WO2018041395A1

WO2018041395A1 - Mittels additiver fertigung hergestelltes bauteil mit einer stützstruktur

Info

Publication number: WO2018041395A1
Application number: PCT/EP2017/001000
Authority: WO
Inventors: Alexander Bonke
Original assignee: Fit Ag
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-03-08
Also published as: EP3507078A1; JP2019531924A; RU2019109016A3; RU2019109016A; US20190240916A1; DE102016116372A1; CN109890596A

Abstract

Um das Entfernen einer Stützstruktur (2) für ein mittels additiver Fertigung hergestelltes Bauteil (1) auf eine besonders einfache Art und Weise zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, das freie Ende (9) der Stützstruktur (2) durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition (16) in eine Auslenkposition (17) auszulenken derart, daß die Stützstruktur (2) an definierter Stelle, insbesondere an ihrem festen Ende (8), durch plastische Verformung eine Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur (2) an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht.

Description

Beschreibung

Mittels additiver Fertigung hergestelltes Bauteil mit einer Stützstruktur

Die Erfindung betrifft ein mittels additiver Fertigung hergestelltes Bauteil mit einer Stützstruktur. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer

Stützstruktur sowie ein Verfahren zum Entfernen einer

Stützstruktur. Außerdem betrifft die Erfindung eine

Biegevorrichtung zum Entfernen einer Stützstruktur.

Unter additiver Fertigung wird dabei insbesondere der

schichtweise Aufbau von dreidimensionalen Objekten unter Verwendung eines digitalen Computermodells verstanden, insbesondere durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials. Das dafür verwendete

Aufbaumaterial kann beispielsweise in Pulverform vorliegen. Beispiele für solche Herstellungsverfahren sind Laser-Sintern, Masken-Sintern usw.

Eine Vielzahl additiver Fertigungsverfahren benötigt

Stützstrukturen („Supports"). Die Stützstrukturen sind in der Regel einerseits mit dem Bauteil und andererseits mit der Bauplattform verbunden oder aber sie binden, beispielsweise im Bauteilinneren, an beiden Enden am Bauteil an. Diese

Stützstrukturen dienen insbesondere zum Abstützen von Bauteilen oder Bauteilabschnitten. Sie können ein Absinken von Bauteilen im Bauraum oder aber einen Verzug der Bauteile verhindern, solange diese noch nicht ihre Endfestigkeit erreicht haben. Mit anderen Worten verhindern die Stützstrukturen den Verlust der Maßhaltigkeit eines Bauteils bzw. Formabweichungen. Über

BESTÄTIGUNGSKOPIE geeignete Stützstruktur kann außerdem Wärme an die Bauplattform abgeführt werden, falls erwünscht.

Nach Beendigung des Bauprozesses und Fertigstellung des Bauteils müssen die Stützstrukturen entfernt werden.

Es ist bekannt, Stützstrukturen mit anderen Verfahren und/oder aus anderen Materialien herzustellen, als das Bauteil selbst. Um es nach dem Ende des Herstellungsprozesses besser entfernen zu können, weist das Stützmaterial in solchen Fällen andere physikalische oder chemische Eigenschaft auf, als das

Baumaterial. In solchen Fällen ist oftmals ein Stützmaterial vorgesehen, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das

Baumaterial aufweist, so daß die Stützstrukturen in einem Ofen oder einem warmen Lösungsmittelbad vom Bauteil abgelöst werden können. Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von wasserlöslichen Stützmaterialien. In diesen Fällen ist das Entfernen der Stützstrukturen vergleichsweise einfach möglich und erfordert wenig Aufwand.

In vielen Fällen werden die Stützstrukturen jedoch im Zuge des Aufbaus des Bauteils mit demselben additiven Fertigungsverfahren und aus demselben Material hergestellt, wie das Bauteil selbst. Üblicherweise handelt es sich dabei um miteinander verbundene Stützelemente mit oder ohne umlaufende Rahmenstruktur. Diese Stützelemente sind in der Regel unmittelbar unterhalb des Bauteils über Sollbruchstellen mit dem Bauteil verbunden. Zum Entfernen solcher Stützstrukturen von dem Bauteil nach

Beendigung des Herstellungsprozesses findet in der Regel eine mechanische Nachbearbeitung statt, bei der die Stützstrukturen mit Hilfe von Werkzeugen, wie beispielsweise Meisel, Säge, Zange usw. abgebrochen bzw. herausgebrochen werden . Anders ausgedrückt erfolgt das Entfernen solcher starrer, unflexibler Stützstrukturen zumeist dadurch, daß an den Sollbruchstellen Gewaltbrüche erzeugt werden, hervorgerufen durch Ziehen, Reißen oder ähnliche Kraftbeaufschlagungen an den Stützelementen. Die dafür notwendigen Kräfte sind vergleichsweise groß, so daß es im Zusammenhang mit dem Entfernen solcher Stützstrukturen oftmals zu Beschädigung der Bauteilöberfläche kommt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Entfernen einer Stützstruktur für ein mittels additiver Fertigung hergestelltes Bauteil auf eine besonders einfache Art und Weise zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 2 bzw. ein Bauteil nach Anspruch 3 bzw. eine Biegevorrichtung nach Anspruch 10 gelöst .

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen einer Stützstruktur eines mittels additiver Fertigung hergestellten Bauteils, wobei die Stützstruktur ein freies Ende und ein mit dem Bauteil verbunden festes Ende aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß das freie Ende der Stützstruktur durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition in eine Auslenkposition ausgelenkt wird derart, daß die Stützstruktur an definierter Stelle durch plastische Verformung eine

Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht (Anspruch 1) .

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau einer Stützstruktur eines mittels additiver Fertigung hergestellten Bauteils, wobei die Stützstruktur so aufgebaut wird, daß sie einerseits ein festes, mit dem Bauteil verbundenes Ende aufweist und daß sie andererseits ein freies Ende aufweist oder ein solches freies Ende nach dem Aufbau der Stützstruktur herstellbar ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Stützstruktur so aufgebaut wird, daß das freie Ende der Stützstruktur durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition in eine Auslenkposition auslenkbar ist derart, daß die Stützstruktur an definierter Stelle durch plastische Verformung eine

Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht (Anspruch 2).

Das erfindungsgemäße, mittels additiver Fertigung hergestellte Bauteil mit einer Stützstruktur, die ein freies Ende und ein festes mit dem Bauteil verbundenes Ende aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß das freie Ende der Stützstruktur durch

Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition in eine Auslenkposition auslenkbar ist derart, daß die Stützstruktur an definierter Stelle durch plastische Verformung eine Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht (Anspruch 3) .

Die erfindungsgemäße Biegevorrichtung zum Entfernen einer Stützstruktur eines mittels additiver Fertigung hergestellten Bauteils, wobei die Stützstruktur ein freies Ende und ein mit dem Bauteil verbundenes festes Ende aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Biegevorrichtung ausgebildet ist, das freie Ende der Stützstruktur durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition in eine Auslenkposition auszulenken derart, daß die Stützstruktur an definierter Stelle durch plastische Verformung eine Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht (Anspruch 10) .

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit den Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Bauteil sowie die Biegevorrichtung und umgekehrt.

Eine Grundidee der Erfindung ist es, eine Stützstruktur derart vorzusehen, daß sie zumindest in einer Raumrichtung flexibel und somit auslenkbar (biegbar) ist. Dies wird vorzugsweise durch eine geeignete geometrische Form der Stützstruktur in Verbindung mit einer geeigneten Änbindung der Stützstruktur an das Bauteil erreicht. Das Abtrennen der Stützen von dem Bauteil erfolgt dann nicht mehr durch das Einbringen großer Kräfte auf mehr oder weniger ungerichtete Art und Weise. Statt dessen wird ein freies Ende der Stützstruktur wiederholt (mehrfach) in die eine Raumrichtung ausgelenkt, so daß die Stützstruktur an einer definierten Stelle plastisch verformt wird (Dehnung/Stauchung) und auf diese Weise dort eine Kaltverfestigung erfolgt. Durch wenige Auslenkbewegungen des freien Endes der Stützstruktur findet mit anderen Worten eine Veränderung der

Materialeigenschaft der Stützstruktur an dieser Stelle statt, bis sich die Verformbarkeit (Duktilität) der Stützstruktur in diesem Bereich soweit verringert, daß sie dort bei einer weiteren (wiederholten) Auslenkung, d. h. bei einer erneuten

Beaufschlagung mit dem Biegemoment, bricht.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Stützstruktur nicht an beliebiger Stelle, sondern (zumindest) an ihrem dem freien Ende gegenüberliegenden feste Ende, insbesondere im Verbindungsbereich der Stützstruktur mit dem Bauteil, plastisch verformt, so daß dort die Kaltverfestigung erfolgt (Anspruch 4) . Der Bruch findet also an dem festen Ende der Stützstruktur statt, so daß vorteilhafterweise die gesamte Stützstruktur von dem Bauteil entfernt ist. Dieses gezielte, durch Kaltverfestigung provozierte Brechen des festen Endes erfolgt vorzugsweise in einem Bereich von

Sollbruchstellen, über die das feste Ende der Stützstruktur in einer Ausführungsform der Erfindung an dem Bauteil angebunden ist (Anspruch 5) . Die Sollbruchstellen können dabei derart ausgebildet sein, daß während des Entfernens der Stützstruktur keine Reste an dem Bauteil verbleiben.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auslenkbarkeit (Biegbarkeit) der Stützstruktur richtungsabhängig (Anspruch 6) , wobei diese Richtungsabhängigkeit hervorgerufen wird durch die Ausbildung der Stützstruktur (Geometrie, Formgebung usw.) und/oder die Ausbildung des Verbindungsbereiches, also die Art und Weise der Verbindung des festen Endes der Stützstruktur mit dem Bauteil. Das bedeutet einerseits, daß eine fehlende

Auslenkbarkeit in einer oder mehrerer Richtungen dafür genutzt werden kann, um trotz der Auslenkbarkeit der Stützstruktur die benötigte Stabilität während des Aufbauvorgangs zu

gewährleisten. So kann (bei einem pulverbasierten

Fertigungsverfahren) insbesondere die Stützstruktur in Bezug auf die Rakelrichtung ausgerichtet sein. Andererseits wird die Auslenkbarkeit in einer speziellen Richtung verwendet, um entsprechend darauf ausgerichtete Sollbruchstellen

bereitzustellen. Anders ausgedrückt können die Sollbruchstellen an die Auslenkrichtung angepaßt werden (oder umgekehrt) .

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das freie Ende der Stützstruktur in einer definierten Raumrichtung auslenkbar (Anspruch 7). Als ganz besonders vorteilhaft für das einfache Entfernen der Stützstruktur hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei der das freie Ende der Stützstruktur ausschließlich in einer einzigen definierten Raumrichtung auslenkbar ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Länge der Stützstruktur deutlich größer ist als ihre Höhe und Breite (Anspruch 8). Bei solchen länglichen bzw. gestreckten

Stützstrukturen handelt es sich insbesondere um Wände, Balken, Stäbe oder dergleichen. Das Auslenken der Stützstruktur erfolgt vorzugsweise durch ein Angreifen an dem freien Ende der

Stützstruktur, um einen besonders hohes Biegemoment zu erzielen. In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Stützstruktur eine Anzahl voneinander beabstandeter Stützwände (Anspruch 9) . Als Stützstruktur kommen dabei nicht nur einzelne, nicht miteinander verbundene Stützwände in Frage. Es ist ebenfalls denkbar, daß die Stützstruktur mehrere miteinander verbundene Stützwände umfaßt. Die die Stützwände miteinander verbindenden Verbindungselemente sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie die Auslenkungen nicht behindern. Hierbei können die Verbindungselemente der Stützwände sowohl derart ausgeführt sein, daß sie die Auslenkungen der Stützstruktur mitvollführen, als auch derart, daß sie diese Auslenkungen nicht mitvollführen .

Grundsätzlich bleibt es also bei der Entfernung der

Stützstrukturen durch mechanische Nachbearbeitung. Mit Hilfe der Erfindung können Stützstrukturen jedoch besonders einfach, vergleichsweise schnell sowie mit wenig Aufwand, insbesondere ohne viele Einzelschritte, entfernt werden. Das Entfernen der Stützstrukturen kann dabei auf besonders sichere, definierte Art und Weise durch gezielt herbeigeführte Brüche am festen Ende der Stützstrukturen, also an dem Ende, das mit dem Bauteil verbunden ist, hervorgerufen durch eine zuvor durchgeführte

Kaltverfestigung dieses Stützstrukturbereiches. Das Entfernen der Stützstrukturen kann dabei rückstandslos und vor allen Dingen ohne Beschädigung des Bauteils erfolgen. Dies stellt gegenüber den bekannten mechanischen Nachbehandlungsmethoden zum

Entfernen von Stützstrukturen einen wesentlichen Vorteil dar.

Zum Hervorrufen des Bruches einer Stützstruktur ist

erfindungsgemäß lediglich ein mehrfaches Auslenken der

Stützstruktur erforderlich, wobei dieses Auslenken mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand möglich ist, insbesondere dann, wenn das freie Ende der Stützstruktur in einer definierten ("weichen") Raumrichtung (im Sinn einer Vorzugsrichtung) auslenkbar ist. In den anderen Raumrichtungen kann die

Stützstruktur hingegen äußerst stabil ausgeführt sein. Die Stützstruktur ist dabei vorzugsweise derart ausgeführt, daß wenige Wiederholungen der Auslenkbewegung, d. h. wenige

Beaufschlagungen mit dem Biegemoment, beispielsweise vier bis acht Auslenkungen, ausreichend sind, um die notwendige

Kaltverfestigung hervorzurufen. Zu diesem Zweck ist die verwendete Stützstruktur vorzugsweise mit Sollbruchstellen ausgestattet, die das Material in einem vorzugsweise eng begrenzten Bereich, beispielsweise an Punkten, Linien oder Flächen, derart schwächen, daß ein Auslenken (Biegen) der Stützstruktur mit einer geringen Anzahl Wiederholungen ausreicht, um die Elastizitätsgrenze des Materials zu

überschreiten. Die Materialschwächung erfolgt dabei

vorzugsweise durch Wahl einer geeigneten geometrischen Form definierter Stützstrukturbereiche, beispielsweise durch eine Materialverjüngung. Aber auch eine Materialschwächung durch eine geeignete, lokal begrenzte Änderung der Materialeigenschaften der Stützstruktur ist möglich, beispielsweise hervorgerufen durch eine entsprechend angepaßte Herstellung der Stützstruktur oder eine nach der Herstellung durchgeführte Behandlung der Stützstruktur . Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Stützstrukturen materialsparend hergestellt werden, vor allem dann, wenn die Stützstrukturen als einzeln stehende Stützelemente ohne

Verbindungselemente ausgeführt sind. Zugleich können die Stützstrukturen besonders dünnwandig aufgebaut werden, ohne daß ihre Stützfunktion beeinträchtigt wird. Hierdurch lassen sie sich zugleich besonders schnell aufbauen. Erforderlichenfalls können die Stützstrukturen Verstärkungselemente zur Verstärkung aufweisen, beispielsweise in Gestalt von in Längsrichtung verlaufender Rippen oder dergleichen, ohne daß dadurch die leichte Entfernbarkeit wesentlich beeinträchtigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist also zusammenfassend - erstens - die erfindungsgemäße Stützstruktur im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten starren Strukturen aus einer Ausgangsposition (Nullposition) in eine Auslenkposition auslenkbar. Darüber hinaus ist - zweitens - die Stützstruktur vorzugsweise richtungsabhängig auslenkbar. Zudem ist - drittens - die Stützstruktur derart auslenkbar, daß in einem dafür vorgesehenen Bereich, vorzugsweise im Bereich der späteren Bruchstellen, insbesondere in einem Bereich von extra hierfür vorgesehenen Sollbruchstellen, eine Kaltverfestigung des Stützstrukturmaterials verfolgt, und zwar - viertens - soweit, daß sich die Materialeigenschaft des Stützstrukturmaterials in diesem Bereich derart verändert, daß bereits wenige

Auslenkbewegungen aus der Nullstellung heraus zu einem Bruch führen .

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte additive

Fertigungsverfahren beschränkt, insbesondere nicht auf bestimmte zum Aufbau der Stützstrukturen verwendete Verfahren oder Materialien. Wesentlich hier ist lediglich, daß die Stützstruktur in dem Bereich, in dem später der Bruch zum Entfernen der Stützstruktur stattfinden soll, insbesondere also an dem festen Ende der Stützstruktur, das den Verbindungsbereich mit dem Bauteil bildet, derart ausgeführt ist, daß dort eine Kaltverfestigung durch mechanische Beaufschlagung der

Stützstruktur erfolgen kann, insbesondere aufgrund eines Auslenkens des freien Endes der Stützstruktur durch

Beaufschlagung mit einem Biegemoment.

Vorzugsweise erfolgt das Entfernen der Stützstruktur

ausschließlich aufgrund des durch Auslenkung wie beschrieben hervorgerufenen Bruches, d.h. ohne daß es zusätzliche

Einwirkungen auf die Stützstruktur gibt, beispielsweise thermische, chemische oder andere mechanische Einwirkungen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Bauteil mit mehreren Stützwänden, Fig. 2 eine einzelne Stützwand.

Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei

Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.

Während einer pulverbasierten additiven Fertigung eines nicht näher beschriebenen Bauteils 1 werden unter Verwendung geeigneter, computererzeugter CAD-Daten und durch dem Fachmann geläufige Ansteuerung mittels geeigneter Computersoftware zugleich die benötigten Stützstrukturen in Form von Stützwänden 2 aufgebaut. Als Aufbaumaterial für das Bauteil 1 sowie die Stützwände 2 dient ein geeignetes Pulver, beispielsweise aus einem Metallmaterial .

Insgesamt sind für das Bauteil 1 mehrere voneinander

beabstandete, nicht miteinander verbundene Stützwände 2 vorgesehen. Dabei ist die Länge 3 der einzelnen Stützwände 2 deutlich größer als ihre Höhe 4 und Breite 5. Die Stützwände 2 sind dünnwandig, d.h. deren Höhe 4 ist deutlich kleiner als deren Breite 5. Die Längsrichtung 6 der Stützwände 2 verläuft senkrecht. Optional weisen die Stützwände 2 in Längsrichtung 6 verlaufende, mittig angeordnete Verstärkungselemente in Form von Stützrippen 7 auf.

Jede einzelne Stützwand 2 ist mit ihrem festen Ende 8, nämlich entlang ihrer Breite 5, unter Ausbildung einer Anzahl

Sollbruchstellen mit dem Bauteil 1 verbunden. In diesem Bereich, genauer gesagt an ihrer oberen Schmalseite 11, läuft die Stützwand 2 in eine Mehrzahl von Zähnen 12 aus und bindet nur noch an den Zahnspitzen punktuell an dem Bauteil 1 an. Die

Verbindungspunkte liegen dabei auf einer Linie 13.

Die gegenüberliegenden Enden der Stützwände 2 sind

beispielsweise mit einer in Fig. 1 angedeuteten Aufbauplattform 14 verbunden. Nach der Fertigstellung des Bauteils 1 werden die Stützwände 2 nahe der Aufbauplattform 14 von dieser getrennt, wodurch den festen Enden 8 gegenüberliegende freie Enden 9 der Stützwände 2 entstehen. Das Trennen erfolgt mit Hilfe eines geeigneten Trennverfahrens, beispielsweise mittels Schneidens oder Fräsens.

Die Anordnung der Stützwände 2 in Bezug auf das Bauteil 1 bzw. die Aufbauplattform 14 richtet sich in erster Linie danach, daß die Stützwände 2 ihre Stützfunktion sowie ihre übrigen Funktionen erfüllen können. Bei Verwendung von Stützwänden 2, deren Design mit Blick auf einen besonders geringen Materialverbrauch optimiert ist, besonders bei der Verwendung besonders

dünnwandiger Stützwände, kann die Anordnung der Stützwände 2 auch hinsichtlich anderer Parameter variiert werden. Bei dem zum Einsatz kommenden Fertigungsverfahren wird beispielsweise das pulverförmige Aufbaumaterial mit Hilfe einer Rakel (nicht abgebildet) aufgebracht. Die Stützwände 2 können dabei derart angeordnet sein, daß sie in Rakelrichtung, also parallel zu der Bewegungsrichtung 15 der Rakel verlaufen. Aufgrund ihrer

Steifigkeit überstehen die Stützwände 2, sofern sie mit den Stützrippen 7 oder anderen geeigneten Verstärkungselementen versehen sind, auch ein Überstreichen einer Rakel mit harter Klinge. Bei einer Rakel mit einer weichen Gummilippe oder dergleichen können die Stützwände 2 auch quer zur Rakelrichtung 15 angeordnet sein.

Die Ausführung und Anordnung Stützwand 2 sowie die Ausführung und Anordnung der Sollbruchstellen 12, sind so gewählt, daß die Auslenkbarkeit des freien Endes 9 der Stützwand 2

richtungsabhängig ist, nämlich derart, daß das freie Ende 9 der Stützwand 2 in einer einzigen definierten Raumrichtung, der "weichen" Richtung, auslenkbar ist, also durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt in diese Raumrichtung aus einer Ausgangsposition 16 in eine Auslenkposition 17 auslenkbar ist derart, daß die Stützwand 2 an ihrem festen Ende 8 durch plastische Verformung, insbesondere Längsverformung, eine Kaltverfestigung erfährt, bis sich die Verformbarkeit

(Duktilität) des festen Endes 8 der Stützwand 2, insbesondere im Bereich der Sollbruchstellen 12, derart verringert, daß die

Stützwand 2 an ihrem festen Ende 8, insbesondere im Bereich der Sollbruchstellen 12, bei einer erneuten Auslenkung, d. h. bei einer nochmaligen Beaufschlagung mit einem Biegemoment, bricht. Mit anderen Worten bilden die Zähne 12 mit ihren Spitzen die Sollbruchstellen der Stützwand 2, also denjenigen Bereich bzw. diejenigen Bereiche der Stützstruktur, die aufgrund einer Materialschwächung, hier bedingt durch die Formgebung der Zähne, eine Kaltverfestigung ermöglichen. An den Zahnspitzen wird durch das mehrfache Biegen der Stützwand 2 als erstes die

Elastizitätsgrenze des Materials überschritten, so daß es zu der gewünschten Kaltverfestigung kommt.

Anstelle der spitz zulaufenden Zähne 12 sind andere geometrische Formen und/oder Bereiche mit veränderten Materialeigenschaften möglich, um innerhalb der Stützstruktur geeignete

Sollbruchstellen bereitzustellen .

In dem hier skizzierten Beispiel lassen sich die Stützwände 2 um eine in Querrichtung 18 der Stützwand2 , d.h. senkrecht zur Mittellängsachse der Stützwand 2 liegende Querachse 19 auslenken (verbiegen) , wobei diese Querachse 19 im Bereich der

Sollbruchstellen (Zähne) 12 verläuft. Es gibt nur eine einzige Raumrichtung für die Auslenkung, nämlich senkrecht zu dieser Querachse 19. In Fig. 2 ist diese Auslenkrichtung mit Pfeilen 21 nach beiden Seiten der Ausgangsposition 16 angedeutet. Zu diesem Zweck ist eine geeignete Biegevorrichtung (nicht abgebildet) vorgesehen, mit deren Hilfe die Stützwand 2 an ihrem freien Ende 9, insbesondere im Bereich oder in der Nähe ihrer unteren Schmalseite 22 mit einem definierten Biegemoment beaufschlagt wird, beispielsweise durch eine seitlich oder von unten an dem freien Ende angreifende Kraft. Vorzugsweise ist die Biegevorrichtung derart ausgeführt, daß sie die Kraft in Auslenkrichtung 21 auf die Stützwand 2 überträgt. Die Biegevorrichtung kann dabei manuell oder motorisch angetrieben sein ,

Die Länge 3 der Stützwand 2 entspricht dabei im wesentlichen dem Abstand der Wirklinie der am freien Ende 9 wirkenden Kraft (F) zum festen Ende 8 der Stützwand 2. Anders ausgedrückt entspricht diese Länge (1) dem Hebelarm, so daß für das Biegemoment (M) gilt: M = F x 1. Dadurch wird die Stützwand wiederholt aus der Ausgangsposition 16 in die in Fig. 2 angedeutete Auslenkposition 17 ausgelenkt. Mit kleinen Hebelkräften können dabei

vergleichsweise große Biegemomente erzeugt werden.

Vorteilhafterweise wird die Stützwand 2 aus ihrer Nullstellung 16 dabei vergleichsweise weit ausgelenkt, so daß es zu besonders großen Dehnungs- bzw. Stauchungsprozessen im Inneren der Stützwand 2, insbesondere im Verbindungsbereich mit dem Bauteil 2 , also im Bereich der Sollbruchstellen 12 kommt. Nach wenigen Wiederholungen des Auslenkvorgangs brechen die Stützwände 2 an den Sollbruchstellen 12 sauber und definiert ab. Dadurch, daß die für das Entfernen der Stützwände 2 notwendigen Auslenkungen auf besonders definierte Weise zu erfolgen haben, insbesondere bei einer richtungsabhängigen Auslenkbarkeit der Stützwände 2, ist ein automatisiertes Verfahren zum Entfernen der Stützwände 2, vorzugsweise unter Einsatz einer motorisch antreibbaren Biegevorrichtung, besonders einfach realisierbar.

Sind an einem Bauteil 1 Stützwände 2 auf unterschiedliche Weise, insbesondere in voneinander verschiedener Ausrichtung

angebracht, so wie in dem dargestellten Beispiel, erfolgt (gegebenenfalls nacheinander) das Entfernen der Stützwände 2 durch entsprechendes Auslenken der freien Enden9 der Stützwände 2 in verschiedene Richtungen. In einer nicht illustrierten Ausführungsform der Erfindung sind die Stützstrukturen, hier die Stützwände 2, in bestimmten, vorzugsweise regelmäßigen Abständen entlang ihrer Längsrichtung 6 mit Söllbruchstellen versehen, beispielsweise in Gestalt geeigneter Materialverjüngungen. Mit anderen Worten können

Sollbruchstellen nicht nur unmittelbar an dem Bauteil 1, sondern auch von dem Bauteil 1 beabstandet im weiteren Verlauf der Stützwände 2 vorgesehen sein. Die Stützwände 2 weisen

beispielsweise mehrere von Sollbruchstellen voneinander getrennte Längsabschnitte auf. Auf diese Weise kann das vollständige Entfernen der Stützstrukturen erforderlichenfalls Abschnitt für Abschnitt erfolgen .

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein .

Bezugszeichenliste

1 Bauteil

2 Stützwand

3 Länge

4 Höhe

5 Breite

6 Längsrichtung

7 Stützrippe

8 festes Ende

9 freies Ende

10 (frei )

11 obere Schmalseite

12 Zahn, Sollbruchstelle 13 punktuelle Verbindungslinie

14 Aufbauplattform

15 Bewegungsrichtung der Rakel

16 Ausgangsposition, Nullposition

17 Auslenkposition

18 Querrichtung

19 Querachse

20 (frei)

21 Auslenkrichtung

22 untere Schmalseite

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Entfernen einer Stützstruktur (2) eines mittels additiver Fertigung hergestellten Bauteils (1), wobei die Stützstruktur (2) ein freies Ende (9) und ein festes Ende (8) aufweist, wobei das feste Ende (8) mit dem Bauteil (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (9) der

Stützstruktur (2) durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition (16) in eine

Auslenkposition (17) ausgelenkt wird derart, daß die

Stützstruktur (2) an definierter Stelle durch plastische Verformung eine Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur (2) an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht.

2. Verfahren zum Aufbau einer Stützstruktur (2) eines mittels additiver Fertigung hergestellten Bauteils (1), wobei die Stützstruktur (2) so aufgebaut wird, daß sie ein festes Ende (8) aufweist, das mit Bauteil (1) verbunden ist und daß sie ein freies Ende (9) aufweist oder ein solches freies Ende (9) nach dem Aufbau der Stützstruktur (2) herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (2) so aufgebaut wird, daß das freie Ende (9) der Stützstruktur (2) durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition (16) in eine Auslenkposition (17) auslenkbar ist derart, daß die

Stützstruktur (2) an definierter Stelle durch plastische

Verformung eine Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur (2) an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht.

3. Mittels additiver Fertigung hergestelltes Bauteil (1) mit einer Stützstruktur (2), die ein freies Ende (9) und ein festes Ende (8) aufweist, wobei das feste Ende (8) mit dem Bauteil (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (9) der Stützstruktur (2) durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition (16) in eine Auslenkposition (17) auslenkbar ist derart, daß die

4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der definierten Stelle der Stützstruktur (2) um ihr festes Ende (8) handelt.

5. Bauteil (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Ende (8) der Stützstruktur (2) unter Ausbildung einer Anzahl Sollbruchstellen (12) mit dem Bauteil (1) verbunden ist.

6. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (2) derart ausgebildet ist und/oder daß das feste Ende (8) der Stützstruktur (2) derart mit dem Bauteil (1) verbunden ist, daß die Auslenkbarkeit des freien Endes (9) der Stützstruktur (2) richtungsabhängig ist.

7. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (9) der Stützstruktur (2) in einer definierten Raumrichtung (21) auslenkbar ist.

8. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (3) der Stützstruktur (2) deutlich größer ist als ihre Höhe (4) und Breite (5).

9. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (2) eine Stützwand ist.

10. Biegevorrichtung zum Entfernen einer Stützstruktur (2) eines mittels additiver Fertigung hergestellten Bauteils (1) , wobei die Stützstruktur (2) ein freies Ende (9) und ein festes Ende (8) aufweist, wobei das feste Ende (8) mit dem Bauteil (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegevorrichtung

ausgebildet ist, das freie Ende (9) der Stützstruktur (2) durch Beaufschlagung mit einem Biegemoment wiederholt aus einer Ausgangsposition (16) in eine Auslenkposition (17) auszulenken derart, daß die Stützstruktur (2) an definierter Stelle durch plastische Verformung eine Kaltverfestigung erfährt, bis die Stützstruktur (2) an dieser Stelle bei einer weiteren Auslenkung bricht .