WO2020135918A1 - Anlage zur additiven herstellung eines bauteils, schichtauftragsvorrichtung für eine anlage und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils - Google Patents

Anlage zur additiven herstellung eines bauteils, schichtauftragsvorrichtung für eine anlage und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils Download PDF

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WO2020135918A1
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Matthias Dürr
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • Plant for additive manufacturing of a component Plant for additive manufacturing of a component, layer application device for a plant and method for additive manufacturing of a component
  • the present invention relates to a system for additive manufacturing of a component. Further aspects of the invention relate to a layer application device for such a system and a method for additive manufacturing of a component.
  • the additive or generative production of components includes, for example, the so-called selective laser melting (SLM), the so-called laser sintering (SLS), or the so-called electron beam melting (EBM).
  • SLM selective laser melting
  • SLS laser sintering
  • EBM electron beam melting
  • additive manufacturing of components which can also be referred to as an additive manufacturing process, is particularly suitable for manufacturing components with complex component structures, in which, for example, undercuts or particularly filigree component areas can be provided.
  • Additive manufacturing is particularly suitable for the production of components designed as prototypes, especially since prototypes cannot usually be produced efficiently by conventional manufacturing processes, for example by casting or machining processes.
  • powdered starting material is first applied in layers in the area of a build-up zone in order to form a powder layer.
  • the starting material is then locally solidified by supplying energy to the starting material in the region of the build-up zone using at least one high-energy beam, as a result of which the starting material is melted and forms a component layer of the component.
  • powdery starting material hereinafter also referred to as powder
  • the powdery starting material is generally applied in layers as a powder layer, even if an area of the powder to be melted and thereby solidified by a high-energy beam only makes up a very small part of the powder, for example only 10% to 30% of the volume. In other words, a multiple of the amount of powder actually required must be provided. This in turn harbors cost disadvantages, since for the additive manufacturing of high-performance components, for example, a multiple of the expensive starting material has to be made available.
  • the powder that is ultimately not melted or used for the component and therefore excess powder degrades with high probability during a build-up process, i.e. during the alternating, layer-by-layer application of powder layers and subsequent solidification of the respective powder layers in the area of a layer build-up zone.
  • the degradation can be caused, for example, by oxidation or welding spatter that occurs as a result of heat input by means of the high-energy beam. Since the starting material is often expensive, dangerous to handle and difficult to dispose of, it makes sense to limit waste of the starting material, in other words, powder waste, as far as possible.
  • a device for addi tive manufacturing of a component is known, through which a reduced powder waste can be achieved.
  • a component receiving area of a building platform is smaller than the cross-sectional area of a building space.
  • a cover that is fixed in position is provided, the top side of which, in an initial position of the construction platform, in which the construction platform is located in an upper region of the construction space, covers a free space remaining between the wall of the construction space and an edge of the component receiving surface and is flush with the surface is arranged with the component receiving surface.
  • the object of the present invention is to create a system, a layer application device for such a system and a method for additively producing a component, by means of which a layer-by-layer application of powder layers is made possible which is particularly appropriate.
  • a first aspect of the invention relates to a system for additive manufacturing of a component, comprising:
  • At least one layer application device for layer-wise application of at least one powder layer from at least one powdery starting material to a layer build-up zone of a component platform;
  • At least one radiation source for generating at least one high-energy beam, for solidifying the at least one powder layer in the region of the layer build-up zone.
  • the high-energy beam can be designed, for example, as a laser beam or an electron beam, to name just a few examples.
  • the at least one layer application device comprises at least two distribution elements, of which a first distribution element has at least one first through opening for the passage of at least one starting material in the direction of the layer construction zone, and of which a second distribution element has at least one second through opening for permeating the at least one starting material in the direction of the layer build-up zone, at least one movement device being provided by means of which the at least two connections Partition elements are movable relative to one another in such a way that the at least one first through opening and the at least one second through opening for the passage of the at least one starting material overlap at least in regions in the direction of the layer build-up zone.
  • the overlapping of the first through opening and the second through opening can form an overlap region, on which the powdery starting material can be left through the two through openings as required and in the direction of the layer build-up zone.
  • the powdery starting material can thus fall at the overlap region through the first through opening and the second through opening and onto the layer build-up zone.
  • the at least two distribution elements can be moved relative to one another by means of the at least one movement device, the overlap region can be moved relatively relative to the layer build-up zone and relative to the component platform, thereby making it possible to apply the powder layer in a particularly targeted and needs-based manner.
  • the powdery starting material can preferably only pass through the first through opening as well as through the second through opening at the overlap area, so that due to the overlap area relative to the layer build-up zone or relative to the component platform, the application of the powder layer only to such areas
  • Layer build-up zone areas of the layer build-up zone over which the overlap area is located By arranging the at least two distribution elements one above the other, they can preferably form a slit diaphragm through which powder layers can be applied in a layer-by-layer manner that is particularly appropriate.
  • the first through opening and the second through opening can each preferably have an opening cross section, which can have a smaller area than the layer build-up zone, which means that layer-by-layer application can take place in a particularly well-placed manner
  • the distribution elements can preferably be designed as respective disks or as plates. This allows a particularly space-saving arrangement of the distribution elements.
  • the at least one movement device can furthermore be set up to move the at least two distribution elements relative to one another into a blocking division in which there is no overlap of the at least one first through opening and the at least one second through opening.
  • This is advantageous because in the barrier division, passage of the starting material in the direction of the layer build-up zone is prevented with little effort, without the need for separate shut-off elements, for example slides.
  • the layer application device makes it possible in a particularly advantageous manner during the manufacture of the component to produce at least one second component, which for example can have a lower component height than the first component, on the component platform. By deliberately moving the two distribution elements and thus the area of overlap, the layered application of the powdery starting material in the area of the second component can be stopped as soon as the second component is finished.
  • the layer application device can thus ensure that only as much starting material is applied in the area of the second part as is required for its production. Overall, the layer application device not only enables the production of several components, but at the same time a particularly needs-based application of the powdery starting material.
  • the movement device can also be set up to move the component platform, in particular to lower it and / or to raise.
  • the component platform can be lowered and raised in a vertical direction of the system by means of the movement device.
  • the movement device can, for example, comprise an electric motor for moving the component platform, to name just one example.
  • the movement device can be used to lower the component platform after the at least one powder layer has solidified.
  • the at least one movement device can be assigned to the at least one layer application device.
  • the at least one movement device can alternatively be assigned to the system for additive manufacturing of the component.
  • the system can comprise at least one control device.
  • the control device can be set up to control the at least one layer application device.
  • the control device can be set up to control the at least one radiation source.
  • the control device can be set up to control the at least one movement device in order to move the respective distribution elements relative to one another.
  • the at least one first through-opening and additionally or alternatively the at least one second through-opening are long and hole-shaped.
  • the first through opening and the second through opening can extend in mutually different extension directions over the entire construction part platform, so that an effort to move the at least two distribution elements relative to one another can be kept low in order to distribute the powdery starting material using the layer application device over an entire area of the component platform to be able to.
  • At least one first opening limitation area delimiting the at least one first through opening in regions encloses an angle with at least one second opening delimitation surface delimiting the at least one second through opening in regions.
  • the angle can preferably have a value of 90 °, as a result of which the powdery starting material can be distributed with little effort and precisely, for example on a square layer build-up zone area.
  • the first distribution element is accommodated on at least one first roll of the at least one layer application device so that it can be wound and unwound and additionally or al
  • the second distribution element can be wound up and unwound on at least one second roll of the at least one layer application device. This is advantageous because the inclusion of the first distribution element on the at least one first roller and the second distribution element on the at least one second roller permits arrangement of the respective distribution elements on a particularly small, available installation space.
  • the at least one movement device is set up to wind up the first distribution element from the at least one first roll and from the at least one first roll in order to thereby move the first distribution element relative to the second distribution element and additionally or alternatively, the at least one movement device is set up to wind up the second distribution element from the at least one second roll and from the at least one second roll to thereby move the second distribution element relative to the first distribution element.
  • the at least one movement device is set up to move the first distribution element together with the at least one first roller along a first central axis of the at least one first roller in order thereby to move the first distribution element relative to the second distribution element and additionally or alternatively, the at least one movement device is set up to move the second distribution element together with the at least one second roller along a second central axis of the at least one second roller in order to thereby move the second distribution element relative to the first distribution element.
  • the movement device can, for example, each comprise an electric motor, to name just one example.
  • the movement device can each comprise a linear motor, to name just one example.
  • the first distribution element and additionally or alternatively the second distribution element is designed as a film. This is advantageous because it enables a particularly space-saving arrangement of the respective distribution element.
  • the first distribution element and, additionally or alternatively, the second distribution element can preferably be designed as a steel foil, as a result of which a particularly high tensile strength is achieved even with a small foil thickness.
  • a second aspect of the invention relates to a layer application device for a system according to the first aspect of the invention.
  • This layer application device enables a layer-by-layer application of powder layers that is particularly tailored to requirements.
  • a third aspect of the invention relates to a method for additively producing a component.
  • the process comprises at least the following steps: a) layer-by-layer application of at least one powder layer of at least one powdery starting material to a layer build-up zone of a component platform by at least one layer application device; and
  • the at least one layer application device comprises at least two distribution elements, of which a first distribution element has at least one first through opening for the passage of at least one starting material in the direction of the layer construction zone, and of which a second distribution element has at least one second through opening for the passage of the at least one starting material in the direction of the layer has build-up zone, at least one movement device being provided by which the at least two distribution elements are moved relative to one another in such a way that the at least one first passage opening and the at least one second passage opening for passage we at least overlap at least some of the starting material in the direction of the layer build-up zone.
  • steps a) and b) are repeated alternately, as a result of which a large number of powder layers are applied in layers and from the powder layers on the one hand the component and on the other a sleeve surrounding the component and spaced apart from the component region-by-region solidification of the at least one powdery starting material are produced, a filling located in an intermediate region between the casing and the component and being formed from the at least one powdery starting material being provided with a lower strength than the component and the casing.
  • the filling formed from the at least one powdered starting material enables a particularly simple demolding of the component. Through the shell, for example, the filling and thus the component can be protected from an undesired offset during its manufacture.
  • the powder layers are applied locally in layers by means of the at least one layer application device in such a way that the shell is produced from the respective layer edge regions of the powder layers.
  • This is advantageous, since it can at least largely be avoided that larger amounts of the powdery starting material are applied outside the intermediate area and thus outside the casing. If the method were ideally carried out, there would no longer be any powdery starting material on a side of the envelope of the envelope facing away from the component, that is to say radially outside the envelope.
  • the casing is produced with at least one taper oriented in the direction of the component.
  • the at least one taper can, for example, preferably have an internal cross section, which can be larger than a maximum cross section of the component. This makes it possible to ensure that the component can be removed from the shell particularly simply by pulling it out of the shell, that is to say from an interior of the shell, in which, in addition to the component, there is also the filling, without having to destroy the shell.
  • the casing is irradiated with the at least one high-energy beam than the component, at least in regions, with a lower radiation intensity.
  • the sheath can be provided with a predetermined breaking point or with several predetermined breaking points by the radiation with the lower radiation intensity, which enables a particularly low-cost demolding of the component by breaking open the shell at the predetermined breaking point (s). Due to the radiation with the lower radiation intensity, the casing can generally have a lower strength than the component, so that the casing can be destroyed particularly easily in comparison with the component.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system which is used for the simultaneous, additive production of two components
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the components, the additive manufacturing of a component of the component le being completed while the other component is still in the process of being manufactured; 3 shows a further schematic representation of the components, the additive manufacturing of the components being closed; 4 shows a plan view of two distribution elements one
  • each of the distribution elements has a through opening for the passage of a powdery starting material in the direction of a layer building zone of the plant;
  • FIG. 5 shows a plan view of the two distribution elements, the two distribution elements being arranged one above the other, as a result of which the respective passage openings overlap at a common overlapping area;
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a variant of the layer application device, the respective distribution elements being formed as respective foils and being taken up and unwound on respective rolls;
  • FIG. 7 shows a further top view of the two distribution elements arranged one above the other, the through openings extending over the layer build-up zone;
  • FIG. 8 shows a further top view of the two distribution elements arranged one above the other, which are offset from one another by re relative movement of the distribution elements;
  • FIG. 9 shows a further plan view of the two distribution elements arranged one above the other, which are offset from one another by relative movement of the distribution elements, as a result of which the overlap region is located above a corner of the layer building zone; and 10 shows a further top view of the two distribution elements arranged one above the other, which are offset from one another by relative movement of the distribution elements, as a result of which the overlap region is located in the vicinity of an edge region of the layer construction zone.
  • FIG. 1 a system 1 for additive manufacturing of components 2, 35 is shown in a schematic representation.
  • the system 1 can generally be designed as a so-called powder bed printer and can be designated as such.
  • the system 1 in the present case comprises a layer application device 3 for layer-by-layer application of a plurality of powder layers 4 from at least one powdery starting material 5 onto a layer building zone 6 of a component platform 7 of the system 1.
  • the system 1 in the present case comprises a radiation source 8 for generating at least one high-energy beam 9, for solidifying the powder layers 4 in the region of the
  • Layer build-up zone 6 The components 2, 35 can be built on the component platform 7 using the position 1 in the region of the layer build-up zone 6, as can be seen from the overview of FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3.
  • the layer application device 3 in the present case comprises two distribution elements 10, 11, of which a first distribution element 10 has at least one first through opening 12 for the passage of the powdery starting material 5 in the direction of the layer building zone 6 and of which a second distribution element 11 has at least one second through opening 13 for the passage of the at least one powdered starting material 5 in the direction of the layer structure ne 6 has.
  • the first distribution element 10 is arranged in the vertical direction Z above the second distribution element 11.
  • the first distribution element 10 and the second distribution element 11 can abut one another.
  • the layer application device 3 can be supplied with the powdered starting material 5 by means of a supply device 26 arranged above in the vertical direction Z above the layer application device 3. With the aid of the feed device 26, the powdery starting material 5 can be distributed on the layer application device 3, in particular on the first distribution element 10.
  • the system 1 further comprises a movement device 14, by means of which the two distribution elements 10, 11 can be moved relative to one another, for example by means of respective linear motors of the movement device 14, which are not shown further here, such that the at least one first through opening 12 and the overlap at least a second through opening 13 for the passage of the pulveriform starting material 5 in the direction of the layer building zone 6 in regions at an overlap region 34.
  • a movement device 14 by means of which the two distribution elements 10, 11 can be moved relative to one another, for example by means of respective linear motors of the movement device 14, which are not shown further here, such that the at least one first through opening 12 and the overlap at least a second through opening 13 for the passage of the pulveriform starting material 5 in the direction of the layer building zone 6 in regions at an overlap region 34.
  • the starting material 5 at the overlap region 34 can pass through the at least one first through opening 12 and then through the at least one second through opening 13 against an arrow direction of an arrow indicating the vertical direction Z in the direction of the layer building zone 6 and thus in Fall towards the component platform 7.
  • the powdery starting material 5 can thus pass through the at least one first through opening 12 and (subsequently) through at least one second through opening 13 and thereby be scattered onto the layer building zone 6 and onto the component platform 7.
  • the at least one first through-opening 12 and the at least one second through-opening 13 can be designed in the form of an elongated hole, as can be seen in FIGS. 4 to 10.
  • a first opening delimitation surface 15 delimiting the at least one first through opening 12 in areas can include an angle a with an arrangement of the first distribution element 10 above the second distribution element 11 with a second opening delimitation area 16 delimiting the at least one second through opening 13 in areas, as in FIG 5 can be seen.
  • the through openings 12, 13 can cross, as can be seen, for example, in FIG. 5 and FIG.
  • the movement device 14 may not comprise further linear motors, by means of which a first longitudinal movement 28 and a first transverse movement 30 of the first distribution element 10 as well as a second longitudinal movement 29 and a second transverse movement 31 of the second distribution element 11 are made possible.
  • the first distribution element 10 can be accommodated on two first rollers 17 of the at least one layer application device 3 in such a way that it can be wound and unwound
  • the second distribution element 11 can be accommodated on two second rollers 18 of the at least one layer application device 3 in such a way that it can be wound and unwound, as shown by way of example in FIG is.
  • the first distribution element 10 and the second distribution element 11 can be designed as respective foils, in particular steel foils.
  • Theèveseinrich device 14 may comprise here not shown Antriebsmoto ren, in particular electric motors, by means of which the first rollers 17 and the second rollers 18 can be driven independently of each other.
  • the movement device 14 can be set up to wind up or unwind the first distribution element 10 from the first rolls 17 in order to thereby move the first distribution element 10 relative to the second distribution element 11.
  • theteriesein device 14 may be configured to wind up or unwind the second distribution element 11 from the second roll 18, thereby moving the second distribution element 11 relative to the first distribution element 10.
  • the movement device 14 can be configured to move the first distribution element 10 together with the first rollers 17 along respective first central axes 19 of the first rollers 17 in order thereby to move the first distribution element 10 relative to the second distribution element 11. Furthermore, the movement device 14 can be set up to move the second distribution element 11 together with the second rollers 18 along respective second central axes 20 of the second rollers 18 in order thereby to move the second distribution element 11 relative to the first distribution element 10.
  • the system 1 can generally comprise a control device 27 shown in FIG. 1.
  • the control device 27 can be set up to control the layer application device 3.
  • the control device 27 can be set up to control the radiation source 8.
  • the control device 27 can be configured to control the movement device 14 in order to move the respective distribution elements 10, 11 relative to one another.
  • the control device 27 can be set up to control the component platform 7.
  • a method for additive manufacturing of components 2, 35 can be carried out, whereby a layer build-up zone section 37 located between components 2, 35 can be left out by means of the layer application device 3, so that the layer build-up zone section is sprinkled 37 can be specifically waived with the powdered starting material 5.
  • the process can be carried out as a powder bed process (short: PBV).
  • PBV powder bed process
  • the at least one powder layer 4 is solidified in the region of the layer build-up zone 6 by the high-energy beam 9 generated using the radiation source 8. Furthermore, a binder can also be introduced into the powder layer 4 in order to solidify it .
  • the binder can be supplied to the powder layer through a nozzle (not shown).
  • the distribution elements 10, 11 are moved relative to one another in such a way that the at least one first through opening 12 and the at least one second through opening 13 for the passage of the at least one starting material 5 in the direction of the layer building zone 6 are at least partially present overlap the overlap area 34.
  • Steps a) and b) can be repeated alternately, whereby the plurality of powder layers 4 is applied in layers using the layer application device 3 and from the powder layers 4 on the one hand the component 2 and on the other hand egg 2 surrounding the component 2 and spaced from the component 2 Cover 21 by regionally solidifying the powdery starting material 5 by means of the high-energy beam 9 Herge provides.
  • a filling 23, which is located in an intermediate region 22 between the casing 21 and the component 2 and is formed from the powdery starting material 5, is provided with a low strength compared to the component 2 and the casing 21.
  • the second Component 35 and a second shell 36 surrounding the second component are produced.
  • the second component 35 can have a significantly lower component height than component 2, as can be seen in particular in FIG. 2 and FIG. 3.
  • the distribution elements 10, 11 of the layer application device 3 make it possible to prevent the powdery starting material 5 from being scattered onto the second component 35 as soon as it is finished, so that only the (first) component 2 is used on the layer application device 3 after the completion of the second component 35 is supplied with the powdered starting material 5.
  • the layer application device 3 thus allows, on the one hand, the simultaneous production of the components 2, 35 and, if appropriate, further components and, on the other hand, a distribution of the powdery starting material that is particularly appropriate to the requirements
  • the powder layers 4 are so locally by means of
  • Layer application device 3 applied in layers that the cover 21 is produced from respective layer edge regions 24 of the powder layers 4.
  • the second shell 36 can be produced in an analogous manner.
  • the sleeve 21 can be produced with respective taper 25 oriented in the direction of the component 2, as can be seen in FIG. 2 and FIG. 3.
  • the shells 21, 36 can be irradiated with the high-energy beam 9 at least in regions with a lower radiation intensity than the respective components 2, 35.
  • the layer application device 3 enables a precise, but low-strength, in particular loose, plat ornamentation of the powdery starting material 5 on the
  • Layer build-up zone 6 and thus on the component platform 7 for additive manufacturing of the components 2, 35 the layer application device 3 achievable, loose and precise placement of the powdery starting material 5 can be produced with a subsequent smoothing (for example by means of a doctor blade) a smooth, homogeneous, in particular spatter-free and lump-free surface.
  • patterns can be selectively melted into this surface or fixed, for example, by liquid binders.
  • the layer application device 3 makes it possible to dispense with sprinkling the component platform 7, which can also be referred to as building board, with the powdery starting material 5 by means of a conventional carriage. This eliminates a problem that would arise through the use of such a conventional slide for sprinkling with the powdered starting material 5.
  • the use of the slide is disadvantageous since the entire component platform 7 would be sprinkled with the starting material 5 by the slide, even if only a fraction of the powdered starting material 5 carried in layers on the slide was needed to produce the components 2, 35 that would.
  • the layer application device 3 permits flexible, local application of the powdery starting material 5 on the component platform 7 while maintaining the bed properties that may be required for the PBV.
  • further different starting materials can be used and distributed as required by the layer application device 3.
  • the layer application device 3 enables separate, segregated installation spaces, in which the components 2, 35 can be built, to be supplied with the powdered starting material 5 as required.
  • the distribution elements 10, 11 can preferably form a slit diaphragm, the through openings 12, 13 the overlap region 34 can form a common passage, which can be used to pass the powdered starting material 5 in the direction of the layer building zone 6.
  • the distribution elements 10, 11 can be moved freely by means of the movement device 14 relative to the component platform 7 and thus to the layer building zone 6.
  • the layer application device 3 allows a material flow of the powdery starting material 5 falling freely from the feed device 26 (against the vertical direction Z) onto the first distribution element 10 to be defined and only at the overlap region 34 in the direction of the component platform 7 and also Allow layer build-up zone 6 to pass.
  • an undesired proportion of the free-falling material flow of the powdery starting material 5 can be deliberately stopped by the layer application device 3 and only a desired proportion of the free-falling material flow can be let through the overlap region 34.
  • the undesired portion can be sucked off from the first distribution element 10 in a targeted manner by means of a suction device of the system 1, which is not shown further here, and can be used again for additive manufacture if necessary.
  • the control device 27 can be set up to control the suction device as required.
  • the distribution elements 10, 11 can each be massive and be designed, for example, as respective plates or disks.
  • the distribution elements 10, 11 can be designed as respective foils, in particular steel foils.
  • a particularly space-saving, movable arrangement of the distribution elements 10, 11 is possible if these are designed as respective foils and are arranged to be wound and unwound on the respective first rollers 17 or second rollers 18.
  • the distribution elements 10, 11 at least in part as respective sieves.
  • a plurality of differently shaped first through openings 12 or differently shaped second through openings 13 can be provided on the respective distribution elements 10, 11 for the passage of the powdery starting material 5 in the direction of the layer construction zone 6.
  • a plurality of differently shaped first through openings 12 can be arranged, in particular arranged next to one another, on the first distribution element 10.
  • a plurality of differently shaped second through openings 13 can be arranged, in particular arranged next to one another, on the second distribution element 11.
  • the system 1 and the layer application device 3 enable the implementation of new functions and control options in additive manufacturing, in particular in powder bed processes.
  • the layer application device 3 can also be used to improve conventional coating processes.
  • a selective, needs-based application of the powdery starting material as 5 onto the layer build-up zone 6 of the component platform 7 can follow, whereby particularly small amounts of excess powdery starting material 5 get in the direction of the component platform 7.
  • the sleeve 21 and, additionally or alternatively, the second sleeve 36 can preferably be formed as a hollow component, in particular as a tube, housing or spacer.
  • the sleeve 21 or the sleeve 36 can continue to be used after the respective components 2, 35 have been produced and accordingly does not represent a lost shape.
  • the respective powder layer 4 can be compressed, for example by means of a roller element of the system 1, which is not shown here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) zur additiven Herstellung eines Bauteils (2), welche eine Schichtauftragsvorrichtung (3) zum schichtweisen Auftragen von Pulverschichten (4) aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial (5) auf eine Schichtaufbauzone (6) einer Bauteilplattform (7) umfasst und welche eine Strahlungsquelle (8) zum Erzeugen eines Hochenergiestrahls (9), zum Verfestigen der Pulverschichten (4) im Bereich der Schichtaufbauzone (6) umfasst. Die Schichtauftragsvorrichtung (3) umfasst zwei Verteilungselemente (10, 11), welche jeweils eine Durchgangsöffnung (12, 13) zum Durchlassen des Ausgangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) aufweisen. Anhand einer Bewegungseinrichtung (14) sind die Verteilungselemente (10, 11) derart relativ zueinander bewegbar, dass sich die Durchgangsöffnungen (12, 13) zum Durchlassen des Ausgangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) bereichsweise überlappen. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Schichtauftragsvorrichtung (3) für eine derartige Anlage (1) sowie ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils (2).

Description

Beschreibung
Anlage zur additiven Herstellung eines Bauteils, Schichtauf tragsvorrichtung für eine Anlage und Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur additiven Herstellung eines Bauteils. Weitere Aspekte der Erfindung be treffen eine Schichtauftragsvorrichtung für eine derartige Anlage sowie ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils .
Die additive oder generative Herstellung von Bauteilen, um fasst beispielsweise als Pulverbettverfahren das sogenannte selektive Laserschmelzen (SLM) , das sogenannte Lasersintern (SLS), oder das sogenannte Elektronenstrahlschmelzen (EBM) .
Die additive Herstellung von Bauteilen, welche auch als addi tives Fertigungsverfahren bezeichnet werden kann, eignet sich in besonderem Maße zur Fertigung von Bauteilen mit komplexen Bauteilstrukturen, bei welchen beispielsweise Hinterschnei dungen oder besonders filigrane Bauteilbereiche vorgesehen sein können. In besonderem Maße geeignet ist die additive Herstellung zur Fertigung von als Prototypen ausgebildeten Bauteilen, zumal Prototypen durch konventionelle Herstellver fahren, beispielsweise durch Gießen oder spanende Verfahren in der Regel nicht effizient hergestellt werden können.
Bei der additiven Herstellung eines Bauteils wird zunächst schichtweise pulverförmiges Ausgangsmaterial im Bereich einer Aufbauzone aufgetragen, um eine Pulverschicht zu bilden. An schließend wird das Ausgangsmaterial lokal verfestigt, indem dem Ausgangsmaterial im Bereich der Aufbauzone Energie mit tels wenigstens eines Hochenergiestrahls zugeführt wird, wodurch das Ausgangsmaterial aufgeschmolzen wird und eine Bauteilschicht des Bauteils bildet.
Ein Problem, welches insbesondere bei großen Anlagen zur pul verbettbasierten additiven Herstellung auftritt, ist die Be- reitstellung von erheblichen Mengen von pulverförmigem Aus gangsmaterial. Das pulverförmigen Ausgangsmaterial, nachfol gend auch Pulver genannt, wird in der Regel schichtweise als Pulverschicht aufgetragen, auch wenn ein durch einen Hoch- energiestrahl aufzuschmelzender und dadurch zu verfestigender Bereich des Pulvers volumenmäßig nur einen sehr kleinen Teil des zur Verfügung gestellten Pulvers ausmacht, beispielsweise nur 10 % bis 30 % des Volumens. Es muss also mit anderen Wor ten ein Vielfaches der eigentlich benötigten Pulvermenge be- reitgestellt werden. Dies birgt wiederum Kostennachteile, da für die additive Herstellung von Hochleistungsbauteilen bei spielsweise ein Vielfaches des teuren Ausgangsmaterials zur Verfügung gestellt werden muss. Weiterhin degradiert das letztendlich nicht aufgeschmolzene oder für das Bauteil ver- wendete und damit überschüssige Pulver mit hoher Wahrschein lichkeit während eines Aufbauprozesses, also während des ab wechselnden, schichtweisen Auftragens von Pulverschichten und anschließendem Verfestigen der jeweiligen Pulverschichten im Bereich einer Schichtaufbauzone. Das Degradieren kann bei- spielsweise durch Oxidation oder auftretende Schweißspritzer durch einen Wärmeeintrag mittels des Hochenergiestrahls her vorgerufen werden. Da das Ausgangsmaterial häufig teuer, ge fährlich in der Handhabung und schwierig zu entsorgen ist, ist es sinnvoll, eine Verschwendung des Ausgangsmaterials, also mit anderen Worten eine Pulververschwendung, möglichst zu begrenzen.
Aus der DE 10 2015 212 420 Al ist eine Vorrichtung zur addi tiven Fertigung eines Bauteils bekannt, durch welche eine verringerte Pulververschwendung erzielt werden kann. Dabei ist eine Bauteilaufnahmefläche einer Bauplattform kleiner als die Querschnittsfläche eines Bauraums. Zudem ist eine orts fest positionierte Abdeckung vorgesehen, deren Oberseite in einer Ausgangsstellung der Bauplattform, in der sich die Bau- plattform in einem oberen Bereich des Bauraums befindet, eine zwischen der Wandung des Bauraums und einem Rand der Bauteil aufnahmefläche verbleibende Freifläche abdeckt und flächen bündig mit der Bauteilaufnahmefläche angeordnet ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage, eine Schichtauftragsvorrichtung für eine derartige Anlage sowie ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils zu schaffen, durch welche ein besonders bedarfsgerechtes, schichtweises Aufträgen von Pulverschichten ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Schichtauftrags- Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zur ad ditiven Herstellung eines Bauteils, umfassend:
- zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung zum schicht weisen Aufträgen mindestens einer Pulverschicht aus we nigstens einem pulverförmigen Ausgangsmaterial auf eine Schichtaufbauzone einer Bauteilplattform; und
- mindestens eine Strahlungsquelle zum Erzeugen zumindest eines Hochenergiestrahls, zum Verfestigen der mindestens einen Pulverschicht im Bereich der Schichtaufbauzone. Der Hochenergiestrahl kann beispielsweise als Laserstrahl o- der als Elektronenstrahl ausgebildet sein, um nur einige Bei spiele zu nennen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung wenigstens zwei Verteilungselemen te umfasst, von welchen ein erstes Verteilungselement zumin dest eine erste Durchgangsöffnung zum Durchlässen des wenigs tens einen Ausgangsmaterials in Richtung der Schichtaufbauzo ne aufweist und von welchen ein zweites Verteilungselement zumindest eine zweite Durchgangsöffnung zum Durchlässen des wenigstens einen Ausgangsmaterials in Richtung der Schicht aufbauzone aufweist, wobei zumindest eine Bewegungseinrich tung vorgesehen ist, mittels welcher die wenigstens zwei Ver- teilungselemente derart relativ zueinander bewegbar sind, dass sich die zumindest eine erste Durchgangsöffnung und die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung zum Durchlässen des wenigstens einen Ausgangsmaterials in Richtung der Schicht- aufbauzone wenigstens bereichsweise überlappen. Dies ist von Vorteil, da durch das Überlappen der ersten Durchgangsöffnung und der zweiten Durchgangsöffnung ein Überlappungsbereich ge bildet sein kann, an welchem das pulverförmige Ausgangsmate rial bedarfsgerecht durch die beiden Durchgangsöffnungen hin- durch und in Richtung der Schichtaufbauzone gelassen werden kann. Somit kann das pulverförmige Ausgangsmaterial an dem Überlappungsbereich durch die erste Durchgangsöffnung und die zweite Durchgangsöffnung hindurch und auf die Schichtauf bauzone fallen. Dadurch, dass die wenigstens zwei Vertei- lungselemente anhand der zumindest einen Bewegungseinrichtung relativ zueinander bewegbar sind, kann der Überlappungsbe reich relativ zu der Schichtaufbauzone sowie relativ zur Bau teilplattform bewegt werden, wodurch ein besonders gezieltes und bedarfsgerechtes schichtweises Aufträgen der Pulver- Schicht ermöglicht ist. Das pulverförmige Ausgangsmaterial kann bevorzugt ausschließlich an dem Überlappungsbereich so wohl durch die erste Durchgangsöffnung als auch durch die zweite Durchgangsöffnung hindurchtreten, sodass durch das Be wegen des Überlappungsbereichs relativ zu der Schichtauf- bauzone beziehungsweise relativ zu der Bauteilplattform das Aufträgen der Pulverschicht ausschließlich an solchen
Schichtaufbauzonenbereichen der Schichtaufbauzone erfolgt, über welchen sich der Überlappungsbereich befindet. Durch Anordnung der wenigstens zwei Verteilungselemente über einander können diese vorzugsweise eine Schlitzblende bilden, durch welche ein besonders bedarfsgerechtes, schichtweises Aufträgen von Pulverschichten erfolgen kann. Die erste Durchgangsöffnung und die zweite Durchgangsöffnung können bevorzugt jeweils einen Öffnungsquerschnitt aufweisen, welcher einen geringeren Flächeninhalt aufweisen kann, als die Schichtaufbauzone, wodurch das schichtweise Aufträgen be sonders platziert erfolgen kann.
Die Verteilungselemente können vorzugsweise als jeweilige Scheiben oder als Platten ausgebildet sein. Dadurch ist eine besonders Bauraum sparende Anordnung der Verteilungselemente ermöglicht .
Die zumindest eine Bewegungseinrichtung kann des Weiteren da- zu eingerichtet sein, die wenigstens zwei Verteilungselemente relativ zueinander in eine Sperrsteilung zu bewegen, in wel cher kein Überlappen der zumindest einen ersten Durchgangs öffnung und der zumindest einen zweiten Durchgangsöffnung vorliegt. Dies ist von Vorteil, da in der Sperrsteilung ein Durchlässen des Ausgangsmaterials in Richtung der Schichtauf bauzone somit besonders aufwandsarm unterbunden ist, ohne dass hierfür separate Absperrungselemente, beispielsweise Schieber, erforderlich sind. Die Schichtauftragsvorrichtung ermöglicht es in besonders vorteilhafter Weise während des Herstellens des Bauteils zu mindest ein zweites Bauteil, welches beispielsweise eine ge ringere Bauteilhöhe als das erste Bauteil aufweisen kann, auf der Bauteilplattform herzustellen. Durch gezieltes Bewegen der beiden Verteilungselemente und damit des Überlappungsbe reichs kann das schichtweise Aufträgen des pulverförmigen Ausgangsmaterials im Bereich des zweiten Bauteils unterblei ben, sobald das zweite Bauteil fertiggestellt ist. Durch die Schichtauftragsvorrichtung kann also sichergestellt werden, dass nur so viel Ausgangsmaterial im Bereich des zweiten Bau teils aufgetragen wird, wie zu dessen Herstellung benötigt wird. Die Schichtauftragsvorrichtung ermöglicht also insge samt nicht nur die Herstellung mehrerer Bauteile, sondern gleichzeitig ein besonders bedarfsgerechtes Aufträgen des pulverförmigen Ausgangsmaterials.
Die Bewegungseinrichtung kann des Weiteren dazu eingerichtet sein die Bauteilplattform zu bewegen, insbesondere abzusenken und/oder anzuheben. So kann die Bauteilplattform mittels der Bewegungseinrichtung beispielsweise in einer Hochrichtung der Anlage abgesenkt und angehoben werden. Die Bewegungseinrich tung kann zum Bewegen der Bauteilplattform beispielsweise ei- nen Elektromotor umfassen, um nur ein Beispiel zu nennen.
Beispielsweise kann die Bewegungseinrichtung verwendet werden um die Bauteilplattform nach dem Verfestigen der mindestens einen Pulverschicht abzusenken. Die zumindest eine Bewegungseinrichtung kann der zumindest einen Schichtauftragsvorrichtung zugeordnet sein. Die zumin dest eine Bewegungseinrichtung kann alternativ dazu der Anla ge zur additiven Herstellung des Bauteils zugeordnet sein. Die Anlage kann zumindest eine Steuereinrichtung umfassen.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die zumin dest eine Schichtauftragsvorrichtung anzusteuern. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die mindestens eine Strahlungsquelle anzusteuern. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die zumin dest eine Bewegungseinrichtung anzusteuern um die jeweiligen Verteilungselemente relativ zueinander zu bewegen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine erste Durchgangsöffnung und zusätzlich oder alternativ die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung lang lochförmig ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da durch die langlochförmige Ausgestaltung ein besonders bedarfsgerechtes und damit sparsames schichtweises Aufträgen der Pulverschicht ermöglicht ist. Vorzugsweise können sich die erste Durch gangsöffnung und die zweite Durchgangsöffnung in voneinander verschiedenen Erstreckungsrichtungen über die gesamte Bau teilplattform erstrecken, sodass ein Aufwand zum Bewegen der wenigstens zwei Verteilungselemente relativ zueinander gering gehalten werden kann um das pulverförmige Ausgangsmaterial anhand der Schichtauftragsvorrichtung über eine Gesamtfläche der Bauteilplattform verteilen zu können. Denkbar ist es auch, beispielsweise die erste Durchgangsöff nung als spiralförmigen Schlitz auszubilden und die zweite Durchgangsöffnung als geraden Schlitz oder als radialen Schlitz auszubilden. Dies ermöglicht eine besonders große Flexibilität beim schichtweisen Aufträgen der mindestens ei nen Pulverschicht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließt wenigstens eine, die zumindest eine erste Durch- gangsöffnung bereichsweise begrenzende erste Öffnungsbegren zungsfläche einen Winkel mit wenigstens einer, die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung bereichsweise begrenzenden zweiten Öffnungsbegrenzungsfläche ein. Dies ist besonders vorteilhaft, da bereits durch einfache, lineare Bewegung der Verteilungselemente relativ zueinander ein besonders großer Schichtaufbauzonenbereich der Schichtaufbauzone anhand der sich überlappenden Durchgangsöffnungen mit dem pulverförmigen Ausgangsmaterial versehen, insbesondere bestreut, werden kann. Dadurch, dass die erste Öffnungsbegrenzungsfläche einen Winkel mit der zweiten Öffnungsbegrenzungsfläche einschließt können sich die beiden Durchgangsöffnungen (erste Durchgangs öffnung, zweite Durchgangsöffnung) kreuzen, also kreuzend übereinander angeordnet sein. Die erste Öffnungsbegrenzungs fläche kann als Randfläche des ersten Verteilungselements ausgebildet sein, wohingegen die zweite Öffnungsbegrenzungs fläche als Randfläche des zweiten Verteilungselements ausge bildet sein kann.
Der Winkel kann vorzugsweise einen Wert von 90° aufweisen, wodurch eine Verteilung des pulverförmigen Ausgangsmaterials beispielsweise auf einem quadratischen Schichtaufbauzonenbe reich der Schichtaufbauzone aufwandsarm und präzise erfolgen kann . In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Verteilungselement auf wenigstens einer ersten Rolle der zumindest einen Schichtauftragsvorrichtung auf wickelbar und abwickelbar aufgenommen und zusätzlich oder al- ternativ ist das zweite Verteilungselement auf wenigstens ei ner zweiten Rolle der zumindest einen Schichtauftragsvorrich tung aufwickelbar und abwickelbar aufgenommen. Dies ist von Vorteil, da durch die Aufnahme des ersten Verteilungselements auf der wenigstens einen ersten Rolle und des zweiten Vertei lungselements auf der wenigstens einen zweiten Rolle eine An ordnung der jeweiligen Verteilungselemente auf einem beson ders kleinen, verfügbaren Bauraum ermöglicht ist. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Bewegungseinrichtung dazu eingerich tet, das erste Verteilungselement von der wenigstens einen ersten Rolle aufzuwickeln und von der wenigstens einen ersten Rolle abzuwickeln um dadurch das erste Verteilungselement re- lativ zum zweiten Verteilungselement zu bewegen und zusätz lich oder alternativ ist die zumindest eine Bewegungseinrich tung dazu eingerichtet, das zweite Verteilungselement von der wenigstens einen zweiten Rolle aufzuwickeln und von der we nigstens einen zweiten Rolle abzuwickeln um dadurch das zwei- te Verteilungselement relativ zum ersten Verteilungselement zu bewegen. Dies ist von Vorteil, da durch das Aufwickeln und Abwickeln des ersten Verteilungselements beziehungsweise des zweiten Verteilungselements eine besonders platzsparende Be wegung der jeweiligen Verteilungselemente auf einem besonders kleinen, verfügbaren Bauraum ermöglicht ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Bewegungseinrichtung dazu eingerich tet, das erste Verteilungselement zusammen mit der wenigstens einen ersten Rolle entlang einer ersten Mittelachse der we nigstens einen ersten Rolle zu bewegen um dadurch das erste Verteilungselement relativ zum zweiten Verteilungselement zu bewegen und zusätzlich oder alternativ ist die zumindest eine Bewegungseinrichtung dazu eingerichtet, das zweite Vertei- lungselement zusammen mit der wenigstens einen zweiten Rolle entlang einer zweiten Mittelachse der wenigstens einen zwei ten Rolle zu bewegen um dadurch das zweite Verteilungselement relativ zum ersten Verteilungselement zu bewegen. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders flexible und freie Bewegung des ersten beziehungsweise zweiten Verteilungsele ments ermöglicht ist. Die Bewegungseinrichtung kann zum Drehen der wenigstens einen ersten Rolle sowie zum Drehen der wenigstens einen zweiten Rolle beispielsweise jeweils einen E-Motor umfassen, um nur ein Beispiel zu nennen. Um die wenigstens eine erste Rolle entlang der ersten Mittelachse und die wenigstens eine zweite Rolle entlang der zweiten Mittelachse zu bewegen, kann die Bewegungseinrichtung jeweils einen Linearmotor umfassen, um nur ein Beispiel zu nennen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Verteilungselement und zusätzlich oder alterna tiv das zweite Verteilungselement als Folie ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders platzsparende Anordnung des jeweiligen Verteilungselements ermöglicht ist. Bevorzugt kann das erste Verteilungselement und zusätzlich oder alternativ das zweite Verteilungselement als Stahlfolie ausgebildet sein, wodurch auch bei geringer Foliendicke eine besonders hohe Reißfestigkeit gegeben ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schichtauf- tragsvorrichtung für eine Anlage gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Diese Schichtauftragsvorrichtung ermöglicht ein besonders bedarfsgerechtes, schichtweises Aufträgen von Pul verschichten . Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anlage gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Schichtauftragsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Er findung und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils. Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte: a) schichtweises Aufträgen mindestens einer Pulverschicht aus wenigstens einem pulverförmigen Ausgangsmaterial auf eine Schichtaufbauzone einer Bauteilplattform durch zu mindest eine Schichtauftragsvorrichtung; und
b) Verfestigen der mindestens einen Pulverschicht im Be reich der Schichtaufbauzone durch zumindest einen, an hand mindestens einer Strahlungsquelle erzeugten Hoch energiestrahl . Das Verfestigen kann insbesondere durch Erwärmen der mindes tens einen Pulverschicht anhand des Hochenergiestrahls erfol gen .
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung wenigstens zwei Verteilungselemen te umfasst, von welchen ein erstes Verteilungselement zumin dest eine erste Durchgangsöffnung zum Durchlässen des wenigs tens einen Ausgangsmaterials in Richtung der Schichtaufbauzo ne aufweist und von welchen ein zweites Verteilungselement zumindest eine zweite Durchgangsöffnung zum Durchlässen des wenigstens einen Ausgangsmaterials in Richtung der Schicht aufbauzone aufweist, wobei zumindest eine Bewegungseinrich tung vorgesehen ist, durch welche die wenigstens zwei Vertei lungselemente derart relativ zueinander bewegt werden, dass sich die zumindest eine erste Durchgangsöffnung und die zu mindest eine zweite Durchgangsöffnung zum Durchlässen des we nigstens einen Ausgangsmaterials in Richtung der Schichtauf bauzone wenigstens bereichsweise überlappen. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anlage gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schichtauftragsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie de ren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem dritten Aspekts der Erfindung und umge kehrt . In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Schritte a) und b) abwechselnd wiederholt, wodurch eine Viel zahl an Pulverschichten schichtweise aufgetragen wird und aus den Pulverschichten zum einen das Bauteil und zum anderen ei- ne das Bauteil umgebende und von dem Bauteil beabstandete Hülle durch bereichsweises Verfestigen des wenigstens einen pulverförmigen Ausgangsmaterials hergestellt werden, wobei eine, in einem Zwischenbereich zwischen der Hülle und dem Bauteil befindliche, aus dem wenigstens einen pulverförmigen Ausgangsmaterial gebildete Füllung mit einer im Vergleich zu dem Bauteil und der Hülle geringeren Festigkeit versehen wird. Dies ist von Vorteil, da die aus dem wenigstens einen pulverförmigen Ausgangsmaterial gebildete Füllung eine beson ders einfache Entformung des Bauteils ermöglicht. Durch die Hülle kann beispielsweise die Füllung und damit das Bauteil bei dessen Herstellung vor einem unerwünschten Versatz be wahrt werden .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Pulverschichten derart lokal mittels der zumindest einen Schichtauftragsvorrichtung schichtweise aufgetragen, dass die Hülle aus jeweiligen Schichtrandbereichen der Pul verschichten hergestellt wird. Dies ist von Vorteil, da hier durch zumindest weitgehend vermieden werden kann, dass größe- re Mengen des pulverförmigen Ausgangsmaterials außerhalb des Zwischenbereichs und damit außerhalb der Hülle aufgetragen werden. Bei idealer Durchführung des Verfahrens würde sich somit auf einer, dem Bauteil abgewandten Hüllenseite der Hül le, also radial außerhalb der Hülle, kein pulverförmiges Aus- gangsmaterial mehr befinden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Hülle mit wenigstens einer, in Richtung des Bauteils orientierten Verjüngung hergestellt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch wirksam der Zwischenbereich verkleinert und dadurch in dem Zwischenraum enthaltenes, pulverförmiges Ausgangsmate rial gespart werden kann. Die wenigstens eine Verjüngung kann beispielsweise vorzugs weise einen Innenquerschnitt aufweisen, welcher größer sein kann als ein Maximalquerschnitt des Bauteils. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Bauteil besonders einfach durch Herausziehen aus der Hülle, also aus einem Hülleninnen- raum, in welchem sich neben dem Bauteil auch die Füllung be findet, entformt werden kann, ohne dabei die Hülle zerstören zu müssen. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Hülle bei deren Herstellung zumindest bereichsweise mit einer geringeren Strahlungsintensität mit dem zumindest einen Hochenergiestrahl bestrahlt als das Bauteil. Dies ist von Vorteil, da die Hülle durch die Bestrahlung mit der ge- ringeren Strahlungsintensität mit einer Sollbruchstelle oder mit mehreren Sollbruchstellen versehen werden kann, wodurch eine besonders aufwandsarme Entformung des Bauteils durch Aufbrechen der Hülle an der/den Sollbruchstelle (n) ermöglicht ist. Durch die Bestrahlung mit der geringeren Strahlungsin- tensität kann die Hülle allgemein eine geringere Festigkeit aufweisen als das Bauteil, sodass die Hülle im Vergleich zum Bauteil besonders leicht zerstört werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbei- spielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun gen näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung einer Anlage welche zur gleichzeitigen, additiven Herstellung zweier Bauteile verwendet wird;
FIG 2 eine schematische Darstellung der Bauteile, wobei die additive Herstellung eines Bauteils der Bautei le abgeschlossen ist, während sich das andere Bau teil noch in der Herstellung befindet; FIG 3 eine weitere schematische Darstellung der Bauteile, wobei die additive Herstellung bei der Bauteile ab geschlossen ist; FIG 4 eine Draufsicht auf zwei Verteilungselemente einer
Schichtauftragsvorrichtung der Anlage zur additiven Herstellung, wobei jedes der Verteilungselemente eine Durchgangsöffnung zum Durchlässen eines pul verförmigen Ausgangsmaterials in Richtung einer Schichtaufbauzone der Anlage aufweist;
FIG 5 eine Draufsicht auf die zwei Verteilungselemente, wobei die zwei Verteilungselemente übereinander an geordnet sind, wodurch sich die jeweiligen Durch gangsöffnungen an einem gemeinsamen Überlappungsbe reich überlappen;
FIG 6 eine schematische Perspektivansicht einer Variante der Schichtauftragsvorrichtung, wobei die jeweili gen Verteilungselemente als jeweilige Folien ausge bildet sind und auf jeweiligen Rollen aufwickelbar und abwickelbar aufgenommen sind;
FIG 7 eine weitere Draufsicht auf die zwei übereinander angeordneten Verteilungselemente, wobei sich die Durchgangsöffnungen über die Schichtaufbauzone er strecken;
FIG 8 eine weitere Draufsicht auf die zwei übereinander angeordneten Verteilungselemente, welche durch re lative Bewegung der Verteilungselemente zueinander versetzt sind;
FIG 9 eine weitere Draufsicht auf die zwei übereinander angeordneten Verteilungselemente, welche durch re lative Bewegung der Verteilungselemente zueinander versetzt sind, wodurch sich der Überlappungsbereich über einer Ecke der Schichtaufbauzone befindet; und FIG 10 eine weitere Draufsicht auf die zwei übereinander angeordneten Verteilungselemente, welche durch re lative Bewegung der Verteilungselemente zueinander versetzt sind wodurch sich der Überlappungsbereich in der Nähe eines Randbereichs der Schichtaufbauzo ne befindet.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In FIG 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Anlage 1 zur additiven Herstellung von Bauteilen 2, 35 gezeigt. Die Anlage 1 kann allgemein als sogenannter Pulverbettdrucker ausgebildet sein und als solcher bezeichnet werden.
Die Anlage 1 umfasst vorliegend eine Schichtauftragsvorrich tung 3 zum schichtweisen Aufträgen einer Vielzahl an Pulver schichten 4 aus wenigstens einem pulverförmigen Ausgangsmate- rial 5 auf eine Schichtaufbauzone 6 einer Bauteilplattform 7 der Anlage 1.
Darüber hinaus umfasst die Anlage 1 vorliegend eine Strah lungsquelle 8 zum Erzeugen zumindest eines Hochenergiestrahls 9, zum Verfestigen der Pulverschichten 4 im Bereich der
Schichtaufbauzone 6. Die Bauteile 2, 35 können anhand der An lage 1 im Bereich der Schichtaufbauzone 6 auf der Bauteil plattform 7 aufgebaut werden, wie durch die Zusammenschau von FIG 1, FIG 2 und FIG 3 erkennbar ist.
Die Schichtauftragsvorrichtung 3 umfasst vorliegend zwei Ver teilungselemente 10, 11, von welchen ein erstes Verteilungs element 10 zumindest eine erste Durchgangsöffnung 12 zum Durchlässen des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 in Rich- tung der Schichtaufbauzone 6 aufweist und von welchen ein zweites Verteilungselement 11 zumindest eine zweite Durch gangsöffnung 13 zum Durchlässen des wenigstens einen pulver förmigen Ausgangsmaterials 5 in Richtung der Schichtaufbauzo- ne 6 aufweist. Das erste Verteilungselement 10 ist vorliegend in Hochrichtung Z oberhalb des zweiten Verteilungselements 11 angeordnet. Das erste Verteilungselement 10 und das zweite Verteilungselement 11 können aneinander anliegen.
Die Schichtauftragsvorrichtung 3 kann mittels einer in Hoch richtung Z oberhalb der Schichtauftragsvorrichtung 3 angeord neten Zuführungsvorrichtung 26 der Anlage 1 mit dem pulver förmigen Ausgangsmaterial 5 versorgt werden. Anhand der Zu- führungsvorrichtung 26 kann das pulverförmige Ausgangsmateri al 5 dabei auf der Schichtauftragsvorrichtung 3, insbesondere auf dem ersten Verteilungselement 10, verteilt werden.
Die Anlage 1 umfasst vorliegend des Weiteren eine Bewegungs- einrichtung 14, mittels welcher die zwei Verteilungselemente 10, 11 beispielsweise anhand jeweiliger, vorliegend nicht weiter gezeigter Linearmotoren der Bewegungseinrichtung 14 derart relativ zueinander bewegbar sind, dass sich die zumin dest eine erste Durchgangsöffnung 12 und die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung 13 zum Durchlässen des pulverförmi gen Ausgangsmaterials 5 in Richtung der Schichtaufbauzone 6 bereichsweise an einem Überlappungsbereich 34 überlappen.
Beim Durchlässen des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 kann das Ausgangsmaterial 5 an dem Überlappungsbereich 34 sowohl durch die zumindest eine erste Durchgangsöffnung 12 als auch anschließend durch die zumindest eine zweite Durchgangsöff nung 13 entgegen einer Pfeilrichtung eines die Hochrichtung Z verdeutlichenden Pfeils in Richtung der Schichtaufbauzone 6 und damit in Richtung der Bauteilplattform 7 fallen.
An dem Überlappungsbereich 34 kann also das pulverförmige Ausgangsmaterial 5 sowohl durch die zumindest eine erste Durchgangsöffnung 12 als auch (anschließend) durch die zumin dest eine zweite Durchgangsöffnung 13 hindurch treten und dadurch auf die Schichtaufbauzone 6 sowie auf die Bauteil plattform 7 gestreut werden. Die zumindest eine erste Durchgangsöffnung 12 und die zumin dest eine zweite Durchgangsöffnung 13 können langlochförmig ausgebildet sein, wie in FIG 4 bis FIG 10 erkennbar ist. Eine, die zumindest eine erste Durchgangsöffnung 12 bereichs weise begrenzende erste Öffnungsbegrenzungsfläche 15 kann bei einer Anordnung des ersten Verteilungselements 10 über dem zweiten Verteilungselement 11 einen Winkel a mit einer, die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung 13 bereichsweise be- grenzenden zweiten Öffnungsbegrenzungsfläche 16 einschließen, wie in FIG 5 erkennbar ist. Dadurch können sich die Durch gangsöffnungen 12, 13 kreuzen, wie beispielsweise in FIG 5 und FIG 7 erkennbar ist. Die Bewegungseinrichtung 14 kann vorliegend nicht weiter ge zeigte Linearmotoren umfassen, mittels welchen eine erste Längsbewegung 28 und eine erste Querbewegung 30 des ersten Verteilungselement 10 sowie eine zweite Längsbewegung 29 und eine zweite Querbewegung 31 des zweiten Verteilungselement 11 ermöglicht ist.
Das erste Verteilungselement 10 kann auf zwei ersten Rollen 17 der zumindest einen Schichtauftragsvorrichtung 3 auf wickelbar und abwickelbar aufgenommen sein, wohingegen das zweite Verteilungselement 11 auf zwei zweiten Rollen 18 der zumindest einen Schichtauftragsvorrichtung 3 aufwickelbar und abwickelbar aufgenommen sein kann, wie in FIG 6 exemplarisch gezeigt ist. Das erste Verteilungselement 10 und das zweite Verteilungselement 11 können dabei als jeweilige Folien, ins- besondere Stahlfolien ausgebildet sein. Die Bewegungseinrich tung 14 kann vorliegend nicht weiter gezeigte Antriebsmoto ren, insbesondere E-Motoren, umfassen, mittels welchen die ersten Rollen 17 und die zweiten Rollen 18 unabhängig vonei nander angetrieben werden können. Mittels der Antriebsmotoren sind also jeweilige erste Rotationsbewegungen 32 der jeweili gen ersten Rollen 17 sowie jeweilige zweite Rotationsbewegun gen 33 der jeweiligen zweiten Rollen 18 ermöglicht. Die Bewegungseinrichtung 14 kann vorliegend dazu eingerichtet sein, das erste Verteilungselement 10 von den ersten Rollen 17 aufzuwickeln beziehungsweise abzuwickeln um dadurch das erste Verteilungselement 10 relativ zum zweiten Verteilungs- element 11 zu bewegen. Darüber hinaus kann die Bewegungsein richtung 14 dazu eingerichtet sein, das zweite Verteilungs element 11 von den zweiten Rolle 18 aufzuwickeln beziehungs weise abzuwickeln um dadurch das zweite Verteilungselement 11 relativ zum ersten Verteilungselement 10 zu bewegen.
Zudem kann die Bewegungseinrichtung 14 dazu eingerichtet sein, das erste Verteilungselement 10 zusammen mit den ersten Rollen 17 entlang jeweiliger erster Mittelachsen 19 der ers ten Rollen 17 zu bewegen um dadurch das erste Verteilungsele- ment 10 relativ zum zweiten Verteilungselement 11 zu bewegen. Weiterhin kann die Bewegungseinrichtung 14 dazu eingerichtet sein, das zweite Verteilungselement 11 zusammen mit den zwei ten Rollen 18 entlang jeweiliger zweiter Mittelachsen 20 der zweiten Rollen 18 zu bewegen um dadurch das zweite Vertei- lungselement 11 relativ zum ersten Verteilungselement 10 zu bewegen .
Die Anlage 1 kann allgemein eine in FIG 1 gezeigte Steuerein richtung 27 umfassen. Die Steuereinrichtung 27 kann dazu ein- gerichtet sein, die Schichtauftragsvorrichtung 3 anzusteuern. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 27 dazu eingerich tet sein, die Strahlungsquelle 8 anzusteuern. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 27 dazu eingerichtet sein, die Be wegungseinrichtung 14 anzusteuern um die jeweiligen Vertei- lungselemente 10, 11 relativ zueinander zu bewegen. Zudem kann die Steuereinrichtung 27 dazu eingerichtet sein, die Bauteilplattform 7 anzusteuern.
Anhand der Anlage 1 kann ein Verfahren zur additiven Herstel- lung der Bauteile 2, 35 durchgeführt werden, wobei anhand der Schichtauftragsvorrichtung 3 ein zwischen den Bauteilen 2, 35 befindlicher Schichtaufbauzonenabschnitt 37 ausgespart werden kann, sodass auf Bestreuen des Schichtaufbauzonenabschnitts 37 mit dem pulverförmigen Ausgangsmaterial 5 gezielt verzich tet werden kann. Das Verfahren kann als Pulverbettverfahren (kurz: PBV) durchgeführt werden. In einem Schritt a) des Verfahrens erfolgt das schichtweise Aufträgen der mindestens einen Pulverschicht 4 aus dem pul verförmigen Ausgangsmaterial 5 auf die Schichtaufbauzone 6 der Bauteilplattform 7 durch die Schichtauftragsvorrichtung
3.
In einem anschließenden Schritt b) des Verfahrens erfolgt das Verfestigen der mindestens einen Pulverschicht 4 im Bereich der Schichtaufbauzone 6 durch den, anhand der Strahlungsquel le 8 erzeugten Hochenergiestrahl 9. Des Weiteren kann auch ein Bindemittel in die Pulverschicht 4 eingebracht werden, um diese zu verfestigen. Das Bindemittel kann der Pulverschicht durch eine Düse (nicht gezeigt) zugeführt werden.
Durch die Bewegungseinrichtung 14 der Anlage 1, werden die Verteilungselemente 10, 11 derart relativ zueinander bewegt, dass sich die zumindest eine erste Durchgangsöffnung 12 und die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung 13 zum Durchläs sen des wenigstens einen Ausgangsmaterials 5 in Richtung der Schichtaufbauzone 6 wenigstens bereichsweise an dem Überlap- pungsbereich 34 überlappen.
Die Schritte a) und b) können abwechselnd wiederholt werden, wodurch die Vielzahl an Pulverschichten 4 schichtweise anhand der Schichtauftragsvorrichtung 3 aufgetragen wird und aus den Pulverschichten 4 zum einen das Bauteil 2 und zum anderen ei ne das Bauteil 2 umgebende und von dem Bauteil 2 beabstandete Hülle 21 durch bereichsweises Verfestigen des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 mittels des Hochenergiestrahls 9 herge stellt werden. Dabei wird eine, in einem Zwischenbereich 22 zwischen der Hülle 21 und dem Bauteil 2 befindliche, aus dem pulverförmigen Ausgangsmaterial 5 gebildete Füllung 23 mit einer im Vergleich zu dem Bauteil 2 und der Hülle 21 geringe ren Festigkeit versehen. In analoger Weise werden das zweite Bauteil 35 sowie eine das zweite Bauteil umgebende, zweite Hülle 36 hergestellt. Besonders hervorzuheben ist dabei, dass das zweite Bauteil 35 eine deutlich geringere Bauteilhöhe aufweisen kann, als das Bauteil 2, wie insbesondere in FIG 2 und FIG 3 erkennbar ist. Die Verteilungselemente 10, 11 der Schichtauftragsvorrichtung 3 ermöglichen es, das Streuen des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 auf das zweite Bauteil 35 zu unterbinden, sobald dieses fertiggestellt ist, sodass an hand der Schichtauftragsvorrichtung 3 nach der Fertigstellung des zweiten Bauteils 35 ausschließlich das (erste) Bauteil 2 mit dem pulverförmigen Ausgangsmaterial 5 versorgt wird. Die Schichtauftragsvorrichtung 3 gestattet also zum einen die gleichzeitige Herstellung der Bauteile 2, 35 sowie gegebenen falls weiterer Bauteile und zum anderen ein besonders be- darfsgerechtes Verteilen des pulverförmigen Ausgangsmaterials
5.
Die Pulverschichten 4 werden derart lokal mittels der
Schichtauftragsvorrichtung 3 schichtweise aufgetragen, dass die Hülle 21 aus jeweiligen Schichtrandbereichen 24 der Pul verschichten 4 hergestellt wird. Die zweite Hülle 36 kann in analoger Weise hergestellt werden.
Darüber hinaus kann die Hülle 21 mit jeweiligen, in Richtung des Bauteils 2 orientierten Verjüngungen 25 hergestellt wer den, wie in FIG 2 und FIG 3 erkennbar ist.
Um die Bauteile 2, 35 durch Zerstörung der jeweiligen Hüllen 21, 36 vereinfacht entformen zu können, können die Hüllen 21, 36 bei deren Herstellung zumindest bereichsweise mit einer geringeren Strahlungsintensität mit dem Hochenergiestrahl 9 bestrahlt werden, als die jeweiligen Bauteile 2, 35.
Zusammenfassend ermöglicht die Schichtauftragsvorrichtung 3 eine präzise, jedoch kräftearme, insbesondere lockere, Plat zierung des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 auf der
Schichtaufbauzone 6 und damit auf der Bauteilplattform 7 zur additiven Herstellung der Bauteile 2, 35. Durch die anhand der Schichtauftragsvorrichtung 3 erzielbare, lockere und prä zise Platzierung des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 kann bei einem anschließenden Glätten (beispielsweise mittels ei nes Rakels) eine glatte, homogene, insbesondere spritzerfreie und klumpenfreie Oberfläche erzeugt werden. In diese Oberflä che können im Fall des Pulverbettverfahrens selektiv Muster eingeschmolzen oder beispielsweise durch flüssige Bindemittel fixiert werden. Durch die Schichtauftragsvorrichtung 3 kann auf ein Bestreuen der Bauteilplattform 7, welche auch als Bauplatte bezeichnet werden kann, mit dem pulverförmigen Ausgangsmaterial 5 durch einen konventionellen Schlitten verzichtet werden. Dadurch entfällt ein Problem, welches durch den Einsatz eines derar- tigen konventionellen Schlittens zum Bestreuen mit dem pul verförmigen Ausgangsmaterial 5 entstehen würde. Der Einsatz des Schlittens ist nachteilig, da durch den Schlitten die ge samte Bauteilplattform 7 mit dem Ausgangsmaterial 5 bestreut würde, selbst wenn zur Herstellung der Bauteile 2, 35 ledig- lieh ein Bruchteil des anhand des Schlitten schichtweise auf getragenen, pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 benötigt wer den würde .
Die Schichtauftragsvorrichtung 3 gestattet ein flexibles, lo- kales Applizieren des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 auf der Bauteilplattform 7 unter Beibehaltung von für die PBV ge gebenenfalls erforderlichen Schüttungseigenschaften. Insbe sondere können durch die Schichtauftragsvorrichtung 3 neben dem vorstehend beschriebenen, pulverförmigen Ausgangsmaterial 5 weitere, verschiedene Ausgangsmaterialien verwendet und be darfsgerecht verteilt werden. Darüber hinaus können durch die Schichtauftragsvorrichtung 3 voneinander getrennte, segmen tierte Bauräume, in welchen die Bauteile 2, 35 aufgebaut wer den können, bedarfsgerecht mit dem pulverförmigen Ausgangsma- terial 5 versorgt werden.
Die Verteilungselemente 10, 11 können vorzugsweise eine Schlitzblende bilden, wobei die Durchgangsöffnungen 12, 13 an dem Überlappungsbereich 34 einen gemeinsamen Durchtritt aus bilden können, welcher zum Durchlässen des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 in Richtung der Schichtaufbauzone 6 die nen kann. Die Verteilungselemente 10, 11 können anhand der Bewegungseinrichtung 14 frei relativ zur Bauteilplattform 7 und damit zur Schichtaufbauzone 6 bewegt werden. Die Schicht auftragsvorrichtung 3 gestattet es, einen aus der Zuführungs vorrichtung 26 frei (entgegen der Hochrichtung Z) auf das erste Verteilungselement 10 fallenden Materialstrom des pul- verförmigen Ausgangsmaterials 5 definiert zu begrenzen und lediglich an dem Überlappungsbereich 34 in Richtung der Bau teilplattform 7 sowie der Schichtaufbauzone 6 durchzulassen. Mit anderen Worten kann ein unerwünschter Anteil des frei fallenden Materialstroms des pulverförmigen Ausgangsmaterials 5 gezielt durch die Schichtauftragsvorrichtung 3 aufgehalten werden und lediglich ein erwünschter Anteil des freifallenden Materialstroms durch den Überlappungsbereich 34 durchgelassen werden . Der unerwünschte Anteil kann gezielt durch eine vorliegend nicht weiter gezeigte Absaugvorrichtung der Anlage 1 von dem ersten Verteilungselement 10 abgesaugt und bei Bedarf erneut zur additiven Herstellung verwendet werden. Die Steuerein richtung 27 kann dazu eingerichtet sein, die Absaugvorrich- tung bedarfsgerecht anzusteuern.
Die Verteilungselemente 10, 11 können jeweils massiv ausge führt sein und beispielsweise als jeweilige Platten oder Scheiben ausgestaltet sein. Alternativ dazu können die Ver- teilungselemente 10, 11 als jeweilige Folien, insbesondere Stahlfolien ausgebildet sein. Eine besonders platzsparende bewegliche Anordnung der Verteilungselemente 10, 11 ist er möglicht, wenn diese als jeweilige Folien ausgestaltet und auf den jeweiligen ersten Rollen 17 beziehungsweise zweiten Rollen 18 aufwickelbar und abwickelbar angeordnet sind. Denk bar ist es auch, die Verteilungselemente 10, 11 zumindest be reichsweise als jeweilige Siebe auszubilden. Bevorzugt können auf den jeweiligen Verteilungselementen 10, 11 allgemein jeweils mehrere, verschiedenartig geformte erste Durchgangsöffnungen 12 beziehungsweise verschiedenartig ge formte zweite Durchgangsöffnungen 13 zum Durchlässen des pul- verförmigen Ausgangsmaterials 5 in Richtung der Schichtauf bauzone 6 vorgesehen sein. Mit anderen Worten können auf dem ersten Verteilungselement 10 mehrere, verschiedenartig ge formte erste Durchgangsöffnungen 12 angeordnet, insbesondere nebeneinander angeordnet, sein. Darüber hinaus können auf dem zweiten Verteilungselement 11 mehrere, verschiedenartig ge formte zweite Durchgangsöffnungen 13 angeordnet, insbesondere nebeneinander angeordnet, sein. Durch die verschiedenartig geformten Durchgangsöffnungen 12, 13 kann eine besonders fle xible und bedarfsgerechte Verteilung des pulverförmigen Aus- gangsmaterials 5 auf der Schichtaufbauzone 6 der Bauteil plattform 7 erfolgen.
Die Anlage 1 sowie die Schichtauftragsvorrichtung 3 ermögli chen die Umsetzung neuer Funktionen und Steuerungsmöglichkei- ten bei der additiven Herstellung, insbesondere bei Pulver bettverfahren. Darüber hinaus kann die Schichtauftragsvor richtung 3 auch zur Verbesserung konventioneller Beschich tungsverfahren eingesetzt werden. Bei dem vorliegenden Verfahren kann insgesamt ein selektives, bedarfsgerechtes Aufträgen des pulverförmigen Ausgangsmateri als 5 auf die Schichtaufbauzone 6 der Bauteilplattform 7 er folgen, wobei besonders geringe Mengen an überschüssigem pul verförmigem Ausgangsmaterials 5 in Richtung der Bauteilplatt- form 7 gelangen.
Bevorzugt kann die Hülle 21 und zusätzlich oder alternativ die zweite Hülle 36 als Hohlbauteil, insbesondere als Rohr, Gehäuse oder Abstandshalter, ausgebildet werden. Dadurch kann die Hülle 21 beziehungsweise die Hülle 36 nach der Herstel lung der jeweiligen Bauteile 2, 35 weiter genutzt werden und stellt dementsprechend keine verlorene Form dar. Bei dem Verfahren kann nach dem schichtweisen Aufträgen gemäß Schritt a) eine Verdichtung der jeweiligen Pulverschicht 4, beispielsweise mittels eines hier nicht weiter gezeigten Rol lenelements der Anlage 1 erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Anlage (1) zur additiven Herstellung eines Bauteils (2), umfassend :
- zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung (3) zum
schichtweisen Aufträgen mindestens einer Pulverschicht
(4) aus wenigstens einem pulverförmigen Ausgangsmaterial
(5) auf eine Schichtaufbauzone (6) einer Bauteilplatt form ( 7 ) ; und
- mindestens eine Strahlungsquelle (8) zum Erzeugen zumin dest eines Hochenergiestrahls (9), zum Verfestigen der mindestens einen Pulverschicht (4) im Bereich der
Schichtaufbauzone (6) ;
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung (3) wenigstens zwei Verteilungselemente (10, 11) umfasst, von welchen ein erstes Verteilungselement (10) zumindest eine erste Durch gangsöffnung (12) zum Durchlässen des wenigstens einen Aus gangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) auf- weist und von welchen ein zweites Verteilungselement (11) zu mindest eine zweite Durchgangsöffnung (13) zum Durchlässen des wenigstens einen Ausgangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) aufweist, wobei zumindest eine Bewe gungseinrichtung (14) vorgesehen ist, mittels welcher die we- nigstens zwei Verteilungselemente (10, 11) derart relativ zu einander bewegbar sind, dass sich die zumindest eine erste Durchgangsöffnung (12) und die zumindest eine zweite Durch gangsöffnung (13) zum Durchlässen des wenigstens einen Aus gangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) we- nigstens bereichsweise überlappen.
2. Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Durchgangsöffnung (12) und/oder die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung (13) langlochförmig ausgebildet ist.
3. Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, die zumindest eine erste Durchgangsöff- nung (12) bereichsweise begrenzende erste Öffnungsbegren zungsfläche (15) einen Winkel (a) mit wenigstens einer, die zumindest eine zweite Durchgangsöffnung (13) bereichsweise begrenzenden zweiten Öffnungsbegrenzungsfläche (16) ein- schließt.
4. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verteilungselement
(10) auf wenigstens einer ersten Rolle (17) der zumindest ei- nen Schichtauftragsvorrichtung (3) aufwickelbar und abwickel bar aufgenommen ist und/oder dass das zweite Verteilungsele ment (11) auf wenigstens einer zweiten Rolle (18) der zumin dest einen Schichtauftragsvorrichtung (3) aufwickelbar und abwickelbar aufgenommen ist.
5. Anlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Bewegungseinrichtung (14) dazu eingerich tet ist, das erste Verteilungselement (10) von der wenigstens einen ersten Rolle (17) aufzuwickeln und von der wenigstens einen ersten Rolle (17) abzuwickeln um dadurch das erste Ver teilungselement (10) relativ zum zweiten Verteilungselement
(11) zu bewegen und/oder dass die zumindest eine Bewegungs einrichtung (14) dazu eingerichtet ist, das zweite Vertei lungselement (11) von der wenigstens einen zweiten Rolle (18) aufzuwickeln und von der wenigstens einen zweiten Rolle (18) abzuwickeln um dadurch das zweite Verteilungselement (11) re lativ zum ersten Verteilungselement (10) zu bewegen.
6. Anlage (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Bewegungseinrichtung (14) dazu einge richtet ist, das erste Verteilungselement (10) zusammen mit der wenigstens einen ersten Rolle (17) entlang einer ersten Mittelachse (19) der wenigstens einen ersten Rolle (17) zu bewegen um dadurch das erste Verteilungselement (10) relativ zum zweiten Verteilungselement (11) zu bewegen und/oder dass die zumindest eine Bewegungseinrichtung (14) dazu eingerich tet ist, das zweite Verteilungselement (11) zusammen mit der wenigstens einen zweiten Rolle (18) entlang einer zweiten Mittelachse (20) der wenigstens einen zweiten Rolle (18) zu bewegen um dadurch das zweite Verteilungselement (11) relativ zum ersten Verteilungselement (10) zu bewegen.
7. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verteilungselement (10) und/oder das zweite Verteilungselement (11) als Folie ausgebildet ist.
8. Schichtauftragsvorrichtung (3) für eine Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils (2), umfassend zumindest die Schritte:
a) schichtweises Aufträgen mindestens einer Pulverschicht
(4) aus wenigstens einem pulverförmigen Ausgangsmaterial
(5) auf eine Schichtaufbauzone (6) einer Bauteilplatt form (7) durch zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung (3) ; und
b) Verfestigen der mindestens einen Pulverschicht (4) im
Bereich der Schichtaufbauzone (6) durch zumindest einen, anhand mindestens einer Strahlungsquelle (8) erzeugten Hochenergiestrahl (9);
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Schichtauftragsvorrichtung (3) wenigstens zwei Verteilungselemente (10, 11) umfasst, von welchen ein erstes Verteilungselement (10) zumindest eine erste Durch gangsöffnung (12) zum Durchlässen des wenigstens einen Aus gangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) auf- weist und von welchen ein zweites Verteilungselement (11) zu mindest eine zweite Durchgangsöffnung (13) zum Durchlässen des wenigstens einen Ausgangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) aufweist, wobei zumindest eine Bewe gungseinrichtung (14) vorgesehen ist, durch welche die we- nigstens zwei Verteilungselemente (10, 11) derart relativ zu einander bewegt werden, dass sich die zumindest eine erste Durchgangsöffnung (12) und die zumindest eine zweite Durch gangsöffnung (13) zum Durchlässen des wenigstens einen Aus- gangsmaterials (5) in Richtung der Schichtaufbauzone (6) we nigstens bereichsweise überlappen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) abwechselnd wiederholt werden, wodurch eine Vielzahl an Pulverschichten (4) schichtweise aufgetragen wird und aus den Pulverschichten (4) zum einen das Bauteil (2) und zum anderen eine das Bauteil (2) umgebende und von dem Bauteil (2) beabstandete Hülle (21) durch bereichsweises Verfestigen des wenigstens einen pulverförmigen Ausgangsmate rials (5) hergestellt werden, wobei eine, in einem Zwischen bereich (22) zwischen der Hülle (21) und dem Bauteil (2) be findliche, aus dem wenigstens einen pulverförmigen Ausgangs material (5) gebildete Füllung (23) mit einer im Vergleich zu dem Bauteil (2) und der Hülle (21) geringeren Festigkeit ver sehen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverschichten (4) derart lokal mittels der zumindest einen Schichtauftragsvorrichtung (3) schichtweise aufgetragen werden, dass die Hülle (21) aus jeweiligen Schichtrandberei chen (24) der Pulverschichten (4) hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich- net, dass die Hülle (21) mit wenigstens einer, in Richtung des Bauteils (2) orientierten Verjüngung (25) hergestellt wird .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Hülle (21) bei deren Herstellung zu mindest bereichsweise mit einer geringeren Strahlungsintensi tät mit dem zumindest einen Hochenergiestrahl (9) bestrahlt wird als das Bauteil (2) .
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