vorliegend den mehreren Schichten, um die Walze gelegt wird. Das Material wird bei dem Verfahren ununterbrochen auf die Walze aufgewickelt. Es erfolgt somit ein wickelndes Zusammenrollen des Materials auf der Walze. Das Material im Stapel weist mehrere Bauteilbereiche und mehrere Stabilisierungsbereiche auf. Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass die Bauteilbereiche von auf der Walze aufeinandergestapelten, benachbarten Schichten des Materials miteinander verbunden werden und ein Verbinden von Bauteilbereichen mit Stabilisierungsbereichen unterbunden wird, wodurch durch Verbinden der Bauteilbereiche und Entfernen der Stabilisierungsbereiche das wenigstens eine Bauteil auf der Walze aufgebaut wird. Hierbei wird das wenigstens eine Bauteil schichtweise aus den jeweiligen Bauteilbereichen der auf der Walze aufeinandergestapelten Schichten des Materials aufgebaut. Bei dem Verfahren werden insbesondere die Bauteilbereiche von in radialer Richtung der Walze benachbarten Schichten des Materials miteinander zu dem Bauteil verbunden. Hierbei verläuft die radiale Richtung senkrecht zu einer Mittelachse der Walze. Hierdurch wird das Bauteil schichtweise in radialer Richtung auf der Walze aufgebaut. Das Verfahren ermöglicht, dass das Material kontinuierlich durch das Aufwickeln in Schichten auf die Walze aufgetragen werden kann. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, dass das Material während des Aufwickelns auf der Walze besonders einfach durch Beaufschlagung des Materials mit einem Zug glattgezogen und infolgedessen glatt auf der Walze abgelegt werden kann. Auf der Walze können ein oder mehrere Bauteile gleichzeitig schichtweise aufgebaut werden. Das Verfahren ermöglicht somit, dass das wenigstens eine Bauteil besonders einfach und schnell additiv auf der Walze gefertigt werden kann.The method provides for a material for additive manufacturing to be wound onto a roller, as a result of which the material is stacked on the roller in multiple layers. The winding of the material on the roller is to be understood as meaning that the material is laid around the roller in several layers, in the present case the several layers. During the process, the material is continuously wound onto the roller. There is thus a winding rolling up of the material on the roller. The material in the stack has multiple component areas and multiple stabilization areas. The method further provides that the component areas of adjacent layers of the material stacked on top of one another on the roller are connected to one another and a connection of component areas with stabilization areas is prevented, whereby by connecting the component areas and removing the stabilization areas the at least one component is on the roller is built up. In this case, the at least one component is built up in layers from the respective component areas of the layers of material stacked on top of one another on the roller. In the method, in particular the component areas of adjacent layers of the material in the radial direction of the roller are connected to one another to form the component. Here, the radial direction runs perpendicularly to a central axis of the roller. As a result, the component is built up in layers in the radial direction on the roller. The process allows the material to be applied continuously by winding it in layers onto the roller. Furthermore, the method makes it possible for the material to be pulled smooth during the winding on the roller in a particularly simple manner by subjecting the material to a pull and consequently laying it smoothly on the roller. One or more components can be built up in layers at the same time on the roller. The method thus makes it possible for the at least one component to be manufactured additively on the roll in a particularly simple and rapid manner.

In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verbinden der Bauteilbereiche der Schichten zumindest teilweise durch Anschmelzen oder Aufschmelzen der Bauteilbereiche erfolgt. Hierbei können die Bauteilbereiche mittels einer Lasereinrichtung angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden. Die Bauteilbereiche können lediglich über das Anschmelzen beziehungsweise Aufschmelzen miteinander verbunden werden oder zusätzlich über weitere Verbindungsmethoden miteinander verbunden werden. Das Anschmelzen beziehungsweise Aufschmelzen der Bauteilbereiche der Schichten ermöglicht ein zumindest bereichsweises Verschmelzen der zu verbindenden Bauteilbereiche, wodurch diese Bauteilbereiche besonders sicher stoffschlüssig aneinandergehalten sind.In a possible development of the invention, it is provided that the component areas of the layers are connected at least partially by melting or melting on the component areas. In this case, the component areas can be melted or melted on by means of a laser device. The component areas can only be connected to one another by melting or fusing, or they can also be connected to one another using other connection methods. The melting or fusing of the component areas of the layers enables at least regional fusing of the component area to be connected surface, as a result of which these component areas are held together particularly securely in a materially bonded manner.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verbinden der Bauteilbereiche durch Auftragen eines Bindemittels auf wenigstens einem der zu verbindenden Bauteilbereiche erfolgt. Über das Bindemittel werden die benachbarten Bauteilbereiche, an deren Kontaktfläche das Bindemittel aufgetragen ist, miteinander verbunden. Bindemittel sind Stoffe, die an Phasengrenzen anderer Stoffe chemische Bindungen herstellen oder begünstigen oder Effekte wie Kohäsion, Adsorption und Adhäsion beziehungsweise Reibung auslösen oder vergrößern. Bindemittel verbinden somit Stoffe, indem sie diese aufnehmen, anlagern, zusammenhalten, vernetzen oder verkleben. Mittels des Bindemittels kann besonders einfach und präzise definiert werden, wie und wo die Bauteilbereiche der benachbarten Schichten miteinander zu verbinden sind. Weiterhin kann über das Bindemittel ein sicheres Halten der zueinander benachbarten, über das Bindemittel verbundenen Bauteilbereiche gewährleistet werden.In another possible embodiment of the invention, it is provided that the component areas are connected by applying a binding agent to at least one of the component areas to be connected. The adjacent component areas, on the contact surface of which the binding agent is applied, are connected to one another via the binding agent. Binders are substances that create or promote chemical bonds at phase boundaries of other substances or trigger or increase effects such as cohesion, adsorption and adhesion or friction. Binders thus connect substances by absorbing, accumulating, holding them together, crosslinking or gluing them. The binding agent can be used to define in a particularly simple and precise manner how and where the component areas of the adjacent layers are to be connected to one another. Furthermore, the binder can be used to ensure that the component regions that are adjacent to one another and are connected via the binder are held securely.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Unterbinden des Verbindens der Bauteilbereiche mit den Stabilisierungsbereichen durch Auftragen eines Trennmittels auf wenigstens eine der Schichten erfolgt. Trennmittel sind dazu eingerichtet, aneinander anliegende Materialien trennbar zu halten. Insbesondere wird das Trennmittel zwischen voneinander getrennt zu haltenden Bereichen aufgetragen, wodurch das Verbinden der getrennt zu haltenden Bereiche unterbunden wird. Mittels des Trennmittels kann somit besonders zuverlässig das Verbinden der Bauteilbereiche mit den Stabilisierungsbereichen unterbunden werden.In another possible embodiment of the invention, it is provided that the joining of the component areas to the stabilization areas is prevented by applying a separating agent to at least one of the layers. Separating means are designed to keep abutting materials separable. In particular, the release agent is applied between areas to be kept separate from one another, thereby preventing the areas to be kept separate from connecting. The connection of the component areas to the stabilization areas can thus be prevented in a particularly reliable manner by means of the separating agent.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als das Material Pulver oder eine Kunststofffolie oder ein Metallband in Schichten auf der Walze aufgewickelt wird. Sowohl die Kunststofffolie als auch das Metallband können bei dem Aufwickeln auf der Walze besonders einfach und sicher glattgezogen werden, wodurch ein faltenfreies Aufwickeln der Kunststofffolie beziehungsweise des Metallbands auf der Walze gewährleistet werden kann. Das Verwenden von Pulver als das Material ermöglicht, dass die jeweiligen Bauteilbereiche in ihrer jeweiligen Geometrie und somit in ihren jeweiligen Abgrenzungen besonders präzise eingestellt werden können. Hierdurch können bei dem Verwenden des Pulvers als das Material Bauteilbereiche mit besonders komplizierten Geometrien besonders einfach bereitgestellt werden.In another possible embodiment of the invention, provision is made for powder or a plastic film or a metal strip to be wound up in layers on the roller as the material. Both the plastic film and the metal strip can be smoothed out particularly easily and reliably when being wound up on the roll, as a result of which it is possible to ensure that the plastic film or the metal strip is wound up on the roll without creases. The use of powder as the material makes it possible for the respective component areas to be set particularly precisely in their respective geometry and thus in their respective boundaries. As a result, when using the powder as the material, component areas with particularly complicated geometries can be provided in a particularly simple manner.

In diesem Zusammenhang kann es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass bei dem Aufwickeln von Pulver als das Material die Schichten im jeweiligen Stabilisierungsbereich durch in einem vorgegebenen Lösemittel lösliches Pulver und im jeweiligen Bauteilbereich durch einen pulverförmigen Werkstoff für das Bauteil gebildet werden. Dieser pulverförmige Werkstoff der Bauteilbereiche kann insbesondere durch Anschmelzen oder Aufschmelzen zu dem Bauteil verbunden werden. Das in dem vorgegebenen Lösemittel lösliche Pulver der jeweiligen Stabilisierungsbereiche kann durch Lösen dieses löslichen Pulvers in dem vorgegebenen Lösemittel von den Bauteilbereichen entfernt werden, wodurch das Bauteil auf der Walze aufgebaut wird. Durch das Verwenden der unterschiedlichen Pulver für die Stabilisierungsbereiche und die Bauteilbereiche wird ein besonders einfaches Entfernen der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen ermöglicht. Weiterhin ermöglicht der pulverförmige Werkstoff für das Bauteil den jeweiligen Bauteilbereiche, dass das Bauteil aus den zueinander benachbarten Bauteilbereichen mit einer besonders präzisen Geometrie bereitgestellt werden kann.In this context, in a further possible embodiment of the invention it can be provided that when powder is wound up as the material, the layers in the respective stabilization area are formed by powder soluble in a predetermined solvent and in the respective component area by a powdered material for the component. This powdered material of the component areas can be connected to the component in particular by melting or fusing. The powder of the respective stabilization areas soluble in the predetermined solvent can be removed from the component areas by dissolving this soluble powder in the predetermined solvent, whereby the component is built up on the roll. The use of different powders for the stabilization areas and the component areas makes it possible to remove the stabilization areas from the component areas in a particularly simple manner. Furthermore, the powdered material for the component enables the respective component areas to be provided with a particularly precise geometry from the component areas that are adjacent to one another.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei dem Aufwickeln von Pulver als das Material das Pulver auf einer Folie zu der Walze transportiert wird und von der Folie auf die Walze abgelegt wird. Die Folie dient somit als Transportmittel für das Pulver zu der Walze, wodurch das Ablegen des Pulvers in Schichten auf der Walze sichergestellt werden kann. Eine Gefahr eines Durchmischens von Bauteilbereichen und Stabilisierungsbereichen des Pulvers bei dessen Transport zu der Walze kann aufgrund des Transports auf der Folie besonders gering gehalten werden. Die Folie ermöglicht somit ein zuverlässiges Ablegen des Pulvers in klar voneinander abgrenzbaren Schichten mit klar definierten Bereichen auf der Walze. Das Aufwickeln auf einer Walze erlaubt es dabei, kontinuierlich zu arbeiten.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that when powder is wound up as the material, the powder is transported on a foil to the roller and is deposited from the foil onto the roller. The foil thus serves as a means of transport for the powder to the roller, which ensures that the powder is deposited in layers on the roller. A risk of mixing of component areas and stabilization areas of the powder during its transport to the roller can be kept particularly low because of the transport on the film. The film thus enables the powder to be deposited reliably in clearly delimitable layers with clearly defined areas on the roller. The winding on a roller makes it possible to work continuously.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Bauteilbereiche von jeweiligen Stabilisierungsbereichen der jeweiligen äußersten Schicht beim Aufwickeln voneinander getrennt werden. Hierbei können die Bauteilbereiche von den jeweiligen Stabilisierungsbereichen der äußersten Schicht bereits beim Ablegen der äußersten Schicht auf der Walze beispielsweise mittels einer Lasereinrichtung oder einer Elektronenstrahleinrichtung voneinander getrennt werden. Somit können die jeweiligen Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen mittels der Lasereinrichtung oder der Elektronenstrahleinrichtung abgeschnitten werden. Hierdurch kann ein sicheres Trennen sowie ein sicheres Getrennthalten der Bauteilbereiche von den Stabilisierungsbereichen in den jeweiligen Schichten sichergestellt werden. Infolgedessen kann ein besonders zuverlässiges Entfernen der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen gewährleistet werden. Durch das Trennen der jeweiligen Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen in der jeweiligen äußersten Schicht beim Aufwickeln dieser äußersten Schicht kann ein zuverlässiges glattes Ablegen sowohl der Bauteilbereiche als auch der Stabilisierungsbereiche auf der Walze gewähreistet werden, indem jeweilige Schnitte erst durchgeführt werden, wenn die Schicht auf der Walze abgelegt ist. Dadurch, dass jeweils lediglich in der äußersten Schicht mittels der Lasereinrichtung oder der Elektronenstrahleinrichtung gearbeitet wird, können die Bauteilbereiche besonders präzise an ihrer jeweiligen Außengeometrie von den Stabilisierungsbereichen getrennt werden. Hierbei kann ein Laserstrahl der Lasereinrichtung bzw. ein Elektronenstrahl der Elektronenstrahleinrichtung unmittelbar auf die zu schneidende Schicht auftreffen. Ein Schneiden mehrerer radial zueinander benachbarter Schichten gleichzeitig mittels der Lasereinrichtung oder der Elektronenstrahleinrichtung kann folglich vorteilhafterweise unterbleiben. Ein gleichzeitiges Schneiden von mehreren in radialer Richtung zueinander benachbarten Schichten ermöglicht lediglich das Durchführen von korrespondierenden Schnitten in den in radialer Richtung übereinander gestapelten Schichten. Ein Bereitstellen von Bauteilbereichen in den benachbarten Schichten mit voneinander in ihrer Geometrie abweichenden Außenumfängen ist beim gleichzeitigen Schneiden der Bauteilbereiche nicht möglich. Somit ermöglicht das Ausschneiden der jeweiligen Bauteilbereiche in der jeweiligen äußersten Schicht beim Aufwickeln, dass Bauteilbereiche in radialer Richtung zueinander benachbarten Schichten mit zueinander abweichenden Außengeometrien bereitgestellt werden können, wodurch Überstände beziehungsweise Einbuchtungen des Bauteils besonders einfach gebildet werden können.In another possible embodiment of the invention, it is provided that the respective component areas are separated from each other by respective stabilization areas of the respective outermost layer during winding. In this case, the component areas can be separated from the respective stabilization areas of the outermost layer as soon as the outermost layer is deposited on the roller, for example by means of a laser device or an electron beam device. The respective stabilization areas can thus be cut off from the component areas by means of the laser device or the electron beam device. In this way, a safe separation and a safe keeping of the component areas from the stabilization areas in the respective layers can be ensured. As a result, a particularly reliable total removal of the stabilization areas from the component areas can be guaranteed. By separating the respective stabilization areas from the component areas in the respective outermost layer when this outermost layer is wound up, a reliable smooth depositing of both the component areas and the stabilization areas on the roller can be guaranteed by the respective cuts only being made when the layer is on the roller is filed. Because the laser device or the electron beam device is used only in the outermost layer, the component areas can be separated from the stabilization areas particularly precisely at their respective outer geometry. In this case, a laser beam from the laser device or an electron beam from the electron beam device can impinge directly on the layer to be cut. Cutting a plurality of layers radially adjacent to one another at the same time by means of the laser device or the electron beam device can therefore advantageously be omitted. Simultaneous cutting of a plurality of layers that are adjacent to one another in the radial direction only allows corresponding cuts to be made in the layers stacked on top of one another in the radial direction. It is not possible to provide component areas in the adjacent layers with outer circumferences that differ from one another in terms of their geometry if the component areas are cut at the same time. Thus, cutting out the respective component areas in the respective outermost layer during winding makes it possible for component areas to be provided in the radial direction of layers adjacent to one another with external geometries that differ from one another, as a result of which overhangs or indentations of the component can be formed particularly easily.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in einem Aufbauschritt sämtliche, gegebenenfalls variierende, Schichten für das Bauteil aufeinandergestapelt werden und in einem anschließenden Verfestigungsschritt durch Einstellen einer vorgegebenen Temperatur und/oder eines vorgegebenen Drucks in den Schichten sämtliche Bauteilbereiche des Bauteils gleichzeitig miteinander verbunden werden. Ein Trennmittel kann dabei eine Verbindung von Bauteil und Stützmaterial verhindern. Dies ermöglicht ein besonders schnelles Aufbauen des wenigstens einen Bauteils auf der Walze, da die Schichten besonders schnell auf der Walze aufgewickelt werden können und in dem gemeinsamen Verfestigungsschritt die Bauteilbereiche sämtlicher Schichten gleichzeitig miteinander verbunden werden. Ein aufwendiges Verbinden der Bauteilbereiche Schicht um aufgetragene Schicht kann somit unterbleiben.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that in a construction step all layers, possibly varying, for the component are stacked on top of each other and in a subsequent solidification step by setting a specified temperature and/or a specified pressure in the layers, all component areas of the component are stacked simultaneously be connected to each other. A release agent can prevent a connection between the component and the support material. This enables the at least one component to be built up particularly quickly on the roller, since the layers can be wound up particularly quickly on the roller and the component regions of all layers are connected to one another at the same time in the joint solidification step. A complex joining of the component areas layer by layer can thus be omitted.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Material in den jeweiligen Stabilisierungsbereichen der Schichten mechanisch und/oder chemisch von den Bauteilbereichen entfernt wird. Unter dem mechanischen Entfernen der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen ist insbesondere zu verstehen, dass ein mechanisches Werkzeug verwendet wird, um das Material in den Stabilisierungsbereichen von dem Material in den Bauteilbereichen zu entfernen. Bei dem mechanischen Trennen werden Unterschiede von mechanischen Eigenschaften der Stabilisierungsbereiche und der Bauteilbereiche genutzt, um die Stabilisierungsbereiche von den jeweiligen Bauteilbereichen zu entfernen. Bei dem chemischen Entfernen der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen erfolgt ein Ablauf von Reaktionen, bei welchen physikalische Eigenschaften der Stabilisierungsbereiche und/oder der Bauteilbereiche verändert werden, was zur Trennung der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen genutzt werden kann. Das chemische Entfernen der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen ermöglicht ein besonders sauberes Abtrennen der jeweiligen Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen, sodass das Bauteil besonders präzise bereitgestellt werden kann. Das mechanische Abtrennen der Stabilisierungsbereiche von den Bauteilbereichen ermöglicht ein besonders schadstoffarmes Ablösen des aus den verbundenen Bauteilbereichen gebildeten Bauteils von den Stabilisierungsbereichen. Die Stabilisierungsbereiche können von den Bauteilbereichen alternativ oder zusätzlich aufgrund unterschiedlicher Löslichkeiten der Stabilisierungsbereiche und der Bauteilbereiche voneinander getrennt werden.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the material in the respective stabilization areas of the layers is mechanically and/or chemically removed from the component areas. The mechanical removal of the stabilization areas from the component areas is to be understood in particular as meaning that a mechanical tool is used in order to remove the material in the stabilization areas from the material in the component areas. During the mechanical separation, differences in mechanical properties of the stabilization areas and the component areas are used in order to remove the stabilization areas from the respective component areas. During the chemical removal of the stabilization areas from the component areas, reactions take place in which physical properties of the stabilization areas and/or the component areas are changed, which can be used to separate the stabilization areas from the component areas. The chemical removal of the stabilization areas from the component areas enables a particularly clean separation of the respective stabilization areas from the component areas, so that the component can be provided particularly precisely. The mechanical separation of the stabilization areas from the component areas enables the component formed from the connected component areas to be detached from the stabilization areas in a particularly low-emission manner. The stabilization areas can be separated from the component areas alternatively or additionally due to different solubilities of the stabilization areas and the component areas.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum additiven Fertigen wenigstens eines Bauteils auf einer Walze;
2 eine schematische Seitenansicht einer Walze, auf welcher ein Material für die additive Fertigung des Bauteils in mehreren in einer radialen Richtung aufeinander gestapelten Schichten abgelegt wird, indem das Material auf die Walze aufgewickelt wird, wobei jeweilige Bauteilbereiche des Materials in zueinander benachbarten Schichten entlang einer Linie A miteinander verbunden werden, wodurch aus den Bauteilbereichen das Bauteil schichtweise additiv gefertigt wird; und
3 eine ausschnittsweise Schnittansicht der Walze mit den auf der Walze aufgewickelten Schichten des Materials, wobei für ein Bereitstellen des Bauteils jeweilige Bauteilbereiche benachbarter Schichten miteinander verbunden sind.

The drawing shows in:

1 a process diagram for a method for additively manufacturing at least one component on a roller;
2 a schematic side view of a roller, on which a material for the additive manufacturing of the component is deposited in several layers stacked on top of one another in a radial direction by the material being wound onto the roller, with respective component areas of the material being in relation to one another adjacent layers are connected to one another along a line A, as a result of which the component is additively manufactured in layers from the component regions; and
3 a detail sectional view of the roller with the layers of the material wound up on the roller, wherein respective component areas of adjacent layers are connected to one another for providing the component.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

In 1 ist ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum additiven Fertigen wenigstens eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, dargestellt. Bei dem Verfahren wird das Bauteil in Schichten 10 auf einer Walze 12 aufgebaut. Hierfür wird in einem ersten Verfahrensschritt V1 des Verfahrens ein Material 14 für die additive Fertigung auf die Walze 12 aufgewickelt. Durch das Aufwickeln des Materials 14 auf der Walze 12 wird das Material 14 in mehreren Schichten 10 auf der Walze 12 gestapelt. Das Material 14 wird auf der Walze 12 kontinuierlich in nicht-planaren Schichten 10 aufgewickelt. Das Material 14 weist mehrere Bauteilbereiche 16 sowie mehrere Stabilisierungsbereiche 18 auf.In 1 a process diagram for a method for the additive manufacturing of at least one component, in particular a motor vehicle component, is shown. In the method, the component is built up in layers 10 on a roller 12 . For this purpose, a material 14 for additive manufacturing is wound onto the roller 12 in a first method step V1 of the method. By winding the material 14 on the roller 12, the material 14 is stacked in multiple layers 10 on the roller 12. The material 14 is continuously wound on the roll 12 in non-planar layers 10 . The material 14 has a number of component areas 16 and a number of stabilization areas 18 .

In einem zweiten Verfahrensschritt V2 des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bauteilbereiche 16 von auf der Walze 12 aufeinander gestapelten, benachbarten Schichten 10 des Materials 14 miteinander verbunden werden. Weiterhin wird ein Verbinden von Bauteilbereichen 16 mit Stabilisierungsbereichen 18 unterbunden, wodurch durch Verbinden der Bauteilbereiche 16 miteinander und Entfernen der Stabilisierungsbereiche 18 das wenigstens eine Bauteil auf der Walze 12 aufgebaut wird. Im Rahmen des Verfahrens kann ein Bauteil aufgebaut werden oder es können mehrere Bauteile auf der Walze 12 gemeinsam aufgebaut werden.In a second method step V2 of the method, it is provided that the component regions 16 of adjacent layers 10 of the material 14 stacked on top of one another on the roller 12 are connected to one another. Furthermore, a connection of component areas 16 to stabilization areas 18 is prevented, as a result of which the at least one component is built up on the roller 12 by connecting the component areas 16 to one another and removing the stabilization areas 18 . A component can be built up as part of the method, or several components can be built up together on the roller 12 .

In 2 ist das Aufwickeln des Materials 14 auf die Walze 12 dargestellt. Beim Aufwickeln wird das Material 14 spiralförmig um die Walze 12 gelegt, wodurch das Material 14 auf der Walze 12 mehrere in radialer Richtung der Walze 12 aufeinandergestapelte Schichten 10 bereitstellt. Das Material 14 wird bei der in 2 gezeigten Darstellung als Endlosmaterial von einer Rolle 20 abgerollt und auf die Walze 12 aufgewickelt. Bei dem Material 14 kann es sich um ein Metallband oder um eine Kunststofffolie oder um ein Pulver handeln. Insbesondere wenn es sich bei dem Material 14 um ein Pulver handelt, kann das Pulver mittels einer Folie und somit einer Trägerfolie zu der Walze 12 transportiert werden, von der Trägerfolie abgelöst werden und auf der Walze 12 abgelegt werden. Das Aufwickeln des Materials 14 auf der Walze 12 ermöglicht, dass das Material 14 unterbrechungsfrei und somit kontinuierlich auf der Walze 12 abgelegt werden kann. Weiterhin kann ein glattes und somit faltenfreies Ablegen des Materials 14 auf der Walze 12 durch ein Einstellen eines in dem Material 14 resultierenden Zugs gesteuert werden.In 2 the winding of the material 14 onto the roller 12 is shown. During winding, the material 14 is laid spirally around the roller 12, as a result of which the material 14 on the roller 12 provides a plurality of layers 10 stacked on top of one another in the radial direction of the roller 12. The material 14 is at the in 2 shown representation unrolled as a continuous material from a roll 20 and wound onto the roller 12. The material 14 can be a metal strip or a plastic film or a powder. In particular when the material 14 is a powder, the powder can be transported to the roller 12 by means of a foil and thus a carrier foil, be detached from the carrier foil and deposited on the roller 12 . The winding of the material 14 onto the roller 12 enables the material 14 to be laid down on the roller 12 without interruption and thus continuously. Furthermore, a smooth and thus crease-free depositing of the material 14 on the roller 12 can be controlled by adjusting a tension resulting in the material 14 .

In 3 sind die durch Aufwickeln des Materials 14 auf der Walze 12 resultierenden Schichten 10 sowie die Walze 12 ausschnittsweise geschnitten dargestellt. Hierbei können besonders gut die jeweiligen Bauteilbereiche 16 und die Stabilisierungsbereiche 18 der jeweiligen Schichten 10 erkannt werden. Vorliegend weist jede Schicht 10 wenigstens einen Bauteilbereich 16 auf. In den jeweiligen Bereichen, in welchen sich die Bauteilbereiche 16 von zueinander benachbarten Schichten 10 berühren, können diese Bauteilbereiche 16 aneinander befestigt werden, um das Bauteil schichtweise auf den Bauteilbereichen 16 aufzubauen. Nach einem Verbinden der jeweiligen Bauteilbereiche 16 miteinander können die Stabilisierungsbereiche 18 von den miteinander verbundenen Bauteilbereichen 16 entfernt werden. Hierbei können Stabilisierungsbereiche 18 insbesondere chemisch und/oder mechanisch von den Bauteilbereichen 16 entfernt werden. Wie in 3 besonders gut erkannt werden kann, sind die jeweiligen Bauteilbereiche 16, aus welchen das Bauteil aufgebaut wird, entsprechend einem Ausschnitt eines Zylindermantels gekrümmt.In 3 the layers 10 resulting from the winding of the material 14 on the roller 12 and the roller 12 are shown in section in sections. In this case, the respective component regions 16 and the stabilization regions 18 of the respective layers 10 can be recognized particularly well. In the present case, each layer 10 has at least one component region 16 . In the respective areas in which the component areas 16 of mutually adjacent layers 10 touch, these component areas 16 can be attached to one another in order to build up the component in layers on the component areas 16 . After the respective component areas 16 have been connected to one another, the stabilization areas 18 can be removed from the component areas 16 connected to one another. In this case, stabilization areas 18 can be removed from the component areas 16 in particular chemically and/or mechanically. As in 3 can be seen particularly well, the respective component areas 16, from which the component is constructed, are curved in accordance with a section of a cylinder jacket.

Bei dem Aufwickeln von Pulver als das Material 14 können die Schichten 10 in dem jeweiligen Stabilisierungsbereich 18 durch ein in einem vorgegebenen Lösemittel lösliches Pulver und in dem jeweiligen Bauteilbereich 16 durch einen pulverförmigen Werkstoff für das Bauteil, insbesondere einen Thermoplasten, gebildet werden. Durch ein Eintauchen der Schichten 10 in ein Bad des vorgegebenen Lösemittels können die Stabilisierungsbereiche 18 durch Lösen des Pulvers der Stabilisierungsbereiche 18 in dem Lösemittel von dem pulverförmigen Werkstoff und somit von den Bauteilbereichen 16 getrennt werden. Für das Bereitstellen der Bauteilbereiche 16 sowie der Stabilisierungsbereiche 18 in den jeweiligen Schichten 10 des Materials 14 kann die Rolle 20 bereichsweise statisch aufgeladen werden, insbesondere mittels eines Lasers, wodurch das lösliche Pulver beziehungsweise der pulverförmige Werkstoff auf der Rolle 20 in Form der jeweiligen Bauteilbereiche 16 beziehungsweise der Stabilisierungsbereiche 18 abgelegt werden kann. Anschließend kann das Material 14 mit den gebildeten Bauteilbereichen 16 sowie den Stabilisierungsbereichen 18 zu der Walze 12 transportiert und auf der Walze 12 abgelegt werden. Hierfür kann das Material, um ein Vermischen der Stabilisierungsbereiche 18 mit den Bauteilbereichen 16 zu vermeiden, mittels der Trägerfolie zu der Walze 12 transportiert werden.When powder is wound up as the material 14, the layers 10 can be formed in the respective stabilization area 18 by a powder soluble in a predetermined solvent and in the respective component area 16 by a powdered material for the component, in particular a thermoplastic. By immersing the layers 10 in a bath of the predetermined solvent, the stabilization areas 18 can be separated from the powdered material and thus from the component areas 16 by dissolving the powder of the stabilization areas 18 in the solvent. To provide the component areas 16 and the stabilization areas 18 in the respective layers 10 of the material 14, the roller 20 can be statically charged in areas, in particular by means of a laser, whereby the soluble powder or the powdery material on the roller 20 in the form of the respective component areas 16 or the stabilization areas 18 can be stored. The material 14 with the formed component areas 16 and the stabilization areas 18 can then be transported to the roller 12 and placed on the roller 12 . For this purpose, the material can be transported to the roller 12 by means of the carrier foil in order to avoid mixing of the stabilization areas 18 with the component areas 16 .

Die Bauteilbereiche 16 können für ein Verbinden untereinander angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden. Hierbei können die Bauteilbereiche 16 mittels einer Lasereinrichtung oder einer Elektronenstrahleinrichtung angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden. Die Lasereinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, einen Laserstrahl bereitzustellen, welcher dazu eingerichtet ist, ausreichend Energie in die jeweiligen Bauteilbereiche 16 einzubringen, dass diese Bauteilbereiche 16 anschmelzen oder aufschmelzen. Die Elektronenstrahleinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, einen Elektronenstrahl bereitzustellen, welcher dazu eingerichtet ist, ausreichend Energie in die jeweiligen Bauteilbereiche 16 einzubringen, dass diese Bauteilbereiche 16 anschmelzen oder aufschmelzen. Sowohl bei der Elektronenstrahleinrichtung als auch bei der Lasereinrichtung handelt es sich um Strahlwerkzeuge zur thermischen Materialbearbeitung. Ein Elektronenstrahl besteht aus hochbeschleunigten Teilchen, wohingegen der Laserstrahl aus elektromagnetischen Wellen besteht.The component areas 16 can be melted on or melted on for connection to one another. Here, the component areas 16 can be melted or melted by means of a laser device or an electron beam device. The laser device is set up in particular to provide a laser beam which is set up to introduce sufficient energy into the respective component areas 16 that these component areas 16 melt or melt on. The electron beam device is set up in particular to provide an electron beam which is set up to introduce sufficient energy into the respective component regions 16 that these component regions 16 melt or melt open. Both the electron beam device and the laser device are beam tools for thermal material processing. An electron beam consists of highly accelerated particles, whereas the laser beam consists of electromagnetic waves.

Die Lasereinrichtung bzw. die Elektronenstrahleinrichtung kann in der Linie A zumindest auf eine jeweilige äußerste Schicht 10 des Materials 14 einwirken. In der Linie A kann somit zumindest der Bauteilbereich 16 der äußersten Schicht 10 angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden und hierdurch mit dem Bauteilbereich 16 einer unmittelbar darunter liegenden Schicht 10 verbunden werden. Mittels der Lasereinrichtung bzw. der Elektronenstrahleinrichtung können die zu verbindenden Bauteilbereiche 16 über jeweils wenigstens einen Kontaktpunkt, in welchem die zu verbindenden Bauteilbereiche 16 miteinander verschweißt werden, oder flächig miteinander verbunden werden.The laser device or the electron beam device can act in line A at least on a respective outermost layer 10 of the material 14 . In the line A, at least the component area 16 of the outermost layer 10 can thus be melted or melted on and thereby connected to the component area 16 of a layer 10 immediately below. By means of the laser device or the electron beam device, the component areas 16 to be connected can be connected to one another via at least one contact point, in which the component areas 16 to be connected are welded to one another, or are connected to one another over a large area.

Alternativ oder zusätzlich können die Bauteilbereiche 16 durch Auftragen eines Bindemittels auf wenigstens einen der miteinander zu verbindenden Bauteilbereiche 16 miteinander verbunden werden. Hierbei wird das Bindemittel an einer Kontaktfläche der miteinander zu verbindenden Bauteilbereiche 16 aufgetragen. Hierfür kann das Bindemittel an Linie A und/oder an Linie B auf die jeweilige äußerste Schicht 10 des Materials 14 aufgetragen werden. Linie A steht dabei für eine Linie, an der die zu bearbeitende Schicht 10 bereits auf der Walze 12 aufgewickelt ist und infolgedessen auf einer darunterliegenden Schicht 10 oder der Walze 12 aufliegt. Linie B steht für eine Linie, an dem die zu bearbeitende Schicht 10 noch nicht auf der Walze 12 aufgewickelt ist und somit einen Spalt zu der Walze 12 bzw. zu sämtlichen bereits auf der Walze 12 aufliegenden Schichten 10 aufweist. Durch das Auftragen des Bindemittels an der Linie B und somit an einer der Walze 12 zugewandten Unterseite des Materials 14 kann mittels des Bindemittels der Bauteilbereich 16 der äußersten Schicht 10 des Materials 14 mit einem in radialer Richtung unmittelbar darunterliegenden Bauteilbereich 16 der benachbarten Schicht 10 verbunden werden. Durch das Auftragen des Bindemittels an Linie A kann der mit dem Bindemittel beschichtete Bauteilbereich 16 der äußersten Schicht 10 mit einem Bauteilbereich 16 einer unmittelbar darauffolgend auf die Walze 12 aufgewickelten Schicht 10 verbunden werden.Alternatively or additionally, the component areas 16 can be connected to one another by applying a binding agent to at least one of the component areas 16 to be connected to one another. In this case, the binder is applied to a contact surface of the component regions 16 to be connected to one another. For this purpose, the binder can be applied to the respective outermost layer 10 of the material 14 at line A and/or at line B. Line A stands for a line at which the layer 10 to be processed is already wound onto the roller 12 and consequently rests on an underlying layer 10 or the roller 12 . Line B stands for a line at which the layer 10 to be processed has not yet been wound onto the roller 12 and thus has a gap to the roller 12 or to all layers 10 already lying on the roller 12 . By applying the binder at line B and thus on an underside of the material 14 facing the roller 12, the component area 16 of the outermost layer 10 of the material 14 can be connected to a component area 16 of the adjacent layer 10 immediately below in the radial direction by means of the binder . By applying the binder at line A, the binder coated member area 16 of the outermost layer 10 can be bonded to a member area 16 of an immediately subsequent layer 10 wound onto the roll 12 .

Die Bauteilbereiche 16 können somit mittels einer Energiequelle, die das Material 14 in den Bauteilbereichen 16 über einen Schmelzpunkt verbindet, insbesondere über einen hohen Energieeintrag, und/oder über chemisches Verbinden mittels des Bindemittels und/oder über physikalisches Verbinden über Rauheit und Anpressdruck miteinander verbunden werden. Für das physikalische Verbinden kann das Material 14 zumindest in den jeweiligen Bauteilbereichen 16 angeraut werden. Durch Einstellen einer Temperatur und/oder eines Drucks in den jeweiligen Schichten 10 können dann die angerauten Bauteilbereiche 16 miteinander verbunden werden.The component regions 16 can thus be connected to one another by means of an energy source that connects the material 14 in the component regions 16 via a melting point, in particular via a high energy input, and/or via chemical bonding using the binder and/or via physical bonding via roughness and contact pressure . The material 14 can be roughened at least in the respective component areas 16 for the physical connection. The roughened component areas 16 can then be connected to one another by setting a temperature and/or a pressure in the respective layers 10 .

Um das Verbinden der Bauteilbereiche 16 mit den Stabilisierungsbereichen 18 zu unterbinden, kann ein Trennmittel auf wenigstens eine der Schichten 10 aufgetragen werden. Hierbei wird das Trennmittel insbesondere an einer Kontaktfläche zwischen den vor einem Verbinden zu schützenden Bauteilbereichen 16 und Stabilisierungsbereichen 18 aufgetragen werden. Hierfür kann das Trennmittel an Linie A und/oder an Linie B auf das Material 14 aufgetragen werden. Dieses Trennmittel kann auch als sogenannter Separator bezeichnet werden und dient dazu, ein Verbinden von aneinander anliegenden Bereichen, zwischen welchen das Trennmittel angeordnet ist, zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich zu dem Trennen der Bereiche mittels des Trennmittels können jeweilige Bauteilbereiche 16 von benachbarten Stabilisierungsbereichen 18 in einer gemeinsamen Schicht 10 durch mechanisches Schneiden, beispielsweise mittels der Lasereinrichtung und/oder der Elektronenstrahleinrichtung, oder durch chemisches Trennen, beispielsweise durch Auftragen einer Säure, die das Material 14 bereichsweise zersetzt, voneinander getrennt werden. Hierbei können jeweilige Bauteilbereiche 16 der jeweiligen äußersten Schicht 10 von den Stabilisierungsbereichen 18 der äußersten Schicht 10 getrennt werden. Es können somit die jeweiligen Bauteilbereiche 16 der äußersten Schicht 10 auf der Walze 12 in Form geschnitten werden.In order to prevent the component areas 16 from being connected to the stabilization areas 18 , a release agent can be applied to at least one of the layers 10 . In this case, the separating agent is applied in particular to a contact surface between the component regions 16 and stabilization regions 18 to be protected from joining. For this purpose, the release agent can be applied to the material 14 at line A and/or at line B. This separating means can also be referred to as a so-called separator and is used to prevent areas that are in contact with one another and between which the separating means is arranged from connecting. Alternatively or in addition to separating the areas using the separating agent, respective component areas 16 can be separated from adjacent stabilization areas 18 in a common layer 10 by mechanical cutting, for example by means of the laser device and/or the electron beam device, or by chemical separation, for example by applying an acid which the material 14 decomposes in areas, are separated from each other. In this case, respective component regions 16 of the respective outermost layer 10 can be separated from the stabilization regions 18 of the outermost layer 10 . The respective component areas 16 of the outermost layer 10 can thus be cut to shape on the roller 12 .

Die Bauteilbereiche 16 können, wie beschrieben, jeweils schichtweise aneinander befestigt werden. Alternativ können in einem Aufbauschritt sämtliche Schichten 10 für das Bauteil aufeinandergestapelt werden und in einem anschließenden Verfestigungsschritt durch Einstellen einer vorgegebenen Temperatur und/oder eines vorgegebenen Drucks in den Schichten 10 sämtliche Bauteilbereiche 16 des Bauteils zumindest im Wesentlichen gleichzeitig miteinander verbunden werden.As described, the component areas 16 can each be fastened to one another in layers. Alternatively, all layers 10 for the component can be stacked on top of one another in a construction step and in a subsequent solidification step by setting a predetermined temperature and/or a predetermined pressure in the layers 10 all component areas 16 of the component are connected to one another at least essentially at the same time.

Bei einem in planaren Schichten arbeitenden additiven Fertigungsverfahren wird das herzustellende Bauteil virtuell durch Ebenen geschnitten und diese dann real aufeinander gefügt. Um eine neue ebene Schicht aufzutragen, ist ein Prozess, durch den Lagen miteinander verbunden werden, zu unterbrechen. Weiterhin hat das Material als Zuschnitt oder als Pulver vorzuliegen. Es kann hierbei kein günstiges Endlosmaterial verwendet werden oder ein kontinuierlicher Prozess realisiert werden. Weiterhin sind hierbei insbesondere rotationssymmetrische Bauteile häufig asymmetrisch aufeinander zu fügen.In an additive manufacturing process that works in planar layers, the component to be manufactured is virtually cut through planes and these are then joined together in real terms. In order to apply a new planar layer, a process by which layers are bonded together must be interrupted. Furthermore, the material must be available as a blank or as a powder. In this case, it is not possible to use a cheap endless material or to implement a continuous process. Furthermore, in this case, rotationally symmetrical components in particular are often to be joined to one another asymmetrically.

Bei dem im Zusammenhang mit den Fig. beschriebenen Verfahren wird das Material 14 auf die Walze 12 aufgewickelt, anstatt dass bei dem Verfahren Ebenen aufeinander gestapelt werden. Das Verbinden der jeweiligen Bauteilbereiche 16 kann im Bereich einer Linie oder bei einer ausreichend großen Walze 12 in der gekrümmten Fläche erfolgen. Das Verbinden der jeweiligen Bauteilbereiche 16 kann durch Druck und/oder Temperatur und/oder chemisch erfolgen.In the method described in connection with the figures, the material 14 is wound onto the roller 12, rather than the method having layers stacked on top of each other. The respective component areas 16 can be connected in the area of a line or in the case of a sufficiently large roller 12 in the curved surface. The respective component areas 16 can be connected by pressure and/or temperature and/or chemically.

Wie in 2 erkannt werden kann, kann die Rolle 20 mit einer aufgewickelten Folie an Material 14 als Feedstock und somit als Rohmaterial dienen. Die von der Rolle 20 abgewickelte Folie wird auf die Walze 12 aufgewickelt. Anstatt der Schnittebenen wird ein dreidimensionales Modell des Bauteils virtuell zylindrisch geschnitten und ein sich hierbei ergebender entsprechender Querschnitt real Lage für Lage aus den Bauteilbereichen 16 gefügt. Das Fügen der jeweiligen Bauteilbereiche 16 kann durch das Bindemittel erfolgen. Eine Kontur der jeweiligen Bauteilbereiche 16 und somit der jeweiligen Lagen des Bauteils kann durch die Lasereinrichtung ausgeschnitten werden. Nachdem eine für das herzustellende Bauteil vorgesehene Anzahl an Lagen von Bauteilbereichen 16 aufeinandergestapelt wurde, wird das umliegende Material 14 und somit die Stabilisierungsbereiche 18 entfernt und kann recycelt werden. Alternativ zu der Folie kann eine angeraute Aluminiumfolie als Material 14 auf der Walze 12 aufgewickelt werden. Hierbei können die Konturen der jeweiligen Befestigungsbereiche 16 durch die Lasereinrichtung ausgeschnitten werden, ein Bindemittel ist nicht zwingend notwendig. Durch Auftragen des Trennmittels, insbesondere eines Keramikschlickers, kann eine Verbindung der Bauteilbereiche 16 mit den Stabilisierungsbereichen 18 verhindert werden. Bei dem Keramikschlicker handelt es sich um ein flüssiges, breiiges bis zähflüssiges Wasser-Mineralgemisch zur Herstellung von Keramikerzeugnissen. Nach Abschluss des Wickelprozesses und somit des Aufwickelns des Materials 14 auf die Walze 12 kann die Walze von außen hohem Druck und hoher Temperatur ausgesetzt werden, woraufhin sich die jeweiligen Bauteilbereiche 16 benachbarter Schichten 10 durch Diffusion Bonding miteinander verbinden. Geeignete Schichtdicken der jeweiligen Schichten 10 liegen zwischen 0,05 Millimetern für eine besonders hohe Auflösung und 0,3 Millimetern für eine besonders hohe Produktivität.As in 2 As can be seen, the roll 20 with a wound film of material 14 can serve as feedstock and thus as raw material. The film unwound from the roll 20 is wound onto the roller 12 . Instead of the cutting planes, a three-dimensional model of the component is cut virtually cylindrically and a corresponding cross section resulting from this is actually joined layer by layer from the component regions 16 . The respective component areas 16 can be joined by the bonding agent. A contour of the respective component areas 16 and thus of the respective layers of the component can be cut out by the laser device. After a number of layers of component regions 16 intended for the component to be produced have been stacked on top of one another, the surrounding material 14 and thus the stabilization regions 18 are removed and can be recycled. As an alternative to the foil, a roughened aluminum foil can be wound onto the roller 12 as the material 14 . In this case, the contours of the respective fastening areas 16 can be cut out by the laser device; a binding agent is not absolutely necessary. By applying the separating agent, in particular a ceramic slip, a connection of the component areas 16 to the stabilization areas 18 can be prevented. The ceramic slip is a liquid, mushy to viscous water-mineral mixture for the manufacture of ceramic products. After completion of the winding process and thus the winding of the material 14 onto the roller 12, the roller can be exposed to high pressure and high temperature from the outside, whereupon the respective component areas 16 of adjacent layers 10 are connected to one another by diffusion bonding. Suitable layer thicknesses of the respective layers 10 are between 0.05 millimeters for a particularly high resolution and 0.3 millimeters for a particularly high productivity.

Die beschriebene Folie kann alternativ lediglich als Träger für ein pulverförmiges Material 14 dienen. Das Pulver wird dann auf die Walze 12 aufgerollt, wo die jeweiligen Bauteilbereiche 16 der Schichten 10 miteinander verbunden werden können. Analog zu einem zweidimensionalen Laserdruck kann das Pulver elektrostatisch auf der Folie haften, bevor es durch Druck und/oder Temperatur mit dem Material 14 einer darunterliegenden Schicht 10 verbunden wird.Alternatively, the foil described can only serve as a carrier for a powdery material 14 . The powder is then rolled onto the roller 12 where the respective component areas 16 of the layers 10 can be bonded together. Analogously to a two-dimensional laser print, the powder can adhere electrostatically to the foil before it is connected to the material 14 of an underlying layer 10 by pressure and/or temperature.

Insgesamt zeigt die Erfindung, wie ein additives Fertigungsverfahren mit zylindrischen Schichten 10, die entlang einer Linie A miteinander verbunden werden, erfolgen kann.Overall, the invention shows how an additive manufacturing process with cylindrical layers 10, which are connected to one another along a line A, can take place.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Schichtlayer
1212: Walzeroller
1414: Materialmaterial
1616: Bauteilbereichcomponent area
1818: Stabilisierungsbereichstabilization area
2020: Rollerole
A, BAWAY: jeweilige Linienrespective lines
V1, V2V1, V2: jeweilige Verfahrensschritterespective procedural steps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US20180370214A1[0002]

Claims

Method for additive manufacturing of at least one component, in which - a material (14) for additive manufacturing is wound onto a roller (12), whereby the material (14) is stacked in multiple layers (10) on the roller (12), the material (14) forming multiple component areas (16 ) and has several stabilization areas (18), - the component areas (16) of adjacent layers (10) of the material (14) stacked on top of one another on the roller (12) are connected to one another and a connection of component areas (16) to stabilization areas (18) is prevented, as a result of which the component areas are connected (16) and removing the stabilizing areas (18) so that at least one component is built up on the roller (12).

procedure after claim 1 , characterized in that the component areas (16) of the layers (10) are connected at least partially by melting or fusing the component areas (16).

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the component areas (16) are connected by applying a binding agent to at least one of the component areas (16) to be connected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the joining of the component areas (16) to the stabilization areas (18) is prevented by applying a separating agent to at least one of the layers (10).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that powder or a plastic foil or a metal strip is wound up in layers (10) on the roller (12) as the material (14).

procedure after claim 5 , characterized in that when powder is wound up, the layers (10) in the respective stabilization area (18) are formed by powder soluble in a predetermined solvent and in the respective component area (16) by a powdered material for the component.

procedure after claim 5 or 6 , characterized in that when powder is wound up, the powder is transported on a foil to the roller (12) and is deposited from the foil onto the roller (12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that respective component areas (16) are separated from respective stabilization areas (18) of the respective outermost layer (10) during winding.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a construction step all layers (10) for the component are stacked on top of each other and in a subsequent solidification step by setting a predetermined temperature and/or a predetermined pressure in the layers (10) all component regions (16 ) of the component can be connected to each other at the same time.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material (14) in the respective stabilization areas (18) of the layers (10) is mechanically and/or chemically removed from the component areas (16).