WO2018166555A1 - Method and apparatus for wired additive manufacturing - Google Patents

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WO2018166555A1
WO2018166555A1 PCT/DE2018/100144 DE2018100144W WO2018166555A1 WO 2018166555 A1 WO2018166555 A1 WO 2018166555A1 DE 2018100144 W DE2018100144 W DE 2018100144W WO 2018166555 A1 WO2018166555 A1 WO 2018166555A1
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Igor Haschke
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Scansonic Holding Se
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the additive production of a molded body made up of individual shaped body layers by melting and depositing wire-shaped materials by means of an energy beam, preferably a laser or electron beam.
  • the additive production of moldings by means of such wired methods is carried out in a known manner in a plurality of molded body layers on a printing platform or on the already finished molded body layers.
  • the wire-shaped material is conveyed by means of a wire feeding device known from welding technology into the region of the welding zone at the spot of the energy beam on the shaped body surface, the wire material changing into the molten state as a result of the energy input at the wire tip. After contact of the molten material with the body surface, the surface forms in the region of
  • Welding zone from the weld metal which is part of the molding after its solidification. Due to the relative movement of the molded body relative to the device for additive manufacturing, the individual molded body layers are formed from the weld metal.
  • the known wired additive manufacturing methods have the disadvantage that the deposition rate and consequently the speed of the molding structure are limited by the wire diameter itself.
  • the order rate can indeed be significantly increased in the additive manufacturing, but in view of the required dimensional accuracy in near-net shape 3D printing tapes have proved disadvantageous because the shape of the band with its fixed geometry to the continuously changing geometry is not possible in the additive construction of moldings. In addition, it can lead to tilting of the supplied tape in the construction of juxtaposed molded body layers.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for wired additive production of moldings, which enable a process-stable, near-net shape molding production with high build-up rate.
  • a wire bundle of a plurality of individual wires arranged parallel to one another preferably combing or brushing is conveyed by means of a wire feed device into the region of a welding zone, wherein the wire feed for Each individual wire in the wire package is individually controllable.
  • the individual wires can be fed into the welding zone at different wire feed speeds.
  • the Wire feed speed of the individual wires can be stopped completely if necessary; also a negative wire feed speed, ie the "retraction" of the individual wires, is feasible.Thus individually controllable wire feed is understood as the stopping and retraction of the individual wires.
  • the individual wires arranged substantially parallel next to one another in the wire bundle can have an angle deviation of the individual wires from one another of up to 10 °; Preferably, the individual wires are aligned completely parallel to each other.
  • the wire feed speed is set according to the invention so that each of the individual wires is pressed continuously under mechanical bias to the molding surface.
  • the individual wires can have a circular or polygonal cross section depending on the application.
  • the energy input for melting the individual wires and the shape body surface is carried out according to the invention by means of an energy beam, preferably a laser or electron beam, in the welding zone at the spot, d. H. at the impact surface, the energy beam on the body surface.
  • the molten weld metal is formed by mixing with the molten molding material on the molding surface, which then solidifies to form a new molding body layer.
  • the device for wired additive manufacturing has a beam generator for generating the energy beam and the wire feeder with a plurality of individual wire conveyors.
  • each individual wire in the wire package is assigned a single-wire conveyor for individual control of the wire feed of the respective individual wire and for mechanical pretensioning of the individual wires on the shaped-body surface.
  • the production of the moldings takes place in a known manner on a printing platform on which the molded body is constructed, wherein it can be provided that the printing platform is moved after completion of each of a shaped body layer to the height of this shaped body layer in the vertical direction downwards. It can also be provided that the wire feeding device is tracked in height according to the layerwise growth of the shaped body while the printing platform is stationary.
  • the mold body is moved relative to the wire feed device in the plane of the molding surface during the additive manufacturing, for example, by the printing platform with the body mounted thereon translational or rotationally displaced at a constant height with respect to the wire feeder.
  • the wire feed device can be moved together with the jet generator relative to the fixed molded body.
  • the wire-shaped additive molding production is made possible with high build-up rate:
  • the shaped body layers of walls of the molding can be made in a transition with a corresponding width of the wire package - in contrast to the production with a single wire, which often requires material in multiple lanes To deposit material to fill the same area.
  • the structure of moldings is therefore significantly faster and more economically feasible than comparable single wire method and
  • the individual control of the individual wires in the wire package ensures a stable manufacturing process. Tilting - as with strip welding processes - is avoided due to the flexibility of the wire package.
  • the single-wire control also allows quick change in changing contours of the geometry of the molding.
  • the width of the built-up shaped body layer can be adjusted by the disconnection and connection of the individual wires of the nominal contour of the shaped body; with curved component geometry, for example with bent moldings Perworkn, the individual wires in the outer radius range are promoted with higher wire feed speed in the weld zone than in the inner radius range.
  • each individual wire bends slightly elastically over the free length of individual wire between the wire feed device and the shaped body surface, and in each case forms a spring element in this area. Due to the individually adjustable wire feed of the individual wires, the pressure force of each spring element or its preload can be controlled wire-specifically.
  • the particular advantage here is that the prestressed individual wires always rest against the shape of the body surface; Complex height measurements of the current shape body geometry, for example, to position the individual wire exactly in relation to the molding surface are avoided.
  • each individual wire has a free length of between 5 mm and 30 mm from the exit from the wire feed device to the shape body surface. By adjusting this free wire length ensures that each biased single wire has a sufficiently large elastic deflection to act as a spring element, while his
  • Deflection is sufficiently small to prevent lateral deflection of the individual wires in the wire package.
  • the individual wires are conveyed in the direction of the shaped body such that each of the individual wires touches the shape of the body surface at an angle of less than 70 °. A jamming of the individual wires by a steep hiring is prevented.
  • the individual wires arranged in a line substantially parallel in the wire pack can be aligned continuously perpendicular to the variable relative direction of movement of the shaped body, ie, the wire pack is preferably always oriented transversely to the relative movement of the shaped body during additive molding. This allows the deposition of the melted wire material in full width of the wire package. A mutual overlap of the individual wires is avoided.
  • the device is rotatably mounted about an axis parallel to the individual wires. In normal, intended use this axis of rotation corresponds to the height axis of the device, ie the device is rotatable about the normal to the plane of the molding surface.
  • the rotatory bearing is part of a multi-axis motion system, for example.
  • the wire feeder with comparable means - decoupled from the steel generator - be rotatably mounted about an axis parallel to the individual wires arranged axis.
  • This embodiment of the device makes it possible to align the individual wires, which are arranged in the wire package within a line substantially parallel to each other, obliquely to the relative direction of movement of the shaped body, wherein the orientation of the single wire line to the relative direction of movement is preferably changed in an angular range of 45 ° to 135 °.
  • the wire bundle width effective transversely to the direction of relative movement i. H. the projection width of the wire bundle in the direction of relative movement, are changed, so that stepless changes in wall thickness in the production of moldings can be realized.
  • the device comprises a scanner optics, which makes it possible to deflect the energy beam in a predetermined manner and to selectively position the spot of the energy beam on the molding surface.
  • scanner optics are, for example, laser scanners with movable mirrors.
  • the spot of the energy beam can, for example by sweeping back and forth sweep the wire package transverse to the relative movement and melt the individual wires punctually; there are spatially limited welding zones.
  • An alternative - with less technical equipment - represents the application of a beam generator, which generates an energy beam with linear, over the entire width of the wire package reaching spot.
  • the spot line width by varying the spot line width, the energy input or the size of the weld zone can be changed.
  • the beam generator can also be designed such that a plurality of energy beams can be generated, which impinge on the wire package in separate individual spots. This in turn allows the individual wires to melt at certain points.
  • the melting rate of the individual wires is also - in a known manner - controlled by position- and time-dependent change in the energy beam power.
  • the method with a pendulum energy beam can be performed so that the position-specific varying speed of the spot of the energy beam is compensated during the pendulum motion on the form body surface by adjusting the energy beam power.
  • the optimal amount of energy in the welding zone is affected, depending on the position, so that uneven speeds of the spotlight due to pendulum or construction strategy are compensated.
  • the power of the energy beam at the positions at which the wire bundle conveyed through the welding zone is melted can be controlled so that the path energy remains constant when sweeping the energy beam.
  • each individual wire is pre-bent by means of the wire feed device.
  • the wire feed device has one or more wire bending units by means of which the individual wires are curved in the direction of the shaped body surface.
  • Vorrümmen means of wire bending units, the contact pressure or bias of the spring element formed by each wire element between the wire feeder and form body surface can be adjusted precisely.
  • the position of the wire tip can be detected as well as the wire bending radius by means of an optical sensor device; the wire feed speed is adjustable on the basis of these monitoring parameters.
  • An optical sensor may, for example, be arranged coaxially around the energy beam.
  • optical sensor devices is also the shaped body geometry, d. H. the height and shape of the individually constructed shaped body layers, measurable in situ during the molding process - for example in the light-section method.
  • the geometric data of the thus determined actual geometry of the shaped body can be compared with default data and enable on this basis an adaptive process control.
  • the optical sensor device can be designed for detecting the heat radiation from the region of the weld zone, with the aid of which wire temperatures as well as surface temperatures of the molded article in the melt zone or adjacent to the melt zone are determined for the purpose of process monitoring or control.
  • the time-dependent temperature changes for example cooling rates, are also suitable for process control and regulation.
  • only specific individual wires are melted by the energy beam. It is possible to convey the individual wires arranged at the edge of the wire bundle unmelted through the welding zone and to use them as supports for the molten weld metal.
  • the wire feed speed is chosen so high that the individual wires remain in the solid state when passing through the weld zone.
  • the unmelted individual wires can furthermore be led away from the component again after contact of the shaped body in the region of the welding zone, for example in a cooling device or in an oscillating device. By targeted cooling or vibration excitation of the individual wires can be prevented that the individual wires enter into a cohesive connection with the weld metal or adhere to the existing molding.
  • individual wires of non-fusible materials such as ceramic wires, can be used.
  • the measures described for the edge wires of the wire package for supporting the molten metal in the welding zone can also be used for individual wires are used within the wire package. Thus, it is possible to add mold body walls with internal channels additively.
  • the printing platform can be heated to reduce distortion, to save on laser power or to clamp welding elements.
  • the heating is preferably carried out adjustable; Wire temperature, weld temperature, cooling rate, mold surface temperature are suitable process parameters for controlling the heating of the printing platform.
  • the use of the heated printing platform is conducive to the prevention of cracking and distortion and to the formation of a homogenous material structure.
  • Fig. 1 the device for additive manufacturing in perspective view
  • Fig. 2 the device with a scanner optics in longitudinal section.
  • the individual wires 4 of the wire packet which are arranged parallel next to one another in a line, are - according to FIG. 1 - conveyed by means of the wire feed device 3 to the shaped body surface 7 of the shaped body 5.
  • the energy beam 2 generated by means of the beam generator 1 oscillates transversely to the relative movement 19 of the shaped body 5 back and forth (see double arrow).
  • the welding zone forms, in which the individual wires 4 are melted off.
  • the beam generator 1 is a laser beam generator whose energy beam 2, ie the laser beam, is directed to the molding surface 7 via the scanner optics 10 with the collimation unit 14, the passive deflection unit 12, the focusing unit 13 and the active deflection unit 11.
  • the wire feed device 3 has the wire bending units 9 (only one of the wire bending units 9 is shown in FIG. 2), wherein a separate wire bending unit 9 is provided for each individual wire 4, by means of which each individual wire 4 is individually conveyed and bent simultaneously.
  • the wire feed device 3 is resiliently fastened to the suspension 8. After the melting of the individual wires 4 in the welding zone and the deposition of the molten metal to be welded, the shaped body layer 6 of the shaped body 5 is again formed.
  • the measuring radiation 17, ie light or thermal radiation, is detected by means of the sensor device 18 next to the scanner optics 10 and / or by the camera 16 within the scanner optics 10.

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Abstract

The invention relates to a method and an apparatus for the wired additive manufacturing of shaped bodies (5) built up in layers. The additive construction of the shaped body (5) takes place by means of a plurality of individual wires (4) that are arranged alongside one another in a substantially parallel manner and form a wire pack, said individual wires (4) being conveyed into the region of a welding zone each with an individual wire infeed and being pressed against the surface (7) of the shaped body in an uninterrupted manner under mechanical preloading. Each particular shaped-body layer (6) is formed in the welding zone with the wire materials being melted and deposited. The method and the apparatus for carrying out the method ensure high process stability of the wired additive shaped-body production together with high efficiency.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur drahtgebundenen additiven Fertigung  Method and apparatus for wired additive manufacturing
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines aus einzelnen Formkörperlagen aufgebauten Formkörpers durch Aufschmelzen und Abscheiden drahtförmiger Werkstoffe mittels eines Energiestrahls, vorzugsweise eines Laser- oder Elektronenstrahls. The invention relates to a method and a device for the additive production of a molded body made up of individual shaped body layers by melting and depositing wire-shaped materials by means of an energy beam, preferably a laser or electron beam.
Zur additiven Fertigung von Formkörpern - häufig auch als 3D-Druck bezeichnet - haben sich verschiedene Verfahren etabliert, u. a. die aus der Schweißtechnik be- kannten Verfahren, bei denen ein abschmelzender Schweißdraht über eine Drahtzuführeinrichtung kontinuierlich nachgeführt wird. For the additive production of moldings - often referred to as 3D printing - various methods have established, u. a. the known from the welding process, in which a consumable welding wire is continuously tracked via a wire feeder.
Die additive Fertigung von Formkörpern mittels derartiger drahtgebundener Verfahren erfolgt in bekannter Weise in mehreren Formkörperlagen auf einer Druckplattform bzw. auf den bereits fertiggestellten Formkörperlagen. Der drahtförm ige Werkstoff wird mittels einer aus der Schweißtechnik bekannten Drahtzuführeinrichtung in den Bereich der Schweißzone am Spot des Energiestrahls auf der Formkörperober- fläche gefördert, wobei der Drahtwerkstoff infolge des Energieeintrages an der Drahtspitze in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Nach Kontakt des schmelzflüssigen Materials mit der Form körperoberf lache bildet sich im Bereich der The additive production of moldings by means of such wired methods is carried out in a known manner in a plurality of molded body layers on a printing platform or on the already finished molded body layers. The wire-shaped material is conveyed by means of a wire feeding device known from welding technology into the region of the welding zone at the spot of the energy beam on the shaped body surface, the wire material changing into the molten state as a result of the energy input at the wire tip. After contact of the molten material with the body surface, the surface forms in the region of
Schweißzone das Schweißgut aus, welches nach seiner Erstarrung Bestandteil des Formkörpers wird. Durch die Relativbewegung des Formkörpers gegenüber der Vorrichtung zur additiven Fertigung entstehen die einzelnen Formkörperlagen aus dem Schweißgut. Welding zone from the weld metal, which is part of the molding after its solidification. Due to the relative movement of the molded body relative to the device for additive manufacturing, the individual molded body layers are formed from the weld metal.
Die bekannten drahtgebundenen additiven Fertigungsverfahren besitzen jedoch den Nachteil, dass die Abschmelzleistung und folglich die Geschwindigkeit des Formkörperaufbaus durch den Drahtdurchmesser selbst begrenzt sind. Zudem ist nachteilig, dass die Höhe einer Formkörperlage im Hinblick auf die Stabilität des schmelzflüssigen Schweißgutes nicht beliebig erhöht werden kann. However, the known wired additive manufacturing methods have the disadvantage that the deposition rate and consequently the speed of the molding structure are limited by the wire diameter itself. In addition, it is disadvantageous that the height of a shaped body layer can not be arbitrarily increased with regard to the stability of the molten metal weld.
Die Erhöhung der Auftragsrate ist durch Verwendung von Bändern statt Drähten möglich. Ein solches Bandschweißverfahren ist bekannt aus Increasing the application rate is possible by using bands instead of wires. Such a band welding method is known from
DE 10 2010 010 148 A1 : Mittels eines Lasers wird ein bandförmiger Lagerwerkstoff aufgeschmolzen und auf die Oberfläche eines zu beschichtenden Bauteils aufgetra- gen. Dies führt zur signifikanten Erhöhung der Auftragsleistung im Vergleich zur Auf- tragschweißung mit Einzeldraht. DE 10 2010 010 148 A1: A band-shaped bearing material is melted by means of a laser and applied to the surface of a component to be coated. This leads to a significant increase in order performance compared to single-wire welding.
Durch die Verwendung von Bändern statt Drähten kann die Auftragsrate zwar auch bei der additiven Fertigung deutlich erhöht werden, im Hinblick auf die erforderliche Formgenauigkeit beim endkonturnahen 3D-Druck haben sich Bänder jedoch als nachteilig erwiesen, da die Formanpassung des Bandes mit seiner feststehenden Geometrie an die sich stetig ändernde Geometrie beim additiven Aufbau von Formkörpern nicht möglich ist. Zudem kann es zum Verkanten des zugeführten Bandes beim Aufbau von nebeneinander abgeschiedenen Formkörperlagen kommen. Through the use of bands instead of wires, the order rate can indeed be significantly increased in the additive manufacturing, but in view of the required dimensional accuracy in near-net shape 3D printing tapes have proved disadvantageous because the shape of the band with its fixed geometry to the continuously changing geometry is not possible in the additive construction of moldings. In addition, it can lead to tilting of the supplied tape in the construction of juxtaposed molded body layers.
Bekannt ist weiterhin aus DE 10 2016 003 468 A1 einen Vorrichtung und ein System zur additiven Herstellung unter Verwendung einer Hochenergiequelle und eines Warmdrahtes, demgemäß Formkörper additiv durch Aufschmelzen mehrerer Einzel- drähte hergestellt werden können. Ein ähnliches Auftragsschweißverfahren beschreibt US 2013/0213942 A1 . Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass hohe Zusatzaufwände erforderlich sind, um die exakte Positionierung der Drähte in Bezug zum Formkörper bzw. zum Werkstück zu gewährleisten und Prozessstreuungen beim Abschmelzen der Einzeldrähte zu vermeiden. From DE 10 2016 003 468 A1, a device and a system for additive production using a high-energy source and a hot wire are also known, according to which moldings can be produced additively by melting several individual wires. A similar build-up welding process describes US 2013/0213942 A1. A disadvantage of this method is that high additional expenses are required to ensure the exact positioning of the wires in relation to the molded body or to the workpiece and to avoid process variations during melting of the individual wires.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur drahtgebundenen additiven Fertigung von Formkörpern bereitzustellen, welche eine prozessstabile, endkonturnahe Formkörperherstellung mit hoher Aufbaurate ermöglichen. The object of the invention is to provide a method and a device for wired additive production of moldings, which enable a process-stable, near-net shape molding production with high build-up rate.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen nach den Ansprüchen 1 bzw. 8 gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 7 sowie 9 bis 10. This object is achieved by the method and apparatus having the characterizing features of claims 1 and 8, respectively; Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims 2 to 7 and 9 to 10.
Nach Maßgabe der Erfindung wird bei der drahtgebundenen additiven Fertigung ei- nes aus einzelnen Formkörperlagen aufgebauten Formkörpers ein Drahtpaket aus mehreren im Wesentlichen parallel nebeneinander - bevorzugt kämm- bzw. bürstenartig - angeordneten Einzeldrähten mittels einer Drahtzuführeinrichtung in den Bereich einer Schweißzone gefördert, wobei der Drahtvorschub für jeden Einzeldraht im Drahtpaket individuell steuerbar ist. D. h., die Einzeldrähte können mit unterschiedli- chen Drahtvorschubgeschwindigkeiten in die Schweißzone gefördert werden. Die Drahtvorschubgeschwindigkeit der Einzeldrähte kann bei Bedarf komplett gestoppt werden; auch eine negative Drahtvorschubgeschwindigkeit, d. h. das„Zurückziehen", der Einzeldrähte, ist machbar. Unter individuell steuerbarem Drahtvorschub wird also auch das Stoppen und Zurückfahren der Einzeldrähte verstanden. According to the invention, in the case of the wired additive production of a shaped body composed of individual shaped body layers, a wire bundle of a plurality of individual wires arranged parallel to one another preferably combing or brushing is conveyed by means of a wire feed device into the region of a welding zone, wherein the wire feed for Each individual wire in the wire package is individually controllable. In other words, the individual wires can be fed into the welding zone at different wire feed speeds. The Wire feed speed of the individual wires can be stopped completely if necessary; also a negative wire feed speed, ie the "retraction" of the individual wires, is feasible.Thus individually controllable wire feed is understood as the stopping and retraction of the individual wires.
Die im Wesentlichen parallel nebeneinander im Drahtpaket angeordneten Einzeldrähte können eine Winkelabweichung der Einzeldrähten zueinander von bis zu 10° aufweisen; vorzugsweise sind die Einzeldrähte vollständig parallel zueinander ausgerichtet. The individual wires arranged substantially parallel next to one another in the wire bundle can have an angle deviation of the individual wires from one another of up to 10 °; Preferably, the individual wires are aligned completely parallel to each other.
Die Drahtvorschubgeschwindigkeit wird erfindungsgemäß so eingestellt, dass jeder der Einzeldrähte unter mechanischer Vorspannung ununterbrochen an die Formkörperoberfläche angedrückt wird. Die Einzeldrähte können je nach Anwendungsfall einen kreisförmigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Zudem ist es möglich, unterschiedliche Materialien für die Einzeldrähte zu verwenden, wobei zumindest einer der Drahtwerkstoffe aus dem Werkstoff des herzustellenden Formkörpers besteht. Der Energieeintrag zum Aufschmelzen der Einzeldrähte und der Form körperoberf lä- che erfolgt erfindungsgemäß mittels eines Energiestrahls, vorzugsweise eines Laseroder Elektronenstrahls, in der Schweißzone am Spot, d. h. an der Auftrefffläche, des Energiestrahls auf der Form körperoberf läche. Im Bereich der Schweißzone bildet sich nach dem Abscheiden der aufgeschmolzenen Drahtwerkstoffe durch Vermi- schung mit dem angeschmolzenen Formkörpermaterial an der Formkörperoberfläche das schmelzflüssige Schweißgut aus, welches anschließend zu einer neuen Formkörperlage erstarrt. The wire feed speed is set according to the invention so that each of the individual wires is pressed continuously under mechanical bias to the molding surface. The individual wires can have a circular or polygonal cross section depending on the application. In addition, it is possible to use different materials for the individual wires, wherein at least one of the wire materials consists of the material of the shaped body to be produced. The energy input for melting the individual wires and the shape body surface is carried out according to the invention by means of an energy beam, preferably a laser or electron beam, in the welding zone at the spot, d. H. at the impact surface, the energy beam on the body surface. In the region of the weld zone, after the molten wire materials have been deposited, the molten weld metal is formed by mixing with the molten molding material on the molding surface, which then solidifies to form a new molding body layer.
Die Vorrichtung zur drahtgebundenen additiven Fertigung weist einen Strahlgenera- tor zur Erzeugung des Energiestrahls und die Drahtzuführeinrichtung mit mehreren Einzeldrahtförderern auf. Erfindungsgemäß ist jedem Einzeldraht im Drahtpaket ein Einzeldrahtförderer zur individuellen Steuerung des Drahtvorschubes des jeweiligen Einzeldrahtes und zum mechanischen Vorspannen der Einzeldrähte an der Formkörperoberfläche zugeordnet. Die Fertigung der Formkörper erfolgt in bekannter Weise auf einer Druckplattform, auf welcher der Formkörper aufgebaut wird, wobei vorgesehen sein kann, dass die Druckplattform nach Fertigstellung jeweils einer Formkörperlage um die Höhe dieser Formkörperlage in vertikaler Richtung nach unten bewegt wird. Es kann auch vorge- sehen sein, dass die Drahtzuführeinrichtung entsprechend des lagenweisen Wachsens des Formkörpers in der Höhe nachgeführt wird, während die Druckplattform unbewegt ist. The device for wired additive manufacturing has a beam generator for generating the energy beam and the wire feeder with a plurality of individual wire conveyors. According to the invention, each individual wire in the wire package is assigned a single-wire conveyor for individual control of the wire feed of the respective individual wire and for mechanical pretensioning of the individual wires on the shaped-body surface. The production of the moldings takes place in a known manner on a printing platform on which the molded body is constructed, wherein it can be provided that the printing platform is moved after completion of each of a shaped body layer to the height of this shaped body layer in the vertical direction downwards. It can also be provided that the wire feeding device is tracked in height according to the layerwise growth of the shaped body while the printing platform is stationary.
Der Form körper wird während der additiven Fertigung relativ zur Drahtzuführeinrichtung in der Ebene der Formkörperoberfläche bewegt, zum Beispiel indem die Druckplattform mit dem darauf aufgebauten Form körper translatorisch oder rotatorisch in gleichbleibender Höhe in Bezug zur Drahtzuführeinrichtung verschoben wird. Alternativ kann auch die Drahtzuführeinrichtung gemeinsam mit dem Strahlgenerator relativ zum feststehenden Formkörper bewegt werden. The mold body is moved relative to the wire feed device in the plane of the molding surface during the additive manufacturing, for example, by the printing platform with the body mounted thereon translational or rotationally displaced at a constant height with respect to the wire feeder. Alternatively, the wire feed device can be moved together with the jet generator relative to the fixed molded body.
Die Realisierung aller Bewegungsmöglichkeiten ist durch Implementierung allgemein bekannter Mehrachsbewegungssysteme für Bearbeitungsmaschinen erreichbar. The realization of all movement possibilities can be achieved by implementing generally known multi-axis motion systems for processing machines.
Durch das Verfahren und die Vorrichtung ist die drahtgebundene additive Formkörperfertigung mit hoher Aufbaurate ermöglicht: Die Formkörperlagen von Wänden des Formkörpers können bei entsprechender Breite des Drahtpaketes in einem Übergang hergestellt werden - im Unterschied zur Fertigung mit einem Einzeldraht, die häufig erfordert, Material in mehreren Bahnen Material abzuscheiden, um die gleiche Fläche zu füllen. Der Aufbau von Formkörpern ist folglich deutlich schneller und wirtschaftlicher realisierbar als mit vergleichbaren Einzeldrahtverfahren und By the method and the device, the wire-shaped additive molding production is made possible with high build-up rate: The shaped body layers of walls of the molding can be made in a transition with a corresponding width of the wire package - in contrast to the production with a single wire, which often requires material in multiple lanes To deposit material to fill the same area. The structure of moldings is therefore significantly faster and more economically feasible than comparable single wire method and
-Vorrichtungen. Flashbulbs.
Gleichfalls wird durch die Individuaisteuerung der Einzeldrähte im Drahtpaket ein stabiler Fertigungsprozess gewährleistet. Verkanten - wie bei Bandschweißverfah- ren - wird aufgrund der Flexibilität des Drahtpaketes vermieden. Die Einzeldrahtsteuerung erlaubt zudem den schnellen Wechsel bei sich ändernden Konturen der Geometrie des Formkörpers. Die Breite der aufgebauten Formkörperlage kann durch die Ab- und Zuschaltung der Einzeldrähte der Sollkontur des Formkörpers angepasst werden; bei gekrümmter Bauteilgeometrie, zum Beispiel bei gebogenen Formkör- perwänden, werden die Einzeldrähte im Außenradiusbereich mit höherer Drahtvorschubgeschwindigkeit in die Schweißzone gefördert als im Innenradiusbereich. Likewise, the individual control of the individual wires in the wire package ensures a stable manufacturing process. Tilting - as with strip welding processes - is avoided due to the flexibility of the wire package. The single-wire control also allows quick change in changing contours of the geometry of the molding. The width of the built-up shaped body layer can be adjusted by the disconnection and connection of the individual wires of the nominal contour of the shaped body; with curved component geometry, for example with bent moldings Perwänden, the individual wires in the outer radius range are promoted with higher wire feed speed in the weld zone than in the inner radius range.
Infolge des Andrückens an die Form körperoberf läche biegt sich jeder Einzeldraht über die freie Einzeldrahtlänge zwischen Drahtzuführeinrichtung und Formkörperoberfläche leicht elastisch durch und bildet jeweils ein Federelement in diesem Bereich. Durch den individuell einstellbaren Drahtvorschub der Einzeldrähte ist die An- druckkraft jedes Federelementes bzw. dessen Vorspannung drahtspezifisch steuerbar. As a result of pressing against the shape of the surface of the body, each individual wire bends slightly elastically over the free length of individual wire between the wire feed device and the shaped body surface, and in each case forms a spring element in this area. Due to the individually adjustable wire feed of the individual wires, the pressure force of each spring element or its preload can be controlled wire-specifically.
Der besondere Vorteil hierbei ist, dass die vorgespannten Einzeldrähte stets an der Form körperoberf läche anliegen; aufwendige Höhenmessungen der aktuellen Formkörpergeometrie, um zum Beispiel den Einzeldraht exakt in Bezug zur Formkörperoberfläche zu positionieren, werden vermieden. The particular advantage here is that the prestressed individual wires always rest against the shape of the body surface; Complex height measurements of the current shape body geometry, for example, to position the individual wire exactly in relation to the molding surface are avoided.
Es kann vorgesehen sein, dass jeder Einzeldraht vom Austritt aus der Drahtzuführeinrichtung bis zur Form körperoberf läche eine freie Länge zwischen 5 mm und 30 mm aufweist. Durch die Einstellung dieser freien Einzeldrahtlänge wird sichergestellt, dass jeder vorgespannte Einzeldraht eine ausreichend große elastische Durchbiegung aufweist, um als Federelement zu wirken, und gleichzeitig seineIt can be provided that each individual wire has a free length of between 5 mm and 30 mm from the exit from the wire feed device to the shape body surface. By adjusting this free wire length ensures that each biased single wire has a sufficiently large elastic deflection to act as a spring element, while his
Durchbiegung hinreichend klein ist, um ein seitliches Ausweichen der Einzeldrähte im Drahtpaket zu verhindern. Deflection is sufficiently small to prevent lateral deflection of the individual wires in the wire package.
Vorteilhafterweise werden die Einzeldrähte so in Richtung des Formkörpers gefördert, dass jeder der Einzeldrähte die Form körperoberf läche unter einem Winkel von weniger als 70° berührt. Ein Verklemmen der Einzeldrähte durch ein zu steiles Anstellen wird verhindert. Advantageously, the individual wires are conveyed in the direction of the shaped body such that each of the individual wires touches the shape of the body surface at an angle of less than 70 °. A jamming of the individual wires by a steep hiring is prevented.
Ferner können die in einer Linie im Wesentlichen parallel angeordneten Einzeldrähte im Drahtpaket fortwährend senkrecht zur veränderlichen Relativbewegungsrichtung des Formkörpers ausgerichtet werden, d. h., das Drahtpaket ist während der additiven Formkörperfertigung vorzugsweise immer quer zur Relativbewegung des Formkörpers orientiert. Dadurch wird die Abscheidung des abgeschmolzenen Drahtwerkstoffes in voller Breite des Drahtpaketes ermöglicht. Eine gegenseitige Überlappung der Einzeldrähte wird vermieden. Die Vorrichtung ist dazu erfindungsgemäß um eine parallel zu den Einzeldrähten angeordnete Achse drehbar gelagert. Bei gewöhnlichem, bestimmungsgemäßem Gebrauch entspricht diese Drehachse der Höhenachse der Vorrichtung, d. h. die Vor- richtung ist um die Normale zur Ebene der Formkörperoberfläche rotierbar. Die rotatorische Lagerung ist zum Beispiel Teil eines Mehrachsbewegungssystems. Furthermore, the individual wires arranged in a line substantially parallel in the wire pack can be aligned continuously perpendicular to the variable relative direction of movement of the shaped body, ie, the wire pack is preferably always oriented transversely to the relative movement of the shaped body during additive molding. This allows the deposition of the melted wire material in full width of the wire package. A mutual overlap of the individual wires is avoided. According to the invention, the device is rotatably mounted about an axis parallel to the individual wires. In normal, intended use this axis of rotation corresponds to the height axis of the device, ie the device is rotatable about the normal to the plane of the molding surface. The rotatory bearing is part of a multi-axis motion system, for example.
Weiterhin kann die Drahtzuführeinrichtung mit vergleichbaren Mitteln - entkoppelt vom Stahlgenerator - um eine parallel zu den Einzeldrähten angeordnete Achse drehbar gelagert sein. Furthermore, the wire feeder with comparable means - decoupled from the steel generator - be rotatably mounted about an axis parallel to the individual wires arranged axis.
Diese Ausführung der Vorrichtung ermöglicht es, die Einzeldrähte, die im Drahtpaket innerhalb einer Linie im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, schräg zur Relativbewegungsrichtung des Formkörpers auszurichten, wobei die Ausrichtung der Einzeldrahtlinie zur Relativbewegungsrichtung vorzugsweise in einem Winkelbereich von 45° bis 135° verändert wird. Durch Variation der Ausrichtung des Drahtpaketes während der Formkörperfertigung kann die quer zur Relativbewegungsrichtung wirksame Drahtpaketbreite, d. h. die Projektionsbreite des Drahtpaketes in Relativbewegungsrichtung, verändert werden, sodass stufenlose Wanddickenänderungen bei der Formkörperherstellung realisierbar sind. This embodiment of the device makes it possible to align the individual wires, which are arranged in the wire package within a line substantially parallel to each other, obliquely to the relative direction of movement of the shaped body, wherein the orientation of the single wire line to the relative direction of movement is preferably changed in an angular range of 45 ° to 135 °. By varying the orientation of the wire bundle during molding production, the wire bundle width effective transversely to the direction of relative movement, i. H. the projection width of the wire bundle in the direction of relative movement, are changed, so that stepless changes in wall thickness in the production of moldings can be realized.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Scanneroptik umfasst, die es ermöglicht, den Energiestrahl in vorgegebener Weise abzulenken und den Spot des Energiestrahls auf der Formkörperoberfläche gezielt zu positionieren. Be- kannte Ausführungen derartiger Scanneroptiken sind zum Beispiel Laserscanner mit beweglichen Spiegeln. It may further be provided that the device comprises a scanner optics, which makes it possible to deflect the energy beam in a predetermined manner and to selectively position the spot of the energy beam on the molding surface. Known embodiments of such scanner optics are, for example, laser scanners with movable mirrors.
Mittels einer solchen Scanneroptik kann der Spot des Energiestrahls zum Beispiel durch pendelnde Hin- und Herbewegung das Drahtpaket quer zur Relativbewegung überstreichen und die Einzeldrähte punktuell aufschmelzen; es entstehen räumlich eng begrenzte Schweißzonen. Durch die Verringerung des lokalen Schmelzbadvolumens wird die Genauigkeit der Formkörperherstellung ohne Einbuße der Auftragsrate verbessert. Eine Alternative dazu - mit geringerem gerätetechnischem Aufwand - stellt die Anwendung einer Strahlgenerators dar, der einen Energiestrahl mit linienförmigem, über die gesamte Breite des Drahtpaketes reichendem Spot erzeugt. In dieser Ausführung kann durch Variation der Spotlinienbreite die Energiezufuhr bzw. die Größe der Schweißzone verändert werden. By means of such a scanner optics, the spot of the energy beam can, for example by sweeping back and forth sweep the wire package transverse to the relative movement and melt the individual wires punctually; there are spatially limited welding zones. By reducing the local melt pool volume, the accuracy of molding production is improved without sacrificing the application rate. An alternative - with less technical equipment - represents the application of a beam generator, which generates an energy beam with linear, over the entire width of the wire package reaching spot. In this embodiment, by varying the spot line width, the energy input or the size of the weld zone can be changed.
Weiterhin kann der Strahlgenerator auch derart ausgebildet sein, dass mehrere Energiestrahlen erzeugbar sind, die in separaten Einzelspots auf das Drahtpaket auftreffen. Dies ermöglicht wiederum, die Einzeldrähte punktuell aufschmelzen. Furthermore, the beam generator can also be designed such that a plurality of energy beams can be generated, which impinge on the wire package in separate individual spots. This in turn allows the individual wires to melt at certain points.
Die Abschmelzrate der Einzeldrähte ist zudem - in bekannter Weise - durch positi- ons- und zeitabhängige Veränderung der Energiestrahlleistung steuerbar. The melting rate of the individual wires is also - in a known manner - controlled by position- and time-dependent change in the energy beam power.
Das Verfahren mit einem pendelnden Energiestrahl kann so durchgeführt werden, dass die positionsspezifisch variierende Geschwindigkeit des Spots des Energiestrahls während der Pendelbewegung auf der Form körperoberf läche durch Anpassung der Energiestrahlleistung kompensiert wird. Dadurch wirkt positionsspezifisch die optimale Energiemenge in der Schweißzone ein, sodass pendel- bzw. aufbaus- trategiebedingte ungleichmäßige Geschwindigkeiten des Spots ausgeglichen wer- den. Insbesondere kann die Leistung des Energiestrahls an den Positionen, an denen das durch die Schweißzone geförderte Drahtpaket aufgeschmolzen wird, so gesteuert werden, dass die Streckenenergie beim Überstreichen des Energiestrahls konstant bleibt. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird jeder Einzeldraht mittels der Drahtzuführeinrichtung vorgebogen. Dazu besitzt die Drahtzuführeinrichtung eine oder mehrere Drahtbiegeeinheiten mittels der die Einzeldrähte in Richtung der Formkörperoberfläche gekrümmt werden. Durch das Vorkrümmen mittels der Drahtbiegeeinheiten kann die Anpresskraft bzw. Vorspannung des durch jeden Einzeldraht gebildeten Federelements zwischen Drahtzuführeinrichtung und Form körperoberf läche präzise eingestellt werden. The method with a pendulum energy beam can be performed so that the position-specific varying speed of the spot of the energy beam is compensated during the pendulum motion on the form body surface by adjusting the energy beam power. As a result, the optimal amount of energy in the welding zone is affected, depending on the position, so that uneven speeds of the spotlight due to pendulum or construction strategy are compensated. In particular, the power of the energy beam at the positions at which the wire bundle conveyed through the welding zone is melted can be controlled so that the path energy remains constant when sweeping the energy beam. In one embodiment of the invention, each individual wire is pre-bent by means of the wire feed device. For this purpose, the wire feed device has one or more wire bending units by means of which the individual wires are curved in the direction of the shaped body surface. By Vorrümmen means of wire bending units, the contact pressure or bias of the spring element formed by each wire element between the wire feeder and form body surface can be adjusted precisely.
Die Position der Drahtspitze kann ebenso wie der Drahtbiegeradius mittels einer optischen Sensoreinrichtung detektiert werden; die Drahtvorschubgeschwindigkeit ist auf Basis dieser Überwachungsparameter regelbar. Ein optischer Sensor kann zum Beispiel koaxial um den Energiestrahl angeordnet sein. The position of the wire tip can be detected as well as the wire bending radius by means of an optical sensor device; the wire feed speed is adjustable on the basis of these monitoring parameters. An optical sensor may, for example, be arranged coaxially around the energy beam.
Durch optische Sensoreinrichtungen ist zudem die Formkörpergeometrie, d. h. die Höhe und Form der einzeln aufgebauten Formkörperlagen, in situ während des Formkörperaufbaus messbar - zum Beispiel im Lichtschnittverfahren. Die Geometriedaten der so ermittelten Ist-Geometrie des Formkörpers können mit Vorgabedaten verglichen werden und ermöglichen auf dieser Basis eine adaptive Prozesssteuerung. By optical sensor devices is also the shaped body geometry, d. H. the height and shape of the individually constructed shaped body layers, measurable in situ during the molding process - for example in the light-section method. The geometric data of the thus determined actual geometry of the shaped body can be compared with default data and enable on this basis an adaptive process control.
Des Weiteren kann die optische Sensoreinrichtung zum Detektieren der Wärmestrahlung aus dem Bereich der Schweißzone ausgebildet sein, wobei mit deren Hilfe Drahttemperaturen ebenso wie Oberflächentemperaturen des Formkörpers in der Schmelzzone oder angrenzend zur Schmelzzone zwecks Prozessüberwachung oder -regelung bestimmt werden. Auch die zeitabhängigen Temperaturänderungen, zum Beispiel Abkühlraten, sind zur Prozesskontrolle und -regelung geeignet. Furthermore, the optical sensor device can be designed for detecting the heat radiation from the region of the weld zone, with the aid of which wire temperatures as well as surface temperatures of the molded article in the melt zone or adjacent to the melt zone are determined for the purpose of process monitoring or control. The time-dependent temperature changes, for example cooling rates, are also suitable for process control and regulation.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden nur spezifische Einzeldrähte durch den Energiestrahl aufgeschmolzen. Es ist möglich, die am Rand des Drahtpaketes ange- ordneten Einzeldrähte unaufgeschmolzen durch die Schweißzone zu fördern und als Stütze für das schmelzflüssige Schweißgut zu verwenden. Die Drahtvorschubgeschwindigkeit wird dazu zum Beispiel so hoch gewählt, dass die Einzeldrähte beim Passieren der Schweißzone im festen Zustand verbleiben. Die unaufgeschmolzenen Einzeldrähte können weiterhin nach Berührung des Formkörpers im Bereich der Schweißzone wieder vom Bauteil weggeführt werden, zum Beispiel in eine Kühlvorrichtung oder in eine Oszillationsvorrichtung. Durch gezielte Kühlung bzw. Schwingungsanregung der Einzeldrähte kann verhindert werden, dass die Einzeldrähte eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Schweißgut eingehen oder am bestehenden Formkörper haften. Alternativ können auch Einzeldrähte aus nicht schmelzbaren Werkstoffen, zum Beispiel Keramikdrähte, verwendet werden. In one embodiment of the invention, only specific individual wires are melted by the energy beam. It is possible to convey the individual wires arranged at the edge of the wire bundle unmelted through the welding zone and to use them as supports for the molten weld metal. For example, the wire feed speed is chosen so high that the individual wires remain in the solid state when passing through the weld zone. The unmelted individual wires can furthermore be led away from the component again after contact of the shaped body in the region of the welding zone, for example in a cooling device or in an oscillating device. By targeted cooling or vibration excitation of the individual wires can be prevented that the individual wires enter into a cohesive connection with the weld metal or adhere to the existing molding. Alternatively, individual wires of non-fusible materials, such as ceramic wires, can be used.
Die beschriebenen Maßnahmen für die Randdrähte des Drahtpaketes zur Stützung des schmelzflüssigen Schweißgutes in der Schweißzone können auch für Einzel- drähte innerhalb des Drahtpaketes angewandt werden. So ist es möglich, Formkörperwände mit Innenkanälen additiv aufzubauen. The measures described for the edge wires of the wire package for supporting the molten metal in the welding zone can also be used for individual wires are used within the wire package. Thus, it is possible to add mold body walls with internal channels additively.
Die Druckplattform kann zur Verminderung von Verzug, zur Einsparung von Laser- leistung oder zum Spannen von Aufschweißelementen beheizt sein. Die Beheizung ist bevorzugt regelbar ausgeführt; Drahttemperatur, Schweißguttemperatur, Abkühlrate, Formkörperoberflächentemperatur sind geeignete Prozessparameter zur Steuerung der Heizung der Druckplattform. Die Verwendung der beheizten Druckplattform ist förderlich zur Vermeidung von Rissbildung und Verzug sowie zur Ausbildung ei- nes homogenen Werkstoffgefüges. The printing platform can be heated to reduce distortion, to save on laser power or to clamp welding elements. The heating is preferably carried out adjustable; Wire temperature, weld temperature, cooling rate, mold surface temperature are suitable process parameters for controlling the heating of the printing platform. The use of the heated printing platform is conducive to the prevention of cracking and distortion and to the formation of a homogenous material structure.
Das Verfahren und die Vorrichtung zur drahtgebundenen additiven Fertigung sind anhand der folgenden Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Dazu zeigen The method and the device for wired additive manufacturing are described in more detail with reference to the following embodiments in conjunction with the schematic drawings. Show this
Fig. 1 : die Vorrichtung zur additiven Fertigung in Perspektivansicht, und Fig. 2: die Vorrichtung mit einer Scanneroptik im Längsschnitt. 1: the device for additive manufacturing in perspective view, and Fig. 2: the device with a scanner optics in longitudinal section.
Die in einer Linie parallel nebeneinander angeordneten Einzeldrähte 4 des Drahtpa- ketes werden - gemäß Figur 1 - mittels der Drahtzuführeinrichtung 3 zur Formkörperoberfläche 7 des Formkörpers 5 gefördert. Der mittels des Strahlgenerators 1 erzeugte Energiestrahl 2 pendelt quer zur Relativbewegung 19 des Formkörpers 5 hin und her (vgl. Doppelpfeil). Am Spot des Energiestrahls 2 bildet sich die Schweißzone aus, in der die Einzeldrähte 4 abgeschmolzen werden. Das schmelzflüssige The individual wires 4 of the wire packet, which are arranged parallel next to one another in a line, are - according to FIG. 1 - conveyed by means of the wire feed device 3 to the shaped body surface 7 of the shaped body 5. The energy beam 2 generated by means of the beam generator 1 oscillates transversely to the relative movement 19 of the shaped body 5 back and forth (see double arrow). At the spot of the energy beam 2, the welding zone forms, in which the individual wires 4 are melted off. The molten one
Schweißgut erstarrt zur Formkörperlage 6. Welded material solidifies to the shaped body layer 6.
Der Strahlgenerator 1 nach Figur 2 ist ein Laserstrahlgenerator dessen Energiestrahl 2, d. h. der Laserstrahl, über eine Scanneroptik 10 mit der Kollimationsein- heit 14, der passiven Ablenkungseinheit 12, der Fokussiereinheit 13 und der aktiven Ablenkungseinheit 1 1 zur Formkörperoberfläche 7 gelenkt wird. Die Drahtzuführeinrichtung 3 weist die Drahtbiegeeinheiten 9 auf (in Figur 2 ist nur eine der Drahtbiegeeinheiten 9 dargestellt), wobei für jeden Einzeldraht 4 eine separate Drahtbiegeeinheit 9 vorhanden ist, mittels der jeder Einzeldraht 4 gleichzeitig individuell gefördert und gebogen wird. Die Drahtzuführeinrichtung 3 ist federnd an der Aufhängung 8 be- festigt. Nach dem Aufschmelzen der Einzeldrähte 4 in der Schweißzone und dem Abscheiden des aufgeschmolzenen Schweißgutes bildet sich wiederum die Formkörperlage 6 des Formkörpers 5 aus. The beam generator 1 according to FIG. 2 is a laser beam generator whose energy beam 2, ie the laser beam, is directed to the molding surface 7 via the scanner optics 10 with the collimation unit 14, the passive deflection unit 12, the focusing unit 13 and the active deflection unit 11. The wire feed device 3 has the wire bending units 9 (only one of the wire bending units 9 is shown in FIG. 2), wherein a separate wire bending unit 9 is provided for each individual wire 4, by means of which each individual wire 4 is individually conveyed and bent simultaneously. The wire feed device 3 is resiliently fastened to the suspension 8. After the melting of the individual wires 4 in the welding zone and the deposition of the molten metal to be welded, the shaped body layer 6 of the shaped body 5 is again formed.
Die Messstrahlung 17, d. h. Licht oder Wärmestrahlung, wird mittels der Sensoreinrichtung 18 neben der Scanneroptik 10 und/oder durch die Kamera 16 innerhalb der Scanneroptik 10 detektiert. The measuring radiation 17, ie light or thermal radiation, is detected by means of the sensor device 18 next to the scanner optics 10 and / or by the camera 16 within the scanner optics 10.
Liste der verwendeten Bezugszeichen List of reference numbers used
1 Strahlgenerator 1 jet generator
2 Energiestrahl  2 energy beam
3 Drahtzuführeinrichtung  3 wire feeder
4 Einzeldraht  4 single wire
5 Formkörper  5 moldings
6 Formkörperlage  6 shaped body layer
7 Form körperoberf lache  7 shape body surface
8 Aufhängung für Drahtzuführeinrichtung 8 Suspension for wire feeder
9 Drahtbiegeeinheit 9 wire bending unit
10 Scanneroptik  10 scanner optics
1 1 aktive Ablenkungseinheit  1 1 active deflection unit
12 passive Ablenkungseinheit  12 passive deflection unit
13 Fokussiereinheit  13 focusing unit
14 Kollimationseinheit  14 collimation unit
15 Kamera-Fokussiereinheit  15 camera focusing unit
16 Kamera  16 camera
17 Messstrahlung  17 measuring radiation
18 Sensoreinrichtung  18 sensor device
19 Relativbewegung des Formkörpers  19 Relative movement of the molding

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur additiven Fertigung eines aus einzelnen Formkörperlagen (6) aufgebauten Formkörpers (5), wobei mittels einer Vorrichtung, aufweisend eine Drahtzu- führeinrichtung (3) und einen Strahlgenerator (1 ) zur Erzeugung eines Energiestrahls (2), drahtförmige Werkstoffe im Bereich einer Schweißzone am Spot des Energiestrahls (2) auf der Form körperoberf lache (7) unter Ausbildung einer Formkörperlage (6) aufgeschmolzen und abgeschieden werden, wobei der Formkörper (5) gleichzeitig relativ zur Drahtzuführeinrichtung (3) in der Ebene der Formkörperober- fläche (7) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drahtzuführeinrichtung (3) mehrere im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordnete, ein Drahtpaket bildende Einzeldrähte (4) mit individuell für jeden Einzeldraht (4) gesteuertem Drahtvorschub in den Bereich der Schweißzone gefördert werden, wobei jeder der Einzeldrähte (4) unter mechanischer Vorspannung ununterbrochen an die Formkör- peroberfläche (7) angedrückt wird. 1 . Method for the additive production of a shaped body (5) constructed from individual shaped body layers (6), wherein wire-shaped materials in the region of a welding zone are produced by means of a device comprising a wire feed device (3) and a beam generator (1) for generating an energy beam (2) at the spot of the energy beam (2) are melted and deposited on the mold body surface (7) to form a molded body layer (6), wherein the shaped body (5) at the same time relative to the wire feed device (3) in the plane of the molding surface (7) is moved, characterized in that by means of the wire feed device (3) a plurality of substantially parallel juxtaposed, forming a wire bundle individual wires (4) are conveyed individually for each individual wire (4) controlled wire feed in the region of the weld zone, wherein each of the individual wires ( 4) under mechanical pre-stress uninterrupted to the mold surface (7) is pressed.
2. Verfahren zur additiven Fertigung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Einzeldrähte (4) vom Austritt aus der Drahtzuführeinrichtung (3) bis zur Form körperoberf läche (7) eine freie Länge zwischen 5 mm und 30 mm aufweist. 2. A method for additive manufacturing according to claim 1, characterized in that each of the individual wires (4) from the exit from the wire feed device (3) to the shape Körperoberf surface (7) has a free length between 5 mm and 30 mm.
3. Verfahren zur additiven Fertigung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Einzeldrähte (4) die Formkörperoberfläche (7) unter einem Winkel von weniger als 70° berührt. 3. A method for additive manufacturing according to claim 1 or 2, characterized in that each of the individual wires (4) touches the shaped body surface (7) at an angle of less than 70 °.
4. Verfahren zur additiven Fertigung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte (4) mittels eines oder mehrerer Drahtbiegeeinheiten (9) vorgekrümmt werden. 4. A method for additive manufacturing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the individual wires (4) by means of one or more wire bending units (9) are precambered.
5. Verfahren zur additiven Fertigung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Drahtvorschubgeschwindigkeit vorgegebener Einzeldrähte (4) des Drahtpaketes derart hoch gewählt wird, dass diese Einzeldrähte (4) die Schweißzone unaufgeschmolzen passieren. 5. A method for additive manufacturing according to any one of claims 1 to 4, character- ized in that the wire feed speed of predetermined individual wires (4) of the wire package is selected so high that these individual wires (4) pass through the weld zone unmelted.
6. Verfahren zur additiven Fertigung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Spot des Energiestrahls (2) mittels einer Scanneroptik (9) quer zum Drahtpaket pendelnd bewegt wird und die Leistung des Energiestrahls (2) so gesteuert wird, dass das durch die Schweißzone geförderte Drahtpaket positionsabhängig aufgeschmolzen wird oder unaufgeschmolzen bleibt. 6. A method for additive manufacturing according to one of claims 1 to 5, character- ized in that the spot of the energy beam (2) by means of a scanner optics (9). transversely to the wire package is moved oscillating and the power of the energy beam (2) is controlled so that the conveyed through the welding zone wire package is melted position-dependent or remains unmelted.
7. Verfahren zur additiven Fertigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Energiestrahls (2) an den Positionen, an denen das durch die Schweißzone geförderte Drahtpaket aufgeschmolzen wird, so gesteuert wird, dass die positionsspezifisch variierende Geschwindigkeit des Spots des Energiestrahls (2) durch Veränderung der Leistung des Energiestrahls (2) kompensiert wird. 7. A method for additive manufacturing according to claim 6, characterized in that the power of the energy beam (2) at the positions at which the wire bundle conveyed by the welding zone is melted, is controlled so that the position-specific varying speed of the spot of the energy beam ( 2) is compensated by changing the power of the energy beam (2).
8. Vorrichtung zur additiven Fertigung eines aus einzelnen Formkörperlagen (6) aufgebauten Formkörpers (5) durch Aufschmelzen und Abscheiden drahtförmiger Werkstoffe im Bereich einer Schweißzone am Spot eines Energiestrahls (2) auf der Formkörperoberfläche (7), wobei die Vorrichtung eine Drahtzuführeinrichtung (3) und ei- nen Strahlgenerator (1 ) zur Erzeugung des Energiestrahls (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtzuführeinrichtung (3) mehrere Einzeldrahtförderer aufweist, mittels derer mehrere nebeneinander angeordnete, ein Drahtpaket bildende Einzeldrähte (4) in den Bereich der Schweißzone förderbar sind, wobei der Drahtvorschub jedes Einzeldrahtes (4) mittels des dem jeweiligen Einzeldraht (4) zugeordne- ten Einzeldrahtförderers zum mechanischen Vorspannen der Einzeldrähte (4) an der Formkörperoberfläche (7) individuell steuerbar ist. 8. An apparatus for the additive production of a shaped body (5) made up of individual shaped body layers (6) by melting and depositing wire-shaped materials in the region of a welding zone at the spot of an energy beam (2) on the shaped body surface (7), the apparatus comprising a wire feed device (3). and a jet generator (1) for generating the energy beam (2), characterized in that the wire feed device (3) comprises a plurality of individual wire conveyors, by means of which a plurality of individual wires (4) arranged next to one another and forming a wire bundle can be conveyed into the region of the welding zone in which the wire feed of each individual wire (4) is individually controllable by means of the single wire conveyor associated with the respective individual wire (4) for mechanically biasing the individual wires (4) on the shaped body surface (7).
9. Vorrichtung zur additiven Fertigung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtzuführeinrichtung (3) eine oder mehrere Drahtbiegeeinheiten (9) zur Krümmung der Einzeldrähte (4) vor deren Förderung in den Bereich der Schweißzone aufweist. 9. A device for additive manufacturing according to claim 8, characterized in that the wire feed device (3) has one or more wire bending units (9) for curving the individual wires (4) before their promotion in the region of the weld zone.
10. Vorrichtung zur additiven Fertigung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine oder mehrere Kühlvorrichtungen zur Kühlung der Einzeldrähte (4) oder eine oder mehrere Oszillationsvorrichtungen zur Schwingungsanregung der Einzeldrähte (4) aufweist. 10. A device for additive manufacturing according to claim 8 or 9, characterized in that the device comprises one or more cooling devices for cooling the individual wires (4) or one or more oscillation devices for vibrational excitation of the individual wires (4).
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