DE102014217115A1

DE102014217115A1 - Zwischenentfernung von wechselwirkungsprodukten bei einem generativen herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014217115A1
Application number: DE102014217115.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Ladewig; Georg Schlick; Thomas Hess; Maximilian Fisser
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Verbinden von Pulverpartikeln untereinander und/oder mit einem bereits erzeugten Halbzeug oder Substrat durch selektive Wechselwirkung der Pulverpartikel mit einem hochenergetischen Strahl (13), wobei der hochenergetische Strahl (13) bei der Erzeugung einer Schicht entlang einer oder mehreren ersten Bahnen (22) über das zu verbindende Pulver geführt wird, wobei die eine oder mehreren ersten Bahnen (22) so geführt sind, dass die eine oder mehreren ersten Bahnen (22) zueinander und/oder untereinander in zueinander parallelen Teilstrecken seitlich beabstandet ausgeführt werden, sodass Zwischenräume ohne Wechselwirkung von hochenergetischem Strahl und Pulver verbleiben, wobei das Pulver der Zwischenräume nachfolgend bei der Führung des hochenergetischen Strahls entlang einer oder mehreren zweiten Bahnen (23) mit dem hochenergetischen Strahl (13) wechselwirkt, und wobei zwischen der Führung des hochenergetischen Strahls (13) entlang einer oder mehreren ersten Bahnen (22) und der Führung des hochenergetischen Strahls (13) entlang einer oder mehreren zweiten Bahnen (23) Wechselwirkungsprodukte (21) aus den Zwischenräumen entfernt werden.

Description

HINTERGUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Verbinden von Pulverpartikeln untereinander und/oder mit einem bereits erzeugten Halbzeug oder Substrat durch selektive Wechselwirkung der Pulverpartikel mit einem hochenergetischen Strahl, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen.
STAND DER TECHNIK
Generative Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils, wie beispielsweise selektives Laserschmelzen, selektives Elektronenstrahlschmelzen oder Laserauftragsschweißen, bei denen das Bauteil schichtweise unter Einsatz von Pulvermaterial aufgebaut wird, werden in der Industrie für das sogenannte rapid tooling, rapid prototyping oder auch für die Herstellung von Serienprodukten im Rahmen des rapid manufacturing eingesetzt. Insbesondere können derartige Verfahren auch zur Herstellung von Turbinenteilen, insbesondere von Teilen für Flugzeugtriebwerke eingesetzt werden, bei denen beispielsweise auf Grund des verwendeten Materials derartige generative Herstellungsverfahren vorteilhaft sind. Ein Beispiel hierfür findet sich in der DE 10 2010 050 531 A1 .
Bei der generativen Herstellung mit einem schichtweisen Aufbringen von Material kann es jedoch zur Ausbildung von Materialverdampfungen aus der Schmelze oder zur Entstehung von Schweißspritzern kommen, die die generative Fertigung beeinträchtigen können. So können durch Abscheidung von Schweißspritzern oder allgemein Wechselwirkungsprodukten zwischen hochenergetischem Strahl und Pulver auf noch nicht aufgeschmolzenem Pulvermaterial Werkstofffehler bei nachfolgenden Schweißprozessen entstehen. Dadurch kann es zum Ausfall und Versagen des Bauteils bei der späteren Anwendung kommen, was entsprechend vermieden werden muss.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Verbinden von Pulverpartikeln untereinander und/oder mit einem bereits erzeugten Halbzeug oder Substrat durch selektive Wechselwirkung der Pulverpartikel mit einem hochenergetischen Strahl bereitzustellen, bei denen das oben geschilderte Problem der Werkstofffehler durch Schweißspritzer vermieden bzw. zumindest verringert werden kann. Gleichwohl soll das Verfahren einfach durchführbar und die Vorrichtung einfach aufgebaut und bedienbar sein, um die entsprechende generative Herstellung in industriellen Prozessen einsetzen zu können.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung setzt bei der generativen Herstellung eines Bauteils durch schichtweises Abscheiden von Schichten aus Pulvermaterial zur Lösung des oben geschilderten Problems darauf, mögliche Wechselwirkungsprodukte aus der Wechselwirkung eines hochenergetischen Strahls mit dem Pulver, die sich auf zum Wechselwirkungsbereich benachbarten Bereichen abgeschieden haben, vor einer weiteren Bestrahlung des mit Wechselwirkungsprodukten kontaminierten Bereichs zu entfernen und/oder umzulagern. Damit wird vermieden, dass Wechselwirkungsprodukte, wie Schweißspritzer, in das herzustellende Bauteil eingebaut werden oder eine fehlerhafte Wechselwirkung des hochenergetischen Strahls mit dem Pulver verursachen, die ebenfalls zu Bauteilfehlern führen kann.
Unter Entfernen und/oder Umlagern der Wechselwirkungsprodukte wird verstanden, dass die Wechselwirkungsprodukte zumindest in den Bereichen in ihrer Menge reduziert sind, die für die nachfolgende Bestrahlung und Wechselwirkung des hochenergetischen Strahls mit dem Pulver vorgesehen sind, sodass nachteilige Auswirkungen durch den Einbau von undefinierten Wechselwirkungsprodukten in die abzuscheidende Schicht möglichst vermieden oder zumindest reduziert werden können. Werden die Wechselwirkungsprodukte nicht entfernt, sondern nur umgelagert, also in unkritische Bereiche verlagert, kann eine weitere Bearbeitung im Sinne einer Entfernung vor dem Abscheiden einer neuen Schicht durchgeführt werden oder die Umlagerung ist durch eine gleichmäßige Verteilung der Wechselwirkungsprodukte oder Abbau von Wechselwirkungsproduktkonzentrationen ausreichend, um eine weitere Abscheidung einer Schicht oder Teilschicht vorzunehmen. Entsprechend ist auch der Begriff einer Materialentfernungseinrichtung zu verstehen, die ebenfalls die Entfernung und/oder Umlagerung von Wechselwirkungsprodukten bewirken kann.
Um die generative Herstellung des Bauteils effizient zu gestalten, kann die Bestrahlungsstrategie, also die Reihenfolge der Bestrahlung einer Pulverschicht mit dem hochenergetischen Strahl zur Abscheidung einer Schicht, in geeigneter Weise angepasst werden. Somit kann vorgesehen werden, dass der hochenergetische Strahl so in ersten Bewegungsbahnen relativ zum Pulver geführt wird, dass zwischen den ersten Bahnen oder benachbarten Teilstücken einer ersten kontinuierlichen Bahn Zwischenräume verbleiben, die zunächst nicht bestrahlt werden. Vor einer Bestrahlung dieser Zwischenräume entlang einer oder mehrerer zweiter Bewegungsbahnen des hochenergetischen Strahls relativ zum Pulver können dann Wechselwirkungsprodukte des hochenergetischen Strahls mit dem Pulver während der Bewegung entlang der ersten Bahn(en), die sich in den Zwischenräumen bzw. den zukünftigen zweiten Bewegungsbahn(en) abgeschieden haben, entfernt werden.
Bei einer generativen Herstellung, wie dem selektiven Laserschmelzen oder dem selektiven Elektronenstrahlschmelzen, mit einem Pulverbett, kann eine Schiebeeinrichtung, mit der das Pulverbett schichtweise erzeugt wird, zur Entfernung von Wechselwirkungsprodukten der Wechselwirkung zwischen dem hochenergetischen Strahl und dem Pulver während der Abscheidung einer Schicht eingesetzt werden. Hierzu kann ein Schieber einer Schiebeeinrichtung nach einer ersten Teilbestrahlung der Pulverschicht über die Pulverschicht verfahren werden, um Wechselwirkungsprodukte, wie Schweißspritzer, der ersten Teilbestrahlung zu entfernen, so dass eine nachfolgende, mindestens zweite Teilbestrahlung unbelastet durch mögliche Wechselwirkungsprodukte der ersten oder einer vorangehenden Teilbestrahlung durchgeführt werden kann.
Bei einer Verwendung eines Schiebers zur Entfernung der Wechselwirkungsprodukte, der üblicherweise zwischen der Abscheidung der einzelnen Schichten zum Pulverauftrag eingesetzt wird, kann auch zusätzlich neues Pulver während der Abscheidung einer einzelnen Schicht nachgeführt werden.
Statt der Verwendung des Schiebers einer Schiebereinrichtung, die ursprünglich und hauptsächlich zur Aufbringung einer neuen Pulverschicht verwendet wird, kann eine entsprechende Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen zusätzliche Komponenten einer Materialentfernungseinrichtung umfassen, mit deren Hilfe Wechselwirkungsprodukte aus dem Bearbeitungsbereich und insbesondere dem Bestrahlungsbereich für die Bestrahlung des Pulvers zur Abscheidung der nächsten Schicht entfernt werden kann. Neben eines Entsorgungsbereichs für Wechselwirkungsprodukte, wie beispielsweise ein Abfallsammelbehälter, in den die Wechselwirkungsprodukte geleert werden können, kann eine Materialentfernungseinrichtung zusätzliche Komponenten umfassen, die speziell für die Entfernung oder Umlagerung von Wechselwirkungsprodukten ausgebildet sind. Diese zusätzlichen Komponenten können beispielsweise mit der Pulverauftragseinrichtung, wie beispielsweise einem entsprechenden Schieber gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ können entsprechende Komponenten einer Materialentfernungseinrichtung auch mit der Bestrahlungseinrichtung gekoppelt sein, beispielsweise in der Art, dass die Materialentfernungseinrichtung bzw. Komponenten davon koordiniert mit dem hochenergetischen Strahl über den Bearbeitungsbereich bzw. die abzuscheidende Pulverschicht geführt wird, um Wechselwirkungsprodukte einer vorangegangenen Wechselwirkung des hochenergetischen Strahls mit dem Pulver aus dem Bereich zu entfernen, der als nächstes bestrahlt werden soll.
Die Materialentfernungseinrichtung kann beispielsweise einen Pflug oder eine Art eines Pflugs aufweisen, welcher entlang der noch nicht bestrahlten Bahnen bewegbar ist, um dort aus vorangegangenen Bestrahlungen befindliche Wechselwirkungsprodukte in benachbarte Bereiche zu schieben bzw. zu verlagern. Ein entsprechender Pflug kann eine vollständige eigenständige Bewegungseinrichtung aufweisen mit deren Hilfe der Pflug über den Bearbeitungsbereich geführt werden kann.
Nach einer weiteren Alternative kann die Materialentfernungseinrichtung eine Art Kehrschaufel und/oder eine Absaugeinrichtung zur Aufnahme von Wechselwirkungsprodukten aufweisen, die ebenfalls über den Bearbeitungsbereich geführt werden können. Diese können beispielsweise mit einer Beschichtungseinrichtung in Form eines Schiebers oder Schiebeelements zur Aufbringung einer neuen Pulverschicht kombiniert sein, sodass an dem Schieber einer Pulveraufbringungseinrichtung an einer Seite eine Beschichterklinge angeordnet ist, die es ermöglicht, eine definierte Pulverschicht aufzubringen, während an der anderen Seite eine Kehrschaufel und/oder eine Absaugvorrichtung zur Aufnahme von Wechselwirkungsprodukten vorgesehen sind. Je nach Bewegungsrichtung oder Ausrichtung kann dann das Schiebeelement entweder zur Aufbringung von neuem Pulver für eine neue Pulverschicht oder zur Absaugung und Aufnahme von Wechselwirkungsprodukten eingesetzt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Materialentfernungseinrichtung ein separates Räumelement aufweisen, das unabhängig von einer Pulveraufbringungseinrichtung mit einem Schieberelement zur Aufbringung einer Pulverschicht lediglich zur Entfernung und oder Verlagerung von Wechselwirkungsprodukten dient. Beispielsweise kann das zusätzliche Räumelement als flexibles Seil- oder Bandelement ausgeführt sein, welches an einer Drehachse befestigt ist, um durch eine Drehung der Drehachse über dem Bearbeitungsbereich geschwenkt zu werden, um so Wechselwirkungsprodukte abzustreifen oder abzuräumen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen am Beispiel des selektiven Laserschmelzens,
2 eine Darstellung der Wechselwirkung des Laserstrahls mit dem Pulver,
3 eine Schnittansicht durch eine aufzubringende Schicht mit ersten und zweiten Bewegungsbahnen des Laserstrahls,
4 eine Darstellung der Strahlbewegung und der Bestrahlungsreihenfolge in einer Draufsicht auf das Pulverbett beziehungsweise die Bauteilaufnahme einer Vorrichtung aus 1,
5 eine Darstellung einer ersten Materialentfernungseinrichtung,
6 eine Draufsicht auf einen Bearbeitungsbereich mit einer zweiten Ausführungsform einer Materialentfernungseinrichtung, und in
7 eine Draufsicht auf einen Bearbeitungsbereich und den Pulvervorrat sowie einen Entsorgungsbereich für Wechselwirkungsprodukte mit einem schwenkbaren Band gemäß einer Materialentfernungseinrichtung nach einer weiteren Ausführungsform.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Die 1 zeigt in einer rein schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1, wie sie beispielsweise für das selektive Laserschmelzen zur generativen Herstellung eines Bauteils Verwendung finden kann. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Hubtisch 2, auf dessen Plattform ein Halbzeug 3 angeordnet ist, auf dem schichtweise Material abgeschieden wird, um ein dreidimensionales Bauteil zu erzeugen. Hierzu wird mittels des Schiebers 8 Pulver, das sich oberhalb eines Hubtisches 9 in einem Pulvervorrat 10 befindet, schichtweise über das Halbzeug 3 geschoben und anschließend durch den Laserstrahl 13 eines Lasers 4 durch Aufschmelzen mit dem bereits vorhandenen Halbzeug 3 verbunden. Nach vollständiger Aufbringung einer Schicht 5 wird der Hubtisch 2 entsprechend der mit dem Pfeil 7 angedeuteten Bewegungsmöglichkeit abgesenkt, um mit dem Schieber 8 eine neue Pulverschicht aufbringen zu können.
Die Verbindung des Pulvermaterials in einer Pulverschicht 5 mit dem Halbzeug 3 erfolgt durch den Laser 4 abhängig von der gewünschten Kontur des zu fertigenden Bauteils, sodass beliebige, dreidimensionale Formen erzeugt werden können. Entsprechend wird der Laserstrahl 13 über das Pulverbett 12 geführt, um durch unterschiedliche Auftreffpunkte auf dem Pulverbett entsprechend der Kontur des dreidimensionalen Bauteils in der der Pulverschichtebene entsprechenden Schnittebene des zu erzeugenden Bauteils Pulvermaterial aufzuschmelzen und mit dem bereits erzeugten Teil eines Bauteils oder einem anfänglich bereit gestellten Substrat zu verbinden. Hierbei kann der Laserstrahl 13 durch eine geeignete Ablenkeinheit über die Oberfläche des Pulverbetts 12 geführt werden und/oder das Pulverbett könnte gegenüber dem Laserstrahl 13 bewegt werden.
Wie in 2 schematisch im Detail dargestellt, können bei der Wechselwirkung des Laserstrahls 13 mit dem Pulver und der Entstehung der Schmelze 20 Verdampfungen oder Schweißspritzer entstehen, die sich als Wechselwirkungsprodukte 21 auf zu der Bahn 22 des Laserstrahls 13 benachbarten Bereichen abscheiden. Diese Wechselwirkungsprodukte 21 werden erfindungsgemäß vor einer weiteren Wechselwirkung des Laserstrahls 13 mit dem Pulver im Bereich der abgeschiedenen Wechselwirkungsprodukte 21 entfernt.
Bei der Vorrichtung der 1 kann hierzu der Schieber 8 verwendet werden, der nach einer Wechselwirkung des Laserstrahls 13 mit dem Pulver der aufzubringenden Schicht 5 entlang einer ersten Bahn 22 über die Schicht 5 gefahren wird, um überstehende Wechselwirkungsprodukte 21 zu entfernen und in den Entsorgungsbereich 6 für Wechselwirkungsprodukte der Vorrichtung der 1 zu schieben. Gleichzeitig kann zusätzliches neues Pulver für die nachfolgend zu bestrahlenden Bereiche bereitgestellt werden. Allerdings wird die Höhe des Hubtisches 2 nicht verstellt, da noch keine neue Schicht aufgebracht werden soll, sondern lediglich die aktuelle Schicht fertig gestellt werden soll.
Um die Entfernung der Wechselwirkungsprodukte 21 effektiv zu gestalten, kann der Laserstrahl 13 bei einer ersten Bestrahlung entlang mehrerer erster Bahnen 22 oder einer kontinuierlichen ersten Bahn 22 mit mehreren, zueinander benachbarten Teilstrecken geführt werden, wobei zwischen den ersten Bahnen 22 und/oder entsprechenden Teilstrecken einer einzigen ersten Bahn 22 Zwischenräume verbleiben, um zu verhindern, dass Wechselwirkungsprodukte einer vorangegangenen Wechselwirkung zwischen Laserstrahl 13 und Pulver bei der nachfolgenden Wechselwirkung in die Schicht eingebaut werden oder die Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Pulver stören. Die in den Zwischenräumen abgeschiedenen Wechselwirkungsprodukte werden vor einer weiteren Bestrahlung des Pulvers entlang einer oder mehreren zweiten Bahnen 23 entfernt. Die Zwischenräume entsprechen hierbei den Bereichen für die zweite(n) Bahn(en) 23. Dies ist in 3 in einer Schnittansicht gezeigt, wo zu erkennen ist, dass zwischen ersten Bahnen 22 jeweils ein Zwischenraum vorgesehen ist, der den zweiten Bahnen 23 entspricht. Die 3 zeigt die zweiten Bahnen 23 vor deren Bestrahlung und vor der Entfernung der Wechselwirkungsprodukte 21, die durch die Wechselwirkung des Laserstrahls 13 bei der Bestrahlung des Pulvers entlang der ersten Bahnen 22 entstanden sind, durch den Schieber 8.
In 4 ist eine Draufsicht auf das Pulverbett 12 bzw. den Bearbeitungsbereich der Vorrichtung aus 1 dargestellt, in der eine Bestrahlungsreihenfolge bzw. Bestrahlungsstrategie mit entsprechenden Bewegungsbahnen 22, 23 des Laserstrahls 13 über das Pulverbett gezeigt ist.
Die 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Materialentfernungseinrichtung, wie sie bei der Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen gemäß 1 verwendet werden kann. Die in 5 gezeigte Einrichtung kann in Kombination mit dem Schieber 8, der zum Aufbringen einer Pulverschicht 5 auf das zu beschichtende Halbzeug dient, eingesetzt werden.
Wie der seitlichen Querschnittansicht der 5 zu entnehmen ist, weist der Schieber 8 an seiner Unterseite an einer Seite eine Beschichterklinge 14 auf, die es ermöglicht eine Pulverschicht mit definierter Schichtdicke auf dem Pulverbett 12 aufzubringen. Bezüglich der Bewegungsrichtung des Schiebers 8 gegenüberliegend an der anderen Seite des Schiebeelements 8 ist eine Art Kehrschaufel 16 angeordnet, an deren freien Ende eine rotierende Bürste 17 vorgesehen ist, mit der Material auf die Kehrschaufel 16 aufgebracht werden kann. Zusätzlich ist bei der Ausführungsform der 5 an der Kehrschaufel 16 eine Absaugvorrichtung 15 mit einer Absaugdüse vorgesehen, über die Material, das auf die Kehrschaufel 16 gelangt, abgesaugt werden kann.
Wie sich unmittelbar aus der 5 ergibt, können durch Verfahren der Kehrschaufel 16 entlang der Oberfläche einer teilweise belichteten Schicht Wechselwirkungsprodukte 21 an den Rändern der teilweise bestrahlten Bereiche entfernt werden, die beispielsweise in Bereichen für eine nachfolgende Belichtung liegen. Um den Schieber entweder mit der Materialentfernungseinrichtung oder mit der Beschichterklinge 14 zu nutzen, kann der Schieber 8 drehbar ausgeführt sein, sodass in Bewegungsrichtung entweder die Beschichterklinge 14 oder die Materialentfernungseinrichtung vorlaufend ist.
Die 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Bearbeitungsbereich mit Bahnen 22, die bereits ganz oder teilweise belichtet sind, und Bahnen 23, die unbelichtet sind. Auf den Bahnen 23 befinden sich teilweise Wechselwirkungsprodukte 21 aus der vorangegangenen Belichtung der Bahnen 22, welche mit einem Pflug 30, der entlang der unbelichteten Bahnen 23 verfahren werden kann, aus den unbelichteten Bereichen 23 geschoben werden können, sodass eine nachfolgende Belichtung ungestört von den Wechselwirkungsprodukten 21 erfolgen kann. Der Pflug 30 kann mit dem hochenergetischen Strahl, beispielsweise dem Laserstrahl so gekoppelt sein, dass der Pflug unmittelbar vorauslaufend zu dem Laserstrahl bewegt wird. Entsprechend ist in der Darstellung 6 die Schmelze 20 nachfolgend zum Pflug 30 dargestellt, wobei sich der Pflug 30 in Richtung der Spitze bewegt.
Die 7 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Materialentfernungseinrichtung, welche ein flexibles Räumelement 40 in Form eine Bandes beziehungsweise in der Art einer Peitsche umfasst, welches an einer Drehachse 41 angeordnet, sodass durch eine Drehung der Drehachse 41 das Band 40 über den Bearbeitungsbereich in Form des Pulverbetts 12 geschwenkt wird und so Wechselwirkungsprodukte, die sich auf der Schicht befinden in den Entsorgungsbereich 6 für Wechselwirkungsprodukte schiebt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Änderungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen
2: Hubtisch
3: Halbzeug
4: Laser
5: Schicht
6: Entsorgungsbereich für Wechselwirkungsprodukte
7: Bewegung des Hubtisches
8: Schieber
9: Hubtisch
10: Pulvervorrat
11: Gehäuse
12: Pulverbett
13: Laserstrahl
14: Beschichterklinge
15: Absaugung
16: Kehrblech
17: Bürste
20: Schmelze
21: Wechselwirkungsprodukte
22: erste Bahnen
23: zweite Bahnen
30: Pflug
40: flexibles Räumelement
41: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010050531 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Verbinden von Pulverpartikeln untereinander und/oder mit einem bereits erzeugten Halbzeug oder Substrat durch selektive Wechselwirkung der Pulverpartikel mit einem hochenergetischen Strahl (13), wobei der hochenergetische Strahl (13) bei der Erzeugung einer Schicht entlang einer oder mehreren ersten Bahnen (22) über das zu verbindende Pulver geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Wechselwirkungsprodukte (21), die sich bei der Wechselwirkung des hochenergetischen Strahls benachbart zu der mindestens einen ersten Bahn (22) abscheiden, vor einer weiteren Wechselwirkung des hochenergetischen Strahls (13) mit dem Pulver bei einer Bewegung entlang mindestens einer zweiten Bahn (23) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren ersten Bahnen (22) so geführt sind, dass die eine oder mehreren ersten Bahnen (22) zueinander und/oder untereinander in zueinander benachbarten Teilstrecken seitlich beabstandet ausgeführt werden, sodass Zwischenräume ohne Wechselwirkung von hochenergetischem Strahl und Pulver verbleiben, wobei das Pulver der Zwischenräume nachfolgend bei der Führung des hochenergetischen Strahls entlang einer oder mehreren zweiten Bahnen (23) mit dem hochenergetischen Strahl (13) wechselwirkt, wobei zwischen der Führung des hochenergetischen Strahls (13) entlang einer oder mehreren ersten Bahnen (22) und der Führung des hochenergetischen Strahls (13) entlang einer oder mehreren zweiten Bahnen (23) Wechselwirkungsprodukte (21) aus den Zwischenräumen oder dem Bereich der zweiten Bahn (23) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hochenergetische Strahl (13) ein Laser- oder Elektronenstrahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver in einem Pulverbett (12) auf das bereits erzeugte Halbzeug oder Substrat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der Wechselwirkungsprodukte (21) durch Abstreifen der über eine Oberflächenebene (24) der aufzubringenden Schicht (5) hervorstehenden Wechselwirkungsprodukte erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstreifer oder Schieber (8) zur Aufbringung von Pulver in einem Pulverbett zur Entfernung der Wechselwirkungsprodukte (21) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Führung des hochenergetischen Strahls (13) entlang einer oder mehreren ersten Bahnen (22) und der Führung des hochenergetischen Strahls (13) entlang einer oder mehreren zweiten Bahnen (23) in den Bereich der zweiten Bahn (23) neues Pulver aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung neuen Pulvers zeitgleich mit der Entfernung der Wechselwirkungsprodukte (21) erfolgt.
Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Verbinden von Pulverpartikeln untereinander und/oder mit einem bereits erzeugten Halbzeug oder Substrat durch selektive Wechselwirkung der Pulverpartikel mit einem hochenergetischen Strahl (13), insbesondere nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Bestrahlungseinrichtung (4) zur Bereitstellung eines hochenergetischen Strahls und einem Bearbeitungsbereich, in dem eine Pulverschicht angeordnet werden kann, wobei der hochenergetische Strahl und der Bearbeitungsbereich relativ zueinander bewegbar sind, sodass der hochenergetische Strahl selektiv mit einem Pulver im Bearbeitungsbereich wechselwirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine Materialentfernungseinrichtung aufweist, mit der Wechselwirkungsprodukte aus dem Bearbeitungsbereich entfernt oder umgelagert werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialentfernungseinrichtung mit einer Pulverauftragseinrichtung und/oder der Bestrahlungseinrichtung (4) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialentfernungseinrichtung einen Pflug aufweist, der über den Bearbeitungsbereich geführt werden kann, insbesondere im Vorlauf zum hochenergetischen Strahl, um Wechselwirkungsprodukte aus einer Bewegungsbahn des Pflugs zu schieben.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialentfernungseinrichtung eine Kehrschaufel und/oder eine Absaugeinrichtung zur Aufnahme von Wechselwirkungsprodukten aufweist, die über den Bearbeitungsbereich geführt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialentfernungseinrichtung ein über den Bearbeitungsbereich führbares Räumelement aufweist.