WO2023051867A1 - Herstellungssystem und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils innerhalb eines aufbaubereichs eines pulverbetts - Google Patents

Herstellungssystem und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils innerhalb eines aufbaubereichs eines pulverbetts Download PDF

Info

Publication number
WO2023051867A1
WO2023051867A1 PCT/DE2022/100696 DE2022100696W WO2023051867A1 WO 2023051867 A1 WO2023051867 A1 WO 2023051867A1 DE 2022100696 W DE2022100696 W DE 2022100696W WO 2023051867 A1 WO2023051867 A1 WO 2023051867A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coater
defect
unit
powder bed
area
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/100696
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis Jutkuhn
Heiko Blunk
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Publication of WO2023051867A1 publication Critical patent/WO2023051867A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/60—Planarisation devices; Compression devices
    • B22F12/67—Blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/214—Doctor blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/14—Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing system and a method for the additive manufacturing of a component within a build-up area of a powder bed.
  • Manufacturing systems for the additive manufacturing of a component within a build-up area of a powder bed are known in principle.
  • the underlying method can be, for example, selective laser melting, also referred to as laser powder bed fusion (LPBF), electron beam melting, also referred to as electron beam melting, or binder jetting.
  • LPBF laser powder bed fusion
  • electron beam melting also referred to as electron beam melting
  • binder jetting binder jetting
  • the material to be processed is applied in powder form as a thin layer within a construction space on a base plate that can usually be lowered.
  • the powdered material can be remelted locally by means of radiation, for example laser radiation, electron beams or heating radiation, and forms a solid layer of material after solidification.
  • the powdered material can be bonded locally. Subsequently, the base plate by the amount one layer thick and powder is applied again, which is also remelted.
  • This powder application usually takes place by distributing powder.
  • the powder is provided within the construction space and then evenly distributed in the process level with a layer-applying element.
  • the layer-applying element can be, for example, a steel, rubber or ceramic blade or a brush, in particular made of a carbon fiber material.
  • High-quality components can only be manufactured with a powder bed surface that is as homogeneous as possible.
  • the wear and damage that may occur usually lead to an uneven layer application and accordingly to unstable process conditions, which result in inhomogeneous material properties and quality losses of the manufactured component over the component height. If necessary, the damage to the powder-applying elements means that the layer-applying element has to be changed manually. The process is interrupted for this.
  • a further disadvantage of the existing manufacturing systems is that the quality of the manufactured components depends to a large extent on the expertise and experience of the operator.
  • Powder bed-based manufacturing processes are also characterized by long production times.
  • One goal in using such manufacturing systems is to be able to produce components overnight so that no labor costs are incurred during this time.
  • a defect in the layer-applying elements means that an error is not recognized until the next day. At this point in time, it is usually no longer possible to rectify this error, so that the component or components produced in a construction job represent or represent rejects.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a manufacturing system for the additive manufacturing of a component within a build-up area of a powder bed, comprising a build space in which the powder bed can be formed, and a coater unit with a coater element for forming a flat powder bed surface, wherein the coater unit is arranged and designed to set a position of the coater element without an operator in such a way that the powder bed surface of the build-up area can be formed independently of a defect in the coater element.
  • the invention is based, inter alia, on the knowledge that a defect in the layer-applying coater element can lead to quality defects, this being the case in particular with larger components.
  • the invention is also based on the finding that the previous static application of the coater element does not meet the requirements.
  • the invention is also based on the finding that any defect in the coater element has a quality-reducing potential if it is not immediately recognized and rectified. This results in the need for permanent monitoring.
  • permanent manual monitoring is not economical to operate.
  • the time lag between the occurrence of a defect and a response to compensate for it is crucial.
  • a component layer is usually formed within 30 seconds, so that there is a time delay between the occurrence of the defect and the reaction Compensation, even if this lasts only a few minutes, usually leads to an irreparable loss of quality.
  • the invention provides for an operator-free adjustable position of the
  • the component can be manufactured within the build-up area without the defect in the coating element having a negative impact on the powder bed surface there.
  • the manufacturing system includes the installation space in which the powder bed can be formed.
  • the installation space can be designed as a chamber, for example, so that additive manufacturing within a protective gas atmosphere is possible, for example.
  • the installation space is preferably designed in such a way that powder can be brought into it.
  • the construction space is designed in such a way that the powder bed can be formed in it, so that it has a table that can be lowered, for example.
  • the production system also has the coater unit with the coater element for forming an even powder bed surface.
  • the coater element is arranged in particular on the coater unit. This arrangement is preferably variable. It is particularly preferred that the coater element is arranged to be movable relative to the coater unit. For example, the coater element can be arranged on the coater unit so that it can be pushed out. In addition, it is preferred that the coater element is designed to be movable orthogonally to a feed direction of the coater element, in particular in the horizontal direction. Furthermore, the coating element can be adjustable, orientable and/or calibratable orthogonally to the feed direction.
  • the coater element can be designed, for example, in the shape of a blade to form the flat powder bed surface. It is particularly preferred that the coating element extends at least over a width of the powder bed, the width preferably being essentially orthogonal to a feed direction of the coating unit and/or the coating element is aligned. It is particularly preferred that the coating element has a straight edge for forming the level powder bed surface.
  • the coater unit is arranged and designed to adjust the position of the coater element without an operator in such a way that the powder bed surface of the build-up area can be formed independently of a defect in the coater element. This means in particular that a defect in the coating element does not affect the powder bed surface in the
  • the powder bed surface is flat in the area in which the powder is exposed, for example with a laser.
  • the build-up area is in particular the area of the powder bed in which the component is manufactured or built up. Furthermore, the build-up area can be defined in that the powder is exposed within the build-up area. The build-up area can be delimited from the rest of the powder bed, for example, by connecting the outermost and adjacent exposure points to one another. Generally defined, the build-up area is the area of the powder bed in which an unevenness of the powder bed surface has a quality-reducing effect on the component to be manufactured.
  • a flat powder bed surface is to be understood in the sense of the person skilled in the art.
  • a flat powder bed surface does not mean mathematical flatness, but a roughness of the powder bed surface, which is defined in particular by the powder particle size, the statistical distribution of the powder particles in the powder bed surface and/or the packing density of the powder particles.
  • the powder bed surface required for the additive manufacturing of a component is also characterized by evenness and uniformity, so that an inhomogeneity, for example caused by a defect on the coater element, degrades such a powder bed surface.
  • the defect of the coater element can be a notch on the working side of the coater element facing the powder bed surface. Such a notch would result in a corresponding powder bed surface.
  • the position of the coater element can be set without an operator.
  • the position of the coater element can be, for example, a relative position of the coater element in the installation space and/or a relative position to a das
  • Coater element holding support unit of the coater unit is to be understood in particular as a setting that does not require an operator.
  • the position of the coater element can be adjusted automatically.
  • the position of the coater element can be adjusted without an operator by moving the coater element and then using it again or by replacing the coater element and inserting a new coater element, in particular by replacing the coater element.
  • the defect can be detected, in particular with a detection device.
  • the defect can also be predicted, for example on the basis of expected wear, so that the position of the coater element is adjusted at predefined time intervals, in particular the coater element is replaced.
  • the position of the coater element can be adjusted by an operator of the production system causing this, for example by manual input to a control device explained below.
  • the production system has an exposure unit for selectively melting the powder bed.
  • the exposure unit can be a laser unit or an electron beam unit, for example.
  • the production system preferably comprises a binder unit for applying a binder.
  • a preferred embodiment of the production system is characterized in that the coater unit is arranged and designed in such a way that a defect section of the coater element having the defect can be guided past the build-up area.
  • the defect section can be guided past the built-up area.
  • the coater element can preferably be moved relative to the coater unit, so that it can be moved back and forth, for example, in particular orthogonally to the feed direction.
  • a defect in a central section of the coating element can be shifted to a lateral area of the powder bed, in which, for example, the build-up area is not located.
  • the position of the coater element can also be varied as a function of a position and a size of the build-up area.
  • the coater unit is arranged and designed in such a way that the coater element and/or a working section of the coater element is arranged on the coater unit in an exchangeable manner.
  • the defective section of the coating element can preferably be guided past the built-up area and the coating element is arranged in an exchangeable manner.
  • An unattended exchange of the coater element can take place in different ways, as will be explained in more detail below.
  • a working section of the coating element can be exchangeable, in that the coating element is designed, for example, in the form of a strip and/or so that it can be wound.
  • the production system is preferably designed in such a way that after removal of the coating element with the defect, a further, preferably defect-free, coating element can be arranged.
  • Another preferred embodiment of the production system includes a control device that is set up to control the coater unit in such a way that the position of the coater element is adjusted such that the powder bed surface of the build-up area is formed independently of the defect in the coater element.
  • the above-described functionality of the coater unit can be implemented in an efficient manner, in particular, by a control device which is coupled to the coater unit in terms of signaling, for example. In particular, the ability to automate and thus the unmanned use of the production system is further improved.
  • control device is set up to control the coater unit depending on a position of the build-up area in such a way that the defect is guided past the build-up area or the coater element is exchanged.
  • the position of the build area is usually known, since the build area is usually defined when the component is programmed.
  • the control device can thus be provided with information characterizing the construction area as such and the position of the construction area.
  • the control device data representing the construction area and / or the position of the construction area of a
  • control device controls the coater unit as a function of the position of the build-up area
  • the position of the coater element can be set precisely and without an operator.
  • the control device is preferably set up in such a way that, depending on the size of the build-up area and/or the position of the build-up area, the
  • Coating element or the coating element is guided past the build-up area. In this way, the quality of the component to be manufactured can be ensured, rejects avoided and costs saved.
  • Another preferred embodiment of the production system is characterized in that it includes a detection device for detecting the defect, the control device being coupled to the detection device and the coater unit in terms of signals and set up to control the coater unit depending on the defect. It is particularly preferred that the coater unit is controlled depending on a position of the defect.
  • the detection device can, for example, provide data that represents the state of the layer application element and/or a defect and/or a position of the defect on it.
  • the control device is set up to receive this data. Based on the data representing the defect, the control device controls the coater unit.
  • control device preferably sends a control signal to the coater unit, wherein the control signal preferably controls the coater unit in such a way that the defect essentially does not affect the powder bed surface in the build-up area. It can thus be ensured that the defect is located outside the build-up area during the formation of the flat powder bed surface.
  • the detection device is arranged and designed to detect the defect based on a property of the powder bed surface and/or based on a property of the coater element. It is preferred that the detection device is designed for optical monitoring.
  • the property of the powder bed surface can be, for example, an elevation, a score, a groove, an unevenness and/or a waviness, in particular a chatter mark, for example in the feed direction.
  • the property of the coating element can generally be an irregularity on a working side of the coating element facing the powder bed. This can be a notch, for example.
  • the detection device is a line scanner.
  • the detection device can be a light field camera. Line scanners and light field cameras advantageously enable a property of the powder bed surface to be recognized.
  • the detection device can have a line camera or be designed as such.
  • the detection device can have a light barrier or be designed as a light barrier.
  • Another preferred embodiment of the production system is characterized in that the coater unit is rotatable about an axis of rotation and has an outer peripheral surface on which the coater element is arranged in such a way that the coater element can be replaced without an operator by rotating the coater unit about the axis of rotation.
  • two or more coater elements can be arranged on the outer peripheral surface, so that rotation of the coater unit causes one of the coater elements to rotate through another
  • Coating element is replaced.
  • the coater unit is arranged such that the coater element is moved from a working position to an exchange position by rotating the coater unit and the coater element is exchanged for another coater element in the exchange position.
  • the coater unit can be coupled to the coater magazine, explained in more detail below, and the feed unit in such a way that the coater element can be exchanged.
  • the axis of rotation of the coater unit is preferably aligned essentially horizontally. In addition, it is preferred that the axis of rotation is aligned essentially orthogonally to a feed direction of the coater unit. In addition, it is preferred that the coater unit is rotatably arranged so that it can be locked in place so that it can be locked in predetermined positions. It can thus be ensured that a coater element forming the flat powder bed surface is in a predetermined
  • Position can be arranged.
  • the production system comprises a coater magazine for storing two or more coater elements and a feed unit that is arranged and designed to feed one of the two or more coater elements to the coater unit.
  • a production system with a coater magazine and a feed unit is that a large number of coater elements can be provided.
  • the production system can produce or complete the component, several components and/or construction jobs for a long time without an operator.
  • the feed unit comprises a gripping unit which is arranged and designed to fix a coater element located in the coater magazine and to feed it to the coater unit in such a way that the coater element arranged on the coater unit is pushed out by the coater element gripped.
  • the feed unit and/or the coater unit can have one, two or more driven rollers, which are arranged in such a way that the coater elements can be exchanged.
  • the coating element is designed in the form of a strip and is arranged on the coating unit such that it can be moved in at least one direction.
  • a band-shaped coating element can be used to ensure with little effort that this defect is essentially not used to form the powder bed surface within the build-up area.
  • the band-shaped coating element is arranged so that it can be moved in two directions, in particular is arranged so that it can be moved back and forth.
  • a further preferred development of the production system is characterized in that the coater element is designed to be wound, and the coater unit has two spaced-apart, rotationally movable winding elements for winding and unwinding the windable coater element.
  • the coating element can be continuously renewed by means of the winding elements.
  • the winding elements rotate and thus wind and unwind the coater element so that a portion of the coater element can be used without defect to form the powder bed surface.
  • the winding elements can be designed, for example, as discs, rollers or drums.
  • control device is set up to control one or both of the winding elements depending on a detection of a defect.
  • One or both of the winding elements are preferably coupled to a drive, for example an electric motor.
  • the production system comprises a conditioning unit which can be brought into contact with a working side of the coater element and which is arranged and configured to reduce or eliminate the defect of the coater element.
  • the coating element is arranged so that it can be tracked.
  • the conditioning unit can be, for example, a cutting element, a grinding unit, a filing unit, a milling unit and/or a shearing unit. It is particularly preferred that a coating element made of rubber or comprising rubber can be processed by a cutting element. In addition, steel or ceramic coater elements can be conditioned with a grinding unit so that the defect is reduced or eliminated.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a method for the additive manufacturing of a component within a build-up area of a powder bed, comprising the steps: generating a flat powder bed surface with a coater element and adjusting a position of the coater element without an operator in such a way that the powder bed surface of the build-up area is independent formed by a defect in the coater element.
  • a preferred embodiment variant of the method provides that the unattended adjustment of the position of the coater element is an exchange and/or a movement of the coater element.
  • the movement takes place, in particular, orthogonally to a feed direction of the coater element.
  • a further preferred embodiment of the method includes the step: detecting a defect in the coating element, in particular based on a property of the powder bed surface and/or a property of the coating element, the position of the coating element being adjusted after the detection of the defect.
  • the method and its possible developments have features or method steps that make them particularly suitable for being used for a production system and its developments.
  • FIG. 1 a schematic, two-dimensional view of an exemplary embodiment of a production system
  • FIG. 2 a schematic, two-dimensional view of a further exemplary embodiment of a production system
  • FIG. 3 a schematic, two-dimensional view of a further exemplary embodiment of a production system
  • FIG. 4 a schematic, two-dimensional plan view of the production system shown in FIG. 1;
  • FIG. 5 a schematic, two-dimensional sectional view of the production system shown in FIG. 1;
  • FIG. 6 a further schematic, two-dimensional sectional view of the production system shown in FIG. 1 with a coater element that is moved compared to FIG. 5;
  • FIG. 7 a schematic, three-dimensional view of an exemplary embodiment of a coater magazine and a feed unit
  • FIG. 8 a schematic, three-dimensional view of an exemplary embodiment of a coater unit
  • FIG. 9 a schematic, three-dimensional view of a further exemplary embodiment of a coater unit.
  • FIG. 10 a schematic view of an exemplary embodiment of a method.
  • the manufacturing system 1, 1', 1" shown in Figures 1 - 3 is designed for the additive manufacturing of a component 2 within a construction area 4 of a powder bed 6.
  • the manufacturing system 1, 1', 1" comprises a construction space 5 in which the powder bed 4 was trained.
  • the powder bed 4 comprises the powder 8 which is selectively melted using an exposure unit 24 .
  • the installation space 5 is formed, among other things, by a machine frame 14 and a table 10 .
  • the table 10 is coupled to a support unit 12 with which the table 10 can be lowered.
  • the production system 1, 1′, 1′′ also includes a coater unit 16 which has a first coater element 18, 18′, 18′′.
  • the coater unit 16 can be moved back and forth in the feed direction V with the coater elements 18, 18', 18''. As a result, an even powder bed surface 20 is formed by means of the coater elements 18, 18′, 18′′.
  • the powder bed surface 20 is, in particular, flat, since the coating element 18, 18', 18", 26 has a straight edge.
  • the one with the coater element 18, 18'. 18", 26 formed powder bed surface as flat as possible.
  • an even powder bed surface is generally not possible if the coater element 18, 18', 18", 26 has a defect 34 shown in FIGS. 4-6.
  • the defect 34 affects the powder bed surface 20 .
  • a groove 44 can be introduced through the defect 34 in the powder bed surface.
  • the groove 44 is shown in FIG.
  • the powder bed surface 20 is not completely flat in the build-up area 4 and the quality of the component 2 produced can be reduced.
  • the coater unit 16 is advantageously arranged and configured in the production system 1, 1′, 1′′ in order to position the coater element 18, 18′. 18", 26 in such a way that the powder bed surface 20 of the build-up area 4 can be formed independently of a defect 34 in the coater element 18, 18', 18", 26.
  • a defect section 32 of the coating element 18, 26 showing the defect 34 can be guided past the build-up area 4, namely by setting a lateral offset. This is represented by the dashed lines
  • the coater elements 18 can be shifted in the width B direction.
  • the defect 34 and the defect portion 32 in the B direction can also be shifted so that the defect 34 does not affect the powder bed surface in the build-up area 4 .
  • the Roman numerals I., II. and III different points in time of the movement of the coater unit 16 and the coater element 18 are shown. In particular, it can be seen that the groove 44* caused by the shifted coater element 18 does not extend through the
  • Construction area 4 extends.
  • the coater unit 16 is arranged such that it can rotate about an axis of rotation and has an outer peripheral surface.
  • a total of eight coating elements 18 ′, 26 are arranged on the outer peripheral surface in such a way that rotation of the coating unit 16 about the axis of rotation causes one of the two or more
  • Coating elements 18', 26 can be exchanged without the need for an operator.
  • the coater unit 16 can be moved with a feed direction 22 .
  • FIG. 3 also shows a conditioning unit 28 that can be brought into contact with a working side of the coater element 18′′.
  • the conditioning unit 28 is arranged and designed to reduce or eliminate the defect 34 of the coater element 18′′.
  • the coater element 18" is arranged so that it can be tracked.
  • the production system 1, 1', 1" also includes a control device 30, which is set up to control the coater unit 16 in such a way that the position of the coater element 18, 18', 18', 26 is adjusted in such a way that the powder bed surface 20 of the build-up area 4 is formed independently of the defect 34 of the coater element 18, 26.
  • the control device 30 is also set up to control the coater unit 16 depending on a position of the build-up area 4 in such a way that the defect 34 is guided past the build-up area.
  • the production system 1, 1′, 1′′ includes a detection device 46 for detecting the defect 34.
  • the detection device 46 can be a light field camera, for example.
  • the control device 30 is coupled in terms of signals to the detection device 46 and the coater unit 16 .
  • control device 30 is set up to control the coater unit as a function of the defect 34, in particular as a function of the position of the defect 34. This means that the powder bed surface 20 of the build-up area 4 can be formed independently of the defect 34 of the coater element 18, 18', 18', 26.
  • the powder bed surface 20 of the build-up area 4 namely the area in which exposure takes place with the exposure unit 24, is influenced by the defect 34. If this is recognized in good time, for example in situation I of FIG. 4, the coater element 18 can be displaced in the direction of the width B, so that it is in the position shown in FIG. As a result, the defect 34 is shifted in the direction of the width B and thus in situation II. outside the build-up area 4. As a result, the defect 34 is not detrimental to the quality of the component 2.
  • FIG. 7 shows a coater magazine 36 in which a large number of coater elements 18 are stored.
  • the coater elements 18 are fed to the coater unit 16 by means of a feed unit 38.
  • a coater element 18 that is defective and needs to be replaced can be disposed of with the disposal unit 48 and is preferably not to be fed back into the magazine.
  • FIG. 16 A further embodiment variant of a coater unit 16 is shown in FIG.
  • the coater unit 16 has a band-shaped coater element 18 which is arranged in the coater unit 16 so that it can be moved in one direction.
  • the coating unit 16 has two winding elements 40, 42 which are spaced apart from one another and are arranged such that they can be rotated.
  • the winding elements 40, 42 are coupled to a drive.
  • the coater element 18 is wound up by rotating the winding element 42 .
  • the coater element 18 moves in the direction of the lower longitudinal edge of the coater unit 16.
  • a working section of the coater element can be exchanged and, on the other hand, a defective section with a defect can be guided past the build-up area 4.
  • the coater unit 16 shown in FIG. 9 has an essentially analogous to the coater element 18 shown in FIG.
  • the coater element 18 protrudes on a flat side of the coater unit 16 .
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a method.
  • step 100 an even powder bed surface 20 is formed with a coater element 18, 18', 18", 26. This can also be done several times and in particular sequentially with one exposure.
  • step 102 a defect 34 of the coater element 18, 18', 18", 26 is detected, in particular based on a property of the powder bed surface 20.
  • step 104 a position of the coater element 18, 18', 18", 26 is set without an operator such that that the powder bed surface 20 of the build-up area 4 can be formed independently of a defect 34 of the coater element 18, 18', 18", 26.
  • this high-quality component 2 can also be manufactured economically, since in particular an operator-free adjustment of the position of the coater element 18, 18', 18", 26 is possible.
  • an operator-free adjustment of the position of the coater element 18, 18', 18", 26 is possible.
  • either the use of a coater element 18, 18', 18", 26 with a defect can be avoided or the defect 34 of the coater element can be avoided

Abstract

Die Erfindung betrifft Herstellungssystem (1) zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs (4) eines Pulverbetts (6), umfassend einen Bauraum (5), in dem das Pulverbett ausbildbar ist, und eine Beschichtereinheit (16) mit einem Beschichterelement zur Ausbildung einer ebenen Pulverbettoberfläche (20), wobei die Beschichtereinheit (16) angeordnet und ausgebildet ist, um eine Position des Beschichterelements (18, 18', 18", 26) derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbettoberfläche (20) des Aufbaubereichs (4) unabhängig von einem Defekt des Beschichterelements (18, 18', 18", 26) ausbildbar ist.

Description

Herstellungssystem und Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts
Die Erfindung betrifft ein Herstellungssystem und ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts.
Herstellungssysteme zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts sind grundsätzlich bekannt. Das zugrunde liegende Verfahren kann beispielsweise ein selektives Laserschmelzen, auch als Laser Powder Bed Fusion (LPBF) bezeichnet, ein Elektronenstrahlschmelzen, auch als Electron Beam Melting bezeichnet, oder ein Binder Jetting sein.
Das zu verarbeitende Material wird in Pulverform als eine dünne Schicht innerhalb eines Bauraums auf einer in der Regel absenkbaren Grundplatte aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff kann mittels Strahlung, beispielsweise Laserstrahlung, Elektronenstrahlung oder Heizstrahlung lokal umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Darüber hinaus kann der pulverförmige Werkstoff lokal verklebt werden. Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen, das ebenfalls umgeschmolzen wird.
Dieser Pulverauftrag erfolgt üblicherweise durch eine Verteilung von Pulver. Das Pulver wird beispielsweise innerhalb des Bauraums bereitgestellt und anschließend mit einem schichtauftragenden Element in der Prozessebene gleichmäßig verteilt. Das schichtauftragende Element kann beispielsweise eine Stahl-, Gummi- oder Keramikklinge oder eine Bürste, insbesondere aus einem Kohlenfaserwerkstoff, sein. Qualitativ hochwertige Bauteile können lediglich mit einer möglichst homogenen Pulverbettoberfläche hergestellt werden.
Durch die Reibung zwischen Pulverwerkstoff und dem schichtauftragenden Element und durch partiell aus dem Pulverbett herausragende Bauteilabschnitte, beispielsweise durch den selektiven Schmelzprozess hervorgerufene Überhöhungen von gefügtem Material, kommt es sowohl zum Verschleiß als auch zu prozessbeeinträchtigenden Beschädigungen an den pulverauftragenden Elementen. Diese Beschädigungen verstärken sich üblicherweise über die Dauer des schichtweisen iterativen Fertigungsprozesses.
Der Verschleiß und die Gefahr von Beschädigungen nehmen mit steigender Bauteilhöhe kontinuierlich zu. Dennoch können Beschädigungen bereits initial vorhanden sein, die beispielsweise beim Rüsten oder beim Einstellen der ersten Pulverschicht auf einer Bauplattform entstehen können.
Der Verschleiß und die unter Umständen auftretenden Beschädigungen führen in der Regel zu einem ungleichmäßigen Schichtauftrag und dementsprechend zu instabilen Prozessbedingungen, welche in inhomogenen Materialeigenschaften und Qualitätsverlusten des hergestellten Bauteils über die Bauteilhöhe resultieren. Gegebenenfalls führen die Beschädigungen an den pulverauftragenden Elementen dazu, dass ein manueller Wechsel des schichtauftragenden Elementes erforderlich ist. Hierfür wird der Prozess unterbrochen.
Ein frühzeitiger Abbruch einzelner Bauteile oder auch ein Abbruch des vollständigen Bauprozesses aufgrund unzureichender Bauteilqualität wäre unumgänglich. Die fehlende Erfassung und Überwachung des im laufenden Prozess veränderlichen Zustands des schichtauftragenden Elements, welches einen Einfluss auf die Qualität und Reproduzierbarkeit des Schichtauftrags hat, stellt weitere Herausforderungen dar.
Ein weiterer Nachteil der bestehenden Herstellungssysteme ist darüber hinaus, dass die Qualität der hergestellten Bauteile maßgeblich von dem Sachverstand und der Erfahrung des Bedieners abhängt.
Pulverbettbasierte Herstellungsverfahren zeichnen sich ferner durch lange Hauptzeiten aus. Es ist ein Ziel bei der Anwendung von derartigen Herstellungssystemen, über Nacht Bauteile herzustellen, sodass während dieser Zeit keine Personal kosten anfallen. Gleichzeitig besteht jedoch in der Nacht ohne den Einsatz von Personal keine Möglichkeit, den Prozess manuell zu überprüfen. Infolgedessen führt ein Defekt an den schichtauftragenden Elementen dazu, dass erst am nächsten Tag ein Fehler erkannt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es in der Regel bereits nicht mehr möglich, diesen Fehler zu beheben, sodass das hergestellte Bauteil oder die hergestellten Bauteile eines Baujobs Ausschuss darstellt bzw. darstellen.
Die DE 10 2020 211 637 A1 , die DE 20 2018 003 678 U1 , die CN 111016172 A und die US 2020/0376762 A1 offenbaren Beschichtersysteme für eine additive Fertigungsanlage.
Es ist eine Anforderung aus der Industrie, möglichst prozesssichere Herstellungssysteme anzuwenden, um qualitativ hochwertige Bauteile zu wirtschaftlichen Bedingungen additiv herzustellen. Insbesondere die Wirtschaftlichkeit derartiger Herstellungssysteme ist im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren, beispielsweise Fräsen oder Drehen, ein Hindernis. Es ist darüber hinaus ein Ziel der Industrie, derartige Herstellungssysteme unabhängig von einem Sachverstand oder einer Erfahrung des Bedieners zu verwenden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungssystem und ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine additive Herstellung von qualitativ hochwertigen Bauteilen unter wirtschaftlichen Bedingungen ermöglicht. Zumindest ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu bestehenden Herstellungssystemen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Herstellungssystem und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Herstellungssystem zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts, umfassend einen Bauraum, in dem das Pulverbett ausbildbar ist, und eine Beschichtereinheit mit einem Beschichter- element zur Ausbildung einer ebenen Pulverbettoberfläche, wobei die Beschichtereinheit angeordnet und ausgebildet ist, um eine Position des Beschichterelements derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbett- oberfläche des Aufbaubereichs unabhängig von einem Defekt des Beschichter- elements ausbildbar ist.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass ein Defekt an dem schichtauftragenden Beschichterelement zu Qualitätsmängeln führen kann, wobei dies insbesondere bei größeren Bauteilen der Fall ist. Der Erfindung liegt darüber hinaus die Erkenntnis zugrunde, dass die bisherige statische Anwendung des Beschichterelements nicht anforderungsgerecht ist.
Der Erfindung liegt darüber hinaus die Erkenntnis zugrunde, dass jeder Defekt am Beschichterelement, sofern er nicht umgehend erkannt und behoben wird, ein qualitätsverminderndes Potenzial hat. Daraus resultiert die Notwendigkeit einer permanenten Überwachung. Eine manuelle permanente Überwachung ist jedoch nicht wirtschaftlich zu betreiben. Der zeitliche Abstand zwischen dem Auftreten eines Defekts und einer Reaktion zur Kompensation dieser ist entscheidend. Eine Bauteilschicht wird in der Regel innerhalb von 30 Sekunden ausgebildet, sodass eine zeitliche Verzögerung zwischen Auftreten des Defekts und Reaktion zur Kompensation, selbst wenn diese lediglich wenige Minuten beträgt, zu einem in der Regel irreparablen Qualitätsverlust führt.
Die Erfindung sieht eine bedienerlos einstellbare Position des
Beschichterelements vor, sodass auftretender Verschleiß und/oder ein Defekt des
Beschichterelements im Wesentlichen keinen Einfluss auf die
Pulverbettoberfläche des Aufbaubereichs hat Infolgedessen kann das Bauteil innerhalb des Aufbaubereichs hergestellt werden, ohne dass der Defekt des Beschichterelements die dortige Pulverbettoberfläche negativ beeinflusst.
Das Herstellungssystem umfasst den Bauraum, in dem das Pulverbett ausbildbar ist. Der Bauraum kann beispielsweise als eine Kammer ausgebildet werden, sodass beispielsweise die additive Herstellung innerhalb einer Schutzgasatmosphäre möglich ist. Ferner ist der Bauraum vorzugsweise derart ausgebildet, dass Pulver in diesen hineinbringbar ist. Insbesondere ist der Bauraum derart ausgebildet, dass in diesem das Pulverbett ausbildbar ist, sodass dieser beispielsweise einen absenkbaren Tisch aufweist.
Das Herstellungssystem weist ferner die Beschichtereinheit mit dem Beschichter- element zur Ausbildung einer ebenen Pulverbettoberfläche auf. Das Beschichterelement ist insbesondere an der Beschichtereinheit angeordnet. Diese Anordnung ist vorzugsweise veränderlich ausgebildet. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Beschichterelement relativ zu der Beschichtereinheit bewegbar angeordnet ist. Beispielsweise kann das Beschichterelement an der Beschichtereinheit herausschiebbar angeordnet sein. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Beschichterelement orthogonal zu einer Vorschubrichtung des Beschichterelements beweglich ausgebildet ist, insbesondere in horizontaler Richtung. Ferner kann das Beschichterelement orthogonal zzuu der Vorschubrichtung einstellbar, orientierbar und/oder kalibrierbar sein.
Das Beschichterelement kann zur Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche beispielsweise klingenförmig ausgebildet sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich das Beschichterelement mindestens über eine Breite des Pulverbetts erstreckt, wobei die Breite vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zu einer Vorschubrichtung der Beschichtereinheit und/oder des Beschichterelements ausgerichtet ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Beschichterelement eine gerade Kante zur Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche aufweist.
Die Beschichtereinheit ist angeordnet und ausgebildet, um die Position des Beschichterelements derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbett- oberfläche des Aufbaubereichs unabhängig vvoonn einem Defekt des Beschichterelements ausbildbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Defekt des Beschichterelements keinen Einfluss auf die Pulverbettoberfläche in dem
Bereich hat, in dem das Bauteil hergestellt wird. Dies bedeutet zudem, dass die Pulverbettoberfläche in dem Bereich eben ausgebildet ist, in dem das Pulver, beispielsweise mit einem Laser, belichtet wird.
Der Aufbaubereich ist insbesondere der Bereich des Pulverbetts, in dem das Bauteil hergestellt beziehungsweise aufgebaut wird. Ferner kann der Aufbaubereich dadurch definiert werden, dass innerhalb des Aufbaubereichs das Pulver belichtet wird. Der Aufbaubereich kann beispielsweise gegenüber dem restlichen Pulverbett dadurch abgegrenzt werden, indem die äußersten und benachbarten Belichtungspunkte jeweils miteinander verbunden werden. Ganz allgemein definiert, ist der Aufbaubereich der Bereich des Pulverbetts, in dem eine Unebenheit der Pulverbettoberfläche eine qualitätsmindernde Wirkung auf das herzustellende Bauteil hat.
Eine ebene Pulverbettoberfläche ist im Sinne des Fachmanns zu verstehen. Selbstverständlich ist unter einer ebenen Pulverbettoberfläche keine mathematische Ebenheit zu verstehen, sondern eine Rauheit der Pulverbettoberfläche, die insbesondere durch die Pulverpartikelgröße, die statistische Verteilung der Pulverpartikel in der Pulverbettoberfläche und/oder die Packungsdichte der Pulverpartikel definiert wird.
Die für die additive Herstellung eines Bauteils erforderliche Pulverbettoberfläche zeichnet sich ferner durch Gleichmäßigkeit und Gleichförmigkeit aus, sodass eine Inhomogenität, beispielsweise hervorgerufen durch einen Defekt am Beschichterelement, eine solche Pulverbettoberfläche verschlechtert.
Beispielsweise kann der Defekt des Beschichterelements eine Kerbe an der der Pulverbettoberfläche zugewandten Arbeitsseite des Beschichterelements sein. Eine solche Kerbe würde in einer entsprechend korrespondierenden Pulverbettoberfläche resultieren.
Die Position des Beschichterelements ist bedienerlos einzustellen. Unter der Position des Beschichterelements kann beispielsweise eine relative Position des Beschichterelements im Bauraum und/oder eine relative Position zu einer das
Beschichterelement haltenden Halterungseinheit der Beschichtereinheit sein. Unter einer bedienerlosen Einstellung ist insbesondere eine solche Einstellung zu verstehen, die keinen Bediener benötigt. Beispielsweise ist die Position des Beschichterelements automatisiert einzustellen.
Dass die Position des Beschichterelements bedienerlos einstellbar ist, kann durch unterschiedliche Maßnahmen ermöglicht werden. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann die bedienerlos einstellbare Position des Beschichterelements durch ein Bewegen des Beschichterelements und einer anschließend weiteren Nutzung oder durch den Austausch des Beschichterelements und Einsetzen eines neuen Beschichterelements, insbesondere durch eine Erneuerung des Beschichterelements, erfolgen.
Wie im Folgenden näher erläutert, kann der Defekt erkannt werden, insbesondere mit einer Erkennungsvorrichtung. Alternativ kann der Defekt auch prognostiziert werden, beispielsweise auf Grundlage eines zu erwartenden Verschleißes, sodass die Position des Beschichterelements in vordefinierten Zeitabständen eingestellt wird, insbesondere das Beschichterelement ausgetauscht wird. Darüber hinaus kann die Position des Beschichterelements eingestellt werden, indem ein Bediener des Herstellungssystems dies veranlasst, beispielsweise durch eine manuelle Eingabe an einer im Folgenden erläuterten Steuerungsvorrichtung.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Herstellungssystem eine Belichtungs- einheit zum selektiven Aufschmelzen des Pulverbetts aufweist. Die Belichtungs- einheit kann beispielsweise eine Lasereinheit oder eine Elektronenstrahleinheit sein. Ferner vorzugsweise umfasst das Herstellungssystem eine Bindereinheit zum Applizieren eines Binders.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschichtereinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein den Defekt aufweisender Defektabschnitt des Beschichterelements an dem Aufbaubereich vorbeiführbar ist.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass durch ein Bewegen des Beschichterelements orthogonal zu einer Vorschubrichtung, insbesondere in horizontaler Richtung, des Beschichterelements der Defektabschnitt an dem Aufbaubereich vorbeiführbar ist.
Hierfür ist das Beschichterelement vorzugsweise relativ zu der Beschichtereinheit bewegbar, sodass dieses beispielsweise hin- und herbewegbar, insbesondere orthogonal zu der Vorschubrichtung, ist.
Somit kann beispielsweise ein Defekt in einem mittleren Abschnitt des Beschichterelements in einen seitlichen Bereich des Pulverbetts verschoben werden, indem sich beispielsweise der Aufbaubereich nicht befindet. Somit kann insbesondere auch, wie im Folgenden noch näher dargestellt wird, in Abhängigkeit einer Position und einer Größe des Aufbaubereichs die Position des Beschichterelements variiert werden.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die Beschichtereinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das Beschichterelement und/oder ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements austauschbar an der Beschichtereinheit angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Defektabschnitt des Beschichterelements an dem Aufbaubereich vorbeiführbar und das Beschichterelement ist austauschbar angeordnet. Ein bedienerloses Austauschen des Beschichterelements kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements kann austauschbar sein, indem das Beschichterelement beispielsweise bandförmig und/oder wickelbar ausgebildet ist. Das Herstellungssystem ist ferner vorzugsweise derart ausgebildet, dass nach einem Entfernen des Beschichterelements mit dem Defekt ein weiteres, vorzugsweise defektfreies, Beschichterelement anordenbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems umfasst eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die Beschichtereinheit derart anzusteuem, dass die Position des Beschichterelements derart eingestellt wird, dass die Pulverbettoberfläche des Aufbaubereichs unabhängig von dem Defekt des Beschichterelements ausgebildet wird. Insbesondere durch eine Steuerungsvorrichtung, die beispielsweise mit der Beschichtereinheit signaltechnisch gekoppelt ist, kann auf effiziente Weise die im Vorherigen beschriebene Funktionalität der Beschichtereinheit realisiert werden. Insbesondere wird die Automatisierbarkeit und somit die bedienerlose Anwendung des Herstellungssystems weiter verbessert.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Beschichtereinheit in Abhängigkeit einer Position des Aufbaubereichs derart anzusteuem, dass der Defekt an dem Aufbaubereich vorbeigeführt oder das Beschichterelement ausgetauscht wird.
Die Position des Aufbaubereichs ist in der Regel bekannt, da der Aufbaubereich üblicherweise bei der Programmierung des Bauteils festgelegt wird. Der Steuerungsvorrichtung kann somit eine Information charakterisierend den Aufbaubereich als solcher sowie die Position des Aufbaubereichs bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung Daten repräsentierend den Aufbaubereich und/oder die Position des Aufbaubereichs von einer
Arbeitsvorbereitung empfangen.
Wenn die Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit der Position des Aufbaubereichs die Beschichtereinheit ansteuert, kann eine zielgenaue bedienerlose Einstellung der Position des Beschichterelements erfolgen. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass in Abhängigkeit der Größe des Aufbaubereichs und/oder der Position des Aufbaubereichs ein Austausch des
Beschichterelements oder ein Vorbeiführen des Beschichterelements an dem Aufbaubereich erfolgt. Somit kann die Qualität des herzustellenden Bauteils sichergestellt, Ausschuss vermieden und Kosten eingespart werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine Erkennungsvorrichtung zur Erkennung des Defekts umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung mit der Erkennungsvorrichtung und der Beschichtereinheit signaltechnisch gekoppelt und eingerichtet ist, die Beschichtereinheit in Abhängigkeit des Defekts zu steuern. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Beschichtereinheit in Abhängigkeit einer Position des Defekts gesteuert wird. Die Erkennungsvorrichtung kann beispielsweise Daten bereitstellen, die den Zustand des Schichtauftragselements und/oder einen Defekt und/oder eine Position des Defekts an diesem repräsentieren. Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere eingerichtet, diese Daten zu empfangen. Auf Grundlage der Daten repräsentierend den Defekt, steuert die Steuerungsvorrichtung die Beschichtereinheit. Hierfür sendet die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise ein Steuersignal an die Beschichtereinheit, wobei das Steuersignal die Beschichtereinheit vorzugsweise derart steuert, dass der Defekt die Pulverbettoberfläche im Aufbaubereich im Wesentlichen nicht beeinflusst. Somit kann sichergestellt werden, dass sich der Defekt während der Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche außerhalb des Aufbaubereichs befindet.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Erkennungsvorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, den Defekt, basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbett- oberfläche und/oder basierend auf einer Eigenschaft des Beschichterelements zu erkennen. Es ist bevorzugt, dass die Erkennungsvorrichtung zur optischen Überwachung ausgebildet ist.
Die Eigenschaft der Pulverbettoberfläche kann beispielsweise eine Erhöhung, eine Riefe, eine Rille, eine Unebenheit und/oder eine Welligkeit, insbesondere eine Rattermarke, beispielsweise in Vorschubrichtung, sein.
Die Eigenschaft des Beschichterelements kann allgemein eine Unregelmäßigkeit an einer dem Pulverbett zugewandten Arbeitsseite des Beschichterelements sein. Dies kann beispielsweise eine Kerbe sein.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Erkennungsvorrichtung ein Linienscanner ist. Darüber hinaus kann die Erkennungsvorrichtung eine Lichtfeldkamera sein. Linienscanner und Lichtfeldkameras ermöglichen in vorteilhafter Weise eine Erkennung einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche.
Alternativ oder ergänzend kann die Erkennungsvorrichtung eine Zeilenkamera aufweisen oder als eine solche ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Erkennungsvorrichtung eine Lichtschranke aufweisen oder als eine Lichtschranke ausgebildet sein. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschichtereinheit um eine Rotationsachse drehbar angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche aufweist, aann der das Beschichterelement derart angeordnet ist, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit um die Rotationsachse das Beschichterelement bedienerlos austauschbar ist.
Beispielsweise können an der Außenumfangsfläche zwei oder mehr Beschichterelemente angeordnet sein, sodass durch eine Drehung der Beschichtereinheit eines der Beschichterelemente durch ein weiteres
Beschichterelement ausgetauscht wird.
Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass die Beschichtereinheit derart angeordnet ist, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit das Beschichterelement von einer Arbeitsposition in eine Austauschposition bewegt wird und das Beschichterelement in der Austauschposition durch ein weiteres Beschichterelement ausgetauscht wird. Beispielsweise kann die Beschichtereinheit mit dem im Folgenden näher erläuterten Beschichtermagazin und der Zuführeinheit derart gekoppelt sein, dass das Beschichterelement austauschbar ist.
Die Rotationsachse der Beschichtereinheit ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Darüber ist es bevorzugt, dass die Rotationsachse im Wesentlichen orthogonal zu einer Vorschubrichtung der Beschichtereinheit ausgerichtet ist. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Beschichtereinheit einrastbar drehbar angeordnet ist, sodass diese in vorbestimmten Positionen eingerastet werden kann. Somit kann sichergestellt werden, dass ein die ebene Pulverbettoberfläche ausbildendes Beschichterelement in einer vorbestimmten
Position anordenbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Herstellungssystems ist vorgesehen, dass dieses ein Beschichtermagazin zur Bevorratung von zwei oder mehr Beschichterelementen und eine Zuführeinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, eines der zwei oder mehr Beschichterelemente der Beschichtereinheit zuzuführen. Der Vorteil eines Herstellungssystems mit einem Beschichtermagazin und einer Zuführeinheit ist insbesondere, dass eine hohe Anzahl an Beschichterelementen bereitgestellt werden kann. Somit kann das Herstellungssystem eine lange Zeit bedienerlos das Bauteil, mehrere Bauteile und/oder Baujobs herstellen bzw. erledigen.
Es ist bevorzugt, dass die Zuführeinheit eine Greifeinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, ein in dem Beschichtermagazin befindliches Beschichterelement zu fixieren und der Beschichtereinheit derart zuzuführen, dass das an der Beschichtereinheit angeordnete Beschichterelement durch das gegriffene Beschichterelement herausgeschoben wird.
Ferner kann die Zuführeinheit und/oder die Beschichtereinheit ein, zwei oder mehrere angetriebene Rollen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die Beschichterelemente austauschbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Beschichterelement bandförmig ausgebildet ist und in zumindest eine Richtung bewegbar an der Beschichtereinheit angeordnet ist.
Mittels eines bandförmigen Beschichterelements kann mit geringem Aufwand sichergestellt werden, dass dieser Defekt im Wesentlichen nicht zur Ausbildung der Pulverbettoberfläche innerhalb des Aufbaubereichs verwendet wird. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das bandförmige Beschichterelement in zwei Richtungen bewegbar angeordnet ist, insbesondere hin- und herbewegbar angeordnet ist.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass das Beschichterelement wickelbar ausgebildet ist, und die Beschichtereinheit zwei voneinander beabstandete rotatorisch bewegbar angeordnete Wickelelemente zum Auf- und Abwickeln des wickelbaren Beschichterelements aufweist.
Mittels der Wickelelemente kann das Beschichterelement kontinuierlich erneuert werden. Insbesondere nachdem ein Defekt am Beschichterelement erkannt wurde, beispielsweise mit der Erkennungsvorrichtung, können die Wickelelemente sich drehen und somit das Beschichterelement auf- und abwickeln, sodass ein Abschnitt des Beschichterelements ohne Defekt zzuurr Ausbildung der Pulverbettoberfläche verwendet werden kann. Die Wickelelemente können beispielsweise als Scheiben, Walzen oder Trommeln ausgebildet sein.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, eines oder beide der Wickelelemente in Abhängigkeit einer Erkennung eines Defekts zu steuern. Eines oder beide der Wickelelemente sind vorzugsweise mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, gekoppelt.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Herstellungssystem eine mit einer Arbeitsseite des Beschichterelements in Kontakt bringbare Konditioniereinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, den Defekt des Beschichterelements zu verringern oder zu beseitigen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Beschichterelement nachführbar angeordnet ist.
Die Konditioniereinheit kann beispielsweise ein Schneidelement, eine Schleifeinheit, eine Feileinheit, eine Fräseinheit und/oder eine Abschereinheit sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass ein aus Gummi bestehendes oder Gummi umfassendes Beschichterelement von einem Schneidelement bearbeitbar ist. Darüber hinaus können Beschichterelemente aus Stahl oder Keramik mit einer Schleifeinheit konditioniert werden, sodass der Defekt verringert oder behoben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts, umfassend die Schritte: Erzeugen einer ebenen Pulverbettoberfläche mit einem Beschichterelement und bedienerloses Einstellen einer Position des Beschichterelements derart, dass die Pulverbettoberfläche des Aufbaubereichs unabhängig von einem Defekt des Beschichterelements ausgebildet wird.
Dies bedeutet insbesondere, dass sich der Defekt während der Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche außerhalb des Aufbaubereichs befindet. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass der Defekt neben dem Aufbaubereich entlanggeführt wird oder dass das Beschichterelement ausgetauscht wird. Ferner kann das Beschichterelement überarbeitet bzw. erneuert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass das bedienerlose Einstellen der Position des Beschichterelements ein Austausch und/oder ein Bewegen des Beschichterelements ist. Das Bewegen erfolgt insbesondere orthogonal zu einer Vorschubrichtung des Beschichterelements.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst den Schritt: Erkennen eines Defekts des Beschichterelements, insbesondere basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche und/oder einer Eigenschaft des Beschichterelements, wobei das Einstellen der Position des Beschichterelements nach dem Erkennen des Defekts erfolgt.
Das Verfahren und seine möglichen Fortbildungen weisen Merkmale beziehungsweise Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, für ein Herstellungssystem und seine Fortbildungen verwendet zu werden.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen des Herstellungssystems verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems;
Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems;
Figur 3: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems; Figur 4: eine schematische, zweidimensionale Draufeicht auf das in Figur 1 gezeigte Herstellungssystem;
Figur 5: eine schematische, zweidimensionale Schnittansicht des in Figur 1 gezeigten Herstellungssystems;
Figur 6: eine weitere schematische, zweidimensionale Schnittansicht des in Figur 1 gezeigten Herstellungssystems mit einem im Vergleich zu Figur 5 bewegten Beschichterelement;
Figur 7: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispiel- haften Ausführungsform eines Beschichtermagazins und einer Zuführeinheit;
Figur 8: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispiel- haften Ausführungsform einer Beschichtereinheit;
Figur 9: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Beschichtereinheit; und
Figur 10: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das in den Figuren 1 - 3 gezeigte Herstellungssystem 1, 1', 1" ist zur additiven Herstellung eines Bauteils 2 innerhalb eines Aufbaubereichs 4 eines Pulverbetts 6 ausgebildet. Das Herstellungssystem 1, 1', 1" umfasst einen Bauraum 5, in dem das Pulverbett 4 ausgebildet wurde. Das Pulverbett 4 umfasst das Pulver 8, das mit einer Belichtungseinheit 24 selektiv aufgeschmolzen wird.
Der Bauraum 5 wird unter anderem durch ein Maschinengestell 14 und durch einen Tisch 10 ausgebildet. Der Tisch 10 ist mit einer Stützeinheit 12 gekoppelt, mit der der Tisch 10 abgesenkt werden kann. Das Herstellungssystem 1, 1', 1" umfasst ferner eine Beschichtereinheit 16, die ein erstes Beschichterelement 18, 18', 18" aufweist. Das in Figur 2 gezeigte Herstellungssystem 1' umfasst eine Beschichtereinheit 16 mit insgesamt 8 Beschichterelementen, von denen beispielhaft das erste Beschichterelement 18' und ein zweites Beschichterelement 26 referenziert sind.
Die Beschichtereinheit 16 ist mit den Beschichterelementen 18, 18', 18“, 26 in Vorschubrichtung V hin- und herbewegbar. Hierdurch wird mittels der Beschichterelemente 18, 18', 18“, 26 eine ebene Pulverbettoberfläche 20 ausgebildet. Die Pulverbettoberfläche 20 wird insbesondere eben ausgebildet, da das Beschichterelement 18, 18' , 18“, 26 eine gerade Kante aufweist.
Um ein qualitativ hochwertiges Bauteil 2 erzeugen zu können, ist die mit dem Beschichterelement 18, 18'. 18“, 26 ausgebildete Pulverbettoberfläche möglichst eben auszubilden. Eine ebene Pulverbettoberfläche ist jedoch in der Regel nicht möglich, wenn das Beschichterelement 18, 18', 18“, 26 einen in den Figuren 4 -6 gezeigten Defekt 34 aufweist.
Insbesondere aus den Figuren 5 und 6 wird deutlich, dass der Defekt 34 die Pulverbettoberfläche 20 beeinflusst. Beispielsweise kann in der Pulverbett- oberfläche durch den Defekt 34 eine Rille 44 eingebracht werden. In der Figur 4 ist die Rille 44 gezeigt, wobei durch die Position des Defektes 34 an dem Beschichterelement 18 die Rille durch den Aufbaubereich 4 hindurchführt. Somit ist die Pulverbettoberfläche 20 im Aufbaubereich 4 nicht vollständig eben und die Qualität des hergestellten Bauteils 2 kann reduziert sein.
In vorteilhafter Weise ist in dem Herstellungssystem 1, 1' , 1“ die Beschichtereinheit 16 angeordnet und ausgebildet, um eine Position des Beschichterelements 18, 18'. 18“, 26 derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von einem Defekt 34 des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 ausbildbar ist. Dies wird in der Figur 4 dadurch erzielt, dass ein den Defekt 34 aulweisender Defektabschnitt 32 des Beschichterelements 18, 26 an dem Aufbaubereich 4 vorbeiführbar ist, nämlich durch das Einstellen eines seitlichen Versatzes. Dies ist durch die gestrichelt dargestellten
Beschichterelemente 18 verdeutlicht.
Die Beschichterelemente 18 können in Richtung der Breite B verschoben werden. Somit kann der Defekt 34 und der Defektabschnitt 32 in der Richtung B ebenfalls verschoben werden, sodass der Defekt 34 die Pulverbettoberfläche im Aufbaubereich 4 nicht beeinflusst. Mit den römischen Ziffern I., II. und III. sind unterschiedliche Zeitpunkte der Bewegung der Beschichtereinheit 16 und des Beschichterelements 18 dargestellt. Insbesondere ist ersichtlich, dass die durch das verschobene Beschichterelement 18 verursachte Rille 44* sich nicht durch den
Aufbaubereich 4 erstreckt.
Zusätzlich oder alternativ zur Vorbeiführung des Defektabschnitts 32 besteht die Möglichkeit, das Beschichterelement 18, 18', 18“, 26 und/oder einen Arbeitsabschnitt des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 austauschbar an der Beschichtereinheit 16 anzuordnen. Ein austauschbar angeordnetes Beschichter- element 18', 26 ist insbesondere in der Figur 2 gezeigt.
Die Beschichtereinheit 16 ist um eine Rotationsachse drehbar angeordnet und weist eine Außenumfangsfläche auf. An der Außenumfangsfläche sind insgesamt acht Beschichterelemente 18', 26 derart angeordnet, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit 16 um die Rotationsachse eines der zwei oder mehr
Beschichterelemente 18', 26 bedienerios austauschbar ist. Die Beschichtereinheit 16 ist mit einer Vorschubrichtung 22 bewegbar.
In der Figur 3 ist darüber hinaus eine mit einer Arbeitsseite des Beschichterelements 18“ in Kontakt bringbare Konditioniereinheit 28 gezeigt. Die Konditioniereinheit 28 ist insbesondere angeordnet und ausgebildet, den Defekt 34 des Beschichterelements 18“ zu verringern oder zu beheben. Darüber hinaus ist das Beschichterelement 18“ nachführbar angeordnet.
Das Herstellungssystem 1, 1', 1“ umfasst darüber hinaus eine Steuerungs- vorrichtung 30, die eingerichtet ist, die Beschichtereinheit 16 derart anzusteuem, dass die Position des Beschichterelements 18, 18', 18', 26 derart eingestellt wird, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von dem Defekt 34 des Beschichterelements 18, 26 ausgebildet wird.
Die Steuerungsvorrichtung 30 ist ferner eingerichtet, die Beschichtereinheit 16 in Abhängigkeit einer Position des Aufbaubereichs 4 derart anzusteuern, dass der Defekt 34 an dem Aufbaubereich vorbeigeführt wird. Das Herstellungssystem 1, 1', 1“ umfasst eine Erkennungsvorrichtung 46 zur Erkennung des Defekts 34. Die Erkennungsvorrichtung 46 kann beispielsweise eine Lichtfeldkamera sein. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist mit der Erkennungsvorrichtung 46 und der Beschichtereinheit 16 signaltechnisch gekoppelt.
Ferner ist die Steuerungsvorrichtung 30 eingerichtet, die Beschichtereinheit in Abhängigkeit des Defekts 34, insbesondere in Abhängigkeit der Position des Defekts 34, zu steuern. Somit wird erreicht, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von dem Defekt 34 des Beschichterelements 18, 18', 18‘, 26 ausbildbar ist.
In den Figuren 5 und 6 ist die Verschiebung des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 in Richtung der Breite B verdeutlicht. In Figur 5 wird die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4, nämlich dem Bereich, in dem mit der Belichtungseinheit 24 belichtet wird, durch den Defekt 34 beeinflusst. Wenn dies rechtzeitig erkannt wird, beispielsweise in der Situation I. der Figur 4, kann das Beschichterelement 18 in Richtung der Breite B verschoben werden, sodass sich dieses in der Position der Figur 6 befindet. Infolgedessen ist der Defekt 34 in Richtung der Breite B verschoben und somit in der Situation II. außerhalb des Aufbaubereichs 4. Infolgedessen ist der Defekt 34 nicht schädlich für die Qualität des Bauteils 2.
Figur 7 zeigt ein Beschichtermagazin 36, in dem eine Vielzahl an Beschichterelementen 18 vorrätig ist. Mittels einer Zuführeinheit 38 werden die Beschichterelemente 18 der Beschichtereinheit 16 zugeführt Ein defektes und auszutauschendes Beschichterelement 18 kann mit der Entsorgungseinheit 48 entsorgt werden und ist dem Magazin vorzugsweise nicht wieder zuzuführen.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsvariante einer Beschichtereinheit 16 gezeigt. Die Beschichtereinheit 16 weist ein bandförmig ausgebildetes Beschichterelement 18 auf, das in eine Richtung bewegbar in der Beschichtereinheit 16 angeordnet ist. Hierfür weist die Beschichtereinheit 16 zwei voneinander beabstandete, rotatorisch bewegbar angeordnete Wickelelemente 40, 42 auf. Die Wickelelemente 40, 42 sind mit einem Antrieb gekoppelt. Durch eine Drehung des Wickelelements 42 wird das Beschichterelement 18 aufgewickelt. Infolgedessen bewegt sich das Beschichterelement 18 in Richtung der unteren Längskante der Beschichtereinheit 16. Somit kann einerseits ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements ausgetauscht werden und andererseits ein Defektabschnitt mit einem Defekt an dem Aufbaubereich 4 vorbeiführbar sein.
Die in der Figur 9 gezeigte Beschichtereinheit 16 weist ein im Wesentlichen analog zu dem in Figur 8 gezeigten Beschichterelement 18 auf. Das Beschichterelement 18 kragt auf einer flächigen Seite der Beschichtereinheit 16 heraus.
Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens. In Schritt 100 wird eine ebene Pulverbettoberfläche 20 mit einem Beschichterelement 18, 18', 18“, 26 ausgebildet. Dies kann auch mehrmals erfolgen und insbesondere sequenziell mit einer Belichtung. In Schritt 102 wird ein Defekt 34 des Beschichterelements 18, 18', 18", 26 erkannt, insbesondere basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche 20. In Schritt 104 wird eine Position des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 derart bedienerlos eingestellt, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von einem Defekt 34 des Beschichterelements, 18, 18', 18“, 26 ausbildbar ist.
Mit dem im Vorherigen beschriebenen Herstellungssystem 1, 1', 1“ und Verfahren ist die Herstellung von qualitativ hochwertigen Bauteilen 2 mit einem additiven Verfahren möglich. Insbesondere kann dieses qualitativ hochwertige Bauteil 2 auch wirtschaftlich gefertigt werden, da insbesondere eine bedienerlose Anpassung der Position des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 möglich ist. Somit kann entweder die Anwendung eines Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 mit einem Defekt vermieden werden oder der Defekt 34 des Beschichterelements
18, 18', 18“, 26 kann in eine derartige Position bewegt werden, dass diese im Wesentlichen keinen qualitätsmindemden Einfluss auf das herzustellende Bauteil 2 hat. Somit wird allgemein die Herstellung von größeren additiv hergestellten Bauteilen 2 möglich. BEZUGSZEICHEN
1 Herstellungssystem
2 Bauteils
4 Aufbaubereich
5 Bauraum
6 Pulverbett
8 Pulver
10 Tisch
12 Stützeinheit
14 Maschinengestell
16 Beschichtereinheit
18 erstes Beschichterelement
20 Pulverbettoberfläche
22 Vorschubrichtung
24 Belichtungseinheit
26 zweites Beschichterelement
28 Konditioniereinheit
30 Steuerungsvorrichtung
32 Defektabschnitt
34 Defekt
36 Beschichtermagazin
38 Zuführeinheit
40 erstes Wickelelement
42 zweites Wickelelement 44, 44' Rille
46 Erkennungsvorrichtung
48 Entsorgungseinheit
L Bauraumlänge
H Bauraumhöhe
B Bauraumbreite

Claims

ANSPRÜCHE
1. Herstellungssystem (1) zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs (4) eines Pulverbetts, umfassend einen Bauraum (5), in dem das Pulverbett (6) ausbildbar ist, und eine Beschichtereinheit (16) mit einem Beschichterelement (18, 18‘, 18“, 26) zur Ausbildung einer ebenen Pulverbettoberfläche (20),
- wobei die Beschichtereinheit (16) angeordnet und ausgebildet ist, um eine Position des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbettoberfläche (20) des Aufbaubereichs (4) unabhängig von einem Defekt (34) des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) ausbildbar ist.
2. Herstellungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtereinheit (16) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein den Defekt aufweisender Defektabschnitt (32) des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) an dem Aufbaubereich (4) vorbeiführbar ist, und/oder das Beschichterelement (18, 18‘, 18“, 26) und/oder ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) austauschbar an der Beschichtereinheit (16) angeordnet ist.
3. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Steuerungsvorrichtung (30), die eingerichtet ist, die Beschichtereinheit (16) derart anzusteuern, dass die Position des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) derart eingestellt wird, dass die Pulverbettoberfläche (20) des Aufbaubereichs (4) unabhängig von dem Defekt des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) ausgebildet wird.
4. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) eingerichtet ist, die Beschichtereinheit (16) in Abhängigkeit einer Position des Aufbaubereichs (4) derart anzusteuern, dass der Defekt an dem Aufbaubereich vorbeigeführt oder das Beschichterelement (18, 18‘, 18“, 26) ausgetauscht wird.
5. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - eine Erkennungsvorrichtung (46) zur Erkennung des Defekts,
- wobei die Steuerungsvorrichtung (30) mit der Erkennungsvorrichtung und der Beschichtereinheit (16) signaltechnisch gekoppelt und eingerichtet ist, die Beschichtereinheit (16) in Abhängigkeit des Defekts zu steuern.
6. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Erkennungsvorrichtung (46) angeordnet und ausgebildet ist, den Defekt basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche (20) und/oder basierend auf einer Eigenschaft des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) zu erkennen.
7. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Erkennungsvorrichtung (46) ein Linienscanner und/oder eine Lichtfeldkamera ist oder umfasst.
8. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beschichtereinheit (16) um eine Rotationsachse drehbar angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche aufweist, an der das Beschichterelement derart angeordnet ist, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit (16) um die Rotationsachse das Beschichterelement bedienerlos austauschbar ist.
9. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - ein Beschichtermagazin (36) zur Bevorratung von zwei oder mehr Beschichterelementen (18, 18‘, 18“, 26), und - eine Zuführeinheit (38), die angeordnet und ausgebildet ist, eines der zwei oder mehr Beschichterelemente der Beschichtereinheit (16) zuzuführen.
10. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - das Beschichterelement (18, 18‘, 18“, 26) bandförmig ausgebildet und in zumindest eine Richtung bewegbar an der Beschichtereinheit (16) angeordnet ist.
11. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - das Beschichterelement (18, 18‘, 18“, 26) wickelbar ausgebildet ist, und - die Beschichtereinheit (16) zwei voneinander beabstandete rotatorisch bewegbar angeordnete Wickelelemente (40, 42) zum Auf- und Abwickeln des wickelbaren Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) aufweist.
12. Herstellungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - eine mit einer Arbeitsseite des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) in Kontakt bringbare Konditioniereinheit (28), die angeordnet und ausgebildet ist, den Defekt des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) zu verringern oder zu beseitigen.
13. Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs (4) eines Pulverbetts (6), umfassend die Schritte: - Erzeugen einer ebenen Pulverbettoberfläche (20) mit einem Beschichterelement, und - bedienerloses Einstellen einer Position des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) derart, dass die Pulverbettoberfläche (20) des Aufbaubereichs (4) unabhängig von einem Defekt des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) ausgebildet wird.
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch 13, wobei - das bedienerlose Einstellen der Position des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) ein Austausch und/oder ein Bewegen des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) ist.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 13-14, umfassend den Schritt: - Erkennen eines Defekts des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26), wobei das Einstellen der Position des Beschichterelements (18, 18‘, 18“, 26) nach dem Erkennen des Defekts erfolgt.
PCT/DE2022/100696 2021-09-29 2022-09-19 Herstellungssystem und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils innerhalb eines aufbaubereichs eines pulverbetts WO2023051867A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125296.2A DE102021125296A1 (de) 2021-09-29 2021-09-29 Herstellungssystem und Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts
DE102021125296.2 2021-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023051867A1 true WO2023051867A1 (de) 2023-04-06

Family

ID=83508514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2022/100696 WO2023051867A1 (de) 2021-09-29 2022-09-19 Herstellungssystem und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils innerhalb eines aufbaubereichs eines pulverbetts

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021125296A1 (de)
WO (1) WO2023051867A1 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006056422B3 (de) * 2006-11-28 2008-04-17 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Beschichter- oder Ausgleichseinrichtung für eine Bauvorrichtung zur Erstellung von Formteilen aus Baumaterial
US20180200964A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 General Electric Company Method and apparatus for continuously refreshing a recoater blade for additive manufacturing
DE202018003678U1 (de) 2018-08-07 2018-08-23 Eos Gmbh Electro Optical Systems Beschichtungsvorrichtung für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US20190039300A1 (en) * 2017-01-27 2019-02-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Automatic spreader bar blade material positioning for additive manufacturing
CN111016172A (zh) 2019-11-27 2020-04-17 汕头大学 一种带式柔性铺粉刮刀
US20200376762A1 (en) 2019-05-28 2020-12-03 Vulcanforms Inc. Recoater system for additive manufacturing
DE102020211637A1 (de) 2020-09-17 2022-03-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Beschichtersystem für eine additive Fertigungsanlage

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006056422B3 (de) * 2006-11-28 2008-04-17 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Beschichter- oder Ausgleichseinrichtung für eine Bauvorrichtung zur Erstellung von Formteilen aus Baumaterial
US20180200964A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 General Electric Company Method and apparatus for continuously refreshing a recoater blade for additive manufacturing
US20190039300A1 (en) * 2017-01-27 2019-02-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Automatic spreader bar blade material positioning for additive manufacturing
DE202018003678U1 (de) 2018-08-07 2018-08-23 Eos Gmbh Electro Optical Systems Beschichtungsvorrichtung für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US20200376762A1 (en) 2019-05-28 2020-12-03 Vulcanforms Inc. Recoater system for additive manufacturing
CN111016172A (zh) 2019-11-27 2020-04-17 汕头大学 一种带式柔性铺粉刮刀
DE102020211637A1 (de) 2020-09-17 2022-03-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Beschichtersystem für eine additive Fertigungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021125296A1 (de) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005016538B4 (de) Laserbearbeitungsvorrichtung für ein plattenförmiges Werkstück
EP0438609A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Aneinanderschweissen von Stahlblechen mittels Laserstrahlschweissverfahren
AT13360U1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen von Farbe auf einen plattenförmigen Gegenstand
EP3898150B1 (de) Verfahren zur herstellung von halbleiterscheiben mittels einer drahtsäge, drahtsäge und halbleiterscheibe aus einkristallinem silizium
WO2018072877A1 (de) Schienenschleifvorrichtung
AT516183B1 (de) Verfahren zum Schleifen einer Schweißnaht eines Metallbands
DE19740222A1 (de) Vorrichtung zum Führen einer Endlospapierbahn
CH668922A5 (de) Verfahren und vorrichtung fuer die streichbeschichtung einer sich bewegenden materialbahn.
DE102015106517B4 (de) Faserlegekopf
EP1652805B1 (de) Separiervorrichtung
DE112014004799B4 (de) Verfahren zum ln-Scheiben-Schneiden von Rohlingen
WO2023051867A1 (de) Herstellungssystem und verfahren zur additiven herstellung eines bauteils innerhalb eines aufbaubereichs eines pulverbetts
DE2642583A1 (de) Schweissmaschine zum verbinden von bandstahlabschnitten oder -rollen
DE2637827A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestreichen beider seiten einer sich bewegenden materialbahn, vorzugsweise einer papierbahn
WO2016198612A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer blechplatine
DE3509004A1 (de) Bandschleifmaschine
DE19629288C2 (de) Vorrichtung zur gleichmäßigen Oberflächenbearbeitung von felgenartigen Körpern
DE3111609C2 (de) Vorrichtung zum mechanischen Abschleifen und zugleich zum elektrolytischen Polieren von bandförmigen Werkstücken aus Metall
EP3976426B1 (de) Verfahren zum betreiben einer fahrzeugbehandlungsanlage, fahrzeugbehandlungsanlage, verwendung einer fahrzeugbehandlungsanlage, und computerprogrammprodukt
DE102011008123A1 (de) Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung plattenförmiger Werkstücke
DE19602934C2 (de) Lackzwischenschleifanlage
EP0571816B1 (de) Kantenanleimmaschine
DE102018208025A1 (de) Nivelliervorrichtung, Fertigungsanlage und Verfahren
DE19944703A1 (de) Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn
EP2119516B1 (de) Verfahren zur Markierung von Blechen und markierungsabhängiger Schweissung von Behälterzargen aus solchen Blechen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22782837

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1