EP3452242A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen gegenstandes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen gegenstandes

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Publication number
EP3452242A1
EP3452242A1 EP17730057.1A EP17730057A EP3452242A1 EP 3452242 A1 EP3452242 A1 EP 3452242A1 EP 17730057 A EP17730057 A EP 17730057A EP 3452242 A1 EP3452242 A1 EP 3452242A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
workpiece
space
melting
sheet metal
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.)
Withdrawn
Application number
EP17730057.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Kruck
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.)
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
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 Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH filed Critical Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Publication of EP3452242A1 publication Critical patent/EP3452242A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • 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
    • 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
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • 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
    • 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
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    • B22F12/63—Rollers
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a three-dimensional object from a sheet-like Vorma ⁇ material according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing this method according to the upper ⁇ concept of claim 22.
  • Workpieces are now increasingly created by means of additive manufacturing.
  • the additive manufacturing has been called in the past, rapid prototyping, but this is not selected due to the aptly Leis ⁇ processing capacity of new plants as a label.
  • New systems are not only suitable for prototypes but also increasingly for series production.
  • the production is carried out directly on the basis of computer-internal Since ⁇ tenmodelle from formless (liquids, powders u. ⁇ .) Or neutral form (belt, wire-shaped) material by means of chemical and / or physical processes.
  • additive manufacturing is called according to the commonly used term 3D printing.
  • the entire layer structure - ie the workpiece consisting of hardly connected laminar layers - is subjected to a heat treatment in a second process step. This occurs at least partially material Connection as the lower melting material melts.
  • DE 4124961 A1 discloses a method in which films are cut from a plate. The individual films are joined together by means of a laser welding process in order to build up the desired body in layers. In this procedural ⁇ ren therefore part of the body are first formed in accordance with the levels ⁇ cuts -Verfahrens Colour 1, which are then added together amount -Verfahrens Colour 2.
  • the LOM method therefore, have to shorten the time of the creation ⁇ 3D printing workpieces, which is achieved by the fact that only the outer contour lasered (or marnit- th) is the main objective.
  • the SLS processes have the main goal of achieving a material bond through the entire workpiece, so that as far as possible no laminar layers are present, but merely a layer-by-layer production process.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device that he ⁇ enables the need for a 3D print, without as a starting material a powder.
  • the starting material should as far as possible be available as standard market commodity.
  • the workpiece should still on the required locations have desired strength through continuous material connection.
  • the object of the invention is achieved by a method having the features of patent claim 1 and a device according to the features of patent claim 22.
  • a 3D model of the workpiece is first generated, with which the workpiece to be produced is divided by mutually parallel cutting planes in space sections, each space section between two alsei ⁇ nander lying cutting planes and is spatially limited by the outer contour of the workpiece ,
  • this 3D model is also defined, where a melting of two superimposed ⁇ the spatial sections should be made, for example, according to two-dimensional coordinates.
  • the inventive method has as starting material or as AufSchmelzmaterial a metal sheet or more sheets. This means that the on ⁇ melting material is present before the AufSchmelzvorgang in a solid state.
  • the sheet is applied in layers, with each layer corresponding to a three-dimensional section of the 3D model, and the layers are applied in the same order as in the 3D model.
  • the thickness of a layer thus corresponds to the distance between two superimposed sectional planes of the 3D model.
  • the first, lowermost sheet layer does not need to be melted on ⁇ , since the second, overlying layer mitanschmilzt the lowermost layer in the melting process.
  • the melting takes place with a melting unit.
  • control means and corresponding drives the shifting of the melting unit or the sheet composite according to the desired X and Y coordinates in jeweili ⁇ gen space cut is made.
  • the control means also control the Relativab- stand between S melting unit and the top sheet ⁇ layer.
  • the sheet metal is a flat rolling mill finished product be ⁇ draws. Particularly thin sheets are referred to as foil.
  • the term sheet metal is used as a generic term.
  • the invention describes a sheet-like at least in part on ⁇ melt of the starting material.
  • This offers the advantage that all new workpieces can be developed, as example ⁇ lapped sheets are generated with a melted only at the edges of fields Kings ⁇ nen. This results in an entire outer shell having laminar interior areas, which in turn can be claimed with large Buchkräf ⁇ th.
  • the component strength (by location of the laminar interiors) be true ⁇ be.
  • the starting sheet is preferably present in a sheet blank.
  • Each sheet metal layer is placed as a sheet on the next sheet metal layer.
  • the starting sheet is in a coil state, that is rolled up.
  • This offers the advantage that each new layer can be easily unwound from the roll.
  • the output sheet is therefore in a quasi endless state.
  • This offers the additional advantage that even a small sheet metal surface must be pushed after ⁇ at low required workpiece cross- sections .
  • a new tablet would always have to be added, which would mean a lot of waste.
  • a slide which receives the bottom sheet metal layer.
  • the lowermost sheet ⁇ layer of a drive unit according to the respective layer thickness after each layer application downward, that is, along a direction transverse to the cutting planes running axis in the direction of the first applied sheet metal layer process.
  • a cutting unit is arranged, which is adapted to cut the sheet along the outer contour of the newly ⁇ mapped space section of the workpiece so that residual sheet pieces formed.
  • the sheet metal remnants are thus the parts of the sheet that are not arranged within the space section, or the sheet metal layer of the workpiece.
  • This sheet ⁇ rest pieces so do not form, such as the standardized by the molten Aufschmelzein- surface regions a composite material to be printed with the workpiece, but scrap pieces.
  • the melt-on unit is suitably designed to also be used as a cutting unit.
  • the melting unit and the cutting unit are formed as a single unit, which is a laser.
  • At least the lowermost sheet-metal layer is preferably held on at least one connection, which has at least a portion of the starting sheet and rests on the receptacle ⁇ frame.
  • this sheet metal layer forms a kind of frame that holds the entire printing object.
  • connection on at least one sheet metal layer ⁇ such recesses, these recesses being adapted to let fall through the sheet metal off-cuts on the other sheet metal layers.
  • a catchment area is arranged, which catches the sheet metal remnants.
  • a further development of the invention provides that, by means com ⁇ computer-aided calculation are calculated such connections that these are suitable to be covered by sheet metal pieces remaining upper layers.
  • the size of the remnants is limited by means of intermediate cuts.
  • the intermediate cuts are determined by computer-aided calculation and suitable algorithms.
  • one or more connections are cut at the desired time by the cutting unit.
  • the sheet is in an at least teilwei ⁇ se recessed state.
  • perforated sheet or a grid plate can be used. This offers the Advantage that a lower Aufschmelz intricate is required.
  • the at least partially ⁇ existing workpiece can be lowered down and the remaining sheet can be transported over it.
  • Natuer ⁇ Lich also the sheet may be lifted and transported away by the workpiece away.
  • the melting process takes place under the action of inert gas.
  • the entire chamber of the device can be placed under a protective gas, which prevents oxides from entering the melt. It will achieve a better melting result.
  • sheets are stored in ver ⁇ different thicknesses and used according to the Geomet ⁇ rie of the workpiece to be created different Blechdi ⁇ cken for different spatial sections.
  • the sheet thickness provides the "dissolution" of the workpiece to a certain extent. If thick sheet metal layers are used, the result is a staircase-shaped outer contour, which can be referred to as "dissolution”. If a coarse "resolution" is sufficient, thicker sheet metal layers can be used. For example, if part of workpiece geometries allow coarser resolutions, can be used to ⁇ for this part geometries thicker plates. The creation time of the workpieces is thus drastically reduced.
  • An advantageous embodiment of the invention relates to the case when the sheet is so narrow that it is not the covering the entire area or width of the space section.
  • the space section is then split into parallel running part ⁇ sections, with a tin layer now no longer the whole room section, but only a partial section corresponds.
  • the sheet is melted according to the method and then cut along additional cuts, which are advantageously straight, cut.
  • Weni ⁇ ger waste than in sheets that cover the entire space cut from ⁇ arises.
  • the sheet must then be displaced laterally in addition to the actual feed movement, until through the iterative step sequence of the preceding
  • Steps the entire room section is covered.
  • the outer contour is cut.
  • the material is metal.
  • the metal powder in the ⁇ replace the process are very expensive, with the use of metal sheet according to the invention is very much savings.
  • the respective uppermost sheet metal layer is pressed onto the underlying sheet metal layers.
  • This has the advantage that any air pockets and / or cavities are removed.
  • the pressing process can be done by means of a ganzflächi ⁇ gene roll or by partial pressing operations, such as a rolling process.
  • An apparatus for producing a three-dimensional workpiece from meltable starting material, wherein the workpiece by mutually parallel
  • Sectional planes is divided into spatial sections, which are spatially limited in each case by an outer contour of the workpiece, wherein the starting material is melted with a Aufschmelzein- unit, wherein the melting takes place according to two-dimensional coordinates within the spatial sections, wherein the spatial sections are at least partially melted on ⁇ , is characterized in that it is a sheet-like material made ⁇ starting material, wherein a distance between two superposed room sections of a sheet metal thickness.
  • Fig. 1 is a side view of an embodiment of a
  • Device for producing a three-dimensional workpiece with a coil pre-storage and a support frame.
  • Fig. 2 is a plan view of the sheet according to the Auspen ⁇ approximately example of Figure 1 with connection.
  • Fig. 3 is a sectional view of a workpiece with laminar, not melted inner areas and on ⁇ molten outer shell.
  • Fig. 4 is a sectional view of a coarse-resolved and finely ⁇ resolved partial areas divided workpiece
  • Fig. 5 is a sectional view of two fused together ⁇ sheet metals
  • FIG. 6 is a plan view of a space section of a workpiece in the construction of the corresponding sheet metal layer with a sheet
  • Fig. 7 is a sectional view through two strig ⁇ zene sheets, wherein the uppermost sheet metal layer is not melted over the entire thickness.
  • FIG. 1 An embodiment of an apparatus for producing a three-dimensional workpiece 3 is shown.
  • the sheet 1 is on a coil 2 before ⁇ ratet. With a coil guide 13, the sheet 1 can be raised according to the layers.
  • the bottom sheet metal layer rests on a support frame 7. In the bottom sheet ⁇ layer not shown recesses are cut ⁇ cut through which the sheet metal remnants 8 of the upper sheet ⁇ layers can fall through.
  • the cutting unit 5 and the on ⁇ melting unit 4 form a single unit, namely, a laser in this embodiment.
  • the control means 6 exceeds mittein to respective units to execute Bewegun ⁇ gene, namely in the X and Y axes, ie parallel to the sectional planes in a plane and the Z-axis, which orthogo ⁇ nal passes to the cutting planes, wherein these movements are actuated after each executed shift.
  • the control means 6 also transmit to the coil guide unit 13, when a Be ⁇ movement is performed and when the sheet 1 nachge ⁇ drawn from the coil 2.
  • the design with the coil 2 has the great advantage that only as much metal sheet 1 is pulled from the coil 2, as is necessary for the current layer.
  • a sheet metal 1 according to the exemplary embodiment of the device according to FIG. 1 is shown.
  • the plate 1 is shown as a break of the "endless belt" of the coil. 2
  • the previously-made workpiece 3 was fused already with the overlying sheet 1, so that the remindkon ⁇ structure 25 of the current space section is visible.
  • the amounts ⁇ cut sheet remaining pieces 8 leave only a remaining connection 9 on the sheet 1 around the workpiece 3. After removal or falling through of the sheet remnants 8 recesses are formed the sheet remnants 8 can be cut and crushed so that they can fall through well down.
  • FIG. 3 shows a workpiece 3, which has in the space sections 10 of the workpiece 3 only partly ⁇ fused areas. These areas are selected such that a melted outer shell 16 and a laminar inner area 15 results.
  • a workpiece position in the 3D printer it is thus possible, for example, to lay a loading direction of the workpiece 3 along the laminar inner regions 15, resulting in a work piece 3 which can be subjected to high stress and which can be printed in a very short time.
  • FIG. 4 The sectional view of Figure 4 shows a workpiece 3, which is divided into a coarse-resolution part geometry 17 and a feinaufgelös ⁇ te part geometry 18th This results in a workpiece, which provides by a suitable choice of the sheet to be used for the various sub-areas very quickly Herge ⁇ can be.
  • the sectional view according to FIG. 5 shows a section through two sheets 1 fused together.
  • the thickness of the new sheet is 1 than the original sheet thickness 19, that is to say that both sheets 1 join together in a materially bonded manner.
  • the laser beam 24 shown here melts the material at the ak ⁇ tual processing position, whereby the liquid portion 23 of the current space section 23 is formed.
  • the underlying sheet metal layer is melted along with it.
  • the machining direction in this section is from right to left.
  • the plan view of Figure 6 shows a space section of the work ⁇ piece 3.
  • the space cut to be applied is in parallel strips 20, also called partial cuts 20 divided.
  • lateral that is, transversely to the sheet feed direction 26 he ⁇ following, moving in addition to the actual Vorschubbe ⁇ movement is gradually covered in an iterative process, the entire spatial section.
  • the sheet 1 is separated on a straight line.
  • the outer contour 25 of the current area section is cropped.
  • the sheet metal remnants 8 fall off.
  • FIG. 7 shows a structure according to the figure 5, wherein in the figure 7, a laser adjustment is seen, which acts only within the material.
  • the laser beam 24 is thus adjusted so that not the entire sheet thickness 19 is melted, but only a lower part thickness range 28.
  • This can have the advantage that thick sheets can be connected with less energy. As a further advantage of such a construction, it can be safely stated that less distortion occurs.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks (3) aus aufschmelzbarem Ausgangsmaterial, wobei das Werkstück (3) durch parallel zueinander liegende Schnittebenen in Raumschnitte (10) aufgeteilt ist, die jeweils durch eine Außenkontur (25) des Werkstücks (3) räumlich begrenzt sind, wobei dem in einem ersten Verfahrensschritt das Ausgangsmaterial mit einer Aufschmelzeinheit (4) aufgeschmolzen wird, wobei das Aufschmelzen enstprechend zweidimensionaler Koordinaten innerhalb von den Raumschnitten erfolgt, wobei die Raumschnitte in einem iterativen Aufbau Schicht für Schicht aufgebaut und ab dem zweit aufgebauten Raumschnitt je Raumschnitt zumindest teilflächig aufgeschmolzen werden, und wobei in einem nachfolgen- den Verfahrensschritt je Raumschnitt die Außenkontur (25) des Werkstücks (3) beschnitten wird, wobei das Ausgangsmaterial ein blechförmiges Material ist, wobei ein Abstand zwischen zwei aufeinander liegenden Raumschnitten einer Blechdicke entspricht, wobei in einem unter Aufschmelzwirkung stehenden Flächenbereich, zumindest ein unterer Teil des Blechs (1), der an einem Grenzbereich zwischen dem Blech (1) und einem darunter liegenden Raumschnitt des Werkstücks (3) anliegt, und einen oberen Teil des darunter liegenden Raumschnitts, der ebenfalls an dem Grenzbereich anliegt, beim Aufschmelzen beaufschlagt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes aus einem blechförmigen Vorma¬ terial gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Ober¬ begriff des Anspruchs 22. Werkstücke werden heute vermehrt mittels additiver Fertigung erstellt. Die additive Fertigung wurde in der Vergangenheit auch Rapid Prototyping genannt, was jedoch aufgrund der Leis¬ tungsfähigkeit neuer Anlagen als Bezeichnung nicht treffend gewählt ist. Neue Anlagen eignen sich nämlich nicht nur für Prototypen sondern zunehmend auch für die Serienfertigung. Die Fertigung erfolgt direkt auf der Basis der rechnerinternen Da¬ tenmodelle aus formlosem (Flüssigkeiten, Pulver u. ä.) oder formneutralem (band-, drahtförmig) Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse. Obwohl es sich um urformende Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine spe¬ ziellen Werkzeuge erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstücks gespeichert haben (zum Beispiel Gussformen). Hierin liegt ein Vorteil der additiven Fertigungsverfahren, da keine Werkzeugkosten anfallen. Zudem lassen sich oftmals Geo- metrien herstellen, die mit herkömmlichen Herstellungsmethoden nicht oder nur sehr schwierig möglich wären.
Hier und im Folgenden wird die additive Fertigung entsprechend dem im Volksmund gebräuchlichen Begriff 3D-Druck genannt.
Hier und im Folgenden - insbesondere in den Patentansprüchen - ist mit Werkstück der herzustellende, dreidimensionale Gegen¬ stand gemeint, aufgrund des beschreibenden Herstellungsprozes¬ ses ist jedoch auch das nur teilweise fertiggestellte Werk¬ stück mit Werkstück bezeichnet. Am Markt bekannte 3D-Druck Verfahren haben insbesondere für den Druck von metallischen Bauteilen den Nachteil, dass der Basiswerkstoff als Pulver vorliegen muss. Dieses Pulver wird zumeist schichtweise aufgetragen und je Schicht von einem La¬ ser aufgeschmolzen. Diese Pulver sind insbesondere für Metall¬ pulver sehr teuer, was unter anderem am aufwändigen Herstell¬ verfahren liegt. Solche Pulververwendung kommt insbesondere beim selektiven Lasersintern - hier und im Folgenden SLS ge¬ nannt - zum Einsatz.
Aus der US-PS 5,637,175 ist ein Verfahren bekannt, welches mit Blechschichten arbeitet. Hierbei werden die Blechschichten aufeinandergestapelt , verklebt oder verlötet und an der Außen¬ kontur innerhalb des Werkstückschnitts ausgeschnitten. Dieses Verfahren wird hier und im Folgenden mit Laminated-Object- Manufacturing, kurz LOM bezeichnet.
Aus der WO 99/02342 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, wel¬ ches ebenfalls dem LOM zugeordnet werden kann. Bei dem in die¬ ser Druckschrift beschriebenen Verfahren wird ein Verbundmate¬ rial eingesetzt, welches aus dem eigentlichen Werkstoff und einer niedriger schmelzenden Lotschicht besteht. Die Lot¬ schichten werden nach jedem Schichtaufbau aufgeschmolzen, wo¬ mit ein Verkleben der laminaren Schichten entsteht.
Aus der DE 101 60 772 AI ist ein Verfahren bekannt, welches ebenfalls dem LOM zugeordnet werden kann. Hierbei kommen zwei Verfahrensabschnitte zur Anwendung. Im ersten Verfahrensab¬ schnitt werden Folienausschnitte - entsprechend der Werkstück¬ schnitte ausgeschnitten - aufeinander gestapelt. Bei diesen Folienausschnitten ist jeweils eine niedrigschmelzendere
Schicht zwischengelegt. Der gesamte Schichtaufbau - also das aus kaum verbundenen laminaren Lagen bestehende Werkstück - wird in einem zweiten Verfahrensschritt einer Wärmebehandlung unterzogen. Hierbei tritt eine zumindest teilweise stoffliche Verbindung ein, da das niedriger schmelzende Material schmilzt .
Die DE 4124961 AI offenbart ein Verfahren, bei dem Folien aus einer Platte zugeschnitten werden. Die einzelnen Folien werden mittels eines Laserschweißverfahrens zusammengefügt, um den gewünschten Körper schichtweise aufzubauen. Bei diesem Verfah¬ ren werden also zuerst Teilkörper entsprechend der Ebenen¬ schnitte gebildet -Verfahrensschritt 1- , welche dann zusam- mengefügt werden -Verfahrensschritt 2- .
Alle dem LOM zuzuordnenden Verfahren haben zum Ziel, dass die Werkstückschnitte aus einem Plattenmaterial ausgeschnitten werden, womit ein Schneidwerkzeug oder ein Laser nur die Au- ßenkontur abfahren muss. Es werden also in einem ersten Ver¬ fahrensschritt Teilkörper gebildet, die nachträglich zusammen¬ gefügt werden. Die einzelnen Schichten sind untereinander qua¬ si geklebt oder mit einem Fremdmaterial Stoffschlüssig verbun¬ den, womit im Werkstück quasi Laminarschichten vorhanden sind. Auch ein Diffusionsschweißen, also ein Aufeinanderpressen der Schichten nahe des Schmelzpunktes des Werkstoffs ist bekannt. Die LOM Verfahren haben also das Hauptziel, die Erstellungs¬ zeit der 3D-Druck-Werkstücke zu verkürzen, was dadurch erzielt wird, dass lediglich die Außenkontur gelasert (oder geschnit- ten) wird. Im Gegensatz hierzu haben beispielsweise die SLS- Verfahren das Hauptziel, einen Stoffschluss durch das gesamte Werkstück zu erzielen, womit möglichst keine Laminarschichten vorhanden sind, sondern lediglich ein schichtweiser Herstel- lungsprozess .
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die einen 3D-Druck er¬ möglicht, ohne als Ausgangsmaterial ein Pulver zu benötigen. Das Ausgangsmaterial soll möglichst als marktübliche Massenwa- re zur Verfügung stehen. Das Werkstück soll trotzdem an den nötigen Stellen gewünschte Festigkeiten durch durchgängigen Stoffschluss aufweisen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 22.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Um das Werkstück herzustellen, wird zunächst ein 3D-Modell des Werkstücks erzeugt, mit dem das zu fertigende Werkstück durch parallel zueinander liegenden Schnittebenen in Raumschnitten aufgeteilt wird, wobei jeder Raumschnitt zwischen zwei aufei¬ nander liegenden Schnittebenen und durch die Außenkontur des Werkstücks räumlich begrenzt ist. In diesem 3D-Modell wird auch definiert, wo ein Aufschmelzen zweier aufeinander liegen¬ der Raumschnitte erfolgen sollte, zum Beispiel entsprechend zweidimensionaler Koordinaten. Das erfindungsgemäße Verfahren weist als Ausgangswerkstoff bzw. als AufSchmelzmaterial ein Blech bzw. mehrere Bleche auf. Dies bedeutet, dass das Auf¬ schmelzmaterial vor dem AufSchmelzvorgang in festem Zustand vorliegt. Das Blech wird schichtweise aufgetragen, wobei jede Schicht einem Raumschnitt des 3D-Modells entspricht und die Schichten in der gleichen Reihenfolge wie in dem 3D-Modell aufgetragen werden. Die Dicke einer Schicht entspricht somit der Distanz zwischen zwei aufeinander liegenden Schnittebenen des 3D-Modells. Nach dem Auftrag einer neuen Schicht, welche direkt auf die darunterliegende Schicht aufgetragen wird, wird diese entsprechend des 3D-Bauteilschnittes aus dem 3D- Datenmodell aufgeschmolzen. Dieses Aufschmelzen erzeugt eine Stoffschlüssige Verbindung mit der darunterliegenden Schicht. Solche AufSchmelzvorgänge können auch als Schmelzschweißen be¬ zeichnet werden. An einer Bearbeitungsposition wird die neue, oberste Schicht über zumindest deren unteren Teil und die da- runterliegende Schicht zumindest über deren oberen Teil aufge- schmolzen. Dieser AufSchmelzvorgang erfolgt ab der zweiten Blechschicht. Die erste, unterste Blechschicht muss nicht auf¬ geschmolzen werden, da die zweite, darüberliegende Schicht bei deren AufSchmelzvorgang die unterste Schicht mitanschmilzt. Das Aufschmelzen erfolgt mit einer AufSchmelzeinheit . Unter Einsatz von Steuermitteln und entsprechender Antriebe erfolgt das Verschieben der AufSchmelzeinheit oder des Blechverbunds entsprechend der gewünschten X- und Y-Koordinaten im jeweili¬ gen Raumschnitt. Die Steuermittel steuern zudem den Relativab- stand S zwischen AufSchmelzeinheit und der obersten Blech¬ schicht. Als Blech wird ein flaches Walzwerkfertigprodukt be¬ zeichnet. Besonders dünne Bleche werden als Folie bezeichnet. Hier und im Folgenden wird der Begriff Blech als übergreifende Bezeichnung verwendet.
Die Erfindung beschreibt ein zumindest teilflächiges Auf¬ schmelzen des Ausgangsmaterials. Dies bietet den Vorteil, dass ganz neue Werkstücke entwickelt werden können, da beispiels¬ weise aufeinandergelegte Bleche mit einer lediglich an den Randbereichen aufgeschmolzenen Bereichen generiert werden kön¬ nen. Somit ergibt sich eine gesamte Außenhülle, die laminare Innenbereiche aufweist, welche ihrerseits mit großen Zugkräf¬ ten beansprucht werden können. Mit geeigneter Wahl der Werk¬ stücklage während der Erstellung im 3D-Drucker kann somit die Bauteilfestigkeit (durch Lage der laminaren Innenbereiche) be¬ stimmt werden.
Vorzugsweise liegt das Ausgangsblech in einem Tafelzuschnitt vor. Jede Blechschicht wird als Tafel auf die nächste Blech- schicht aufgesetzt.
Vorteilhafterweise liegt das Ausgangsblech in einem Coilzu- stand vor, also aufgerollt. Dies bietet den Vorteil, dass jede neue Schicht einfach von der Rolle abgewickelt werden kann. Das Ausgangsblech liegt also in einem quasi Endloszustand vor. Dies bietet den Zusatzvorteil, dass bei geringen benötigten Werkstückquerschnitten auch nur eine geringe Blechfläche nach¬ geschoben werden muss. Bei einer Tafelverwendung müsste immer eine neue Tafel nachgeschoben werden, was viel Abfall zur Fol- ge hätte.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Objektträger verwendet, der die unterste Blechschicht aufnimmt. In einer Weiterbildung der Erfindung wird die unterste Blech¬ schicht von einer Antriebseinheit entsprechend der jeweiligen Schichtdicke nach jedem Schichtauftrag nach unten, das heißt, entlang einer quer zu den Schnittebenen laufenden Achse in Richtung des erst aufgetragenen Blechschicht, verfahren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird nicht die unterste Blechschicht von einer Antriebseinheit verfahren, sondern die oberste, also neu aufgetragene Blechschicht wird verfahren .
Vorteilhafterweise ist eine Schneideinheit angeordnet, welche geeignet ist, das Blech entlang der Außenkontur des neu aufge¬ tragenen Raumschnittes des Werkstückes so zu schneiden, dass Blechreststücke entstehen. Die Blechreststücke sind damit die Teile des Blechs, die nicht innerhalb des Raumschnitts, bzw. der Blechschicht des Werkstücks angeordnet sind. Diese Blech¬ reststücke bilden also nicht, wie die von der Aufschmelzein- heit geschmolzenen Flächenbereiche einen Materialverbund mit dem zu druckenden Werkstück, sondern Abfallstücke.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die AufSchmelzeinheit geeignet ausgebildet, auch als Schneideinheit eingesetzt zu werden . Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind AufSchmelzeinheit und Schneideinheit als eine einzige Einheit ausgebildet, welche ein Laser ist.
Vorzugsweise wird zumindest die unterste Blechschicht derart an zumindest einer Anbindung gehalten, welche zumindest einen Teilbereich des Ausgangsbleches aufweist und auf dem Aufnahme¬ rahmen aufliegt. Hierdurch bildet diese Blechschicht eine Art Rahmen, der das gesamte Druckobjekt hält.
Vorteilhafterweise weist die Anbindung zumindest einer Blech¬ schicht derartige Ausnehmungen auf, dass diese Ausnehmungen geeignet sind, die Blechreststücke anderer Blechschichten durchfallen zu lassen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Auffangbereich angeordnet, der die Blechreststücke auffängt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mittels com¬ putergestützter Berechnung Anbindungen so berechnet werden, dass diese geeignet sind, Blechreststücke oberer Schichten durchfallen zu lassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Größe der Reststücke mittels Zwischenschnitten begrenzt. Die Zwischenschnitte werden mittels computergestützter Berechnung und geeigneten Algorithmen festgelegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden eine oder mehrere Anbindungen zum gewünschten Zeitpunkt von der Schneideinheit durchtrennt.
Vorteilhafterweise liegt das Blech in einem zumindest teilwei¬ se ausgesparten Zustand vor. Somit kann beispielsweise Loch¬ blech oder ein Gitterblech verwendet werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine geringere AufSchmelzleistung erforderlich ist .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann nach dem AufSchmelzvorgang und einem etwaigen Abschneidevor¬ gang entlang der Werkstückaußengeometrie das zumindest teil¬ weise vorhandene Werkstück nach unten abgesenkt werden und das verbleibende Blech kann darüber abtransportiert werden. Natür¬ lich kann auch das Blech angehoben werden und über dem Werk- stück hinweg abtransportiert werden. Wichtig ist die Relativ¬ bewegung zwischen verbleibendem Blech und Werkstück.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung findet der Schmelzvorgang unter Einwirkung von Schutzgas statt. Somit kann beispielsweise die gesamte Kammer der Vorrichtung unter Schutzgas gesetzt werden, womit vermieden wird, dass Oxide in die Schmelznaht gelangen. Es wird ein besseres Schmelzergebnis erzielt . In einer Weiterbildung der Erfindung werden Bleche in ver¬ schiedenen Dicken bevorratet wird und entsprechend der Geomet¬ rie des zu erstellenden Werkstücks unterschiedliche Blechdi¬ cken für verschiedene Raumschnitte verwendet. Die Blechdicke gibt gewissermaßen die "Auflösung" des Werkstücks vor. Werden dicke Blechschichten verwendet, so ergibt sich eine treppen- formige Außenkontur, die als "Auflösung" bezeichnet werden kann. Wenn nun eine grobe "Auflösung" ausreichend ist, können dickere Blechschichten verwendet werden. Wenn beispielsweise Teilgeometrien des Werkstücks gröbere Auflösungen zulassen, können für diese Teilgeometrien dickere Bleche verwendet wer¬ den. Die Erstellungszeit der Werkstücke wird somit drastisch reduz iert .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft den Fall, wenn das Blech so schmal ausgebildet, dass es nicht die gesamte Fläche, bzw. Breite des Raumschnittes abdeckt. Der Raumschnitt wird dann in parallel zueinander laufende Teil¬ schnitte aufgeteilt, wobei eine Blechschicht jetzt nicht mehr dem ganzen Raumschnitt, sondern nur einem Teilschnitt ent- spricht. Das Blech wird verfahrensgemäß aufgeschmolzen und dann entlang Zusatzschnitten, welche vorteilhafterweise gerade ausgebildet sind, abgeschnitten. Somit entsteht deutlich weni¬ ger Abfall, als bei Blechen, die den gesamten Raumschnitt ab¬ decken. Nach jedem Teilschnitt muss das Blech dann zusätzlich zur eigentlichen Vorschubbewegung seitlich versetzt werden, bis durch die iterative Schrittfolge der vorhergehenden
Schritte der gesamte Raumschnitt abgedeckt ist. Wenn der ge¬ samte Raumschnitt abgedeckt (und somit an den gewünschten Be¬ reichen aufgeschmolzen) ist, wird die Außenkontur beschnitten. Für das seitliche Versetzen des Bleches wird dieses vorteil¬ hafterweise mit einer Relativbewegung in Z-Richtung, also or¬ thogonal zur Blechoberfläche, vom Werkstück entfernt. Dieses Entfernen bildet einen Abstand zwischen Blech und Werkstück, womit die Verschiebebewegungen nicht durch Anstoßen negativ beeinflusst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkstoff Metall. Gerade die Metallpulver bei den zu ersetzen¬ den Verfahren sind sehr teuer, wobei mit dem erfindungsgemäßen Einsatz von Metallblech sehr viel Einsparpotential vorliegt.
Vorteilhafterweise wird die jeweils oberste Blechschicht auf die darunterliegenden Blechschichten aufgepresst. Dies hat den Vorteil, dass etwaige Lufteinschlüsse und/oder Hohlräume ent- fernt werden. Der Pressvorgang kann mittels einer ganzflächi¬ gen Walze oder mittels teilflächigen Pressvorgängen, wie einem Walzvorgang erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines drei- dimensionalen Werkstücks aus aufschmelzbarem Ausgangsmaterial, wobei das Werkstück durch parallel zueinander liegenden
Schnittebenen in Raumschnitten aufgeteilt ist, die jeweils durch eine Außenkontur des Werkstücks räumlich begrenzt sind, wobei das Ausgangsmaterial mit einer Aufschmelzein- heit aufgeschmolzen wird, wobei das Aufschmelzen entsprechend zweidimensionaler Koordinaten innerhalb von den Raumschnitten erfolgt, wobei die Raumschnitte zumindest teilflächig aufge¬ schmolzen werden, zeichnet sich dadurch aus, dass das Aus¬ gangsmaterial ein blechförmiges Material ist, wobei ein Ab- stand zwischen zwei aufeinander liegenden Raumschnitten einer Blechdicke entspricht.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführ¬ lich erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer
Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mit einer Coil Vorspeicherung und einem Tragerahmen .
Fig. 2 eine Draufsicht des Blechs entsprechend des Ausfüh¬ rungsbeispiels nach Figur 1 mit Anbindung.
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Werkstücks mit laminaren, nicht aufgeschmolzenen Innenbereichen und aufge¬ schmolzener Außenhülle.
Fig. 4 eine Schnittansicht eines in grobaufgelöste und fein¬ aufgelöste Teilbereiche unterteiltes Werkstücks
Fig. 5 einen Schnittansicht von zwei miteinander verschmol¬ zenen Blechen
Fig. 6 eine Draufsicht eines Raumschnitts eines Werkstücks beim Aufbau der entsprechenden Blechschicht mit einem Blech,
Fig. 7 eine Schnittansicht durch zwei miteinander verschmol¬ zene Bleche, wobei die oberste Blechschicht nicht über die gesamte Dicke aufgeschmolzen wird.
In den Figuren sind nur die wichtigsten und erfindungsgemäßen Bauteile gezeigt. Einzelne Maschinenbautechnische Bauteile werden nicht gezeigt und/oder nicht beschrieben. In der Seitenansicht der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks 3 gezeigt. Das Blech 1 ist auf einem Coil 2 bevor¬ ratet. Mit einer Coilführung 13 kann das Blech 1 entsprechend der Schichten angehoben werden. Die unterste Blechschicht liegt auf einem Tragerahmen 7 auf. In der untersten Blech¬ schicht sind nicht näher dargestellten Ausnehmungen einge¬ schnitten, durch die die Blechreststücke 8 der oberen Blech¬ schichten hindurch fallen können. Die Blechreststücke 8 müssen jedoch nicht zwangsläufig nach unten durchfallen, sondern kön¬ nen auch mit dem Blechrest abtransportiert werden, nachdem das Blech 1 angehoben wurde. Die Schneideinheit 5 und die Auf¬ schmelzeinheit 4 bilden in diesem Ausführungsbeispiel eine einzige Einheit, nämlich einen Laser. Die Steuermittel 6 über- mittein an entsprechende Einheiten die Ausführung von Bewegun¬ gen, nämlich in den X und Y Achsen, das heißt in einer Ebene parallel zu den Schnittebenen, sowie der Z-Achse, die orthogo¬ nal zu den Schnittebenen läuft, wobei diese Bewegungen nach jeder ausgeführten Schicht betätigt wird. Die Steuermittel 6 übermitteln auch an die Coilführungseinheit 13, wann eine Be¬ wegung ausgeführt wird und wann das Blech 1 vom Coil 2 nachge¬ zogen wird. Die Ausführung mit dem Coil 2 bietet den großen Vorteil, dass immer nur so viel Blech 1 vom Coil 2 nachgezogen wird, wie für die aktuelle Schicht gerade nötig ist.
In der Draufsicht nach Figur 2 ist ein Blech 1 gemäß dem Aus¬ führungsbeispiel der Vorrichtung nach Figur 1 gezeigt. Das Blech 1 ist als Ausbruch aus dem „Endlosstreifen" des Coils 2 gezeigt. Das bisher gefertigte Werkstück 3 wurde schon mit dem darüber liegenden Blech 1 verschmolzen, so dass die Außenkon¬ tur 25 des aktuellen Raumschnitts sichtbar ist. Die ausge¬ schnittenen Blechreststücke 8 lassen rings um das Werkstück 3 lediglich eine verbleibende Anbindung 9 an dem Blech 1 stehen. Nach Abtransportieren oder Durchfallen der Blechreststücke 8 werden Ausnehmungen gebildet. Entlang der Zwischenschnitte 14 können die Blechreststücke 8 so abgeschnitten und zerkleinert werden, dass diese gut nach unten durchfallen können.
Die Schnittansicht nach Figur 3 zeigt ein Werkstück 3, welches in den Raumschnitten 10 des Werkstückes 3 nur teilweise aufge¬ schmolzene Bereiche aufweist. Diese Bereiche sind so gewählt, dass sich eine aufgeschmolzene Außenhülle 16 und ein laminarer Innenbereich 15 ergibt. Durch geeignete Wahl der Werkstücklage im 3D-Drucker kann somit beispielsweise eine Belastungsrich- tung des Werkstücks 3 entlang der laminaren Innnenbereiche 15 gelegt werden, womit sich ein hochbeanspruchbares Werkstück 3 ergibt, welches in sehr kurzer Zeit gedruckt werden kann.
Die Schnittansicht nach Figur 4 zeigt ein Werkstück 3, welches in eine grobaufgelöste Teilgeometrie 17 und eine feinaufgelös¬ te Teilgeometrie 18 aufgeteilt ist. Hierdurch ergibt sich ein Werkstück, welches durch geeignete Wahl des zu verwendenden Blechs für die verschiedenen Teilbereiche sehr schnell herge¬ stellt werden kann.
Die Schnittansicht nach Figur 5 zeigt einen Schnitt durch zwei miteinander verschmolzene Bleche 1. Am verfestigten Bereich 22 des aktuellen Raumschnitts ist zu erkennen, dass die Dicke des neuen Blechs 1 ist, als die ursprüngliche Blechdicke 19, also dass beide Bleche 1 Stoffschlüssig miteinander verbindet. Der hier gezeigte Laserstrahl 24 schmilzt den Werkstoff an der ak¬ tuellen Bearbeitungsposition auf, womit der Flüssigbereich 23 des aktuellen Raumschnitts 23 entsteht. Auch hierbei ist zu erkennen, dass die darunterliegende Blechschicht mitaufge- schmolzen wird. Die Bearbeitungsrichtung in diesem Schnitt ist von rechts nach links.
Die Draufsicht nach Figur 6 zeigt einen Raumschnitt des Werk¬ stücks 3. Der aufzutragende Raumschnitt wird in parallelen Streifen 20, auch Teilschnitte 20 genannt, aufgeteilt. Durch seitliches, das heißt, quer zur Blechvorschubrichtung 26 er¬ folgendes, Verschieben zusätzlich zur eigentlichen Vorschubbe¬ wegung wird in einem iterativen Verfahren nach und nach der gesamte Raumschnitt abgedeckt. In jedem Teilschnitt 20 wird zuerst flächig aufgeschmolzen und dann entlang den Zusatz¬ schnitten 27 wird das Blech 1 an einer Geraden abgetrennt. Wenn die gesamte Fläche des Raumschnitts abgedeckt ist, wird an der Außenkontur 25 des aktuellen Raumschnitts beschnitten. Somit fallen die Blechreststücke 8 ab.
Die Schnittansicht nach Figur 7 zeigt einen Aufbau gemäß der Figur 5, wobei in der Figur 7 eine Lasereinstellung zu sehen ist, die erst innerhalb des Werkstoffs wirkt. Der Laserstrahl 24 ist somit so eingestellt, dass nicht die gesamte Blechdicke 19 aufgeschmolzen wird, sondern nur ein Unterer- Teildickenbereich 28. Dies kann den Vorteil haben, dass dicke Bleche mit weniger Energie verbunden werden können. Als weite¬ rer Vorteil eines solchen Aufbaus kann sicher genannt werden, dass weniger Verzug auftritt.
Bezugszeichenliste
1 Blech
2 Coil
3 Werkstück
4 AufSchmelzeinheit
5 Schneideinheit
6 Steuermittel
7 Tragerahmen
8 Blechreststück
9 Anbindung
10 Raumschnitt
11 Auffangbereich
12 Objektträger
13 Coilführungseinheit
14 Zwischenschnitt
15 Laminarer Innenbereich
16 Außenhülle
17 Grobaufgelöste Teilgeometrie
18 Feinaufgelöste Teilgeometrie
19 Ursprüngliche Blechdicke
20 Streife
22 Verfestigter Bereich
23 Flüssigbereich
24 Laserstrahl
25 Außenkontur
26 Blechvorschubrichtung
27 Zusatzschnitt
28 Unterer-Teildickenbereich

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werk¬ stücks (3) aus aufschmelzbarem Ausgangsmaterial, wobei das Werkstück (3) durch parallel zueinander liegende Schnitt¬ ebenen in Raumschnitte (10) aufgeteilt ist, die jeweils durch eine Außenkontur (25) des Werkstücks (3) räumlich begrenzt sind, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Ausgangsmaterial mit einer AufSchmelzeinheit (4) aufge¬ schmolzen wird, wobei das Aufschmelzen entsprechend zwei¬ dimensionaler Koordinaten innerhalb von den Raumschnitten (10) erfolgt, wobei die Raumschnitte in einem iterativen Aufbau Schicht für Schicht aufgebaut und ab einem zweit aufgebauten Raumschnitt je Raumschnitt zumindest teilflä¬ chig aufgeschmolzen werden, und wobei in einem nachfolgen¬ den Verfahrensschritt je Raumschnitt die Außenkontur (25) des Werkstücks (3) beschnitten wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Aus¬ gangsmaterial ein blechförmiges Material ist, wobei ein Abstand zwischen zwei aufeinander liegenden Raumschnitten (10) einer Blechdicke entspricht, wobei, in einem unter AufSchmelzwirkung stehenden Flächenbereich, zumindest ein unterer Teil des Blechs (1), der an einem Grenzbereich zwischen dem Blech (1) und einem darunter liegenden Raum¬ schnitt des Werkstücks (3) anliegt, und einen oberen Teil des darunter liegenden Raumschnitts, der ebenfalls an dem Grenzbereich anliegt, beim Aufschmelzen beaufschlagt wer¬ den . 2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das in zumindest einer Dicke bevorratete Blech (1) ein Tafelzu¬ schnitt ist. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zu¬ mindest in einer Dicke bevorratete Blech (1) in einem auf¬ gewickelten Zustand, also einem Coil (2) vorgespeichert ist .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine un¬ terste, zuerst aufgetragene Blechschicht auf einem Objekt¬ träger (12) aufliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die un¬ terste Blechschicht von einer Antriebseinheit entsprechend der jeweiligen Schichtdicke nach jedem Schichtauftrag nach unten verfahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Schneideinheit (5) zum Schneiden von Blechreststücken (8) des Bleches (1) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Blech (1) durch die AufSchmelzeinheit (4) abgeschnitten wird .
Verfahren nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auf¬ schmelzeinheit (4) und die Schneideinheit (5) eine einzige Einheit bilden, die ein Laser ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumin¬ dest zur Bildung der untersten Blechschicht das Blech (1) derart abgeschnitten wird, dass die unterste Blechschicht durch zumindest eine Anbindung (9) an dem Blech (1) gehal¬ ten ist, wobei die Anbindung (9) aus zumindest einem Teil¬ bereich des Blechs (1) besteht.
Verfahren nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Blech (1) so geschnitten wird, dass Ausnehmungen gebildet werden, die geeignet sind, die Blechreststücke (8) anderer Blechschichten nach unten durchfallen zu lassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Blechreststücke (8) durch einen Auffangbereich (11) aufge¬ fangen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus¬ gestaltung der Anbindungen (9) durch Computergestüt ze Be¬ rechnung festgelegt wird, um Blechreststücke (8) oberer Blechschichten nach unten durchfallen zu lassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Blechreststücke (8) entlang Zwischenschnitten (14) zer¬ kleinert werden, wobei die Zwischenschnitten (14) durch computergestützte Berechnung festgelegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumin¬ dest eine Anbindung (9) zu einem festgelegten Zeitpunkt von der Schneideinheit (5) durchtrennt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Blech (1) in einem zumindest teilweise ausgesparten Zu¬ stand als Vormaterial vorliegt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach ei¬ nem Schmelzvorgang und einem Abschneide-, bzw. Trennvor¬ gang zwischen dem abgeschnittenen Blech (1) und dem zumin- dest teilweise erstellten Werkstück (3) durch dessen Rela¬ tivbewegungen orthogonal zu den Schnittebenen die Blech¬ reststücke (8) abtransportiert werden.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Schmelzvorgang unter Einwirkung eines Schutzgases abläuft.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Blech (1) in verschiedenen Dicken bevorratet wird und ent¬ sprechend der Geometrie des zu erstellenden Werkstücks (3) unterschiedliche Blechdicken für verschiedene Raumschnitte verwendet werden. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Raumschnitt in Teilschnitten (20) aufgeteilt wird, wobei eine Breite des Blechs (1) einer Breite der Teilschnitte (20) entspricht, wobei nach jedem AufSchmelzvorgang eines Teilschnitts (20) das Blech (1) entlang Zusatzschnitten
(27) abgeschnitten wird und nach Abarbeitung des Teil¬ schnitts (20) das Blech (1) zusätzlich zur Vorschubbewe¬ gung (26) seitlich versetzt wird, wobei dieser Vorgang iterativ wiederholt wird, bis der gesamte Raumschnitt ab- gedeckt ist, wobei nach Abarbeitung dieser Verfahrens- schritte der Verfahrensschritt des Beschneidens der Teil¬ schnitte (20) entlang der Außenkontur (25) folgt.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Aus gangswerkstoff Metall ist.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass vor ei¬ nem Aufschmelzvorgang die oberste Blechschicht auf die da runterliegende Blechschicht aufgepresst wird.
22. Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werk¬ stücks (3) aus aufschmelzbarem Ausgangsmaterial, wobei das Werkstück (3) durch parallel zueinander liegende Schnittebenen in Raumschnitte (10) aufgeteilt ist, die jeweils durch eine Außenkontur (25) des Werkstücks (3) räumlich begrenzt sind, wobei das Ausgangsmaterial mit einer AufSchmelzeinheit (4) aufgeschmolzen wird, wobei das Aufschmelzen entsprechend zwei¬ dimensionaler Koordinaten innerhalb von den Raumschnitten er¬ folgt, wobei die Raumschnitte zumindest teilflächig aufge¬ schmolzen werden,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Aus¬ gangsmaterial ein blechförmiges Material ist, wobei ein Ab¬ stand zwischen zwei aufeinander liegenden Raumschnitten (10) einer Blechdicke (19) entspricht.
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