DE102023001322A1 - Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102023001322A1
DE102023001322A1 DE102023001322.6A DE102023001322A DE102023001322A1 DE 102023001322 A1 DE102023001322 A1 DE 102023001322A1 DE 102023001322 A DE102023001322 A DE 102023001322A DE 102023001322 A1 DE102023001322 A1 DE 102023001322A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate plate
melting
electron beam
surface material
removal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023001322.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Simon Raußmüller
Maik Schretzenmayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Priority to DE102023001322.6A priority Critical patent/DE102023001322A1/de
Publication of DE102023001322A1 publication Critical patent/DE102023001322A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0086—Welding welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/08—Removing material, e.g. by cutting, by hole drilling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Präparieren wenigstens einer Substratplatte (30) in einer Schmelzvorrichtung (10), insbesondere in einer Schmelzvorrichtung (10) zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen, wobei nach einer additiven Fertigung und Entfernung von einem oder mehreren damit gefertigten Bauteilen (50) auf der Substratplatte (30) verbleibendes Oberflächenmaterial (34) einer Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) mittels des Laserstrahls (16) und/oder Elektronenstrahls abgetragen und/oder planarisiert und/oder perforiert wird.Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (100) zum Präparieren von wenigstens einer Substratplatte (30) mit einem solchen Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Präparieren wenigstens einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung, insbesondere in einer Schmelzvorrichtung zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen sowie eine Vorrichtung zum Präparieren von wenigstens einer Substratplatte mit einem solchen Verfahren.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass der Materialabtrag zum gezielten Erzeugen von Oberflächenrauheit, lokal wie auch flächig, durch einen Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl möglich ist.
  • Die DE 102021006069 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hybrid-Bauteils durch ein additives Verfahren mittels einer Schmelzvorrichtung. Es wird eine Grundplatte des Hybrid-Bauteils mit einem ersten Schmelzpunkt bereitgestellt. Es erfolgt das Erzeugen von zumindest einer Ausnehmung auf der Grundplatte mittels einer Lasereinrichtung der Schmelzvorrichtung mit einer ersten Energie. Es wird ein Fertigungsmaterial des Hybrid-Bauteils mit einem zum ersten Schmelzpunkt niedrigeren zweiten Schmelzpunkt in die zumindest eine Ausnehmung eingebracht. Es erfolgt das Aufschmelzen des Fertigungsmaterials mit der gleichen Lasereinrichtung und mit einer zur ersten Energie anderen, insbesondere niedrigeren zweiten Energie. Das Hybrid-Bauteil wird mittels des additiven Verfahrens durch Aufbringen von weiterem Fertigungsmaterial auf das aufgeschmolzene Fertigungsmaterial erzeugt.
  • Diese Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist beispielsweise in einer Anlage zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen integriert. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Substratplatten nachteilig nach dem Abtrennen der Bauteile von der Substratplatte mit zusätzlichen Werkzeugen wie einer Fräsmaschine oder Drehmaschine überfräst oder abgedreht werden.
  • Es ist auch bekannt, dass im darauffolgenden Arbeitsschritt die zerspante Fläche sandgestrahlt wird, um die erforderliche Prozessstabilität zu gewährleisten. Der Nachteil besteht darin, dass hierfür weitere Vorrichtungen wie beispielsweise Fräsmaschinen und Drehmaschinen benötigt werden, wodurch nachteilig logistischer Aufwand wie auch zusätzliche Kosten entstehen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Präparieren wenigstens einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung, insbesondere in einer Schmelzvorrichtung zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen, anzugeben.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zum Präparieren von wenigstens einer Substratplatte mit einem solchen Verfahren zu schaffen.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Präparieren wenigstens einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung, insbesondere in einer Schmelzvorrichtung zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen, vorgeschlagen, wobei nach einer additiven Fertigung und Entfernung von einem oder mehreren damit gefertigten Bauteilen auf der Substratplatte verbleibendes Oberflächenmaterial einer Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte mittels des Laserstrahls und/oder Elektronenstrahls abgetragen und/oder planarisiert und/oder perforiert wird.
  • Vorteilhaft können so Bauteile, welche in einem selektiven Laserschmelzprozess und/oder Elektronenstrahlprozess, insbesondere mittels eines additiven Verfahrens, auf den Substratplatten gefertigt wurden, von der wenigstens einen Substratplatte entfernt werden und anschließend zurückbleibendes Oberflächenmaterial von der wenigstens einen Substratplatte abgetragen werden. Weiter kann die Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte erforderlichenfalls auch perforiert werden.
  • Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren können Unebenheiten, unerwünschte Aufmaße und/oder Schmutz auf der Substratplatte planarisiert werden, wodurch lokale Unebenheiten von der Oberfläche der Substratplatte auf einfache Weise in der Schmelzvorrichtung entfernt werden.
  • Vorteilhaft kann statt einer sonst üblichen mechanischen Nacharbeit der bereits vorhandene Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl zum Aufschmelzen des Pulvers in einer selektiven Fertigung auch dazu genutzt werden, die Unebenheiten, unerwünschten Aufmaße und/oder Schmutz zu entfernen oder zu planarisieren, welche vorab, beispielsweise durch ein 3D-Scannersystem mit einem LIDAR-Sensor, lokalisiert werden.
  • Durch den Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl werden gezielt lokal und/oder flächig, Unebenheiten, unerwünschte Aufmaße und/oder Schmutz abgetragen. Dies ermöglicht eine gezielte Druckvorbereitung bei schon aufgespannter Substratplatte, wodurch zudem eine Planarisierung durchgeführt wird, um die Planparallelität im eingebauten Zustand zu gewährleisten.
  • Vorteilhaft werden nach dem vorgeschlagenen Verfahren keine zusätzlichen Maschinenelemente, wie Drehmaschinen und Fräsmaschinen benötigt. Eine gezielte Präparation der Anbindungsfläche zwischen Bauteil und Substratplatte, d.h. der Oberflächenrauheit und/oder Planparallelität und/oder gezielte Vertiefungen, um eine Verzahnung zu erreichen, ist möglich. Vorteilhaft ist eine Planarisierung der Substratplatte durch den Laser im eingebauten Zustand möglich, wodurch die Prozessstabilität erhöht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels eines 3D-Scan-Prozesses, insbesondere mit einem LIDAR-Sensor, eine Oberflächenbeschaffenheit der wenigstens einen Substratplatte erfasst werden. So kann günstigerweise eine Kontur wie auch die Beschaffenheit der Oberfläche der Substratplatte erstellt werden und festgestellt werden, wo Oberflächenmaterial von der Oberfläche der Substratplatte abzutragen ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Abtragen des Oberflächenmaterials mittels des 3D-Scan-Prozesses geregelt und/oder gesteuert werden. Hierzu zählen sowohl eine Auslenkung des Laserstrahls in einer X- und Y-Koordinate quer zum Laserstrahl und/oder zum Elektronenstrahl, als auch eine Bewegung der Substratplatte in einer Z-Koordinate in Richtung des Laserstrahls und/oder des Elektronenstrahls, wodurch der Laserstrahl und/oder der Elektronenstrahl in der Bearbeitungsebene fokussiert wird. Dadurch ist es möglich, den Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl zum Abtragen des Oberflächenmaterials von der Oberfläche der Substratplatte geeignet zu steuern und/oder zu regeln und das Ergebnis des Abtragens zu kontrollieren.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können als Oberflächenmaterial hervortretende Unebenheiten und/oder Verunreinigungen und/oder unerwünschte Aufmaße abgetragen werden. Auf diese Weise kann ein sonst üblicher Nachbearbeitungsprozess mit zusätzlichen Maschinen entfallen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte wenigstens bereichsweise egalisiert werden. So kann die Oberfläche der Substratplatte für eine folgende additive Fertigung von Bauteilen in situ geeignet nivelliert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte wenigstens bereichsweise strukturiert werden. Auch das Anbringen beispielsweise geeigneter Vertiefungen und/oder Verzahnungsstrukturen für eine folgende additive Fertigung von Bauteilen ist auf diese Weise günstig möglich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Oberflächenmaterial in einem automatisierten Prozess abgetragen werden. Insbesondere durch eine in situ erfolgte Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit mit einer automatisierten Ansteuerung eines Laserstrahls und/oder Elektronenstrahls kann ein weitgehend automatisches Abtragen von zurückgebliebenem Oberflächenmaterial von der Substratplatte ermöglicht werden, wodurch ein kostengünstiges additives Fertigungsverfahren erreicht werden kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Präparieren von wenigstens einer Substratplatte mit einem Verfahren vorgeschlagen, wenigstens umfassend eine Schmelzvorrichtung, insbesondere eine Schmelzvorrichtung zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen. Dabei weist die Schmelzvorrichtung einen Laserstrahl und/oder einen Elektronenstrahl auf, um nach einer additiven Fertigung und Entfernung von einem oder mehreren damit gefertigten Bauteilen auf der Substratplatte verbleibendes Oberflächenmaterial von einer Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte abzutragen.
  • Vorteilhaft können so Bauteile, welche in einem selektiven Laserschmelzprozess und/oder Elektronenstrahlprozess, insbesondere mittels eines additiven Verfahrens, auf den Substratplatten gefertigt wurden, von der wenigstens einen Substratplatte entfernt werden und anschließend zurückbleibendes Oberflächenmaterial von der wenigstens einen Substratplatte abgetragen werden.
  • Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung können Unebenheiten, unerwünschte Aufmaße und/oder Schmutz auf der Substratplatte planarisiert oder lokale Unebenheiten von der Oberfläche der Substratplatte auf einfache Weise in der Schmelzvorrichtung entfernt werden.
  • Vorteilhaft kann statt einer sonst üblichen mechanischen Nacharbeit der bereits vorhandene Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl zum Aufschmelzen des Pulvers in einer selektiven Fertigung auch dazu genutzt werden, die Unebenheiten, unerwünschten Aufmaße und/oder Schmutz zu entfernen oder zu planarisieren, welche vorab, beispielsweise durch ein 3D-Scannersystem mit einem LIDAR-Sensor, lokalisiert werden.
  • Durch den Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl werden gezielt lokal und/oder flächig, Unebenheiten, unerwünschte Aufmaße und/oder Schmutz abgetragen. Dies ermöglicht eine gezielte Druckvorbereitung bei schon aufgespannter Substratplatte, wodurch zudem eine Planarisierung durchgeführt wird, um die Planparallelität im eingebauten Zustand zu gewährleisten.
  • Vorteilhaft werden mit der vorgeschlagenen Vorrichtung keine zusätzlichen Maschinenelemente, wie Drehmaschinen und Fräsmaschinen benötigt. Eine gezielte Präparation der Anbindungsfläche zwischen Bauteil und Substratplatte, d.h. der Oberflächenrauheit und/oder Planparallelität und/oder gezielte Vertiefungen, um eine Verzahnung zu erreichen, ist möglich. Vorteilhaft ist eine Planarisierung der Substratplatte durch den Laser im eingebauten Zustand möglich, wodurch die Prozessstabilität erhöht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann ein LIDAR-Sensor, welcher zum dreidimensionalen Erfassen einer Oberflächenbeschaffenheit der wenigstens einen Substratplatte ausgebildet ist, über der Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte angeordnet sein. So kann günstigerweise eine Kontur als auch die Beschaffenheit der Oberfläche der Substratplatte erstellt werden und festgestellt werden, wo Oberflächenmaterial von der Oberfläche der Substratplatte abzutragen ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann eine Regeleinrichtung für die wenigstens eine Substratplatte vorliegen, welche zum automatisierten Abtragen des Oberflächenmaterials von der Oberfläche der wenigstens einen Substratplatte ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, den Laserstrahl und/oder Elektronenstrahl zum Abtragen des Oberflächenmaterials von der Oberfläche der Substratplatte geeignet zu steuern und/oder zu regeln und das Ergebnis des Abtragens zu kontrollieren. insbesondere durch eine in situ erfolgte Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit mit einer automatisierten Ansteuerung des Laserstrahls und/oder Elektronenstrahls kann ein weitgehend automatisches Abtragen von zurückgebliebenem Oberflächenmaterial von der Substratplatte ermöglicht werden, wodurch eine kostengünstige additive Fertigung erreicht werden kann.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung zum selektiven Laserschmelzen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittdarstellung;
    • 2 eine Substratplatte mit in der Schmelzvorrichtung gefertigten Bauteilen in einer Schnittdarstellung;
    • 3 die Substratplatte nach 2 nach Entfernen der Bauteile mit verbliebenem Oberflächenmaterial;
    • 4 die Substratplatte nach 3 in isometrischer Darstellung;
    • 5 eine Substratplatte mit auf der Oberfläche verbliebenen Stützstrukturen in isometrischer Darstellung;
    • 6 eine Vorrichtung zum Präparieren einer Substratplatte in der Schmelzvorrichtung mit einem LIDAR-Sensor nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 7 die Vorrichtung nach 6 beim Abtragen von Oberflächenmaterial von der Substratplatte mittels des Laserstrahls.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zur Durchführung eines Verfahrens zum Präparieren einer Substratplatte 30 in einer Schmelzvorrichtung 10 zum selektiven Laserschmelzen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittdarstellung. Die Vorrichtung 100 ist in 1 beim additiven Fertigen von Bauteilen 50 dargestellt.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst die Schmelzvorrichtung 10, welche insbesondere zum selektiven Laserschmelzen ausgebildet ist. Die Schmelzvorrichtung 10 weist einen Laser 12 auf, der einen Laserstrahl 16 in eine Scan-Einrichtung 14 leitet. Von der Scan-Einrichtung 14 wird der Laserstrahl 16 auf eine Bauplattform 24 gestrahlt, welche in einem Maschinenbett 26 automatisch in einer Verschieberichtung 80 transportiert wird.
  • Die Schmelzvorrichtung 10 entspricht einer Anlage zur additiven Fertigung von Bauteilen 50 mittels der Laserstrahlen 16 auf einer Substratplatte 30. Dabei kann der Laserstrahl 16 mittels der Scan-Einrichtung über der Bauplattform 24 und/oder der Substratplatte 30 gescannt werden.
  • Dazu wird in einem ersten Schritt S 1 Pulver 60 für die additive Fertigung durch einen Beschichter 28 auf der Substratplatte 30 deponiert. In einem zweiten Schritt S2 werden mittels des gescannten Laserstrahls 16 auf der auf der Bauplattform 24 angeordneten Substratplatte 30 auf der Oberfläche 32 Bauteile 50 durch Umschmelzen des Pulvers 60 gefertigt. Die Bauteile 50 sind über eine Anbindungsfläche 52 mit der Substratplatte 30 verbunden.
  • in 2 ist eine Substratplatte 30 mit in der Schmelzvorrichtung 10 gefertigten Bauteilen 50 in einer Schnittdarstellung dargestellt.
  • 3 zeigt die Substratplatte 30 nach 2 nach Entfernen der Bauteile 50 mit verbliebenem Oberflächenmaterial 34 in Form eines Aufmaßes 38.
  • In 4 ist die Substratplatte 30 nach 3 in isometrischer Darstellung dargestellt. Die Aufmaße 38 sind als Reste der gefertigten und entfernten Bauteile 50 erkennbar.
  • 5 zeigt eine Substratplatte 30 mit auf der Oberfläche 32 verbliebenem Oberflächenmaterial 34 in Form von Stützstrukturen 40 in isometrischer Darstellung. Ebenfalls können Unebenheiten 36 auf der Oberfläche 32 verbleiben.
  • Die in 6 gezeigte Vorrichtung 100 ist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem LIDAR-Sensor 20 ausgestattet. Optional kann die Vorrichtung 100 einen solchen LIDAR-Sensor 20 aufweisen, welcher zum dreidimensionalen Erfassen einer Oberflächenbeschaffenheit der Substratplatte 30 ausgebildet ist. Der LIDAR-Sensor 20 ist dazu über der Oberfläche 32 der wenigstens einen Substratplatte 30 angeordnet.
  • Mit Hilfe des LIDAR-Strahls 22 kann in einem dritten Schritt S3 die Oberfläche 32 der Substratplatte 30 abgescannt werden, um nach dem Entfernen der gefertigten Bauteile 50 verbliebene Unebenheiten 36 oder Aufmaße 38 zu erkennen. in der vergrößerten Darstellung X1 ist eine vergrößerte Darstellung des Oberflächensignals des LIDAR-Sensors 20 erkennbar.
  • Danach kann in einem weiteren Schritt S4 auf der Substratplatte 30 verbliebenes Oberflächenmaterial 34 von der Oberfläche 32 der Substratplatte 30 mittels des Laserstrahls 16 abgetragen werden.
  • 7 zeigt die Vorrichtung 100 in dem vierten Schritt S4 beim Abtragen von Oberflächenmaterial 34 von der Oberfläche 32 der Substratplatte 30 mittels des Laserstrahls 16.
  • Nach dem vorgeschlagenen Verfahren zum Präparieren der Substratplatte 30 in der Schmelzvorrichtung 10 wird nach der additiven Fertigung und Entfernung der damit gefertigten Bauteile 50 auf der Substratplatte 30 verbleibendes Oberflächenmaterial 34 der Oberfläche 32 der Substratplatte 30 mittels des Laserstrahls 16 abgetragen und/oder planarisiert. Weiter kann die Oberfläche 32 der wenigstens einen Substratplatte 30 erforderlichenfalls auch perforiert werden.
  • Dabei wird, wie in der Darstellung in 6 gezeigt, mittels des 3D-Scan-Prozesses mit dem LIDAR-Sensor 20 die Oberflächenbeschaffenheit der Substratplatte 30 erfasst.
  • Danach werden als Oberflächenmaterial 34 hervortretende Unebenheiten 36 und/oder Verunreinigungen und/oder unerwünschte Aufmaße 38 abgetragen. Das Abtragen des Oberflächenmaterials 34 kann mittels des 3D-Scan-Prozesses geregelt und/oder gesteuert werden.
  • Die Oberfläche 32 der Substratplatte 30 kann vorteilhaft nach diesem Verfahren wenigstens bereichsweise egalisiert werden. Alternativ ist auch möglich, die Oberfläche 32 der Substratplatte 30 wenigstens bereichsweise zu strukturieren. Verschiedene Möglichkeiten der Bearbeitung der Oberfläche 32 können so in einem entsprechend automatisierten Prozess erfolgen.
  • Dazu kann die Vorrichtung 100 günstigerweise eine Regeleinrichtung aufweisen, welche zum automatisierten Abtragen des Oberflächenmaterials 34 von der Oberfläche 32 der Substratplatte 30 ausgebildet ist. Durch entsprechende Programmierung der Regeleinrichtung kann das Abtragen von Oberflächenmaterial 34 und/oder Strukturieren der Oberfläche 32 flexibel erfolgen.
  • In den vergrößerten Darstellungen X2, X3, X4 ist der Materialabtrag wie auch das gezielte Erzeugen von Oberflächenrauigkeiten, lokal als auch flächig, durch den Laserstrahl 16 erkennbar.
  • In der vergrößerten Darstellung X2 ist das Abtragen des Aufmaßes 38 zu einer glatten Oberfläche 42 dargestellt.
  • In der vergrößerten Darstellung X3 ist das Abtragen des Aufmaßes 38 und Erzeugen einer wellenförmigen Oberfläche 44 erkennbar.
  • In der vergrößerten Darstellung X4 ist das Abtragen des Aufmaßes 38 und Erzeugen einer strukturierten Oberfläche 46 mit zahnförmigen Erhebungen dargestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102021006069 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Präparieren wenigstens einer Substratplatte (30) in einer Schmelzvorrichtung (10), insbesondere in einer Schmelzvorrichtung (10) zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen, wobei nach einer additiven Fertigung und Entfernung von einem oder mehreren damit gefertigten Bauteilen (50) auf der Substratplatte (30) verbleibendes Oberflächenmaterial (34) einer Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) mittels des Laserstrahls (16) und/oder Elektronenstrahls abgetragen und/oder planarisiert und/oder perforiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels eines 3D-Scan-Prozesses, insbesondere mit einem LIDAR-Sensor (20), eine Oberflächenbeschaffenheit der wenigstens einen Substratplatte (30) erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abtragen des Oberflächenmaterials (34) mittels des 3D-Scan-Prozesses geregelt und/oder gesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Oberflächenmaterial (34) hervortretende Unebenheiten (36) und/oder Verunreinigungen und/oder unerwünschte Aufmaße (38) abgetragen werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) wenigstens bereichsweise egalisiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) wenigstens bereichsweise strukturiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Oberflächenmaterial (34) in einem automatisierten Prozess abgetragen wird.
  8. Vorrichtung (100) zum Präparieren von wenigstens einer Substratplatte (30) mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenigstens umfassend eine Schmelzvorrichtung (10), insbesondere eine Schmelzvorrichtung (10) zum selektiven Laserschmelzen und/oder Elektronenstrahlschmelzen, wobei die Schmelzvorrichtung einen Laserstrahl (16) und/oder einen Elektronenstrahl aufweist, um nach einer additiven Fertigung und Entfernung von einem oder mehreren damit gefertigten Bauteilen (50) auf der Substratplatte (30) verbleibendes Oberflächenmaterial (34) von einer Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) abzutragen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein LIDAR-Sensor (20), welcher zum dreidimensionalen Erfassen einer Oberflächenbeschaffenheit der wenigstens einen Substratplatte (30) ausgebildet ist, über der Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Regeleinrichtung für die wenigstens eine Substratplatte (30) vorliegt, welche zum automatisierten Abtragen des Oberflächenmaterials (34) von der Oberfläche (32) der wenigstens einen Substratplatte (30) ausgebildet ist.
DE102023001322.6A 2023-04-03 2023-04-03 Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung Pending DE102023001322A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023001322.6A DE102023001322A1 (de) 2023-04-03 2023-04-03 Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023001322.6A DE102023001322A1 (de) 2023-04-03 2023-04-03 Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023001322A1 true DE102023001322A1 (de) 2023-07-27

Family

ID=87068408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023001322.6A Pending DE102023001322A1 (de) 2023-04-03 2023-04-03 Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023001322A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021006069A1 (de) 2021-12-09 2022-01-27 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines Hybrid-Bauteils durch ein additives Verfahren sowie Schmelzvorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021006069A1 (de) 2021-12-09 2022-01-27 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines Hybrid-Bauteils durch ein additives Verfahren sowie Schmelzvorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014204528A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen
DE112013001725B4 (de) Kombiniertes maschinelles Bearbeitungsverfahren und kombinierte maschinelle Bearbeitungsvorrichtung
DE102020212461A1 (de) Oberflächenfeinbearbeitungsvorrichtung
WO2002042056A1 (de) Generatives verfahren zur herstellung eines bauteils sowie vorrichtung zu durchführung des verfahrens
WO2007087867A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur endbearbeitung eines umformwerkzeugs für ein karosserieblechteil
EP3528982A1 (de) Verfahren zur werkzeuglosen entfernung von stützstrukturen bei der generativen fertigung von bauteilen
EP0134910B1 (de) Verfahren zum funkenerosiven Schneiden eines Ausfallstücks ineinem Werkstück mit parallelen Flächen
DE102015224395A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Schichtbauweise, Verwendung einer Erfassungseinrichtung in einem Schichtbauverfahren
DE102014212382A1 (de) Verfahren zur Fertigung eines Bauteils mit einem Wegmesssystem
DE102023001322A1 (de) Verfahren zum Präparieren einer Substratplatte in einer Schmelzvorrichtung
DE102015212444A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Blechplatine
DE102018004241A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Fase an einer Verzahnung und/oder Entgraten von Verzahnungen
WO2015106361A1 (de) Verfahren zur steuerung eines laser-ablationsprozesses unter verwendung von bildauswertung
DE102021105228A1 (de) Entfernen der Stützstruktur mit einem auf einem Roboterarm integrierten Laserstrahll
DE4321666C2 (de) Einrichtung zur Messung von Oberflächenstrukturen von Mustern
EP2929962A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der werkstoffqualität bei generatvien herstellverfahren
DE20114860U1 (de) Vorrichtung zum Einbringen einer Öffnung in ein Werkstück
DE202014100876U1 (de) Bearbeitungsvorrichtung zum Stanzen eines Werkstücks
DE102013012824A1 (de) Verzahnmaschine
DE102018003935A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Fase an einer Verzahnung und/oder Entgraten von Verzahnungen
WO2012051981A2 (de) Bauteil, insbesondere triebwerkskomponente, mit einem zuordnungsmerkmal sowie verfahren
DE102016221734A1 (de) Verfahren zur Feinausrichtung von Roboterwerkzeugen
DE102017201261A1 (de) Auftragschweißvorrichtung mit magnetischer Beeinflussung und Verfahren zum Auftragschweißen
DE102022213112A1 (de) Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils durch additive Fertigung mittels eines Freiraumverfahren, sowie zugehöriges Verfahren
WO2014135345A1 (de) Verfahren zur reparatur einer äusseren oberfläche oder einer freistehenden wand eines bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22F0010280000

Ipc: B22F0012300000

R230 Request for early publication
R016 Response to examination communication