EP4291387A1 - Verfahren zur vermeidung von resonanzschäden während einer reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten bauteils, sowie reinigungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur vermeidung von resonanzschäden während einer reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten bauteils, sowie reinigungsvorrichtung

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EP4291387A1
EP4291387A1 EP22703267.9A EP22703267A EP4291387A1 EP 4291387 A1 EP4291387 A1 EP 4291387A1 EP 22703267 A EP22703267 A EP 22703267A EP 4291387 A1 EP4291387 A1 EP 4291387A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine plate
cleaning device
cleaning
additively manufactured
vibration actuator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22703267.9A
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Inventor
Kaspar Wolf
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP4291387A1 publication Critical patent/EP4291387A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • Additive layering methods refer to processes in which geometric data is determined using a virtual model of a component or component area to be manufactured, which is broken down into layer data (so-called “slicing”). Depending on the geometry of the model, an exposure or irradiation strategy is determined according to which the selective hardening of a material is to take place. In the layer construction process, the desired material is then deposited in layers and selectively scanned and solidified using an energy beam in order to build up the component layer by layer. Various irradiation parameters such as the energy beam power and the exposure speed of an energy beam to be used for solidification are important for the resulting microstructure. The arrangement of so-called scan lines is also important.
  • the scan lines which can also be referred to as individual tracks, melting tracks or exposure vectors, define the paths along which the at least one energy beam scans and melts the material and can generally run linearly or non-linearly.
  • additive or generative manufacturing processes from conventional manufacturing methods that remove material or create archetypes.
  • additive manufacturing processes are generative laser sintering or laser melting processes, which can be used, for example, to produce components for flow machines such as aircraft engines.
  • selective laser melting thin powder layers of the material or materials used are applied to a construction platform and melted and solidified locally in the area of a construction and joining zone with the help of one or more laser beams. The construction platform is then lowered, another layer of powder is applied and locally solidified again.
  • the component can then be further processed if necessary or used without further processing steps.
  • the component can then be further processed if necessary or used without further processing steps.
  • selective laser sintering the component is produced in a similar way by laser-assisted sintering of powdered materials.
  • the energy is supplied here, for example, by laser beams from a CCh laser, Nd:YAG laser, Yb fiber laser, diode laser or the like.
  • electron beam methods in which the material is selectively scanned and solidified by one or more electron beams.
  • a problem with cleaning processes using cleaning devices arises when the component is excited to vibrate.
  • the vibrations are generally generated in that a machine plate, on which the component is arranged, is made to vibrate by a vibration actuator, which is usually designed as an unbalance sensor.
  • the imbalance sensor comprises an imbalance element which is rotated about an axis of rotation which is aligned parallel in a main plane of the machine plate.
  • vertically acting forces are transmitted to the machine plate on the contact surface of the vibration actuator. This can lead to a leverage effect caused by the vertical forces, especially in the case of machine plates that are mounted on one side is, by which bending and / or torsional modes are excited in the machine plate.
  • the resulting deflections and/or stresses can cause damage to the component.
  • CN 210190613 U discloses a printing platform that is set up to store a 3D printer in a stabilized manner.
  • a device for additive manufacturing is disclosed in WO 2019/009905 A1.
  • the device comprises a vibrating bed on which a volume of building material can be placed.
  • the bed can be vibrated to remove excess building material.
  • a non-vibrating frame of the device supports the vibrating bed.
  • the device has an interface between the bed and a frame to support the vibrating bed with the non-vibrating bed frame and isolate vibration from the vibrating bed.
  • the invention relates to a method for avoiding resonance damage during cleaning of an at least partially additively manufactured component from powder residues of an additive layer construction method using a cleaning device.
  • the component can in particular be a component of a turbomachine.
  • the powder residues can have metallic and/or non-metallic components.
  • the method provides that a machine platen and the at least partially additively manufactured component arranged on it are excited to perform a predetermined mechanical oscillation during a cleaning process by a vibration actuator of the cleaning device in order to loosen the powder residues from the at least partially additively manufactured component.
  • the at least partially additively manufactured component on which the powder residues are located is arranged on a machine plate of the cleaning device.
  • the arrangement can include, for example, clamping, clamping or screwing the component to the machine plate.
  • the machine plate In order to enable the powder residues to be detached from the component, the machine plate is excited to vibrate, which is transmitted to the component. To this Purpose, the machine plate is excited by the vibration actuator of the cleaning device to the predetermined mechanical vibration.
  • the machine plate of the cleaning device and the at least partially additively manufactured component arranged on it are pivoted about at least one axis during the predetermined cleaning process by a pivoting device of the cleaning device in order to allow the powder residues to flow off the at least partially additively manufactured component.
  • the machine platen is arranged on the pivoting device, by which the machine platen is pivoted during the cleaning process.
  • the machine plate rotates about one or more axes with the component arranged on it and at least partially additively manufactured.
  • the pivoting process can include pivoting with predetermined pivoting movements, which can be dependent on a geometry of the component, for example. This can make it possible for the powder residues to flow off the at least partially additively manufactured component by also allowing the powder residues to flow out of openings and/or channels in the component.
  • the machine plate is excited to the predetermined mechanical vibration by predetermined oscillating movements of the at least one vibration actuator, wherein the predetermined oscillating movements of the at least one vibration actuator take place parallel to a main plane of the machine plate.
  • the machine plate is excited to vibrate by the at least one vibration actuator, with the vibration movements of the vibration actuator taking place parallel to the main plane of the machine plate.
  • the oscillating movements and/or the oscillating forces that are provided by the at least one vibration actuator do not have any components that are aligned perpendicular to the main plane of the machine plate.
  • the at least one vibration actuator can be a linear imbalance vibration actuator which allows a balancing mass to oscillate linearly and parallel to the main plane of the machine plate.
  • the resulting balancing of the vibration acts parallel to the main plane of the machine plate.
  • the vibration actuator is set up as a rotational unbalance vibration actuator and the balancing mass rotates about an axis of rotation of the vibration actuator, the axis of rotation being aligned perpendicularly to the main plane of the machine plate.
  • the forces provided by the vibration actuator also act only parallel to the Main plane of the machine plate.
  • the advantage of the invention is that the dominant excitation takes place in the main plane of the machine plate and thus bending and/or torsion modes in the machine plate are reduced compared to the plate modes within the main plane.
  • a further development of the invention provides that the machine plate is excited on a contact surface of the at least one vibration actuator, which is aligned parallel to the main plane of the machine plate.
  • the at least one vibration actuator is arranged on the machine plate in such a way that the forces provided by the vibration actuator act on the contact surface, which is aligned parallel to the main plane of the machine plate.
  • the top and bottom of the machine plate can be aligned parallel to the main plane of the machine plate. Due to the fact that the vibration actuator is arranged on the top or bottom side aligned parallel to the main plane, the contact surface forms the working surface parallel to the main plane of the machine platen.
  • a development of the invention provides that the machine plate is excited at the contact surface of the at least one vibration actuator, which is aligned perpendicularly to the main plane of the machine plate.
  • the force provided by the at least one vibration actuator is transmitted to the machine plate at the contact surface arranged perpendicular to the main plane of the machine plate.
  • the vibration actuator can be arranged on the vertical side surface. The side surface can be perpendicular to the main plane of the machine plate.
  • a further development of the invention provides that the machine plate is excited on at least two gripping surfaces of respective vibration actuators.
  • the machine plate is excited by at least two vibration actuators, which cause the vibration of the machine plate to act on the respective surfaces.
  • a development of the invention provides that the machine plate is excited on at least two opposite contact surfaces of respective vibration actuators. It can be provided, for example, that the two vibration actuators are arranged on the machine plate, with the contact surfaces being arranged on opposite side surfaces. It can be provided that a first of the contact surfaces is arranged on the upper side of the machine plate and a second of the contact surfaces is arranged oppositely on the underside of the machine plate. This results in the advantage that leverage components can be compensated for during excitation.
  • a leverage effect which is caused by a force transmission on one of the contact surfaces in the machine plate can be compensated for by an oppositely acting leverage effect which is caused by the force transmission on the other contact surface in the machine plate.
  • the contact surfaces have an identical distance to a center of the machine plate.
  • the invention also includes a cleaning device for cleaning an at least partially additively manufactured component, in particular a component of a turbomachine, from powder residues of an additive layer construction method.
  • the cleaning device is set up to excite a machine plate of the cleaning device and the at least partially additively manufactured component arranged on it to a predetermined mechanical vibration during a cleaning process by at least one vibration actuator of the cleaning device in order to loosen the powder residues from the at least partially additively manufactured component , and to pivot the machine plate of the cleaning device and the at least partially additively manufactured component arranged on it during the predetermined cleaning process by means of a pivoting device of the cleaning device about at least one axis in order to allow the powder residues to flow off the at least partially additively manufactured component.
  • the machine plate is excited to the predetermined mechanical oscillations by predetermined oscillating movements of the at least one vibration actuator, wherein the predetermined oscillating movements of the at least one vibration actuator take place parallel to a main plane of the machine plate.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cleaning device according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cleaning device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cleaning device according to the invention according to a further embodiment
  • Fig. 4 modes forming in a machine plate.
  • FIG. 1 shows a cleaning device V according to the prior art.
  • the cleaning device V according to the prior art can have a machine plate 2 on which an at least partially additively manufactured component 3' can be arranged.
  • the arrangement can take place, for example, by screwing, clamping or clamping the component 3' in the machine plate 2'.
  • the cleaning device V has a vibration actuator 4', which can be set up to excite the machine plate 2' with a predetermined frequency in order to cause the machine plate 2' to vibrate , which is transferred to the component 3'.
  • the vibration actuator 4' can be arranged on an upper side of the machine plate 2' and have a common contact surface with the machine plate 2', which is the contact surface 10' can act, on which the vibrations and forces of the vibration actuator 4' can be transferred to the machine plate 2'. Provision can be made for the excitation of the machine platen 2' by the vibration actuator 4' to take place at a resonant frequency of the machine platen 2' in order to achieve the greatest possible amplitude.
  • the resonant frequency of the machine plate 2' can depend on the material and/or the geometry of the machine plate 2', so that it can be predetermined.
  • the vibration actuator 4' can be set up, for example, as a rotational unbalance vibration actuator and have an axis of rotation 5' which is aligned parallel to a main plane 6' of the machine plate 2'.
  • the main plane 6' is parallel to the surface of the machine plate 2' with the greatest extent.
  • the area with the greatest extent can in particular be that of the top and/or bottom of the machine platen 2'.
  • An unbalanced element 7' can rotate about the axis of rotation 5', causing vibrations.
  • the forces F' thereby released act in directions parallel to a normal plane of the axis of rotation 5'.
  • forces F' are exerted by the rotational unbalance vibration actuator 4', which can have proportions transverse to the main plane 6'.
  • the cleaning device V can have a pivoting device 9', which can be set up to pivot the machine plate 2' and the at least partially additively manufactured component 3' arranged on it during the predetermined cleaning process by pivoting about at least one axis in order to To allow the powder residues to flow out of openings in the component 3'.
  • FIG. 2 shows a cleaning device 1.
  • the vibration actuator 4 is also arranged on an upper side of the machine plate 2 .
  • the contact surface 10 is also parallel to the main plane 6 of the machine plate 2.
  • the axis of rotation 5 of the vibration actuator 4 is, however, aligned perpendicular to the main plane 6, so that the forces F caused by the rotation of the unbalanced element 7 act parallel to the main plane 6.
  • vibrations dominate within the main plane 6 and Oscillation components transverse to the main plane 6 are compared to that in FIG. 1 shown Ausure tion reduced according to the prior art.
  • a further vibration actuator 4 on an opposite underside of the machine plate 2, so that the contact surfaces 10 of the respective vibration actuators 4 are arranged opposite one another.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the cleaning device 1.
  • the contact surfaces 10 can be arranged perpendicularly to the main plane 6 and, for example, bear against a secondary surface of the machine plate 2.
  • the vibration actuators 4 can also be set up as a rotational unbalance vibration actuator, with their axes of rotation 5 also being able to be aligned perpendicularly to the main plane 6 .
  • the vibration actuators 4 can bring about forces F which are aligned parallel to the main plane 6 . If the at least one contact surface 10 is arranged in such a way that it is divided in its center by the main plane 6, the forces F do not cause any resultant lever arm, as a result of which the bending and/or torsional modes become minimal.
  • FIG. 4 shows the modes forming in a machine plate 2.
  • the first two rows show the amplitudes of the torsional and bending modes in machine plate 2.
  • the last row shows the amplitudes of the plate modes in machine plate 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Bauteils (3) von Pulverresten eines additiven Schichtbauverfahrens durch eine Reinigungsvorrichtung (1), wobei eine Maschinenplatte (2) und das auf dieser angeordnete Bauteil (3) während eines Reinigungsvorgangs durch einen Vibrationsaktuator (4) der Reinigungsvorrichtung (1) mit einer eingestellten Resonanzfrequenz der Maschineplatte (2) zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden. Es ist vorgesehen, dass die Maschinenplatte (2) zu den vorbestimmten mechanischen Schwingung durch vorbestimmte Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) angeregt wird, wobei die vorbestimmten Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) parallel zu einer Hauptebene (6) der Maschinenplatte (2) erfolgen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Reinigungsvorrichtung (1) zur Reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteils (3), insbesondere eines Bauteils (3) einer Strömungsmaschine.

Description

Verfahren zur Vermeidung von Resonanzschäden während einer Reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteils, sowie Reinigungsvorrichtung
Beschreibung
Additive Schichtbauverfahren bezeichnen Prozesse, bei denen anhand eines virtuellen Modells eines herzustellenden Bauteils oder Bauteilbereichs Geometriedaten ermittelt werden, welche in Schichtdaten zerlegt werden (sog. „slicen“). Abhängig von der Geometrie des Modells wird eine Belichtungs- bzw. Bestrahlungsstrategie bestimmt, gemäß welcher die selektive Verfestigung ei nes Werkstoffs erfolgen soll. Beim Schichtbauverfahren wird dann der gewünschte Werkstoff schichtweise abgelagert und selektiv mittels eines Energiestrahls abgetastet und verfestigt, um das Bauteil schichtweise additiv aufzubauen. Verschiedene Bestrahlungsparameter wie bei spielsweise die Energiestrahlleistung und die Belichtungsgeschwindigkeit eines zum Verfestigen zu verwendenden Energiestrahls sind für die entstehende Gefügestruktur von Bedeutung. Zusätz lich ist auch die Anordnung von sogenannten Scanlinien von Bedeutung. Die Scanlinien, welche auch als Einzelspuren, Schmelzspuren oder Belichtungsvektoren bezeichnet werden können, de finieren die Strecken, entlang welchen der wenigstens eine Energiestrahl den Werkstoff abtastet und aufschmilzt und können generell linear oder nicht-linear verlaufen. Damit unterscheiden sich additive bzw. generative Herstellungsverfahren von konventionellen abtragenden oder urformen den Fertigungsmethoden. Beispiele für additive Herstellungsverfahren sind generative Lasersin ter- bzw. Laserschmelzverfahren, die beispielsweise zur Herstellung von Bauteilen für Strö mungsmaschinen wie Flugtriebwerke verwendet werden können. Beim selektiven Laserschmel zen werden dünne Pulverschichten des Werkstoffs oder der verwendeten Werkstoffe auf eine Bauplattform aufgebracht und mit Hilfe eines oder mehrerer Laserstrahlen lokal im Bereich einer Aufbau- und Fügezone aufgeschmolzen und verfestigt. Anschließend wird die Bauplattform ab gesenkt, eine weitere Pulverschicht aufgebracht und erneut lokal verfestigt. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis das fertige Bauteil bzw. der fertige Bauteilbereich erhalten wird. Das Bauteil kann anschließend bei Bedarf weiterbearbeitet oder ohne weitere Bearb ei tungs schritte verwendet werden. Beim selektiven Lasersintem wird das Bauteil in ähnlicher Weise durch la serunterstütztes Sintern von pulverförmigen Werkstoffen hergestellt. Die Zufuhr der Energie er folgt hierbei beispielsweise durch Laserstrahlen eines CCh-Lasers, Nd: YAG-Lasers, Yb- Faserlasers, Diodenlasers oder dergleichen. Ebenfalls bekannt sind Elektronenstrahlverfahren, bei welchen der Werkstoff durch einen oder mehrere Elektronenstrahlen selektiv abgetastet und verfestigt wird.
Bei additiven Schichtbauverfahren, in welchen das Material als Pulver aufgetragen wird, können nicht verschmolzene Pulverreste an einem zumindest teilweise additiv gefertigten Bauteil anhaf ten. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass zumindest teilweise additiv gefertigten Bauteil nach Abschluss des Schichtbauverfahrens von den Pulverreste zu reinigen. Dies kann beispiels weise manuell mittels eines Druckluftgebläses erfolgen. Die manuelle Reinigung additiv gefer tigter Bauteile hat jedoch den Nachteil, dass sie mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden ist, welcher insbesondere bei der Massenfertigung zu erhöhten Kosten der gefertigten Bauteile führen kann.
Um einen höheren Automatisierungsgrad bei der Fertigung von Bauteilen mittels additiver Schichtbauverfahren zu möglichen, ist es deshalb verbreitet, die gefertigten Bauteile mittels Rei nigungsvorrichtungen von Pulverresten zu reinigen. Die besagten Reinigungsvorrichtungen regen das gefertigte Bauteil zu Schwingungen an, wodurch sich die an dem Bauteil haftenden Pulver reste lösen. Die Pulverreste werden dabei gewöhnlicherweise in einer Auffangeinrichtung der Reinigungsvorrichtung gesammelt, um sie für spätere additive Fertigungsprozesse bereitzustel len. Die Reinigungsvorgänge können in luftdichten Schutzkammern durchgeführt werden, wodurch es möglich ist, eine Verbreitung gesundheitsschädlicher Stäube in der Umgebung zu verhindern. Es ist auch möglich, diese Schutzkammem mit einem vorbestimmten Atmosphären gas zu füllen, um Reaktionen bei reaktiven Pulvern zu verhindern.
Ein Problem bei Reinigungsvorgängen durch Reinigungsvorrichtungen ergibt sich bei der Anre gung des Bauteils zu Schwingungen. Die Schwingungen werden in der Regel dadurch erzeugt, dass eine Maschinenplatte, auf der das Bauteil angeordnet ist, durch einen Vibrationsaktuator, welcher meist als Unwuchtgeber ausgeführt ist, in Schwingung versetzt wird. Der Unwuchtgeber umfasst ein Unwuchtelement, das um eine Rotationsachse gedreht wird, die parallel in einer Hauptebene der Maschinenplatte ausgerichtet ist. Bei einer horizontal ausgerichteten Maschinen platte werden hierbei an der Angriffsfläche des Vibrationsaktuators vertikal wirkende Kräfte an die Maschinenplatte übertragen. Dadurch kann es, insbesondere bei einseitig gelagerten Maschi nenplatten dazu kommen, dass durch die vertikalen Kräfte eine Hebelwirkung hervorgerufen wird, durch welche Biege- und/oder Torsionsmoden in der Maschinenplatte angeregt werden. Durch die dadurch hervorgerufenen Auslenkungen und/oder Spannungen können in dem Bauteil Schäden hervorgerufen werden.
In der CN 210190613 U ist eine Druckplattform offenbart, die dazu eingerichtet ist, einen 3-D Drucker stabilisiert zu lagern.
In der WO 2019/009905 Al ist eine Vorrichtung zur additiven Fertigung offenbart. Die Vorrich tung umfasst ein vibrierendes Bett, auf dem ein Volumen an Aufbaumaterial angeordnet werden kann. Das Bett kann zum Vibrieren gebracht werden, um überschüssiges Baumaterial zu entfer nen. Ein nicht vibrierendes Gestell der Vorrichtung stützt das vibrierende Bett ab. Die Vorrich tung weist eine Schnittstelle zwischen dem Bett und einem Rahmen auf, um das vibrierende Bett mit dem nicht vibrierenden Bettrahmen zu lagern und Vibrationen vom vibrierenden Bett zu iso lieren.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Ausmaß von Biege- und Torsionsmoden bei vibrationsba sierten Reinigungsvorgängen zu reduzieren..
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Resonanzschäden während einer Rei nigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteils von Pulverresten eines additiven Schichtbauverfahrens durch eine Reinigungsvorrichtung. Bei dem Bauteil kann es sich insbeson dere um ein Bauteil einer Strömungsmaschine handeln. Die Pulverreste können metallische und/oder nicht-metallische Anteile aufweisen. In dem Verfahren ist es vorgesehen, dass eine Ma schinenplatte und das auf dieser angeordnete zumindest teilweise additiv hergestellte Bauteil während eines Reinigungsvorgangs durch einen Vibrationsaktuator der Reinigungsvorrichtung zu einer vorbestimmten mechanischen Schwingung angeregt werden, um die Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteil zu lösen. Mit anderen Worten ist es vorge sehen, dass das zumindest teilweise additiv gefertigte Bauteil, an welchem sich die Pulverreste befinden, auf einer Maschinenplatte der Reinigungsvorrichtung angeordnet ist. Die Anordnung kann beispielsweise ein Klemmen, Einspannen oder Verschrauben des Bauteils an der Maschi nenplatte umfassen. Um ein Lösen der Pulverreste von dem Bauteil zu ermöglichen, wird die Maschinenplatte zu einer Schwingung angeregt, welche sich auf das Bauteil überträgt. Zu diesem Zweck wird die Maschinenplatte durch den Vibrationsaktuator der Reinigungsvorrichtung zu der vorbestimmten mechanischen Schwingung angeregt. Die Maschinenplatte der Reinigungsvor richtung und das auf dieser angeordnete zumindest teilweise additiv hergestellte Bauteil werden während des vorbestimmten Reinigungsvorgangs durch eine Schwenkeinrichtung der Reini gungsvorrichtung um zumindest eine Achse geschwenkt, um ein Abfließen der Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteil zu ermöglichen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Maschinenplatte an der Schwenkeinrichtung angeordnet ist, durch welche die Maschinenplatte während des Reinigungsvorgangs geschwenkt wird. Durch die Schwenkung rotiert die Maschinenplatte mit dem auf dieser angeordneten, zumindest teilweise additiv herge stelltem Bauteil um eine oder mehrere Achsen. Der Schwenkvorgang kann Schwenkungen mit vorbestimmten Schwenkbewegungen umfassen, welche beispielsweise von einer Geometrie des Bauteils abhängig sein können. Dadurch kann es möglich sein, dass ein Abfließen der Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteil ermöglicht wird, indem auch ein Ab laufen der Pulverreste aus Öffnungen und/oder Kanälen des Bauteils ermöglicht wird.
Es ist vorgesehen, dass die Maschinenplatte zu den vorbestimmten mechanischen Schwingung durch vorbestimmte Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators angeregt wird, wobei die vorbestimmten Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators parallel zu einer Hauptebene der Maschinenplatte erfolgen. Mit anderen Worten ist es vorgese hen, dass die Maschinenplatte durch den zumindest einen Vibrationsaktuator zu einer Schwin gung angeregt wird, wobei die Schwingbewegungen des Vibrationsaktuators parallel zu der Hauptebene der Maschinenplatte erfolgen. Mit anderen Worten weisen die Schwingbewegungen und/oder die Schwingkräfte, die durch den zumindest einen Vibrationsaktuator bereitgestellt werden keine Anteile auf, welche senkrecht zu der Hauptebene der Maschinenplatte ausgerichtet sind. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass der zumindest eine Vibrationsaktuator ein Li nearunwucht- Vibrationsaktuator ist, der eine Einwuchtmasse linear und parallel zu der Haupt ebene der Maschinenplatte schwingen lässt. Die dadurch bereitgestellte Einwucht der Schwin gung wirkt somit parallel zu der Hauptebene der Maschinenplatte. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Vibrationsaktuator als Rotationsunwucht- Vibrationsaktuator eingerichtet ist und die Einwuchtmasse um eine Rotationsachse des Vibrationsaktuators rotiert, wobei die Rotations achse senkrecht zu der Hauptebene der Maschinenplatte ausgerichtet ist. Dadurch wirken die Kräfte, die durch den Vibrationsaktuator bereitgestellt werden, ebenfalls nur parallel zu der Hauptebene der Maschinenplatte. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die dominie rende Anregung in der Hauptebene der Maschinenplatte erfolgt und somit Biege- und/oder Tor sionsmoden in der Maschinenplatte gegenüber den Plattenmoden innerhalb der Hauptebene re duziert sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maschinenplatte an einer Angriffsfläche des zumindest einen Vibrationsaktuators angeregt wird, die parallel zu der Hauptebene der Maschi nenplatte ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist der zumindest eine Vibrationsaktuator der Art an der Maschinenplatte angeordnet, dass die durch den Vibrationsaktuator bereitgestellten Kräfte an der Angriffsfläche angreifen, die parallel zu der Hauptebene der Maschinenplatte ausgerichtet ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Vibrationsaktuator auf einer Oberseite oder einer Unterseite der Maschinenplatte angeordnet ist. Die Ober- und Unterseite der Maschinen platte können parallel zu der Hauptebene der Maschinenplatte ausgerichtet sein. Dadurch, dass der Vibrationsaktuator auf der parallel zu der Hauptebene ausgerichteten Ober- oder Unterseite angeordnet ist, bildet die Kontaktfläche die Angriffsfläche parallel zu der Hauptebene der Ma schinenplatte.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maschinenplatte an der Angriffsfläche des zumindest einen Vibrationsaktuators angeregt wird, die senkrecht zu der Hauptebene der Ma schinenplatte ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Kraft, die durch den zumindest einen Vibrationsaktuator bereitgestellt wird, an der senkrecht zur Hauptebene der Maschinenplatte angeordneten Angriffsfläche auf die Maschinenplatte übertragen wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Maschinenplatte an einer Seitenfläche der Maschinen platte durch den Vibrationsaktuator zu einer Schwingung angeregt wird. Der Vibrationsaktuator kann hierbei an der senkrechten Seitenfläche angeordnet sein. Die Seitenfläche kann senkrecht zur Hauptebene der Maschinenplatte verlaufen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maschinenplatte an zumindest zwei An griffsflächen jeweiliger Vibrationsaktuatoren angeregt wird. Mit anderen Worten erfolgt die An regung der Maschinenplatte durch zumindest zwei Vibrationsaktuatoren, die an jeweiligen An griffsflächen die Schwingung der Maschinenplatte hervorrufen. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maschinenplatte an zumindest zwei gegen überliegenden Angriffsflächen jeweiliger Vibrationsaktuatoren angeregt wird. Es kann bei spielsweise vorgesehen sein, dass die zwei Vibrationsaktuatoren an der Maschinenplatte ange ordnet sind, wobei die Angriffsflächen an gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass eine erste der Angriffsflächen auf der Oberseite der Maschinenplatte angeordnet ist und eine zweite der Angriffsflächen gegenüberliegend auf der Unterseite der Ma schinenplatte angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Hebelanteile bei der Anregung ausgeglichen werden können. Mit anderen Worten kann eine Hebelwirkung die durch eine Kraft übertragung an einer der Angriffsflächen in der Maschinenplatte hervorgerufen wird, durch eine entgegengesetzt wirkende Hebelwirkung, die durch die Kraftübertragung an der anderen An griffsfläche in der Maschinenplatte hervorgerufen wird, ausgeglichen werden. Hierfür kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass die Angriffsflächen einen identischen Abstand zu einer Mitte der Maschinenplatte aufweisen.
Die Erfindung umfasst auch eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, von Pulver resten eines additiven Schichtbauverfahrens. Die Reinigungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Maschinenplatte der Reinigungsvorrichtung und das auf dieser angeordnete zumindest teil weise additiv hergestellte Bauteil während eines Reinigungsvorgangs durch zumindest einen Vibrationsaktuator der Reinigungsvorrichtung zu einer vorbestimmten mechanischen Schwin gung anzuregen, um die Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteil zu lösen, und die Maschinenplatte der Reinigungsvorrichtung und das auf dieser angeordnete zu mindest teilweise additiv hergestellte Bauteil während des vorbestimmten Reinigungsvorgangs durch eine Schwenkeinrichtung der Reinigungsvorrichtung um zumindest eine Achse zu schwenken, um ein Abfließen der Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellte Bauteil zu ermöglichen. Es ist vorgesehen, dass die Maschinenplatte zu den vorbestimmten me chanischen Schwingungen durch vorbestimmte Schwingbewegungen des zumindest einen Vibra tionsaktuators angeregt wird, wobei die vorbestimmten Schwingbewegungen des zumindest ei nen Vibrationsaktuators parallel zu einer Hauptebene der Maschinenplatte erfolgen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figu renbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskom- binationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figu ren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils ange gebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch se parierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die so mit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der An sprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Reinigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung gemäß einer weiteren ausführungsform; und
Fig. 4 sich in einer Maschinenplatte ausbildende Moden.
FIG. 1 zeigt eine Reinigungsvorrichtung V nach dem Stand der Technik. Die Reinigungsvor richtung V nach dem Stand der Technik kann eine Maschinenplatte 2 aufweisen, an welcher ein zumindest teilweise additiv gefertigtes Bauteil 3 ‘ angeordnet werden kann. Die Anordnung kann beispielsweise durch ein Verschrauben, Klemmen oder Einspannen des Bauteils 3‘ in der Ma schinenplatte 2‘ erfolgen. Elm das Bauteil 3‘ von Pulverresten zu reinigen kann es vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung V einen Vibrationsaktuator 4‘ aufweist, der dazu eingerich tet sein kann, die Maschinenplatte 2‘ mit einer vorbestimmten Frequenz anzuregen, um eine Schwingung der Maschinenplatte 2‘ zu bewirken, die sich auf das Bauteil 3‘ überträgt. Der Vib rationsaktuator 4‘ auf einer Oberseite der Maschinenplatte 2‘ angeordnet sein und eine gemein same Kontaktfläche mit der Maschinenplatte 2‘ aufweisen, wobei es sich um die Angriffsfläche 10‘ handeln kann, an der die Vibrationen und Kräfte des Vibrationsaktuators 4‘ auf die Maschi nenplatte 2‘ übertragen werden können. Es kann vorgesehen sein, dass die Anregung der Ma schinenplatte 2‘ durch den Vibrationsaktuator 4‘ mit einer Resonanzfrequenz der Maschinenplat te 2‘ erfolgt, um eine möglichst große Amplitude zur erreichen. Die Resonanzfrequenz der Ma schinenplatte 2‘ kann von dem Material und/oder der Geometrie der Maschinenplatte 2‘ abhän gig sein, sodass diese vorgegeben sein kann. Der Vibrationsaktuator 4‘ kann beispielsweise als Rotationsunwucht- Vibrationsaktuator eingerichtet sein und eine Rotationsachse 5‘ aufweisen, die parallel zu einer Hauptebene 6‘ der Maschinenplatte 2‘ ausgerichtet ist. Die Hauptebene 6‘ liegt parallel zu der Fläche der Maschinenplatte 2‘ mit der größten Ausdehnung. Die Fläche mit der größten Ausdehnung kann insbesondere die der Ober- und/oder der Unterseite der Maschinen platte 2‘ sein. Um die Rotationsachse 5‘ kann ein Unwuchtelement 7‘ rotieren, wodurch Vibrati onen hervorgerufen werden. Die dabei freigesetzten Kräfte F‘ wirken in Richtungen parallel zu einer Normalenebene der Rotationsachse 5‘. Dadurch werden durch den Rotationsunwucht- Vibrationsaktuator 4‘ Kräfte F‘ ausgeübt, die Anteile quer zur Hauptebene 6‘ aufweisen können. Bei einer horizontal ausgerichteten Maschinenplatte 2‘ wirken diese in vertikaler Richtung und somit senkrecht zu der Hauptebene 6‘ der Maschinenplatte 2‘. Hierdurch kann es zu einer He belwirkung 8‘ kommen und es können sich Biege- und/oder Torsionsmoden in der Maschinen platte 2‘ ausbilden. Dadurch kann die Anregung ausgeprägte Amplituden in der Maschinenplatte 2‘ in vertikaler Richtung hervorrufen, welche das Bauteil 3‘ schädigen können. Die Reinigungs vorrichtung V kann eine Schwenkvorrichtung 9‘ aufweisen, die dazu eingerichtet sein kann, die Maschinenplatte 2‘ und das auf dieser angeordnete zumindest teilweise additiv hergestellte Bau teil 3‘ während des vorbestimmten Reinigungsvorgangs durch ein Verschwenken um zumindest eine Achse zu schwenken, um ein Abfließen der Pulverreste aus Öffnungen des Bauteils 3 ‘ zu ermöglichen.
FIG. 2 zeigt eine Reinigungsvorrichtung 1. Anhand der dargestellten Reinigungsvorrichtung 1 wird auch ein Verlauf des Verfahrens erläutert. In der dargestellten Reinigungsvorrichtung 1 ist der Vibrationsaktuator 4 ebenfalls auf einer Oberseite der Maschinenplatte 2 angeordnet. Die Angriffsfläche 10 befindet sich ebenfalls parallel zur Hauptebene 6 der Maschinenplatte 2. Die Rotationsachse 5 des Vibrationsaktuators 4 ist jedoch senkrecht zur Hauptebene 6 ausgerichtet, sodass die durch die Rotation des Unwuchtelements 7 hervorgerufenen Kräfte F parallel zur Hauptebene 6 wirken. Dadurch dominieren Schwingungen innerhalb der Hauptebene 6 und Schwingungsanteile quer zur Hauptebene 6 werden gegenüber der in FIG. 1 gezeigten Ausfüh rung nach dem Stand der Technik reduziert. Um Hebelwirkungen weiter zu reduzieren, kann es vorgesehen sein, auf einer gegenüberliegenden Unterseite der Maschinenplatte 2 einen weiteren Vibrationsaktuator 4 anzuordnen, sodass die Angriffsflächen 10 der jeweiligen Vibrati onsaktua- toren 4 gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch können entgegengesetzt zueinander wirken de Hebelarme ausgeglichen werden, wodurch Amplituden der Biege- und Torsionsmoden weiter reduziert werden können.
FIG. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung 1. Die Angriffsflächen 10 können senkrecht zu der Hauptebene 6 angeordnet sein und beispielsweise an einer Nebenfläche der Maschinenplatte 2 anliegen. Die Vibrationsaktuatoren 4 können ebenfalls als Rotationsun wucht-Vibrationsaktuator eingerichtet sein, wobei deren Rotationsachsen 5 ebenfalls senkrecht zur Hauptebene 6 ausgerichtet sein können. Die Vibrationsaktuatoren 4 können dadurch Kräfte F bewirken, welche parallel zu der Hauptebene 6 ausgerichtet sind. Ist die zumindest eine Angriffs- fläche 10 derart angeordnet, dass diese in ihrer Mitte durch die Hauptebene 6 geteilt wird, bewir ken die Kräfte F keinen resultierenden Hebelarm, wodurch die Biege- und/oder Torsionsmoden minimal werden.
FIG. 4 zeigt die sich in einer Maschinenplatte 2 ausbildenden Moden. Die ersten beiden Zeilen zeigen die Amplituden der Torsions- und Biegemoden in der Maschinenplatte 2. Die letzte Zeile zeigt die Amplituden der Plattenmoden in der Maschinenplatte 2.
B ezugszei chenli ste :
1 Reinigungsvorrichtung
2 Maschinenplatte 3 Bauteil
4 Vibrationsaktuator
5 Rotationsachse
6 Hauptebene
7 Unwuchtelement 8 Hebelwirkung
9 Schwenkvorrichtung
10 Angriffsfläche

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vermeidung von Resonanzschäden während einer Reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteils (3), insbesondere eines Bauteils (3) einer Strömungsma schine, von Pulverresten eines additiven Schichtbauverfahrens durch eine Reinigungsvorrichtung (1), wobei
- eine Maschinenplatte (2) und das auf dieser angeordnete zumindest teilweise additiv hergestell te Bauteil (3) während eines Reinigungsvorgangs durch zumindest einen Vibrationsaktuator (4) der Reinigungsvorrichtung (1) zu einer vorbestimmten mechanischen Schwingung angeregt wer den, um die Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteil (3) zu lösen, und
- die Maschinenplatte (2) der Reinigungsvorrichtung (1) und das auf dieser angeordnete zumin dest teilweise additiv hergestellte Bauteil (3) während des vorbestimmten Reinigungsvorgangs durch eine Schwenkeinrichtung (9) der Reinigungsvorrichtung (1) um zumindest eine Achse ge schwenkt werden, um ein Abfließen der Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv herge stellte Bauteil (3) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenplatte (2) zu den vorbestimmten mechanischen Schwingung durch vorbestimmte Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) angeregt wird, wobei die vor bestimmten Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) parallel zu einer Hauptebene (6) der Maschinenplatte (2) erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die Maschinenplatte (2) an einer Angriffsfläche des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) angeregt wird, die parallel zu der Hauptebene (6) der Maschinenplatte (2) ausgerichtet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die Maschinenplatte (2) an einer Angriffsfläche des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) angeregt wird, die senkrecht zu der Hauptebene (6) der Maschinenplatte (2) ausgerichtet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass, die Maschinenplatte (2) an zumindest zwei Angriffsflächen (10) jeweiliger Vibrationsaktuatoren (4) angeregt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass, die Maschinenplatte (2) an zumin dest zwei gegenüberliegenden Angriffsflächen (10) jeweiliger Vibrationsaktuatoren (4) angeregt wird.
6. Reinigungsvorrichtung (1) zur Reinigung eines zumindest teilweise additiv hergestellten Bau teils (3), insbesondere eines Bauteils (3) einer Strömungsmaschine, von Pulverresten eines addi tiven Schichtbauverfahrens, wobei die Reinigungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist,
- eine Maschinenplatte (2) und das auf dieser angeordnete zumindest teilweise additiv hergestell te Bauteil (3) während eines Reinigungsvorgangs durch zumindest einen Vibrationsaktuator (4) der Reinigungsvorrichtung zu einer vorbestimmten mechanischen Schwingung anzuregen, um die Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellten Bauteil (3) zu lösen, und
- die Maschinenplatte (2) der Reinigungsvorrichtung (1) und das auf dieser angeordnete zumin dest teilweise additiv hergestellte Bauteil (3) während des vorbestimmten Reinigungsvorgangs durch eine Schwenkeinrichtung (9) der Reinigungsvorrichtung (1), um zumindest eine Achse zu schwenken um ein Abfließen der Pulverreste von dem zumindest teilweise additiv hergestellte Bauteil (3) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, die Maschinenplatte (2) zu der vorbestimm ten mechanischen Schwingung durch vorbestimmte Schwingbewegungen des zumindest einen Vibrationsaktuators (4) anzuregen, wobei die vorbestimmten Schwingbewegungen des zumin dest einen Vibrationsaktuators (4) parallel zu einer Hauptebene (6) der Maschinenplatte (2) er folgen.
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