WO2018141476A1 - Automated separation of support structures from a powder-bed-based additively manufactured component - Google Patents

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WO2018141476A1
WO2018141476A1 PCT/EP2018/000039 EP2018000039W WO2018141476A1 WO 2018141476 A1 WO2018141476 A1 WO 2018141476A1 EP 2018000039 W EP2018000039 W EP 2018000039W WO 2018141476 A1 WO2018141476 A1 WO 2018141476A1
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support structure
cavity
platform
support
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PCT/EP2018/000039
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Vasily Ploshikhin
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Amsis Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for powder bed-based additive manufacturing of at least one component, one or more powder bed-based additively manufactured component (s) having a support structure, a method for automatically separating a support structure from one or more powder bed-based Additive manufactured component (s), a method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component / components of a construction platform, a method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component (s) and from a construction platform as well as a plant for carrying out the process for powder bed-based additive production of at least one component and / or for carrying out the method for automatically separating a support structure from one or more powder bed-based additively manufactured component (s), a construction platform, a method for calculating geometry description data of one or more component (s) having a support structure and a corresponding computational product.
  • Support structures are intended as an additional building material to prevent a lowering of components in the space or their delay.
  • the danger for lowering and delay is particularly great as long as the components have not yet reached their final strength. Distortion can be caused, for example, by uneven cooling or uneven drying or setting of a component.
  • the delay primarily means the loss of dimensional accuracy of a component.
  • CONFIRMED GS OPIE The lowering of a component or a component portion can lead to form deviation or in the worst case to a release layer.
  • a separating layer means the interruption of the layer composite and thus also of the component.
  • the support structures usually bind directly to the component. After completion of the construction process, the support structures must be removed in the post process.
  • Support structures are predominantly used in processes in which the building material is liquid or flowable during the application.
  • the unbound powder primarily supports the components. If the component density increases during manufacture, the components can sink in the powder bed. Therefore, supporting structures can also be used here.
  • supporting structures can also be used here.
  • heat can be dissipated into the build platform via the support structure.
  • the construction data of the support structures as part of the geometry description data are automatically created by the machine software in the pre-process and can be optimized by the operator.
  • selective fusion or sintering of surface-applied powder with high-energy radiation e.g. Laser sintering
  • selective bonding of sheet applied powder with a binder printhead e.g. 3D printing
  • selectively polymerizing a photosensitive resin with UV radiation e.g. Stereolithography or Digital Light Processing (DLP)
  • formless building material is applied flat and then selectively cured.
  • the building material can be both liquid or pasty and powdery.
  • the support structures are constructed from the same building material as the component itself.
  • the support structure can be both a fine column structure and a statically optimized grid construction.
  • the support structures do not rest on the entire surface of the component. They are mainly used in the production of so-called "down-faces" (overhangs) in components.
  • the support structure can also end in the powder bed. It then serves more for heat dissipation.
  • the support structure does not necessarily have to be connected to the build platform, but may also be connected to both ends with the component.
  • the support structure does not have to end up at the bottom of a component. It can also be attached to one side and / or top of the component.
  • the separation of the support structures of a powder bed-based additively manufactured component is currently carried out in a post-processing step (post process) by a very complex manual labor.
  • the support structures are broken out, cut off, sawn off, ground or etched. This is a significant part of the total production time and thus significant (additional) manufacturing costs.
  • the present invention is therefore based on the object, an automated separation of the support structures of one or more powder bed-based additive manufactured component (s) and / or allow the build platform.
  • this object is achieved by a method for powder bed-based additive manufacturing of at least one component, in which
  • Powder from which at least one component is to be produced, is applied in layers as a powder bed on a building platform,
  • the at least one component by local melting of the powder is produced in layers and -
  • a support structure is produced together with the at least one component, which supports the at least one component at support points, wherein a structure of the at least one component, the support structure and the building platform is produced with at least one cavity which is designed so that when acted upon the cavity with an active medium with a predetermined pressure of this cavity, the pressure load so long without breakage, until at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the building platform and the support structure or at least one connection point between different parts the support structure is broken by the pressure load.
  • Both the support points and the connection points can also be surfaces.
  • the active medium or the active media or at least one of the active media can / can, for example
  • inert gas such as argon, helium or carbon dioxide (C0 2 )
  • a powder bed-based additively manufactured component having a support structure which supports the at least one component at support points, wherein a structure comprising at least one component, a support structure and a build platform has at least one cavity, which is designed so that when exposed to the cavity with an active medium with a predetermined pressure of the cavity, the pressure load so long without break tolerates at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the build platform and the support structure or at least one joint between different parts of the support structure is broken by this pressure load.
  • this object is achieved by a method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component (s), in particular according to one of claims 21 to 26 and / or a construction platform, wherein the support structure with the component or the Components or the construction platform is connected and comprises a structure of the at least one component, a support structure which supports the at least one component at support points, and a construction platform at least one cavity comprises
  • a construction space housing with a construction platform for supporting one or more powder bed-based additive to be manufactured component / components
  • a layer preparation device for preparing respective powder layers on the building platform
  • an irradiation device for irradiating the respectively last-prepared powder layer on the construction platform in accordance with geometry description data of the component or components to be manufactured and the associated support structure
  • a control device for controlling the irradiation device in accordance with the geometry description data.
  • the object is achieved by a system or a system module for the automatic separation of a support structure of one or more powder bed-based additive manufactured component (s), in particular according to one of claims 21 to 26, and / or a construction platform, wherein the support structure with the Component or the components or construction platform is connected and a structure of the at least one component, a support structure, which supports the at least one component at support points, and a building platform at least one cavity, comprising a Wirlanediummakerss Rhein, which for controlling the loading of the cavity or at least one of the cavities with at least one active medium with a Wirkmediuman gleich founded of the component or at least one of the components and / or the support structure can be brought into fluid communication.
  • this object is achieved by a method for calculating geometry description data of one or more component / components with a support structure according to one of claims 21 to 26, wherein for a predefinable pressure, the geometry of the support structure is designed so that the expansion of each point of the wall of the Cavity or one of the cavities under pressure load is lower than the value of the breaking elongation of a material from which the component is to be built, and at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the building platform and the support structure an elongation is reached which is equal to or higher than the value of the elongation at break of the material from which the component is to be built.
  • the present invention provides a computer program product that includes computer readable instructions that, when executed on a suitable system, perform a method according to any one of claims 1 to 20 and 32 to 36.
  • the cavity or at least one of the cavities partially from at least one component, in particular its underside or a part thereof, a part of the support structure, in particular a wall, the the build platform and the component connects, and the build platform is limited and in which there are support elements that connect the build platform and the component at the support points.
  • the cavity or at least one of the cavities is bounded in part by the at least one component, in particular by its underside or a part thereof or by the construction platform or a part thereof and a component, in particular a wall, of the support structure Surface of the component of the support structure on the side of the cavity with the component or with the building platform directly and / or is connected by support elements.
  • the wall or the walls of the cavity or at least one of the cavities is / are completely a component of a support structure, in particular a support element, which connects the construction platform and the component at the support points.
  • the wall (s) of the cavity or at least one of the cavities has / have at least one resilient wall portion which, upon pressurization of the cavity, has a greater deformation without break than the remaining wall of the cavity.
  • the at least one resilient wall section in sectional view has a symmetrical or asymmetric zigzag line course or a symmetrical or asymmetrical curved line course.
  • the at least one connection point between the component or one of the components and the support structure and / or the at least one connection point between the construction platform and the support structure and / or the at least one connection point between different parts of the support structure has / have a predetermined breaking point.
  • the connecting surface of the at least one connection point between the support structure and the component or at least one of the components and / or between the support structure and the building platform in sectional view parallel to the surface of the at least one component or the building platform in one direction, preferably continuously, for control the process of disconnecting.
  • connection surfaces of at least two connection points between the support structure and the component or at least one of the components and / or between the support structure and the construction platform in sectional view parallel to the surface of the component or the build platform are designed uniquely large, so that at the same pressure load, the joint with a smaller joint surface breaks earlier than the joint with a larger joint surface.
  • the pressurization takes place in stages, wherein in a first stage, a first pressure is used and in a second stage and all other stages, an ever higher pressure is used.
  • the wall or the walls of the cavity have / have a plurality of resilient wall sections, which are designed such that a first resilient wall section has a highest deformability and a second resilient wall section and further resilient wall sections have an ever lower deformability at a same stage of the pressurization ,
  • the resilient wall portions are designed such that a deformation of the first resilient wall portion in the first stage of pressurization, a deformation of the second resilient wall portion in the second stage of pressurization and a deformation of each other compliant wall portion in a corresponding Level of pressurization are the same or comparable.
  • the cavity may be part of a larger cavity, which is a part of the support structure and separately with pressure, preferably different stages, can be acted upon.
  • the structure has at least one cavity, which is partially bounded by at least one component, and at least one cavity, which is partially bounded by the construction platform, and the support elements of the at least one component and of the building platform separated by the at least one cavity, which is partially bounded by the at least one component, and the at least one cavity, which is partially bounded by the construction platform, at the same time or almost simultaneously or chronologically successively acted upon by a working medium with a predetermined positive or negative pressure become.
  • a treatment of the entire component or of all components or of a respective part thereof is carried out by passing an active medium through the cavity or at least one of the cavities.
  • the treatment comprises a passage of pressurized air for removing loose powder located in the cavity and takes place before the pressurization of the cavity for separating the connection points between the component and the support structure or between the component and the building platform.
  • the treatment may comprise a cooling, heating or maintaining a temperature (temperature control), and / or a pressure treatment.
  • the powder bed-based additively manufactured component, the cavity or at least one of the cavities partially from at least one component, in particular its underside or a part thereof, a component of the support structure, in particular a wall, the building platform and the component connects, and the build platform are limited and in which there are support elements that connect the construction platform and the component at the support points.
  • the cavity or at least one of the cavities is bounded in part by the at least one component, in particular by its underside or a part thereof or by the construction platform or a part thereof and a component, in particular a wall, of the support structure Surface of the component of the support structure on the side of the cavity with the component or with the building platform directly and / or is connected by support elements.
  • the wall or the walls of the cavity or at least one of the cavities is part of a support element / which is the at least one component with the construction platform or the at least one component with a part of Support structure or the building platform with a part of the support structure or different parts of the support structure interconnects.
  • the component (s) comprise / comprise at least one active medium inlet for selectively selectively exposing the at least one cavity to an active medium with an overpressure or underpressure.
  • the at least one connection point between the component or one of the components and the support structure and / or the at least one connection point between the construction platform and the support structure and / or the at least one connection point between different parts of the support structure has / have a predetermined breaking point ,
  • this further comprises an active medium supply device, which for the controlled loading of the cavity or at least one of the cavities with at least one active medium with a Wirlanediuman gleich vibration of the component or at least one the components and / or the support structure can be brought into connection.
  • the system may include a post-processing device integrated in the package housing or separate therefrom for separating a non-broken wall of the cavity remaining after pressurizing the cavity on the component or on a build platform by means of another separation method, in particular milling or laser cutting.
  • a post-processing device integrated in the package housing or separate therefrom for separating a non-broken wall of the cavity remaining after pressurizing the cavity on the component or on a build platform by means of another separation method, in particular milling or laser cutting.
  • the plant or the plant module for automatic separation of a support structure a post-processing device for separating a remaining after the pressurization of the cavity on the component or on a building platform, not broken wall of the cavity by means of another separation process, in particular milling or laser cutting on.
  • a post-processing device for separating a remaining after the pressurization of the cavity on the component or on a building platform, not broken wall of the cavity by means of another separation process, in particular milling or laser cutting on.
  • at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or the at least one connection point between the build platform and the support structure is specifically designed such that the connection surface of this connection point continuously increases in a predetermined direction, so that the separation of this connection point takes place in this direction.
  • connection surfaces of at least two connection points between the support structure and the component or one of the components or between the support structure and the construction platform are designed unequally unequal, so that at the same pressure load, the junction with a smaller connection surface breaks earlier than the Joint with a larger interface.
  • the geometric orientation of a portion of the walls of a cavity on the side of the support structure is calculated in accordance with a surface caused by a parallel displacement of at least a portion of the cavity-limiting component surface in a normal direction to that surface he follows.
  • a calculation module for the interpretation of the geometry description data of one or more component / components may be present with a support structure.
  • an interface for exporting the calculated geometry description data may be present.
  • the support structure may be designed on the building platform side as well as on the component side.
  • the separation of the support structure from a construction platform can be carried out analogously to and / or simultaneously with the separation of the support structure of the component components.
  • the present invention is based on the surprising finding that the separation of the supports or at least part of the supports from the component can occur as a result of deformation of the support structure caused by pressurization with an active medium.
  • a pressurization can be realized by providing the cavities through which the active medium can be passed.
  • the support structure acquires additional functionality of "self-separation."
  • a very large part of the supports can be separated from the component, and the walls of the cavity should be held during the pressure loading or separation of the supports. They can be separated from the component in a next step with other separation methods, such as milling or laser cutting, automatically.
  • the supports can only be positioned in places that are easily accessible, so that the subsequent removal of the supports would be possible.
  • the supports can also be arranged on the outside not or difficult to reach places.
  • Any permanent walls of the cavity associated with the component may, at least in one particular embodiment, preferably be positioned at locations readily accessible from the outside so that in a subsequent step they may be treated by methods such as e.g. Milling or laser cutting, in a, preferably automated, mode can be easily separated.
  • the pressurization with an active medium has the advantage of a uniform load (hydrostatic pressure) of the component and the support structure, at least in one particular embodiment.
  • An even load during the separation of the columns "spares" the component from a strong deformation.
  • Figure 1 is a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a particular embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a sectional view taken along the line II - II in Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to another particular embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a sectional view taken along the line IV - IV in Figure 3;
  • Figure 5 shows various stages of a method for automatically separating at least part of a support structure from the component according to Figures 1 and 2 or 3 and 4 according to a particular embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a sectional view along the line VI-VI in FIG. 7 of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a further particular embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a sectional view taken along the line VII - VII in Figure 6;
  • Figure 8 is a sectional view taken along the line VIII - VIII in Figure 7;
  • FIG. 9 shows a sectional view along the line IX - IX in FIG. 10 of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a further particular embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a sectional view taken along the line X - X in Figure 9;
  • Figure 1 1 is a sectional view taken along the line XI - XI in Figure 10;
  • Figure 12 shows various stages of a method for automatically separating at least a part of a support structure from the component according to Figures 6 to 8 or 9 to 1 1 according to a particular embodiment of the present invention
  • FIG. 13 shows a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a further particular embodiment of the present invention
  • Figure 14 is a sectional view taken along the line XIV - XIV in Figure 13;
  • FIG. 15 shows various stages of a method for automatically separating at least part of a support structure from the component according to FIGS. 13 and 14 according to a particular embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a sectional view of a powder bed-based additive-fabricated component having a support structure according to another particular embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a sectional view of a powder bed-based additive-fabricated component having a support structure according to another particular embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a sectional view of a powder bed-based additive-fabricated component having a support structure according to another particular embodiment of the present invention
  • Fig. 19 is a sectional view taken along the line XIX-XIX in Fig. 18;
  • Figure 20 is a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to another particular embodiment of the present invention.
  • Fig. 21 is a sectional view taken along the line XXI-XXI in Fig. 20;
  • FIG. 22 shows a detail of FIG. 20
  • Figure 23 is a sectional view taken along the line XXIII - XXIII in Figure 22;
  • FIG. 24 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 22;
  • Fig. 25 is a sectional view taken along the line XXV-XXV in Fig. 24;
  • Figures 26 to 36 are views of a powder bed based additive manufactured component with a support structure according to another particular embodiment of the invention.
  • Figures 1 and 2 show a powder bed-based additively manufactured component 10 with a support structure 12 according to a particular embodiment of the present invention in a sectional view and along the line II-II in Figure 1 ( Figure 2).
  • the support structure 12 is located between a lower construction platform 14 and the upper component 10 and supports the component 10 at support points 16.
  • the support points 16 are located on the underside 18 of the component.
  • the support structure 12 includes an outer wall 28, which in this example is arranged in a rectangle and which directly connects the build platform 14 and the component 10 in this example, as well as inner support elements 30 that support the build platform 14 and the component 18 at the support points 16 will be discussed in more detail below.
  • the outer wall 28 is connected to right and left sides 20 and 22 and front and rear sides 24 and 26 of the component 10.
  • the structure 32 of the component 10, the support structure 12 and the building platform 14 has a cavity 34 which extends from the underside 18 and the sides 20 to 26 of the component 10 and from the wall 28 of the support structure 12 and from a part of the top 36 the construction platform 14 is limited and in which the support elements 30 are located.
  • the wall 28 in this example has a circumferential resilient wall section 38 which, upon pressure of the cavity 34, has a greater deformation without fracture than the remaining wall of the cavity 34 (see FIG. 5).
  • the construction platform 14 has an opening (passage opening) 40 arranged centrally in this example as the active medium inlet and if necessary. also - outlet on.
  • the support members 30 are designed needle-shaped in this example.
  • the support members 30 taper continuously from the side of the build platform 14 to the side of the component 10 in this example. In this example, there are twelve support members 30 within the cavity 34.
  • FIGS. 3 and 4 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 only in that the support elements 30 are not needle-shaped but plate-shaped. In addition, only four instead of twelve inner support members 30 are present in this example.
  • FIGS. 1 and 2 as well as 3 and 4 can be produced, for example, by a process for powder bed-based additive manufacturing, in which powder (not shown) from which the component 10 is to be produced is laid in layers is applied as a powder bed (not shown) on a building platform 14, the component 10 is made by local melting of the powder in layers and is produced together with the component 10, the support structure 12, the the component 10 is supported on the support points 16, wherein the structure 32 is made of the component 10, the support structure 12 and the build platform 14 with the cavity 34, from the bottom 18 and the sides 20 to 26 of the component 10, the wall 28th , which connects the build platform 14 and the component 10, and the upper side 36 of the build platform 14 is limited and in which the support elements 30 are that connect the build platform 14 and the component 10 at the support points 16.
  • FIG. 5 shows by way of example how, for example, in the two embodiments shown in FIGS. 1 to 4 a separation of the component 10 from the upper ends of the support elements 30 at the connection points 42, which in this case coincide with the support points 16, under pressure by means of an active medium, pressurized through the opening 40 in the build platform 14 in this example from below into the cavity 34.
  • the wall 28 Since the wall 28 has a resilient wall portion 38, it withstands the pressure P (see Figures 5 (a) and (b)) and also does not detach at its upper end from the component 10, while the aforementioned joints 42 between the Bottom 18 of the component 10 and the upper ends of the support members 30 are broken or separated (see Figure 5 (b)).
  • the outer elements of the support structure 12, in this example the wall 28, can then be separated, for example by preferably automatic milling on the component 10 thereafter.
  • FIGS. 6 to 8 show a further exemplary embodiment of a powder-bed-based additive-fabricated component 100 having a support structure 112 which supports the component 100 at three support points or lines or surfaces 116 on the underside 118 of the component 100 in this example an outer wall 128, which is rectangular in this example, and in this example has an inner support member 130 disposed between a lower build platform 114 and the upper component 100.
  • Fig. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI of Fig. 7
  • Fig. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in Fig. 6
  • Fig. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII in Fig. 7.
  • the structure 132 of the component 100, the support structure 1 12 and the build platform 114 has a cavity 134 which from the bottom 1 18 of the component 100, of the wall 128 of the support structure 112 and of a portion of the top 136 of the building platform. 1 14 is limited.
  • the supporting element 130 which is centrally arranged in this example on the lower side 1 18 of the component 100 and supports the component 100 at the support point 16, is not directly connected to the upper side 136 of the building platform 114, but is connected to the inner surface via a resilient part 138 139 of the wall 128 connected.
  • the resilient member 138 has the shape of a symmetrical in this example pointed roof.
  • the two parts 138 form in this example an angle of about 90 °.
  • the delivery of an active medium does not take place via an opening in the build platform, but via openings 140 and 141 as the active medium inlet and / or outlet.
  • FIGS. 9 to 11 essentially differs from the embodiment shown in FIGS. 6 to 8 in that the support element 130 is not needle-shaped, tapering from bottom to top, but instead has a top or wall shape , spaced through passage openings 129 and interposed predetermined breaking points 131 is formed. Furthermore, the resilient part 138 in the sectional view shown in Figure 1 1 is not pointed roof-shaped, but formed with a blunt top.
  • FIG. 12 now shows a method for preferably automatically separating at least a part of the support structure 112 of the embodiments shown in FIGS. 6 to 11 by applying pressure P through at least one of the openings 140 and 141 141 may be closed to build up a pressure in the cavity 134. Since the portion 138 is compliant while the support member 130 is at least stiffer than the compliant portion 138, the upper end of the support member 130 at the junction 142 corresponding to the support point 16 in the center of the bottom surface 118 of the component 100 is severed ( see Figure 12 (b)). The outer ones Elements of the support structure 112, in this example the wall 128, can then be separated from the component 100, for example by preferably automatic milling.
  • Figures 13 and 14 show another embodiment of a powdered-based additive-fabricated component 200 according to a particular embodiment of the present invention having a support structure 212 disposed between a lower build platform 214 and the upper component 200 and the component 200 in place therein Example a total of eleven support points 216 supports. More specifically, Fig. 13 is a sectional view taken along the line XIII-XIII in Fig. 14, and Fig. 14 is a sectional view taken along the line XIV in Fig. 13.
  • the formation 232 of the component 200, the support structure 212 and the build platform 214 has a cavity 234, wherein the wall 228 of the cavity 234 is part of a support member 230 which connects the component 200 with the build platform 214.
  • the wall 228 of the cavity 234 has a resilient wall portion 238 which, upon pressurization of the cavity 234, experiences a greater deformation without fracture than the remainder of the wall of the cavity.
  • the support element 230 is connected to the component 200 at a support point 216 which is arranged centrally on the underside 218 of the component 200 in this example.
  • the component 200 is connected to the build platform 214 via four bar or columnar support members 230 in this example, or is supported over the build platform 214 thereabove.
  • the central in this example four support members 230 are above the respective cavity 234 to the side of the component 200 in the form of a needle, tapering from bottom to top, designed.
  • Below the respective cavity 234, the respective support member 230 is substantially rod-or. designed columnar and has an opening or a channel 240 for insertion and / or omission of an active medium (not shown).
  • FIG. 15 shows how the respective cavity 234, when acted upon by pressure P by means of an active medium, passes through the channel 240 from a substantially oval shape with a vertical longitudinal axis (see FIG. 15 (a)) into a substantially round shape (see FIG. 15 (b)) and the support elements 230 at the connection point 242, which corresponds to the respective support point 216, is separated from the underside 218 of the component 200.
  • 16 shows, in principle, a component 300 having a support structure 312 according to a particular embodiment of the present invention, wherein the support structure 312 is in principle a plurality of the support elements 130, shown for example in FIGS. 6 to 8 and 9 to 11, here identified as support elements 330 , includes.
  • the resilient parts 338 are supported on an outer wall 328 of the cavity 334 and on the lower sockets 339.
  • each two parts 438 in sectional view form an asymmetrical pointed roof with an angle which is smaller than 90 °.
  • FIG. 18 The embodiment of a component 500 with a support structure 512 shown in FIG. 18 essentially differs from the embodiment shown in FIG. 16 in that the support structure does not comprise any needle-shaped support elements but only the resilient parts 538, the pedestals 539 and the outer wall 528 (see Figure 18 (a)).
  • the support structure does not comprise any needle-shaped support elements but only the resilient parts 538, the pedestals 539 and the outer wall 528 (see Figure 18 (a)).
  • FIG. 19 shows a thickness d of the linear connection point 516 and predetermined breaking points 546 between the passage openings 544.
  • Figure 20 is a sectional view taken along the line XX - XX in Figure 21 (top) and Figure 21 (bottom) is a sectional view taken along the line XXI - XXI in Figure 20 of another component 600 having a support structure 612 between a lower building platform
  • the build platform 614 has two lateral, vertically extending openings 602 and 603 in this example, which are for the inlet and / or outlet of an active medium (not shown) having a respective active medium inlet opening 604, 605 and / or outlet in the support structure 612 and further openings 606 and 607 in an inner wall 629 of the support structure 612 is in active medium connection, such that an active medium can be given under pressure from a active medium supply device via the active-medium connection device 608 or 609 (shown only in FIG. 20) into a cavity 634.
  • Fig. 22 is a sectional view taken along a line XXII - XXII in Fig. 23 and Fig. 23 is a sectional view taken along the line XXIII - XXIII in Fig. 22. It shows the arrangement and connection of a support member 730 below the bottom 718 of another component 700 according to another particular embodiment of the present invention.
  • the joint 742 which in principle corresponds to the support point 716, is a connection surface or strip, the width of which in a direction FD ("Fracture Direction") continuously increases in this example achieve a targeted directed breakage of the support member 730.
  • the embodiment of a component 800 shown in FIGS. 24 and 25 essentially differs from the embodiment shown in FIGS. 22 and 23 in that the support element 830 in the upper region is not plate-shaped but has a needle-shaped design and a plurality of support elements are present.
  • Figures 26 to 35 show a further embodiment of a powder bed-based additively manufactured component 900 according to a particular embodiment of a present invention.
  • the component 900 (FIGS. 26-28) has three interior spaces 936, 937 and 938 with ellipsoidal inner surfaces 916, 917 and 918, respectively.
  • the inner surfaces 916, 917 and 918 must be supported in the region of overhangs.
  • FIG. 29 shows that a surface 919 to be supported can not be reworked after the build-up process due to an inability to access a tool 950 (eg a milling cutter). For this reason, support members attached to the upper surface area 919 can not be removed by mechanical post-processing.
  • the support structure 912 is arranged in the interiors 936, 937 and 938 of the component 900 and supports the component 900 in this example a total of ten support points 916 (five in the upper area and another five in the lower area).
  • the formation 932 of the component 900 and the support structure 912 has two cavities 934 and 935.
  • a wall 928 of the cavity 934 has a resilient wall section 938 which, upon pressurization of the cavity 934, has a greater deformation without fracture than the remaining wall of the cavity learns.
  • the cavity 935 is completely part of the support structure 912.
  • the powder is removed from the cavity 935 through openings 942 and 943 prior to pressurization of the other cavity 934 so that the compliant wall sections 938 could deform without resistance during pressurization ,
  • Support members 930 are connected to the component 900 at a plurality of support points 916.
  • the pressurization of the cavity 34 is carried out by the active medium (not shown), which is in and out through the openings 941 and 942.
  • FIG. 33 shows the deformation of the resilient wall sections 938 after the pressurization of the cavity 934. This deformation leads to the separation of the support elements 930 from the component 900 at joints 942.
  • FIGS. 34 and 35 show the subsequent mechanical finishing.
  • Movement of the tool 950 removes a large portion of the support structure 912 from the interior spaces 937 and 938.
  • the support elements are also removed 930 are separated from the support structure at locations 920.
  • the remaining remnants of the support members 930 separated from the support structure 912 are readily removable via the interior spaces 937 and 938 vacated by the support structure 912.

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Abstract

The invention relates to a method for the powder-bed-based additive manufacturing of at least one component, wherein powder, from which at least one component is to be made, is applied to a construction platform in layers as a powder bed, the at least one component is produced in layers by locally melting the powder, and a support structure is produced together with the at least one component, which supports the at least one component at support points, wherein a structure is produced from the at least one component, the support structure and the construction platform having at least one hollow space, which is configured such that, when the hollow space is supplied with an active medium at a predefinable pressure, this hollow space withstands the pressure load without breaking until at least one connection point between the component or one of the components and the support structure, or at least one connection point between the construction platform and the support structure, or at least one connection point between different parts of the support structure is broken by the pressure load.

Description

Automatisiertes Abtrennen von Stützstrukturen von einem Pulverbett-basiert additiv hergestellten Bauteil  Automated separation of support structures from a powder bed-based additive-fabricated component
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil, ein oder mehrere Pulverbett-basiert additiv gefertigte(s) Bauteil(e) mit einer Stützstruktur, ein Verfahren zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett-basierten additiv gefertigten Bauteil(en), ein Verfahren zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur eines oder mehrerer Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils/Bauteile von einer Bauplattform, ein Verfahren zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteil(en) und von einer Bauplattform sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil und/oder zur Durchführung des Verfahrens zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteil(en), eine Bauplattform, ein Verfahren zur Berechnung von Geometriebeschreibungsdaten eines oder mehrerer Bauteils/Bauteile mit einer Stützstruktur sowie eines entsprechenden Compute rogrammprodukts. The present invention relates to a method for powder bed-based additive manufacturing of at least one component, one or more powder bed-based additively manufactured component (s) having a support structure, a method for automatically separating a support structure from one or more powder bed-based Additive manufactured component (s), a method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component / components of a construction platform, a method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component (s) and from a construction platform as well as a plant for carrying out the process for powder bed-based additive production of at least one component and / or for carrying out the method for automatically separating a support structure from one or more powder bed-based additively manufactured component (s), a construction platform, a method for calculating geometry description data of one or more component (s) having a support structure and a corresponding computational product.
Stützstrukturen sollen als zusätzliches Baumaterial ein Absenken von Bauteilen im Bauraum oder deren Verzug verhindern. Die Gefahr für Absenken und Verzug ist besonders groß, solange die Bauteile noch nicht ihre Endfestigkeit erreicht haben. Ein Verzug (Distortion) kann beispielsweise durch ungleichmäßiges Abkühlen oder ungleichmäßiges Abtrocknen bzw. Abbinden eines Bauteils entstehen. Der Verzug bedeutet in erster Linie den Verlust der Maßhaltigkeit eines Bauteils. Support structures are intended as an additional building material to prevent a lowering of components in the space or their delay. The danger for lowering and delay is particularly great as long as the components have not yet reached their final strength. Distortion can be caused, for example, by uneven cooling or uneven drying or setting of a component. The delay primarily means the loss of dimensional accuracy of a component.
BESTÄTIGUr GS OPIE Das Absenken eines Bauteils oder eines Bauteilabschnitts kann zu Formabweichung oder im schlimmsten Fall zu einer Trennschicht fuhren. Eine Trennschicht bedeutet die Unterbrechung des Schichtverbunds und damit auch des Bauteils. CONFIRMED GS OPIE The lowering of a component or a component portion can lead to form deviation or in the worst case to a release layer. A separating layer means the interruption of the layer composite and thus also of the component.
Die Stützstrukturen binden in der Regel direkt am Bauteil ab. Nach Fertigstellung des Bauprozesses müssen die Stützstrukturen im Postprozess entfernt werden. The support structures usually bind directly to the component. After completion of the construction process, the support structures must be removed in the post process.
Stützstrukturen werden vorwiegend bei Verfahren eingesetzt, bei denen das Baumaterial während des Auftrags flüssig oder fließfähig ist. Bei pulververarbeitenden Systemen stützt in erster Linie das ungebundene Pulver die Bauteile. Nimmt die Bauteildichte während der Herstellung stark zu, können die Bauteile im Pulverbett absinken. Deshalb können auch hier Stützstrukturen zur Abstützung eingesetzt werden. Bei der thermischen Herstellung großer Bauteile oder bei Bauteilen mit ungünstigen Querschnittsprüngen aus Pulvermaterial können Stützstrukturen einen Verzug vorbeugen. Bei metallpulverbasierten Prozessen kann über die Stützstruktur Wärme in die Bauplattform abgeführt werden. Support structures are predominantly used in processes in which the building material is liquid or flowable during the application. In powder processing systems, the unbound powder primarily supports the components. If the component density increases during manufacture, the components can sink in the powder bed. Therefore, supporting structures can also be used here. In the thermal production of large components or components with unfavorable cross-sectional jumps made of powder material support structures can prevent distortion. In metal-powder-based processes, heat can be dissipated into the build platform via the support structure.
Die Baudaten der Stützstrukturen als Teil der Geometriebeschreibungsdaten werden im Preprozess automatisch von der Maschinensoftware erstellt und können vom Bediener optimiert werden. The construction data of the support structures as part of the geometry description data are automatically created by the machine software in the pre-process and can be optimized by the operator.
Bei den indirekt aufbauenden Verfahren, wie z.B. selektives Verschmelzen oder Sintern von flächig aufgetragenem Pulver mit energiereicher Strahlung, z.B. Lasersintern, selektives Verkleben von flächig aufgetragenem Pulver mit einem Binderdruckkopf, z.B. 3D-Printing, und selektives Polymerisieren eines fotosensitiven Harzes mit UV-Strahlung, z.B. Stereolithographie oder Digital Light Processing (DLP), wird formloses Baumaterial flächig aufgetragen und anschließend selektiv gehärtet. Das Baumaterial kann sowohl flüssig oder pastös als auch pulverförmig sein. In the indirectly constituting methods, e.g. selective fusion or sintering of surface-applied powder with high-energy radiation, e.g. Laser sintering, selective bonding of sheet applied powder with a binder printhead, e.g. 3D printing, and selectively polymerizing a photosensitive resin with UV radiation, e.g. Stereolithography or Digital Light Processing (DLP), formless building material is applied flat and then selectively cured. The building material can be both liquid or pasty and powdery.
Bei indirekt aufbauenden Verfahren werden die Stützstrukturen aus demselben Baumaterial aufgebaut wie das Bauteil selbst. Die Stützkonstruktion kann sowohl eine feine Säulenstruktur als auch eine statisch optimierte Gitterkonstruktion sein. Die Stützstrukturen liegen in der Regel nicht ganzflächig am Bauteil an. Sie werden vor allem bei der Herstellung von sogenannten„Down-Faces" (Überhänge) bei Bauteilen verwendet. In indirectly constituting processes, the support structures are constructed from the same building material as the component itself. The support structure can be both a fine column structure and a statically optimized grid construction. As a rule, the support structures do not rest on the entire surface of the component. They are mainly used in the production of so-called "down-faces" (overhangs) in components.
Die Stützstruktur kann auch im Pulverbett enden. Sie dient dann eher zur Wärmeabfuhr. The support structure can also end in the powder bed. It then serves more for heat dissipation.
Die Stützstruktur muss auch nicht unbedingt mit der Bauplattform verbunden sein, sondern kann auch mit beiden Enden mit dem Bauteil verbunden sein. The support structure does not necessarily have to be connected to the build platform, but may also be connected to both ends with the component.
Die Stützstruktur muss oben auch nicht an der Unterseite eines Bauteils enden. Sie kann auch an einer Seite und/oder Oberseite des Bauteils angebracht werden. The support structure does not have to end up at the bottom of a component. It can also be attached to one side and / or top of the component.
Das Abtrennen der Stützstrukturen von einem Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils erfolgt derzeit in einem Nachbearbeitungsschritt (Postprozess) durch eine sehr aufwendige Handarbeit. Beispielsweise werden die Stützstrukturen herausgebrochen, abgeschnitten, abgesägt, geschliffen oder abgeätzt. Es handelt sich dabei um einen signifikanten Teil der gesamten Herstellungszeit und damit erhebliche (zusätzliche) Herstellungskosten. The separation of the support structures of a powder bed-based additively manufactured component is currently carried out in a post-processing step (post process) by a very complex manual labor. For example, the support structures are broken out, cut off, sawn off, ground or etched. This is a significant part of the total production time and thus significant (additional) manufacturing costs.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine automatisierte Abtrennung der Stützstrukturen von einem oder mehreren Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteil(en) und/oder von der Bauplattform zu ermöglichen. The present invention is therefore based on the object, an automated separation of the support structures of one or more powder bed-based additive manufactured component (s) and / or allow the build platform.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil, bei dem According to the invention, this object is achieved by a method for powder bed-based additive manufacturing of at least one component, in which
- Pulver, aus dem mindestens ein Bauteil hergestellt werden soll, lagenweise als Pulverbett auf eine Bauplattform aufgebracht wird, Powder, from which at least one component is to be produced, is applied in layers as a powder bed on a building platform,
- das mindestens eine Bauteil durch lokales Aufschmelzen des Pulvers lagenweise hergestellt wird und - zusammen mit dem mindestens einen Bauteil eine Stützstruktur hergestellt wird, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen stützt, wobei ein Gebilde aus dem mindestens einen Bauteil, der Stützstruktur und der Bauplattform mit mindestens einem Hohlraum hergestellt wird, der so gestaltet ist, dass bei Beaufschlagung des Hohlraums mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Druck dieser Hohlraum die Druckbelastung so lange ohne Bruch aushält, bis mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur durch die Druckbelastung gebrochen wird. Sowohl bei den Stützstellen als auch bei den Verbindungsstellen kann es sich auch um Flächen handeln. Das Wirkmedium bzw. die Wirkmedien oder mindestens eines der Wirkmedien kann/können z.B. - The at least one component by local melting of the powder is produced in layers and - A support structure is produced together with the at least one component, which supports the at least one component at support points, wherein a structure of the at least one component, the support structure and the building platform is produced with at least one cavity which is designed so that when acted upon the cavity with an active medium with a predetermined pressure of this cavity, the pressure load so long without breakage, until at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the building platform and the support structure or at least one connection point between different parts the support structure is broken by the pressure load. Both the support points and the connection points can also be surfaces. The active medium or the active media or at least one of the active media can / can, for example
- Öl, insbesondere hochtemperaturstabiles Öl  - Oil, especially high temperature stable oil
- Luft, insbesondere Druckluft;  - Air, in particular compressed air;
- Gas, insbesondere Schutzgas, wie Argon, Helium oder Kohlenstoffdioxid (C02) - Gas, in particular inert gas, such as argon, helium or carbon dioxide (C0 2 )
- Gas, stark gekühlt  - Gas, strongly cooled
sein. be.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Pulverbett-basiert additiv gefertigte(s) Bauteil(e) mit einer Stützstruktur, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen stützt, wobei ein Gebilde aus mindestens einem Bauteil, einer Stützstruktur und einer Bauplattform mindestens einen Hohlraum aufweist, der so gestaltet ist, dass bei Beaufschlagung des Hohlraums mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Druck der Hohlraum die Druckbelastung so lange ohne Bruch aushält bis mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur durch diese Druckbelastung gebrochen wird. Ferner wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteil(en), insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 26 und/oder einer Bauplattform, wobei die Stützstruktur mit dem Bauteil bzw. den Bauteilen oder der Bauplattform verbunden ist und ein Gebilde aus dem mindestens einen Bauteil, einer Stützstruktur, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen stützt, und einer Bauplattform mindestens einen Hohlraum umfasst, umfassend Furthermore, this object is achieved by a powder bed-based additively manufactured component (s) having a support structure which supports the at least one component at support points, wherein a structure comprising at least one component, a support structure and a build platform has at least one cavity, which is designed so that when exposed to the cavity with an active medium with a predetermined pressure of the cavity, the pressure load so long without break tolerates at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the build platform and the support structure or at least one joint between different parts of the support structure is broken by this pressure load. Furthermore, this object is achieved by a method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component (s), in particular according to one of claims 21 to 26 and / or a construction platform, wherein the support structure with the component or the Components or the construction platform is connected and comprises a structure of the at least one component, a support structure which supports the at least one component at support points, and a construction platform at least one cavity comprises
Beaufschlagen des mindestens einen Hohlraums mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Druck derart, dass zumindest eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur durch die Druckbelastung gebrochen wird. Acting on the at least one cavity with an active medium with a predetermined pressure such that at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the building platform and the support structure or at least one connection point between different parts of the support structure by the pressure load is broken.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und 27, umfassend Furthermore, this object is achieved by a system for carrying out a method according to one of claims 1 to 20 and 27, comprising
- ein Bauraumgehäuse mit einer Bauplattform zur Abstützung eines oder mehrerer Pulverbett- basiert additiv zu fertigenden Bauteils/Bauteile, a construction space housing with a construction platform for supporting one or more powder bed-based additive to be manufactured component / components,
- eine Schichtenpräparierungseinrichtung zur Präparierung jeweiliger Pulverschichten auf der Bauplattform, a layer preparation device for preparing respective powder layers on the building platform,
- eine Bestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung der jeweils zuletzt präparierten Pulverschicht auf der Bauplattform nach Maßgabe von Geometriebeschreibungsdaten des oder der zu fertigenden Bauteils/Bauteile und der zugehörigen Stützstruktur und an irradiation device for irradiating the respectively last-prepared powder layer on the construction platform in accordance with geometry description data of the component or components to be manufactured and the associated support structure and
- eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bestrahlungseinrichtung nach Maßgabe der Geometriebeschreibungsdaten. Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch eine Anlage oder ein Anlagenmodul zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett -basiert additiv gefertigten Bauteil(en), insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 26, und/oder einer Bauplattform, wobei die Stützstruktur mit dem Bauteil bzw. den Bauteilen oder Bauplattform verbunden ist und ein Gebilde aus dem mindestens einen Bauteil, einer Stützstruktur, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen stützt, und einer Bauplattform mindestens einen Hohlraum umfasst, umfassend eine Wirlanediumversorgungseinrichtung, die zum gesteuerten Beaufschlagen des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume mit mindestens einem Wirkmedium mit einer Wirkmediumanschlusseinrichtung des Bauteils oder mindestens eines der Bauteile und/oder der Stützstruktur in Fluidverbindung bringbar ist. a control device for controlling the irradiation device in accordance with the geometry description data. In addition, the object is achieved by a system or a system module for the automatic separation of a support structure of one or more powder bed-based additive manufactured component (s), in particular according to one of claims 21 to 26, and / or a construction platform, wherein the support structure with the Component or the components or construction platform is connected and a structure of the at least one component, a support structure, which supports the at least one component at support points, and a building platform at least one cavity, comprising a Wirlanediumversorgungseinrichtung, which for controlling the loading of the cavity or at least one of the cavities with at least one active medium with a Wirkmediumanschlusseinrichtung of the component or at least one of the components and / or the support structure can be brought into fluid communication.
Ferner wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Berechnung von Geometriebeschreibungsdaten eines oder mehrerer Bauteils/Bauteile mit einer Stützstruktur nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei für einen vorgebbaren Druck die Geometrie der Stützstruktur so ausgelegt wird, dass die Dehnung jedes Punktes der Wand des Hohlraums oder eines der Hohlräume unter Druckbelastung niedriger als der Wert der Bruchdehnung eines Materials ist, aus dem das Bauteil gebaut werden soll, und an mindestens einer Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens einer Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur eine Dehnung erreicht wird, welche gleich oder höher ist als der Wert der Bruchdehnung des Materials, aus welchem das Bauteil gebaut werden soll.  Furthermore, this object is achieved by a method for calculating geometry description data of one or more component / components with a support structure according to one of claims 21 to 26, wherein for a predefinable pressure, the geometry of the support structure is designed so that the expansion of each point of the wall of the Cavity or one of the cavities under pressure load is lower than the value of the breaking elongation of a material from which the component is to be built, and at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the building platform and the support structure an elongation is reached which is equal to or higher than the value of the elongation at break of the material from which the component is to be built.
Schließlich liefert die vorliegende Erfindung ein Computeφrogrammprodukt, das computerlesbare Anweisungen enthält, die, wenn sie auf einem geeigneten System ausgeführt werden, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und 32 bis 36 ausführen. Finally, the present invention provides a computer program product that includes computer readable instructions that, when executed on a suitable system, perform a method according to any one of claims 1 to 20 and 32 to 36.
Bei dem Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon, einem Bestandteil der Stützstruktur, insbesondere einer Wand, der die Bauplattform und das Bauteil verbindet, und der Bauplattform begrenzt wird und in dem sich Stützelemente befinden, welche die Bauplattform und das Bauteil an den Stützstellen verbinden. In the method for powder bed-based additive manufacturing of at least one component can be provided that the cavity or at least one of the cavities partially from at least one component, in particular its underside or a part thereof, a part of the support structure, in particular a wall, the the build platform and the component connects, and the build platform is limited and in which there are support elements that connect the build platform and the component at the support points.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon oder von der Bauplattform oder einem Teil davon und einem Bestandteil, insbesondere einer Wand, der Stützstruktur begrenzt wird, wobei die Oberfläche des Bestandteils der Stützstruktur auf der Seite des Hohlraums mit dem Bauteil oder mit der Bauplattform direkt oder/und durch Stützelemente verbunden ist. Furthermore, it can be provided that the cavity or at least one of the cavities is bounded in part by the at least one component, in particular by its underside or a part thereof or by the construction platform or a part thereof and a component, in particular a wall, of the support structure Surface of the component of the support structure on the side of the cavity with the component or with the building platform directly and / or is connected by support elements.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist/sind die Wand oder die Wände des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume komplett ein Bestandteil einer Stützstruktur, insbesondere eines Stützelements, das die Bauplattform und das Bauteil an den Stützstellen verbindet. In a further particular embodiment of the present invention, the wall or the walls of the cavity or at least one of the cavities is / are completely a component of a support structure, in particular a support element, which connects the construction platform and the component at the support points.
Vorteilhafterweise weist/weisen die Wand bzw. die Wände des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume mindestens einen nachgiebigen Wandabschnitt auf, der bei Druckbeaufschlagung des Hohlraums eine stärkere Verformung ohne Bruch als die restliche Wand des Hohlraums aufweist. Advantageously, the wall (s) of the cavity or at least one of the cavities has / have at least one resilient wall portion which, upon pressurization of the cavity, has a greater deformation without break than the remaining wall of the cavity.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der mindestens eine nachgiebige Wandabschnitt in Schnittansicht einen symmetrischen oder asymmetrischen Zickzacklinienverlauf oder einen symmetrischen oder asymmetrischen gebogenen Linienverlauf aufweist. In particular, it can be provided that the at least one resilient wall section in sectional view has a symmetrical or asymmetric zigzag line course or a symmetrical or asymmetrical curved line course.
Zweckmäßigerweise weist/weisen die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur eine Sollbruchstelle auf. Vorteilhafterweise nimmt die Verbindungsfläche von der mindestens einen Verbindungsstelle zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder mindestens einem der Bauteile und/oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform in Schnittansicht parallel zur Oberfläche des mindestens einen Bauteils oder der Bauplattform in einer Richtung, vorzugsweise kontinuierlich, zur Steuerung des Ablaufs des Abtrennens zu. Expediently, the at least one connection point between the component or one of the components and the support structure and / or the at least one connection point between the construction platform and the support structure and / or the at least one connection point between different parts of the support structure has / have a predetermined breaking point. Advantageously, the connecting surface of the at least one connection point between the support structure and the component or at least one of the components and / or between the support structure and the building platform in sectional view parallel to the surface of the at least one component or the building platform in one direction, preferably continuously, for control the process of disconnecting.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsflächen von mindestens zwei Verbindungsstellen zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder mindestens einem der Bauteile und/oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform in Schnittansicht parallel zur Oberfläche des Bauteils oder der Bauplattform gezielt ungleich groß gestaltet sind, so dass bei derselben Druckbelastung die Verbindungsstelle mit einer kleineren Verbindungsfläche früher bricht, als die Verbindungsstelle mit einer größeren Verbindungsfläche. Furthermore, it can be provided that the connecting surfaces of at least two connection points between the support structure and the component or at least one of the components and / or between the support structure and the construction platform in sectional view parallel to the surface of the component or the build platform are designed uniquely large, so that at the same pressure load, the joint with a smaller joint surface breaks earlier than the joint with a larger joint surface.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Druckbeaufschlagung stufenweise, wobei in einer ersten Stufe ein erster Druck verwendet wird und in einer zweiten Stufe sowie allen weiteren Stufen ein immer höherer Druck verwendet wird. According to another particular embodiment of the present invention, the pressurization takes place in stages, wherein in a first stage, a first pressure is used and in a second stage and all other stages, an ever higher pressure is used.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass in der ersten Stufe der Druckbeaufschlagung nur ein erster Teil der Verbindungsstellen zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder einem der Bauteile und/oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform gebrochen wird und in der zweiten und den weiteren Stufen der Druckbeaufschlagung ein zweiter Teil und weitere Teile der Verbindungsstellen gebrochen werden. In particular, it may be provided that in the first stage of the pressurization only a first part of the connection points between the support structure and the component or one of the components and / or between the support structure and the build platform is broken and in the second and the further stages of pressurization a second part and further parts of the joints are broken.
Vorteilhafterweise weist/weisen die Wand bzw. die Wände des Hohlraums mehrere nachgiebige Wandabschnitte auf, die so gestaltet sind, dass ein erster nachgiebiger Wandabschnitt eine höchste Verformbarkeit und ein zweiter nachgiebiger Wandabschnitt und weitere nachgiebige Wandabschnitte eine immer niedrigere Verformbarkeit bei einer selben Stufe der Druckbeaufschlagung aufweisen. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die nachgiebigen Wandabschnitte so gestaltet sind, dass eine Verformung des ersten nachgiebigen Wandabschnitts bei der ersten Stufe der Druckbeaufschlagung, eine Verformung des zweiten nachgiebigen Wandabschnitts bei der zweiten Stufe der Druckbeaufschlagung und eine Verformung jedes weiteren nachgiebigen Wandabschnitts bei einer entsprechenden Stufe der Druckbeaufschlagung gleich oder vergleichbar sind. Advantageously, the wall or the walls of the cavity have / have a plurality of resilient wall sections, which are designed such that a first resilient wall section has a highest deformability and a second resilient wall section and further resilient wall sections have an ever lower deformability at a same stage of the pressurization , In particular, it may be provided that the resilient wall portions are designed such that a deformation of the first resilient wall portion in the first stage of pressurization, a deformation of the second resilient wall portion in the second stage of pressurization and a deformation of each other compliant wall portion in a corresponding Level of pressurization are the same or comparable.
Weiterhin kann der Hohlraum Teil eines größeren Hohlraums sein, welcher ein Bestandteil der Stützstruktur ist und separat mit Druck, vorzugsweise unterschiedlicher Stufen, beaufschlagbar ist. Furthermore, the cavity may be part of a larger cavity, which is a part of the support structure and separately with pressure, preferably different stages, can be acted upon.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Gebilde mindestens einen Hohlraum, der teilweise von mindestens einem Bauteil begrenzt wird, und mindestens einen Hohlraum, der teilweise von der Bauplattform begrenzt wird, auf und werden die Stützelemente vom mindestens einen Bauteil und von der Bauplattform abgetrennt, indem der mindestens eine Hohlraum, der teilweise vom mindestens einen Bauteil begrenzt wird, und der mindestens eine Hohlraum, der teilweise von der Bauplattform begrenzt wird, gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig oder zeitlich nacheinander mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Über- oder Unterdruck gezielt beaufschlagt werden. According to a further particular embodiment of the present invention, the structure has at least one cavity, which is partially bounded by at least one component, and at least one cavity, which is partially bounded by the construction platform, and the support elements of the at least one component and of the building platform separated by the at least one cavity, which is partially bounded by the at least one component, and the at least one cavity, which is partially bounded by the construction platform, at the same time or almost simultaneously or chronologically successively acted upon by a working medium with a predetermined positive or negative pressure become.
Zweckmäßigerweise wird während oder nach der Fertigung des mindestens einen Bauteils eine Behandlung des gesamten Bauteils bzw. aller Bauteile oder eines jeweiligen Teils davon durch Hindurchleiten eines Wirkmediums durch den Hohlraum oder mindestens einen der Hohlräume durchgeführt. Expediently, during or after the production of the at least one component, a treatment of the entire component or of all components or of a respective part thereof is carried out by passing an active medium through the cavity or at least one of the cavities.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Behandlung eine Durchleitung von Druckluft zum Entfernen von sich im Hohlraum befindendem losen Pulver umfasst und vor der Druckbeaufschlagung des Hohlraums zum Abtrennen der Verbindungsstellen zwischen dem Bauteil und der Stützstruktur oder zwischen dem Bauteil und der Bauplattform erfolgt. Ferner kann die Behandlung eine Abkühlung, Erwärmung oder Aufrechterhaltung einer Temperatur (Temperierung), und/oder eine Druckbehandlung umfassen. In particular, it may be provided that the treatment comprises a passage of pressurized air for removing loose powder located in the cavity and takes place before the pressurization of the cavity for separating the connection points between the component and the support structure or between the component and the building platform. Furthermore, the treatment may comprise a cooling, heating or maintaining a temperature (temperature control), and / or a pressure treatment.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach Abtrennen der Stützelemente vom mindestens einen Bauteil durch die Druckbelastung eine verbliebene, nicht abgetrennte Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere durch das Fräsen oder Laserschneiden, vom mindestens einen Bauteil abgetrennt wird. Furthermore, it can be provided that after separation of the support elements from the at least one component by the pressure load a remaining, not separated wall of the cavity by means of another separation process, in particular by milling or laser cutting, is separated from the at least one component.
Zudem kann vorgesehen sein, dass nach Abtrennen der Stützelemente von der Bauplattform durch die Druckbelastung eine verbliebene, nicht abgetrennte Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere durch das Fräsen oder Drahterodieren, von der Bauplattform abgetrennt wird. In addition, it can be provided that after separation of the support elements of the building platform by the pressure load a remaining, not separated wall of the cavity by means of another separation process, in particular by milling or wire EDM, is separated from the build platform.
In einer besonderen Ausführungsform die des Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils kann der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon, einem Bestandteil der Stützstruktur, insbesondere einer Wand, der die Bauplattform und das Bauteil verbindet, und der Bauplattform begrenzt werden und in dem sich Stützelemente befinden, welche die Bauplattform und das Bauteil an den Stützstellen verbinden. In a particular embodiment, the powder bed-based additively manufactured component, the cavity or at least one of the cavities partially from at least one component, in particular its underside or a part thereof, a component of the support structure, in particular a wall, the building platform and the component connects, and the build platform are limited and in which there are support elements that connect the construction platform and the component at the support points.
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon oder von der Bauplattform oder einem Teil davon und einem Bestandteil, insbesondere einer Wand, der Stützstruktur begrenzt wird, wobei die Oberfläche des Bestandteils der Stützstruktur auf der Seite des Hohlraums mit dem Bauteil oder mit der Bauplattform direkt oder/und durch Stützelemente verbunden ist. In addition, it can be provided that the cavity or at least one of the cavities is bounded in part by the at least one component, in particular by its underside or a part thereof or by the construction platform or a part thereof and a component, in particular a wall, of the support structure Surface of the component of the support structure on the side of the cavity with the component or with the building platform directly and / or is connected by support elements.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Wand oder die Wände des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume Bestandteil eines Stützelements ist/sind, das das mindestens eine Bauteil mit der Bauplattform oder das mindestens eine Bauteil mit einem Teil der Stützstruktur oder die Bauplattform mit einem Teil der Stützstruktur oder unterschiedliche Teile der Stützstruktur miteinander verbindet. Furthermore, it can be provided that the wall or the walls of the cavity or at least one of the cavities is part of a support element / which is the at least one component with the construction platform or the at least one component with a part of Support structure or the building platform with a part of the support structure or different parts of the support structure interconnects.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform umfasst/umfassen das Bauteil/die Bauteile mindestens einen Wirkmediumeinlass zum gezielten wahlweisen Beaufschlagen des mindestens einen Hohlraumes mit einem Wirkmedium mit einem Über- oder Unterdruck. According to a further particular embodiment, the component (s) comprise / comprise at least one active medium inlet for selectively selectively exposing the at least one cavity to an active medium with an overpressure or underpressure.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur eine Sollbruchstelle aufweist/aufweisen. Furthermore, it can be provided that the at least one connection point between the component or one of the components and the support structure and / or the at least one connection point between the construction platform and the support structure and / or the at least one connection point between different parts of the support structure has / have a predetermined breaking point ,
Bei der Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und 27 kann vorgesehen sein, dass diese ferner eine Wirkmediumversorgungseinrichtung umfasst, die zum gesteuerten Beaufschlagen des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume mit mindestens einem Wirkmedium mit einer Wirlanediumanschlusseinrichtung des Bauteils oder mindestens eines der Bauteile und/oder der Stützstruktur in Verbindung bringbar ist. In the system for carrying out a method according to one of claims 1 to 20 and 27 it can be provided that this further comprises an active medium supply device, which for the controlled loading of the cavity or at least one of the cavities with at least one active medium with a Wirlanediumanschlusseinrichtung of the component or at least one the components and / or the support structure can be brought into connection.
Ferner kann die Anlage eine in dem Bauraumgehäuse integrierte oder davon separate Nachbearbeitungseinrichtung zur Abtrennung einer, nach der Druckbeaufschlagung des Hohlraums am Bauteil oder an einer Bauplattform verbliebenen, nicht gebrochenen Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere Fräsen oder Laserschneiden umfassen. Furthermore, the system may include a post-processing device integrated in the package housing or separate therefrom for separating a non-broken wall of the cavity remaining after pressurizing the cavity on the component or on a build platform by means of another separation method, in particular milling or laser cutting.
Vorzugsweise weist die Anlage oder das Anlagenmodul zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur eine Nachbearbeitungseinrichtung zur Abtrennung einer nach der Druckbeaufschlagung des Hohlraums am Bauteil oder an einer Bauplattform verbliebenen, nicht gebrochenen Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere Fräsen oder Laserschneiden, auf. Bei dem Verfahren zur Berechnung von Geometriebeschreibungsdaten eines oder mehrerer Bauteils/Bauteile mit einer Stützstruktur wird mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur gezielt so gestaltet, dass die Verbindungsfläche dieser Verbindungsstelle in eine vorgegebene Richtung kontinuierlich zunimmt, so dass das Abtrennen dieser Verbindungsstelle in diese Richtung erfolgt. Preferably, the plant or the plant module for automatic separation of a support structure, a post-processing device for separating a remaining after the pressurization of the cavity on the component or on a building platform, not broken wall of the cavity by means of another separation process, in particular milling or laser cutting on. In the method for calculating geometry description data of one or more component / components having a support structure, at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or the at least one connection point between the build platform and the support structure is specifically designed such that the connection surface of this connection point continuously increases in a predetermined direction, so that the separation of this connection point takes place in this direction.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Verbindungsflächen von mindestens zwei Verbindungsstellen zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder einem der Bauteile oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform gezielt ungleich gestaltet werden, so dass bei derselben Druckbelastung die Verbindungsstelle mit einer kleineren Verbindungsfläche früher bricht als die Verbindungsstelle mit einer größeren Verbindungsfläche. In particular, it can be provided that the connecting surfaces of at least two connection points between the support structure and the component or one of the components or between the support structure and the construction platform are designed unequally unequal, so that at the same pressure load, the junction with a smaller connection surface breaks earlier than the Joint with a larger interface.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die geometrische Ausrichtung von einem Teil der Wände eines Hohlraums auf der Seite der Stützstruktur in Anlehnung an eine Oberfläche berechnet, welche durch eine parallele Verschiebung von mindestens einem Teil der hohlraumbegrenzenden Bauteilfläche in eine normale Richtung zu dieser Oberfläche erfolgt. According to another particular embodiment of the present invention, the geometric orientation of a portion of the walls of a cavity on the side of the support structure is calculated in accordance with a surface caused by a parallel displacement of at least a portion of the cavity-limiting component surface in a normal direction to that surface he follows.
Beispielsweise kann ein Berechnungsmodul zur Auslegung der Geometriebeschreibungsdaten eines oder mehrerer Bauteil/Bauteile mit einer Stützstruktur vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Schnittstelle zum Export der berechneten Geometriebeschreibungsdaten vorhanden sein. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann eine Schnittstelle zum Import von Daten über die Position und Geometrie der Wirkmediumanschlüsse in der Bauplattform vorhanden sein. For example, a calculation module for the interpretation of the geometry description data of one or more component / components may be present with a support structure. Alternatively or additionally, an interface for exporting the calculated geometry description data may be present. Again alternatively or additionally, there may be an interface for importing data about the position and geometry of the active medium connections in the build platform.
Alternativ oder zusätzlich kann die Stützstruktur auf der Bauplattformseite genauso wie auf der Bauteilseite gestaltet sein. Das Abtrennen der Stützstruktur von einer Bauplattform kann analog zum und/oder zeitgleich mit dem Abtrennen der Stützstruktur von dem Bauteil den Bauteilen durchgeführt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die Abtrennung der Stützen oder zumindest eines Teils der Stützen von dem Bauteil als Resultat einer Verformung der Stützstruktur erfolgen kann, welche durch eine Druckbeaufschlagung mit einem Wirkmedium verursacht wird. Eine Druckbeaufschlagung kann durch Vorsehen der Hohlräume realisiert werden, durch welche das Wirkmedium hindurchgeleitet werden kann. Durch das Vorsehen der Hohlräume zum Hindurchleiten der Wirkmedia bekommt die Stützstruktur eine zusätzliche Funktionalität des„Selbstabtrennens". Dabei kann ein sehr großer Teil der Stützen von dem Bauteil abgetrennt werden. Die Wände des Hohlraums sollten während der Druckbelastung bzw. des Abtrennens der Stützen halten. Sie können vom Bauteil in einem nächsten Schritt mit anderen Trennverfahren, wie z.B. Fräsen oder Laserschneiden, automatisch abgetrennt werden. Alternatively or additionally, the support structure may be designed on the building platform side as well as on the component side. The separation of the support structure from a construction platform can be carried out analogously to and / or simultaneously with the separation of the support structure of the component components. The present invention is based on the surprising finding that the separation of the supports or at least part of the supports from the component can occur as a result of deformation of the support structure caused by pressurization with an active medium. A pressurization can be realized by providing the cavities through which the active medium can be passed. By providing the cavities for passing the active media, the support structure acquires additional functionality of "self-separation." A very large part of the supports can be separated from the component, and the walls of the cavity should be held during the pressure loading or separation of the supports. They can be separated from the component in a next step with other separation methods, such as milling or laser cutting, automatically.
Bei den konventionellen Trennmethoden können die Stützen nur an Stellen positioniert werden, die gut zugänglich sind, so dass die nachfolgende Entfernung der Stützen möglich wäre. Beim neuen Verfahren können die Stützen auch an von außen nicht oder nur schwerlich zugängliche Stellen angeordnet werden. In the conventional separation methods, the supports can only be positioned in places that are easily accessible, so that the subsequent removal of the supports would be possible. In the new method, the supports can also be arranged on the outside not or difficult to reach places.
Etwaige bleibende, mit dem Bauteil verbundene Wände des Hohlraums können zumindest in einer besonderen Ausführungsform vorzugsweise an von außen leicht zugänglichen Stellen positioniert werden, so dass sie in einem nachfolgenden Schritt mit Verfahren, wie z.B. Fräsen oder Laserschneiden, in einem, vorzugsweise automatisierten, Modus leicht abgetrennt werden können. Any permanent walls of the cavity associated with the component may, at least in one particular embodiment, preferably be positioned at locations readily accessible from the outside so that in a subsequent step they may be treated by methods such as e.g. Milling or laser cutting, in a, preferably automated, mode can be easily separated.
Die Druckbeaufschlagung mit einem Wirkmedium hat zumindest in einer besonderen Ausführungsform den Vorteil einer gleichmäßen Belastung (hydrostatischer Druck) des Bauteils und der Stützstruktur. Eine gleichmäßige Belastung während des Abtrennens der Stützen„verschont" das Bauteil vor einer starken Verformung. The pressurization with an active medium has the advantage of a uniform load (hydrostatic pressure) of the component and the support structure, at least in one particular embodiment. An even load during the separation of the columns "spares" the component from a strong deformation.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnungen. Dabei zeigt: Figur 1 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Further features and advantages of the invention will become apparent from the appended claims and the following description of several embodiments with reference to the schematic drawings. Showing: Figure 1 is a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a particular embodiment of the present invention;
Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II - II in Figur 1; Figure 2 is a sectional view taken along the line II - II in Figure 1;
Figur 3 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figure 3 is a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to another particular embodiment of the present invention;
Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV - IV in Figur 3; Figure 4 is a sectional view taken along the line IV - IV in Figure 3;
Figur 5 verschiedene Stadien eines Verfahrens zum automatischen Abtrennen zumindest eines Teils einer Stützstruktur von dem Bauteil gemäß den Figuren 1 und 2 oder 3 und 4 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figure 5 shows various stages of a method for automatically separating at least part of a support structure from the component according to Figures 1 and 2 or 3 and 4 according to a particular embodiment of the present invention;
Figur 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI - VI in Figur 7 von einem Pulverbett- basiert additiv gefertigten Bauteil mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 shows a sectional view along the line VI-VI in FIG. 7 of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a further particular embodiment of the present invention;
Figur 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII - VII in Figur 6; Figure 7 is a sectional view taken along the line VII - VII in Figure 6;
Figur 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII - VIII in Figur 7; Figure 8 is a sectional view taken along the line VIII - VIII in Figure 7;
Figur 9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX - IX in Figur 10 von einem Pulverbett- basiert additiv gefertigten Bauteil mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 9 shows a sectional view along the line IX - IX in FIG. 10 of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a further particular embodiment of the present invention;
Figur 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X - X in Figur 9; Figur 1 1 eine Schnittansicht entlang der Linie XI - XI in Figur 10; Figure 10 is a sectional view taken along the line X - X in Figure 9; Figure 1 1 is a sectional view taken along the line XI - XI in Figure 10;
Figur 12 verschiedene Stadien eines Verfahrens zum automatischen Abtrennen zumindest eines Teils einer Stützstruktur von dem Bauteil gemäß den Figuren 6 bis 8 oder 9 bis 1 1 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figure 12 shows various stages of a method for automatically separating at least a part of a support structure from the component according to Figures 6 to 8 or 9 to 1 1 according to a particular embodiment of the present invention;
Figur 13 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 13 shows a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to a further particular embodiment of the present invention;
Figur 14 eine Schnittansicht entlang der Linie XIV - XIV in Figur 13; Figure 14 is a sectional view taken along the line XIV - XIV in Figure 13;
Figur 15 verschiedene Stadien eines Verfahrens zum automatischen Abtrennen zumindest eines Teils einer Stützstruktur von dem Bauteil gemäß den Figuren 13 und 14 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 15 shows various stages of a method for automatically separating at least part of a support structure from the component according to FIGS. 13 and 14 according to a particular embodiment of the present invention;
Figur 16 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 16 is a sectional view of a powder bed-based additive-fabricated component having a support structure according to another particular embodiment of the present invention;
Figur 17 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 17 is a sectional view of a powder bed-based additive-fabricated component having a support structure according to another particular embodiment of the present invention;
Figur 18 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figur 19 eine Schnittansicht entlang der Linie XIX— XIX in Figur 18; FIG. 18 is a sectional view of a powder bed-based additive-fabricated component having a support structure according to another particular embodiment of the present invention; Fig. 19 is a sectional view taken along the line XIX-XIX in Fig. 18;
Figur 20 eine Schnittansicht eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung; Figure 20 is a sectional view of a powder bed-based additively manufactured component with a support structure according to another particular embodiment of the present invention;
Figur 21 eine Schnittansicht entlang der Linie XXI— XXI in Figur 20; Fig. 21 is a sectional view taken along the line XXI-XXI in Fig. 20;
Figur 22 ein Detail der Figur 20; FIG. 22 shows a detail of FIG. 20;
Figur 23 eine Schnittansicht entlang der Linie XXIII - XXIII in Figur 22; Figure 23 is a sectional view taken along the line XXIII - XXIII in Figure 22;
Figur 24 eine Variante der in der Figur 22 gezeigten Ausführungsform; FIG. 24 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 22;
Figur 25 eine Schnittansicht entlang der Linie XXV— XXV in Figur 24; und Fig. 25 is a sectional view taken along the line XXV-XXV in Fig. 24; and
Figuren 26 bis 36 Ansichten von einem Pulverbett basiert additiv gefertigten Bauteil mit einer Stützstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung. Figures 26 to 36 are views of a powder bed based additive manufactured component with a support structure according to another particular embodiment of the invention.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Pulverbett-basiert additiv gefertigtes Bauteil 10 mit einer Stützstruktur 12 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Schnittansicht und entlang der Linie II— II in Figur 1 (Figur 2). Die Stützstruktur 12 befindet sich zwischen einer unteren Bauplattform 14 und dem oberen Bauteil 10 und stützt das Bauteil 10 an Stützstellen 16 ab. Die Stützstellen 16 befinden sich an der Unterseite 18 des Bauteils. Zur Stützstruktur 12 gehören eine äußere Wand 28, die in diesem Beispiel in einem Rechteck angeordnet ist und die die Bauplattform 14 und das Bauteil 10 in diesem Beispiel direkt verbindet, sowie innere Stützelemente 30, die die Bauplattform 14 und das Bauteil 18 an den Stützstellen 16 verbinden, auf die weiter unten noch näher eingegangen werden wird. Die äußere Wand 28 ist mit rechten und linken Seiten 20 und 22 sowie vorderen und hinteren Seiten 24 und 26 des Bauteils 10 verbunden. Das Gebilde 32 aus dem Bauteil 10, der Stützstruktur 12 und der Bauplattform 14 weist einen Hohlraum 34 auf, der von der Unterseite 18 und den Seiten 20 bis 26 des Bauteils 10 sowie von der Wand 28 der Stützstruktur 12 und von einem Teil der Oberseite 36 der Bauplattform 14 begrenzt wird und in dem sich die Stützelemente 30 befinden. Figures 1 and 2 show a powder bed-based additively manufactured component 10 with a support structure 12 according to a particular embodiment of the present invention in a sectional view and along the line II-II in Figure 1 (Figure 2). The support structure 12 is located between a lower construction platform 14 and the upper component 10 and supports the component 10 at support points 16. The support points 16 are located on the underside 18 of the component. The support structure 12 includes an outer wall 28, which in this example is arranged in a rectangle and which directly connects the build platform 14 and the component 10 in this example, as well as inner support elements 30 that support the build platform 14 and the component 18 at the support points 16 will be discussed in more detail below. The outer wall 28 is connected to right and left sides 20 and 22 and front and rear sides 24 and 26 of the component 10. The structure 32 of the component 10, the support structure 12 and the building platform 14 has a cavity 34 which extends from the underside 18 and the sides 20 to 26 of the component 10 and from the wall 28 of the support structure 12 and from a part of the top 36 the construction platform 14 is limited and in which the support elements 30 are located.
Die Wand 28 weist in diesem Beispiel einen umlaufenden nachgiebigen Wandabschnitt 38 auf, der bei Druckbeaufschlagung des Hohlraums 34 eine stärkere Verformung ohne Bruch als die restliche Wand des Hohlraums 34 aufweist (siehe Figur 5) The wall 28 in this example has a circumferential resilient wall section 38 which, upon pressure of the cavity 34, has a greater deformation without fracture than the remaining wall of the cavity 34 (see FIG. 5).
Damit der Hohlraum 34 mit einem Wirkmedium, wie zum Beispiel Druckluft, beaufschlagt werden kann, weist in diesem Beispiel die Bauplattform 14 eine in diesem Beispiel mittig angeordnete Öffnung (Durchgangsöffnung) 40 als Wirkmediumeinlass und ggfls. auch - auslass auf. So that the cavity 34 can be acted upon with an active medium, such as compressed air, in this example, the construction platform 14 has an opening (passage opening) 40 arranged centrally in this example as the active medium inlet and if necessary. also - outlet on.
Wie sich aus den Figuren 1 und 2 ergibt, sind die Stützelemente 30 in diesem Beispiel nadelförmig gestaltet. Die Stützelemente 30 verjüngen sich von der Seite der Bauplattform 14 zur Seite des Bauteils 10 in diesem Beispiel kontinuierlich. In diesem Beispiel befinden sich zwölf Stützelemente 30 innerhalb des Hohlraums 34. As is apparent from Figures 1 and 2, the support members 30 are designed needle-shaped in this example. The support members 30 taper continuously from the side of the build platform 14 to the side of the component 10 in this example. In this example, there are twelve support members 30 within the cavity 34.
Die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform lediglich darin, dass die Stützelemente 30 nicht nadeiförmig, sondern plattenformig gestaltet sind. Zudem sind in diesem Beispiel lediglich vier an Stelle von zwölf inneren Stützelementen 30 vorhanden. The embodiment shown in FIGS. 3 and 4 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 only in that the support elements 30 are not needle-shaped but plate-shaped. In addition, only four instead of twelve inner support members 30 are present in this example.
Die in den Figuren 1 und 2 sowie 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen können beispielsweise durch ein Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung hergestellt sein, bzw. hergestellt werden, bei dem Pulver (nicht gezeigt), aus dem das Bauteil 10 hergestellt werden soll, lagenweise als Pulverbett (nicht gezeigt) auf eine Bauplattform 14 aufgebracht wird, das Bauteil 10 durch lokales Aufschmelzen des Pulvers lagenweise hergestellt wird und zusammen mit dem Bauteil 10 die Stützstruktur 12 hergestellt wird, die das Bauteil 10 an den Stützstellen 16 stützt, wobei das Gebilde 32 aus dem Bauteil 10, der Stützstruktur 12 und der Bauplattform 14 mit dem Hohlraum 34 hergestellt wird, der von der Unterseite 18 und den Seiten 20 bis 26 des Bauteils 10, der Wand 28, die die Bauplattform 14 und das Bauteil 10 verbindet, und der Oberseite 36 der Bauplattform 14 begrenzt wird und in dem sich die Stützelemente 30 befinden, die die Bauplattform 14 und das Bauteil 10 an den Stützstellen 16 verbinden. The embodiments shown in FIGS. 1 and 2 as well as 3 and 4 can be produced, for example, by a process for powder bed-based additive manufacturing, in which powder (not shown) from which the component 10 is to be produced is laid in layers is applied as a powder bed (not shown) on a building platform 14, the component 10 is made by local melting of the powder in layers and is produced together with the component 10, the support structure 12, the the component 10 is supported on the support points 16, wherein the structure 32 is made of the component 10, the support structure 12 and the build platform 14 with the cavity 34, from the bottom 18 and the sides 20 to 26 of the component 10, the wall 28th , which connects the build platform 14 and the component 10, and the upper side 36 of the build platform 14 is limited and in which the support elements 30 are that connect the build platform 14 and the component 10 at the support points 16.
Die Figur 5 zeigt beispielhaft, wie beispielsweise bei den beiden in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen ein Abtrennen des Bauteils 10 von den oberen Enden der Stützelemente 30 an den Verbindungsstellen 42, die hier mit den Stützstellen 16 übereinstimmen, unter Druckbeaufschlagung mittels eines Wirkmediums, das unter Druck durch die Öffnung 40 in der Bauplattform 14 in diesem Beispiel von unten in den Hohlraum 34 gegeben wird. Da die Wand 28 einen nachgiebigen Wandabschnitt 38 aufweist, hält sie dem Druck P stand (s. Figuren 5(a) und (b)) und löst sie sich auch nicht an ihrem oberen Ende vom Bauteil 10, während die vorgenannten Verbindungsstellen 42 zwischen der Unterseite 18 des Bauteils 10 und den oberen Enden der Stützelemente 30 gebrochen bzw. getrennt werden (s. Figur 5(b)). Die äußeren Elemente der Stützstruktur 12, in diesem Beispiel die Wand 28, lassen sich danach beispielsweise durch vorzugsweise automatisches Fräsen am Bauteil 10 abtrennen. FIG. 5 shows by way of example how, for example, in the two embodiments shown in FIGS. 1 to 4 a separation of the component 10 from the upper ends of the support elements 30 at the connection points 42, which in this case coincide with the support points 16, under pressure by means of an active medium, pressurized through the opening 40 in the build platform 14 in this example from below into the cavity 34. Since the wall 28 has a resilient wall portion 38, it withstands the pressure P (see Figures 5 (a) and (b)) and also does not detach at its upper end from the component 10, while the aforementioned joints 42 between the Bottom 18 of the component 10 and the upper ends of the support members 30 are broken or separated (see Figure 5 (b)). The outer elements of the support structure 12, in this example the wall 28, can then be separated, for example by preferably automatic milling on the component 10 thereafter.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteils 100 mit einer Stützstruktur 112, die das Bauteil 100 an in diesem Beispiel drei Stützstellen bzw. -linien bzw.—flächen 116 an der Unterseite 118 des Bauteils 100 abstützt und eine äußere Wand 128, die in diesem Beispiel rechteckförmig angeordnet ist, und in diesem Beispiel ein inneres Stützelement 130 aufweist, die zwischen einer unteren Bauplattform 114 und dem oberen Bauteil 100 angeordnet ist. Genauer gesagt zeigt die Figur 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI - VI von Figur 7, die Figur 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII - VII in Figur 6 und Figur 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII - VIII in Figur 7. Das Gebilde 132 aus dem Bauteil 100, der Stützstruktur 1 12 und der Bauplattform 114 weist einen Hohlraum 134 auf, der von der Unterseite 1 18 des Bauteils 100, von der Wand 128 der Stützstruktur 112 und von einem Teil der Oberseite 136 der Bauplattform 1 14 begrenzt wird. Das in diesem Beispiel an der Unterseite 1 18 des Bauteils 100 mittig angeordnete und das Bauteil 100 an der Stützstelle 1 16 abstützende Stützelement 130 steht mit der Oberseite 136 der Bauplattform 114 nicht direkt in Verbindung, sondern ist über einen nachgiebigen Teil 138 mit der inneren Oberfläche 139 der Wand 128 verbunden. In Schnittansicht (siehe Figuren 6 und 8) weist der nachgiebige Teil 138 die Gestalt eines in diesem Beispiel symmetrischen Spitzdaches auf. Die beiden Teile 138 bilden in diesem Beispiel einen Winkel von ca. 90°. FIGS. 6 to 8 show a further exemplary embodiment of a powder-bed-based additive-fabricated component 100 having a support structure 112 which supports the component 100 at three support points or lines or surfaces 116 on the underside 118 of the component 100 in this example an outer wall 128, which is rectangular in this example, and in this example has an inner support member 130 disposed between a lower build platform 114 and the upper component 100. More specifically, Fig. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI of Fig. 7, Fig. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in Fig. 6, and Fig. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII in Fig. 7. The structure 132 of the component 100, the support structure 1 12 and the build platform 114 has a cavity 134 which from the bottom 1 18 of the component 100, of the wall 128 of the support structure 112 and of a portion of the top 136 of the building platform. 1 14 is limited. The supporting element 130, which is centrally arranged in this example on the lower side 1 18 of the component 100 and supports the component 100 at the support point 16, is not directly connected to the upper side 136 of the building platform 114, but is connected to the inner surface via a resilient part 138 139 of the wall 128 connected. In sectional view (see Figures 6 and 8), the resilient member 138 has the shape of a symmetrical in this example pointed roof. The two parts 138 form in this example an angle of about 90 °.
Anders als bei den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen erfolgt die Zuführung eines Wirkmediums nicht über eine Öffnung in der Bauplattform, sondern über Öffnungen 140 und 141 als Wirkmediumeinlass und/oder -auslass. In contrast to the embodiments shown in FIGS. 1 to 4, the delivery of an active medium does not take place via an opening in the build platform, but via openings 140 and 141 as the active medium inlet and / or outlet.
Die in den Figuren 9 bis 1 1 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 6 bis 8 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen darin, dass das Stützelement 130 nicht nadeiförmig, sich von unten nach oben verjüngend gestaltet ist, sondern platten- bzw. wandförmig mit oberen, im Abstand zueinander angeordneten Durchgangsöffnungen 129 und dazwischen befindlichen Sollbruchstellen 131 ausgebildet ist. Ferner ist das nachgiebige Teil 138 in der in Figur 1 1 gezeigten Schnittansicht nicht spitzdachförmig, sondern mit einer stumpfen Oberseite ausgebildet. The embodiment shown in FIGS. 9 to 11 essentially differs from the embodiment shown in FIGS. 6 to 8 in that the support element 130 is not needle-shaped, tapering from bottom to top, but instead has a top or wall shape , spaced through passage openings 129 and interposed predetermined breaking points 131 is formed. Furthermore, the resilient part 138 in the sectional view shown in Figure 1 1 is not pointed roof-shaped, but formed with a blunt top.
Die Figur 12 zeigt nun ein Verfahren zum vorzugsweise automatischen Abtrennen zumindest eines Teils der Stützstruktur 112 der bei den in den Figuren 6 bis 11 gezeigten Ausführungsformen durch Beaufschlagung mit Druck P durch mindestens eine der Öffnungen 140 und 141, wobei dazu auch eine der Öffnungen 140 bzw. 141 zum Aufbau eines Drucks in dem Hohlraum 134 verschlossen sein bzw. werden kann. Da der Teil 138 nachgiebig ist, während das Stützelement 130 zumindest steifer als der nachgiebige Teil 138 ist, wird das obere Ende des Stützelements 130 an der Verbindungsstelle 142, die der Stützstelle 1 16 in der Mitte der Unterseite 118 des Bauteils 100 entspricht, abgetrennt (s. Figur 12(b)). Die äußeren Elemente der Stützstruktur 112, in diesem Beispiel die Wand 128, lassen sich danach beispielsweise durch vorzugsweise automatisches Fräsen vom Bauteil 100 abtrennen. FIG. 12 now shows a method for preferably automatically separating at least a part of the support structure 112 of the embodiments shown in FIGS. 6 to 11 by applying pressure P through at least one of the openings 140 and 141 141 may be closed to build up a pressure in the cavity 134. Since the portion 138 is compliant while the support member 130 is at least stiffer than the compliant portion 138, the upper end of the support member 130 at the junction 142 corresponding to the support point 16 in the center of the bottom surface 118 of the component 100 is severed ( see Figure 12 (b)). The outer ones Elements of the support structure 112, in this example the wall 128, can then be separated from the component 100, for example by preferably automatic milling.
Die Figuren 13 und 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein pulverbett -basiert additiv gefertigtes Bauteil 200 gemäß einer besonderen Ausführungsform einer vorliegenden Erfindung mit einer Stützstruktur 212, die zwischen einer unteren Bauplattform 214 und dem oberen Bauteil 200 angeordnet ist und das Bauteil 200 an in diesem Beispiel insgesamt elf Stützstellen 216 stützt. Genauer gesagt zeigt die Figur 13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in Figur 14 und zeigt die Figur 14 eine Schnittansicht entlang der Linie XIV in Figur 13. Das Gebilde 232 aus dem Bauteil 200, der Stützstruktur 212 und der Bauplattform 214 weist einen Hohlraum 234 auf, wobei die Wand 228 des Hohlraums 234 Bestandteil eines Stützelements 230 ist, das das Bauteil 200 mit der Bauplattform 214 verbindet. Die Wand 228 des Hohlraums 234 weist einen nachgiebigen Wandabschnitt 238 auf, der bei Druckbeaufschlagung des Hohlraums 234 eine stärkere Verformung ohne Bruch als die restliche Wand des Hohlraums aufweist bzw. erfährt. Das Stützelement 230 ist mit dem Bauteil 200 an einer in diesem Beispiel an der Unterseite 218 des Bauteils 200 mittig angeordneten Stützstelle 216 verbunden. An den vier Ecken der Bauplattform 214 ist das Bauteil 200 über in diesem Beispiel vier Stangen- oder säulenartige Stützelemente 230 mit der Bauplattform 214 verbunden bzw. wird es darüber über der Bauplattform 214 abgestützt. Die mittigen in diesem Beispiel vier Stützelemente 230 sind oberhalb des jeweiligen Hohlraumes 234 zur Seite des Bauteils 200 hin nadeiförmig, sich von unten nach oben verjüngend, gestaltet. Unterhalb des jeweiligen Hohlraums 234 ist das jeweilige Stützelement 230 im Wesentlichen stab-bzw. säulenförmig gestaltet und weist eine Öffnung bzw. ein Kanal 240 zum Einlassen und/oder Auslassen eines Wirkmediums (nicht gezeigt). Figures 13 and 14 show another embodiment of a powdered-based additive-fabricated component 200 according to a particular embodiment of the present invention having a support structure 212 disposed between a lower build platform 214 and the upper component 200 and the component 200 in place therein Example a total of eleven support points 216 supports. More specifically, Fig. 13 is a sectional view taken along the line XIII-XIII in Fig. 14, and Fig. 14 is a sectional view taken along the line XIV in Fig. 13. The formation 232 of the component 200, the support structure 212 and the build platform 214 has a cavity 234, wherein the wall 228 of the cavity 234 is part of a support member 230 which connects the component 200 with the build platform 214. The wall 228 of the cavity 234 has a resilient wall portion 238 which, upon pressurization of the cavity 234, experiences a greater deformation without fracture than the remainder of the wall of the cavity. The support element 230 is connected to the component 200 at a support point 216 which is arranged centrally on the underside 218 of the component 200 in this example. At the four corners of the build platform 214, the component 200 is connected to the build platform 214 via four bar or columnar support members 230 in this example, or is supported over the build platform 214 thereabove. The central in this example four support members 230 are above the respective cavity 234 to the side of the component 200 in the form of a needle, tapering from bottom to top, designed. Below the respective cavity 234, the respective support member 230 is substantially rod-or. designed columnar and has an opening or a channel 240 for insertion and / or omission of an active medium (not shown).
In der Figur 15 ist gezeigt, wie sich der jeweilige Hohlraum 234 bei Beaufschlagung mit Druck P mittels eines Wirkmediums durch den Kanal 240 aus einer im Wesentlichen ovalen Form mit vertikaler Längsachse (siehe Figur 15(a)) in eine im Wesentlichen runde Form (siehe Figur 15(b)) gebracht wird und die Stützelemente 230 an der Verbindungsstelle 242, die der jeweiligen Stützstelle 216 entspricht, von der Unterseite 218 des Bauteils 200 abgetrennt wird. Die Figur 16 zeigt im Prinzip ein Bauteil 300 mit einer Stützstruktur 312 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Stützstruktur 312 im Prinzip mehrere der beispielsweise in dem Figuren 6 bis 8 bzw. 9 bis 11 gezeigten Stützelemente 130, hier als Stützelemente 330 gekennzeichnet, umfasst. Die nachgiebigen Teile 338 stützen sich an einer äußeren Wand 328 des Hohlraums 334 sowie an den unteren Sockeln 339. FIG. 15 shows how the respective cavity 234, when acted upon by pressure P by means of an active medium, passes through the channel 240 from a substantially oval shape with a vertical longitudinal axis (see FIG. 15 (a)) into a substantially round shape (see FIG FIG. 15 (b)) and the support elements 230 at the connection point 242, which corresponds to the respective support point 216, is separated from the underside 218 of the component 200. 16 shows, in principle, a component 300 having a support structure 312 according to a particular embodiment of the present invention, wherein the support structure 312 is in principle a plurality of the support elements 130, shown for example in FIGS. 6 to 8 and 9 to 11, here identified as support elements 330 , includes. The resilient parts 338 are supported on an outer wall 328 of the cavity 334 and on the lower sockets 339.
Die in der Figur 17 gezeigte weitere Ausführungsform eines Bauteils 400 mit einer Stützstruktur 412 unterscheidet sich von der in der Figur 16 gezeigten Ausfuhrungsform darin, dass die nachgiebigen Teile 438 nicht symmetrisch, sondern unsymmetrisch angeordnet sind. In diesem Beispiel bilden jeweils zwei Teile 438 in Schnittansicht ein unsymmetrisches Spitzdach mit einem Winkel, der kleiner als 90° ist. The further embodiment of a component 400 with a support structure 412 shown in FIG. 17 differs from the embodiment shown in FIG. 16 in that the resilient parts 438 are not arranged symmetrically but asymmetrically. In this example, each two parts 438 in sectional view form an asymmetrical pointed roof with an angle which is smaller than 90 °.
Die in der Figur 18 gezeigte Ausführungsform eines Bauteils 500 mit einer Stützstruktur 512 unterscheidet sich von der in der Figur 16 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen darin, dass die Stützstruktur keine nadeiförmigen Stützelemente, sondern lediglich die nachgiebigen Teile 538, die Sockel 539 und die äußere Wand 528 aufweist (siehe Figur 18(a)). Wie sich aus der Schnittansicht entlang der Linie ΧΓΧ - XIX in Figur 18 (siehe Figur 19) ergibt, sind entlang der Verbindungslinie 542 Durchgangsöffhungen 544 zum Durchlassen eines Wirkmediums (nicht gezeigt) vorhanden. Weiterhin zeigt die Figur 19 eine Dicke d der linienförmigen Verbindungsstelle 516 und Sollbruchstellen 546 zwischen den Durchgangsöffhungen 544 vorhanden. The embodiment of a component 500 with a support structure 512 shown in FIG. 18 essentially differs from the embodiment shown in FIG. 16 in that the support structure does not comprise any needle-shaped support elements but only the resilient parts 538, the pedestals 539 and the outer wall 528 (see Figure 18 (a)). As can be seen from the sectional view along the line ΧΓΧ - XIX in FIG. 18 (see FIG. 19), passage openings 544 are present along the connecting line 542 for passing through an active medium (not shown). Furthermore, FIG. 19 shows a thickness d of the linear connection point 516 and predetermined breaking points 546 between the passage openings 544.
Die Figur 20 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XX - XX in Figur 21 (oben) und die Figur 21 (unten) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXI - XXI in Figur 20 von einem weiteren Bauteil 600 mit einer Stützstruktur 612 zwischen einer unteren Bauplattform 614 und dem oberen Bauteil 600. Die Bauplattform 614 weist zwei seitliche, sich in diesem Beispiel vertikal erstreckende Öffnungen 602 und 603 auf, die für den Einlass und/oder Auslass eines Wirkmediums (nicht gezeigt) mit einer jeweiligen Öffnung 604, 605 für einen Wirkmediumeinlass und/oder -auslass in der Stützstruktur 612 und weiteren Öffnungen 606 und 607 in einer inneren Wand 629 der Stützstruktur 612 in Wirkmediumverbindung steht, sodass ein Wirkmedium von einer Wirkmediumversorgungseinrichtung über die Wirkmediumanschlusseinrichtung 608 bzw. 609 (nur in Figur 20 gezeigt) unter Druck in einen Hohlraum 634 gegeben werden kann. Figure 20 is a sectional view taken along the line XX - XX in Figure 21 (top) and Figure 21 (bottom) is a sectional view taken along the line XXI - XXI in Figure 20 of another component 600 having a support structure 612 between a lower building platform The build platform 614 has two lateral, vertically extending openings 602 and 603 in this example, which are for the inlet and / or outlet of an active medium (not shown) having a respective active medium inlet opening 604, 605 and / or outlet in the support structure 612 and further openings 606 and 607 in an inner wall 629 of the support structure 612 is in active medium connection, such that an active medium can be given under pressure from a active medium supply device via the active-medium connection device 608 or 609 (shown only in FIG. 20) into a cavity 634.
Die Figur 22 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXII - XXII in Figur 23 und die Figur 23 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXIII - XXIII in der Figur 22. Es ist darin die Anordnung und Verbindung eines Stützelements 730 unterhalb der Unterseite 718 eines weiteren Bauteils 700 gemäß einer weiteren besonderen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie sich in Kombination mit der Figur 23 ergibt ist die Verbindungsstelle 742, die im Prinzip der Stützstelle 716 entspricht, eine Verbindungsfläche bzw. ein Verbindungsstreifen, dessen Breite in einer Richtung FD („Fracture Direction") in diesem Beispiel kontinuierlich zunimmt. Dadurch lässt sich ein gezielter gerichteter Bruch des Stützelements 730 erzielen. Fig. 22 is a sectional view taken along a line XXII - XXII in Fig. 23 and Fig. 23 is a sectional view taken along the line XXIII - XXIII in Fig. 22. It shows the arrangement and connection of a support member 730 below the bottom 718 of another component 700 according to another particular embodiment of the present invention. As can be seen in combination with Figure 23, the joint 742, which in principle corresponds to the support point 716, is a connection surface or strip, the width of which in a direction FD ("Fracture Direction") continuously increases in this example achieve a targeted directed breakage of the support member 730.
Die in den Figuren 24 und 25 gezeigte Ausführungsform eines Bauteils 800 unterscheidet sich von der in den Figuren 22 und 23 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen darin, dass das Stützelement 830 im oberen Bereich nicht plattenförmig, sondern nadeiförmig gestaltet ist und mehrere Stützelemente vorhanden sind. The embodiment of a component 800 shown in FIGS. 24 and 25 essentially differs from the embodiment shown in FIGS. 22 and 23 in that the support element 830 in the upper region is not plate-shaped but has a needle-shaped design and a plurality of support elements are present.
Die Figuren 26 bis 35 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Pulverbett-basiert additiv gefertigtes Bauteil 900 gemäß einer besonderen Ausführungsform einer vorliegenden Erfindung. Das Bauteil 900 (Figuren 26-28) hat drei Innenräume 936, 937 und 938 mit ellipsoiden inneren Flächen 916, 917 bzw. 918. Die inneren Flächen 916, 917 und 918 müssen im Bereich von Überhängen gestützt werden. Die Figur 29 zeigt, dass eine zu stützende Fläche 919 wegen eines nicht möglichen Zugangs für einen Werkzeug 950 (z.B. eine Fräse) nach dem Aufbauprozess nicht nachbearbeitet werden kann. Aus diesem Grund können an die Fläche 919 im oberen Bereich angebrachte Stützelemente durch eine mechanische Nachbearbeitung nicht entfernt werden. Die Figuren 30-32 zeigen eine Stützstruktur 912, welche die Lösung der Aufgabe zur Abtrennung und Entfernung der Stützen von der unzugänglichen Fläche 919 ermöglicht. Die Stützstruktur 912 ist in den Innenräumen 936, 937 und 938 des Bauteils 900 angeordnet und stützt das Bauteil 900 an in diesem Beispiel insgesamt zehn Stützstellen 916 (fünf im oberen Bereich und weitere fünf im unteren Bereich). Das Gebilde 932 aus dem Bauteil 900 und der Stützstruktur 912 weist zwei Hohlräume 934 und 935. Eine Wand 928 des Hohlraums 934 weist einen nachgiebigen Wandabschnitt 938 auf, der bei Druckbeaufschlagung des Hohlraums 934 eine stärkere Verformung ohne Bruch als die restliche Wand des Hohlraums aufweist bzw. erfährt. Der Hohlraum 935 ist komplett ein Bestandteil der Stützstruktur 912. Durch Öffnungen 942 und 943 wird aus dem Hohlraum 935 das Pulver entfernt, und zwar noch vor der Druckbeaufschlagung des anderen Hohlraums 934, so dass sich die nachgiebigen Wandabschnitte 938 während der Druckbeaufschlagung ohne Widerstand verformen könnten. Stützelemente 930 sind mit dem Bauteil 900 an mehreren Stützstellen 916 verbunden. Die Druckbeaufschlagung des Hohlraums 34 erfolgt durch das Wirkmedium (nicht gezeigt), welches durch die Öffnungen 941 und 942 hinein- und hinausgelassen wird. Die Figur 33 zeigt die Verformung der nachgiebigen Wandabschnitte 938 nach der Druckbeaufschlagung des Hohlraums 934. Diese Verformung führt zur Abtrennung der Stützelemente 930 von dem Bauteil 900 an Verbindungstellen 942. Die Figuren 34 und 35 zeigen die nachfolgende mechanische Nachbearbeitung. Durch die Bewegungen des Werkzeugs 950 (RM—„rotation movement", VM -„vertical movement", HM -„horisontal movement") wird ein großer Teil der Stützstruktur 912 aus den Innenräumen 937 und 938 entfernt. Im Innenraum 936 werden auch die Stützelemente 930 an den Stellen 920 von der Stützstruktur abgetrennt. Die von der Stützstruktur 912 abgetrennten verbliebenen Reste der Stützelemente 930 sind leicht über die von der Stützstruktur 912 frei gewordenen Innenräume 937 und 938 entfernbar. Figures 26 to 35 show a further embodiment of a powder bed-based additively manufactured component 900 according to a particular embodiment of a present invention. The component 900 (FIGS. 26-28) has three interior spaces 936, 937 and 938 with ellipsoidal inner surfaces 916, 917 and 918, respectively. The inner surfaces 916, 917 and 918 must be supported in the region of overhangs. FIG. 29 shows that a surface 919 to be supported can not be reworked after the build-up process due to an inability to access a tool 950 (eg a milling cutter). For this reason, support members attached to the upper surface area 919 can not be removed by mechanical post-processing. FIGS. 30-32 illustrate a support structure 912 that enables the solution to the separation and removal task of the inaccessible surface 919. The support structure 912 is arranged in the interiors 936, 937 and 938 of the component 900 and supports the component 900 in this example a total of ten support points 916 (five in the upper area and another five in the lower area). The formation 932 of the component 900 and the support structure 912 has two cavities 934 and 935. A wall 928 of the cavity 934 has a resilient wall section 938 which, upon pressurization of the cavity 934, has a greater deformation without fracture than the remaining wall of the cavity learns. The cavity 935 is completely part of the support structure 912. The powder is removed from the cavity 935 through openings 942 and 943 prior to pressurization of the other cavity 934 so that the compliant wall sections 938 could deform without resistance during pressurization , Support members 930 are connected to the component 900 at a plurality of support points 916. The pressurization of the cavity 34 is carried out by the active medium (not shown), which is in and out through the openings 941 and 942. FIG. 33 shows the deformation of the resilient wall sections 938 after the pressurization of the cavity 934. This deformation leads to the separation of the support elements 930 from the component 900 at joints 942. FIGS. 34 and 35 show the subsequent mechanical finishing. Movement of the tool 950 (RM, "vertical movement", HM "horizontal movement") removes a large portion of the support structure 912 from the interior spaces 937 and 938. In the interior 936, the support elements are also removed 930 are separated from the support structure at locations 920. The remaining remnants of the support members 930 separated from the support structure 912 are readily removable via the interior spaces 937 and 938 vacated by the support structure 912.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any desired combinations for the realization of the invention in its various embodiments.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Bauteil component
Stützstruktur  support structure
Bauplattform  building platform
Stützstellen  reference points
Unterseite bottom
, 22, 24, 26 Seiten , 22, 24, 26 pages
Wand  wall
Stützelemente  support elements
Gebilde  shape
Hohlraum  cavity
Oberseite  top
Wandabschnitt  wall section
Öffnung  opening
Verbindungsstellen joints
0 Bauteil0 component
2 Stützstruktur2 support structure
4 Bauplattform4 construction platform
6 Stützstellen6 interpolation points
8 Unterseite8 bottom
8 Wand8 wall
9 Durchgangsöff ung9 passage opening
0 Stützelement0 support element
1 Sollbruchstellen W 1 predetermined breaking points W
- 25 -  - 25 -
132 Gebilde 132 entities
134 Hohlraum  134 cavity
136 Oberseite  136 top
138 Teil  138 part
139 Oberfläche  139 surface
140, 141 Öffnungen  140, 141 openings
200 Bauteil  200 component
212 Stützstruktur  212 supporting structure
214 Bauplattform  214 construction platform
216 Stützstellen  216 interpolation points
218 Unterseite  218 bottom
228 Wand  228 wall
230 Stützelemente  230 support elements
232 Gebilde  232 entities
234 Hohlraum  234 cavity
238 Wandabschnitt  238 wall section
240 Kanal  240 channel
242 Verbindungsstellen  242 connection points
300 Bauteil  300 component
312 Stützstruktur  312 support structure
314 Bauplattform  314 construction platform
316 Stützstellen  316 interpolation points
328 Wand  328 wall
330 Stützelemente  330 support elements
332 Gebilde 334 Hohlraum332 entities 334 cavity
338 Teile 338 parts
339 Sockel 339 socket
340, 341 Öffnungen340, 341 openings
400 Bauteil400 component
412 Stützstruktur412 support structure
414 Bauplattform414 construction platform
416 Stützstellen416 interpolation points
428 Wand428 wall
430 Stützelemente430 support elements
432 Gebilde432 entities
434 Hohlraum434 cavity
438 Teile438 parts
439 Sockel439 socket
440, 441 Öffnungen440, 441 openings
500 Bauteil500 component
512 Stützstruktur512 support structure
514 Bauplattform514 construction platform
516 Stützstellen516 interpolation points
528 Wand528 wall
532 Gebilde532 structures
534 Hohlraum534 cavity
538 Teile538 parts
539 Sockel539 socket
540, 541 Öffnungen 542 Verbindungslinie540, 541 openings 542 connecting line
544 Durchgangsöffhungen 544 passage openings
546 Sollbruchstellen  546 predetermined breaking points
600 Bauteil  600 component
602, 603 Öffnungen  602, 603 openings
604, 605 Öffnungen  604, 605 openings
606, 607 Öffnungen  606, 607 openings
608, 609 Wirkmediumanschlusseinrichtung 608, 609 Wirkmediumanschlusseinrichtung
612 Stützstruktur 612 support structure
614 Bauplattform  614 construction platform
616 Stützstelle(n)  616 support point (s)
628 Wand  628 wall
629 Wand  629 wall
630 Stützelement  630 support element
632 Gebilde  632 structures
634 Hohlraum  634 cavity
638 Teile  638 parts
700 Bauteil  700 component
716 Stützstelle  716 support point
718 Unterseite  718 bottom
730 Stützelement  730 support element
738 Teile  738 parts
742 Verbindungsstelle  742 junction
800 Bauteil  800 component
816 Stützstelle 830 Stützelemente816 support point 830 support elements
838 Teile 838 parts
842 Verbindungsstelle 842 junction
900 Bauteil 900 component
912 Stützstruktur 912 support structure
916 Stützstellen916 interpolation points
916, 917, 91 ! innere Flächen916, 917, 91! inner surfaces
919 Fläche 919 area
920 Stellen  920 digits
928 Wand  928 wall
930 Stützelemente 930 support elements
931 Stützelement931 support element
934, 935 Hohlräume934, 935 cavities
936, 937, 938 Innenräume936, 937, 938 interiors
938 Wandabschnitt938 wall section
940, 942 Öffnungen940, 942 openings
942 Verbindungsstellen942 connection points
942, 943 Öffnungen942, 943 openings
942, Verbindungsstelle942, junction
950 Werkzeug b Breite 950 tool b width
d Dicke d thickness
P Druck P pressure
FD Richtung  FD direction

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Pulverbett-basiert additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil, bei dem 1. A process for powder bed-based additive manufacturing of at least one component, in which
- Pulver, aus dem mindestens ein Bauteil (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900) hergestellt werden soll, lagenweise als Pulverbett auf eine Bauplattform (14; 114; 214; 314; 414; 514; 614) aufgebracht wird, Powder, from which at least one component (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) is to be produced, laid up in layers as a powder bed on a building platform (14, 114, 214, 314, 414; 514; 614) is applied,
- das mindestens eine Bauteil durch lokales Aufschmelzen des Pulvers lagenweise hergestellt wird und - The at least one component by local melting of the powder is produced in layers and
- zusammen mit dem mindestens einen Bauteil eine Stützstruktur (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912) hergestellt wird, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen (16, 116; 216; 316; 416; 516; 616; 716; 816; 916) stützt, wobei ein Gebilde (32; 132; 232; 332; 432; 532; 632) aus dem mindestens einen Bauteil (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900), der Stützstruktur (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912) und der Bauplattform (14; 114; 214; 314; 414; 514; 614) mit mindestens einem Hohlraum (34; 134; 234; 334; 434; 534; 634; 934; 935) hergestellt wird, der so gestaltet ist, dass bei Beaufschlagung des Hohlraums mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Druck dieser Hohlraum die Druckbelastung so lange ohne Bruch aushält, bis mindestens eine Verbindungsstelle (42; 142; 242; 842; 942) zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur durch die Druckbelastung gebrochen wird. a support structure (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912) is produced together with the at least one component, said support structure (16,116; ; 716; 816; 916), wherein a structure (32; 132; 232; 332; 432; 532; 632) is formed from the at least one component (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) 900), the support structure (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912), and the build platform (14; 114; 214; 314; 414; 514; 614) having at least one cavity (34; 134; 234; 334; 434; 534; 634; 934; 935), which is designed such that when the cavity is exposed to a reaction medium with a predeterminable pressure, this cavity withstands the pressure load without breakage until at least one connection point (42 142, 242, 842, 942) between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the construction platform and the support structure or at least one connection between different parts of the support structure is broken by the pressure load.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon, einem Bestandteil der Stützstruktur, insbesondere einer Wand, der die Bauplattform und das Bauteil verbindet, und der Bauplattform begrenzt wird und in dem sich Stützelemente befinden, welche die Bauplattform und das Bauteil an den Stützstellen verbinden. 2. The method of claim 1, wherein the cavity or at least one of the cavities partially of at least one component, in particular of its underside or a part thereof, a part of the support structure, in particular a wall, which connects the building platform and the component, and the construction platform is limited and in which there are support elements which connect the construction platform and the component at the support points.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon oder von der Bauplattform oder einem Teil davon und einem Bestandteil, insbesondere einer Wand, der Stützstruktur begrenzt wird, wobei die Oberfläche des Bestandteils der Stützstruktur auf der Seite des Hohlraums mit dem Bauteil oder mit der Bauplattform direkt oder/und durch Stützelemente verbunden ist. 3. The method of claim 1, wherein the cavity or at least one of the cavities is partially bounded by the at least one component, in particular its underside or a part thereof or by the build platform or a part thereof and a component, in particular a wall, the support structure, wherein the surface of the component part of the support structure on the side of the cavity is connected directly to the component or to the construction platform and / or by support elements.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wand oder die Wände des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume komplett ein Bestandteil einer Stützstruktur, insbesondere eines Stützelements, das die Bauplattform und das Bauteil an den Stützstellen verbindet, ist/sind. 4. The method of claim 1, wherein the wall or the walls of the cavity or at least one of the cavities is completely a part of a support structure, in particular a support member which connects the construction platform and the component at the support points is / are.
5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Wand bzw. die Wände des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume mindestens einen nachgiebigen Wandabschnitt aufweist/aufweisen, der bei Druckbeaufschlagung des Hohlraums eine stärkere Verformung ohne Bruch als die restliche Wand des Hohlraums aufweist. 5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the wall (s) of the cavity or at least one of the cavities has / have at least one resilient wall portion which, upon pressure of the cavity, exhibits a greater deformation without fracture than the remainder of the cavity wall.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine nachgiebige Wandabschnitt in Schnittansicht einen symmetrischen oder asymmetrischen Zickzacklinienverlauf oder einen symmetrischen oder asymmetrischen gebogenen Linienverlauf aufweist. 6. The method of claim 5, wherein the at least one compliant wall portion in sectional view has a symmetrical or asymmetrical zigzag line or a symmetrical or asymmetrical curved line course.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur eine Sollbruchstelle aufweist/aufweisen. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one connection point between the component or one of the components and the support structure and / or the at least one connection point between the building platform and the support structure and / or the at least one connection point has / have a predetermined breaking point between different parts of the support structure.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsfläche von der mindestens einen Verbindungsstelle zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder mindestens einem der Bauteile und/oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform in Schnittansicht parallel zur Oberfläche des mindestens einen Bauteils oder der Bauplattform in einer Richtung, vorzugsweise kontinuierlich, zur Steuerung des Ablaufs des Abtrennens zunimmt. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the connecting surface of the at least one connection point between the support structure and the component or at least one of the components and / or between the support structure and the building platform in a sectional view parallel to the surface of the at least one component or the building platform one direction, preferably continuously, increases to control the sequence of the separation.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsflächen von mindestens zwei Verbindungsstellen zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder mindestens einem der Bauteile und/oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform in Schnittansicht parallel zur Oberfläche des Bauteils oder der Bauplattform gezielt ungleich groß gestaltet sind, so dass bei derselben Druckbelastung die Verbindungsstelle mit einer kleineren Verbindungsfläche früher bricht, als die Verbindungsstelle mit einer größeren Verbindungsfläche. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the connecting surfaces of at least two connection points between the support structure and the component or at least one of the components and / or between the support structure and the building platform in sectional view parallel to the surface of the component or the building platform targeted unequal size are such that at the same pressure load, the joint with a smaller joint surface breaks earlier than the joint with a larger joint surface.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Druckbeaufschlagung stufenweise erfolgt, wobei in einer ersten Stufe ein erster Druck verwendet wird und in einer zweiten Stufe sowie allen weiteren Stufen ein immer höherer Druck verwendet wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pressurization takes place in stages, wherein in a first stage, a first pressure is used and in a second stage and all other stages, an ever higher pressure is used.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in der ersten Stufe der Druckbeaufschlagung nur ein erster Teil der Verbindungsstellen zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder einem der Bauteile und/oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform gebrochen wird und in der zweiten und den weiteren Stufen der Druckbeaufschlagung ein zweiter Teil und weitere Teile der Verbindungsstellen gebrochen werden. 11. The method of claim 10, wherein in the first stage of the pressurization only a first part of the joints between the support structure and the component or one of the components and / or between the support structure and the building platform is broken and in the second and the further stages of Be pressurized a second part and other parts of the joints to be broken.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Wand bzw. die Wände des Hohlraums mehrere nachgiebige Wandabschnitte aufweist/aufweisen, die so gestaltet sind, dass ein erster nachgiebiger Wandabschnitt eine höchste Verformbarkeit und ein zweiter nachgiebiger Wandabschnitt und weitere nachgiebige Wandabschnitte eine immer niedrigere Verformbarkeit bei einer selben Stufe der Druckbeaufschlagung aufweisen. 12. The method of claim 10 or 11, wherein the wall or the walls of the cavity has / have a plurality of resilient wall sections, which designed so in that a first compliant wall portion has a highest deformability and a second compliant wall portion and further compliant wall portions have an ever lower deformability at a same stage of the pressurization.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die nachgiebigen Wandabschnitte so gestaltet sind, dass eine Verformung des ersten nachgiebigen Wandabschnitts bei der ersten Stufe der Druckbeaufschlagung, eine Verformung des zweiten nachgiebigen Wandabschnitts bei der zweiten Stufe der Druckbeaufschlagung und eine Verformung jedes weiteren nachgiebigen Wandabschnitts bei einer entsprechenden Stufe der Druckbeaufschlagung gleich oder vergleichbar sind. 13. The method of claim 12, wherein the resilient wall portions are configured such that deformation of the first compliant wall portion in the first stage of pressurization, deformation of the second compliant wall portion in the second stage of pressurization, and deformation of each further compliant wall portion in one corresponding level of pressurization are equal or comparable.
14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Hohlraum Teil eines größeren Hohlraums ist, welcher ein Bestandteil der Stützstruktur ist und separat mit Druck, vorzugsweise unterschiedlicher Stufen, beaufschlagbar ist. 14. The method of claim 11, wherein the cavity is part of a larger cavity, which is a part of the support structure and separately with pressure, preferably different stages acted upon.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das Gebilde mindestens einen Hohlraum, der teilweise von mindestens einem Bauteil begrenzt wird, und mindestens einen Hohlraum, der teilweise von der Bauplattform begrenzt wird, aufweist und wobei die Stützelemente vom mindestens einen Bauteil und von der Bauplattform abgetrennt werden, indem der mindestens eine Hohlraum, der teilweise vom mindestens einen Bauteil begrenzt wird, und der mindestens eine Hohlraum, der teilweise von der Bauplattform begrenzt wird, gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig oder zeitlich nacheinander mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Über- oder Unterdruck gezielt beaufschlagt werden. 15. The method according to any one of claims 2 to 14, wherein the structure comprises at least one cavity which is partially bounded by at least one component, and at least one cavity which is partially bounded by the building platform, and wherein the support elements of the at least one component and be separated from the building platform by the at least one cavity, which is partially bounded by the at least one component, and the at least one cavity, which is bounded in part by the building platform, at the same time or almost simultaneously or sequentially with an active medium with a predeterminable Über- or negative pressure can be applied specifically.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während oder nach der Fertigung des mindestens einen Bauteils eine Behandlung des gesamten Bauteils bzw. aller Bauteile oder eines jeweiligen Teils davon durch Hindurchleiten eines Wirkmediums durch den Hohlraum oder mindestens einen der Hohlräume durchgeführt wird. 16. The method according to any one of the preceding claims, wherein during or after the manufacture of the at least one component, a treatment of the entire component or all components or a respective part thereof by passing an active medium through the cavity or at least one of the cavities is performed.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Behandlung eine Durchleitung von Druckluft zum Entfernen von sich im Hohlraum befindendem losen Pulver umfasst und vor der Druckbeaufschlagung des Hohlraums zum Abtrennen der Verbindungsstellen zwischen dem Bauteil und der Stützstruktur oder zwischen dem Bauteil und der Bauplattform erfolgt. The method of claim 16, wherein the treatment comprises passing compressed air to remove loose powder in the cavity and before pressurizing the cavity to sever the joints between the component and the support structure or between the component and the build platform.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Behandlung eine Abkühlung oder Erwärmung oder Aufrechterhaltung einer Temperatur und/oder eine Druckbehandlung umfasst. The method of claim 16, wherein the treatment comprises cooling or heating or maintaining a temperature and / or pressure treatment.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach Abtrennen der Stützelemente vom mindestens einen Bauteil durch die Druckbelastung eine verbliebene, nicht abgetrennte Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere durch Fräsen oder Laserschneiden, vom mindestens einen Bauteil abgetrennt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein after separation of the support elements from the at least one component by the pressure load a remaining, not separated wall of the cavity by means of another separation method, in particular by milling or laser cutting, is separated from the at least one component.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach Abtrennen der Stützelemente von der Bauplattform durch die Druckbelastung eine verbliebene, nicht abgetrennte Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere durch das Fräsen oder Drahterodieren, von der Bauplattform abgetrennt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein after separation of the support elements from the building platform by the pressure load a remaining, not separated wall of the cavity by means of another separation process, in particular by milling or wire EDM, is separated from the build platform.
Pulverbett-basiert additiv gefertigte(s) Bauteil(e) (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900) mit einer Stützstruktur (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912), die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen (16; 1 16; 216; 316; 416; 516; 616; 716; 816; 916) stützt, wobei ein Gebilde (32; 132; 232; 332; 432; 532; 632) aus mindestens einem Bauteil (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900), einer Stützstruktur (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912) und einer Bauplattform (14 114; 214; 314; 414; 514; 614) mindestens einen Hohlraum (34; 134; 234; 334; 434; 534; 634; 934; 935) aufweist, der so gestaltet ist, dass bei Beaufschlagung des Hohlraums mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Druck der Hohlraum die Druckbelastung so lange ohne Bruch aushält bis mindestens eine Verbindungsstelle (42; 142; 242; 842; 942) zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur durch diese Druckbelastung gebrochen wird. Powder bed based additive fabricated component (s) (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900) having a support structure (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612 912) supporting the at least one component at support points (16; 16; 216; 316; 416; 516; 616; 716; 816; 916), wherein a formation (32; 132; 232; 332; 432; 532 632) of at least one component (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900), a support structure (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612; 912) and a Construction platform (14 114; 214; 314; 414; 514; 614) has at least one cavity (34; 134; 234; 334; 434; 534; 634; 934; 935) which is designed such that upon application of the cavity with an impact medium with a predeterminable pressure of the cavity, the pressure load so long without breakage endures at least one connection point (42, 142, 242, 842; 942) between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the construction platform and the support structure or at least one connection point between different parts of the support structure is broken by this pressure load.
22. Bauteil(e) nach Anspruch 21, wobei der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon, einem Bestandteil der Stützstruktur, insbesondere einer Wand, der die Bauplattform und das Bauteil verbindet, und der Bauplattform begrenzt wird und in dem sich Stützelemente befinden, welche die Bauplattform und das Bauteil an den Stützstellen verbinden. 22. Component (s) according to claim 21, wherein the cavity or at least one of the cavities is partially connected by the at least one component, in particular by its underside or a part thereof, a component of the support structure, in particular a wall connecting the construction platform and the component. and the building platform is limited and in which there are support elements which connect the construction platform and the component at the support points.
23. Bauteil(e) nach Anspruch 21 , wobei der Hohlraum oder mindestens einer der Hohlräume teilweise vom mindestens einen Bauteil, insbesondere von dessen Unterseite oder einem Teil davon oder von der Bauplattform oder einem Teil davon und einem Bestandteil, insbesondere einer Wand, der Stützstruktur begrenzt wird, wobei die Oberfläche des Bestandteils der Stützstruktur auf der Seite des Hohlraums mit dem Bauteil oder mit der Bauplattform direkt oder/und durch Stützelemente verbunden ist. 23. The component (s) according to claim 21, wherein the cavity or at least one of the cavities is partially formed by the at least one component, in particular its underside or a part thereof or by the construction platform or a part thereof and a component, in particular a wall, of the support structure is limited, wherein the surface of the component of the support structure on the side of the cavity with the component or with the construction platform is connected directly and / or by supporting elements.
24. Bauteil(e) nach Anspruch 21 , wobei die Wand oder die Wände des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume Bestandteil eines Stützelements ist/sind, das das mindestens eine Bauteil mit der Bauplattform oder das mindestens eine Bauteil mit einem Teil der Stützstruktur oder die Bauplattform mit einem Teil der Stützstruktur oder unterschiedliche Teile der Stützstruktur miteinander verbindet. 24. Component (s) according to claim 21, wherein the wall or the walls of the cavity or at least one of the cavities is part of a support element / which is the at least one component with the construction platform or the at least one component with a part of the support structure or the Construction platform with a part of the support structure or different parts of the support structure interconnects.
25. Bauteil(e) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, ferner umfassend mindestens einen Wirkmediumeinlass zum gezielten wahlweisen Beaufschlagen des mindestens einen Hohlraumes mit einem Wirkmedium mit einem Über- oder Unterdruck. 25. component (s) according to any one of claims 21 to 24, further comprising at least one Wirkmediumeinlass for selectively selectively acting on the at least one cavity with an active medium with an overpressure or underpressure.
26. Bauteil(e) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur und/oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur eine Sollbruchstelle aufweist/aufweisen. 26. Component (s) according to one of claims 21 to 25, wherein the at least one connection point between the component or one of the components and the support structure and / or the at least one connection point between the construction platform and the support structure and / or the at least one connection point between different parts of the support structure has a predetermined breaking point / have.
27. Verfahren zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteil(en), insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 26, und/oder einer Bauplattform, wobei die Stützstruktur mit dem Bauteil bzw. den Bauteilen oder der Bauplattform verbunden ist und ein Gebilde aus dem mindestens einen Bauteil, einer Stützstruktur, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen stützt, und einer Bauplattform mindestens einen Hohlraum umfasst, umfassend 27. A method for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component (s), in particular according to one of claims 21 to 26, and / or a build platform, wherein the support structure with the component or the components or the build platform is connected and a structure of the at least one component, a support structure which supports the at least one component at support points, and a building platform comprises at least one cavity, comprising
Beaufschlagen des mindestens einen Hohlraums mit einem Wirkmedium mit einem vorgebbaren Druck derart, dass zumindest eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur oder mindestens eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Teilen der Stützstruktur durch die Druckbelastung gebrochen wird. Acting on the at least one cavity with an active medium with a predetermined pressure such that at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the building platform and the support structure or at least one connection point between different parts of the support structure by the pressure load is broken.
28. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und 27, umfassend 28. Plant for carrying out a method according to one of claims 1 to 20 and 27, comprising
- ein Bauraumgehäuse mit einer Bauplattform zur Abstützung eines oder mehrerer Pulverbett-basiert additiv zu fertigenden Bauteils/Bauteile, a construction space housing with a construction platform for supporting one or more powder bed-based additive components / components to be manufactured,
- eine Schichtenpräparierungseinrichtung zur Präparierung jeweiliger Pulverschichten auf der Bauplattform, - eine Bestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung der jeweils zuletzt präparierten Pulverschicht auf der Bauplattform nach Maßgabe von Geometriebeschreibungsdaten des oder der zu fertigenden Bauteils/Bauteile und der zugehörigen Stützstruktur und a layer preparation device for preparing respective powder layers on the building platform, an irradiation device for irradiating the respectively last-prepared powder layer on the construction platform in accordance with geometry description data of the component or components to be manufactured and the associated support structure and
- eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bestrahlungseinrichtung nach Maßgabe der Geometriebeschreibungsdaten. a control device for controlling the irradiation device in accordance with the geometry description data.
29. Anlage nach Anspruch 28, ferner umfassend eine Wirkmediumversorgungseinrichtung, die zum gesteuerten Beaufschlagen des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume mit mindestens einem Wirkmedium mit einer Wirkmediumanschlusseinrichtung des Bauteils oder mindestens eines der Bauteile und/oder der Stützstruktur in Fluidverbindung bringbar ist. 29. Plant according to claim 28, further comprising an active medium supply device, which can be brought into fluid communication with the controlled actuation of the cavity or at least one of the cavities with at least one active medium with a Wirkmediumanschlusseinrichtung of the component or at least one of the components and / or the support structure.
30. Anlage nach Anspruch 28 oder 29, ferner umfassend eine in dem Bauraumgehäuse integrierte oder davon separate Nachbearbeitungseinrichtung zur Abtrennung einer, nach der Druckbeaufschlagung des Hohlraums am Bauteil oder an einer Bauplattform verbliebenen, nicht gebrochenen Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere Fräsen oder Laserschneiden. 30. Plant according to claim 28 or 29, further comprising a built-in space or separate post-processing device for separating a, after the pressurization of the cavity on the component or on a building platform remaining, not broken wall of the cavity by means of another separation method, in particular milling or laser cutting.
31. Anlage oder Anlagenmodul zum automatischen Abtrennen einer Stützstruktur von einem oder mehreren Pulverbett-basiert additiv gefertigten Bauteil(en), insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 26, und/oder einer Bauplattform, wobei die Stützstruktur mit dem Bauteil bzw. den Bauteilen oder Bauplattform verbunden ist und ein Gebilde aus dem mindestens einen Bauteil, einer Stützstruktur, die das mindestens eine Bauteil an Stützstellen stützt, und einer Bauplattform mindestens einen Hohlraum umfasst, umfassend eine Wirkmediumversorgungseinrichtung, die zum gesteuerten Beaufschlagen des Hohlraums oder mindestens eines der Hohlräume mit mindestens einem Wirkmedium mit einer Wirl mediumanschlusseinrichtung des Bauteils oder mindestens eines der Bauteile und/oder der Stützstruktur in Fluidverbindung bringbar ist. 31. Plant or system module for automatically separating a support structure of one or more powder bed-based additively manufactured component (s), in particular according to one of claims 21 to 26, and / or a construction platform, wherein the support structure with the component or the components or Building platform is connected and a structure of the at least one component, a support structure which supports the at least one component at support points, and a building platform at least one cavity, comprising a Wirkmediumversorgungseinrichtung, for controlling the cavity or at least one of the cavities with at least one Active medium with a Wirl mediumanschlusseinrichtung the component or at least one of the components and / or the support structure can be brought into fluid communication.
32. Anlage nach Anspruch 31, ferner umfassend eine Nachbearbeitungseinrichtung zur Abtrennung einer, nach der Druckbeaufschlagung des Hohlraums am Bauteil oder an einer Bauplattform verbliebenen, nicht gebrochenen Wand des Hohlraums mittels eines anderen Trennverfahrens, insbesondere Fräsen oder Laserschneiden. 32. The system of claim 31, further comprising a post-processing device for separating a, after the pressurization of the cavity on the component or on a building platform remaining, not broken wall of the cavity by means of another separation method, in particular milling or laser cutting.
33. Bauplattform zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend mindestens eine Wirkmediumanschlusseinrichtung für eine Wirkmediumversorgung. 33. Construction platform for carrying out a method according to one of claims 1 to 20, comprising at least one Wirkmediumanschlusseinrichtung for a Wirkmediumversorgung.
34. Verfahren zur Berechnung von Geometriebeschreibungsdaten eines oder mehrerer Bauteils/Bauteile mit einer Stützstruktur nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei für einen vorgebbaren Druck die Geometrie der Stützstruktur so ausgelegt wird, dass die Dehnung jedes Punktes der Wand des Hohlraums oder eines der Hohlräume unter Druckbelastung niedriger als der Wert der Bruchdehnung eines Materials ist, aus dem das Bauteil gebaut werden soll, und an mindestens einer Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder mindestens einer Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur eine Dehnung erreicht wird, welche gleich oder höher ist als der Wert der Bruchdehnung des Materials, aus welchem das Bauteil gebaut werden soll. 34. Method for calculating geometry description data of one or more components / components with a support structure according to one of claims 21 to 26, wherein for a predefinable pressure the geometry of the support structure is designed such that the expansion of each point of the wall of the cavity or one of the cavities is under compressive load lower than the value of the elongation at break of a material from which the component is to be built, and at at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or at least one connection point between the construction platform and the support structure, an elongation is achieved which is equal to or higher than the value of the breaking elongation of the material from which the component is to be built.
35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei mindestens eine Verbindungsstelle zwischen dem Bauteil oder einem der Bauteile und der Stützstruktur oder die mindestens eine Verbindungsstelle zwischen der Bauplattform und der Stützstruktur gezielt so gestaltet wird, dass die Verbindungsfläche dieser Verbindungsstelle in eine vorgegebene Richtung kontinuierlich zunimmt, so dass das Abtrennen dieser Verbindungsstelle in diese Richtung erfolgt. 35. The method of claim 34, wherein at least one connection point between the component or one of the components and the support structure or the at least one connection point between the construction platform and the support structure is specifically designed so that the connection surface of this connection point increases continuously in a predetermined direction, so that the separation of this junction takes place in this direction.
36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Verbindungsflächen von mindestens zwei Verbindungsstellen zwischen der Stützstruktur und dem Bauteil oder einem der Bauteile oder zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform gezielt ungleich gestaltet werden, so dass bei derselben Druckbelastung die Verbindungsstelle mit einer kleineren Verbindungsfläche früher bricht als die Verbindungsstelle mit einer größeren Verbindungsfläche. 36. The method of claim 34, wherein the connecting surfaces of at least two connection points between the support structure and the component or one of the components or between the support structure and the building platform are designed specifically unequal, so that at the same pressure load, the junction with a smaller connection surface breaks earlier than the junction with a larger interface.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, wobei die geometrische Ausrichtung von einem Teil der Wände eines Hohlraums auf der Seite der Stützstruktur in Anlehnung an eine Oberfläche berechnet wird, welche durch eine parallele Verschiebung von mindestens einem Teil der hohlraumbegrenzenden Bauteilfläche in eine normale Richtung zu dieser Oberfläche erfolgt. 37. The method of claim 34, wherein the geometric orientation of a part of the walls of a cavity on the side of the support structure is calculated based on a surface which is displaced by a parallel displacement of at least a part of the cavity-limiting component surface into a normal Direction to this surface is done.
38. Compute rogrammprodukt, das computerlesbare Anweisungen enthält, die, wenn sie auf einem geeigneten System ausgeführt werden, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 20 und 33 bis 37 ausführen. A computeogram product containing computer readable instructions which, when executed on a suitable system, execute a method according to any one of the preceding claims 1 to 20 and 33 to 37.
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