WO2020088967A1

WO2020088967A1 - Thermoelektrische entfernung von stützstrukturen

Info

Publication number: WO2020088967A1
Application number: PCT/EP2019/078527
Authority: WO
Inventors: Alexander DILLINGER; Peter HOLFELDER; Christoph Seyfert; Matthias HÖH; Stefan Bindl
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2021-04-30
Also published as: DE102018127311A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts (2) von einer Stützstruktur (50, 50') und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50') von einer Bauplattform (12) unter Verwendung eines elektrischen Stroms in wenigstens einem Sollschmelzbereich (51, 51') der Stützstruktur (50, 50'), sodass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur (50, 50') in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs (51, 51') führt. Optional kann das Verfahren zumindest einen Trennschritt umfassen.

Description

Thermoelektrische Entfernung von Stützstrukturen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren und ein System zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts, wobei das additive Fertigungsprodukt in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt angebundenen Stützstruktur aus einem Aufbau material aufgebaut wird.

Die additive Fertigung beschreibt einen Prozess, bei dem additive Fertigungsprodukte bzw. Bauteile direkt oder indirekt auf Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten, beispielsweise (und insbesondere) aus formlosen Aufbaumaterialien hergestellt werden. Als ein Synonym für die additive Fertigung wird daher häufig auch der Begriff„3D-Druck“ verwendet. Die Fertigung solcher Bauteile erfolgt dabei üblicherweise, wenn auch nicht zwingend, schichtweise, wobei sowohl feste, aber auch pastöse oder flüssige Werkstoffe mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften zum Einsatz kommen.

Bei der Herstellung von Prototypen und inzwischen auch in der Serienfertigung werden additive Fertigungsprozesse immer relevanter. Das betrifft insbesondere die Herstellung von solchen Fertigungsprodukten, die durch ein hohes Maß an geometrischer Komplexität gekennzeichnet sind. Die Herstellung von Modellen, Mustern und Prototypen mit additiven Fertigungsprozessen wird oft als„Rapid Prototyping“ und die Herstellung von Werkzeu gen und anderen Endprodukten als„Rapid Tooling“ bzw.„Additive Manufacturing“ be zeichnet.

Ein wesentliches Kennzeichen der additiven Fertigung ist das selektive, d. h. räumlich begrenzte, insbesondere schichtweise, Verfestigen zumindest eines Aufbaumaterials. Das zumeist pulverförmige Aufbaumaterial wird zunächst in Form einer dünnen Schicht in ei nen Prozessraum bzw. eine Prozesskammer einer Vorrichtung (Fertigungsvorrichtung) zur additiven Fertigung eingebracht, beispielsweise auf eine Bauplattform der Vorrichtung. Die selektive Verfestigung des Aufbaumaterials erfolgt bei vielen Verfahren mittels elekt romagnetischer Strahlung, insbesondere Licht- und/oder Wärmestrahlung. Alternativ kann das Aufbaumaterial zur Verfestigung aber auch mit Teilchenstrahlung, wie beispielsweise Elektronenstrahlung, bestrahlt werden. Zwei kommerziell bedeutsame Verfahren, bei denen das Verfestigen des Aufbaumaterials durch Bestrahlung mit Strahlungsenergie erfolgt, sind das„selektive Lasersintem“ (SLS) und das„selektive Laserschmelzen'' (SLM):

Die Bestrahlung der Schicht des Aufbaumaterials erfolgt auf Basis von vorgebbaren 3D- Konstruktionsdaten eines herzustellenden Bauteils so, dass nur solche Bereiche der Schicht, die Bestandteil des herzustellenden Bauteils werden sollen, bestrahlt werden. Durch die lokal eingebrachte Strahlungsenergie werden die Pulverpartikel des Aufbaumaterials teilweise oder vollständig aufgeschmolzen bzw. teilweise oder vollständig vereinter† und kühlen anschließend soweit ab, dass sie sich miteinander zu einem Festkörper verbinden. Der Bereich der Schicht, in dem sich die aktuelle Verfestigung des Aufbaumaterials vollzieht, wird auch als„Verfestigungsbereich“ bezeichnet.

Der in Folge der selektiven Bestrahlung der Schicht des Aufbaumaterials entstandene Festkörper entspricht einer Schicht des herzustellenden Bauteils bzw. einer„Bauteilschicht“. Unter der Bauteilschicht wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung also ein dreidimensionaler Körper verstanden, der durch eine„Querschnittsfläche der Bauteilschicht“ und eine entsprechende Tiefe bzw. Dicke der Bauteilschicht definiert ist. Nachfolgend ist unter der„Querschnittsfläche der Bauteilschicht“ bzw.„Bauteil- Querschnittsfläche“ bei einer Draufsicht auf die Schicht des Aufbaumaterials der Bereich der Schicht zu verstehen, der zur Erzeugung des Bauteils in dieser Schicht verfestigt wird. Zur weiteren Abgrenzung sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung unter einer„Schicht“ das schichtförmig in einem Beschichtungs- und nachfol genden Verfestigungsvorgang im Prozessraum bzw. in einem Baufeld der Fertigungsvor richtung aufgebrachte Aufbau material verstanden wird.

In einer Schicht des Aufbaumaterials können mehrere separate, d. h. untereinander un verbundene, zu verfestigende„Schichtbereiche“ angeordnet sein, wobei die zu verfesti genden Schichtbereiche einem einzigen Bauteil oder mehreren separaten Bauteilen an gehören können. Im ersteren Fall würde die Gesamtheit der zu verfestigenden Schichtbe reiche der zu verfestigenden Bauteilschicht eines Bauteils entsprechen.

Der besseren Verständlichkeit wegen wird nachfolgend davon ausgegangen, dass in je der Schicht nur eine einzelne Bauteilschicht eines einzigen herzustellenden Bauteils an geordnet ist, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Zur Herstellung eines vollständigen Bauteils werden also wiederholt dünne Schichten des Aufbaumaterials in den Prozessraum eingebracht und selektiv verfestigt, wobei sich die einzelnen verfestigten Bauteilschichten zu einem gemeinsamen Bauteil verbinden.

Als Aufbaumaterialien kommen neben verschiedenen Kunststoffen und Verbundwerkstof fen bevorzugt auch metallische Aufbaumaterialien zum Einsatz. Aufgrund der hohen Schmelz- bzw. Sintertemperaturen ist besonders bei metallischen Aufbaumaterialien zur selektiven Verfestigung der Schicht ein hohes Maß an lokal eingebrachter Strahlungsenergie nötig. In der Folge wird vor allem die aktuell bestrahlte, d. h. die oberste Schicht in der Prozesskammer, insbesondere im Verfestigungsbereich, stark erhitzt, was zu einer hohen thermischen Belastung bzw. Beanspruchung im verfestigten, aber auch im sich aktuell verfestigenden Aufbaumaterial führen kann. Grundsätzlich kann sich das Auftreten von thermischen Belastungen während der additiven Fertigung nachteilig auf die Qualität des fertigen Bauteils auswirken.

Um das Auftreten von thermischen Belastungen in einem Bereich des herzustellenden Bauteils während der additiven Fertigung zu reduzieren wird üblicherweise eine Anzahl von Stützstrukturen, mitunter auch als Supportstrukturen bezeichnet, im Prozessraum der Fertigungsvorrichtung angeordnet, wobei die Stützstrukturen meist gemeinsam mit dem Bauteil in dem additiven Fertigungsprozess hergestellt werden. Weiterhin kann mittels der Stützstrukturen auch der Wärmehaushalt im herzustellenden Bauteil beeinflusst werden, indem ein Teil der Prozesswärme aus der additiven Fertigung in einen Bereich außerhalb des herzustellenden Bauteils abgeleitet wird. Vorteilhafterweise kann so die Qualität des fertigen Bauteils erhöht werden.

Die Stützstrukturen können so angeordnet werden, dass sie verschiedene Teilbereiche bzw. Kompartimente des herzustellenden Bauteils miteinander verbinden, d. h. die Stütz strukturen werden in einem Bereich innerhalb des Bauteils angeordnet.

Im Allgemeinen und im Rahmen der Erfindung wird eine Anzahl von Stützstrukturen je doch in einem Bereich zwischen dem herzustellenden Bauteil und der Bauplattform der Fertigungsvorrichtung so angeordnet, dass das fertige Bauteil, d. h. sobald alle Bauteil schichten des Bauteils verfestigt wurden, auf den Stützstrukturen aufliegt, bzw. von die sen„gestützt“ wird. Das herzustellende Bauteil kann also während der additiven Fertigung auf den Stützstrukturen aufgebaut werden, wobei die Stützstrukturen und das Bauteil typi scherweise in dem additiven Fertigungsprozess gemeinsam hergestellt werden. Die Anordnung der Stützstrukturen im Prozessraum der Fertigungsvorrichtung kann ent sprechend einem vorgebbaren Muster erfolgen oder spezifisch an die jeweilige Ausgestal tung des herzustellenden Bauteils angepasst werden. Im Allgemeinen sind die Stützstruk turen in einem unteren bzw. basalen Bereich fest mit der Bauplattform der Fertigungsvor richtung und an einem entgegengesetzten oberen bzw. apikalen Bereich fest mit einem Bereich des herzustellenden Bauteils verbunden. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen den Stützstrukturen und der Bauplattform bzw. dem Bauteil mittels Stoffschluss. Die Stützstrukturen können alternativ zur Bauplattform auch auf einer Grundplatte der Fertigungsvorrichtung aufgebaut werden, die dann als Bauunterlage dient.

Ungeachtet der zuvor erläuterten Vorteile hat sich die Entfernung bzw. Durchtrennung der Stützstrukturen, die üblicherweise mechanisch erfolgt, nach Beendigung des Fertigungsprozesses als ein aufwendiger Prozess herausgestellt.

Um den Trennprozess zu erleichtern beschreibt die DE 10 2015 207 306 ein Verfahren zur Herstellung von Stützstrukturen mit einem geschwächten Bereich, wobei der geschwächte Bereich leichter zu durchtrennen ist als der übrige Bereich der Stützstrukturen. Allerdings müssen die Stützstrukturen weiterhin einzeln und im Wesentlichen nacheinander mechanisch durchtrennt werden. Bei einer Vielzahl von Stützstrukturen kann der Trennprozess daher ein zeit- und arbeitsintensiver Vorgang sein, insbesondere wenn die Stützstrukturen aufgrund der Bauteilgeometrie nicht parallel zueinander angeordnet sind, bzw. wenn die geschwächten Bereiche nicht auf derselben Höhe der Stützstrukturen an geordnet sind.

In der WO 2017/029276 A1 wird daher ein Verfahren beschrieben, bei dem die Stützstruk turen mittels eines chemischen Prozesses durchtrennt werden. Allerdings wird durch die hier eingesetzten Chemikalien potenziell auch die Oberfläche des Bauteils angegriffen bzw. es wird Material vom fertigen Bauteil abgetragen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes bzw. alternatives Verfahren zum Ablösen (Ablöseverfahren) und ein entsprechendes Verfahren zur Bereit stellung (Bereitstellungsverfahren) eines additiven Fertigungsprodukts einerseits sowie eine Vorrichtung zum Ablösen (Ablösevorrichtung) und ein System zur Bereitstellung (Be reitstellungssystem) eines additiven Fertigungsprodukts andererseits zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile vermeiden und die bevorzugt ein effiziente- res und beschleunigtes Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruk tur und/oder der Stützstruktur von einer Bauplattform ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Ablöseverfahren gemäß Patentanspruch 1 und ein Bereit stellungsverfahren nach Patentanspruch 10, sowie durch eine Ablösevorrichtung gemäß Patentanspruch 12 und ein Bereitstellungssystem gemäß Patentanspruch 13 gelöst.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren betrifft das Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder das Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform einer Vorrichtung zur additiven Fertigung einer Anzahl von Fertigungsprodukten, weshalb das Verfahren im Folgenden auch als„Ablöseverfahren“ bezeichnet wird. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren im Nachgang der additiven Fertigung zum Einsatz kommen, d. h. sobald ein additives Bauteil vollumfänglich hergestellt wurde bzw. ein additiver Fertigungsprozess beendet wurde.

Die Stützstruktur wird, wie eingangs erläutert, bevorzugt in einem additiven Fertigungsprozess gemeinsam mit dem additiven Fertigungsprodukt in einer Prozesskammer einer Vorrichtung zur additiven Fertigung hergestellt und ist mit diesem verbunden, vorzugsweise fest verbunden. Das bedeutet bevorzugt, dass das additive Fertigungsprodukt und die Stützstruktur schichtweise und im Wesentlichen zeitgleich bzw. parallel aufgebaut werden, beispielsweise ausgehend von einer Bauplattform der Fertigungsvorrichtung.

In einer Schicht des Aufbaumaterials werden also bevorzugt neben solchen Bereichen der Schicht, die Bestandteil von zumindest einem herzustellenden Bauteil werden sollen, auch solche Bereiche verfestigt, die Bestandteil von einer oder mehrerer herzustellender Stützstrukturen werden sollen, wobei die Verfestigung vorzugsweise durch selektive Be strahlung des Aufbaumaterials und/oder eines weiteren Erzeugnisstoffes mittels zumin dest eines Hochenergiestrahls erfolgt, beispielsweise einem Laserstrahl.

Vorzugsweise kann für den additiven Fertigungsprozess aus einer großen Menge von leitenden Aufbaumaterialien in Pulverform dasjenige/diejenigen gewählt werden, das/die zum Einsatz kommen soll(en), insbesondere aus dem Bereich der metallbasierten Auf baumaterialien. Alternativ können auch selbstleitende, d. h. intrinsisch leitende Kunststof fe wie beispielsweise Polypyrrol oder Polythiophen eingesetzt werden. Weiterhin sind auch elektrisch nicht leitende Kunststoffe als Aufbaumaterialien geeignet, wenn sie durch elektrisch leitende Stoffe, z. B. in Form von Ruß oder Metall, angereichert werden, um eine elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Eine solche Anreicherung mit elektrisch leiten den Stoffen kann sowohl durch Beimengung (Biending, Beimischung, uvm.) erzielt wer den als auch durch Herstellung eines Verbund-Aufbaumaterials, in dessen Pulverkörnern das elektrisch leitende Material integriert ist. Dabei muss nicht jedes Pulverkorn das elektrisch leitende Material umfassen, es genügt im Endeffekt, wenn so ausreichend elektrisch leitendes Material im Aufbaumaterial vorhanden ist, dass die damit hergestellte Stützstruktur elektrisch leitfähig ist.

Im Allgemeinen wie auch im Rahmen der Erfindung ist unter einer Stützstruktur, wie eingangs erläutert, eine stützende Struktur bzw. ein unterstützendes Element aus verfestigtem Aufbaumaterial zu verstehen, das in einem Bereich zwischen einer Bauplattform bzw. Grundplatte der Fertigungsvorrichtung und einem Bereich des fertigen Bauteils angeordnet ist, also nicht zum resultierenden, fertigen Bauteil selbst gehört. Mit anderen Worten liegt das fertige Bauteil, insbesondere nach Entfernung von unverfestigtem Aufbaumaterial aus dem Prozessraum, zumindest bereichsweise, auf der Stützstruktur auf bzw. wird von dieser zumindest teilweise getragen und/oder lateral gestützt. Daher wird nachfolgend, sofern nicht explizit anders erwähnt der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass eine unten liegende Bauplattform zumindest in einem Bereich durch eine mittig angeordnete Stützstruktur mit einem darüber bzw. oben aufliegenden Bauteil verbunden ist, so dass das Bauteil den oberen Abschluss dieser Anordnung bildet. Allerdings soll die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung der Stützstruktur beschränkt sein.

Üblicherweise finden bei der additiven Fertigung unterschiedlich ausgebildete Arten von Stützstrukturen Verwendung. Eine im Folgenden als„einteilige“ Stützstruktur bezeichnete Stützstruktur kann beispielsweise einen soliden, einheitlichen Unterbau bzw. einen Basis bereich umfassen, welcher an einer Unterseite fest, insbesondere mittels Stoffschluss, mit der Bauplattform oder aber mit der Grundplatte der Fertigungsvorrichtung verbunden ist, sofern Letztere als Bauunterlage dient. An einer Oberseite, d. h. an der der Bauplattform bzw. Grundplatte gegenüberliegenden Seite des Basisbereichs, kann eine Anzahl von separaten Stützstreben angeordnet sein, die in einem apikalen Bereich der Stützstruktur direkt, vorzugsweise stoffschlüssig, mit einem Bereich des herzustellenden Bauteils ver bunden sind. Eine Stützstruktur kann demnach mittels nur einer Anbindungsfläche bzw. eines Kontaktpunkts an die Bauplattform angebunden sein, wobei hinsichtlich des Bau teils eine Vielzahl von separaten Anbindungsflächen vorliegt, wie später noch ausführlich erläutert wird. Unter Umständen kann diese Verbindung erst dann realisiert sein, wenn das Bauteil vollständig hergestellt ist, d. h. wenn alle Bauteilschichten verfestigt sind. Im Folgenden wird von einem fertig hergestellten Bauteil ausgegangen, wobei der additive Fertigungsprozess bereits abgeschlossen ist.

Alternativ oder zusätzlich können auch „einzelstehend“ ausgebildete Stützstrukturen im Prozessraum angeordnet werden, wobei jede Stützstruktur einen eigenen, separaten Ba sisbereich umfasst. Ungeachtet der genauen Ausgestaltung der Stützstruktur kann mittels der Stützstruktur eine feste, direkte und durchgehende Verbindung zwischen der Bauplattform bzw. der Grundplatte und dem fertigen Bauteil realisiert sein.

Erfindungsgemäß erfolgt das Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur und/oder das Ablösen der Stützstruktur von der Bauplattform bzw. der Grundplatte unter Verwendung eines elektrischen Stroms in wenigstens einem Sollschmelzbereich der Stützstruktur, wobei der elektrische Strom wenigstens zu einem Schmelzen der Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs führt, was im Folgenden auch kurz als„lokales Schmelzen“ der Stützstruktur bezeichnet wird. Unter Schmelzen der Stützstruktur ist hierbei zumindest ein Anschmelzen, vorzugsweise aber ein Aufschmelzen oder Durchschmelzen, der Stützstruktur im Sollschmelzbereich zu verstehen.

Um die Stützstruktur anzuschmelzen oder in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs vollständig zu durchschmelzen, kann ein elektrischer Strom mit einer geeigneten Stärke so in einen Bereich der Bauplattform bzw. Grundplatte und/oder des Bauteils und/oder der Stützstruktur eingebracht bzw. durch einen solchen Bereich hindurch geleitet werden, dass das Festmaterial des Sollschmelzbereichs in Folge des elektrischen Stroms im Sollschmelzbereich so stark erhitzt wird, dass es zumindest teilweise verflüssigt (ge schmolzen) und/oder verdampft wird. Das bedeutet, dass sich im verfestigen Aufbaumate rial des Sollschmelzbereichs eine Phasenumwandlung vom festen in den flüssigen bzw. gasförmigen Zustand vollzieht, wobei die Menge, insbesondere die Stoffmenge, des ur sprünglichen Festmaterials des Sollschmelzbereichs auch verringert werden kann.

Wenn die Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs vollständig durchschmolzen wird, entsteht in Folge dieser Durchtrennung eine Lücke bzw. ein Spalt innerhalb der Stützstruktur. Demgegenüber werden andere Bereiche der Stützstruktur, insbesondere außerhalb des Sollschmelzbereichs liegende, nicht durchschmolzen bzw. durchtrennt. In Folge des lokalen Aufschmelzens in einem Abschnitt des Sollschmelzbe reichs sind die Bauplattform bzw. Grundplatte und das Bauteil nicht mehr einteilig mitei nander verbunden. Das bedeutet, das vollständige Ablösen des Bauteils von der Stütz- Struktur und/oder der Stützstruktur von der Bauplattform kann ausschließlich mittels eines elektrischen Stroms in einem Sollschmelzbereich der Stützstruktur erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Ablöseverfahren kann optional noch einen oder mehrere Trenn schritte umfassen, um das additive Fertigungsprodukt von der Stützstruktur und/oder die Stützstruktur von der Bauplattform abzulösen. Das bedeutet, das erfindungsgemäße Ablöseverfahren kann neben einem bereits erläuterten„Schmelzschritt“ parallel oder nachgeschaltet noch zumindest einen„Abtrennschritt“ umfassen. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Ablöseverfahren dann also zumindest zwei Schritte umfassen, wobei in einem ersten Schritt wenigstens ein Abschnitt des Sollschmelzbereichs der Stützstruktur unter Verwendung eines elektrischen Stroms geschmolzen wird (Schmelzschritt). In dieser Ausführungsform des Ablöseverfahrens kann der Sollschmelzbereich nur„lokal angeschmolzen“, also nicht vollständig durchtrennt werden. Das bedeutet, es besteht weiterhin eine direkte Verbindung zwischen Bauplattform und Bauteil. Vorzugsweise kann das Material im Sollschmelzbereich in Folge des elektrischen Stroms, insbesondere in Folge einer Erwärmung im Sollschmelzbereich, so weit geschwächt werden, dass das Trennen des Bauteils von der Bauplattform bzw. Grundplatte durch eine geringe mechanische Belastung erfolgen kann, wobei der dazu benötigte mechanische Aufwand geringer ist als ohne eine vorherige Materialschwächung im Sollschmelzbereich.

Ein zweiter Schritt des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens ist das (Ab-)T rennen der Stützstruktur von dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Bauplattform im Soll schmelzbereich gemäß einem geeignet zu wählenden Trennverfahren (Abtrennschritt). Je nach konkreter Ausgestaltung des Ablöseverfahrens kann der Abtrennschritt dem Schmelzschritt (zeitlich) nachgeschaltet sein, d. h. der Abtrennschritt und der Schmelze schritt können separate Teilschritte des Ablöseverfahrens sein.

Es kann allerdings auch sein, dass der Schmelzschritt und der Abtrennschritt zeitlich zu sammenfallen. Das bedeutet, die beiden Teilschritte können auch als Teilaspekte eines einzigen Schritts verstanden werden, nämlich dann wenn während des „lokalen An- schmelzens“ unter Verwendung des elektrischen Stroms (gemäß Schritt 1 ) eine Kraft auf gewandt wird, die die Trennung der Stützstruktur (gemäß Schritt 2) bewirkt. Ganz allge mein muss die Kraft zum oben beschriebenen Trennen nicht zwangsläufig durch eine eigenständige Vorrichtung erfolgen, beispielsweise eine Trenneinheit, sondern es kann stattdessen z. B. auch die Schwerkraft genutzt werden, um die Trennung zu bewirken. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Ablöseverfahren nicht auf eine einzelne Stützstruktur beschränkt ist, sondern vorteilhafterweise auch zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Mehrzahl von Stützstrukturen und/oder zum Ablösen einer Mehrzahl von Stützstrukturen bzw. von Bauteilen von einer Bauplattform einer Fertigungsvorrichtung geeignet ist, wie später noch erläutert wird.

Vorteilhafterweise kann es - je nach konkreter Ausgestaltung des Verfahrens - durch das erfindungsgemäße Ablöseverfahren ermöglicht werden, dass die Gesamtheit an Stützstrukturen, die zur Herstellung eines additiven Fertigungsprodukts zwischen dem Bauteil und der Bauplattform im Prozessraum angeordnet ist, durch nur einmaliges Anlegen eines elektrischen Stroms vollständig und im Wesentlichen zeitgleich abgetrennt werden kann. Vorteilhafterweise kann somit auf eine zeitaufwendige mechanische Bearbeitung bzw. Durchtrennung von einzelnen Stützstrukturen verzichtet werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch einen Einsatz von gesundheitsgefährdenden Chemikalien im Rahmen der additiven Fertigung überflüssig machen. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Einsparung von Zeit und Ressourcen bei der additiven Fertigung und stellt daher eine effiziente Lösung bereit, um ein additives Fertigungsprodukt im Nachgang eines additiven Fertigungsprozesses von der Stützstruktur und/oder die Stützstruktur von einer Bauplattform abzulösen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von einer Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform um fasst wenigstens eine Stromapplikationsvorrichtung mit einer Kopplungseinrichtung zum Einbringen eines elektrischen Stroms in zumindest einen Bereich der Stützstruktur, vor zugsweise in einen Sollschmelzbereich der Stützstruktur, so dass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbe reichs der Stützstruktur führt. Das bedeutet, die Ablösevorrichtung, insbesondere die Stromapplikationsvorrichtung, ist bevorzugt dazu ausgebildet und insbesondere leistungs fähig genug, einen ausreichend starken elektrischen Strom im Sollschmelzbereich bereit zustellen bzw. zu erzeugen, um zumindest eine Stützstruktur im Sollschmelzbereich aus reichend anzuschmelzen, besonders bevorzugt vollständig zu durchschmelzen. Vorzugs weise kann die Ablösevorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Mehrzahl von Stützstruktu ren, also eine Mehrzahl von Sollschmelzbereichen, im Wesentlichen parallel bzw. zeit gleich zu schmelzen, d. h. je nach gewählter Vorgehensweise anzuschmelzen oder durchzuschmelzen, wobei dies für verschiedene Stützstrukturen auch unterschiedlich sein kann. Optional kann die Ablösevorrichtung zumindest eine Trenneinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, die Stützstruktur von dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Bau plattform im Sollschmelzbereich abzutrennen, insbesondere sofern der Sollschmelzbe reich zuvor„lokal angeschmolzen“ wurde. Die optionale Trenneinheit dient zur Durchfüh rung des oben beschriebenen Abtrennschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens, also dem Trennen der Stützstruktur von dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Bauplattform im Sollschmelzbereich. Da der Schmelz- und der Abtrennschritt zeitlich auch zusammenfallen bzw. diese beiden Schritte auch als Teilaspekte eines einzigen Schritts verstanden werden können (s.o.), kann die Trenneinheit mittels einer speziellen Ausformung einer Stromapplikationsvorrichtung realisiert sein: Wird nämlich der zumindest eine Sollschmelzbereich mittels eines elektrischen Stroms vollständig aufgeschmolzen, so wird die Verbindung zwischen dem additiven Fertigungsprodukt und der Stützstruktur bzw. der Stützstruktur und der Bauplattform bereits komplett getrennt. Unterstützend kann die Trenneinheit daher z. B. noch eine Mechanik umfassen, die das Fertigungsprodukt und/oder die Baufplattform bewegt, zum Beispiel weghebt, verkippt o. ä. Durch eine solche Bewegung kann z. B. die Schwerkraft vorteilhaft genutzt werden, um das jeweils abgelöste Element (Bauplattform bzw. Fertigungsprodukt) an einen gewünschten Ort hin zu transferieren und die Trennungswirkung aus dem Ablöseverfahren dauerhaft zu erhalten.

Zum Schmelzen der Stützstruktur kann der elektrische Strom mittels der Ablösevorrich tung in einen Bereich des Bauteils und der Bauplattform direkt eingebracht werden, bei spielsweise über eine Anzahl definierter Kontaktstellen des Bauteils bzw. der Bauplatt form, wie später noch ausführlich erläutert wird. Alternativ oder zusätzlich kann der elekt rische Strom über geeignete Kontaktstellen auch direkt in einen Bereich der Stützstruktur eingebracht werden.

Dazu kann die Kopplungsvorrichtung der Ablösevorrichtung, insbesondere der Stromapplikationsvorrichtung, eine Anzahl von modular positionierbaren Kontaktelemen ten umfassen, wobei die Kontaktelemente zum direkten, kontaktgebundenen (galvani schen) Einbringen des elektrischen Stroms in einen Bereich des Bauteils, der Bauplatt form und/oder der Stützstruktur an den zuvor erwähnten Kontaktstellen geeignet sind.

Alternativ oder zusätzlich kann die Kopplungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Ablöse vorrichtung zumindest eine Induktionsspule oder dergleichen zur Erzeugung eines mag netischen Wechselfeldes in der Stützstruktur umfassen, wobei zumindest in einem Be- reich der Stützstruktur Wirbelströme erzeugt werden, d. h. das Einbringen des elektri schen Stroms kann berührungslos bzw. induktiv erfolgen. Darüber hinaus kann die erfin dungsgemäße Ablösevorrichtung eine Vielzahl weiterer Komponenten umfassen, wie spä ter noch erläutert wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts wird das additive Fertigungsprodukt in einem additiven Fertigungsprozess mit zumindest einer (bevorzugt fest) an das additive Fertigungsprodukt angebundenen Stützstruktur aus einem Aufbau material aufgebaut. Die Bereitstellung kann die additive Fertigung (Herstellung) des Bauteils in einer Fertigungsvorrichtung und/oder die Anlieferung des (fertigen) Bauteils an eine Ablösevorrichtung umfassen. Vorzugsweise kann die Stützstruktur, wie bereits erwähnt, an einer dem Bauteil gegenüberliegenden Seite der Stützstruktur fest, insbesondere mittels Stoffschluss, an eine Bauplattform bzw. Grundplatte einer Vorrichtung zur additiven Fertigung angebunden werden. Das Verfahren ist gleichermaßen zur Herstellung einer Mehrzahl von Fertigungsprodukten bzw. Bauteilen in nur einem additiven Fertigungsprozess geeignet, wobei jedes Bauteil mit einer Anzahl an Stützstrukturen verbunden sein kann.

Vorzugsweise erfolgt das erfindungsgemäße Bereitstellungsverfahren, insbesondere die Fertigung des Bauteils, so, dass das Ablösen des additiven Fertigungsprodukts von der Stützstruktur und/oder das Ablösen der Stützstruktur von der Bauplattform im Soll schmelzbereich der Stützstruktur erfolgen kann, insbesondere gemäß dem zuvor erläuter ten Ablöseverfahren. Alternativ kann die Stützstruktur so ausgebildet werden, dass sie wie erwähnt mittels des Ablöseverfahrens lokal angeschmolzen bzw. lokal geschwächt wer den kann.

Die Erfindung wird weiterhin realisiert mithilfe eines Systems zur Bereitstellung eines addi tiven Fertigungsprodukts, umfassend

- eine Fertigungseinheit zum Aufbau eines additiven Fertigungsprodukts in einem additi ven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt angebundenen Stützstruktur aus einem Aufbaumaterial, und

- eine erfindungsgemäße wie oben ausgeführte Vorrichtung zum Ablösen, insbesondere zum Ablösen des additiven Fertigungsprodukts von der Stützstruktur und/oder zum Ab lösen der Stützstruktur von einer Bauplattform in einem Sollschmelzbereich gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren. Das erfindungsgemäße Bereitstellungssystem kann als eine Einheit ausgeführt sein, in welche die Fertigungseinheit und die Ablösevorrichtung integriert sind, etwa als zwei Sta tionen einer Maschine oder gar als eine einzige Station, in der sowohl die additive Ferti gung des Fertigungsprodukts als auch das Ablösen durchgeführt werden. Alternativ sind die Fertigungseinheit und die Ablösevorrichtung zwei voneinander separate bzw. sepa rierbare Einheiten, beispielsweise mit einem jeweils eigenen Gehäuse. In letzterem Fall könnte eine Transporteinheit vorgesehen sein, um das Fertigungsprodukt sowie zumindest eine daran angebundene Stützstruktur und ggf. eine Bauplattform von der Fertigungseinheit zu der Ablösevorrichtung zu transportieren. Bevorzugt könnte während des Transports eine bestimmte (vorteilhafte) das Bauteil bzw. die übrigen Komponenten umgebende Atmosphäre durch die Transporteinheit bereitgestellt werden.

Eine im Rahmen der Erfindung verwendbare Fertigungseinheit (bzw. synonym: Vorrichtung) zur additiven Fertigung einer Anzahl von Fertigungsprodukten in einem Fertigungsprozess umfasst eine Zuführvorrichtung zum schichtweisen Einbringen eines Aufbaumaterials in einen Prozessraum, bevorzugt eine Beschichtungsvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials auf ein Baufeld und eine Verfestigungsvorrichtung zum selektiven Verfestigen des Aufbaumaterials an vorgebbaren Stellen sowie eine Steuereinrichtung, um nur einige Komponenten zu nennen.

Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise ein Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul um fassen, um die Vorrichtung, insbesondere die Verfestigungsvorrichtung der Vorrichtung, gemäß einer Bestrahlungsstrategie so anzusteuern, dass aus dem Aufbaumaterial das additive Fertigungsprodukt und zumindest eine fest damit verbundene Stützstruktur auf gebaut werden kann, wobei die Stützstruktur durch die Vorrichtung so gebildet wird, dass die Stützstruktur zumindest einen Sollschmelzbereich aufweist, wobei der Sollschmelzbe reich bevorzugt einen höheren elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt einen ge ringeren Materialquerschnitt, als ein Basisbereich der Stützstruktur und/oder ein Bauteil und/oder eine Bauplattform aufweist. Unter dem Materialquerschnitt des Sollschmelzbe reichs ist insbesondere die Summe der Leitungsquerschnitte der Schmelzkörper des Soll schmelzbereichs zu verstehen, wie später noch erläutert wird.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung er geben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den ab hängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie wei- tergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Aus führungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombi niert werden können.

Es sei zunächst darauf hingewiesen, dass mittels des erfindungsgemäßen Ablöseverfah rens simultan, d. h. im Wesentlichen gleichzeitig, eine Mehrzahl von Stützstrukturen von zumindest einem Bauteil bzw. einer Bauplattform abgelöst werden kann. Ebenso kann das erfindungsgemäße Ablöseverfahren auch dazu genutzt werden, um eine Mehrzahl von additiven Bauteilen von jeweils einer oder mehrerer Stützstrukturen abzulösen. In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung wird der besseren Verständlichkeit wegen von einer einzelnen Stützstruktur ausgegangen, wobei die Stützstruktur mit einem einzigen Bauteil verbunden ist, wobei, sofern nicht explizit anders erwähnt, die nachfolgend beschriebenen Merkmale einer einzelnen Stützstruktur bzw. eines einzigen Bauteils gleichermaßen auch für eine Mehrzahl von Stützstrukturen bzw. Bauteilen gelten sollen.

Bevorzugt kann dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Stützstruktur und/oder der Bauplattform ein elektrischer Strom über zumindest eine Kontaktstelle von außen galvanisch zugeführt werden. Mit anderen Worten: Der elektrische Strom wird der Stützstruktur über zumindest eine Kontaktstelle an dem additiven Fertigungsprodukt und/oder der Stützstruktur und/oder der Bauplattform zugeführt. Besonders bevorzugt sind das Fertigungsprodukt, die Stützstruktur sowie die Bauplattform also als Komponenten eines elektrischen Stromkreises realisiert.

Die Kontaktstelle kann vorzugsweise mit Hilfe einer exponierten„Kontaktfahne“ und/oder einer„Buchse“ bzw.„Kupplung“, d. h. einer nach innen weisenden Kontaktöffnung, reali siert sein. Zum Einbringen eines elektrischen Stroms in den zuvor erwähnten Stromkreis kann die jeweilige Kontaktstelle mittels einer Anzahl von modular positionierbaren Kontak telementen der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung direkt, insbesondere kabelgebun den, mit einer (ggf.) externen Stromquelle der Ablösevorrichtung, insbesondere der Stromapplikationsvorrichtung, verbunden werden. Solche Kontaktelemente können z. B. mit Hilfe von„Krokodilklammern“ bzw.„Bananensteckern“ ausgebildet sein, insbesondere so, dass eine galvanische Verbindung zwischen der jeweiligen Kontaktstelle und dem Kontaktelement hergestellt werden kann. Die Kontaktelemente können als Teil einer Kopplungseinrichtung der Stromapplikationsvorrichtung gesehen werden bzw. eine Kopp lungseinrichtung bilden. Bevorzugt wird also mittels der Stromapplikationsvorrichtung der Ablösevorrichtung kon taktgebunden eine Spannung in zumindest einem Bereich der Bauplattform bzw. der Grundplatte und des Bauteils so angelegt, dass ein Strom zwischen dem Bauteil, der mittig angeordneten Stützstruktur und der Bauplattform fließt.

Vorteilhafterweise kann das Anlegen eines elektrischen Stroms in einem derart ausgebildeten Stromkreis dazu führen, dass die Gesamtheit aller Sollschmelzbereiche der Stützstrukturen, die zur Fertigung des Bauteils zwischen dem Bauteil und der Bauplattform angeordnet wurden, vollständig und im Wesentlichen gleichzeitig (an-)geschmolzen werden. Vorteilhafterweise muss dieser Verfahrensschritt, nämlich das Anlegen eines elektrischen Stroms, für jedes Bauteil nur einmalig erfolgen, so dass die Entnahme des fertig hergestellten Bauteils aus der Ablösevorrichtung bzw. dem Bereitstellungssystem nach Beendigung des Bereitstellungsprozesses beschleunigt werden kann.

In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Stützstruktur ist es möglich, dass der Sollschmelzbereich aus einem einzelnen zu durchschmelzenden Element bzw. aus nur einem zu durchschmelzenden Schmelzkörper besteht.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst ein Sollschmelzbereich allerdings eine Mehrzahl von separaten, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten, zu durchschmelzenden Elementen bzw. Schmelzkörpern. Bei dem eingangs erläuterten Beispiel einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur könnte der Sollschmelzbereich also durch eine Mehrzahl von separaten Stützstreben realisiert sein. Mit anderen Worten ist unter einem Sollschmelzbereich sowohl ein einzelner zu durchschmelzender Schmelzkörper als auch eine Mehrzahl von einzelnen Schmelzkörpern zu verstehen. Nachfolgend wird beispielhaft von einem Sollschmelzbereich mit einer Mehrzahl von Schmelzkörpern ausgegangen.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine Stützstruktur prinzipiell auch mehr als nur einen Sollschmelzbereich umfassen kann. Sofern nicht explizit anders erwähnt, wird die Erfindung im Folgenden anhand einer Stützstruktur mit nur einem Sollschmelzbe reich als ein bevorzugtes Beispiel beschrieben.

Bei einer Ausgestaltung des Ablöseverfahrens kann der Sollschmelzbereich der Stütz struktur vollumfänglich, insbesondere entsprechend seiner gesamten Länge bzw. Breite, durchschmolzen werden, so dass sich der Sollschmelzbereich bzw. die einzelnen Schmelzkörper in Folge des elektrischen Stroms überwiegend vollständig auflösen bzw. verdampfen, wobei die Länge des Sollschmelzbereichs auch im Wesentlichen der Länge der gesamten Stützstruktur entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung entsprechen kann.

Es ist aber ebenso denkbar, dass der Sollschmelzbereich zwar auf seiner gesamten Brei te, nicht aber auf seiner gesamten Länge durchschmolzen wird. Das bedeutet, dass zwar alle Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs vollständig durchtrennt werden, d. h. es entsteht eine Lücke, wobei aber zumindest ein Teilbereich des Sollschmelzbereichs am Bauteil bzw. an der Bauplattform erhalten bleibt.

Die Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs wird im Wesentlichen durch die Anzahl und Ausgestaltung der einzelnen Schmelzkörper bestimmt. Die Länge bzw. Längsausdehnung des Sollschmelzbereichs entspricht der Ausdehnung desselben entlang einer Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Stützstruktur, wobei die Haupterstreckungsrichtung der Stützstruktur so definiert ist, dass sie auf kürzestem Weg zwischen der Bauplattform bzw. Grundplatte und dem Bauteil verläuft. Die Länge des Sollschmelzbereichs wird demnach durch eine geringste Länge eines Schmelzkörpers innerhalb des Sollschmelzbereichs definiert.

Eine Breite bzw. ein Durchmesser der einzelnen Schmelzkörper entspricht im Wesentlichen einer Ausdehnung senkrecht zur Längsausdehnung des jeweiligen Schmelzkörpers. Die Fläche eines Schmelzkörpers, die sich durch einen Schnitt quer zur Längsausdeh nung des Schmelzkörpers ergibt, wird nachfolgend als„Querschnittsfläche des Schmelz körpers“ bezeichnet. Dementsprechend beschreibt die Summe der einzelnen Quer schnittsflächen der Schmelzkörper eines Sollschmelzbereichs die„Querschnittsfläche des Sollschmelzbereichs“.

Wie zuvor erläutert kann zum kontaktgebundenen Einbringen des elektrischen Stroms in die Stützstruktur wenigstens eine Kontaktstelle des Bauteils bzw. der Bauplattform bzw. der Stützstruktur selber mit einer Anzahl von Kontaktelementen der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung verbunden werden. Sofern in einem additiven Fertigungsprozess mehr als nur ein Bauteil hergestellt wurde, kann zur Ablösung zumindest eines weiteren Bau teils von der Bauplattform entsprechend ein weiterer elektrischer Stromkreis zwischen der Bauplattform und dem weiteren Bauteil ausgebildet werden, wobei wiederum eine Anzahl von Stützstrukturen in einem Bereich zwischen der Bauplattform und dem weiteren Bau teil angeordnet sein kann. Zum Anlegen des elektrischen Stroms kann das frei gewordene Kontaktelement vom zuvor abgelösten Bauteil an einer Kontaktstelle des weiteren abzulö senden Bauteils umpositioniert werden.

Bevorzugt kann ein elektrischer Strom dem weiteren Bauteil aber auch mittels eines sepa raten bzw.„bauteil-spezifischen“ Kontaktelements zugeführt werden. Besonders bevor zugt können die einzelnen Kontaktelemente, d. h. die jeweils bauteil-spezifischen Kontaktelemente, durch die Ablösevorrichtung separat angesteuert werden, d. h. individuell mit elektrischem Strom beaufschlagt werden.

Besonders bevorzugt kann nach Beendigung des additiven Fertigungsprozesses ein einzelnes Kontaktelement in einem Bereich der Bauplattform, sowie jeweils ein bauteilspezifisches Kontaktelement an den jeweiligen Kontaktstellen einer Anzahl von Bauteilen positioniert werden. Durch die separate Ansteuerung der einzelnen Kontaktelemente, insbesondere der bauteil-spezifischen Kontaktelemente, mittels der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung kann dann ein elektrischer Stromkreis zwischen der Bauplattform und einem bestimmten, d. h. aktuell von der Bauplattform abzulösenden Bauteil ausgebildet werden. Vorteilhafterweise müssen die betreffenden Kontaktelemente nur einmalig positioniert werden, wobei die Ablösung einer Anzahl von Bauteilen dann überwiegend automatisiert und zwar vorzugsweise sequentiell erfolgen kann.

Alternativ kann der elektrische Strom mittels der Kontaktelemente auch direkt an einer Kontaktstelle der Stützstruktur zugeführt werden, so dass der elektrische Stromkreis nur einen Bereich der Stützstruktur und des Bauteils umfassen würde. Bevorzugt kann die Kontaktstelle im Basisbereich der Stützstruktur angeordnet sein.

Eine derartige Positionierung der Kontaktelemente bzw. ein derartig ausgebildeter elektri scher Stromkreis stellt sich insbesondere dann als vorteilhaft heraus, wenn die Stützstruk tur bereits vor dem Anlegen des elektrischen Stroms von der Bauplattform bzw. der Grundplatte getrennt wurde, bzw. nicht mit einer Bauplattform verbunden ist. So kann es u. U. erforderlich bzw. vorteilhaft sein, dass ein Bauteil, welches mit einer massiven Extrusion an die Bauplattform angebunden ist, zunächst mechanisch zumindest von der Bauplattform bzw. Grundplatte gelöst wird. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass auch die Stützstrukturen des Bauteils mechanisch von der Bauplattform getrennt werden. Vorteilhafterweise eignet sich das Ablöseverfahren dann dazu, die noch verblie benen Reste der Stützstruktur auch vom fertigen Bauteil abzutrennen. Sofern ein Bauteil eine Mehrzahl von Stützstrukturen umfasst, wobei die Stützstrukturen nicht bzw. nicht mehr mit einer Bauplattform verbunden sind, kann jeweils ein Kontakte lement an einer Kontaktstelle einer jeden Stützstruktur angeordnet werden. Bevorzugt sind die Kontaktelemente durch die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung individuell an steuerbar.

Vorteilhafterweise wird dadurch ein automatisiertes, vorzugsweise sequentielles, Abtrennen aller Stützstrukturen eines Bauteils ermöglicht, insbesondere wenn die Stützstrukturen nicht mit einer gemeinsamen Bauplattform verbunden sind.

Das Einbringen eines elektrischen Stroms in einen Bereich einer Stützstruktur kann alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor erläuterten direkten, d. h. kontaktgebunden Verfahren auch mittels eines berührungslosen Verfahrens erfolgen, wie nachfolgend erläutert wird.

Vorzugsweise wird hierzu bei einem induktiven Verfahren ein elektrischer Strom in zumindest einem Teilbereich einer Stützstruktur durch das Anlegen eines begrenzten magnetischen Wechselfeldes induziert. Das bedeutet, dass zur Ausbildung des elektrischen Stroms in einem Bereich der Stützstruktur kein direkter, galvanischer Kontakt zwischen der Stützstruktur und einer externen Stromquelle benötigt wird.

Vorzugsweise wird das magnetische Wechselfeld mittels zumindest einer von Wechsel strom durchflossenen Induktionsspule aufgebaut.

Bevorzugt kann die Induktionsspule auch so ausgebildet sein, dass sie einen Prozess raum der Ablösevorrichtung von außen umfasst. Mit anderen Worten kann ein Innen durchmesser der Induktionsspule größer sein als eine äußere Abmessung des Prozess raums bzw. der Prozesskammer, insbesondere größer als die Abmessung eines Baufelds einer Fertigungseinheit eines erfindungsgemäßen Bereitstellungssystems. Wie eingangs erwähnt, ist die Induktionsspule eine Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung der erfin dungsgemäßen Ablösevorrichtung.

Die Stärke des von der Spule erzeugten magnetischen Wechselfeldes kann durch die Strom-Steuereinheit der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung, insbesondere durch ein Computerprogrammprodukt, reguliert werden. Die Stärke des von der Spule erzeugten magnetischen Wechselfeldes kann dabei so be stimmt werden, dass in Folge des in der Stützstruktur induzierten elektrischen Stroms bzw. der induzierten Wirbelströme ein vollständiges lokales Aufschmelzen zumindest ei ner Stützstruktur erfolgt, wobei das additive Fertigungsprodukt von der Stützstruktur und/oder die Stützstruktur von der Bauplattform abgelöst werden kann. Alternativ kann die Stützstruktur mittels des magnetischen Wechselfeldes auch lokal angeschmolzen bzw. geschwächt werden, so dass zum Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur bzw. der Stützstruktur von der Bauplattform eine geringe mechanische Arbeit notwendig ist.

Bevorzugt kann das magnetische Wechselfeld der Spule in geeigneter Weise so begrenzt werden, dass die Wirbelströme im Wesentlichen ausschließlich in einem Bereich der Stützstruktur induziert werden, wobei zumindest im fertigen Bauteil, also Fertigungsprodukt (auch im Folgenden wie im Vorhergehenden werden diese Begriffe synonym benutzt), kein signifikanter elektrischer Strom induziert wird. Als signifikanter elektrischer Strom wird insbesondere ein solcher bezeichnet, der zu einer Erhitzung des fertigen Bauteils führt, die das Bauteil beschädigt, etwa durch An- bzw. Aufschmelzen, Modifikation seiner Gefügestruktur oder durch Hervorrufen von Hitzespannungen. Eine entsprechende Begrenzung des magnetischen Wechselfelds kann beispielsweise durch geeignete Anordnung bzw. Ausrichtung von Abschirmvorrichtungen für magnetische Felder und/oder der Spule selbst realisiert werden. Bevorzugt kann das Bauteil also überwiegend außerhalb der Wärmeeinflusszone der Wirbelstromverluste liegen.

Besonders bevorzugt kann die Spule entlang der Längsausdehnung der Stützstruktur, insbesondere gegenüber dem Prozessraum, vertikal verstellbar gelagert sein.

Um dafür zu sorgen, dass das lokale Aufschmelzen bzw. Anschmelzen nur in einem Soll schmelzbereich der Stützstruktur erfolgt, kann insbesondere der Sollschmelzbereich der Stützstruktur so modelliert bzw. ausgestaltet und in Bezug auf die Spule angeordnet und ausgerichtet werden, dass besonders im Sollschmelzbereich eine lokale Maximierung der induzierten Wirbelströme erfolgen kann, so dass in Folge der daraus resultierenden loka len Wärmeentwicklung ein lokales Aufschmelzen bzw. Anschmelzen der Stützstruktur im jeweiligen Sollschmelzbereich erfolgen kann. Eine Modellierung der Stützstrukturen kann mit Hilfe eines Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls erfolgen, wie zu einem späteren Zeitpunkt erläutert wird. Vorteilhafterweise ermöglicht das kontaktlose Verfahren, dass eine Anzahl von Bauteilen überwiegend gleichzeitig bzw. simultan mittels eines elektrischen Stroms abgelöst werden kann, wobei dazu kein direkter Kontakt zwischen Bauteil bzw. Bauplattform bzw. Stütz struktur und Stromquelle benötigt wird. Das ist insofern vorteilhaft, als dass die Abtren nung des Bauteils auch ohne eine Vorbehandlung des Bauteils in einer Prozesskammer, auch der Prozesskammer einer additiven Herstellvorrichtung, also einer Fertigungseinheit zum Aufbau des additiven Fertigungsprodukts im Rahmen der Erfindung, erfolgen kann, wobei z. B. auf die Positionierung einer Anzahl von Kontaktelementen verzichtet werden kann. Somit kann der Zeitbedarf des Abtrennvorgangs eines oder mehrerer Bauteile von der Bauplattform weiter beschleunigt werden.

Unabhängig davon, ob der elektrische Strom galvanisch oder induktiv in die Stützstruktur eingebracht wird, gilt bezüglich des Zusammenhangs zwischen der elektrischen Spannung U, dem elektrischen Widerstand R und der Stromstärke I die allgemeine Formel: U=R I. Um bei einer angelegten Spannung U den Strom I im Sollschmelzbereich so hoch wie möglich zu halten um das gezielte Aufschmelzen der Stützstruktur im Sollschmelzbereich der Stützstruktur zu erreichen, kann der Sollschmelzbereich daher einen höheren elektrischen Widerstand als der zum Sollschmelzbereich benachbarte Basisbereich der Stützstruktur aufweisen. Besonders bevorzugt kann dazu der Materialquerschnitt des Sollschmelzbereichs der Stützstruktur geringer als der Materialquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur sein. Der Materialquerschnitt, welcher synonym auch als„Lei tungsquerschnitt“ bezeichnet wird, entspricht der Querschnittsfläche des Sollschmelzbe reichs.

Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs ein kleinster Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs verstanden, d. h. der geringste Leitungsquerschnitt, den der Sollschmelzbereich entlang seiner Längsausdehnung um fasst. Wie später noch erläutert wird, kann der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbe reichs entlang seiner Längsausdehnung unterschiedlich sein. Analog gilt dies auch für den Leitungsquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur.

Sofern ein Sollschmelzbereich eine Anzahl von einzelnen Schmelzkörpern umfasst, ent spricht der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs der Summe der (geringsten) Lei tungsquerschnitte aller Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs. Sofern eine Stützstruktur mehrere separate Teil-Basisbereiche umfasst, entspricht der Leitungsquerschnitt des Ba- sisbereichs der Stützstruktur der Summe der (geringsten) Leitungsquerschnitte der sepa raten Teil-Basisbereiche.

Bezüglich des elektrischen (Gesamt-)Widerstands des Sollschmelzbereichs bzw. des Ba sisbereichs bei mehreren parallel verlaufenden (Strom-)Pfaden gilt allgemein: 1/R_Ges = 1/Ri + 1/R₂ + ... 1/R (wobei„i“ einer Anzahl von„parallel geschalteten“ Schmelzkörpern bzw. Teil-Basisbereichen entspricht), d. h. es werden in üblicher weise die Leitwerte addiert.

Vorteilhafterweise kann durch eine geeignete Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs, insbesondere hinsichtlich des Leitungsquerschnitts, erreicht werden, dass der elektrische Widerstand und somit der Strom bzw. die auftretenden Wirbelstromverluste gezielt in einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs maximiert werden, so dass die Stützstruktur vornehmlich oder sogar ausschließlich in diesem Abschnitt des Sollschmelzbereichs aufgeschmolzen, bzw. die Festigkeit im durchflossenen Festmaterial stark reduziert wird. Somit können sowohl die Bauplattform als auch das fertige Bauteil von dem eingebrachten elektrischen Strom überwiegend unbeeinflusst bleiben. Vorteilhafterweise treten daher in der Bauplattform und vor allem im fertigen Bauteil keine nachteiligen Materialveränderungen auf, so dass insbesondere die Qualität des Bauteils erhalten werden kann. Dieser Vorteil ergibt sich ungeachtet dessen, ob der elektrische Strom der Stützstruktur kontaktgebunden oder berührungslos zugeführt wird.

Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die beiden zuvor erläuterten Ausführungsfor men des Ablöseverfahrens, d. h. das direkte und das indirekte Einbringen eines elektri schen Stroms, zum Ablösen eines Bauteils von zumindest einer Stützstruktur bzw. zumin dest einer Stützstruktur von der Bauplattform miteinander zu kombinieren, insbesondere sequentiell durchzuführen. Beispielsweise könnte bei einem Bauteil mit einer massiven Extrusion zunächst der Basisbereich der Stützstruktur mittels der durch die Spule indu zierten Wirbelströme lokal soweit geschwächt werden, dass das mechanische Abtrennen der Stützstruktur bzw. des Bauteils von der Bauplattform erleichtert wird. Bevorzugt wird dabei die Bauteilqualität nicht nachteilig beeinflusst. In einem weiteren Schritt könnte der von der Bauplattform abgetrennten Stützstruktur ein elektrischer Strom direkt, vorzugs weise mittels eines Kontaktelementes, zugeführt werden, um den Sollschmelzbereich der Stützstruktur zu durchschmelzen bzw. anzuschmelzen und so die Stützstruktur vom Bau teil abzutrennen. Zur Optimierung des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens kann vor und/oder während der Herstellung des Bauteils bzw. der Stützstruktur eine Modellierung der herzustellenden Stützstruktur gemäß vorgebbarer prozessoptimierender Kriterien erfolgen, wie nachfol gend erläutert wird. Eine solche Modellierung könnte z. B. mit Hilfe eines Stützstrukturda- ten-Berechnungsmoduls, etwa einem mit entsprechender Berechnungssoftware ausge statteten Rechner, erfolgen.

Ein erstes prozessoptimierendes Kriterium könnte die Ermittlung eines geeigneten minimalen Leitungsquerschnitts des Sollschmelzbereichs sein. Hier kann einerseits ein möglichst effizientes bzw. schnelles Durchschmelzen bzw. Anschmelzen des Sollschmelzbereichs berücksichtigt werden. Gleichzeitig könnte jedoch auch Berücksichtigung finden, dass eine ausreichende Stabilität und Funktionalität des Sollschmelzbereichs bzw. der Stützstruktur gegeben ist, wobei insbesondere den während des Fertigungsprozesses im herzustellenden Bauteil auftretenden Spannungen möglichst umfassend entgegengewirkt werden sollte. Bevorzugt sollte wie erwähnt der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs geringer als der Leitungsquerschnitt des Basisbereichs der Stützstruktur sein.

Als weiteres Kriterium könnte eine ausreichende Wärmeabfuhr aus dem herzustellenden Bauteil durch den Sollschmelzbereich bzw. die Stützstruktur eine Rolle spielen. Neben dem Leitungsquerschnitt kann hierfür auch die Ausgestaltung der Anbindungsflächen der Schmelzkörper im Bereich der jeweiligen Kontaktpunkte von Bedeutung sein, insbesonde re hinsichtlich des Schmelzverhaltens, der Wärmabfuhr und der Belastbarkeit gegenüber mechanischen Belastungen. Gleichermaßen könnte auch die Art des Aufbaumaterials sowie die Geometrie bzw. Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils bei der Bestim mung eines minimalen Leitungsquerschnitts sowie bei der Modellierung des Sollschmelz bereichs berücksichtigt werden.

Typischerweise kann eine mittlere Abmessung (z. B. Durchmesser oder Breite) eines Querschnitts eines Schmelzkörpers mindestens 0,05 mm, bevorzugt mindestens 0,1 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,2 mm, jedoch höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,5 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,3 mm betragen.

In Folge der Modellierung der Stützstruktur können der Sollschmelzbereich bzw. die ein zelnen Schmelzkörper entlang ihrer Längsausdehnung wie erwähnt einen andersartigen Leitungsquerschnitt aufweisen. Bevorzugt weist der Sollschmelzbereich einer Stützstruk tur an einem Kontaktpunkt des Sollschmelzbereichs mit dem additiven Fertigungsprodukt und/oder an einem Kontaktpunkt mit dem Basisbereich der Stützstruktur einen Material querschnitt bzw. Leitungsquerschnitt auf, der gegenüber einem minimalen Materialquer schnitt bzw. Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs vergrößert, bevorzugt um min destens das 1 ,5-fache, besonders bevorzugt das Zweifache, insbesondere das Dreifache, ist.

Der Kontaktpunkt bzw. Anbindungspunkt entspricht dem Bereich des Sollschmelzbereichs, in dem eine direkte, vorzugsweise stoffschlüssige, Verbindung zwischen dem Sollschmelzbereich und dem Bauteil bzw. dem Basisbereich der Stützstruktur besteht. Die Querschnittsfläche des Kontaktpunkts wird auch als Anbindungsfläche bezeichnet.

Sofern der Sollschmelzbereich eine Mehrzahl von separaten Schmelzkörpern umfasst, kann entsprechend der Materialquerschnitt eines jeden Schmelzkörpers im jeweiligen Kontaktpunkt größer sein, als ein minimaler Materialquerschnitt bzw. Leitungsquerschnitt des betreffenden Schmelzkörpers. Mit anderen Worten kann der Bereich des größten Leitungsquerschnitts jedes Schmelzkörpers vorzugsweise an den jeweiligen Kontaktpunkten realisiert werden.

Besonders bevorzugt kann dazu im Bereich der jeweiligen Kontaktpunkte der Schmelzkörper bzw. des Sollschmelzbereichs während der additiven Fertigung eine„Schmelzzugabe“ gebildet werden. Eine solche Modellierung des Sollschmelzbereichs kann, wie zu vor erwähnt, vorzugsweise mittels eines Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls erfolgen.

Analog zu einer Vergrößerung des Leitungsquerschnitts im Bereich der Schmelzzugabe, kann es innerhalb der Schmelzkörper bzw. des Sollschmelzbereichs auch einen definier ten Teilbereich bzw. eine lokal abgrenzbare Stelle des geringsten Leitungsquerschnitts geben. Das bedeutet, dass der Leitungsquerschnitt in diesem Bereich des Sollschmelzbe reichs gegenüber anderen Bereichen desselben Sollschmelzbereichs verringert ist. Dieser Bereich bzw. diese Stelle, an dem die Durchschmelzung des Sollschmelzbereichs vor zugsweise bzw. initial erfolgt, wird als Trennbereich bzw. Trennstelle des Sollschmelzbe reichs bezeichnet.

Bevorzugt kann der Trennbereich in einem mittleren Bereich des Sollschmelzbereichs angeordnet sein. Zumindest grenzt der Trennbereich jedoch nicht unmittelbar bzw. direkt an einen Bereich des Bauteils an, da ja im Kontaktpunkt selber, wie zuvor erläutert, be- vorzugt der Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs durch die Schmelzzugabe ma ximiert ist.

Vorteilhafterweise verbleibt somit nach dem lokalen Durchschmelzen des Sollschmelzbe reichs ein geringer Teil des Sollschmelzbereichs als„Schmelzrückstand“ am Bauteil bzw. an der Bauplattform. Der Schmelzrückstand entspricht also dem Rest des ursprünglichen Sollschmelzbereichs, der in Folge des elektrischen Stroms nicht geschmolzen wurde, bzw. der sich nicht aufgelöst hat.

Bevorzugt wird der Sollschmelzbereich also nicht entsprechend seiner gesamten Länge durchschmolzen, wobei die Bildung von„Schweiß-Kratern“, d. h. durch Abbrand entstandenen Löchern, in einem Bereich des Bauteils verhindert werden kann, was sich wiederum positiv auf die Bauteilqualität auswirkt.

Die Positionierung bzw. Anordnung des Sollschmelzbereichs wie auch des Trennbereichs entlang der Haupterstreckungsrichtung der Stützstruktur kann vorzugsweise bauteilspezifisch angepasst werden, beispielsweise mit Hilfe eines Stützstrukturdaten- Berechnungsmoduls.

Bevorzugt kann die Modellierung der Stützstruktur so erfolgen, dass der Sollschmelzbereich in einem solchen Bereich der Stützstruktur angeordnet ist, welcher der Bauplattform näher liegt als dem additiven Fertigungsprodukt. Sofern die Stützstruktur nicht mit der Bauplattform selber verbunden ist, kann der Sollschmelzbereich entsprechend in einem Bereich der Stützstruktur liegen, der dem Basisbereich der Stützstruktur näher liegt als dem apikalen, d. h. dem Bauteil zugewandten, Bereich der Stützstruktur.

Alternativ kann ein Sollschmelzbereich in einem solchen Bereich der Stützstruktur ange ordnet sein, welcher dem additiven Fertigungsprodukt näher liegt als der Bauplattform. Entsprechend würde der Sollschmelzbereich dem apikalen Bereich der Stützstruktur nä her liegen als dem Basisbereich der Stützstruktur.

Zusätzlich zur Positionierung des Sollschmelzbereichs kann auch eine Ausgestaltung bzw. Geometrie des Sollschmelzbereichs bzw. der Schmelzkörper mit Hilfe des Stütz- strukturdaten-Berechnungsmoduls optimiert werden, insbesondere so, dass ein möglichst effizientes und lokal begrenztes Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs erreicht wer den kann. Insbesondere bei der induktiven Zuführung des elektrischen Stroms kann vor allem auch die räumliche Ausgestaltung, z. B. hinsichtlich einer Oberflächenkontur der Stützstruktur bzw. des Sollschmelzbereichs, zur Maximierung von Wirbelstromverlusten von Bedeutung sein. Bei der Gestaltung einer solchen optimierten Oberflächenkontur der Stützstruktur sind zum Beispiel Oberflächenkonturen mit vielen Kanten von Vorteil, da sich an diesen bevorzugt Wirbelströme bilden, welche zum Aufheizen führen. Dies kann beispielsweise durch einen im wesentlichen sternförmigen Querschnitt realisiert werden, der etwa nur aus Linien aufgebaut ist. So kann man, ausgehend von dem Modell eines Sechsecks drei Linien durch den Sechseck-Mittelpunkt führen, die die gegenüberliegenden Ecken verbinden. Vorteilhaft sind insbesondere solche Querschnitte, die von runden, etwa kreisförmigen oder elliptischen Formen abweichen.

Es ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass die Ausgestaltung zumindest eines Schmelzkörpers eines einzigen Sollschmelzbereichs andersartig gegenüber den weiteren Schmelzkörpern desselben Sollschmelzbereichs ist, beispielsweise bezüglich des Leitungsquerschnitts und der Geometrie. Dadurch kann erreicht werden, dass in Folge des elektrischen Stroms zunächst nur eine begrenzte Anzahl von Schmelzkörpern aufgeschmolzen wird, wobei andere Schmelzkörper desselben Sollschmelzbereichs (noch) nicht aufgeschmolzen bzw. angeschmolzen werden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Verbindung zwischen Bauteil und Bauplattform zunächst gelockert werden, wobei das Bauteil nach wie vor an einer bestimmten Position im Bauraum fixiert ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Sollschmelzbereich eine An zahl von, d. h. einen oder mehrere, einzelnen drahtartig bzw. schnurförmig ausgebildeten Schmelzkörpern umfassen, die im Wesentlichen parallel zueinander in einem Bereich zwischen dem Basisbereich der Stützstruktur und dem Bauteil angeordnet sind. Eine sol che Anordnung von Schmelzkörpern bzw. Schmelzstegen wird auch als„Wald von dün nen Drähten“ bezeichnet.

Vorteilhafterweise kann mittels der Länge der einzelnen Schmelzstege ein Abstand zwi schen dem Basisteil der Stützstruktur und dem Bauteil so bestimmt werden, dass eine dem additiven Fertigungsprozess nachfolgende Nachbearbeitung des abgelösten Bauteils ermöglicht wird, beispielsweise im Rahmen eines elektroerosiven Verfahrens, wie nach folgend erläutert wird.

Je nach genauer Ausgestaltung bzw. Modellierung der Stützstruktur, z. B. unter Berück sichtigung der oben genannten Optimierungskriterien, kann bevorzugt dafür gesorgt wer- den, dass die Stützstruktur, vorzugsweise ein Sollschmelzbereich der Stützstruktur, zu mindest teilweise so ausgebildet ist und das Schmelzen der Stützstruktur in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs so erfolgt, dass sich in Folge des Schmelzens der Stützstruktur in zumindest einem Bereich, vorzugsweise im Basisbereich, der Stütz struktur, eine Erodierelektrode ausbildet. Bevorzugt kann die Stützstruktur dazu im Soll schmelzbereich durchschmolzen werden. Alternativ kann die Stützstruktur lokal so angeschmolzen werden, dass sich, insbesondere in Folge einer mechanischen Durchtrennung der lokal geschwächten Stützstruktur, eine Erodierelektrode in einem Bereich der Stützstruktur, bevorzugt im Basisbereich der Stützstruktur, ausbildet. Der Basisbereich der Stützstruktur kann, wie zuvor erläutert, vorzugsweise mit der Bauplattform bzw. der Grundplatte verbunden sein.

Vorteilhafterweise kann die sich in Folge der Durchtrennung der Stützstruktur ausbildende Erodierelektrode zur Verwendung in einem elektroerosiven Verfahren geeignet sein. Besonders bevorzugt kann die Erodierelektrode dabei zum funkenerosiven Abtragen von am Bauteil und/oder von an der Bauplattform verbliebenen Schmelzrückständen verwendet werden.

Ganz besonders bevorzugt könnte hierbei das Bauteil mit der Erodierelektrode im selben Fertigungsprozess hergestellt werden, indem die Stützstruktur so ausgebildet ist, dass sich beim Durchtrennen des Sollschmelzbereichs automatisch eine Erodierelektrode aus bildet. Vorzugsweise können die Schmelzrückstände des Bauteils und des Basisbereichs der Stützstruktur einander im Wesentlichen gegenüber liegen, wobei die Schmelzrück stände am Basisbereich die Erodierelektrode bilden, um die Schmelzrückstände am Bau teil zu entfernen. Vorzugsweise kann dazu das Bauteil anodisch und das Werkzeug, d. h. die Erodierelektrode, kathodisch kontaktiert werden, beispielsweise im Bereich der jewei ligen Kontaktstellen.

So kann durch eine elektrochemische Nachbearbeitung die Qualität des hergestellten und bereits von der Bauplattform bzw. Grundplatte abgelösten additiven Fertigungsprodukts verbessert werden, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit.

Vorteilhafterweise kann mittels der Länge des Sollschmelzbereichs bzw. der Schmelzkör per, welche vorzugsweise in Form der zuvor erläuterten Schmelzstege realisiert sein kön nen, eine Distanz zwischen der sich ausbildenden Erodierelektrode und den wegzuerodie renden Schmelzrückständen des fertigen Bauteils bestimmt werden. Besonders bevorzugt kann die Länge der Schmelzstege so bestimmt werden, dass die sich einander zuweisen den Oberflächen des Bauteils und der Erodierelektrode in einem für die elektrochemische Nachbearbeitung des Bauteils geeigneten Abstand zueinander angeordnet sind, bei spielsweise mit einem mittleren Abstand von zumindest 3 miti, bevorzugt zumindest 4 mith, jedoch höchstens 6 miti, bevorzugt höchstens 5 miti.

Vorteilhafterweise kann der Abstand zwischen dem Basisbereich der Stützstruktur bzw. der Erodierelektrode und dem Bauteil auch nach der Durchtrennung der Schmelzstege mittels einer geeigneten Haltevorrichtung konstant beibehalten werden, insbesondere während der elektrochemischen Bearbeitung des Bauteils. Eine solche Haltervorrichtung kann auch mittels additiver Herstellung (mit-)gebaut werden, ggf. ergänzt durch Kontakt- bzw. Isolierstellen aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Vorzugsweise kann der Basisbereich der Stützstruktur vor Beginn der Elektroerodierung bereits von der Bauplattform abgelöst sein.

Vorteilhafterweise kann die elektrochemische Bearbeitung des Bauteils in der Prozesskammer erfolgen, in der das Bauteil gefertigt wurde, wobei unverfestigtes Aufbaumaterial vorzugsweise bereits aus der Prozesskammer entfernt wurde, und sich das Bauteil sowie die Erodierelektrode in einem für die Elektroerosion geeignetem Dielektrikum befinden.

Sofern in einem additiven Fertigungsprozess mehr als nur ein Bauteil gleichzeitig auf der Bauplattform hergestellt wurde, können die jeweiligen Basisbereiche der Stützstrukturen vor Beginn des elektroerosiven Verfahrens entlang einer Trennebene von der Bauplatt form abgetrennt werden, beispielsweise mittels der mechanischen Komponente (also der Trenneinheit) der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung. Die einzelnen Basisbereiche, die dann mit den darauf verbleibenden Schmelzrückständen die entsprechenden Erodier elektroden bilden, können dann zur vorzugsweise sequentiellen Elektroerodierung der jeweiligen Bauteile genutzt werden.

Vorteilhafterweise ermöglicht eine solche Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ablöse verfahrens, dass eine Erodierelektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines Bauteils im Rahmen der additiven Fertigung zunächst als Stützstruktur des herzustellenden Bau teils angeordnet werden kann, was insbesondere mittels der vorgebbaren Länge des Soll schmelzbereichs ermöglicht wird. Somit kann die Stützstruktur, d. h. die spätere Erodier elektrode, bereits während des additiven Fertigungsprozesses bereitgestellt werden und mittels einer Verbesserung des Trenn- und/oder Nachbearbeitungsprozesses zur Erhö hung der Bauteilqualität beitragen.

Darüber hinaus ermöglicht die Erodierelektrode im Rahmen einer dem Fertigungsprozess nachgeschalteten Nachbehandlung des Bauteils die Optimierung der Oberflächenbe schaffenheit des Bauteils. Beispielsweise können die Prozessschritte des bevorzugten Ablöseverfahrens, insbesondere die Ablösung des Bauteils von der Stützstruktur und die elektrochemische Bearbeitung des Bauteils, unmittelbar aufeinanderfolgend und zwar innerhalb derselben Prozesskammer erfolgen, in der auch die additive Fertigung des Bauteils erfolgt ist. Somit kann auf eine zeitaufwendige Umpositionierung des Bauteils zwischen verschiedenen Komponenten, beispielsweise zwischen der Vorrichtung zur additiven Fertigung und einer Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, verzichtet werden. Vorteilhafterweise kann dadurch der Zeitbedarf der Nachbehandlung eines additiven Bauteils im Anschluss an die additive Fertigung verkürzt werden.

Besonders bevorzugt kann die Stützstruktur zumindest teilweise so ausgebildet werden, dass sich nach dem Ablösen des additiven Fertigungsprodukts von der Stützstruktur, insbesondere beim bzw. in Folge des Schmelzens der Stützstruktur gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren, in zumindest einem Bereich der Stützstruktur, vorzugsweise im Basisbereich, eine Erodierelektrode ausbildet, wobei die Erodierelektrode zur Elektro- erosion bzw. zum Wegerodieren von am Bauteil verbliebenen Schmelzrückständen des durchtrennten Sollschmelzbereichs genutzt werden kann.

Bevorzugt kann wie erwähnt die Stützstruktur dazu vor der additiven Herstellung mittels eines speziellen Berechnungsmoduls in geeigneter Weise modelliert bzw. geformt wer den, wie nachfolgend erläutert wird.

Dazu können der Fertigungsvorrichtung, insbesondere einer Steuereinrichtung der Vor richtung, fertige Prozesssteuerdaten, z. B. 3D-Konstruktionsdaten, welche mit Hilfe von CAD-Daten realisiert sein können, zur Fertigung des Bauteils sowie einer Anzahl von Stützstrukturen zugeführt werden. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu einen Speicher für ein Bestrahlungssteuerprotokoll mit Bestrahlungssteuerdaten bzw. Bestrah lungssteuerparametern aufweisen, eine Steuereinheit, beispielsweise einen Mikroprozes sor oder dergleichen, um das Bestrahlungssteuerprotokoll abzuarbeiten, sowie entspre chende geeignete Schnittstellen, um die Komponenten der Vorrichtung, wie z. B. die Strahlungsquelle, das Spiegelsystem bzw. den Scanner oder weitere Komponenten, ent- sprechend der Bestrahlungsstrategie bzw. dem Bestrahlungssteuerprotokoll anzusteuern, d. h. die Komponenten mit geeigneten Steuersignalen zu beaufschlagen.

Die Bestrahlungssteuerdaten können neben Informationen bzw. Befehlen zur additiven Fertigung des Bauteils auch Anweisungen zur Herstellung einer Anzahl von„standardmä ßig“ ausgebildeten Stützstruktur umfassen, d. h. Stützstrukturen, die bei bisherigen Herstellungsverfahren typischerweise zur Unterstützung des Bauteils im Prozessraum angeordnet wurden.

Bevorzugt kann die Steuereinrichtung daher ein Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul umfassen, welches dazu ausgebildet ist, dass auf Grundlage der Bestrahlungssteuerdaten eine Neuberechnung bzw. Optimierung der herzustellenden Stützstruktur, vorzugsweise bauteilspezifisch, erfolgen kann. Vorteilhafterweise kann z. B. ein Sollschmelzbereich so in der Stützstruktur angeordnet werden, dass das Ablösen der Stützstruktur vom Bauteil bzw. von der Bauplattform gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren erfolgen kann. Weiterhin können die Stützstruktur-Bestrahlungssteuerdaten so berechnet werden, dass die Fertigungsvorrichtung eine Stützstruktur mit einem Sollschmelzbereich bildet, wobei zumindest ein Bereich der Stützstruktur nach dem Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs eine Erodierelektrode aufweist.

Die optimierten Bestrahlungssteuerdaten können dann an die Steuereinheit der Steuer einrichtung weitergegeben werden, wobei die Fertigungsvorrichtung durch die Steuerein heit so angesteuert wird, dass das Bauteil sowie die Stützstruktur gemäß den optimierten Bestrahlungssteuerdaten gebildet werden.

Im Übrigen kann eine solche Steuereinrichtung auch alle bekannten üblichen Komponen ten aufweisen, die bisher in solchen Steuereinrichtungen für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten vorhanden sind.

Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise in Form einer Rechnereinheit mit geeigneter Software realisiert sein, wobei insbesondere das Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul in Form von geeigneten Softwareprogrammteilen in der Rechnereinheit der Steuereinrich tung realisiert sein kann. Die Rechnereinheit kann hierzu beispielsweise einen oder meh rere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen. Eine weitge hend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuereinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software- bzw. Firmware-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten.

Bevorzugt kann die Steuereinrichtung, insbesondere die Speichereinrichtung der Steuer einrichtung, so ausgebildet sein, dass ein Computerprogrammprodukt mit einem Compu terprogramm darin ladbar ist, um die einzelnen Prozessschritte eines oben beschriebenen Herstellverfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird.

Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z. B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen. Zum Transport zur Steuereinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Steuereinrichtung bzw. Kontrolleinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit der Steuereinrichtung einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind.

Eine erfindungsgemäße Ablösevorrichtung kann, wie eingangs erwähnt, auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein. Zusätzlich zu den bereits erläuterten Komponenten kann die Ablösevorrichtung eine Datenaufbereitungseinheit zur Bestimmung der Leitungsquer schnitte der einzelnen Schmelzkörper der betreffenden Stützstrukturen umfassen. Zur Berechnung der Leitungsquerschnitte können beispielsweise entsprechende 3D- Konstruktionsdaten der Stützstrukturen, insbesondere nach einer Optimierung mittels des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls, aus dem additiven Fertigungsprozess genutzt werden. Vorzugsweise kann die Datenaufbereitungseinheit in Form einer Rechenvorrich tung mit geeigneter Software bzw. Softwareprogrammteilen realisiert sein.

Die Datenaufbereitungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den elektrischen Strom, der zum vollständigen Durchschmelzen bzw. zum lokalen Anschmelzen einer oder mehrerer Sollschmelzbereiche benötigt wird, zu ermitteln und als Eingabegröße an eine Strom-Steuereinheit der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung weiterzugeben, wobei die Berechnung für jeden Sollschmelzbereich, insbesondere für jeden Schmelzkörper, sepa rat durchgeführt werden kann. Die Strom-Steuereinheit ihrerseits kann dazu ausgebildet sein, den von einer Stromquelle bereitgestellten elektrischen Strom, der mittels der modular positionierbaren Kontaktele mente an den entsprechenden Kontaktstellen bzw. mittels wenigstens einer Induktions spule der Kopplungsvorrichtung in einen Bereich des Bauteils und/oder der Bauplattform bzw. der Grundplatte und/oder der Stützstruktur eingebracht werden kann, gemäß der vorgegebenen Daten der Datenaufbereitungseinheit anzupassen bzw. zu regulieren. Die Stromquelle wie auch die Strom-Steuereinheit können als Teil einer Stromapplikationsvorrichtung realisiert sein.

Vorzugsweise sind die modular positionierbaren Kontaktelemente der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung separat ansteuerbar, d. h. die Kontaktelemente können individuell mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Dazu kann die Ablösevorrichtung ein Computerprogrammprodukt umfassen, welches ein automatisiertes Ansteuern verschiedener Kontaktelemente ermöglicht. Vorteilhafterweise wird durch ein solches Computerprogrammprodukt ein automatisiertes, beispielsweise sequentielles, Aufschmelzen bzw. Anschmelzen von bestimmten Stützstrukturen ermöglicht.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung eine mechanische Trenneinheit zum mechanischen Trennen bzw. Lösen einer Verbindung zwischen dem Bauteil und der Stützstruktur bzw. zwischen der Stützstruktur und der Bauplattform entlang einer vor- gebbaren Trennebene.

Wie bereits erläutert, kann es nötig sein, dass ein Bauteil mit einer massiven Extrusion an die Bauplattform bzw. die Grundplatte der Fertigungsvorrichtung angebunden ist, wobei zusätzlich eine Anzahl von Stützstrukturen zwischen dem Bauteil und der Bauplattform angeordnet sein kann.

Zum Ablösen eines solchen Bauteils von der Stützstruktur und/oder einer Anzahl von Stützstrukturen von der Bauplattform kann die mechanische Trenneinheit der erfindungs gemäßen Ablösevorrichtung zumindest eine Bandsäge sowie eine geeignete Antriebsvor richtung umfassen. Bevorzugt kann die mechanische Trenneinheit von dem zuvor er wähnten Computerprogrammprodukt der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung ange steuert werden, insbesondere so, dass einerseits das mechanische Ablösen und anderer seits das elektrisch bedingte Durchschmelzen bzw. Anschmelzen zumindest eines Soll schmelzbereichs, miteinander koordiniert bzw. aufeinander abgestimmt werden. Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung dazu geeignet, das erfin dungsgemäße Ablöseverfahren zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts von ei ner Stützstruktur und/oder zum Ablösen der Stützstruktur von einer Bauplattform vollstän dig und im Wesentlichen automatisiert, d. h. mit nur geringem händischen Zutun, durchzu führen. Vorteilhafterweise kann eine Anzahl von Stützstrukturen eines oder mehrerer Bau teile überwiegend gleichzeitig oder aber sequentiell lokal durchtrennt bzw. angeschmolzen werden, wobei der Zeitaufwand zur Entnahme eines oder mehrerer Bauteile aus dem Prozessraum der Vorrichtung reduziert werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten als Teil des erfindungsgemäßen Bereitstellungssystems,

Figur 2 eine schematische Darstellung des Ablösens eines Bauteils von einer Stützstruktur gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,

Figur 3 ein Ersatzschaltbild zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Ablöseverfahrens,

Figur 4 und 5 eine schematische Darstellung des Ablösens eines Bauteils von einer Stützstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablösever fahrens,

Figur 6 eine schematische Darstellung des Ablösens eines Bauteils von einer Stützstruk tur gemäß einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,

Figur 7 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungs beispiels eines Sollschmelzbereichs gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Ablöseverfahrens, Figur 8 eine schematische Darstellung des Durchschmelzens des in Figur 7 gezeigten Sollschmelzbereichs gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablösever fahrens,

Figur 9 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht des in Figur 7 und 8 gezeigten und gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens durchschmolzenen Sollschmelzbereichs,

Figur 10 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht des in Figur 9 gezeigten durchschmolzenen Sollschmelzbereichs während einer Elektroerodierung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,

Figuren 1 1 bis 15 schematisch, teilweise im Schnitt dargestellt, verschieden ausgestaltete Sollschmelzbereiche gemäß mehrerer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens,

Figur 16 eine schematische Darstellung des Durchschmelzens eines Sollschmelzbereichs gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf eine Vorrichtung 1 zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten 2 in Form einer Lasersinter- oder Laser schmelzvorrichtung 1 beschrieben, wobei explizit darauf hingewiesen wird, dass die Erfin dung nicht auf Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtungen beschränkt ist. Die Vorrich tung wird im Folgenden - ohne eine Beschränkung der Allgemeinheit - daher kurz als „Lasersintervorrichtung“ 1 bezeichnet.

Eine solche Lasersintervorrichtung 1 ist schematisch in Figur 1 gezeigt. Die Vorrichtung weist einen Prozessraum 3 bzw. eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4 auf, in der im Wesentlichen der Fertigungsprozess abläuft. In der Prozesskammer 3 befindet sich ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Behälterwandung 6. Die obere Öffnung des Behälters 5 bildet die jeweils aktuelle Arbeitsebene 7. Der innerhalb der Öffnung des Behälters 5 liegende Bereich dieser Arbeitsebene 7 wird als Baufeld 8 bezeichnet und kann zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden.

Der Behälter 5 weist eine in einer vertikalen Richtung V bewegliche Grundplatte 11 auf, die auf einem Träger 10 angeordnet ist. Die Grundplatte 1 1 schließt den Behälter 5 nach unten ab und bildet damit dessen Boden. Die Grundplatte 1 1 kann integral mit dem Träger

10 gebildet sein, sie kann aber auch eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein und an dem Träger 10 befestigt oder diesem einfach aufgelagert sein. Auf der Grundplatte 11 kann eine Bauplattform 12 als Bauunterlage angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Grundsätzlich kann das Objekt 2 aber auch auf der Grundplatte

11 selber aufgebaut werden, die dann die Bauunterlage bildet.

Der grundsätzliche Aufbau des Objekts 2 erfolgt so, dass eine Schicht Aufbaumaterial zunächst auf die Bauplattform 12 aufgebracht wird, dann - wie später erläutert - mit einem Laser an den Punkten, welche Teile des zu fertigenden Objekts bilden sollen, das Aufbaumaterial selektiv verfestigt wird, dann mit Hilfe des Trägers 10 die Grundplatte 1 1 und somit die Bauplattform 12 abgesenkt wird und eine neue Schicht des Aufbaumaterials 13 aufgetragen und dann selektiv verfestigt wird usw. Das in Figur 1 auf der Bauplattform

12 aufgebaute Objekt 2 ist unterhalb der Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt. Es weist bereits mehrere verfestigte Schichten auf und ist von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13 umgeben. Als Aufbau material 13 können verschiedene elektrisch leitende Materialien, vorzugsweise Pulver, verwendet werden. Bevorzugte Verwendung finden metallische Aufbaumaterialien sowie selbstleitende bzw. intrinsisch leitende Kunststoffe aber auch solche Kunststoffe, die durch Zugabe von elektrisch leitenden Füllstoffen eine elektrische Leitfähigkeit erhalten.

In einem Vorratsbehälter 14 der Lasersintervorrichtung 1 befindet sich frisches Aufbauma terial 15. Mit Hilfe eines in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichters 16 kann das Aufbaumaterial 15 in der Arbeitsebene 7 bzw. innerhalb des Baufelds 8 in Form einer dünnen Schicht aufgebracht werden.

In der Prozesskammer 3 befindet sich optional eine Strahlungsheizung 17. Diese kann zum Beheizen des frisch aufgebrachten Aufbaumaterials 15 dienen, wobei im Wesentli chen das Aufbau material 15 im gesamten Baufeld 8 erwärmt wird. Die von der Heizvor richtung 17 in das Aufbaumaterial eingebrachte Menge an Grundenergie ist unterhalb der notwendigen Energie, bei der das Aufbau material sintert oder sogar verschmilzt.

Zum selektiven Verfestigen weist die Lasersintervorrichtung 1 eine Verfestigungsvorrich tung 20 auf, welche hier in Form einer Bestrahlungsvorrichtung 20 mit einem Laser 21 realisiert ist. Der Laser 21 erzeugt einen Laserstrahl 22, der über eine Umlenkvorrichtung 23 umgelenkt wird, um so gemäß einer vorgegebenen Bestrahlungsstrategie selektiv Energie in die jeweils selektiv zu verfestigenden Bereiche der Schicht einzubringen. Wei ter wird dieser Laserstrahl 22 durch eine Fokussiereinrichtung 24 auf die Arbeitsebene 7 in geeigneter Weise fokussiert. Die Bestrahlungsvorrichtung 20 befindet sich hier vor zugsweise außerhalb der Prozesskammer 3 und der Laserstrahl 22 wird über ein an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Kammerwandung 4 angebrachtes Einkoppelfens ter 25 in die Prozesskammer 3 geleitet und trifft an einer bestimmten Stelle auf die Arbeitsebene 7, d. h. die aktuell zu verfestigende Schicht.

Die Bestrahlungsvorrichtung 20 kann beispielsweise nicht nur einen, sondern mehrere Laser umfassen. Vorzugsweise kann es sich hierbei um Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z. B. Laserdioden handeln, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) oder eine Zeile dieser Laser.

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält hier weiterhin (optional, auch im Folgenden) eine Sensoranordnung 35, welche dazu geeignet ist, eine während des Auftreffens des Laserstrahls 22 auf das Aufbaumaterial 15 in der Arbeitsebene 7 emittierte Prozessstrahlung zu erfassen. Diese Sensoranordnung 35 arbeitet dabei ortsaufgelöst, d. h. sie ist in der Lage, eine Art Emissionsbild der jeweiligen Schicht zu erfassen. Vorzugsweise wird als Sensoranordnung 35 ein Bildsensor bzw. eine Kamera verwendet, welche im Bereich der emittierten Strahlung ausreichend sensitiv ist. Alternativ oder zusätzlich könnten auch ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung einer optischen und/oder thermischen Prozessstrahlung genutzt werden, z. B. Photodioden, die die von einem Schmelzbad unter auftreffendem Laserstrahl 22 emittierte elektromagnetische Strahlung erfassen, oder Temperaturfühler zum Erfassen einer emittierten thermischen Strahlung. Die von der Sensoranordnung 35 erfassten Signale werden als Prozessraum-Sensordatensatz SDS hier an eine Steuerein richtung 30 der Lasersintervorrichtung 1 übergeben, welche auch dazu dient, die ver schiedenen Komponenten der Lasersintervorrichtung 1 zur gesamten Steuerung des ad ditiven Fertigungsprozesses anzusteuern.

Die Steuereinrichtung 30 umfasst ein Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34, welches eine Bestrahlungsstrategie zur schichtweisen Fertigung des additiven Bauteils, einschließ lich einer Bestrahlungsstrategie zur schichtweisen Herstellung einer Anzahl von Stütz strukturen, berechnet bzw. optimiert. Alternativ kann das Stützstrukturdaten- Berechnungsmodul auch signaltechnisch mit der Steuereinrichtung 30 dauerhaft oder temporär verbunden sein. Als Eingangsparameter dienen Prozesssteuerdaten PS (z. B. 3D-Konstruktionsdaten), welche zumindest die entsprechenden Steuerdaten zur selek tiven Verfestigung der einzelnen Bauteilschichten umfassen. Vorzugsweise können die Prozesssteuerdaten PS darüber hinaus auch Steuerdaten zur additiven Fertigung der Stützstrukturen umfassen, die dann optional vom Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34 gegebenenfalls hinsichtlich der späteren Ablösbarkeit mit einem erfindungsgemäßen Verfahren modifiziert bzw. optimiert werden können. Alternativ können die Stützstruktur- Steuerdaten auch erst mittels des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls 34 berechnet werden.

Zur Optimierung der Bestrahlungsstrategie können dabei die Stützstruktur-Steuerdaten durch das Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul 34 so modifiziert und/oder berechnet, insbesondere bauteil-spezifisch so modelliert, werden, dass gemäß der Bestrahlungsstrategie aus dem Aufbaumaterial 15 das Bauteil 2 und zumindest eine fest damit verbundene Stützstruktur (in Figur 1 nicht dargestellt, siehe Figur 2) aufgebaut wird, wobei die Stützstruktur durch die Vorrichtung 1 so gebildet wird, dass die Stützstruktur zumindest einen Sollschmelzbereich aufweist, wobei das Ablösen des Bauteils von der Stützstruktur und/oder der Stützstruktur von einer Bauplattform gemäß dem erfindungsgemäßen Ablöseverfahren erfolgen kann.

Die Steuereinrichtung 30 ist so aufgebaut, dass die Lasersintervorrichtung 1 , insbesondere die Bestrahlungsvorrichtung 20, durch eine Steuereinheit 29 gemäß der zuvor mittels des Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls 34 berechneten bzw. optimierten Bestrah lungsstrategie angesteuert wird. Hierzu steuert die Steuereinheit 29 in üblicher weise die Komponenten der Bestrahlungsvorrichtung 20, nämlich hier den Laser 21 , die Umlenkvor richtung 23 und die Fokussiervorrichtung 24 an und übergibt hierzu an diese entspre chend Bestrahlungssteuerdaten BS. Die Steuereinheit 29 steuert auch mittels geeigneter Heizungssteuerdaten HS die Strahlungsheizung 17 an, mittels Beschichtungssteuerdaten ST den Beschichter 16 und mittels Trägersteuerdaten TS die Bewegung des Trägers 10.

Optional kann die Steuereinrichtung 30 eine weitere Kontrolleinrichtung 31 umfassen, welche unter Nutzung von Prozesssteuerdaten PS und dem Prozessraum- Sensordatensatz SDS bzw. weiterer geeigneter Prozessdaten Qualitätsdaten QD ermit telt, die beispielsweise in einer Variante an die Steuereinheit 29 übergeben werden kön nen, um regelnd in der Bestrahlungsstrategie berücksichtigt zu werden und so in den ad ditiven Fertigungsprozess eingreifen zu können. Die Steuereinrichtung 30 ist, hier z. B. über einen Bus 36 oder eine andere Datenverbin dung, mit einem Terminal 40 mit einem Display oder dergleichen gekoppelt. Über dieses Terminal 40 kann ein Bediener die Steuereinrichtung 30 und somit die gesamte Lasersin tervorrichtung 1 steuern. Insbesondere kann das Display des Terminals 40 auch während des laufenden Fertigungsprozesses zur Visualisierung der Bestrahlungsstrategie zur Her stellung des Bauteils 2 bzw. der Stützstrukturen und/oder des Prozessraum- Sensordatensatzes SDS und/oder der Qualitätsdaten QD genutzt werden.

Zusätzlich zur Lasersintervorrichtung 1 ist in Figur 1 als Blockdarstellung auch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung 37 gezeigt. Die Ablösevorrichtung 37 umfasst hier eine mechanische Trenneinheit 54, eine Stromapplikationsvorrichtung 38 mit einer elektrischen Stromquelle 56 und einer Strom-Steuereinheit 57 sowie eine Datenaufbereitungseinheit 71. Die Ablösevorrichtung 37 kann darüber hinaus noch weitere Komponenten umfassen, wie in der nachfolgenden Figurenbeschreibung noch ausführlich erläutert wird. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ablösevorrichtung 37 über einen Bus 36 mit den zuvor erläuterten Komponenten der Lasersintervorrichtung 1 verbunden, damit die Ablösevorrichtung 37 z. B. die Daten über die Bauteile, insbesondere die Geometrie der aufgebauten Stützstrukturen und der Sollschmelzbereiche, den spezifischen Widerstand des Materials etc., erhält und somit z. B. die erforderlichen Spannungen bzw. Ströme ermitteln kann.

Es wird an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Lasersintervorrichtung 1 beschränkt ist. Sie kann auf beliebige ande re Verfahren zum generativen bzw. additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch, insbesondere schichtweises, Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbau materials angewendet werden, wobei ein Energiestrahl zum Verfestigen auf das zu ver festigende Aufbaumaterial abgegeben wird. Dementsprechend kann auch die Bestrah lungsvorrichtung nicht nur, wie hier beschrieben, ein Laser sein, sondern es könnte jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selek tiv auf bzw. in das Aufbau material gebracht werden kann. Beispielsweise könnte anstelle eines Lasers eine andere Lichtquelle, z. B. ein Elektronenstrahl etc. verwendet werden.

In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens gezeigt. Ein additives Bauteil 2 ist mittels einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur 50 an eine Bauplattform 12 der Vorrichtung zur additiven Fertigung angebunden. Alternativ könnte die Stützstruktur 50 auch an eine Grundplatte (hier nicht gezeigt) der Vorrichtung angebunden sein. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Stützstruktur 50 einen „blockartigen“ Basisbereich 52 der Stützstruktur sowie in Richtung des Bauteils 2 hin ei nen„verzweigten“ Sollschmelzbereich 51. Der Sollschmelzbereich 51 umfasst hier eine Mehrzahl von einzelnen und im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildeten Schmelzkörpern 65.

Die Schmelzkörper 65 der Stützstruktur 50 sind fest, insbesondere mittels Stoffschluss, an einen Bereich des Bauteils 2 angebunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sollschmelzbereich 51 also in einem solchen Bereich der Stützstruktur 50 angeordnet, der dem additiven Bauteil 2 näher liegt als der Bauplattform 12 bzw. der Grundplatte der Vorrichtung. Die Bauplattform 12 der Vorrichtung ist fest, wiederum vorzugsweise mittels Stoffschluss, an den Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 angebunden.

Zum Ablösen des additiven Bauteils 2 von der Stützstruktur 50 kann in einem Bereich des Bauteils 2 sowie der Bauplattform 12 eine Spannung angelegt werden, so dass ein elektrischer Strom zumindest zwischen diesen beiden Bereichen fließt. Vorzugsweise wird die Spannung an definierten Kontaktstellen 59, 59‘ und zwar mittels modular positionierbarer Kontaktelemente 66, 66‘ der erfindungsgemäßen Stromapplikationsvorrichtung 38 angelegt. Zur Ausbildung einer direkten, kontaktgebundenen Verbindung zwischen Kontaktstelle 59, 59‘ und Kontaktelement 66, 66‘, kann die Kontaktstelle 59 (hier am Bauteil 2) z. B. mit Hilfe einer„Kontakt-Fahne“ 59 realisiert sein, wobei das entsprechende Kontak telement 66 mittels einer Krokodilklemme 66 oder dergleichen realisiert sein kann. Im Be reich der Bauplattform 12 ist die Kontaktstelle 59' mit Hilfe einer Buchse 59‘ und das Kon taktelement 66‘ mittels eines formschlüssig dazu passenden Steckers 66', z. B. einem Bananenstecker, realisiert. Die Kontaktelemente 66, 66' sind direkt über Kabel mit einer externen Stromquelle 56 verbunden.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Stromkreis also das additive Bauteil 2, die Stützstruktur 50 sowie die Bauplattform 12. Vorzugsweise ist ein elektrischer Widerstand R2 des Sollschmelzbereichs 51 größer als ein elektrischer Wider stand R1 des additiven Bauteils 2 und auch als ein elektrischer Widerstand R3 des Basis bereichs 52 der Stützstruktur (siehe auch das Ersatzschaltbild in Figur 3, wobei R2 » R1 und R2 » R3 ist). Mit anderen Worten ist der größte elektrische Widerstand R2 des elektrischen Stromkreises im Bereich des Sollschmelzbereichs 51 der Stützstruktur reali siert. Bevorzugt kann eine Maximierung des elektrischen Widerstandes R2 dadurch er reicht werden, dass der Materialquerschnitt bzw. der Leitungsquerschnitt des Soll- Schmelzbereichs 51 gegenüber einem Materialquerschnitt des additiven Bauteils 2 bzw. des Basisbereichs 52 der Stützstruktur verringert ist.

Vorzugsweise wird die Stromquelle 56 mit einer Steuereinheit 57, bevorzugt einer Strom- Steuereinheit 57, gekoppelt (Figur 2). Die Strom-Steuereinheit 57 kann auch als Teil der Stromquelle 56 selbst ausgebildet sein, bzw. darin integriert sein. Bevorzugt ist die Strom- Steuereinheit 57 ausgebildet, die Stromquelle 56 so zu steuern, dass der Strom im Sollschmelzbereich 51 wie beschrieben so groß ist, dass der Sollschmelzbereich 51 infolge des elektrischen Stromes vollständig aufgeschmolzen bzw. durchtrennt wird. Alternativ kann der zugeführte elektrische Strom auch nur zu einem lokalen Anschmelzen führen, so dass zum Ablösen des Bauteils 2 von der Stützstruktur 50 noch eine mechanische Arbeit nötig ist. Wie zuvor erläutert können die Stromquelle 56, die Strom-Steuereinheit 57 sowie die entsprechenden Kopplungsvorrichtungen (66, 66‘) als Teil der Stromapplikationsvorrichtung 38 (siehe Figur 2) realisiert sein.

Nach dem Durchschmelzen bzw. der Durchtrennung des Sollschmelzbereichs 51 kann das additive Bauteil 2 aus dem Prozessraum der Vorrichtung zur weiteren Nachbearbeitung entnommen werden (hier nicht gezeigt). Vorzugsweise kann die Strom-Steuereinheit 57 mit einer Datenaufbereitungseinheit 71 gekoppelt sein (siehe Figur 1 ), wobei die Datenaufbereitungseinheit 71 dazu ausgebildet ist, den elektrischen Strom, der zum vollständigen Durchschmelzen bzw. zum Anschmelzen des Sollschmelzbereichs 51 der Stützstruktur 50 benötigt wird, zu ermitteln und als Eingabegröße an die Strom- Steuereinheit 57 weiterzugeben. Die Ermittlung der erforderlichen Stromstärke durch die Datenaufbereitungseinheit 71 kann wiederum auf Basis von entsprechenden 3D- Konstruktionsdaten der Stützstrukturen erfolgen, welche beispielsweise von dem Stütz- strukturdaten-Berechnungsmodul 34 bereitgestellt werden können (siehe Figur 1 ). Von besonderer Bedeutung ist hierbei, wie zuvor in Zusammenschau mit Figur 3 erläutert, ein minimaler Leitungsquerschnitt bzw. Materialquerschnitt der einzelnen Schmelzkörper 65, bzw. der sich aus der Summe der Leitungsquerschnitte der Schmelzkörper 65 ergebende Leitungsquerschnitt des Sollschmelzbereichs 51 .

Die Datenaufbereitungseinheit 71 sowie die Strom-Steuereinheit 57, die Stromquelle 56 und die modular positionierbaren Kontaktelemente 66, 66‘ sind hier als Teil der erfin dungsgemäßen Ablösevorrichtung 37 realisiert (siehe Figur 1 ). Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens, wobei das additive Bauteil 2 hier u. a. mittels einer zum Bauteil 2 selbst gehörenden mas siven vertikalen Extrusion 9 direkt an die Bauplattform 12 angebunden ist. Zusätzlich ist das additive Bauteil 2 mittels zweier separater Stützstrukturen 50, 50‘ direkt an die Bau plattform 12 angebunden. Die Stützstrukturen 50, 50‘ umfassen jeweils einen Basisbe reich 52, 52‘ sowie einen Sollschmelzbereich 51 , 51‘, wobei auch hier der jeweilige Sollschmelzbereich 51 , 51‘ eine Anzahl von einzelnen Schmelzkörpern 65, 65‘ umfasst.

Aufgrund der direkten Anbindung des additiven Bauteils 2 an die Bauplattform 12 im Bereich der Extrusion 9 muss hier das Bauteil 2 zunächst mechanisch von der Bauplattform 12 abgetrennt werden. Die Abtrennung kann vorzugsweise mittels einer mechanischen Trenneinheit 54 erfolgen, welche beispielsweise ein oder mehrere Bandsägeblätter 55 sowie einen Bewegungsmechanismus und einen Motor (hier nicht gezeigt) umfassen kann. Bei der mechanischen Abtrennung können auch die Basisbereiche 52, 52‘ der Stützstrukturen 50, 50‘ von der Bauplattform abgetrennt werden. Die am Bauteil 2 verbliebenen Bereiche der Stützstrukturen 50, 50‘ können in einem weiteren Schritt vom Bauteil 2 abgelöst werden, wie in Figur 5 gezeigt wird.

Figur 5 zeigt das Bauteil 2 mit einer massiven Extrusion 9 gemäß Figur 4, wobei das Bauteil 2 hier bereits mittels einer mechanischen Trenneinheit von der Bauplattform abgetrennt wurde. Um die am Bauteil 2 verbliebenen Bereiche der beiden Stützstrukturen 50, 50‘ vom Bauteil 2 abzulösen, können die Basisbereiche 52, 52‘ der beiden Stützstrukturen 50, 50‘ im Bereich der Kontaktstellen 59‘, 59“ jeweils mit einem separaten Kontaktelement 66‘, 66“ verbunden werden. In gleicher Weise kann auch ein Bereich des additiven Bau teils 2, bevorzugt die Kontaktstelle 59, mit einem Kontaktelement 66 verbunden werden.

Bevorzugt können die einzelnen modular positionierbaren Kontaktelemente 66, 66‘, 66“ durch die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung separat angesteuert werden, d. h. indivi duell mit elektrischem Strom beaufschlagt werden.

Dazu kann die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung ein Steuerprogramm 70 umfassen, welches beispielsweise mit Hilfe eines Computerprogramms 70 in der Strom- Steuereinheit 57 realisiert sein könnte und welches ein im Wesentlichen automatisiertes Ansteuern der einzelnen Kontaktelemente 66, 66‘, 66“ ermöglicht. Vorteilhafterweise kann dadurch erreicht werden, dass eine elektrische Spannung zunächst nur an einer Kontakt stelle 59‘ einer ersten Stützstruktur 50 (in dieser Abbildung links dargestellt) sowie am additiven Bauteil 2 angelegt wird, wobei nur die beiden entsprechenden Kontaktelemente 66, 66‘ mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. In Folge des elektrischen Stroms kann somit gezielt der Sollschmelzbereich 51 der in dieser Abbildung links dargestellten Stützstruktur 50 aufgeschmolzen bzw. lokal geschwächt werden. Entsprechend kann in einem weiteren Schritt ein Kontaktelement 66“ im Bereich der hier rechts dargestellten Stützstruktur 50‘ sowie das Kontaktelement 66 am Bauteil 2 mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um den Sollschmelzbereich 51 ' der Stützstruktur 50‘ zu durchschmelzen bzw. lokal zu schwächen.

Alternativ könnten die beiden Kontaktelemente 66‘, 66“ der beiden Stützstrukturen 50, 50‘ auch gleichzeitig mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, so dass die beiden Sollschmelzbereiche 51 , 51‘ im Wesentlichen gleichzeitig geschmolzen werden. Um den Stromfluss im Bereich der Kontaktstelle 59 am Bauteil 2 möglichst gering zu halten und so die Qualität der fertigen Bauteils 2 u. U. zu erhöhen, erfolgt das Abtrennen der beiden Stützstrukturen 50, 50‘ vom Bauteil 2 bevorzugt sequentiell.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens. Das additive Bauteil 2 ist mittels zweier separater Stützstrukturen 50, 50‘ an die Bauplattform 12 angebunden, wobei hier ein elektrischer Strom in einem Bereich der Stützstrukturen 50, 50‘ in Form von Wirbelströmen von außen und zwar ohne einen direkten Kontakt zwischen dem Bauteil 2 bzw. der Bauplattform 12 und einer Stromquelle induziert wird.

Zur Induzierung des elektrischen Stroms in einem Bereich der Stützstrukturen 50, 50‘ sind die betreffenden Stellen von einer einzigen Induktionsspule 58 umgeben. Zur Regulierung der Stärke des infolge des magnetischen Wechselfeldes in den Stützstrukturen 50, 50‘ induzierten elektrischen Stromes bzw. der induzierten Wirbelströme, kann die Induktions spule 58 mit einer Strom-Steuereinheit 57 und einer Stromquelle 56 gekoppelt sein. Be vorzugt steuert die Strom-Steuereinheit 57 über die Stärke des Stromflusses durch die Induktionsspule 58 die Stärke des elektromagnetischen Feldes und somit den Stromfluss durch die Stützstrukturen 50, 50‘ gemäß der Eingabedaten der zuvor erwähnten Daten aufbereitungseinheit 71 (siehe Figur 1 ), insbesondere so, dass zumindest jeweils ein Be reich der Stützstrukturen 50, 50‘ vollständig durchschmolzen oder lokal geschwächt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Induktionsspule 58 die Prozesskammer der Vorrich tung (hier nicht gezeigt) von außen auch vollständig umschließen kann. Bevorzugt können auch hier durch eine besondere Ausgestaltung der Stützstrukturen 50, 50‘ die Wirbelstromverluste in einem Bereich der Stützstrukturen 50, 50‘, insbesondere in den Sollschmelzbereichen (hier von der Induktionsspule 58 verdeckt) der Stützstrukturen 50, 50‘, derart maximiert werden, dass die Sollschmelzbereiche infolge der entsprechen den Wärmeentwicklung vollständig aufgeschmolzen bzw. lokal angeschmolzen werden. Eine solche Ausgestaltung bzw. Modellierung der Stützstrukturen 50 kann vorzugsweise mittels des in Figur 1 dargestellten Stützstrukturdaten-Berechnungsmoduls 37 erfolgen.

Vorteilhafterweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens die Gesamtheit der Stützstrukturen 50, 50‘, die zwischen dem Bauteil 2 und der Bauplattform 12 angeordnet sind, gleichermaßen von nur einem elektromagnetischen Wechselfeld umfasst. Das bedeutet, dass auf die Ausbildung von separaten elektrischen Stromkreisen zwischen einer ersten Stützstruktur 50 (hier links dargestellt) und dem Bauteil 2 bzw. zwischen einer zweiten Stützstruktur 50‘ (hier rechts dargestellt) und dem additiven Bauteil 2 verzichtet werden kann. Vorteilhafterweise kann dadurch die Komplexität des Ablöseprozesses des additiven Bauteils 2 von einer Anzahl von Stützstrukturen 50, 50‘ weiter vereinfacht werden.

Die Induktionsspule 58 ist hier als Teil der erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung 37 realisiert (siehe Figur 1 ). Vorzugsweise kann das von der Induktionsspule 58 erzeugte magnetische Wechselfeld räumlich lokal begrenzt sein, beispielsweise mittels einer geeigne ten Begrenzungsvorrichtung. Bevorzugt ist die Induktionsspule 58 so ausgebildet und angeordnet, dass zumindest das Bauteil 2 im Wesentlichen voll umfänglich außerhalb der Wärmeeinflusszone des magnetischen Wechselfeldes liegt. Das bedeutet, dass innerhalb des Bauteils 2 vorzugsweise keine Wirbelströme durch die Spule 58 erzeugt werden.

Vorteilhafterweise kann die Induktionsspule 58 vertikal verstellbar gelagert sein, d. h. die Induktionsspule 58 kann entlang der Längsausdehnung der Stützstrukturen 50, 50‘ verti kal verschoben werden. In weiterer Folge ist auch der Wirkbereich des magnetischen Wechselfeldes bzw. ein Bereich der maximalen Wirbelströme vertikal entlang der Längs ausdehnung der Stützstrukturen 50, 50‘ verschiebbar. Vorteilhafterweise ist es mittels nur einer Induktionsspule 58 also möglich, entweder die Basisbereiche 52, 52' der Stützstruk turen 50, 50' oder die Sollschmelzbereiche der Stützstrukturen 50, 50' gezielt aufzu schmelzen bzw. lokal anzuschmelzen. Alternativ könnte eine erfindungsgemäße Ablöse vorrichtung 37 auch eine Mehrzahl von vertikal verstellbaren Induktionsspulen 58 umfas- sen. Figur 7 ist eine Detaildarstellung einer Stützstruktur 50, insbesondere eines Sollschmelz bereichs 51 , gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens, wobei der Sollschmelzbereich 51 hier mittels einer Anzahl von überwiegend parallelen Schmelzstegen 60 realisiert ist. Die Schmelzstege 60, die alternativ auch als Schmelz streben 60 bezeichnet werden können, bilden in diesem Ausführungsbeispiel die einzelnen Schmelzkörper des Sollschmelzbereichs 51 (siehe Figur 2).

Eine solche Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs 51 mit einer Anzahl von im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten draht- bzw. röhrenartigen Schmelzstegen 60, kann auch als„Wald aus dünnen Drähten“ bezeichnet werden. Insbesondere ein mittlerer Bereich der Schmelzstege 60 kann eine im Wesentlichen zylinderförmige Form aufweisen. Die einzelnen Schmelzstege 60 sind in einem oberen apikalen Bereich an einem Kontaktpunkt 61 direkt mit dem additiven Bauteil 2 verbunden. An einem dem apikalen Bereich gegenüberliegenden unteren, basalen Bereich sind die Schmelzstege 60 an einem Kontaktpunkt 69 fest mit dem Basisbereich 52 einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur 50 verbunden.

Der Materialquerschnitt bzw. der Leitungsquerschnitt jedes einzelnen Schmelzstegs 60 ist an den jeweiligen Kontaktpunkten 61 , 69 gegenüber einem minimalen Leitungsquerschnitt des betreffenden Schmelzstegs 60 vergrößert. In Folge dieser Materialzugabe an den Kontaktpunkten 61 , 69, welche Materialzugabe auch als„Schmelzzugabe“ bezeichnet wird, ist der Bereich des minimalen Leitungsquerschnitts bzw. des minimalen Material querschnitts der Schmelzstege 60, welcher gleichermaßen dem Bereich des höchsten elektrischen Widerstands entspricht, vorzugsweise in einem mittleren Bereich der Schmelzstege 60 angeordnet. Dieser Bereich des größten elektrischen Widerstands, in welchem die Stützstruktur 50 geschmolzen bzw. in Folge des elektrischen Stromes durch trennt wird, kann auch als Trennbereich der Stützstruktur 50 bzw. des Sollschmelzbe reichs 51 bezeichnet werden (siehe Figur 16).

Um eine Beschädigung des Bauteils 2 während des Abtrennens von der Stützstruktur 50 zu vermeiden, grenzt der Trennbereich 68 nicht unmittelbar an das Bauteil 2 an, wobei der Kontaktpunkt zwischen Sollschmelzbereich 51 und Bauteil 2 mit Hilfe einer Schmelz zugabe 64 realisiert ist. Dies wird besonders in Figur 16 deutlich. In Folge des elektri schen Stromes schmilzt daher der Sollschmelzbereich 51 bevorzugt im Bereich des Trennbereichs 68 vollständig auf bzw. wird lokal geschwächt. Nach der Durchtrennung des Sollschmelzbereichs 51 verbleibt - wie in Figur 16 auf der rechten Seite gezeigt - im Bereich der Schmelzzugabe ein Schmelzrückstand 63 am abgelösten Bauteil 2, wobei ein „Schmelzkrater“ 67, d. h. ein Loch bzw. eine Aushöhlung, im Bauteil 2 vermieden wird.

In Figur 8 ist der Sollschmelzbereich 51 aus Figur 7 gezeigt, wobei der Sollschmelzbe reich 51 hier gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens durchschmolzen bzw. angeschmolzen wird. Dazu wird dem additiven Bauteil 2 sowie dem Basisbereich 52 mittels Kontaktelementen 66, 66‘ ein elektrischer Strom direkt zugeführt, wobei die Kontaktelemente 66, 66‘ mit einer Stromquelle 56 bzw. einer Strom- Steuereinheit 57 verbunden sind.

In Folge des elektrischen Stroms erwärmen sich die einzelnen Schmelzstege 60, insbesondere in einem Bereich des minimalen Leitungsquerschnitts, besonders stark, so dass der Sollschmelzbereich 51 ähnlich einer Schmelzsicherung vollständig durchschmolzen bzw. lokal angeschmolzen wird.

Figur 9 zeigt den Sollschmelzbereich 51 gemäß der Figuren 7 und 8, wobei der Sollschmelzbereich 51 hier mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens bereits vollständig durchschmolzen wurde. Die ursprünglich im Sollschmelzbereich 51 angeordneten Schmelzstege wurden infolge des elektrischen Stromes vollständig, d. h. im Wesentlichen entsprechend ihrer gesamten Länge, durchschmolzen, wobei keine direkte bzw. feste Verbindung zwischen dem Bauteil 2 und dem Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 mehr besteht, so dass das Bauteil 2 aus dem Prozessraum der Vorrich tung entnommen werden kann.

Nach dem Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs 51 verbleibt lediglich in einem Be reich der Schmelzzugabe jeweils, d. h. für jeden einzelnen durchschmolzenen Schmelz steg, ein Schmelzrückstand 63 am additiven Bauteil 2 bzw. am Basisbereich 52 der Stütz struktur 50. Die sockelartigen Schmelzrückstände 63 repräsentieren also die Überreste der ursprünglich im Sollschmelzbereich 51 angeordneten Schmelzstege. Diese Schmelz rückstände 63 am Bauteil 2 können nun vorteilhaft mittels eines elektroerosiven Verfah rens entfernt werden, wobei bevorzugt die Schmelzrückstände 63 am Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 genutzt werden können. Dies wird schematisch in Figur 10 gezeigt.

Um eine funkenerosive Bearbeitung des Bauteils 2 zu ermöglichen, kann die Stützstruktur 50, insbesondere der Basisbereich 52 der Stützstruktur 50, in einem Herstellungsverfah- ren so ausgebildet werden, dass sich infolge des zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Durchschmelzens des Sollschmelzbereichs 51 eine Erodierelektrode 62 im Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 ausbildet.

Zur Elektroerodierung der am Bauteil 2 verbliebenen Schmelzrückstände 63 kann das additive Bauteil 2 und der Basisbereich 52 der Stützstruktur mittels Kontaktelementen 66, 66‘ mit einer externen Stromquelle 56 bzw. einer Strom-Steuereinheit 57 verbunden werden. Vorzugsweise wird die Erodierelektrode 62, d. h. der Basisbereich 52, kathodisch kontaktiert, während das additive Bauteil 2 anodisch kontaktiert wird. Zum funkenerosiven Abtragen der Schmelzrückstände 63 vom additiven Bauteil 2 können die beiden Elektroden, d. h. das Bauteil 2 und der Basisbereich 52, in einem geeigneten nichtleitenden Medium bzw. einem Dielektrikum (hier nicht gezeigt) angeordnet sein.

Ein vertikaler Abstand zwischen dem Bauteil 2 und dem Basisbereich 52 bzw. der Erodierelektrode 62 kann durch die Längsausdehnung des Sollschmelzbereichs 51 , insbesondere durch die Länge der Schmelzstege (siehe Figur 7), bestimmt werden. Gemäß einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können das Bauteil 2 und die Erodierelektrode 62 bereits während der additiven Fertigung mit einem für die Elektroerodierung geeigneten Abstand zueinander ausgebildet werden. Um diesen bevorzugten Abstand zwischen dem Bauteil 2 und der Erodierelektrode 62 auch während der Elektroerodierung, d. h. nach dem Durchschmelzen des Sollschmelzbereichs 51 aufrechtzuerhalten, kann das Bauteil 2 und/oder die Erodierelektrode 62 mit einer geeigneten Haltevorrichtung verbun den sein (hier nicht gezeigt).

In den Figuren 11 bis 15 werden schematisch unterschiedliche Ausgestaltungen von Stützstrukturen bzw. Sollschmelzbereichen dargestellt, die mittels des erfindungsgemä ßen Ablöseverfahrens durchschmolzen bzw. lokal angeschmolzen werden können.

Figur 11 zeigt im Detail eine Ausführungsform einer einteilig ausgebildeten Stützstruktur 50. Die Stützstruktur 50 umfasst einen„gitterförmig“ bzw.„gitterrostartig“ ausgebildeten Basisbereich 52, wobei die einzelnen Innenwände gemäß einem vorgegebenen gleich bleibenden Rastermaß angeordnet sind. Die äußeren Wände wie auch einige der inneren Wände des Basisbereichs 52 sind, zumindest abschnittsweise, vertikal in Richtung des Bauteils (hier nicht gezeigt) hin verlängert und bilden so den Sollschmelzbereich 51. Der Sollschmelzbereich 51 ist hier mittels einer Anzahl von aus relativ dünnen Flächen gebil deten, wandartigen Schmelzkörpern 65 mit einer nach oben zulaufenden, pyramidenför- migen Kontur realisiert, wobei die Schmelzkörper 65 einfach als Teile der Wände des git terrostartigen Basisbereichs 52 nach oben verlängert sind. Die einzelnen Schmelzkörper 65 sind somit in einem basalen Bereich an den gemeinsamen Basisbereich 52 angebun den. Der dem Basisbereich 52 der Stützstruktur 50 gegenüberliegende obere bzw. apikale Teil der Schmelzkörper 65, welcher die Anbindungsfläche der Stützstruktur 50 an das Bauteil realisiert, ist hier in Form eines schmalen Trägers bzw. Balkens ausgebildet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Schmelzkörper 65 hier nur auf einigen der Innenwände des Basisbereichs 52, welche alternativ auch mittels Trag- bzw. Querstäben ausgebildet sein könnten, angeordnet. Allerdings können grundsätzlich alle im Inneren des Basisbereichs 52 liegenden Innenwände bzw. Tragstäbe an der Ausbildung des Sollschmelzbereichs 51 beteiligt sein.

Alternativ dazu könnte die Anbindungsfläche aber auch eine andere Geometrie aufweisen, wie in den Figuren 12 bis 15 gezeigt wird. Die nachfolgend näher beschriebenen Schmelzkörper könnten, wie zuvor erläutert, in einem basalen Bereich an den Basisbereich einer Stützstruktur und in einem apikalen Bereich an das Bauteil angebunden sein.

Der in Figur 12 dargestellte Schmelzkörper 65 ist durch eine annähernd zylinderförmige Geometrie gekennzeichnet. Dementsprechend wäre die Anbindungsfläche des Sollschmelzbereichs an das Bauteil im Wesentlichen kreisförmig.

In der Figur 13 ist ein Schmelzkörper 65 gezeigt, der einen annähernd kreuzförmig aus gebildeten Querschnitt aufweist. Entsprechend wäre die Anbindungsfläche des Schmelz körpers 65 an das Bauteil hier mittels zweier gekreuzter Träger bzw. vier„Speichen“ reali siert.

Der Schmelzkörper 65 in Figur 14 umfasst sechs im Wesentlichen sternförmig angeordne te„Speichen“. Abweichend von den hier gezeigten Ausführungsformen könnte die Anbin dungsfläche aber auch z. B. nur eine einzelne„Speiche“ umfassen.

Weitere mögliche Formen sind in Figur 15 gezeigt. So können die Schmelzkörper 65 auch eine zylinderförmige, kegelförmige bzw. eine hohle kegelförmige Ausgestaltung aufwei sen. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Schmelzkörper 65 in Form einer Halbkugel zwi schen dem Bauteil und dem Basisbereich der Stützstruktur ausgebildet ist. Wie zuvor er läutert kann die Ausgestaltung des Sollschmelzbereichs, insbesondere hinsichtlich der Anzahl sowie der Ausgestaltung der einzelnen Schmelzkörper, bauteilspezifisch bestimmt werden. Das erfindungsgemäße Ablöseverfahren ist demnach nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung der Schmelzkörper bzw. der Stützstruktur begrenzt.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorherge- hend detailliert beschriebenen Figuren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw.„eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zur additiven Fertigung / Lasersintervorrichtung

2 Additives Fertigungsprodukt

3 Prozessraum / Prozesskammer

4 Kammerwandung

5 Behälter

6 Behälterwandung

7 Arbeitsebene

8 Baufeld

9 Extrusion

10 Träger

11 Grundplatte

12 Bauplattform

13 Aufbaumaterial (im Behälter 5)

14 Vorratsbehälter

15 Aufbau material (im Vorratsbehälter 14)

16 Beschichter

17 Strahlungsheizung

20 Bestrahlungsvorrichtung / Belichtungsvorrichtung

21 Laser

22 Laserstrahl

23 Umlenkvorrichtung

24 Fokussiereinrichtung

25 Einkoppelfenster

29 Steuereinheit

30 Steuereinrichtung

31 Kontrolleinrichtung

34 Stützstrukturdaten-Berechnungsmodul

35 Sensoranordnung / Kamera

36 Bus

37 Ablösevorrichtung

38 Stromapplikationsvorrichtung

40 Terminal

50, 50‘ Stützstruktur

51 , 5T Sollschmelzbereich Stützstruktur 52, 52‘ Basisbereich Stützstruktur

53 Trennebene

54 (Mechanische) Trenneinheit

55 Bandsägeblatt

56 Stromquelle

57 Strom-Steuereinheit

58 Spule

59, 59‘, 59“ Kontaktstelle

60 Schmelzsteg

61 Kontaktpunkt

62 Erodierelektrode

63 Schmelzrückstände

64 Schmelzzugabe

65, 65‘ Schmelzkörper

66, 66‘, 66“ Kontaktelement

67 Schmelzkrater

68 Trennbereich/Trennstelle

69 Kontaktpunkt

70 Steuerprogramm

71 Datenaufbereitungseinheit

V vertikale Richtung

H horizontale Richtung

BS Bestrahlungssteuerdaten HS Heizungssteuerdaten

PS Prozesssteuerdaten

ST Beschichtungssteuerdaten TS T rägersteuerdaten

SDS Prozessraum-Sensordaten

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts (2) von einer Stützstruktur (50, 50‘) und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50‘) von einer Bauplattform (12) unter Verwendung eines elektrischen Stroms in wenigstens einem Sollschmelzbereich (51 , 51‘) der Stützstruktur (50, 50‘), sodass der elektrische Strom zu einem Schmelzen der Stützstruktur (50, 50‘) in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs (51 , 51‘) führt, und optional weiterer Trennschritte. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei ein elektrischer Strom der Stützstruktur (50, 50‘) über zumindest eine Kontaktstelle (59, 59', 59“) an dem additiven Fertigungsprodukt (2) und/oder der Stützstruktur (50, 50‘) und/oder der Bauplattform (12) zugeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein elektrischer Strom in zumindest einem Teilbereich der Stützstruktur (50, 50‘) durch das Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes induziert wird.

4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollschmelzbereich (51 , 5T) der Stützstruktur (50, 50‘) einen höheren elektrischen Widerstand, bevorzugt einen geringeren Materialquerschnitt, als ein zum Sollschmelzbereich (51 , 51‘) benachbarter Basisbereich (52, 52‘) der Stützstruktur (50, 50‘) aufweist, wobei vorzugsweise der Basisbereich (52, 52‘) zumindest eine Kontaktstelle (59‘, 59“) zur Zuführung eines elektri schen Stroms umfasst. 5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollschmelzbereich

(51 ) an einem Kontaktpunkt (61 ) mit dem additiven Fertigungsprodukt (2) und/oder an einem Kontaktpunkt (69) mit dem Basisbereich (52) der Stützstruktur (50) einen Material querschnitt aufweist, der gegenüber einem minimalen Materialquerschnitt des Soll schmelzbereichs (51 ) vergrößert ist.

6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Soll schmelzbereich (51 , 5T) in einem Bereich der Stützstruktur (50, 50‘) liegt, welcher der Bauplattform (12) näher liegt als dem additiven Fertigungsprodukt (2).

7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Soll schmelzbereich (51 , 51‘) in einem Bereich der Stützstruktur (50, 50‘) liegt, welcher dem additiven Fertigungsprodukt (2) näher liegt als der Bauplattform (12).

8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollschmelzbereich (51 ) eine Anzahl an, vorzugsweise parallel angeordneten, Schmelzstegen (60) umfasst.

9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (50), vorzugsweise ein Sollschmelzbereich (51 ) der Stützstruktur (50), zumindest teilweise so ausgebildet ist und das Schmelzen der Stützstruktur (50) in zumindest einem Abschnitt des Sollschmelzbereichs (51 ) derart durchgeführt wird, dass sich beim Schmelzen der Stützstruktur (50) in zumindest einem Bereich der Stützstruktur (50) eine Erodierelektrode (62) ausbildet.

10. Verfahren zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts (2), wobei das additive Fertigungsprodukt (2) in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt (2) angebundenen Stützstruktur (50, 50‘) aus einem Aufbaumaterial (13, 15) aufgebaut wird, wobei das Ablösen des additiven Fertigungsprodukts (2) von der Stützstruktur (50, 50‘) und/oder das Ablösen der Stützstruktur (50, 50‘) von einer Bauplattform (12) in einem Sollschmelzbereich (51 , 51‘) gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 erfolgt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei nach dem Ablösen des additiven Fertigungs produkts (2) von der Stützstruktur (50) eine Erodierelektrode (62), die sich beim Schmel zen der Stützstruktur (50) in zumindest einem Bereich der Stützstruktur (50) ausgebildet hat, zur Elektroerosion von am Fertigungsprodukt (2) verbliebenen Rückständen (63) ei nes durchschmolzenen Sollschmelzbereichs (51 ) genutzt wird.

12. Vorrichtung (37) zum Ablösen eines additiven Fertigungsprodukts (2) von einer Stütz struktur (50, 50‘) und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50‘) von einer Bauplattform (12) mit wenigstens einer Stromapplikationsvorrichtung (38) mit einer Kopplungseinrich tung (56, 57, 58, 66, 66‘, 66“, 70) zum Einbringen eines elektrischen Stroms in zumindest einen Bereich der Stützstruktur (50, 50‘), so dass der elektrische Strom zu einem Schmel zen der Stützstruktur (50, 50‘) in zumindest einem Abschnitt eines Sollschmelzbereichs (51 , 51‘) der Stützstruktur (50, 50') führt, und optional zumindest einer T renneinheit (54).

13. System zur Bereitstellung eines additiven Fertigungsprodukts (2), umfassend

- eine Fertigungseinheit (1 ) zum Aufbau eines additiven Fertigungsprodukts (2) in einem additiven Fertigungsprozess mit einer an das additive Fertigungsprodukt (2) angebunde nen Stützstruktur (50, 50‘) aus einem Aufbaumaterial (13, 15), und

- eine Vorrichtung (37) zum Ablösen gemäß Anspruch 12, insbesondere zum Ablösen des additiven Fertigungsprodukts (2) von der Stützstruktur (50, 50‘) und/oder zum Ablösen der Stützstruktur (50, 50‘) von einer Bauplattform (12) in einem Sollschmelzbereich (51 , 51 ') gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9.