WO2020053322A1 - Verfahren zum additiven herstellen eines bauteils und additiv gefertigtes bauteil - Google Patents

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WO2020053322A1
WO2020053322A1 PCT/EP2019/074305 EP2019074305W WO2020053322A1 WO 2020053322 A1 WO2020053322 A1 WO 2020053322A1 EP 2019074305 W EP2019074305 W EP 2019074305W WO 2020053322 A1 WO2020053322 A1 WO 2020053322A1
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molding material
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rotation
strand
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PCT/EP2019/074305
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Christian Fischer
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Skz-Kfe Ggmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for additive manufacturing of a component.
  • the invention further relates to an additively manufactured component.
  • a method for additive manufacturing of a component is known from US 10,064,726 B1. According to this method, molding material is applied to a curved application surface of a shaping body in order to form the component. After the component is finished, it is detached from the shaping body.
  • the component is part of a medical implant and consists of a pocket-shaped lattice structure for holding granular materials. To form the lattice structure, individual strands of molding material are applied to the molding body at a distance from one another. The resilience and the dimensional stability of such a component are comparatively low.
  • the invention has for its object to provide a method for the additive manufacturing of a dimensionally stable and mechanically robust component.
  • the strand of the molding material is a portion of molding material applied without interruption, the length of the catcher of which is considerable, in particular at least five times, in particular at least ten times, larger than their transverse extent.
  • a strand section is a partial area of the strand along its longitudinal extent. That area of a surface of the shaping body or a separating layer that came into direct contact with the molding material is understood to be the application area.
  • Components manufactured using additives usually have anisotropic material properties. These anisotropic material properties result from the successive assembly of the component.
  • the molding material for producing the component is applied in a punctiform and / or linear manner and / or in layers to the shaping body and / or to the resulting component.
  • the reason for the anisotropic material properties is that successively applied portions of molding material do not combine completely homogeneously.
  • the application of the form material to the curved application surface now enables the formation of a curved contact layer adjacent to the application surface.
  • the molding material can be applied to the application surface without interruption.
  • a weakening of the component due to inhomogeneity, in particular interruptions, which result from portions of molding material that are geometrically not exactly and / or chronologically successive, can thus also be avoided in the area of complex geometries, in particular curved base areas.
  • the parallel to each other, contacting strand sections are vorzugswei se integrally connected.
  • the cohesive connection of the strand sections can be achieved, for example, by placing a strand section in the form of molten molding material on a previously applied strand section.
  • the previously deposited strand section is partially melted again by heat transfer from the subsequently deposited strand section and can thus be integrally connected to the subsequently deposited strand section.
  • Characterized in that the mutually contacting strand sections are oriented parallel to one another, the connection of the two strand sections can take place over a long length, whereby a considerable increase in strength and stability can be achieved.
  • the method for additive manufacturing of the component is therefore particularly flexible for components with complex geometry and high demands on their physical, in particular mechanical, properties.
  • the application surface is double-curved.
  • the double-curved design is understood to mean that the application area cannot be developed.
  • the processing head can be designed to emit electromagnetic waves, in particular light, in particular UV light.
  • the molding material can be at least partially melted by means of the emitted electromagnetic radiation.
  • the molding material can be cured by means of electromagnetic radiation, in particular by UV light.
  • the processing head can also be designed as a printhead. Reactive hardening and / or solvent-liquefied molding material can be brought out from the print head.
  • the molding material can be a plastic, in particular a thermoplastic and / or a thermoset and / or an elastomer.
  • the molding material can be mixed with organic and inorganic fillers.
  • the molding material can comprise ceramic materials and / or metals, in particular aluminum and / or steel and / or titanium.
  • the print head can also be designed as a granule extruder or as a paste extruder.
  • the molding material can comprise polyamide, in particular polyamide with at least 30%, in particular at least 50%, in particular at least 65%, fiber content, in particular glass fiber content, or polyvinyl chloride, in particular soft polyvinyl chloride.
  • The% figures are in% by weight or% by volume.
  • the production device preferably has at least one, in particular at least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular at least five, machining heads.
  • the molding material is preferably applied to the application surface at least in sections along a main direction of curvature of the application surface.
  • the molding material can also be applied obliquely, in particular transversely, to the main curvature direction. This advantageously achieves that the molding material can be oriented according to a local main direction of stress.
  • the molding material preferably has a thermal expansion of at least 1 ⁇ 10 5 l / K, in particular at least 1.2 ⁇ 10 5 l / K, in particular at least 15 ⁇ 10 5 l / K, in particular at least 25 ⁇ 10 5 l / K, on. Due to the curved, in particular a form fit with the component forming the application surface can prevent deformation of the component or detachment from the shaping body during the manufacturing process.
  • the shaping body is preferably rigid. The additive manufacturing of components from a molding material with a correspondingly high coefficient of thermal expansion can thus be carried out particularly precisely.
  • the application of molding material is preferably interrupted before the component is finished in order to introduce an insert body into the component.
  • the insert is preferably introduced into the component in a form-fitting manner.
  • the insert body can be inserted and / or glued into the component and / or non-positively connected to the component.
  • the application of the molding material can continue after inserting the insert body into the component.
  • the insert body is preferably connected to the component in a form-fitting, in particular non-detachable, manner.
  • the insert body can be a passive component.
  • the set body can consist of the same material as the molding material.
  • the insert body can have a material that differs from the molding material.
  • the insert body can comprise an active element, in particular an electrical element.
  • a method according to claim 2 can be used particularly flexibly and enables the production of geometrically complex components in areas of application in which high mechanical loads can occur.
  • Technical devices are understood to mean devices of mechanical engineering, such as, for example, machines for workpiece machining and / or drive devices and / or devices for mass transport and / or test devices.
  • the component can be statically and / or dynamically stressed in the technical device.
  • the component can be part of a bearing, in particular a roller bearing, and / or a transmission. Components that are subject to high mechanical stress can be produced particularly economically using this process.
  • a method according to claim 3 enables the production of particularly stable and robust construction parts.
  • the at least two layers made of the molding material can have an identical structure.
  • the application of the multiple layers is preferably carried out in such a way that at least two of the layers have a structure that is different from one another.
  • the different layers can be strands with different geometries, in particular different extrusion direction and / or different strand thickness and / or different strand length and / or different material.
  • the thickness of the multiple layers can be different.
  • a method according to claim 4 enables the additive manufacturing of particularly stable and robust components.
  • the structure arranged on the edge of the component has a particularly great influence on the stability and strength.
  • the stability and the bending stiffness of the component are fundamentally significantly more influenced by the structure near the surface than by a structure in the middle of the component.
  • Characterized in that the outline of at least one of the layers of the component, in particular all layers of the component, by application of at least two, in particular at least three, in particular at least four, essentially, in particular exactly, parallel to each other, in particular cohesively contacting, strand sections is formed, a particularly rigid and solid structure can be provided in the area of the respective outline.
  • the outline of the respective layer can be formed by two strands and / or strand sections spaced apart from one another along an annular axis.
  • a method according to claim 5 ensures the production of a particularly stable and robust component.
  • At least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular all, layers of the component are preferably completely filled.
  • at least the edge layers, in particular the top and bottom layers, of the component are completely filled. This means that the layer in question has no material-free recesses, in particular no recesses penetrating the respective layer.
  • Preferably at least one, in particular at least two, in particular at least three, edge-side layers are completely filled and / or at least one, in particular at least two, in particular at least three, layers which are positioned between the layers arranged on the edge have material-free designs Cutouts.
  • the component can thus be particularly robust and also be of light weight.
  • a method according to claim 6 ensures the production of particularly stable and solid construction parts.
  • Each layer preferably comprises at least one, in particular at least two, in particular at least three strands of the molding material which are designed in the form of a closed curve. Such strands can be applied, for example, along a circumferential direction and / or transversely to the circumferential direction.
  • a method according to claim 7 ensures the production of particularly stable and robust components.
  • the strand sections designed as closed curves are created in such a way that they each surround a material-free recess.
  • the material-free recesses are preferably arranged in a central area of the component. A component with low weight and high stability and strength can therefore be manufactured additively.
  • a method according to claim 8 enables the production in the circumferential direction of particularly heavy-duty components.
  • the at least one strand is preferably applied to the shaping body or to the previously deposited molding material such that it surrounds the axis of rotation without interruption over an angle of at least 360 °, in particular at least 540 °, in particular at least 720 °.
  • those strands surround the axis of rotation without interruption over at least 270 °, which are arranged along the axis of rotation on the edge side of the component.
  • a method according to claim 9 ensures a particularly economical production of a component which is rotationally symmetrical at least in sections and a high dimensional accuracy of the same.
  • components with a rotationally symmetrical structure tend to warp, in particular to shrink, in the production method known from the prior art.
  • Due to the section-wise or completely rotationally symmetrical design of the application surface such a delay, in particular a detachment from the application surface associated therewith, can be reliably prevented.
  • the rotationally symmetrical formation of the application surface is understood to mean that it can be mapped onto itself by rotation through a certain angle that is less than 360 °.
  • the application surface is preferably designed such that it can be mapped onto itself by rotation at any angle.
  • a method according to claim 10 ensures the additive manufacturing of a component which is at least section-wise cylindrical shell sector-shaped in a particularly economical manner with particularly high dimensional accuracy.
  • the application surface is preferably cylindrical in shape.
  • the molding material is preferably applied to the molding body in the circumferential direction about a central longitudinal axis of the cylindrical jacket-shaped application surface.
  • the component can thus be designed mechanically particularly robust in the circumferential direction and / or in the direction of the main stress with torsion.
  • a method according to claim 11 ensures the additive manufacturing of a component in a particularly economical manner, wherein components with complex mechanical requirements can also be produced.
  • the processing head can have a heating unit for melting the, in particular wire-shaped, molding material before the application to the application surface.
  • the extrusion head can have a mixing unit for mixing two reactive components of the molding material.
  • the extrusion head can be designed to bring out solvent-containing molding material.
  • the extrusion head can also be designed to apply light-curing molding material.
  • the processing head is preferably designed for applying drop-shaped and / or heap-shaped portions and / or a strand of molding material.
  • the mechanical properties of the component can vary depending on the orientation of the strand of molding material.
  • the mechanical properties of the component can be varied by specifically aligning the strand of molding material.
  • a method according to claim 12 enables additively producing geometrically particularly complex components.
  • the shaping body is preferably rotated about the axis of rotation relative to a machine frame of the production device.
  • the processing head can be rotated relative to the machine frame about the axis of rotation.
  • the axis of rotation is preferably arranged at a distance from the machining head.
  • the processing head can be displaced relative to the application surface, in particular along and / or around at least 3, in particular at least 4, in particular at least 5, in particular at least 6, axes.
  • the processing head is preferably rotatable about the axis of rotation relative to the application surface and can be displaced along at least two finear axes, in particular at least three finear axes.
  • a first finear axis (x axis) runs, for example, parallel to the axis of rotation.
  • a second finear axis (y axis) runs, for example, perpendicular to that first linear axis and is used for the relative displacement of the machining head transversely or perpendicular to the axis of rotation.
  • a third linear axis runs, for example, perpendicular to the first linear axis and perpendicular to the second linear axis and serves to set a distance between the application surface and the processing head.
  • the manufacture of geometrically complex shaped components can thus be particularly economical, in particular without supporting structures.
  • a method according to claim 13 ensures the additive manufacturing of geometrically complex components in an economical manner.
  • the direction of extrusion was understood to be the direction in which the molding material emerges from the extrusion head, in particular a nozzle opening of a molding material nozzle of the extrusion head. Molding material can thus be applied to the curved application surface particularly easily and even with a comparatively small number of degrees of freedom of movement of the machining head relative to the application surface.
  • the axis of rotation is preferably arranged at an angle of at least 30 °, in particular at least 45 °, in particular at least 60 °, in particular 90 °, to the extrusion direction.
  • a method according to claim 14 ensures the additive manufacturing of a component with be particularly high mechanical strength in the direction of the axis of rotation.
  • a method according to claim 15 ensures the additive manufacturing of a component with be particularly high dimensional accuracy and a particularly simple release of the component from the molding body.
  • the shaping body in particular in the area of the application surface, is preferably actively cooled and / or heated by means of a temperature control device.
  • the shaping body is preferably cooled by means of forced convection, in particular by means of air and / or liquid cooling.
  • the shaping body preferably has a thermal expansion expansion coefficient that is greater than a thermal expansion coefficient of the molding material.
  • a coefficient of thermal expansion of the molding is preferably at least 0.5 ⁇ 10 5 l / K, in particular at least 1 ⁇ 10 5 l / K, in particular at least 2 ⁇ 10 5 l / K, in particular at least 5 ⁇ 10 5 l / K.
  • the component can thus be detached from the shaping body in a particularly simple and gentle manner.
  • the temperature control device can also be designed to heat the shaping body.
  • a processing space in which the shaping body is arranged is preferably also coolable and / or heatable.
  • the processing space can be cooled or heated by means of heat radiation and / or heat conduction and / or an air flow.
  • the processing space and / or the shaping body can also be cooled and / or heated electrically, in particular by means of a Peltier element.
  • the component is preferably tempered by the shaping body before it is released. Residual stresses in the component can thus be reduced.
  • the internal dimension can be held by the shaping body and the construction part can be stabilized against warping.
  • the temperature of the processing space and / or of the shaping body is preferably regulated in accordance with a target temperature value.
  • the temperature control device can comprise a controller unit.
  • the invention is also based on the object to provide a manufacturing device which enables the additive manufacturing of complex components in a particularly economical manner.
  • a manufacturing device for additively producing a component with a molding body which comprises a curved application surface for storing molding material and a processing head for applying molding material to the application surface, the molding body in the region of the application surface providing a separating layer for releasing the component from the molding body.
  • the advantages of the manufacturing device according to the invention correspond to the advantages of the method already described for the additive manufacturing of a component.
  • the manufacturing device according to the invention can be further developed with the above features of the method. Due to the curved design of the application surface, the manufacturing device ensures the manufacture of geometrically and / or mechanically complex components in an economical manner.
  • the fact that the shaping body has a separating layer in the area of the application surface means that Component particularly easy to detach from the shaping body.
  • the separating layer can be a hardened and / or polished and / or coated surface layer of the molding.
  • the separating layer can be formed by a separating film having a separating substance.
  • the separating substance can comprise silicones and / or waxes and / or Teflon.
  • the shaping body can also have an adhesion strength, in particular temperature-dependent and / or moisture-dependent and / or solvent-dependent, to the molding material.
  • the release film is releasably connected to the molding body, in particular glued.
  • the production device can comprise an insert body feed device which ensures an automatic feed of an insert body to the component.
  • the insert body can thus be automatically attached to and / or inserted into the component.
  • the application surface is rotationally symmetrical, at least in sections.
  • the application surface can be formed at least in sections in the form of a cylinder jacket.
  • the at least one processing head can be designed as an extrusion head, the molding material being extruded onto the molding body for application thereon. This ensures the additive manufacturing of a component with particularly high dimensional stability in an economical manner.
  • the manufacturing device comprises a drive system with a rotating device for rotating the shaping body relative to the machining head about at least one axis of rotation.
  • a manufacturing device enables the additive manufacturing of a, in particular rotationally symmetrical, component in a particularly economical manner. Additional support structures can be dispensed with by applying molding material to the molding body which is rotatably mounted relative to the machining head. Post-processing of the component can be avoided. The component can thus be produced particularly economically.
  • the drive system preferably comprises at least one linear device for translatory displacement of the machining head relative to the shaping body.
  • the drive system can also have at least one additional rotating device for rotating the machining head have relative to the molding body.
  • the machining head can preferably be displaced relative to the shaping body along at least three, in particular at least four, in particular at least five, in particular at least six, degrees of freedom.
  • the axis of rotation is oriented obliquely to an extrusion direction in which the molding material is discharged from the processing head.
  • the production device preferably comprises a temperature control device for cooling the shaping body.
  • a temperature control device for cooling the shaping body.
  • the temperature control device is preferably also designed to heat the shaping body.
  • the temperature control device can be designed for cooling and / or heating a machining processing space in which the shaping body is arranged. This advantageously enables the component to be tempered in order to reduce residual stresses.
  • the invention is also based on the object of providing an additively manufactured component which has a particularly high degree of dimensional stability and is robust in use.
  • the advantages of the component according to the invention correspond to the advantages which have already been described together with the method and the manufacturing device for additively producing the component.
  • the separating surface is understood to mean that surface of the component which is in direct contact with the application surface of the shaping body in the manufacturing process. A geometry, in particular a structure and / or roughness, of the parting surface is largely determined by the application surface. After the component has been detached from the shaping body, the separating surface forms a surface of the component.
  • the curved separating surface is particularly dimensionally stable due to the contacting of the molded body in the manufacturing process.
  • the separating surface can have a functional surface that can be defined in accordance with the application surface. For example, the separating surface can have a roughness necessary for a fit or an adhesive bond. Further post-processing steps can thus be omitted.
  • a der- Like component is particularly stable, has a high strength and can be manufactured economically even with a complex geometry.
  • the component is preferably further developed with features which are mentioned in connection with the method described above. This applies in particular to the features disclosed in connection with claims 2 to 8.
  • the component preferably comprises at least one insert body.
  • the component can positively surround the at least one insert body.
  • the at least one insert body can have the molding material.
  • the insert body can also consist of the molding material.
  • the insert body can comprise other materials.
  • the insert body can include electronic components, in particular actuators and / or sensors and / or computer chips.
  • a component according to claim 17 is particularly dimensionally stable, particularly in the at least partially cylindrical sector-shaped region.
  • a component according to claim 18 is particularly true to size and a perfect fit.
  • the uninterrupted design of the separating surface along the axis of rotation ensures a high surface quality of the component along the axis of rotation.
  • a mating surface formed concentrically to the axis of rotation can be provided in a simple manner.
  • a component according to claim 19 has improved mechanical properties in the direction of the axis of rotation.
  • the strength and / or the rigidity of the molding material in the direction of a longitudinal extension of the strands is higher than in the direction perpendicular to this longitudinal extension.
  • At least one of the strands is preferably oriented at an angle of less than 90 °, in particular at most 60 °, in particular at most 45 °, in particular at most 30 °, in particular at most 10 °, to the axis of rotation.
  • the at least one strand can be arranged on the component such that it at least partially forms the separating surface.
  • a component according to claim 20 has a high dimensional accuracy and is particularly economically producible.
  • the component is preferably a roller bearing cage.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a production device for producing a component with a machine frame, a shaping body and a processing head in the form of an extrusion head, the component not yet being finished and having only a first layer of molding material
  • FIG. 2 shows a side view of the component arranged on the molding body in FIG. 1, the manufacturing process being completed and the component being finished,
  • FIG. 3 shows a front view of the component in FIG. 2,
  • FIG. 4 is a perspective view of an additively manufactured component according to a further exemplary embodiment, this comprising two axially spaced-apart ring segments which are connected to one another by transverse webs, and the transverse webs having strands of shaped material which are uninterrupted between the Extend ring segments,
  • Fig. 5 is a plan view of a development of a layer of the component from the
  • Molding material according to a further exemplary embodiment, an outline of the layer being formed by a circumferential strand section and an area within this strand section being completely filled in the form of meandering strand sections,
  • FIG. 6 shows a plan view of a development of a layer of the component according to a further exemplary embodiment, the layer being composed of several Strands of the molding material are formed, which are laid out in the form of mutually closing, closed curves,
  • FIG. 7 shows a plan view of a development of a layer of the component according to a further exemplary embodiment, an outline of the layer applied in the form of a cylinder being formed by two strand sections running in the circumferential direction and parallel to one another, and an area within the outline comprising a plurality of strands in the form of closed ones Curves includes, and
  • FIG. 8 is a plan view of a development of a layer of the component according to a further exemplary embodiment, an outline of the cylindrical layer being formed by two strand sections running parallel to one another and in the circumferential direction, and an area within the outline both of meandering strand sections and of several Includes strands in the form of closed curves.
  • a manufacturing device 1 for additive manufacturing of a component 2 is described below with reference to FIG. 1.
  • the manufacturing device 1 comprises a machine frame 3, a shaping body 4 attached to it, and a machining head 5 that can be displaced relative to the shaping body 4.
  • the shaping body 4 has an axis of rotation 6 and stands with a rotating device 7 of a drive system for rotating the shaping body 4 about the axis of rotation 6 in operative connection.
  • the axis of rotation 6 is oriented parallel to an x-direction, a z-direction is oriented vertically and a y-direction forms, together with the x-direction and the z-direction, a right-handed Cartesian coordinate system.
  • the drive system comprises a vertical drive 9 for moving the machining head 5 parallel to the z direction and a horizontal drive 10 for moving the machining head 5 parallel to the x direction.
  • the drive system can include a horizontal drive for moving the machining head 5 parallel to the y direction.
  • the processing head 5 is designed as an extrusion head.
  • the processing head 5 comprises a feed device 11, a heating unit 12 and a molding material nozzle 13.
  • a supply spool 14 for storing wire-shaped molding material 15 is arranged on the machine frame 3.
  • the feed device 11 is designed to convey the wire-shaped molding material 15 from the supply spool 14 to the heating unit 12 of the processing head 5.
  • the heating unit 12 is designed to melt the molding material 15.
  • the molding material nozzle 13 is connected to the feed device 11 and the heating unit 12 via a molding material channel (not shown) and is designed to apply the melted molding material 15 to the molding body 4.
  • the molding body 4 comprises a curved application surface 16 for the application of the molding material 15.
  • the molding body 4 is cylindrical.
  • the application surface 16 is cylindrical in shape.
  • the molding body 4 has a separating layer 17 for detaching the component 2 from the molding body 4.
  • the separating layer 17 is designed as a separating film, the surface facing away from the shaping body 4 having a separating agent, in particular a separating wax.
  • the manufacturing device 1 further comprises a temperature control device 18.
  • the temperature control device 18 is arranged on the machine frame 3.
  • the temperature control device 18 is formed for cooling and for heating the shaping body 4, in particular the application surface 16.
  • the temperature control device 18 is connected to the shaping body 4 via tempering agent lines (not shown). Temperature fluid is able to be moved between the tempering device 18 and the shaping body 4 via the tempering agent lines.
  • a sensor device 19 for detecting a temperature of the shaping body 4, in particular in the area of the application surface 16, is in signal connection with a controller unit 20 of the temperature control device 18.
  • the controller unit 20 is designed to regulate the temperature detected via the sensor device 19 in accordance with a temperature setpoint .
  • the manufacturing device 1 has a control device (not shown) for controlling the drive system, the feed device 11 and the temperature control device 18.
  • the Steuerein direction is in signal connection with the drive system, the feed device 11 and the temperature control device 18th 1 shows the manufacturing device 1 and the component 2 at a point in time at which the component 2 is incomplete and the manufacturing process has not yet been completed.
  • the incomplete component 2 in this case only comprises a first layer of molding material 15 lying against the application surface 16.
  • FIG. 2 shows a side view of component 2, the manufacturing process having been completed and component 2 having been completed.
  • the component 2 is rotationally symmetrical to an axis of rotation 21.
  • the component 2 comprises individual strands 22 made of molding material 15 which are partially connected to one another.
  • the strands 22 are integrally connected to one another.
  • the strands 22 on the component 2 are optically distinguishable from one another.
  • the axis of rotation 21 of the component 2 is oriented parallel to the axis of rotation 6.
  • the component 2 has a plurality of strands 22 which extend without interruption at an angle of less than 90 ° to the axis of rotation 21.
  • the strands 22 include strand sections 22a.
  • the strand sections 22a of a strand 22 can be oriented obliquely or parallel to one another.
  • the strand sections 22a can be formed at a distance from one another or in contact with one another.
  • the strands 22 are arranged parallel to one another and contacting one another in the circumferential direction of the axis of rotation 6.
  • the component 2 is particularly strong in the circumferential direction.
  • the component 2 comprises, in a direction perpendicular to the axis of rotation 6, a plurality of layers 22b formed from the molding material 15. These layers 22b make cohesive contact with one another.
  • the peripheral strands 22 oriented in the circumferential direction each form the outline 23a of the layers 22b.
  • the component 2 comprises two ring segments 23 spaced apart from one another along the axis of rotation 21, which are connected to one another via diagonal webs 24.
  • the diagonal webs 24 encompass strands 22 which are oriented at an angle of 45 ° to the axis of rotation.
  • the strands 22 are applied in particular without interruption and in a zigzag shape between the ring segments 23 and connected to the ring segments 23. bound.
  • a length L, over which the strands 22 of the diagonal webs 24 are present without interruption in the direction of the axis of rotation 21, is greater than ten times a transverse extension d of the strands 22 made of molding material 15.
  • the component 2 is a cylindrical sleeve.
  • FIG. 3 shows a side view of the component 2 connected to the shaping body 4.
  • the shaping body 4 comprises the separating layer 17.
  • the application surface 16 is formed by the outer surface of the separating layer 17.
  • a contact layer 25 made of molding material 15 contacts the application surface 16.
  • the contact layer 25 has a separating surface 26, via which it is in contact with the application surface 16.
  • the application surface 16 and the separating surface 26 are immediately adjacent to one another.
  • a surface structure of the separating surface 26 essentially corresponds to a surface structure of the application surface 16.
  • the component 2 is designed without a support structure.
  • the component 2 comprises a thermoplastic, in particular polyamide.
  • the functioning of the manufacturing device 1 for additive manufacturing of the component 2 is as follows:
  • the feed device 11 In a basic position of the production device 1, the feed device 11 is arranged on an upper stop 27 of the machine frame 3.
  • the drive system, the feed device 11 and the temperature control device 18 are deactivated.
  • the shaping body 4 has the separating layer 17, the outer surface of which forms the application surface 16.
  • the application surface 16 is initially free of molding material 15.
  • the temperature control device 18 is activated by means of the control device. In accordance with a temperature setpoint specified by the control device and an actual temperature value detected by the sensor device 19, the cooling liquid is tempered by means of the controller unit 20. About the tempering lines, the tempering liquid between the tempering device 18 and the shaping body 4 is shifted. The temperature of the shaping body, in particular the application surface 16, reaches the target temperature.
  • the drive system is activated and the machining head 5 is shifted along the x direction by means of the horizontal drive 10 and along the z direction by means of the vertical drive 9.
  • a nozzle opening 28 of the molding material nozzle 13 is arranged at a distance above the application surface 16 corresponding to the transverse extent d of the strand 22.
  • the shaping body 4 is rotated ge about the axis of rotation 6 by means of the rotating device 7.
  • the manufacturing device 1 is in a delivery position.
  • the feed device 11 is activated by means of the control device and the wire-shaped molding material 15 is conveyed from the supply spool 14 via the heating unit 12 to the molding material nozzle 13.
  • the wire-shaped molding material 15 is melted in the heating unit 12.
  • the molding material 15 is discharged from the processing head 5 via the molding material nozzle 13, in particular via the nozzle opening 28, and applied to the application surface 16.
  • the nozzle opening 28 is displaced relative to the application surface 16 during the application of the molding material 15.
  • the contact layer 25 is successively applied to the application surface 16.
  • the surface structure of the separating surface 26 is shaped in accordance with the surface structure of the application surface 16.
  • the temperature of the molding body 4, in particular the application surface 16 is below a melting temperature of the molding material as 15.
  • the molding material 15 which is melted out via the molding material nozzle 13 solidifies on the molding body 4 to form a solid strand 22 of molding material 15 adjacent to the application surface 16 attached strands 22 at least partially fuse with one another.
  • the machining head 5 is displaced by means of the vertical drive 9 along the z direction upwards. Strands 22 of molding material 15 are applied to the contact layer 25 and at least partially fuse with it. A second layer of the molding material 15 is thus formed. Additional layers of the molding material 15 are applied to the underlying layers of the molding material 15 by repeating the aforementioned steps.
  • the discharge of the strands 22 from the molding material nozzle 13 is referred to as extrusion.
  • the molding material 15 is accordingly extruded onto the molding body 4.
  • the molding body 4 is rotated about the axis of rotation 6.
  • An extrusion direction 29, along which the molding material 15 is discharged from the molding material nozzle 13, is oriented parallel to the z direction.
  • the extrusion device 29 is oriented perpendicular to the axis of rotation 6.
  • the molding material 15 is at least partially interrupted at an angle of less than 90 ° to the axis of rotation 6 on the application surface 16 or on a layer of the molding body 4 connected to Molded material 15 applied.
  • the manufacturing device 1 is in a processing position.
  • the component 2 is released from the shaping body 4.
  • the geometrical and physical nature of the separating layer 17 facilitates the loosening of the component 2 from the shaping body 4.
  • the temperature of the shaping body 4 is lowered by means of the temperature control device 18.
  • the temperature expansion of the shaping body 4 caused by the temperature reduction leads to a decrease in the volume of the shaping body 4, as a result of which the component 2 can be detached from the shaping body 4 in a particularly simple manner.
  • the component 2 is designed as a roller bearing cage.
  • the component 2 differs from the above-described embodiment by the formation of the connection between the two ring segments 23.
  • the two ring segments 23 of the component 2 are spaced apart along the axis of rotation 21.
  • the two ring segments 23 are connected to one another by transverse webs 30.
  • the transverse webs 30 are formed by strands 22 of form material which are oriented parallel to the axis of rotation 21. rial 15 formed.
  • the strands 22 are designed without interruption in the region of the crossbars 30.
  • the transverse webs 30 are preferably designed in such a way that the strands 22 run in the direction of the axis of rotation 21 and then without interruption transversely to the axis of rotation 21 and are connected to one of the ring segments 23. By repeating this course, the transverse webs 30 can be formed without interruption and connected to the ring segments 23.
  • the component 2 according to the exemplary embodiment shown in FIG. 4 can be produced in accordance with the method described above for the additive manufacturing of the component 2 shown in FIGS. 1 to 3.
  • the rotating device 7 is deactivated and the machining head 5 is displaced relative to the shaping body 4 by means of the horizontal drive 10.
  • the molding material 15 discharged via the nozzle opening 28 is oriented parallel to the axis of rotation 6 and to the axis of rotation 21.
  • the rotating device 7 is then activated and the horizontal drive 10 is deactivated, so that the molding material 15 which is applied is oriented about the axis of rotation 6 and the axis of rotation 21 and is connected to one of the ring segments 23.
  • the rotary device 7 is deactivated again to form a further adjacent transverse web 30 and the machining head 5 is moved by means of the horizontal drive 10 relative to the molding body 4 in the opposite direction. This procedure is repeated until the crossbars 30 are formed.
  • the component 2 comprises at least one layer 22b which is completely filled, that is to say has no cutouts, gaps or penetrations.
  • the layer 22b shown in FIG. 5 is designed as a contact layer 25. Further layers of the component 2, which are arranged at a distance from the contact layer 25 in a direction transverse to the application surface 16, can also be completely filled, like the contact layer 25.
  • Layer 22b comprises a strand 22 in the form of a closed curve 31, which forms an outline 23a of layer 22b.
  • Another, meandering strand 22, 32 completely fills the area within the contour 23a of the layer 22b.
  • the meandering Strand 22, 32 comprises strand sections 22a which are oriented obliquely to the axis of rotation 6 of the shaping body 4 and obliquely to a transverse plane of the axis of rotation 6.
  • the meandering strand 22, 32 comprises a plurality of strand sections 22a oriented parallel to one another and contacting one another.
  • the component 2 according to the exemplary embodiment shown in FIG. 5 can be produced in accordance with the method described above.
  • the component 2 comprises at least one layer 22b with a plurality of strands 22 in the form of a closed curve 31 which surround one another.
  • Layer 22b is an edge layer, in particular contact layer 25, of component 2.
  • An outline 23a of layer 22b is formed by a strand 22 in the form of a closed curve 31. Further strands 22 in the form of closed curves 31 completely fill an area within this strand 22, which forms the outline 23a.
  • Component 2 according to the exemplary embodiment shown in FIG. 6 can also be produced in accordance with the method described above.
  • FIG. 7 shows a central layer 22b of the component 2.
  • An outline 23a of the layer is formed by two meandering strands 22, 32, which are laid out in the form of closed curves 31.
  • a surface enclosed by the meandering strands 22, 32 is partially but not completely filled with the molding material 15.
  • Several strands 22 in the form of a closed curve 31 are arranged next to each other in the circumferential direction and each enclose a material-free recess 33.
  • the strands 22 are designed to be oriented only parallel and perpendicular to the axis of rotation 6.
  • the component 2 according to the embodiment shown in FIG. 7 can be manufactured accordingly to the method described above.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention and the component 2 according to the invention is described with reference to FIG. 8.
  • the layer 22b shown in FIG. 8 is preferably created as an intermediate layer between outer peripheral layers.
  • the cylinder-shaped layer 22b is delimited along the axis of rotation 6 on both sides by meandering strands 22, 32 which are each designed in the form of a closed curve 31.
  • These strands 22 form an outline 23a of the layer 22b, which encloses a partially but not completely filled surface.
  • the strands 22, 31, 32 forming the outline 23a are each contacted by meandering strands 22, 32.
  • These meandering strands 22, 32 are oriented obliquely ori at least in sections to the axis of rotation 6 and to a transverse plane of the axis of rotation 6.
  • a plurality of strands 22 in the form of closed curves 31 are arranged in a central region between the edge strands 22, 31, 32. These strands 22 in the form of closed curves 31 enclose recesses 33 formed without material.
  • Component 2 according to the invention which is explained with reference to FIG. 8, can be produced in accordance with the method described above.
  • the manufacturing device 1 for additive manufacturing of a component 2 enables the application of molding material 15 to a curved application surface 16.
  • the manufacturing device 1 thus enables the production of components 2 with a curved parting surface 26.
  • the manufacturing device 1 is can therefore be used in a particularly flexible manner and can be used particularly economically by avoiding additional support structures.
  • the component 2 with the curved separating surface 26 can be produced without supporting structures and thus has a particularly uniform surface.
  • the component 2 is easy to manufacture with the desired physical, in particular mechanical, properties.
  • the construction part 2 with strands 22, which are oriented at an angle of less than 90 ° to the axis of rotation 21 the component 2 can have a particularly high strength and / or rigidity along the axis of rotation 21.

Abstract

Bei einem Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils (2) wird zunächst eine Fertigungsvorrichtung (1) mit einem Formgebungskörper (4), welcher eine gekrümmte Auftragfläche (16) zum Anlagern von Formmaterial (15) aufweist, und mindestens einem Bearbeitungskopf (5) zum Auftragen des Formmaterials (15)bereitgestellt. Auf die gekrümmte Auftragfläche (16) wird zum Ausbilden des Bauteils (2) eine erste Schicht (22b) aus dem Formmaterial (15) aufgetragen. Das Bauteil (2) wird von dem Formgebungskörper (4) gelöst. Es wird mindestens ein Strang (22) aus dem Formmaterial (15) derart aufgetragen, dass innerhalb mindestens einer, einzelnen Schicht (22b) des Bauteils (2) parallel zueinander orientierte und einander kontaktierende Strangabschnitte (22a) vorliegen.

Description

Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils und additiv gefertigtes Bauteil
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 215 546.1 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein additiv gefertigtes Bauteil.
Aus der US 10,064,726 Bl ist ein Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird zur Ausbildung des Bauteils Formmaterial auf eine gekrümmte Auftragfläche eines Formgebungskörpers aufgebracht. Nach dem Fertigstellen des Bauteils wird dieses von dem Formgebungskörper gelöst. Das Bauteil ist Bestandteil eines medizinischen Im plantats und besteht aus einer taschenförmigen Gitterstruktur zum Aufnehmen granulären Mate- rials. Zum Ausbilden der Gitterstruktur werden einzelne Formmaterialstränge beabstandet von einander auf den Formgebungskörper aufgetragen. Die Beanspruchbarkeit und die Formstabilität eines derartigen Bauteils sind vergleichsweise gering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum additiven Herstellen eines form stabilen und mechanisch robusten Bauteils zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfin dungsgemäß wurde erkannt, dass durch das Aufträgen des Formmaterials auf die gekrümmte Auftragfläche des Formgebungskörpers und durch das Fösen des Bauteils von dem Formge bungskörper ein komplexes Bauteil besonders wirtschaftlich hergestellt werden kann. Die Kom plexität des Bauteils kann dabei in seiner geometrischen Ausgestaltung oder in den mit dem Bau teil verbundenen mechanischen Anforderungen begründet sein. Dadurch, dass innerhalb mindes tens einer einzelnen Schicht des Bauteils parallel zueinander orientierte und einander kontaktie rende Strangabschnitte vorliegen, kann die Steifigkeit und Festigkeit der einzelnen Schichten und damit auch des gesamten Bauteils erheblich gesteigert werden. Als eine Schicht des Bauteils wird die in einem bestimmten Abstand senkrecht zu der Auftragfläche aufgetragene Gesamtheit des Formmaterials verstanden. Der Strang aus dem Formmaterial ist eine unterbrechungsfrei aufgetragene Formmaterialportion, deren Fängserstreckung erheblich, insbesondere mindestens fünfmal, insbesondere mindestens zehnmal, größer ist als deren Quererstreckung. Ein Strangab- schnitt ist ein Teilbereich des Strangs entlang seiner Längserstreckung. Unter der Auftragfläche wird derjenige Bereich einer Oberfläche des Formgebungskörpers bzw. einer Trennschicht ver standen, der mit dem Formmaterial unmittelbar in Kontakt gelangt. Additiv hergestellte Bauteile weisen zumeist anisotrope Materialeigenschaften auf. Diese anisotropen Materialeigenschaften resultieren aus dem sukzessiven Aufbau des Bauteils. Im Herstellungsverfahren wird das Form material zum Erzeugen des Bauteils punktförmig und/oder linienförmig und/oder in Schichten auf den Formgebungskörper und/oder auf das entstehende Bauteil aufgetragen. Ursächlich für die anisotropen Materialeigenschaften ist, dass sich nacheinander aufgetragene Portionen von Formmaterial nicht vollständig homogen miteinander verbinden. Das Aufträgen des Formmate rials auf die gekrümmte Auftragfläche ermöglicht nun die Ausbildung einer gekrümmten, an die Auftragfläche angrenzenden Kontaktschicht. Das Formmaterial kann dabei entlang der Auftrag fläche unterbrechungsfrei auf diese aufgetragen werden. Eine Schwächung des Bauteils durch Inhomogenität, insbesondere Unterbrechungen, welche aus geometrisch nicht exakt und/oder zeitlich nacheinander abgelegten Portionen von Formmaterial resultieren, können somit auch im Bereich komplexer Geometrien, insbesondere gekrümmter Grundflächen, vermieden werden.
Die parallel zueinander orientierten, einander kontaktierenden Strangabschnitte sind vorzugswei se stoffschlüssig miteinander verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung der Strangabschnitte kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass ein Strangabschnitt in Form von schmelzflüssi gem Formmaterial an einen zuvor aufgetragenen Strangabschnitt abgelegt wird. Der zuvor abge legte Strangabschnitt wird durch Wärmeübertragung von dem nachfolgend abgelegten Strangab schnitt teilweise wieder aufgeschmolzen und kann sich so stoffschlüssig mit dem nachfolgend abgelegten Strangabschnitt verbinden. Dadurch, dass die einander kontaktierenden Strangab schnitte parallel zueinander orientiert sind, kann die Verbindung der beiden Strangabschnitte über eine große Länge erfolgen, wodurch eine erhebliche Steigerung der Festigkeit und der Sta bilität erreicht werden kann.
Das Verfahren zum additiven Herstellen des Bauteils ist somit besonders flexibel für Bauteile mit komplexer Geometrie und hohen Anforderungen an deren physikalische, insbesondere me chanische, Eigenschaften geeignet. Beispielsweise ist die Auftragfläche doppelt gekrümmt ausgebildet. Unter der doppelt gekrümm ten Ausbildung wird verstanden, dass die Auftragfläche nicht abwickelbar ist.
Der Bearbeitungskopf kann zum Emittieren elektromagnetischer Wellen, insbesondere von Licht, insbesondere von UV-Licht, ausgebildet sein. Das Formmaterial kann mittels der emittier ten elektromagnetischen Strahlung zumindest teilweise aufgeschmolzen werden. Alternativ kann das Formmaterial mittels der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere durch UV-Licht, aus gehärtet werden. Der Bearbeitungskopf kann auch als Druckkopf ausgebildet sein. Über den Druckkopf kann reaktiv aushärtendes und/oder durch Lösemittel verflüssigtes Formmaterial aus gebracht werden. Bei dem Formmaterial kann es sich um einen Kunststoff, insbesondere einen thermoplastischen Kunststoff und/oder einen Duroplasten und/oder ein Elastomer, handeln. Das Formmaterial kann mit organischen und anorganischen Füllstoffen versetzt sein. Alternativ kann das Formmaterial keramische Werksstoffe und/oder Metalle, insbesondere Aluminium und/oder Stahl und/oder Titan, umfassen. Der Druckkopf kann auch als Granulatextruder oder als Pasten extruder ausgebildet sein. Das Formmaterial kann Polyamid, insbesondere Polyamid mit mindes tens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 65 %, Faseranteil, insbeson dere Glasfaseranteil, oder Polyvinylchlorid, insbesondere Weich-Polyvinylchlorid umfassen. Die %-Angaben sind in Gew.-% oder Vol.-%.
Vorzugsweise weist die Fertigungsvorrichtung mindestens einen, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, Be arbeitungsköpfe auf.
Vorzugsweise erfolgt das Aufträgen des Formmaterials auf die Auftragfläche zumindest ab schnittsweise entlang einer Hauptkrümmungsrichtung der Auftragfläche. Das Aufträgen des Formmaterials auf die Auftragfläche kann auch schräg, insbesondere quer, zu der Hauptkrüm mungsrichtung erfolgen. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass das Formmaterial entsprechend einer lokalen Hauptbeanspruchungsrichtung orientierbar ist.
Vorzugsweise weist das Formmaterial eine Wärmedehnung von mindestens 1 · 10 5 l/K, insbe sondere mindestens 1,2 · 10 5 l/K, insbesondere mindestens 15 · 10 5 l/K, insbesondere mindes tens 25 · 10 5 l/K, auf. Durch die gekrümmte, insbesondere einen Formschluss mit dem Bauteil bewirkende, Ausbildung der Auftragfläche kann eine Verformung des Bauteils bzw. ein Ablösen von dem Formgebungskörper während des Herstellungsprozesses verhindert werden. Vorzugs- weise ist hierzu der Formgebungskörper starr ausgebildet. Die additive Herstellung von Bautei- len aus einem Formmaterial mit entsprechend hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten kann so besonders präzise erfolgen.
Vorzugsweise wird das Aufträgen von Formmaterial vor der Fertigstellung des Bauteils unter brochen, um einen Einsatzkörper in das Bauteil einzubringen. Vorzugsweise wird der Einsatz körper formschlüssig in das Bauteil eingebracht. Der Einsatzkörper kann in das Bauteil eingelegt und/oder eingeklebt und/oder kraftschlüssig mit dem Bauteil verbunden werden. Das Aufträgen des Formmaterials kann nach dem Einbringen des Einsatzkörpers in das Bauteil fortgesetzt wer den. Vorzugsweise wird der Einsatzkörper dabei formschlüssig, insbesondere unlösbar, mit dem Bauteil verbunden. Der Einsatzkörper kann ein passives Bauteil sein. Insbesondere kann der Ein satzkörper aus demselben Material wie das Formmaterial bestehen. Alternativ kann der Einsatz körper ein von dem Formmaterial abweichendes Material aufweisen. Der Einsatzkörper kann ein aktives Element, insbesondere ein elektrisches Element, umfassen.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 ist besonders flexibel anwendbar und ermöglicht die Herstellung geometrisch komplexer Bauteile in Anwendungsgebieten, in denen hohe mechanische Belastun gen auftreten können. Unter technischen Vorrichtungen werden Vorrichtungen des Maschinen baus verstanden, wie beispielsweise Maschinen zur Werkstückbearbeitung und/oder Antriebsein richtungen und/oder Vorrichtungen zum Stofftransport und/oder Prüfvorrichtungen. Das Bauteil kann in der technischen Vorrichtung statisch und/oder dynamisch beansprucht sein. Das Bauteil kann Bestandteil eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers, und/oder eines Getriebes sein. Mechanisch stark beanspruchte Bauteile können mit diesem Verfahren besonders wirtschaftlich hergestellt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 ermöglicht das Herstellen besonders stabiler und robuster Bau teile. Die mindestens zwei Schichten aus dem Formmaterial können einen identischen Aufbau aufweisen. Vorzugsweise erfolgt das Aufträgen der mehreren Schichten derart, dass mindestens zwei der Schichten einen voneinander unterschiedlichen Aufbau aufweisen. Beispielsweise kön nen die unterschiedlichen Schichten Stränge mit unterschiedlicher Geometrie, insbesondere un- terschiedlicher Extrusionsrichtung und/oder unterschiedlicher Strangdicke und/oder unterschied- licher Stranglänge und/oder unterschiedlichen Materials umfassen. Insbesondere kann die Dicke der mehreren Schichten unterschiedlich sein.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 ermöglicht das additive Herstellen besonders stabiler und robus- ter Bauteile. Auf die Stabilität und Festigkeit hat die an dem Bauteil randseitig angeordnete Struktur einen besonders großen Einfluss. Die Stabilität und die Biegesteifigkeit des Bauteils wird von der oberflächennahen Struktur grundsätzlich deutlich stärker beeinflusst als von einer Struktur in der Bauteilmitte. Dadurch, dass der Umriss mindestens einer der Schichten des Bau- teils, insbesondere sämtlicher Schichten des Bauteils, durch Aufträgen von mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, im Wesentlichen, insbesondere exakt, parallel zueinander verlaufenden, insbesondere einander stoffschlüssig kontaktierenden, Strangabschnitten gebildet ist, kann im Bereich des jeweiligen Umrisses eine besonders starre und feste Struktur bereitgestellt werden. Bei einem ringförmigen Bauteil kann der Umriss der jeweiligen Schicht durch zwei entlang einer Ringachse voneinander beabstandete Stränge und/oder Strangabschnitte gebildet sein.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 gewährleistet das Herstellen eines besonders stabilen und robus- ten Bauteils. Vorzugsweise sind mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere sämtliche, Schichten des Bauteils vollständig ausgefüllt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind zumindest die Randschichten, insbesondere die oberste und die unterste Schicht, des Bauteils vollständig ausgefüllt. Hierunter wird verstanden, dass die betref fende Schicht keine materialfreien Aussparungen, insbesondere keine die jeweilige Schicht durchdringen Aussparungen aufweist. Vorzugsweise ist mindestens eine, insbesondere sind min destens zwei, insbesondere mindestens drei, randseitige Schichten vollständig ausgefüllt und/oder mindestens eine, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, Schich ten, welche zwischen den randseitig angeordneten Schichten positioniert sind, weisen material- frei ausgebildete Aussparungen auf. Das Bauteil kann somit besonders robust und zudem leicht gewichtig ausgebildet sein.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 gewährleistet das Herstellen besonders stabiler und fester Bau teile. Vorzugsweise umfasst jede Schicht mindestens einen, insbesondere mindestens zwei, ins- besondere mindestens drei, Stränge aus dem Formmaterial, welche in Form einer geschlossenen Kurve ausgebildet sind. Derartige Stränge können beispielsweise entlang einer Umfangsrichtung und/oder quer zu der Umfangsrichtung aufgetragen werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet die Herstellung besonders stabiler und robuster Bauteile. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die als geschlossene Kurven ausgebildeten Strangabschnitte derart angelegt, dass diese jeweils eine materialfreie Aussparung umgeben. Die materialfreien Aussparungen sind vorzugsweise in einem zentralen Bereich des Bauteils ange- ordnet. Ein Bauteil mit geringem Gewicht sowie hoher Stabilität und Festigkeit kann somit addi- tiv hergestellt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 8 ermöglicht das Herstellen in Umfangsrichtung besonders hoch belastbarer Bauteile. Vorzugsweise ist der mindestens eine Strang derart an dem Formgebungs- körper oder an dem zuvor abgelegtem Formmaterial aufgetragen, dass dieser die Drehachse un terbrechungsfrei über einen Winkel um die Drehachse von mindestens 360°, insbesondere min destens 540°, insbesondere mindestens 720° umgibt. Vorzugsweise umgeben diejenigen Stränge die Drehachse unterbrechungsfrei über mindestens 270°, welche entlang der Drehachse randsei tig an dem Bauteil angeordnet sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gewährleistet eine besonders wirtschaftliche Herstellung eines zumindest abschnittsweise rotationssymmetrischen Bauteils und eine hohe Maßhaltigkeit dessel ben. Insbesondere Bauteile mit rotationssymmetrischem Aufbau neigen bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren zu Verzug, insbesondere zu Schrumpf. Durch die abschnittsweise oder vollständig rotationssymmetrische Ausbildung der Auftragfläche kann ein derartiger Verzug, insbesondere ein damit verbundenes Ablösen von der Auftragsfläche, zuver lässig verhindert werden. Unter der rotationssymmetrischen Ausbildung der Auftragfläche wird verstanden, dass diese durch Rotation um einen bestimmten Winkel, der geringer ist als 360°, auf sich selbst abbildbar ist. Vorzugsweise ist die Auftragfläche derart ausgebildet, dass sie bei Rota tion um einen beliebigen Winkel auf sich selbst abbildbar ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gewährleistet das additive Herstellen eines zumindest ab schnittsweise zylindermantelsektorförmigen Bauteils in besonders wirtschaftlicher Weise und mit besonders hoher Maßhaltigkeit. Vorzugsweise ist die Auftragfläche zylindermantelförmig ausgebildet. Vorzugsweise wird das Formmaterial in Umfangsrichtung um eine Mittellängsachse der zylindermantelförmigen Auftragfläche auf den Formgebungskörper aufgebracht. Das Bauteil kann somit in Umfangsrichtung und/oder in Richtung der Hauptspannung bei Torsion mecha nisch besonders robust ausgebildet sein.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gewährleistet das additive Herstellen eines Bauteils in beson ders wirtschaftlicher Weise, wobei auch Bauteile mit komplexen mechanischen Anforderungen herstellbar sind. Der Bearbeitungskopf kann eine Heizeinheit zum Aufschmelzen des, insbeson dere drahtförmigen, Formmaterials vor dem Aufträgen auf die Auftragfläche aufweisen. Alterna tiv kann der Extrusionskopf eine Mischeinheit zum Mischen zweier reaktiver Bestandteile des Formmaterials aufweisen. Gemäß einer weiteren Alternative kann der Extrusionskopf zum Aus bringen von lösemittelhaltigem Formmaterial ausgebildet sein. Der Extrusionskopf kann auch zum Ausbringen von lichtaushärtendem Formmaterial ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Bearbeitungskopf zum Aufträgen tropfenförmiger und/oder haufenförmiger Portionen und/oder eines Strangs aus Formmaterial ausgebildet. Die mechanischen Eigenschaften des Bauteils kön nen in Abhängigkeit von der Orientierung des Strangs aus Formmaterial variieren. Durch geziel tes Ausrichten des Strangs aus Formmaterial können die mechanischen Eigenschaften des Bau teils variiert werden.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 12 ermöglicht das additive Herstellen geometrisch besonders komplexer Bauteile. Vorzugsweise wird der Formgebungskörper gegenüber einem Maschinen gestell der Fertigungsvorrichtung um die Drehachse gedreht. Alternativ kann der Bearbeitungs kopf relativ zu dem Maschinengestell um die Drehachse gedreht werden. Vorzugsweise ist die Drehachse beabstandet zu dem Bearbeitungskopf angeordnet.
Der Bearbeitungskopf ist relativ zu der Auftragfläche insbesondere entlang von und/oder um mindestens 3, insbesondere mindestens 4, insbesondere mindestens 5, insbesondere mindestens 6, Achsen verlagerbar. Vorzugsweise ist der Bearbeitungskopf relativ zu der Auftragfläche um die Drehachse drehbar und entlang von mindestens zwei Finearachsen, insbesondere mindestens drei Finearachsen, verlagerbar. Eine erste Finearachse (x-Achse) verläuft beispielsweise parallel zu der Drehachse. Eine zweite Finearachse (y- Achse) verläuft beispielsweise senkrecht zu der ersten Linearachse und dient zur relativen Verlagerung des Bearbeitungskopfes quer bzw. senk recht zu der Drehachse. Eine dritte Linearachse (z- Achse) verläuft beispielsweise senkrecht zu der ersten Linearachse und senkrecht zu der zweiten Linearachse und dient zur Einstellung eines Abstandes zwischen der Auftragfläche und dem Bearbeitungskopf. Das Herstellen geometrisch komplex geformter Bauteile kann somit besonders wirtschaftlich, insbesondere ohne Stützstruk turen, erfolgen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gewährleistet das additive Herstellen geometrisch komplexer Bauteile in wirtschaftlicher Weise. Unter der Extrusionsrichtung wird diejenige Richtung ver standen, in der das Formmaterial aus dem Extrusionskopf, insbesondere einer Düsenöffnung einer Formmaterialdüse des Extrusionskopfs, austritt. Formmaterial kann somit besonders ein fach und auch bei einer vergleichsweise geringen Anzahl von Bewegungsfreiheitsgraden des Bearbeitungskopfes relativ zu der Auftragfläche auf die gekrümmte Auftragfläche aufgebracht werden. Vorzugsweise ist die Drehachse in einem Winkel von mindestens 30°, insbesondere mindestens 45°, insbesondere mindestens 60°, insbesondere 90°, zu der Extrusionsrichtung an geordnet.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gewährleistet das additive Herstellen eines Bauteils mit be sonders hoher mechanischer Beanspruchbarkeit in Richtung der Drehachse. Vorzugsweise be trägt ein Winkel zwischen der Drehachse und einer Richtung, entlang derer das Formmaterial auf die Auftragfläche und/oder das darunterliegende Formmaterial aufgebracht wird, weniger als 90°, insbesondere weniger als 60°, insbesondere weniger als 30°, insbesondere 0°. Dadurch, dass die Richtung, in der das Formmaterial aufgetragen wird, eine zur Drehachse parallele Kompo nente aufweist, können die mechanischen Eigenschaften des Bauteils in Richtung der Drehachse verbessert werden.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gewährleistet das additive Herstellen eines Bauteils mit be sonders hoher Maßhaltigkeit und ein besonderes einfaches Lösen des Bauteils von dem Formge bungskörper. Vorzugsweise wird der Formgebungskörper, insbesondere im Bereich der Auftrag fläche, mittels einer Temperiereinrichtung aktiv gekühlt und/oder beheizt. Vorzugsweise wird der Formgebungskörper mittels erzwungener Konvektion, insbesondere mittels Luft- und/oder Flüssigkeitskühlung, gekühlt. Der Formgebungskörper weist vorzugsweise einen Wärmedeh- nungskoeffizienten auf, der größer ist als ein Wärmedehnungskoeffizient des Formmaterials. Vorzugsweise beträgt ein Wärmedehnungskoeffizient des Formgebungskörpers mindestens 0,5 · 10 5 l/K, insbesondere mindestens 1 · 10 5 l/K, insbesondere mindestens 2 · 10 5 l/K, insbeson dere mindestens 5 · 10 5 l/K. Das Bauteil kann so besonders einfach und schonend von dem Formgebungskörper gelöst werden.
Die Temperiereinrichtung kann auch zum Erwärmen des Formgebungskörpers ausgebildet sein. Vorzugsweise ist auch ein Bearbeitungsraum, in dem der Formgebungskörper angeordnet ist, kühlbar und/oder beheizbar. Beispielsweise kann der Bearbeitungsraum mittels Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung und/oder einer Luftströmung gekühlt oder beheizt werden. Der Bearbei- tungsraum und/oder der Formgebungskörper können auch elektrisch, insbesondere mittels eines Peltier-Elements, kühlbar und/oder beheizbar sein. Vorzugsweise wird das Bauteil vor dem Lö sen von dem Formgebungskörper getempert. Eigenspannungen in dem Bauteil können somit reduziert werden. Das Innenmaß kann so durch den Formgebungskörper gehalten und das Bau teil gegen Verzug stabilisiert werden. Vorzugsweise wird die Temperatur des Bearbeitungsraums und/oder des Formgebungskörpers entsprechend einem Soll-Temperaturwert geregelt. Die Tem periereinrichtung kann hierzu eine Reglereinheit umfassen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungs Vorrichtung zu schaffen, wel che das additive Herstellen komplexer Bauteile in besonders wirtschaftlicher Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Fertigungsvorrichtung zum additiven Herstellen eines Bauteils gelöst mit einem Formgebungskörper, welcher eine gekrümmte Auftragfläche zum Lagern von Formmaterial umfasst, und einem Bearbeitungskopf zum Aufträgen von Formmaterial auf die Auftragfläche, wobei der Formgebungskörper im Bereich der Auftragfläche eine Trennschicht zum Lösen des Bauteils von dem Formgebungskörper aufweist. Die Vorteile der erfindungsge mäßen Fertigungs Vorrichtung entsprechen den Vorteilen des bereits beschriebenen Verfahrens zum additiven Herstellen eines Bauteils. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Fertigungs vorrichtung mit den vorstehenden Merkmalen des Verfahrens weitergebildet werden. Durch die gekrümmte Ausbildung der Auftragfläche gewährleistet die Fertigungsvorrichtung das Herstel len geometrisch und/oder mechanisch komplexer Bauteile in wirtschaftlicher Weise. Dadurch, dass der Formgebungskörper im Bereich der Auftragfläche eine Trennschicht aufweist, ist das Bauteil besonders einfach von dem Formgebungskörper zu lösen. Die Trennschicht kann eine gehärtete und/oder polierte und/oder beschichtete Oberflächenschicht des Formgebungskörpers sein. Beispielsweise kann die Trennschicht durch eine, eine trennende Substanz aufweisende Trennfolie ausgebildet sein. Die trennende Substanz kann Silikone und/oder Wachse und/oder Teflon umfassen. Der Formgebungskörper kann auch eine, insbesondere temperaturabhängige und/oder feuchtigkeitsabhängige und/oder lösemittelabhängige, Haftungsstärke zum Formmate- rial aufweisen. Vorzugsweise wird die Trennfolie lösbar mit dem Formgebungskörper verbun den, insbesondere verklebt.
Die Fertigungs Vorrichtung kann eine Einsatzkörper-Zuführeinrichtung umfassen, welche eine automatische Zuführung eines Einsatzkörpers zu dem Bauteil gewährleistet. Der Einsatzkörper kann so automatisiert an das Bauteil angelagert und/oder in dieses eingebracht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Auftragfläche zumindest abschnittsweise rotations- symmetrisch ausgebildet. Die Auftragfläche kann zumindest abschnittsweise zylindermantelsek- torformig ausgebildet sein. Der mindestens eine Bearbeitungskopf kann als Extrusionskopf aus- gebildet sein, wobei das Formmaterial zum Aufträgen auf den Formgebungskörper auf diesen extrudiert wird. Hierdurch wird das additive Herstellen eines Bauteils mit besonders hoher Maß haltigkeit in wirtschaftlicher Weise gewährleistet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Fertigungseinrichtung ein Antriebssystem mit einer Dreheinrichtung zum Drehen des Formgebungskörpers relativ zu dem Bearbeitungskopf um mindestens eine Drehachse. Eine derartige Fertigungsvorrichtung ermöglicht das additive Herstellen eines, insbesondere rotationssymmetrischen, Bauteils in besonders wirtschaftlicher Weise. Durch Aufträgen von Formmaterial auf den relativ zu dem Bearbeitungskopf drehbar gelagerten Formgebungskörper kann auf zusätzliche Stützstrukturen verzichtet werden. Eine Nachbearbeitung des Bauteils kann vermieden werden. Die Herstellung des Bauteils kann somit besonders wirtschaftlich erfolgen.
Vorzugsweise umfasst das Antriebssystem mindestens eine Lineareinrichtung zum translatori schen Verlagern des Bearbeitungskopfes relativ zu dem Formgebungskörper. Das Antriebssys tem kann auch mindestens eine weitere Dreheinrichtung zum Drehen des Bearbeitungskopfes relativ zu dem Formgebungskörper aufweisen. Vorzugsweise ist der Bearbeitungskopf relativ zu dem Formgebungskörper entlang von mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbeson dere mindestens fünf, insbesondere mindestens sechs, Freiheitsgraden verlagerbar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Drehachse schräg zu einer Extrusionsrichtung orien tiert, in der das Formmaterial aus dem Bearbeitungskopf ausgebracht wird. Eine derartige Ferti gungsvorrichtung gewährleistet die additive Herstellung besonders komplexer Bauteile sowie die besonders flexible Einflussnahme auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils.
Vorzugsweise umfasst die Fertigungsvorrichtung eine Temperiereinrichtung zum Kühlen des Formgebungskörpers. Eine derartige Fertigungsvorrichtung gewährleistet ein einfaches Lösen des Bauteils von dem Formgebungskörper sowie das Herstellen von Bauteilen mit hoher Maß haltigkeit. Vorzugsweise ist die Temperiereinrichtung auch zum Beheizen des Formgebungskör pers ausgebildet. Die Temperiereinrichtung kann zum Kühlen und/oder zum Heizen eines Bear beitungsraums, in dem der Formgebungskörper angeordnet ist, ausgebildet sein. Vorteilhaft wird hierdurch ein Tempern des Bauteils zum Reduzieren von Eigenspannungen ermöglicht.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein additiv gefertigtes Bauteil bereitzustellen, das eine besonders hohe Maßhaltigkeit aufweist und im Einsatz robust ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Bauteils entsprechen den Vorteilen, die zusammen mit dem Verfahren und der Fertigungs Vorrichtung zum additiven Herstellen des Bauteils bereits beschrieben wur den. Unter der Trennfläche wird diejenige Fläche des Bauteils verstanden, die im Herstellungs prozess in unmittelbarem Kontakt mit der Auftragfläche des Formgebungskörpers steht. Eine Geometrie, insbesondere eine Struktur und/oder Rauheit, der Trennfläche wird dabei maßgeblich durch die Auftragfläche bestimmt. Nach dem Lösen des Bauteils von dem Formgebungskörper bildet die Trennfläche eine Oberfläche des Bauteils. Die gekrümmt ausgebildete Trennfläche ist durch das Kontaktieren des Formkörpers in dem Herstellungsprozess besonders maßhaltig. Die Trennfläche kann eine entsprechend der Auftragfläche definierbare funktionelle Oberfläche auf- weisen. Beispielsweise kann die Trennfläche eine für eine Passung oder eine Verklebung not wendige Rauheit aufweisen. Weitere Nachbearbeitungsschritte können somit entfallen. Ein der- artiges Bauteil ist besonders stabil, weist eine hohe Festigkeit auf und kann auch bei einer kom plexen Geometrie in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden.
Das Bauteil wird vorzugsweise mit Merkmalen weitergebildet, welche in Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren genannt sind. Insbesondere gilt dies für die in Zusam menhang mit den Ansprüchen 2 bis 8 offenbarten Merkmalen.
Vorzugsweise umfasst das Bauteil mindestens einen Einsatzkörper. Das Bauteil kann den min destens einen Einsatzkörper formschlüssig umgeben. Der mindestens eine Einsatzkörper kann das Formmaterial aufweisen. Der Einsatzkörper kann auch aus dem Formmaterial bestehen. Al ternativ kann der Einsatzkörper andere Materialien umfassen. Der Einsatzkörper kann elektroni sche Bauteile, insbesondere Aktoren und/oder Sensoren und/oder Computerchips, umfassen.
Ein Bauteil gemäß Anspruch 17 ist insbesondere in dem zumindest abschnittsweise zylinderman telsektorförmigen Bereich besonders maßhaltig.
Ein Bauteil gemäß Anspruch 18 ist besonders maßhaltig und passgenau. Die unterbrechungsfreie Ausbildung der Trennfläche entlang der Rotationsachse gewährleistet eine hohe Oberflächengüte des Bauteils entlang der Rotationsachse. Beispielsweise kann so eine konzentrisch zu der Rotati onsachse aus gebildete Passfläche in einfacher Weise bereitgestellt werden.
Ein Bauteil gemäß Anspruch 19 weist in Richtung der Rotationsachse verbesserte mechanische Eigenschaften auf. Vorzugsweise ist die Festigkeit und/oder die Steifigkeit des Formmaterials in Richtung einer Längserstreckung der Stränge höher als in Richtung senkrecht zu dieser Längser streckung. Vorzugsweise ist mindestens einer der Stränge in einem Winkel von weniger als 90°, insbesondere höchstens 60°, insbesondere höchstens 45°, insbesondere höchstens 30°, insbeson dere höchstens 10°, zu der Rotationsachse orientiert. Insbesondere kann der mindestens eine Strang derart an dem Bauteil angeordnet sein, dass dieser zumindest teilweise die Trennfläche ausbildet.
Ein Bauteil gemäß Anspruch 20 weist eine hohe Maßhaltigkeit auf und ist besonders wirtschaft lich herstellbar. Vorzugsweise ist das Bauteil ein Wälzlagerkäfig. Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fertigungsvorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mit einem Maschinengestell, einem Formgebungskörper und einem Bearbeitungskopf in Form eines Extrusionskopfs, wobei das Bauteil noch nicht fertiggestellt ist und lediglich eine erste Schicht von Formmaterial aufweist,
Fig. 2 eine Seitenansicht des auf dem Formgebungskörper angeordneten Bauteils in Fig. 1, wobei der Herstellungsprozess abgeschlossen und das Bauteil fertiggestellt ist,
Fig. 3 eine Vorderansicht des Bauteils in Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines additiv hergestellten Bauteils ge mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei dieses zwei axial vonei- nander beabstandete Ringsegmente umfasst, welche durch Querstege mit einander verbunden sind und wobei die Querstege Stränge aus Formmate- rial aufweisen, welche sich unterbrechungsfrei zwischen den Ringsegmen ten erstrecken,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer Schicht des Bauteils aus dem
Formmaterial gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei ein Um riss der Schicht durch einen umlaufenden Strangabschnitt gebildet ist und wobei ein Bereich innerhalb dieses Strangabschnitts in Form von mäander- förmigen Strangabschnitten vollständig ausgefüllt ist,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer Schicht des Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Schicht durch mehrere Stränge des Formmaterials gebildet ist, welche in Form von einander um schließenden, geschlossenen Kurven angelegt sind,
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer Schicht des Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei ein Umriss der zylinderförmig aufgetragenen Schicht durch zwei in Umfangsrichtung und parallel zuei- nander verlaufende Strangabschnitte ausgebildet ist und wobei ein Bereich innerhalb des Umrisses mehrere Stränge in Form von geschlossenen Kur ven umfasst, und
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer Schicht des Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei ein Umriss der zylinderförmi gen Schicht durch zwei parallel zueinander und in Umfangsrichtung ver laufende Strangabschnitte ausgebildet ist und wobei ein Bereich innerhalb des Umrisses sowohl mäanderförmig verlaufende Strangabschnitte als auch mehrere Stränge in Form von geschlossenen Kurven umfasst.
Anhand der Fig. 1 ist nachfolgend eine Fertigungs Vorrichtung 1 zum additiven Herstellen eines Bauteils 2 beschrieben. Die Fertigungsvorrichtung 1 umfasst ein Maschinengestell 3, einen daran angebrachten Formgebungskörper 4 sowie einen relativ zu dem Formgebungskörper 4 verlager baren Bearbeitungskopf 5. Der Formgebungskörper 4 weist eine Drehachse 6 auf und steht mit einer Dreheinrichtung 7 eines Antriebssystems zum Drehantreiben des Formgebungskörpers 4 um die Drehachse 6 in Wirkverbindung.
Die Drehachse 6 ist parallel zu einer x-Richtung orientiert, eine z-Richtung ist vertikal ausge richtet und eine y-Richtung bildet zusammen mit der x-Richtung und der z-Richtung ein rechts händiges kartesisches Koordinatensystem aus. Das Antriebssystem umfasst neben der Drehein richtung 7 einen Vertikalantrieb 9 zum Verlagern des Bearbeitungskopfes 5 parallel zu der z- Richtung sowie einen Horizontalantrieb 10 zum Verlagern des Bearbeitungskopfes 5 parallel zu der x-Richtung. Ergänzend kann das Antriebssystem einen Horizontalantrieb zum Verlagern des Bearbeitungskopfes 5 parallel zu der y-Richtung umfassen. Der Bearbeitungskopf 5 ist als Extrusionskopf ausgebildet. Der Bearbeitungskopf 5 umfasst eine Zuführeinrichtung 11, eine Heizeinheit 12 sowie eine Formmaterialdüse 13. An dem Maschinen gestell 3 ist eine Vorratsspule 14 zum Bevorraten von drahtförmigem Formmaterial 15 angeord- net. Die Zuführeinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, das drahtförmige Formmaterial 15 von der Vorratsspule 14 zu der Heizeinheit 12 des Bearbeitungskopfes 5 zu fördern. Die Heizeinheit 12 ist dazu ausgebildet, das Formmaterial 15 aufzuschmelzen. Die Formmaterialdüse 13 ist mit der Zuführeinrichtung 11 und der Heizeinheit 12 über einen nichtdargestellten Formmaterialkanal verbunden und zum Aufträgen des aufgeschmolzenen Formmaterials 15 auf den Formgebungs- körper 4 ausgebildet.
Der Formgebungskörper 4 umfasst eine gekrümmte Auftragfläche 16 zum Anlagem des Form materials 15. Der Formgebungskörper 4 ist zylinderförmig ausgebildet. Die Auftragfläche 16 ist zylindermantelförmig ausgebildet. Im Bereich der Auftragfläche 16 weist der Formgebungskör per 4 eine Trennschicht 17 zum Fösen des Bauteils 2 von dem Formgebungskörper 4 auf. Die Trennschicht 17 ist als Trennfolie ausgebildet, wobei die von dem Formgebungskörper 4 abge wandte Oberfläche ein Trennmittel, insbesondere ein Trennwachs, aufweist.
Die Fertigungs Vorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Temperiereinrichtung 18. Die Temperie reinrichtung 18 ist an dem Maschinengestell 3 angeordnet. Die Temperiereinrichtung 18 ist zum Kühlen und zum Beheizen des Formgebungskörpers 4, insbesondere der Auftragfläche 16, aus gebildet. Hierzu steht die Temperiereinrichtung 18 über nicht dargestellte Temperiermittelleitun gen in Verbindung mit dem Formgebungskörper 4. Über die Temperiermittelleitungen ist Tem perierflüssigkeit zwischen der Temperiereinrichtung 18 und dem Formgebungskörper 4 verla gerbar. Eine Sensoreinrichtung 19 zum Erfassen einer Temperatur des Formgebungskörpers 4, insbesondere im Bereich der Auftragfläche 16, steht in Signalverbindung mit einer Reglereinheit 20 der Temperiereinrichtung 18. Die Reglereinheit 20 ist zum Regeln der über die Sensoreinrich- tung 19 erfassten Temperatur entsprechend eines Temperatur-Sollwerts ausgebildet.
Die Fertigungs Vorrichtung 1 weist eine nicht dargestellte Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebssystems, der Zuführeinrichtung 11 und der Temperiereinrichtung 18 auf. Die Steuerein richtung steht in Signalverbindung mit dem Antriebssystem, der Zuführeinrichtung 11 und der Temperiereinrichtung 18. In der Fig. 1 sind die Fertigungsvorrichtung 1 und das Bauteil 2 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu dem das Bauteil 2 unvollständig und der Herstellungsprozess noch nicht abgeschlossen ist. Das unvollständige Bauteil 2 umfasst dabei lediglich eine erste, an der Auftragfläche 16 anla- gemde Schicht aus Formmaterial 15 aufweist.
Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Bauteil 2, wobei der Herstellungsprozess abgeschlossen und das Bauteil 2 vervollständigt ist.
Das Bauteil 2 ist rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 21 ausgebildet. Das Bauteil 2 umfasst einzelne teilweise miteinander verbundene Stränge 22 aus Formmaterial 15. Die Stränge 22 sind stoffschlüssig miteinander verbunden. An dem Bauteil 2 liegen die Stränge 22 optisch voneinander unterscheidbar vor. Die Rotationsachse 21 des Bauteils 2 ist parallel zu der Dreh achse 6 orientiert. Das Bauteil 2 weist mehrere Stränge 22 auf, welche sich unterbrechungsfrei in einem Winkel von weniger als 90° zu der Rotationsachse 21 erstrecken.
Die Stränge 22 umfassen Strangabschnitte 22a. Die Strangabschnitte 22a eines Strangs 22 kön nen schräg oder parallel zu einander orientiert sein. Insbesondere können die Strangabschnitte 22a beabstandet zu einander oder einander kontaktierend ausgebildet sein. In zwei entlang der Drehachse 6 voneinander beabstandeten Randbereichen des Bauteils 2 sind die Stränge 22 zuei nander parallel und einander kontaktierend in Umfangsrichtung zu der Drehachse 6 angeordnet. Hierdurch ist das Bauteil 2 in Umfangsrichtung besonders stark beanspruchbar. Das Bauteil 2 umfasst in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse 6 mehrere aus dem Formmaterial 15 ge bildete Schichten 22b. Diese Schichten 22b kontaktieren einander stoffschlüssig. Die in Um fangsrichtung orientierten, randseitigen Stränge 22 bilden jeweils den Umriss 23a der Schichten 22b.
Das Bauteil 2 umfasst zwei entlang der Rotationsachse 21 voneinander beabstandete Ringseg mente 23, welche über Diagonalstege 24 miteinander verbunden sind. Die Diagonalstege 24 um fassen Stränge 22, welche in einem Winkel von 45° zu der Rotationsachse orientiert sind. Zur Ausbildung der Diagonalstege 24 sind die Stränge 22 insbesondere unterbrechungsfrei und zick- zackformig zwischen den Ringsegmenten 23 aufgetragen und mit den Ringsegmenten 23 ver- bunden. Eine Länge L, über welche die Stränge 22 der Diagonalstege 24 in Richtung der Rotati onsachse 21 unterbrechungsfrei vorliegen, ist dabei größer als das zehnfache einer Quererstre- ckung d der Stränge 22 aus Formmaterial 15.
Das Bauteil 2 ist eine zylinderförmige Hülse.
In Fig. 3 ist eine Seitenansicht des mit dem Formgebungskörper 4 verbundenen Bauteils 2 darge- stellt. Der Formgebungskörper 4 umfasst die Trennschicht 17. Die Auftragfläche 16 wird durch die äußere Oberfläche der Trennschicht 17 gebildet. Eine Kontaktschicht 25 aus Formmaterial 15 kontaktiert die Auftragfläche 16. Die Kontaktschicht 25 weist eine Trennfläche 26 auf, über die sie mit der Auftragfläche 16 in Kontakt steht. Die Auftragfläche 16 und die Trennfläche 26 gren zen unmittelbar aneinander an. Eine Oberflächenstruktur der Trennfläche 26 entspricht im We sentlichen einer Oberflächenstruktur der Auftragfläche 16.
Das Bauteil 2 ist stützstrukturfrei ausgebildet. Das Bauteil 2 umfasst einen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyamid.
Die Funktionsweise der Fertigungsvorrichtung 1 zum additiven Fertigen des Bauteils 2 ist wie folgt:
In einer Grundstellung der Fertigungsvorrichtung 1 ist die Zuführeinrichtung 11 an einem oberen Anschlag 27 des Maschinengestells 3 angeordnet. Das Antriebssystem, die Zuführeinrichtung 11 und die Temperiereinrichtung 18 sind deaktiviert. Der Formgebungskörper 4 weist die Trenn schicht 17 auf, deren äußere Oberfläche die Auftragfläche 16 bildet. Die Auftragfläche 16 ist zunächst frei von Formmaterial 15.
Mittels der Steuereinrichtung wird die Temperiereinrichtung 18 aktiviert. Entsprechend eines von der Steuereinrichtung vorgegebenen Temperatur-Sollwerts und eines von der Sensoreinrich tung 19 erfassten Temperatur-Istwerts wird die Kühlflüssigkeit mittels der Reglereinheit 20 tem periert. Über die Temperiermittelleitungen wird die Temperierflüssigkeit zwischen der Tempe riereinrichtung 18 und dem Formgebungskörper 4 verlagert. Die Temperatur des Formgebungs körpers, insbesondere der Auftragfläche 16, erreicht die Soll-Temperatur. Mittels der Steuereinrichtung wird das Antriebssystem aktiviert und der Bearbeitungskopf 5 wird mittels des Horizontalantriebs 10 entlang der x-Richtung und mittels des Vertikalantriebs 9 ent lang der z-Richtung verlagert. Eine Düsenöffhung 28 der Formmaterialdüse 13 wird in einem der Quererstreckung d des Strangs 22 entsprechenden Abstand oberhalb der Auftragfläche 16 ange- ordnet. Der Formgebungskörper 4 wird mittels der Dreheinrichtung 7 um die Drehachse 6 ge dreht. Die Fertigungsvorrichtung 1 befindet sich in einer Zustellstellung.
Mittels der Steuereinrichtung wird die Zuführeinrichtung 11 aktiviert und das drahtförmige Formmaterial 15 wird von der Vorratsspule 14 über die Heizeinheit 12 zu der Formmaterialdüse 13 gefördert. In der Heizeinheit 12 wird das drahtförmige Formmaterial 15 aufgeschmolzen.
Über die Formmaterialdüse 13, insbesondere über die Düsenöffhung 28, wird das Formmaterial 15 aus dem Bearbeitungskopf 5 ausgebracht und auf die Auftragfläche 16 aufgetragen. Mittels der Dreheinrichtung 7, dem Vertikalantrieb 9 und dem Horizontalantrieb 10 wird die Düsenöff- nung 28 während des Ausbringens des Formmaterials 15 relativ zu der Auftragfläche 16 verla gert.
Durch das Anlagem des Formmaterials 15 an der Auftragfläche 16 wird sukzessive die Kontakt schicht 25 auf die Auftragfläche 16 aufgebracht. Beim Anlagem des schmelzflüssigen Formma terials 15 an der Auftragfläche 16 wird die Oberflächenstruktur der Trennfläche 26 entsprechend der Oberflächenstruktur der Auftragfläche 16 geformt. Die Temperatur des Formgebungskörpers 4, insbesondere der Auftragfläche 16, liegt unterhalb einer Schmelztemperatur des Formmateri als 15. Das schmelzflüssig über die Formmaterialdüse 13 ausgebrachte Formmaterial 15 erstarrt an dem Formgebungskörper 4 zu einem festen Strang 22 aus Formmaterial 15. Aneinander an grenzend an die Auftragfläche 16 angelagerte Stränge 22 verschmelzen zumindest teilweise mit einander.
Nach Fertigstellung der Kontaktschicht 25 wird der Bearbeitungskopf 5 mittels des Vertikalan triebs 9 entlang der z-Richtung nach oben verlagert. Stränge 22 von Formmaterial 15 werden auf die Kontaktschicht 25 aufgebracht und verschmelzen zumindest teilweise mit dieser. Eine zweite Schicht aus dem Formmaterial 15 wird somit gebildet. Weitere Schichten aus dem Formmaterial 15 werden durch Wiederholen der vorgenannten Schritte auf die darunter liegenden Schichten aus dem Formmaterial 15 aufgebracht.
Das Ausbringen der Stränge 22 aus der Formmaterialdüse 13 wird als Extrudieren bezeichnet. Das Formmaterial 15 wird demnach auf den Formgebungskörper 4 extrudiert.
Während des Ausbringens des Formmaterials 15 wird der Formgebungskörper 4 um die Dreh achse 6 gedreht. Eine Extrusionsrichtung 29, entlang derer das Formmaterial 15 aus der Form materialdüse 13 ausgebracht wird, ist parallel zu der z-Richtung orientiert. Die Extrusionsrich tung 29 ist senkrecht zu der Drehachse 6 orientiert.
Durch Verlagern der Formmaterialdüse 13 entlang der Drehachse 6, während des Ausbringens von Formmaterial 15, wird das Formmaterial 15 zumindest abschnittsweise unterbrechungsfrei in einem Winkel von weniger als 90° zu der Drehachse 6 auf die Auftragfläche 16 oder auf eine mit dem Formgebungskörper 4 verbundene Schicht von Formmaterial 15 aufgetragen. Die Ferti gungsvorrichtung 1 befindet sich in einer Bearbeitungsstellung.
Nach Beendigung des Auftragprozesses wird das Bauteil 2 von dem Formgebungskörper 4 ge löst. Die geometrische und physikalische Beschaffenheit der Trennschicht 17 erleichtert das Fö- sen des Bauteils 2 von dem Formgebungskörper 4. Zum Fösen des Bauteils 2 von dem Formge bungskörper 4 wird die Temperatur des Formgebungskörpers 4 mittels der Temperiereinrichtung 18 gesenkt. Die durch die Temperatursenkung bewirkte Temperaturdehnung des Formgebungs körpers 4 führt zu einer Abnahme eines Volumens des Formgebungskörpers 4, wodurch das Bauteil 2 besonders einfach von dem Formgebungskörper 4 gelöst werden kann.
In der Fig. 4 ist ein Bauteil 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Bauteil 2 ist als Wälzlagerkäfig ausgebildet. Das Bauteil 2 unterscheidet sich von dem vorstehend be schriebenen Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung der Verbindung zwischen den beiden Ringsegmenten 23. Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Ringsegmente 23 des Bauteils 2 entlang der Rotationsachse 21 beabstandet voneinander angeordnet. Die beiden Ringsegmente 23 sind durch Querstege 30 miteinander verbunden. Die Querstege 30 sind durch parallel zu der Rotationsachse 21 orientiere Stränge 22 von Formmate- rial 15 gebildet. Im Bereich der Querstege 30 sind die Stränge 22 unterbrechungsfrei ausgebildet. Vorzugsweise sind die Querstege 30 derartig ausgebildet, dass die Stränge 22 in Richtung der Rotationsachse 21 und anschließend unterbrechungsfrei quer zu der Rotationsachse 21 verlaufen und mit einem der Ringsegmente 23 verbunden sind. Durch eine Wiederholung dieses Verlaufs können die Querstege 30 unterbrechungsfrei ausgebildet und mit den Ringsegmenten 23 verbun den werden.
Das Bauteil 2 gemäß dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum additiven Herstellen des in den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Bauteils 2 hergestellt werden. Zum Ausbilden eines parallel zu der Rotationsachse 21 orientierten Querstegs 30 wird die Dreheinrichtung 7 deaktiviert und der Bearbeitungskopf 5 wird mittels des Horizontalantriebs 10 relativ zu dem Formgebungskörper 4 verlagert. Das dabei über die Düsenöffnung 28 ausgebrachte Formmaterial 15 ist parallel zu der Drehachse 6 und zu der Rotationsachse 21 orientiert. Anschließend wird die Dreheinrichtung 7 aktiviert und der Ho- rizontalantrieb 10 deaktiviert, sodass das ausgebrachte Formmaterial 15 um die Drehachse 6 und die Rotationsachse 21 orientiert und mit einem der Ringsegmente 23 verbunden ist. Danach wird zum Ausbilden eines weiteren benachbarten Querstegs 30 wieder die Dreheinrichtung 7 deakti viert und der Bearbeitungskopf 5 wird mittels des Horizontalantriebs 10 relativ zu dem Formge bungskörper 4 in umgekehrter Richtung verlagert. Dieses Vorgehen wird solange wiederholt, bis die Querstege 30 ausgebildet sind.
Anhand der Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zum additiven Herstellen eines Bauteils 2 beschrieben. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst das Bauteil 2 mindestens eine Schicht 22b, welche vollständig gefüllt ist, also keine Aussparun gen, Lücken bzw. Durchdringungen aufweist. Die in der Fig. 5 dargestellte Schicht 22b ist als Kontaktschicht 25 ausgebildet. Weitere Schichten des Bauteils 2, welche in einer Richtung quer zu der Auftragfläche 16 beabstandet zu der Kontaktschicht 25 angeordnet sind, können wie die Kontaktschicht 25 ebenfalls vollständig ausgefüllt ausgebildet sein.
Die Schicht 22b umfasst einen Strang 22 in Form einer geschlossenen Kurve 31, welche einen Umriss 23a der Schicht 22b bildet. Ein weiterer, mäanderförmig ausgebildeter Strang 22, 32 füllt die Fläche innerhalb des Umrisses 23a der Schicht 22b vollständig aus. Der mäanderförmige Strang 22, 32 umfasst Strangabschnitte 22a, welche schräg zu der Drehachse 6 des Formge- bungskörpers 4 und schräg zu einer Querebene der Drehachse 6 orientiert sind. Insbesondere umfasst der mäanderförmige Strang 22, 32 mehrere parallel zueinander orientierte und einander kontaktierende Strangabschnitte 22a.
Das Bauteil 2 gemäß dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Anhand der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Bauteils 2 dargestellt. Im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei- spiel umfasst das Bauteil 2 mindestens eine Schicht 22b mit mehreren Strängen 22 in Form einer geschlossenen Kurve 31, welche einander umschließen. Bei der Schicht 22b handelt es sich um eine Randschicht, insbesondere die Kontaktschicht 25, des Bauteils 2. Ein Umriss 23 a der Schicht 22b ist durch einen Strang 22 in Form einer geschlossenen Kurve 31 gebildet. Weitere Stränge 22 in Form von geschlossenen Kurven 31 füllen einen Bereich innerhalb dieses, den Umriss 23a bildenden Strangs 22 vollständig aus.
Auch das Bauteil 2 gemäß dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel kann entspre- chend dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Bauteils 2 ist an hand der Fig. 7 erläutert. In der Fig. 7 ist eine zentrale Schicht 22b des Bauteils 2 dargestellt. Ein Umriss 23a der Schicht ist gebildet von zwei mäanderförmigen Strängen 22, 32, welche in Form von geschlossenen Kurven 31 angelegt sind. Eine von den mäanderförmigen Strängen 22, 32 umschlossene Fläche ist teilweise aber nicht vollständig mit dem Formmaterial 15 gefüllt. Meh rere Stränge 22 in der Form einer geschlossenen Kurve 31 sind in Umfangsrichtung nebeneinan der angeordnet und umschließen jeweils eine materialfreie Aussparung 33. Die Stränge 22 sind ausschließlich parallel und senkrecht zu der Drehachse 6 orientiert ausgebildet.
Auch das Bauteil 2 gemäß dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel kann entspre chend dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßem Verfahrens und des erfindungsgemä ßen Bauteils 2 ist anhand der Fig. 8 beschrieben. Die in der Fig. 8 dargestellte Schicht 22b ist vorzugsweise als Zwischenschicht zwischen äußeren Randschichten angelegt. Die zylinderför mige Schicht 22b ist entlang der Drehachse 6 beidseitig von mäanderförmig angelegen Strängen 22, 32 begrenzt, welche jeweils in Form einer geschlossenen Kurve 31 ausgebildet sind. Diese Stränge 22 bilden einen Umriss 23a der Schicht 22b, der eine teilweise aber nicht vollständig gefüllte Fläche umschließt. Die den Umriss 23a bildenden Stränge 22, 31, 32 werden jeweils von mäanderförmigen Strängen 22, 32 kontaktiert. Diese mäanderförmigen Stränge 22, 32 sind zu der Drehachse 6 und zu einer Querebene der Drehachse 6 zumindest abschnittsweise schräg ori entiert.
In einem Mittenbereich zwischen den randseitigen Strängen 22, 31, 32, sind mehrere Stränge 22 in Form von geschlossenen Kurven 31 angeordnet. Diese Stränge 22 in Form von geschlossenen Kurven 31 umschließen materialfrei ausgebildete Aussparungen 33.
Das erfindungsgemäße Bauteil 2, welches anhand der Fig. 8 erläutert ist, kann entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Die Fertigungs Vorrichtung 1 zum additiven Herstellen eines Bauteils 2 gemäß einem der vorste hend beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglicht das Aufträgen von Formmaterial 15 auf eine gekrümmte Auftragfläche 16. Die Fertigungs Vorrichtung 1 ermöglicht damit die Herstellung von Bauteilen 2 mit gekrümmter Trennfläche 26. Die Fertigungs Vorrichtung 1 ist somit im Ein satz besonders flexibel verwendbar und durch die Vermeidung zusätzlicher Stützstrukturen be sonders wirtschaftlich einsetzbar. Das Bauteil 2 mit der gekrümmten Trennfläche 26 ist ohne Stützstrukturen herstellbar und weist somit eine besonders gleichmäßige Oberfläche auf. Durch die Ausbildung des Bauteils 2 durch miteinander verbundene und weitest möglich unterbre chungsfreie Stränge 22 aus Formmaterial 15 ist das Bauteil 2 einfach mit gewünschten physikali schen, insbesondere mechanischen, Eigenschaften herstellbar. Durch die Ausbildung des Bau teils 2 mit Strängen 22, die in einem Winkel von weniger als 90° zu der Rotationsachse 21 orien tiert sind, kann das Bauteil 2 entlang der Rotationsachse 21 eine besonders hohe Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Fertigungsvorrichtung (1) mit
einem Formgebungskörper (4), welcher eine gekrümmte Auftragfläche (16) zum Anlagem von Formmaterial (15) aufweist, und
— mindestens einem Bearbeitungskopf (5) zum Aufträgen des Formmaterials (15), Aufträgen einer ersten Schicht (22b) aus dem Formmaterial (15) auf die gekrümmte Auftragfläche (16) zum Ausbilden des Bauteils (2) und
Lösen des Bauteils (2) von dem Formgebungskörper (4),
gekennzeichnet durch
Aufträgen von mindestens einem Strang (22) aus dem Formmaterial (15) derart, dass inner halb mindestens einer, einzelnen Schicht (22b) des Bauteils (2) parallel zueinander orientier te und einander kontaktierende Strangabschnitte (22a) vorliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) ein Bauteil (2) für eine technische Vorrichtung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Aufträgen mindestens einer wei teren Schicht (22b) aus dem Formmaterial (15) auf die zuvor aufgetragene Schicht (22b).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ausbilden eines Umrisses (23 a) mindestens einer Schicht (22b) des Bauteils (2) durch Aufträgen von min destens zwei, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Strangabschnitten (22a) aus dem Formmaterial (15).
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein vollständi ges Ausfällen einer Schicht (22b) des Bauteils (2) durch Aufträgen des mindestens einen Strangs (22).
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufträgen des mindestens einen Strangs (22) in Form einer geschlossenen Kurve (31).
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zumindest teilweises Ausfällen mindestens einer Schicht (22b) des Bauteils (2) durch Aufträgen min destens eines Strangabschnitts (22a), welcher schräg zu einer Drehachse (6) des Formge- bungskörpers (4) und zu einer Querebene der Drehachse (6) verläuft und/oder mäanderfor- mig verläuft und/oder mehrerer Strangabschnitte (22b), welche in Form von einander um schließenden, geschlossenen Kurven angelegt sind.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufträgen des mindestens einen Strangs (22), welcher den Formgebungskörper (4) über mindestens 270° um seine Drehachse (6) unterbrechungsfrei umgibt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragfläche (16) zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragfläche (16) zumindest abschnittsweise zylindermantelsektorförmig ausgebildet ist.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Bearbeitungskopf (5) ein Extrusionskopf ist, wobei das Formmaterial (15) zum Aufträgen auf den Formgebungskörper (4) auf diesen extrudiert wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verlagern des Formgebungskörpers (4) relativ zu dem Bearbeitungskopf (5) durch Drehen um eine Dreh achse (6).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (6) schräg zu einer Extrusionsrichtung (29) orientiert ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmaterial (5) zumindest abschnittsweise unterbrechungsfrei in einem Winkel von weniger als 90° zu der Drehachse (6) aufgetragen wird.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch aktives Kühlen des Formgebungskörpers (4).
16. Additiv gefertigtes Bauteil, aufweisend
parallel zueinander orientierte und einander kontaktierende Strangabschnitte (22a) aus einem Formmaterial (15) innerhalb mindestens einer, einzelnen Schicht (22b) des Bau- teils (2), und
eine durch eine Auftragfläche (16) eines Formgebungskörpers (4) geometrisch be- stimmte Trennfläche (26),
wobei die Trennfläche (26) gekrümmt ausgebildet ist.
17. Bauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche (26) zumindest abschnittsweise zylindermantelsektorförmig ausgebildet ist.
18. Bauteil nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine rotationssymmetrische Aus- bildung, wobei sich die Trennfläche (26) unterbrechungsfrei entlang einer Rotationsachse
(21) erstreckt.
19. Bauteil nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einzelne zumindest teilweise miteinander verbundene Stränge (22) aus Formmaterial (15), wobei sich mindestens einer der Stränge
(22) in einem Winkel von weniger als 90° zu der Rotationsachse (21) erstreckt.
20. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bau- teil (2) ein Bestandteil eines Wälzlagers ist.
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