DE102007048385B3 - Production of components using generative processes, especially fused deposition modeling, comprises forming grid around component which is gripped to manipulate component, without direct contact with component itself - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Bauteils, das im Wege eines generativen Fertigungsprozesses hergestellt wird. Beispiele für generative Herstellverfahren sind Selektives Lasersintern (SLS), 3D-Druckverfahren oder Schmelzschichtung (FDM:= Fused Deposition Modeling).The The invention relates to a method for producing at least of a component by way of a generative manufacturing process will be produced. examples for Generative manufacturing processes are Selective Laser Sintering (SLS), 3D printing process or Fused Deposition Modeling (FDM).
Stand der TechnikState of the art
Generative Fertigungsverfahren der vorstehend bezeichneten Gattung sind aus dem Bereich des Rapid-Prototyping bekannt und ermöglichen Bauteile auf möglichst direktem Wege ausgehend von Konstruktionsdaten, beispielsweise in Form von CAD-Daten, möglichst ohne manuelle Zwischenschritte direkt und schnell zu fertigen. Neben einer Reihe diesbezüglicher unterschiedlicher Verfahrensvarianten wird im Rahmen des sogenannten selektivem Laser Sinterns, kurz SLS, eine räumliche Struktur, beispielsweise ein Bauteil oder Werkstück, durch eine Vielzahl von Sintervorgängen aus einem pulverförmigem Ausgangsstoff hergestellt. Typischerweise wird hierbei ein Pulver- oder granulatförmiger Werkstoff, beispielsweise bestehend aus Kunststoff, einem Kunststoff-beschichtetem Formsand oder einem Metall- oder Keramikpulver, dünnschichtig auf eine Bauplattform aufgetragen und nachfolgend auf der Grundlage von Konstruktionsdaten an lokalen Stellen bzw. Bereichen der auch als Pulverbett bezeichneten Materialschicht durch Ansteuerung eines Laserstrahls gesintert oder eingeschmolzen. Durch die in nur lokalen Schichtbereichen des Pulverbettes auftreffende Laserstrahlung kommt es zu einer Konsistenzumwandlung des pulverförmigen Schichtmaterials hin zu einer kompakten, zumeist homogenen Materialform, gleichsam dem Erscheinungsbild bei einer Koagulation. In einem nächsten Schritt wird der pulverförmige Werkstoff wiederholt, gleichsam schichtförmig auf die Bauplattform mit den nun darauf befindlichen, bereits bereichsweise verfestigten Materialschichtbereichen aufgetragen und nachfolgend erneut mit Hilfe der kontrolliert geführten Laserstrahlung bereichsweise eingeschmolzen. Alle übrigen, nicht vom Laserstrahl erfassten Bereiche verbleiben unverändert und behalten ihre pulverförmige bzw. rieselförmige Konsistenz weitgehend bei. Dieser Vorgang wird schichtförmig in vertikal wachsender Richtung fortgesetzt, bis das dreidimensionale Bauteil vollständig hergestellt ist.generative Manufacturing processes of the type described above are out known in the field of rapid prototyping and enable components on as direct as possible Routes based on design data, for example in the form of CAD data, preferably to produce directly and quickly without manual intermediate steps. Next a series in this regard different variants of the method is in the context of the so-called selective laser sintering, short SLS, a spatial structure, for example a component or workpiece, by a variety of sintering processes from a powdered starting material produced. Typically, this is a powder or granular material, for example, consisting of plastic, a plastic-coated Foundry sand or a metal or ceramic powder, thin-layered plotted on a build platform and subsequently based on of design data at local sites or areas of the too as a powder bed designated material layer by controlling a Laser beam sintered or melted down. By in only local Layer areas of the powder bed incident laser radiation comes it leads to a consistency transformation of the powdered layer material to a compact, mostly homogeneous material form, as it were Appearance during coagulation. In a next step becomes the powdery Material repeated, as it were layered on the build platform the now on it, already partially solidified Applied to material layer areas and then again with Help the controlled Laser radiation partially melted down. All the rest, not areas covered by the laser beam remain unchanged and keep their powdery or free-flowing Consistency largely at. This process becomes layered in vertically growing direction continues until the three-dimensional Component completely is made.
Neben der vorstehend erläuterten Technik des selektiven Laser Sinterns (SLS), mit der der rieselförmige Ausgangswerkstoff an lokalen Bereichen eingeschmolzen und im Wege einer koagulativen Materialverdichtung zu kompakten, homogenen Materialschichtbereichen umgewandelt wird, ist auch eine 3D-Drucktechnik bekannt, bei der anstelle der Laserstrahlung ein aus der Tintenstrahldrucktechnik bekannter Druckkopf Verwendung findet, der über das jeweils schichtförmig ausgebildete und zumeist nicht schmelzbares Material, wie Keramikpulver, aufweisende Pulverbett geführt wird, und aus dem zur bereichsweisen Materialverfestigung Bindemittel in fluider Form ausgetragen wird. Alle weiteren Maßnahmen gleichen dem vorstehend beschriebenen SLS-Verfahren. Diese Art der generativen Fertigung dient in erster Linie der Herstellung so genannter Grünlinge, die als Halbfertigprodukte zur Erhöhung Ihrer Eigenstabilität weitere Nachbehandlungsschritte bedürfen.Next the above explained Selective Laser Sintering (SLS) technique, with which the pourable base material melted in local areas and by means of a coagulative material compaction is converted to compact, homogeneous material layer areas, is also a 3D printing technique known in place of the laser radiation a printhead known from the ink-jet printing technique who finds that over each layered formed and mostly non-fusible material, such as ceramic powder, having led powder bed and from the area-wise material consolidation binder is discharged in fluid form. All other measures same as the SLS method described above. This kind of Generative production is primarily used to produce so-called green pieces, as semi-finished products to increase your inherent stability further Aftertreatment steps need.
Herstellungsbedingt ist das innerhalb des Pulverbettes vollständig prozessierte dreidimensionale Bauteil vollständig von dem pulverförmigem Ausgangswerkstoff umgeben, so dass zur weiteren Handhabung das Bauteil aus dem Pulverbett entnommen und letztlich von möglicherweise oberflächig an dem Bauteil anhaftenden Pulverresten befreit werden muss, alles Vorgänge die bis dato manuell durchgeführt werden.the preparation, is the fully processed three-dimensional inside the powder bed Component completely from the powdery starting material surrounded, so that for further handling, the component of the powder bed taken and eventually of possibly superficially Everything must be freed on the component adhering powder residues operations which has been done manually to date become.
In der Regel wird aus Gründen industrieller Fertigungsanforderungen eine Vielzahl von Bauteilen zeitgleich in ein und dem gleichen Pulverbett gefertigt, so dass bei der Entnahme eines jeweiligen Bauteils aus dem Pulverbett darauf geachtet werden muss, dass unmittelbar benachbarte Bauteile nicht beschädigt werden. So kann insbesondere beim Entnahmevorgang einzelner Bauteile die räumliche Lage der ansonsten lose im Pulverbett befindlichen benachbarten Bauteile ganz wesentlich beeinflusst werden, so dass sämtliche bisher unternommenen Ansätze zur Automatisierung des Entnahmevorganges scheiterten. Ein weiteres Problem beim Versuch die im Wege des generativen Verfahrens hergestellten dreidimensionalen Bauteile aus dem Pulverbett zu entnehmen und entsprechend zu reinigen, besteht darin, dass die pulverförmige Umgebung der einzelnen Bauteile innerhalb des Pulverbettes stark verdichtet und verbacken ist, so dass zur vollständigen Reinigung der Bauteile von Pulverresten ein nicht zu vernachlässigender Krafteintrag auf die an der Oberfläche anhaftenden Pulverreste erforderlich ist. Bislang erfolgt ein derartiger Reinigungsvorgang manuell unter Verwendung von Druckluft.In The rule is for reasons industrial manufacturing requirements a variety of components at the same time made in one and the same powder bed, so when removing of a particular component from the powder bed must be taken care of, that immediately adjacent components are not damaged. Thus, in particular during the removal process of individual components the spatial location the otherwise loosely located in the powder bed adjacent components be significantly influenced, so that all previously undertaken approaches to Automation of the removal process failed. Another one Problem when trying to produce by the generative process remove three-dimensional components from the powder bed and accordingly To clean, is that the powdery environment of each Components within the powder bed strongly compacted and baked is, so for complete cleaning the components of powder residues a not negligible Force on the adhering to the surface powder residues is required. So far, such a cleaning process manually using compressed air.
Bei der Herstellung der vorstehend erläuterten Grünlinge kommt erschwerend hinzu, dass die durch die Gegenwart des Bindemittels verfestigten Materialbereiche nur über eine geringe Eigenfestigkeit verfügen, so dass die Entnahme der auf diese Weise hergestellten dreidimensionalen Bauteile aus dem Pulverbett sehr präzise und mit einer vordefinierten Kraft zu erfolgen hat, möchte man vermeiden, dass die Grünlinge nicht beschädigt werden.at the production of the above-described green compacts is aggravated, that the areas of material solidified by the presence of the binder only over have a low intrinsic strength, so that the removal of the made in this way three-dimensional components of the Powder bed very precise and you want to do it with a predefined power avoid the greenlings not damaged become.
Die bei dem Entnahmevorgang und dem darauf folgenden Reinigungsschritt bestehende Problematik verhindert bis heute eine vollständige Integration diesbezüglicher moderner Fertigungsverfahren in industrielle automatische Fließprozesse. Erst eine Automatisierung sämtlicher Prozessschritte, so insbesondere auch die Entnahme- und Reinigungsschritte, würde eine Weiterentwicklung des Rapid-Prototyping, in der vorstehend beschriebenen Form, zum sogenannten Rapid-Manufacturing ermöglichen, das ein Produktionsverfahren zur schnellen und flexiblen Herstellung von Bauteilen und Serien mittels werkzeugloser Fertigung direkt aus Konstruktionsdaten darstellt.The in the removal process and the subsequent cleaning step existing problems prevent until today a complete integration in this regard modern manufacturing processes in industrial automatic flow processes. First an automation of all Process steps, in particular the removal and purification steps, would one Further development of rapid prototyping, in the form described above, to enable so-called rapid manufacturing, which is a production process for fast and flexible production of components and series using tool-free production directly from design data.
Gleichwohl der Wunsch nach einem höheren Automatisierungsgrad und eine damit verbundene weitergehende Verbesserung der Qualitätssicherung bei der Bauteilfertigung besteht, erschweren folgende weitere Gesichtspunkte die Umsetzung der Automatisierung:
- – So besteht ein Hauptvorteil von generativen Fertigungsverfahren darin, die Bauteilgrößen und -geometrien beliebig zu skalieren. Vorrichtungen zum Greifen der gesamten Bauteilbandbreite im Hinblick auf Form und Größe sind derzeit nur mit einem nicht tragbaren Kostenaufwand zu realisieren.
- – Da, wie eingangs erwähnt, das Entnehmen von Bauteilen aus dem Pulverbett zu einer möglichen Lagebeeinflussung der umliegenden, im Pulverbett befindlichen Bauteile führt, ist zur sicheren und zerstörungsfreien Entnahme aller Bauteile eine optische Lageerkennung der Bauteile unerlässlich, die jedoch aufgrund des nur mangelnden Kontrastes zwischen dem Bauteil und der pulverförmigen Umgebung innerhalb des Pulverbettes sehr erschwert ist.
- – Im Fall des selektiven Lasersinterns kommt erschwerend hinzu, dass das unmittelbar um ein Bauteil befindliche, verbackene Pulver zumindest teilweise entfernt werden muss, bevor eine sichere Lageerkennung des Bauteils innerhalb des Pulverbettes möglich wird.
- – Schließlich gilt es bei der Handhabung von Grünlingen aufgrund ihrer nur geringen Eigenstabilität das umliegende Pulver zumindest teilweise vor dem eigentlichen Entnahmevorgang aus dem Pulverbett zu entfernen.
- - Thus, one of the main advantages of generative manufacturing processes is the ability to scale the component sizes and geometries. Devices for gripping the entire component bandwidth in terms of shape and size can currently only be realized with a non-portable cost.
- - Since, as mentioned above, the removal of components from the powder bed leads to a possible positional influence of the surrounding, located in the powder bed components, an optical position detection of the components is essential for safe and non-destructive removal of all components, but due to the lack of contrast between the component and the powdery environment within the powder bed is very difficult.
- In the case of selective laser sintering, it is aggravating that the caked powder immediately around a component has to be at least partially removed before reliable detection of the position of the component within the powder bed is possible.
- - Finally, it is in the handling of green compacts due to their low intrinsic stability to remove the surrounding powder at least partially before the actual removal process from the powder bed.
In
den
Die
in den
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liegt auf der Hand, dass beim Entfernen des rieselförmigen Materials
aus dem Pulverbett
In
den Bildsequenzen gemäß der
Aber nicht nur die vorstehend beschrieben Varianten des Selektiven Lasersinterns sowie des 3D-Druckens von Bauteilen unter Einsatz von Bindemitteln lassen sich bis dato nicht in vollautomatisierte Fließprozesse im industriellen Maßstab integrieren, auch stellen sich beispielsweise für die an sich bekannte Technik der Schmelzschichtung (FDM:- Fused Deposition Modeling), mit der Bauteile schichtweise aus einem schmelzfähigem Kunststoff aufgebaut werden, vergleichbare Probleme. So werden auch die auf diese Weise hergestellten Bauteile nach Beendigung der generativen Prozessschritte manuell von der herstellungsbedingten Umgebung, hier insbesondere die Arbeitsgrundplatte, getrennt. Eine Weitere Handhabung der Bauteile erfolgt ebenso manuell.But not only the above-described variants of the selective laser sintering and the 3D printing of components using binders can not be integrated into fully automated flow processes on an industrial scale until now, also, for example, for the known technique of melt stratification (FDM: - Fused Deposition Modeling), with components built up layer by layer from a meltable plastic, comparable problems. Thus, the components produced in this way after completion of the generative process steps manually separated from the production-related environment, here in particular the work base plate. Further handling of the components is also done manually.
Aus
der
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Bauteils, das im Wege eines generativen Fertigungsprozesses hergestellt wird, derart weiterzubilden, dass eine vollständige Automatisierung des generativen Verfahrens einschließlich der Bauteilentnahme und anschließenden Säuberung und weiterer Handhabung des Bauteils möglich wird. Insbesondere gilt es nach Maßnahmen zu suchen, mit denen eine vollständige Integration des generativen Fertigungsverfahrens in einen industriell vollautomatisch ablaufenden Fertigungsprozess möglich ist, so dass dem Wunsch nach Rapid-Manufacturing uneingeschränkt nachgekommen werden kann und dies in einem wirtschaftlich vertretbaren Kostenumfang.Of the Invention is based on the object, a process for the preparation at least one component, by way of a generative manufacturing process is prepared in such a way that a complete automation the generative process including the component removal and subsequent cleaning and further handling of the component is possible. In particular, applies it after action to seek with which a complete Integration of the additive manufacturing process into an industrial one fully automatic running process is possible, so that the desire be fully complied with after rapid manufacturing and this in an economically justifiable scope of costs.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 und 2 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche und insbesondere der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution the object underlying the invention is in claim 1 and 2 indicated. The concept of the invention advantageously further-forming features are the subject of the dependent claims and in particular the further description with reference to the embodiments refer to.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, generativ gefertigte Bauteile vollautomatisch zu ergreifen und einer nachfolgenden Handhabung bspw. einer Reinigung zuzuführen. So werden lösungsgemäß zur automatisierten Entnahme und nachfolgenden Handhabung die Möglichkeiten der generativen Fertigung nicht nur zur Bauteilherstellung selbst eingesetzt, sondern auch zu deren Entnahme und weiteren Handhabung.Of the Invention is based on the idea, generatively manufactured components fully automatic and subsequent handling for example, to be supplied to a cleaning. So, according to the solution, the automated Removal and subsequent handling the possibilities of generative Manufacturing not only used for component production itself, but also for their removal and further handling.
Lösungsgemäß zeichnet sich somit das Verfahren zur generativen Fertigung wenigstens eines Bauteils gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch aus, dass wenigstens ein Formteil gemeinsam mit dem Bauteil im Wege des einen generativen Fertigungsprozesses hergestellt wird, das zu Zwecken eines sich an den generativen Fertigungsprozess anschließenden Ergreifens sowie einer nachfolgenden Bauteilhandhabung dient, wobei das wenigstens eine Formteil entweder derart gitter- oder netzförmig ausgebildet wird, dass das Bauteil von dem Formteil zumindest teilweise umgeben wird, so dass das Bauteil ausschließlich durch Handhaben des das Bauteil umgebenden Formteils ergriffen wird, oder das wenigstens eine Formteil in Art wenigstens zweier am Bauteil anlegbarer Greiferbacken derart ausgebildet wird, dass die Greiferbacken mittels einer Manipulatoreinheit in Form- und/oder Kraftschluss mit dem Bauteil gebracht werden.Drawing according to the solution Thus, the method for the generative production of at least one component according to the characteristics of the preamble of claim 1 characterized in that at least a molding together with the component in the way of a generative Manufacturing process is made for the purpose of a to the generative manufacturing process subsequent seizure and a subsequent component handling is used, wherein the at least one Formed part is either such a grid or reticulated that the component is at least partially surrounded by the molding, so that the component exclusively is grasped by handling the part surrounding the component, or the at least one molding in the manner of at least two on the component can be applied such that the gripper jaws by means of a manipulator unit in form and / or adhesion be brought with the component.
Das wenigstens eine Formteil das im Rahmen des generativen Fertigungsprozesses neben dem eigentlichen Bauteil bzw. den eigentlichen Bauteilen mitgefertigt wird, dient ausschließlich der nach Fertigstellung der Bauteile nachfolgendem Bauteilhandhabung, wobei unter dem Begriff der „Bauteilhandhabung" sowohl die Entnahme oder Loslösung des jeweiligen Bauteils bspw. aus dem Pulverbett bzw. aus einer entsprechend vorhandenen Prozessumgebung, die jeweils vom eingesetzten generativen Fertigungsprozess abhängt, als auch dessen Reinigung sowie gegebenenfalls weitere Nachbehandlungsschritte bis hin zum Versand und zur Kommissionierung des Bauteiles zu verstehen ist. Insofern trägt das Formteil nicht zur technischen Funktion des Bauteils selbst bei, sondern dient einzig und allein zumindest den vorstehend beschriebenen Forderungen hinsichtlich Entnahme und Reinigung des Bauteils.The at least one molding that as part of the generative manufacturing process co-manufactured in addition to the actual component or the actual components becomes, serves exclusively the after completion of the components subsequent component handling, under the term of "component handling" both the removal or detachment of the For example, from the powder bed or from a corresponding existing process environment, each used by the generative Production process depends, as well as its purification and optionally further aftertreatment steps to shipping and picking the component is. In this respect contributes the molded part does not affect the technical function of the component itself but solely serves at least the one described above Demands regarding removal and cleaning of the component.
Zur weiteren Erläuterung des lösungsgemäßen Verfahrens wird Bezug genommen auf die Besonderheiten bei der Herstellung eines Bauteils aus einem Pulverbett, wie es bei SLS- Verfahren sowie der 3D-Drucktechnik Verwendung findet. Ungeachtet dessen lassen sich jedoch sämtliche der nachstehend erläuterten Maßnahmen gleichsam auch auf Artverwandte generative Herstellverfahren übertragen, um auch diese generative Verfahrensvarianten, wie bspw. FDM-Verfahren, in vollautomatische Fertigungsprozesse im industriellen Maßstab zu integrieren.to further explanation of the method according to the invention reference is made to the peculiarities in the production of a Part of a powder bed, as in SLS process and the 3D printing technology is used. Regardless, let yourself but all explained below activities as it were also transferred to related art generative manufacturing processes, to include these generative process variants, such as FDM method, in fully automated manufacturing processes on an industrial scale too integrate.
Eine lösungsgemäße Verfahrensvariante sieht die Ausbildung des zur Handhabung dienenden Formteils in Form einer gitter- oder netzförmig Tragstruktur vor, die das jeweilige Bauteil zumindest derart teilweise umgibt, so dass das Bauteil ausschließlich durch Handhaben der gitter- oder netzförmigen Tragstruktur aus dem Pulverbad entnommen werden kann. Die gitter- oder netzförmige Tragstruktur umgibt dabei das handzuhabende Bauteil lose, so dass eine nachträgliche Separierung des Bauteils von der Tragstruktur durch entsprechende Auftrennung der Tragstruktur erfolgen kann. Selbstverständlich ist es möglich, unmittelbar an der gitter- oder netzförmig ausgebildeten Tragstruktur ein Greifelement zur besseren Handhabung mittels einer Manipulatoreinheit in der vorstehend beschriebenen Weise vorzusehen.A variant of the method according to the invention provides for the formation of the handling part in the form of a lattice or net-shaped supporting structure which at least partially surrounds the respective component, so that the component can be removed from the powder bath exclusively by handling the latticed or net-shaped support structure. The lattice- or net-shaped support structure surrounds the component to be handled loosely, so that subsequent separation of the component from the support structure can take place by appropriate separation of the support structure. Of course it is possible, directly at the grid or net-shaped support structure to provide a gripping element for better handling by means of a manipulator unit in the manner described above.
Eine andere lösungsgemäße Verfahrensvariante sieht neben der Herstellung des jeweiligen Bauteils innerhalb des Pulverbettes auch die Herstellung wenigstens zweier am Bauteil innerhalb des Pulverbettes gegenüberliegende Greiferbacken vor, wobei die Greiferbacken mittels einer Manipulatoreinheit in Form- und/oder Kraftschluss mit dem Bauteil gebracht werden können, um das Bauteil aus dem Pulverbett zu entnehmen. Die wenigstens zwei Greiferbacken, zwischen denen innerhalb des Pulverbettes das handzuhabende Bauteil positioniert wird, verfügen vorzugsweise jeweils über eine konform an die Außenkontur des Bauteils zumindest abschnittsweise angepasste Gegenkonturierung, so dass das Bauteil schonend von einer geeignet ausgebildeten Manipulatoreinheit ergriffen und schadfrei aus dem Pulverbett entnommen werden kann.A other solution according to the method variant looks in addition to the production of the respective component within the Powder beds also the production of at least two on the component within opposite to the powder bed Gripper jaws, wherein the gripper jaws by means of a manipulator unit can be brought into positive and / or non-positive connection with the component to remove the component from the powder bed. The least two Gripper jaws, between which within the powder bed the hand to be handled Component is positioned preferably each about a conform to the outer contour the component at least partially adapted counter-contouring, so that the component gently from a suitably trained manipulator unit can be taken and removed without damage from the powder bed.
Um zu vermeiden, dass durch den Entnahmevorgang eines Bauteils mögliche weitere im Pulverbett vorhandene Bauteile in ihrer Lage und Orientierung willkürlich verändert werden, sieht eine weitere vorteilhafte Ausbildung des lösungsgemäßen Verfahrens vor, wenigstens eine Stützstruktur innerhalb des Pulverbettes herzustellen, die zur Fixierung der räumlichen Lage des Bauteils sowie des mitgefertigten Formteils, das wie vorstehend beschrieben bspw. in Form einer gitter- oder netzförmig ausgebildeten Tragstruktur das Bauteil lose umfasst, innerhalb des Pulverbettes dient. Die Stützstruktur stützt sich hierbei vorzugsweise an Boden- und, sofern vorhanden, Wandbereichen, die das Pulverbett umgeben, ab und weist darüber hinaus Stützbereiche auf, auf die in losem Kontakt das Formteil, bspw. die vorstehend erläuterte gitter- und netzförmige Tragstruktur, und/oder das Bauteil selbst aufliegen. Im Falle mehrerer Bauteile innerhalb eines Pulverbettes bietet es sich an, die für jedes einzelne Bauteil vorzusehenden Stützstruktur untereinander zu verbinden, wobei es in diesem Fall vorteilhaft ist, längs der miteinander verbundenen Stützstrukturen Sollbruchstellen einzuarbeiten, die eine erleichterte und schadfreie Entnahme sämtlicher Bauteile aus dem Pulverbett unterstützen.Around to avoid that by the removal process of a component possible further existing components in the powder bed in their position and orientation arbitrarily changed Be sees a further advantageous embodiment of the method according to the solution before, at least one support structure within the powder bed, which is used to fix the spatial Location of the component and the co-manufactured molded part, as above described, for example, in the form of a grid or net-shaped support structure the component comprises loose, serving within the powder bed. The support structure supports in this case preferably on floor and, if present, wall areas, which surround the powder bed, and also has support areas on, on the in loose contact the molding, for example, the above explained grid and net shaped Support structure, and / or rest the component itself. In case of several Components within a powder bed lend themselves to that, for each Single component to be provided support structure with each other connect, where it is advantageous in this case, along the interconnected support structures To incorporate predetermined breaking points that facilitate and damage-free Removal of all Support components from the powder bed.
Für eine eindeutige Identifizierung der einzelnen, im Pulverbett vorhandenen Bauteile bietet es sich darüber hinaus an, im Bereich des Greifelementes oder an einer anderen geeigneten Stelle der nicht zum Bauteil gehörenden Formteile eine das Bauteil identifizierende Markierung vorzusehen, bspw. in Form eines 2D- oder 3D-Barcodes oder in Form einer RFID-Markierung.For a clear Identification of the individual components in the powder bed it offers itself over it out, in the area of the gripping element or at another suitable Location of not belonging to the component To provide molded parts with a marking identifying the component, for example in the form of a 2D or 3D barcode or in the form of an RFID tag.
Ferner gilt es all jene Formteile, die ausschließlich der Bauteilhandhabung dienen bzw. deren Fixierung innerhalb des Pulverbettes, derart auszuführen, dass zu deren Herstellung möglichst wenig rieselförmiges Ausgangsmaterial verwendet und darüber hinaus möglichst wenig Volumen im zur Verfügung stehenden Bauraum beansprucht wird.Further It applies to all those moldings that are exclusively the component handling serve or their fixation within the powder bed to perform such that for their production as possible little free-flowing Starting material used and beyond possible little volume available standing space is claimed.
Insbesondere im Falle der Herstellung von Grünlingen, d. h. beim Einsatz eines ein Bindemittel selektiv flächig auf das Pulverbett austragenden Druckkopfes, bietet es sich an, die ausschließlich zur Bauteilhandhabung dienenden Formteile innerhalb des Pulverbettes mit gegenüber dem eigentlichen Bauteil veränderten Materialeigenschaften auszubilden. Im Falle der Entnahme von Grünlingen aus dem Pulverbett wäre es bspw. vorteilhaft die den Grünling gitter- oder netzförmig umgebende Tragstruktur mit einer höheren Festigkeit auszubilden, bspw. durch lokales Ausbringen eines anderen oder höher dosierter Binders, als zur Ausbildung des Bauteils selbst. Auch bei lasergesinterten Bauteilen wären porös gestaltete Sollbruchstellen, bspw. zur späteren Entfernung von Stützstrukturen ein mögliches Anwendungsbeispiel. In diesem Fall gilt es die Lichtleistung der Laserstrahlung zu Zwecken einer veränderten koagulativen Materialverdichtung entsprechend zu variieren.Especially in the case of the production of green bodies, d. H. when using a binder selectively flat on the powder bed ejecting printhead, it lends itself to the exclusively used for component handling molded parts within the powder bed with opposite changed the actual component Form material properties. In the case of taking green bodies would be from the powder bed For example, it is advantageous to grid the greenware. or reticulated form surrounding support structure with a higher strength, for example by local application of another or higher-dose binder, as for the formation of the component itself. Also in laser sintered Components would be porous designed breaking points, eg for later Removal of support structures a possible one Example. In this case, it is the light output of the Laser radiation for the purpose of altered coagulative material compaction vary accordingly.
Durch Verwendung der vorstehend erwähnten, das jeweilige Bauteil identifizierenden Markierung sowie einer das Bauteil gitter- oder netzförmig umgebenden Tragstruktur eröffnen sich neben der bloßen Entnahme des Bauteils aus dem Pulverbett und einer entsprechend nachfolgenden Reinigung des Bauteils, bspw. unter Verwendung von Druckluft, Wasserstrahl oder durch den Einsatz von Vibrationen, auch weitere Möglichkeiten zur Kommissionierung und ggf. zum Versand der einzelnen Bauteile, zumal die netz- oder gitterförmige Tragstruktur fallweise auch als Verpackungsschutz dienen kann, so dass der Verpackungsaufwand für entsprechende Bauteile stark reduziert werden kann.By Use of the aforementioned, the respective component identifying mark and a the Component lattice or net surrounding Open support structure next to the mere Removal of the component from the powder bed and a corresponding subsequent cleaning of the component, for example. Using Compressed air, water jet or through the use of vibrations, also other possibilities for picking and, if necessary, dispatch of the individual components, especially the mesh or lattice-shaped Support structure may also serve as a packaging protection case by case, so that the packaging costs for corresponding components can be greatly reduced.
Das lösungsgemäße Verfahren erfordert zu dessen Umsetzung bzw. Implementierung in bereits bestehende Systeme, mit denen generative Fertigungsverfahren realisierbar sind, keine zusätzlich zu ergreifenden Maßnahmen, zumal sich die lösungsgemäß vorgeschlagenen weiteren Formteile, die der besseren und sicheren Handhabung der eigentlichen Bauteile dienen, aus der Sicht der jeweiligen Fertigungsmaschine nicht von den normalen Bauteilen unterscheiden. So ist es vollkommen ausreichen, den zur Herstellung der Bauteile erforderlichen Konstruktionsdatensatz, bspw. in Form eines 3D-CAD-Modells, durch die zusätzlichen Informationen zur Ausbildung des wenigstens einen Formteils zu ergänzen. Somit lässt sich das lösungsgemäße Verfahren vollkommen maschinenunabhängig einsetzen.The Solution-based method requires its implementation or implementation in already existing Systems with which generative manufacturing processes can be realized no additional measures to be taken, especially since the solution proposed proposed other molded parts, the better and safer handling of the actual components serve, from the perspective of the respective production machine do not differ from the normal components. That's the way it is suffice the design dataset required to make the components, For example, in the form of a 3D CAD model, through the additional Information to complement the training of at least one molding. Consequently let yourself the solution according to the method completely machine independent deploy.
Bei einem bisher üblichen Verfahrensablauf zur Herstellung eines Bauteils im Wege eines generativen Herstellungsverfahrens werden die als CAD-Daten vorliegenden Konstruktionsdaten in eine Rechnereinheit geladen. Mit Hilfe einer speziellen Platzierungssoftware wird ein Anordnungsmuster innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauraumes innerhalb einer Fertigungsmaschine ermittelt, das gemeinsam mit den Konstruktionsdaten direkt an die jeweilige Fertigungsmaschine weitergegeben wird.at a usual one Procedure for the production of a component by way of a generative Manufacturing process are the design data available as CAD data loaded into a computer unit. With the help of a special placement software a layout pattern within the available space within a manufacturing machine, which together with the design data is passed directly to the respective production machine.
Die bislang im Einsatz befindliche Platzierungssoftware könnte somit in Verbindung mit dem lösungsgemäßen Verfahren die Generierung und Anordnung der für die bessere Handhabung erforderlichen weiteren Formteile übernehmen, wobei die Informationen über die Geometrie und Lage der Hilfsstrukturen nach Beendigung des generativen Fertigungsverfahren zum Zwecke der Entnahme und der Bestimmung bestimmter Greifpunkte an dem Bauteil herangezogen werden.The so far in use placement software could thus in connection with the method according to the solution the generation and arrangement required for better handling take over other moldings, the information about the geometry and location of the auxiliary structures after completion of the generative Manufacturing process for the purpose of taking and determining certain Gripping points are used on the component.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability
So
zeigt die Darstellung gemäß
Um
die räumliche
Lage des Bauteils
In
- 11
- Pulverbettpowder bed
- 2 bis 62 until 6
- Bauteilecomponents
- 77
- Gitter- oder netzförmige Tragstrukturgrid or reticulated supporting structure
- 88th
- Greifelementegripping elements
- 8'8th'
- Greifflächegripping surface
- 99
- Markierungmark
- 1010
- Stützstruktursupport structure
- 10'10 '
- Stützbereichesupport areas
- 1111
- Behälterwandcontainer wall
- 1212
- Greiferbackengripper jaws
- 1313
- AufnahmekonturUp Silhouette
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8330 | Complete renunciation | ||
| 8368 | Opposition refused due to inadmissibility | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
| 8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: DIE ZURUECKNAHME WG. NICHTZAHLUNG DER JAHRESGEBUEHRE WURDE GELOESCHT. AUF DAS PATENT WURDE VERZICHTET. |