DE102016212572A1

DE102016212572A1 - Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen mit einem pulverbettbasierten Strahlschmelzverfahren

Info

Publication number: DE102016212572A1
Application number: DE102016212572.9A
Authority: DE
Inventors: Tobias Pichler; Florian Eibl; Wilhelm Meiners
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2018-01-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch schichtweises Aufschmelzen eines pulverförmigen Werkstoffes mit energetischer Strahlung. Bei dem Verfahren wird mit einer Belichtungseinrichtung in einem Belichtungsschritt jeweils eine Schicht des pulverförmigen Werkstoffes mittels der energetischen Strahlung belichtet, um Bereiche der Schicht aufzuschmelzen. Mit der Belichtungseinrichtung werden dabei abwechselnd Schichten auf mehreren Bauplattformen belichtet. Für mehrere der in einem Zeitraum mit der Belichtungseinrichtung zu belichtenden Schichten wird eine Aufteilung der für die Herstellung eines oder mehrerer Bauteile aufzuschmelzenden Fläche der Schicht in mehrere Teilflächen durchgeführt, von denen jede Teilfläche in einem getrennten Belichtungsschritt mit der Belichtungseinrichtung belichtet wird. Die Aufteilung der Teilflächen erfolgt dabei so, dass sich Unterschiede in den je Belichtungsschritt belichteten Flächen verringern. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine Erhöhung der Produktivität und Effizienz vor allem bei der kontinuierlichen oder parallelen Fertigung dreidimensionaler Bauteile erreicht.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch schichtweises Aufschmelzen eines pulverförmigen Werkstoffes mit energetischer Strahlung, bei dem mit wenigstens einer Belichtungseinrichtung in einem Belichtungsschritt jeweils eine Belichtung einer Schicht des pulverförmigen Werkstoffes mit der energetischen Strahlung erfolgt, um Bereiche der Schicht aufzuschmelzen, wobei mit der Belichtungseinrichtung abwechselnd Schichten auf mehreren Bauplattformen belichtet werden.
Bei pulverbettbasierten Strahlschmelzverfahren wie zum Beispiel dem Selective Laser Melting (SLM) werden Bauteile generativ direkt aus 3D-CAD-Modellen gefertigt. In einem sich wiederholenden Prozess wird hierzu eine dünne Pulverschicht von typisch unter 100 μm Dicke mittels einer Pulverauftragseinrichtung auf einer Bauplattform aufgetragen und in einem nächsten Schritt selektiv entsprechend den Geometrieinformationen aus einem 3D-CAD-Modell geschmolzen. Dieses Aufschmelzen der Pulverschicht erfolgt mit einem oder mehreren energetischen Strahlen, beispielsweise mit einem Laserstrahl, der mit einer dynamischen Ablenkeinrichtung über die aufzuschmelzenden Bereiche geführt wird. Dieser Kreislaufprozess erlaubt die Herstellung dreidimensionaler Bauteile mit geringen Einschränkungen bezüglich der konstruktiven Komplexität. Das Verdichten des Bauteils beruht auf einem vollständigen Schmelzen des Pulvers und teilweise auch der vorangegangenen Schicht. Dadurch werden Bauteildichten von bis zu 100% und mit konventionellen Fertigungsverfahren vergleichbare mechanische Eigenschaften der Bauteile erreicht.
Stand der Technik
Die während des Strahlschmelzprozesses zu fertigende, dreidimensionale Geometrie wird dabei softwareunterstützt in eine bestimmte Anzahl von Schichten unterteilt, wobei jeder Schicht i ein oder mehrere Bereiche zugeordnet werden können, welche bei der Fertigung der Bauteile durch Belichtung umgeschmolzen werden und gegebenenfalls voneinander durch nicht aufzuschmelzendes Werkstoffpulver getrennt sind. Nachdem alle k_i zu belichtenden Bereiche (k_i ≥ 1) einer Pulverschicht i aufgeschmolzen wurden, erfolgt der Auftrag einer neuen Pulverschicht (i + 1) auf die Bauplattform bzw. die vorherige Schicht i und das anschließende Aufschmelzen der k_i+1 Bereiche dieser neuen Schicht. In der Regel werden alle k_i Bereiche einer Pulverschicht i ohne zeitliche Unterbrechung in einem Belichtungsschritt mittels Laserstrahlung aufgeschmolzen, bis der Auftrag der nächsten Pulverschicht erfolgt. Die Dauer der Belichtung aller zu belichtenden Bereiche einer Pulverschicht i kann dabei in Abhängigkeit der Größe und Anzahl k_i der zu belichtenden Bereiche zwischen den verschiedenen Schichten stark variieren. Diese Belichtungszeit kann in Näherung als proportional zur jeweiligen Querschnittsfläche des aufzubauenden Bauteils bzw. der aufzubauenden Bauteile in der jeweiligen Schicht i angenommen werden. Aus der schichtweisen Fluktuation der mit der Belichtungseinrichtung in einem Belichtungsschritt zu belichtenden Fläche resultiert eine Inhomogenität der Belichtungszeiten zwischen den einzelnen Bauteilschichten.
Bei einer Verfahrensführung, bei der die Bauteile auf einer Bauplattform mit Hilfe der Belichtungseinrichtung vollständig aufgebaut werden, bevor eine andere Bauplattform für den Aufbau weiterer Bauteile bearbeitet wird, ist diese Fluktuation nicht relevant. Allerdings muss die Fluktuation bei einer Verfahrensführung berücksichtigt werden, bei der mehrere Bauplattformen parallel oder in kontinuierlicher Fertigung mit sog. „on the fly“ Belichtung bearbeitet werden. Bei dieser Belichtungstechnik befinden sich während des Belichtungsschrittes Bauplattform und Belichtungseinrichtung in einer Relativbewegung zueinander und die Prozesse Belichtung und Schichtauftrag können bspw. parallel erfolgen. Eine mögliche Umsetzung einer derartigen Verfahrensführung besteht darin, mehrere Bauplattformen kontinuierlich innerhalb der Fertigungseinrichtung auf einem Transportsystem zu bewegen. Die Bauplattformen befinden sich demnach nur für einen bestimmten Zeitraum in dem von der Belichtungseinrichtung, beispielsweise einen Galvanometerscanner, erfassbaren Bereich. Der Belichtungsschritt muss dann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Transportsystems in einem bestimmten Zeitintervall stattfinden. Es erfolgt dabei jeweils nur die Belichtung einer Schicht der nacheinander von der Belichtungseinrichtung erfassten Bauplattformen, die die Belichtungsstation für die Belichtung aller Schichten mehrfach durchlaufen müssen. Die Transportgeschwindigkeit muss an die Belichtungszeit angepasst werden, die für die größte zu belichtende Fläche aller Schichten erforderlich ist. Weiterhin muss der Strahlschmelzprozess gegebenenfalls auch den Vorgaben einer definierten Taktung angepasst werden. Dieser Umstand kann zum Beispiel in Fertigungseinrichtungen mit zusätzlich angeschlossenen Fertigungsoperationen, beispielsweise Nacharbeit oder Qualitätskontrolle, von Bedeutung sein.
In der DE 102 35 427 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen durch schichtweises Aufschmelzen eines pulverförmigen Werkstoffes mit energetischer Strahlung beschrieben, bei dem mehrere Bauplattformen parallel bearbeitet werden. Die Prozesse der Belichtung und des Schichtauftrags finden parallel in zwei getrennten Prozesskammern statt, zwischen denen die Laserstrahlung bspw. mittels einer Strahlweiche umgeschaltet werden kann. In jeder Prozesskammer befindet sich dabei eine Bauplattform. Während in einer Prozesskammer eine Pulverschicht auf die Bauplattform aufgetragen wird, kann die Belichtung auf der Bauplattform in der anderen Prozesskammer erfolgen.
In der WO 2014/199149 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Bauteile mit einem pulverbettbasierten Strahlschmelzverfahren beschrieben, bei dem eine aus mehreren dynamischen Strahlablenksystemen zusammengesetzte Belichtungseinrichtung über die Bauplattform bewegt wird. Gleichzeitig mit dieser Bewegung kann der Pulverauftrag auf die jeweils bereits belichteten bzw. verfestigten Schichtbereiche erfolgen, um eine Belichtung der Bauplattform ohne Unterbrechung durch den Schichtauftrag zu ermöglichen. Es wird auch die Möglichkeit beschrieben, während eines Belichtungsschrittes nicht alle aufzuschmelzenden Bereiche zu belichten, sondern diese Belichtung auf zwei Belichtungsschritte aufzuteilen. Die Veröffentlichung befasst sich jedoch nicht mit der kontinuierlichen Fertigung oder der parallelen Bearbeitung mehrerer Bauplattformen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch schichtweises Aufschmelzen eines pulverförmigen Werkstoffes mit energetischer Strahlung anzugeben, mit dem die Produktivität oder Effizienz bei der kontinuierlichen Fertigung oder der parallelen Bearbeitung mehrerer Bauplattformen erhöht werden kann.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt mit wenigstens einer Belichtungseinrichtung in einem Belichtungsschritt jeweils eine Belichtung einer Schicht des pulverförmigen Werkstoffes mit der energetischen Strahlung, bspw. Laserstrahlung oder Elektronenstrahlen, um Bereiche der Schicht aufzuschmelzen. Mit der Belichtungseinrichtung werden dabei abwechselnd Schichten auf mehreren Bauplattformen belichtet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass für mehrere der mit der Belichtungseinrichtung auf den Bauplattformen zu belichtenden Schichten eine Aufteilung der für die Herstellung eines oder mehrerer Bauteile aufzuschmelzenden Fläche der Schicht in mehrere Teilflächen erfolgt. Jede Teilfläche wird dann in einem getrennten Belichtungsschritt mit der Belichtungseinrichtung belichtet. Unter einem Belichtungsschritt ist dabei die Belichtung entsprechender Bereiche einer Schicht auf einer Bauplattform ohne Unterbrechung durch Belichtung einer anderen Schicht auf einer anderen Bauplattform zu verstehen. Da mit der Belichtungseinrichtung abwechselnd Schichten auf mehreren Bauplattformen belichtet werden, erfolgt die Belichtung der Teilflächen einer Bauplattform nicht unmittelbar nacheinander und somit in mehreren Belichtungsschritten. Vielmehr wird zwischen der Belichtung zweier Teilflächen der Schicht einer Bauplattform wenigstens eine Schicht einer weiteren Bauplattform belichtet. Die Aufteilung der Teilflächen erfolgt dabei so, dass Größenunterschiede der in einem vorgegebenen Zeitraum je Belichtungsschritt mit der Belichtungseinrichtung belichteten Flächen gegenüber einer Belichtung der gesamten aufzuschmelzenden Fläche bei jedem Belichtungsschritt verringert sind. Diese Verringerung der Größenunterschiede der jeweils belichteten Flächen bewirkt auch eine Verringerung der Unterschiede in den Belichtungszeiten für die einzelnen Belichtungsschritte, die mit der Belichtungseinrichtung durchgeführt werden.
Das vorgeschlagene Verfahren führt damit zu einer Homogenisierung der je Belichtungsschritt bzw. Belichtungsvorgang erforderlichen Belichtungszeiten. Damit kann insgesamt eine schnellere Taktung oder auch Transportgeschwindigkeit bei der kontinuierlichen Fertigung erreicht werden. Die Belichtungseinrichtung kann besser ausgenutzt werden, da sich die Abstände zwischen den einzelnen Belichtungsschritten reduzieren. Durch diese größere Auslastung der Belichtungseinrichtung wird auch die Produktivität bzw. Effizienz des Fertigungsprozesses gesteigert.
Die Aufteilung der Belichtungsfläche pro Schicht kann jeweils in gleich große oder auch unterschiedlich große Teilflächen erfolgen. Die Aufteilung kann so erfolgen, dass die Belichtungszeiten für jeden Belichtungsschritt in dem gewählten Zeitraum, bspw. dem Zeitraum für die Fertigstellung der Bauteile einer oder mehrerer Bauplattformen, sich nur maximal um einen vorgebbaren Faktor voneinander abweichen. Dieser Faktor kann beispielsweise im Bereich zwischen 1 und 2 liegen. Die Aufteilung kann auch so erfolgen, dass eine durch Vor- oder Nachbearbeitungsprozesse erforderliche Taktung bzw. Transportgeschwindigkeit eingehalten werden kann. Die Aufteilung der aufzuschmelzenden Fläche jeder Schicht in mehrere Teilflächen erfolgt vor der Durchführung des Fertigungsprozesses und kann damit an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Es können dabei nur die jeweils größeren Flächen oder auch alle oder nahezu alle aufzuschmelzenden Flächen aufgeteilt werden. Der Begriff der Fläche oder Teilfläche wird in der vorliegenden Patentanmeldung nicht nur für einen zusammenhängenden Bereich sondern auch für mehrere voneinander getrennte Bereiche einer Schicht verwendet. Die Fläche oder Teilfläche kann daher jeweils auch aus mehreren getrennten Bereichen gebildet sein.
Durch die vorgeschlagene Homogenisierung der Belichtungszeiten kann bei der Bearbeitung mehrerer Bauplattformen innerhalb einer Fertigungseinrichtung gegebenenfalls auch eine Steigerung von Prozesssicherheit und Prozessqualität resultieren, wenn der Energieeintrag in die einzelnen Bauplattformen durch möglichst konstante Belichtungszeiten auf gleichem Niveau gehalten wird. Längere Phasen, in denen kein Energieeintrag stattfindet, führen zu einer stärkeren Abkühlung von Bauplattform bzw. Pulvermaterial und können unerwünschte Phänomene wie beispielsweise Poren, Spannungsrisse oder eine unvollständige Anbindung der einzelnen Bauteilschichten untereinander verursachen. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann dieses Risiko reduziert werden.
Das vorgeschlagene Verfahren lässt sich für unterschiedliche Fertigungskonzepte einsetzen. So kann die Belichtungseinrichtung in einer Anlage zur kontinuierlichen Fertigung eingesetzt werden, in der die Bauplattformen eine Belichtungsstation mit der Belichtungseinrichtung wiederholt durchlaufen, um die jeweiligen Bauteile aufzubauen. Die einzelnen Bauplattformen können dabei während der jeweiligen Belichtung relativ zur Belichtungseinrichtung bewegt werden oder auch während der Belichtung still stehen und jeweils nur zwischen Belichtungsschritten weiterbewegt werden. Die Relativbewegung zwischen Bauplattform und Belichtungseinrichtung kann bei einer während der Belichtung stillstehenden oder fixierten Bauplattform durch eine Bewegung der Belichtungseinrichtung entlang der Kanten der Bauplattform erfolgen. Das vorgeschlagene Verfahren lässt sich auch bei der parallelen Fertigung einsetzen, bei der mehrere Bauplattformen gleichzeitig an unterschiedlichen Bearbeitungsstationen bearbeitet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, eine Belichtungsstation einzusetzen, bei der zwei Bauplattformen gleichzeitig an zwei vorzugsweise benachbarten Bearbeitungspositionen angeordnet sind. Während eine Schicht einer der beiden Bauplattformen durch die Belichtungseinrichtung belichtet wird, wird auf die andere Bauplattform jeweils eine neue Schicht aufgetragen und umgekehrt. Die Belichtungseinrichtung belichtet dabei abwechselnd jeweils eine Schicht einer der beiden Bauplattformen.
Das vorgeschlagene Verfahren verbessert insbesondere die Effizienz und Produktivität bei der parallelisierten Durchführung der Fertigung auf mehreren Bauplattformen oder innerhalb kontinuierlicher Fertigungseinrichtungen und ermöglicht auch neuartige Konzepte für pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit Kennzeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine exemplarische Darstellung der Schichtaufteilung bei einem pulverbettbasierten Strahlschmelzverfahren;
2 ein Beispiel für eine mögliche Einteilung von Bereichen für getrennte und zusammenhängende Bauteilquerschnitte;
3 ein Beispiel für die Schichtaufteilung bei der Herstellung von Bauteilen auf einer Bauplattform; und
4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur kontinuierlichen Fertigung, in der das vorgeschlagenen Verfahren einsetzbar ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In 1 ist ein Beispiel für drei auf einer Bauplattform aufzubauende Bauteile 1 schematisch dargestellt. Die dreidimensionale Geometrie dieser Bauteile 1 wird softwareunterstützt in eine bestimmte Anzahl von n Schichten 2 unterteilt, wie dies im linken Teil der 1 zu erkennen ist. Jeder Schicht i werden k_i Bereiche 3 (k_i ≥ 1) zugeordnet, die durch die Belichtungseinrichtung in der jeweiligen Schicht des Werkstoffpulvers umgeschmolzen werden. Der rechte Teil der 1 zeigt eine Draufsicht auf diese Bereiche 3 einer Schicht, die in diesem Beispiel durch Bereiche 4 von nicht aufzuschmelzendem Materialpulver voneinander getrennt sind. In diesem Beispiel benötigen die untersten Schichten aufgrund der größeren zu belichtenden Fläche eine längere Belichtungszeit in einem Belichtungsschritt als die obersten Schichten. Diese Unterschiede in der Belichtungszeit werden mit dem vorgeschlagenen Verfahren reduziert.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird die Belichtungszeit einer Schicht i derart angepasst, dass während eines Belichtungsvorganges bzw. Belichtungsschrittes nicht grundsätzlich alle Bereiche der Schicht i umgeschmolzen werden, sondern gegebenenfalls nur eine bestimmte Anzahl k_i* ≤ k_i oder nur Teile der Bereiche. Die Belichtungszeit kann so zum Beispiel je nach Anforderung auf ein möglichst homogenes Niveau – bezogen auf alle Belichtungsschritte innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums oder einer vorgebbaren Anzahl von Bauplattformen – eingestellt werden.
In Abhängigkeit von der verwendeten Fertigungsanlage kann es vorteilhaft oder auch obligatorisch sein, die Belichtungszeit T_B jedes Belichtungsschritts in einem bestimmten Zeitintervall zu halten, um zum Beispiel die Belichtungszeiten der einzelnen Belichtungsschritte anzugleichen oder zu homogenisieren. Für die Belichtungszeit T_B jedes Belichtungsschritts bezogen auf eine Bauplattform, eine vorgebbare Anzahl von Bauplattformen oder einen vorgegebenen Zeitraum gilt dann der Zusammenhang t₁ ≤ T_B ≤ t₂.
Die aufzuschmelzenden bzw. zu belichtenden Bereiche 3 einer Schicht i können dabei in Abhängigkeit der Geometrie des Bauteils bzw. der Bauteile einerseits durch nicht zu belichtende Bereiche 4 voneinander getrennt sein, beispielsweise bei vielzähligen Bauteilen auf einer Bauplattform, oder sich aus einem zusammenhängenden Bereich ergeben, der für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens in einzelne Teilbereiche unterteilt werden kann. Beide Fälle sind schematisch in 2 in Draufsicht dargestellt. Die linke Abbildung zeigt wie bei 1 zu belichtende Bereiche 3, die durch nicht zu belichtende Bereiche 4 voneinander getrennt sind. In der rechten Abbildung der 2 ist ein zusammenhängender zu belichtender Bereich 3 dargestellt, der in einzelne Teilbereiche 5 unterteilt wurde.
Zur Verdeutlichung des vorgeschlagenen Verfahrens wird im Folgenden ein Beispiel für den Aufbau von vier getrennten Bauteilen 1 auf einer Bauplattform betrachtet, wobei der Aufbau in diesem Beispiel in n = 5 Schichten 2 erfolgen soll. Die Schichten und die einzelnen umzuschmelzenden Bereiche der Bauteile 1 sind in der Figur angedeutet. Die abwechselnde Belichtung der Schichten mehrerer Bauplattformen ist in dieser Figur nicht dargestellt. In der Praxis könnte es sich dabei beispielsweise um einen Serienfertigungsprozess von vier gleichartigen Bauteilen handeln.
Im Rahmen einer konventionellen Fertigung würden in jeder Schicht i dieser n = 5 Schichten mit einem entsprechenden Belichtungsschritt die jeweils umzuschmelzenden Bereiche aller vier Bauteile 1 vollständig belichtet bzw. umgeschmolzen werden. Bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens werden die innerhalb jedes Belichtungsschrittes umgeschmolzenen Bereiche so angepasst, dass beispielsweise eine möglichst homogene Belichtungszeit über den für einen vollständigen Aufbau der Bauteile erforderlichen Zeitraum resultiert. In der nachfolgenden Tabelle ist hierzu exemplarisch eine Berechnung der entsprechenden Belichtungszeiten dargestellt. Die Umschmelzrate der Belichtungseinrichtung wird in diesem Beispiel zu 5mm²/s angenommen. Die Dauer eines Belichtungs- bzw. Umschmelzvorgangs ergibt sich aus der im jeweiligen Belichtungsschritt zu belichtenden Fläche bezogen auf die Leistung der Umschmelz- bzw. Belichtungseinrichtung.
Bei einem konventionellen Strahlschmelzprozess würden mit jedem Belichtungsschritt alle vier Bereiche einer Schicht vollständig belichtet werden. Im vorliegenden Beispiel wird die Homogenisierung der zu belichtenden Bereiche exemplarisch so durchgeführt, dass eine Belichtungszeit von 100s pro Belichtungsvorgang bzw. Belichtungsschritt nicht überschritten wird. Während in Schicht S5 die Belichtungsstrategie dem konventionellen Vorgehen entspricht und alle vier Bereiche in einem Belichtungsschritt umgeschmolzen werden, wird die zu belichtende Fläche der Schichten S1, S2, S3 und S4 im Rahmen der Homogenisierung aufgeteilt. Für Schicht S3 wird die Belichtung in zwei Belichtungsschritte mit einer Dauer von je 80s aufgeteilt. Bei den Schichten S1, S2 und S4 wird pro Belichtungsschritt jeweils nur einer der vier Bereiche belichtet. Jeder dieser Bereiche entspricht daher in diesem Beispiel einer Teilfläche des vorgeschlagenen Verfahrens.
Durch den Einsatz dieser Schichthomogenisierung kann das Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Belichtungszeit der Belichtungsschritte von 1:5 (400s:80s) für die konventionelle Belichtungsstrategie auf ein Verhältnis von 3:5 (60s:100s) gesteigert werden.
Je größer die Anzahl der voneinander getrennten Bereiche ist, in die die aufzuschmelzenden Flächen der einzelnen Schichten jeweils aufgeteilt sind, desto mehr Möglichkeiten ergeben sich, die einzelnen Bereiche miteinander zu kombinieren, um die zu belichtenden Teilflächen zu erhalten. Dementsprechend steigt die Güte der Schichthomogenisierung an. Dafür kann beispielsweise die Anzahl der Bauteile auf einer Bauplattform erhöht werden (zum Beispiel bei der Serienfertigung kleiner Bauteile). Es kann auch eine Aufteilung größerer zusammenhängender Querschnittsflächen in einzelne zu belichtende Teilflächen vorgenommen werden, wie in der rechten Abbildung der 2 bereits angedeutet wurde.
4 zeigt schließlich noch beispielhaft in stark schematisierter Darstellung eine Anordnung zur kontinuierlichen Fertigung, in der das vorgeschlagene Verfahren einsetzbar ist. Die einzelnen Bauplattformen 6 werden mit einer Transporteinrichtung 7 während der Fertigung kontinuierlich in Pfeilrichtung durch die Belichtungsstation 8 bewegt. In der Belichtungsstation 8 erfolgt in einem Belichtungsschritt die Belichtung jeweils einer Schicht gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren. Die einzelnen Bauplattformen 6 durchlaufen die Belichtungsstation dabei nacheinander mehrmals, um die aufzuschmelzenden Bereiche aller Schichten vollständig zu belichten.
Bezugszeichenliste

1: Bauteile
2: n Schichten
3: aufzuschmelzende Bereiche
4: nicht aufzuschmelzende Bereiche
5: Teilbereiche/Teilflächen
6: Bauplattform
7: Transporteinrichtung
8: Belichtungsstation

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 10235427 A1 [0005]
WO 2014/199149 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch schichtweises Aufschmelzen eines pulverförmigen Werkstoffes mit energetischer Strahlung, bei dem mit wenigstens einer Belichtungseinrichtung in einem Belichtungsschritt jeweils eine Belichtung einer Schicht des pulverförmigen Werkstoffes mit der energetischen Strahlung erfolgt, um Bereiche (3) der Schicht aufzuschmelzen, wobei mit der Belichtungseinrichtung abwechselnd Schichten auf mehreren Bauplattformen (6) belichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass für eine oder mehrere der mit der Belichtungseinrichtung auf den Bauplattformen (6) zu belichtenden Schichten eine Aufteilung der für die Herstellung eines oder mehrerer Bauteile (1) aufzuschmelzenden Fläche der Schicht in mehrere Teilflächen (5) erfolgt, von denen jede Teilfläche (5) in einem getrennten Belichtungsschritt mit der Belichtungseinrichtung belichtet wird, wobei die Aufteilung in Teilflächen (5) so erfolgt, dass Größenunterschiede der in einem Zeitraum mit der Belichtungseinrichtung je Belichtungsschritt belichteten Flächen gegenüber einer Belichtung der gesamten aufzuschmelzenden Fläche in jedem Belichtungsschritt verringert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Belichtungseinrichtung abwechselnd zwei Bauplattformen (6) belichtet werden, die an unterschiedlichen Bearbeitungspositionen angeordnet sind, wobei der Zeitraum wenigstens die Zeit für den vollständigen Aufbau der Bauteile (1) auf beiden Bauplattformen (6) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der beiden Bauplattformen (6) belichtet wird, während auf die andere eine neue Schicht des pulverförmigen Werkstoffes aufgetragen wird und umgekehrt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinrichtung in einer Anlage zur kontinuierlichen oder parallelen Fertigung eingesetzt wird, wobei nacheinander mehrere Bauplattformen (6) eine Belichtungsstation mit der Belichtungseinrichtung wiederholt durchlaufen, um die jeweiligen Bauteile (1) aufzubauen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum so gewählt wird, dass er die Zeit für den vollständigen Aufbau der Bauteile (1) auf den mehreren Bauplattformen (6) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung des oder der Bauteile (1) aufzuschmelzende Fläche der Schicht eine zusammenhängende Fläche ist, die in die mehreren Teilflächen (5) aufgeteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung des einen oder der mehreren Bauteile (1) aufzuschmelzende Fläche der Schicht mehrere voneinander getrennte Bereiche umfasst, die als die mehreren Teilflächen (5) genutzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung des einen oder der mehreren Bauteile (1) aufzuschmelzende Fläche der Schicht mehrere voneinander getrennte Bereiche umfasst, die entweder zum Teil als einige der mehreren Teilflächen (5) genutzt und zum Teil in andere der mehreren Teilflächen (5) aufgeteilt werden oder die alle in die mehreren Teilflächen (5) aufgeteilt werden.