DE102016215389A1

DE102016215389A1 - Method for the additive production of a component and device

Info

Publication number: DE102016215389A1
Application number: DE102016215389.7A
Authority: DE
Inventors: Ömer Aydin; Heinz Pilz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-02-22
Also published as: CN109562454B; WO2018033405A1; DE112017003505A5; CN109562454A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die additive Herstellung eines Bauteils (10) umfassend das Erfassen einer Kantenkontur (11) einer aus einem Pulverbett (1) additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht (12) für das Bauteil (10) auf einer Bauplattform (2) und das Ausrichten einer Beschichterrichtung (BR) für eine neu aufzubringende Pulverschicht relativ zu der erfassten Kantenkontur (11) derart, dass eine Kante (11) der additiv aufgebauten Schicht (12) einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung (BR) einschließt.The present invention relates to a method for the additive production of a component (10) comprising detecting an edge contour (11) of a layer (12) of a powder bed (1) additively constructed or to be built up for the component (10) on a build platform (2). and aligning a coater direction (BR) for a newly applied powder layer relative to the detected edge contour (11) such that an edge (11) of the additively constructed layer (12) subtends an angle other than 90 ° with the coater direction (BR).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die additive Herstellung eines Bauteils sowie eine entsprechende Vorrichtung. Bei dem Verfahren kann es sich um ein Beschichtungsverfahren als Teil eines additiven Herstellungsverfahrens handeln. The present invention relates to a method for the additive production of a component and to a corresponding device. The process may be a coating process as part of an additive manufacturing process.

Das Bauteil ist vorzugsweise für den Einsatz in einer Strömungsmaschine, vorzugsweise einer Gasturbine vorgesehen. Das Bauteil besteht vorzugsweise aus einer Superlegierung, insbesondere einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung. Die Superlegierung kann ausscheidungsgehärtet oder ausscheidungshärtbar sein. The component is preferably intended for use in a turbomachine, preferably a gas turbine. The component is preferably made of a superalloy, in particular a nickel- or cobalt-based superalloy. The superalloy may be precipitation hardened or precipitation hardenable.

Additive Fertigungsverfahren (englisch: „additive manufacturing“) haben sich als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bauteile, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen. Insbesondere zeichnet sich die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten aus, wobei ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt eines Bauteils direkt auf Basis von Konstruktionsdaten, wie beispielsweise einer entsprechenden CAD-Datei erfolgen kann. Weiterhin ist die additive Fertigung besonders vorteilhaft für die Entwicklung oder Herstellung von Prototypen, welche beispielsweise aus Kostengründen, mittels konventioneller subtraktiver oder spanender Verfahren oder Gusstechnologie nicht oder nicht effizient hergestellt werden können. Additive manufacturing processes (English: "additive manufacturing") have proven to be particularly advantageous for complex or complicated or filigree designed components, such as labyrinthine structures, cooling structures and / or lightweight structures. In particular, the additive manufacturing is characterized by a particularly short chain of process steps, wherein a manufacturing or manufacturing step of a component can be done directly on the basis of design data, such as a corresponding CAD file. Furthermore, the additive manufacturing is particularly advantageous for the development or production of prototypes, which can not or can not be produced efficiently, for example for cost reasons, by means of conventional subtractive or metal-cutting processes or casting technology.

Ein additives Verfahren selektiven Laserschmelzens ist beispielsweise bekannt aus EP 2 601 006 B1 . For example, an additive selective laser melting process is known EP 2 601 006 B1 ,

In der additiven Herstellung (Englisch: „additive manufacturing“) wird – im Falle von Pulverbett-Verfahren – das Pulver vor einem Aufschmelzen oder Verfestigen beispielsweise mithilfe eines Schiebers oder Beschichters als dünne Schicht auf einer vorzugsweise ebenen Bauplattform aufgetragen. Dazu wird der Beschichter oder die Rakel üblicherweise linear über die Bauplattform geführt. In additive manufacturing ("additive manufacturing"), in the case of powder bed processes, the powder is applied as a thin layer on a preferably flat building platform, for example by means of a slide or coater, before it is melted or solidified. For this purpose, the coater or doctor blade is usually guided linearly over the build platform.

Zuvor muss das Bauteil auf der Bauplattform unter Berücksichtigung einer Beschichtungsrichtung angeordnet werden. Einfache Bauteile mit einer einfachen Kantengeometrie oder Kontur werden vorzugsweise in der Mitte der Bauplattform und möglicherweise mit einer Kante parallel oder senkrecht zur Beschichtungsrichtung angeordnet. Erfahrungsgemäß ist eine derartige Anordnung ungünstig, da der Beschichter die genannte Kante für alle Schichten mit der vollen Breite oder Erstreckung anfahren oder überstreichen würde. Dies kann insbesondere zu einem ungleichmäßigen Schichtauftrag und/oder verstärkt zu lokalem Werkzeugverschleiß führen. Da dieser Vorgang oder dieses Problem bei darauffolgenden Schichten das gleiche ist, kann so eine Fehlerfortpflanzung verursacht und damit die Schicht- oder Bauteilqualität besonders stark beeinträchtigt werden. Previously, the component must be placed on the build platform, taking into account a coating direction. Simple components with a simple edge geometry or contour are preferably arranged in the middle of the construction platform and possibly with an edge parallel or perpendicular to the coating direction. Experience has shown that such an arrangement is unfavorable, since the coater would approach or sweep the said edge for all layers with the full width or extent. This can in particular lead to an uneven layer application and / or increasingly to local tool wear. Since this process or this problem is the same in subsequent layers, so can a fault propagation caused and thus the layer or component quality are particularly affected.

Eine Möglichkeit, diese Nachteile zu vermeiden sind, beispielsweise das Bauteil auf der Bauplatte so anzuordnen, dass ein Beschichter eine Kante oder Kontur des Bauteils unter einem schrägen oder schiefen Winkel von beispielsweise 45° trifft. Dies kann beispielsweise durch eine Drehung oder entsprechende Anordnung des Bauteils oder Anpassung eines entsprechenden Datenmodells an eine Ausrichtung der Bauplattform erfolgen. Bei zu fertigenden Bauteilen ist dies jedoch häufig schwierig, da eine einfache und/oder lineare Kantengeometrie oder Kontur der Bauteile selten gegeben ist und sich insbesondere die Kontur im Laufe des schichtweisen Aufbaus verändert oder variiert. One way to avoid these disadvantages, for example, to arrange the component on the building board so that a coater hits an edge or contour of the component at an oblique or oblique angle, for example 45 °. This can be done, for example, by a rotation or corresponding arrangement of the component or adaptation of a corresponding data model to an orientation of the construction platform. In the case of components to be manufactured, however, this is often difficult, since a simple and / or linear edge geometry or contour of the components is seldom given and in particular the contour changes or varies in the course of the layered structure.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, mit welchen die genannten Nachteile eingeschränkt oder überwunden werden können. It is therefore an object of the present invention to provide means by which the mentioned disadvantages can be limited or overcome.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren für die additive Herstellung. Das Verfahren umfasst das Erfassen einer Kantenkontur einer aus einem Pulverbett heraus additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht auf der Bauplattform. Die aufgebaute Schicht ist insbesondere eine bereits aufgeschmolzene und verfestigte Schicht für das Bauteil. One aspect of the present invention relates to a method for additive manufacturing. The method comprises detecting an edge contour of a layer that is additively constructed or to be built up from a powder bed on the construction platform. The built-up layer is in particular an already molten and solidified layer for the component.

Das Erfassen der Kantenkontur bezeichnet vorzugsweise das Erfassen einer Position der Kantenkontur relativ zu der Bauplattform oder umgekehrt. The detection of the edge contour preferably denotes the detection of a position of the edge contour relative to the build platform or vice versa.

Der Ausdruck „Kantenkontur“ bezeichnet vorliegend vorzugsweise die äußeren, vorzugsweise horizontalen, Kanten der aufgebauten oder aufzubauenden Schicht auf der Bauplattform und/oder die durch die Kanten gebildete Kontur des Bauteils auf der Bauplattform. Die Kantenkontur kann eine äußere Begrenzung des Bauteils, insbesondere der entsprechenden aufgebauten Schicht des Bauteils darstellen. In the present case, the term "edge contour" preferably designates the outer, preferably horizontal, edges of the layer to be constructed or erected on the construction platform and / or the contour of the component formed by the edges on the construction platform. The edge contour may represent an outer boundary of the component, in particular the corresponding built-up layer of the component.

In einer Ausgestaltung wird die Kantenkontur der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht oder die Position der Kantenkontur relativ zu der Bauplattform anhand eines Datenmodells, vorzugsweise Konstruktionsdaten, wie CAD Daten, erfasst oder ermittelt. In one embodiment, the edge contour of the layer to be built up or built up or the position of the edge contour relative to the build platform is detected or determined on the basis of a data model, preferably design data, such as CAD data.

In einer Ausgestaltung wird die Kantenkontur oder deren Position relativ zu der Bauplattform physisch mittels eines Scanvorgangs, beispielsweise mit einem Laserscanner erfasst, in dem die aufgebaute Schicht mit einem entsprechenden Scanner untersucht wird. In one embodiment, the edge contour or its position relative to the construction platform is detected physically by means of a scanning process, for example with a laser scanner, in which the built-up layer is examined with a corresponding scanner.

In einer Ausgestaltung wird die Kantenkontur entsprechend anhand eines Datenmodells oder von Herstellungsdaten und – als hilfsweise oder Qualitätssicherungsmaßnahme – mittels eines Scanners gerastert. In one embodiment, the edge contour is screened according to a data model or manufacturing data and - as an alternative or quality assurance measure - by means of a scanner.

Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausrichten einer Beschichterrichtung für eine neue aufzubringende Pulverschicht relativ zu der erfassten Kantenkontur oder umgekehrt, derart dass eine Kante der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht einen, vorzugsweise endlichen oder von Null verschiedenen, und von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung einschließt. The method further comprises aligning a coater direction for a new powder layer to be applied relative to the detected edge contour, or vice versa, such that an edge of the additively built layer includes a preferably finite or nonzero angle other than 90 ° with the coater direction ,

In einer Ausgestaltung wird das Ausrichten derart durchgeführt, dass die Kante der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht einen Winkel zwischen 10° und 80° mit der Beschichterrichtung einschließt. Diese Ausgestaltung ist besonders zweckmäßig, um die erfindungsgemäßen Vorteile zu nutzen. Insbesondere ist der genannte Winkel dafür vorzugsweise größer als 20° relativ zu der Beschichterrichtung BR. In one embodiment, the alignment is performed such that the edge of the additively constructed or built-up layer encloses an angle between 10 ° and 80 ° with the coater direction. This embodiment is particularly useful to use the advantages of the invention. In particular, said angle is preferably greater than 20 ° relative to the coater direction BR.

Bevorzugt liegt der genannte Winkel zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°, beispielsweise 45°. Preferably, said angle is between 10 ° and 80 °, more preferably between 20 ° and 70 °, in particular between 30 ° and 60 °, for example 45 °.

Sofern die genannte Kante nicht linear oder nicht gradlinig ist, schließen erfindungsgemäß vorzugsweise mehrere voneinander beabstandete Punkte oder alle Punkte auf der Kante bzw. deren Tangente(n) einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung ein. If the said edge is not linear or is not straight, preferably according to the invention a plurality of spaced-apart points or all points on the edge or its tangent (s) have an angle different from 90 ° with the coater direction.

Die Beschichterrichtung ist vorzugsweise eine Richtung entlang einer Oberflächennormalen einer Beschichterfläche bzw. senkrecht zu der Beschichterfläche (siehe unten). Die Beschichterfläche ist vorzugsweise diejenige Fläche, welche für den Beschichtungsvorgang oder das Verteilen der neu aufzubringenden Schicht auf einer Herstellungsfläche direkt im Kontakt mit dem Pulver und/oder dem Pulverbett steht und diejenige Fläche, welche das Pulver für einen Beschichtungsvorgang vor sich herschiebt. The coater direction is preferably a direction along a surface normal of a coater face or perpendicular to the coater face (see below). The coater surface is preferably that surface which is in direct contact with the powder and / or the powder bed for the coating process or the distribution of the newly applied layer on a production surface and the surface which pushes the powder in front of it for a coating process.

Die genannte neu aufzubringende Pulverschicht ist zweckmäßigerweise dafür vorgesehen, eine weitere Schicht für das Bauteil aufzubauen oder zu verfestigen. Said newly applied powder layer is expediently intended to build up or solidify a further layer for the component.

Vorteilhafterweise wird durch das beschriebene Verfahren erreicht, dass – wie oben beschrieben – Kanten bereits additiv aufgebauter Schichten nicht entlang ihrer vollen Ausdehnung von einem Beschichter überfahren werden und somit Beschichtungsfehler vermieden werden können. Advantageously, it is achieved by the described method that, as described above, edges of layers that are already additively constructed are not run over along their full extent by a coater, and thus coating defects can be avoided.

Weiterhin können pulverbettbasierte Verfahren insgesamt dadurch deutlich robuster durchgeführt und die Qualität der gefertigten Bauteile entscheidend verbessert werden. Furthermore, powder bed-based processes can be carried out much more robust overall and the quality of the manufactured components can be decisively improved.

Insbesondere können Maß- und Formabweichungen des Bauteils (beispielsweise von einem Modell oder Ideal) durch eine verbesserte Beschichtungsqualität reduziert werden. Diese erlaubt wiederum Kosten- oder Ressourcenersparnisse, da der Ausschuss fehlerhaft aufgebauter Bauteile ebenfalls reduziert werden kann. In particular, dimensional and geometrical deviations of the component (for example from a model or ideal) can be reduced by an improved coating quality. This in turn allows cost or resource savings, as the rejection of faulty components can also be reduced.

In einer Ausgestaltung wird die Beschichterrichtung relativ zu der erfassten Kantenkontur durch Drehen der Bauplattform, vorzugsweise zusammen mit einer etwaig darauf angeordneten Bauteilstruktur, ausgerichtet. In one embodiment, the coater direction is aligned relative to the detected edge contour by rotating the build platform, preferably together with a component structure possibly arranged thereon.

In einer Ausgestaltung wird die Beschichterrichtung relativ zu der erfassten Kantenkontur durch Drehen einer Beschichtungseinrichtung und/oder der Beschichterrichtung, beispielsweise um einen vorbestimmten Winkel von wenigen Grad, ausgerichtet. In one embodiment, the coater direction is aligned relative to the detected edge contour by rotating a coating device and / or the coater direction, for example by a predetermined angle of a few degrees.

In einer Ausgestaltung wird die Beschichterrichtung relativ zu der Kantenkontur durch Drehen der Bauplattform und – wie beschrieben – durch Drehen der Beschichterrichtung ausgerichtet. In one embodiment, the coater direction is aligned relative to the edge contour by rotating the build platform and, as described, by rotating the coater direction.

In einer Ausgestaltung wird die Beschichterrichtung relativ zu der Kantenkontur über eine Änderung des Bauteildesigns ausgerichtet. Dies geschieht beispielsweise über eine Korrektur der Konstruktionsdaten, beispielsweise CAD- und/oder CAM-Daten. In one embodiment, the coater direction is aligned relative to the edge contour via a change in the component design. This happens, for example, via a correction of the design data, for example CAD and / or CAM data.

In einer Ausgestaltung erfolgt das Ausrichten schichtweise bzw. wird nach jeder aufgebauten Schicht wiederholt. In one embodiment, the alignment is carried out in layers or is repeated after each layer constructed.

In einer Ausgestaltung wird das Ausrichten auf Basis von einer durch CAD- und/oder CAM-Daten oder davon abgeleiteten Daten für die additive Herstellung des Bauteils gestützten Berechnung durchgeführt. In one embodiment, the alignment is performed on the basis of a calculation based on CAD and / or CAM data or derived data for the additive production of the component.

In einer Ausgestaltung wird nach jeder aufgebauten oder verfestigten Schicht für das Bauteil nach dem oder durch das Erfassen geprüft, ob die entsprechende Kante einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung einschließt, wobei die Beschichterrichtung, verneinendenfalls, neu ausgerichtet wird. In one embodiment, after each built-up or solidified layer for the component is checked after or by detecting whether the corresponding edge includes an angle different from 90 ° with the coater direction, wherein the coater direction, or, if not, realigned.

In einer Ausgestaltung ist das Verfahren ein Beschichtungsverfahren für die additive Herstellung. In one embodiment, the method is a coating method for additive production.

Mit anderen Worten können die Verfahrensschritte des Erfassens und/oder des Ausrichten erfindungsgemäß für jede Pulverschicht neu durchgeführt werden. In other words, the method steps of detection and / or alignment can be carried out according to the invention for each powder layer.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die pulverbettbasierte additive Herstellung eines Bauteils, wie oben beschrieben, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, eine Herstellungsfläche für den schichtweisen additiven Aufbau gleichmäßig entlang einer Beschichtungsrichtung mit einer neuen Pulverschicht (schichtweise) zu beschichten, wobei eine Beschichterrichtung mit der Beschichtungsrichtung einen von 90° verschiedenen Winkel einschließt. Die beschriebene Vorrichtung ist dementsprechend vorzugsweise ebenfalls ausgebildet, die die oben genannten Nachteile beziehungsweise Probleme bei der Beschichtung erfindungsgemäß zu lösen. A further aspect of the present invention relates to a device for the powder-bed-based additive production of a component as described above, wherein the device is designed to coat a production area for the layered additive structure evenly along a coating direction with a new powder layer (layerwise) Coater direction with the coating direction includes an angle different from 90 °. Accordingly, the device described is preferably likewise designed to solve the abovementioned disadvantages or problems in the coating according to the invention.

Bei dem Pulver handelt es sich zweckmäßigerweise um ein pulverförmiges Basismaterial für das Bauteil. The powder is expediently a powdery base material for the component.

In einer Ausgestaltung ist die Beschichterfläche (siehe oben), beispielsweise an äußeren Rändern der Herstellungsfläche in Richtung der Beschichtungsrichtung, gebogen. Diese Ausgestaltung erlaubt vorzugsweise die genannten Probleme erfindungsgemäß zu lösen, und zwar ohne aufwendige oder komplizierte Verfahrensschritte. Insbesondere ist durch die gebogene Ausgestaltung der Vorrichtung, insbesondere des die Beschichterfläche aufweisenden Teils der Vorrichtung gewährleistet, dass eine Kantenkontur oder Kante einer bereits verfestigten Bauteilschicht mit der Beschichterrichtung einen von 90° verschiedenen Winkel einschließt. In one embodiment, the coater surface (see above), for example at outer edges of the production surface in the direction of the coating direction, is bent. This embodiment preferably allows the problems mentioned to be solved according to the invention, without complicated or complicated process steps. In particular, it is ensured by the curved configuration of the device, in particular of the part of the device having the coater surface, that an edge contour or edge of an already solidified component layer encloses an angle different from 90 ° with the coater direction.

In einer Ausgestaltung weist die Beschichterfläche mindestens zwei ebene zueinander gewinkelte Teilflächen auf, von denen zweckmäßigerweise zumindest eine mit der Beschichtungsrichtung einen von 90° verschiedenen Winkel einschließt. Diese Ausgestaltung ist als Alternative zu der oben beschriebenen gebogenen Ausgestaltung der Beschichterfläche vorgesehen und ermöglicht ebenfalls die erfindungsgemäßen Vorteile. In one embodiment, the coater surface has at least two planar mutually angled sub-areas, of which at least one with the coating direction expediently encloses an angle different from 90 °. This embodiment is provided as an alternative to the above-described curved configuration of the coater surface and also allows the advantages according to the invention.

In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine runde Bauplattform. Die runde Form der Bauplattform ist insbesondere auf eine Aufsicht auf die Bauplattform bezogen. Im Unterschied zu den beiden vorherig genannten Ausgestaltungen, erlaubt diese Ausführung der Vorrichtung die erfindungsgemäße Aufgabe durch Drehen der Bauplattform bzw. der Beschichterrichtung zu lösen (siehe oben). In one embodiment, the device comprises a round construction platform. The round shape of the build platform is particularly related to a plan view of the build platform. In contrast to the two aforementioned embodiments, this embodiment of the device allows the object according to the invention to be achieved by turning the construction platform or the coating device (see above).

In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung eine Beschichtungsvorrichtung oder Beschichter, insbesondere ein Pulverschieber, eine Rakel oder Pulverwalze für den additiven Aufbau von komplexen, hochtemperaturbeständigen Bauteilen. Dementsprechend ist die Vorrichtung vorzugsweise ebenfalls hochtemperaturbeständig, vorzugsweise beständig oder warmfest für Temperaturen oberhalb von 1000°, vorzugsweise 1200°, ausgebildet. In one embodiment, the device is a coating device or coater, in particular a powder slide, a doctor blade or powder roller for the additive construction of complex, high-temperature-resistant components. Accordingly, the device is preferably also high-temperature resistant, preferably resistant or heat-resistant for temperatures above 1000 °, preferably 1200 ° formed.

Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorliegend auf das Verfahren beziehen, können ferner die Vorrichtung betreffen oder umgekehrt. Embodiments, features and / or advantages relating in the present case to the method may also relate to the device or vice versa.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Further details of the invention are described below with reference to the figures.

1 zeigt eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht einer Beschichtungsvorrichtung. 1 shows a schematic sectional or side view of a coating device.

2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung. 2 shows a schematic plan view of the device.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauteils auf einer Bauplattform. 3 shows a schematic side view of a component on a construction platform.

4 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil aus 3. 4 shows a schematic plan view of the component 3 ,

5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauteils auf einer Bauplattform. 5 shows a schematic side view of a component on a construction platform.

6 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil aus 5. 6 shows a schematic plan view of the component 5 ,

7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauteils. 7 shows a schematic side view of a component.

8 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil aus 7. 8th shows a schematic plan view of the component 7 ,

9 zeigt eine schematische Seitenansicht eines weiteren Bauteils auf einer Bauplattform. 9 shows a schematic side view of another component on a construction platform.

10 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil aus 9. 10 shows a schematic plan view of the component 9 ,

11 zeigt eine schematische Seitenansicht eines weiteren Bauteils auf einer Bauplattform. 11 shows a schematic side view of another component on a construction platform.

12 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil aus 11. 12 shows a schematic plan view of the component 11 ,

13 zeigt eine schematische Seitenansicht eines weiteren Bauteils. 13 shows a schematic side view of another component.

14 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil 13. 14 shows a schematic plan view of the component 13 ,

15 zeigt eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 15 shows a schematic sectional or side view of a device according to the invention.

16 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung aus 15. 16 shows a schematic plan view of the device 15 ,

17 ein schematisches Flussdiagramm, welches Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens andeutet. 17 a schematic flow diagram, which indicates process steps of a method according to the invention.

18 deutet zwei unterschiedliche Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Beschichters an. 18 indicates two different embodiments of a coater according to the invention.

19 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 19 shows a further inventive embodiment of a device according to the invention.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein. In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals. The elements shown and their proportions with each other are basically not to be regarded as true to scale, but individual elements, for better presentation and / or better understanding exaggerated be shown thick or large.

Die 1 bis 14 beschreiben insbesondere bekannte Aspekte und Zusammenhänge in der additiven Herstellung, insbesondere der entsprechenden Beschichtungsverfahren sowie Vorrichtungen und Verfahren des Standes der Technik. The 1 to 14 describe in particular known aspects and relationships in additive manufacturing, in particular the corresponding coating methods and devices and methods of the prior art.

Insbesondere zeigt 1 eine Vorrichtung 30 in einer schematischen Schnitt- bzw. Seitenansicht. Die Vorrichtung 30 umfasst eine Bauplattform 2. Die Bauplattform 2 ist vorzugsweise in einem Pulverbett oder Pulver 1 angeordnet. Für den Aufbau eines Bauteils durch ein entsprechendes Pulverbettverfahren wird vorzugsweise eine Herstellungsfläche HF der Bauplattform und/oder einer bereits aufgebauten Schicht (nicht explizit in 1 gezeigt) mit Pulver beschichtet. Dafür ist ein Beschichter 32 vorgesehen, welcher an einer Aufhängung 31 geführt oder von dieser entsprechend bewegt werden kann. Der Beschichter 32 kann beispielsweise maschinengesteuert sein. Vorzugsweise wird der Beschichter für einen neuen Pulverauftrag entlang einer Bewegungs- oder Beschichtungsrichtung BUR (siehe unten), vorliegend von links nach rechts über die Herstellungsfläche HF geführt und dabei eine neue Pulverschicht aufgetragen. Die neue Pulverschicht kann anschließend beispielsweise mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahls entsprechend der gewünschten Geometrie exponiert, aufgeschmolzen und verfestigt werden. In particular shows 1 a device 30 in a schematic sectional or side view. The device 30 includes a build platform 2 , The construction platform 2 is preferably in a powder bed or powder 1 arranged. For the construction of a component by means of a corresponding powder bed method, preferably a production area HF of the building platform and / or an already constructed layer (not explicitly mentioned in FIG 1 shown) coated with powder. That's what a coater is for 32 provided, which on a suspension 31 guided or can be moved by this accordingly. The coater 32 For example, it can be machine-controlled. Preferably, the coater for a new powder application along a movement or coating direction BUR (see below), in this case guided from left to right on the manufacturing surface HF and thereby applied a new powder layer. The new powder layer can then be exposed, melted and solidified, for example, by means of a laser or an electron beam according to the desired geometry.

2 zeigt die Vorrichtung aus 1 in einer schematischen Aufsicht. Der die Beschichtungsrichtung BUR und die Beschichterrichtung BR definierende Pfeil soll vorliegend insbesondere für die 1 als auch für die 2 gültig sein. 2 shows the device 1 in a schematic plan. The arrow defining the coating direction BUR and the coater direction BR is intended in this case in particular for the 1 as well as for the 2 to be valid.

In 2 ist zu erkennen, dass der Beschichter 32 sich entlang der Herstellungsfläche HF erstreckt (vergleiche Y-Achse). Der Beschichter 32 kann eine Walze, eine Klinge, eine Rakel, eine Bürste oder eine andere zweckmäßige Ausgestaltung haben. In 2 it can be seen that the coater 32 extends along the manufacturing surface HF (compare Y-axis). The coater 32 may have a roller, a blade, a squeegee, a brush or other convenient embodiment.

3 zeigt ein Bauteil 10, welches auf einer beispielsweise konventionellen Bauplattform 2 angeordnet ist. Entsprechend des pulverbettbasierten Verfahrens wird die Bauplattform 2 üblicherweise während des additiven Aufbaus des Bauteils 10 schichtweise abgesenkt. Dies geschieht vorzugsweise über eine Absenkvorrichtung 20. 3 shows a component 10 , which on an example conventional construction platform 2 is arranged. According to the powder bed-based process, the building platform 2 usually during the additive construction of the component 10 lowered in layers. This is preferably done via a lowering device 20 ,

Das Bauteil umfasst weiterhin eine Kante oder Kantenkontur 11. The component further comprises an edge or edge contour 11 ,

4 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Bauteil beziehungsweise die entsprechende Bauplattform aus 3. Es ist insbesondere zu erkennen, dass das Bauteil derart relativ zu der Bauplattform 2 angeordnet oder ausgerichtet ist, dass die Kanten 11 parallel zu Kanten der Bauplattform 2 orientiert sind. Würde gemäß dieser Anordnung, ein Beschichter 32 (vergleiche 2), beispielsweise horizontal gemäß der Beschichtungsrichtung BUR über die Herstellungsfläche HF fahren, wobei die Herstellungsfläche HF ebenfalls durch eine bereits aufgebaute Schicht definiert sein kann, um eine neue Pulverschicht aufzutragen, würde der Beschichter irgendwann mit seiner vollen Breite (vergleiche Beschichterfläche BF in 2) eine Kante 11 des Bauteils 10 treffen (vergleiche gestrichelte Linie, welche die Beschichterfläche bzw. den Beschichter andeutet). Dies kann in erheblichem Maße zu unregelmäßigen Beschichtungsergebnissen oder Beschichtungsfehlern führen, als sich dieser Vorgang während des Aufbaus des Bauteils Schicht für Schicht wiederholt und sich so Beschichtungsfehler fortpflanzen oder addieren können. 4 shows a schematic plan view of the component or the corresponding build platform 3 , It can be seen in particular that the component is so relative to the build platform 2 arranged or aligned is that the edges 11 parallel to edges of the build platform 2 are oriented. Would according to this arrangement, a coater 32 (see 2 ), for example traveling horizontally in accordance with the coating direction BUR over the production area HF, wherein the production area HF can likewise be defined by an already constructed layer in order to apply a new powder layer, the coater would sometime with its full width (compare coater surface BF in FIG 2 ) an edge 11 of the component 10 meet (see dashed line, which indicates the coater surface or the coater). This can lead to considerable irregular coating results or coating defects, as this process during the construction of the component repeated layer by layer and so can propagate coating errors or add.

Um dieses Problem zu lösen, kann beispielsweise das Bauteil 10 auf der Bauplattform 2 gemäß den Darstellungen der 5 und 6 angeordnet beziehungsweise ausgerichtet werden. In 6 ist beispielsweise gezeigt, dass eine Kontur oder Kanten 11 des Bauteils 10 nicht parallel zur Seitenkanten der Bauplattform und demgemäß nicht parallel zu einer Beschichtungsrichtung BUR orientiert sind. Daher würde ein Beschichter (vergleiche wieder gestrichelte Linie in 6) zunächst nur eine Ecke 13 oder vertikale Kante des Bauteils 10 treffen, wodurch jedoch die beschriebenen Beschichtungsfehler kaum auftreten. To solve this problem, for example, the component 10 on the build platform 2 according to the representations of 5 and 6 be arranged or aligned. In 6 For example, it is shown that a contour or edges 11 of the component 10 are not oriented parallel to the side edges of the building platform and accordingly not parallel to a coating direction BUR. Therefore, a coater (compare again dashed line in 6 ) first only one corner 13 or vertical edge of the component 10 meet, by However, the coating defects described hardly occur.

7 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Bauteil 10. Eine schematische Aufsicht dieses Bauteils ist in 8 gezeigt. 7 shows a schematic side view of another component 10 , A schematic plan view of this component is in 8th shown.

Dieses Bauteil 10 weist insbesondere einen ersten Bereich B1 auf. Der erste Bereich B1 kann ein Grundkörper oder Basisbereich für das Bauteil 10 sein. Auf dem ersten Bereich B1 ist weiterhin ein zweiter Bereich B2 aufgebaut und abgebildet. Der zweite Bereich B2 kann beispielsweise ein funktionaler Bereich sein. This component 10 has in particular a first area B1. The first region B1 may be a main body or base region for the component 10 be. On the first area B1, a second area B2 is still constructed and displayed. The second area B2 may be, for example, a functional area.

Der erste Bereich B1 und der zweite Bereich B2 sind beide quaderartig geformt. Jedoch sind die Kantenkonturen (vergleiche Bezugszeichen 11) des ersten Bereichs B1 und des zweiten Bereichs B2 entsprechend der individuellen Geometrie des Bauteils 10 gegeneinander verdreht angeordnet, so dass Seitenkanten 11 des ersten Bereichs B1 und Seitenkanten 11 des zweiten Bereichs B2 nicht parallel sind. The first area B1 and the second area B2 are both cuboid-shaped. However, the edge contours (see reference numerals 11 ) of the first area B1 and the second area B2 according to the individual geometry of the component 10 arranged twisted against each other, leaving side edges 11 of the first area B1 and side edges 11 of the second area B2 are not parallel.

Um ein konkretes Beispiel zu nennen, kann das Bauteil 10 eine Turbinenschaufel sein, wobei der erste Bereich B1 einen Schaufelfuß und der zweite Bereich B2 beispielsweise die eigentliche Schaufel bezeichnet. Bei solchen komplexen, insbesondere nicht quaderförmigen Bauteilen variiert die Kantenkontur entlang einer Aufbaurichtung (von unten nach oben) des Bauteils, so dass, um die vorliegend genannten Nachteile bei der Beschichtung zu vermeiden, ein Kompromiss für die Ausrichtung des Bauteils 10 auf der Bauplattform 2 gefunden werden muss (vergleiche 13 und 14 weiter unten). To give a concrete example, the component can 10 a turbine blade, wherein the first region B1 denotes a blade root and the second region B2, for example, the actual blade. In such complex, in particular not parallelepiped-shaped components, the edge contour along a construction direction (from bottom to top) of the component varies, so that in order to avoid the disadvantages mentioned here in the coating, a compromise for the alignment of the component 10 on the build platform 2 must be found (see 13 and 14 further down).

Wenn das Bauteil 10 aus 7 beispielsweise gemäß den 9 und 10 auf der Bauplattform 2 angeordnet wird, würde beispielsweise ein Beschichter 32, welcher die Herstellungsfläche HF von links entlang einer Beschichtungsrichtung BUR beschichtet (vergleiche 10), zunächst wieder die Ecke 13 des ersten Bereichs B1 des Bauteils 10 treffen (vergleiche gestrichelte Linie in 10). Zu einem späteren Zeitpunkt des Aufbaus, nämlich wenn der Aufbau schon bis zum zweiten Bereich B2 fortgeschritten ist, würde eine Kante 11 des zweiten Bereichs wieder mit der vollen Breite des Beschichters 32 zusammentreffen. If the component 10 out 7 for example, according to the 9 and 10 on the build platform 2 For example, a coater would be arranged 32 which coats the manufacturing surface HF from the left along a coating direction BUR (cf. 10 ), first the corner again 13 of the first area B1 of the component 10 meet (see dashed line in 10 ). At a later stage of construction, namely, when the structure has already progressed to the second area B2, an edge would 11 of the second area again with the full width of the coater 32 meet.

Falls das Bauteil gemäß den 11 und 12 ausgerichtet würde, wäre der Vorgang umgekehrt, und eine Kante 11 des ersten Bereichs B1 des Bauteils 10 würde vom Beschichter 32 angefahren und die entsprechenden Beschichtungsfehler verursachen, obgleich die Beschichtungsfehler für den Aufbau des zweiten Bereichs B2 ausgeräumt wären. If the component is in accordance with 11 and 12 would be aligned, the process would be reversed, and an edge 11 of the first area B1 of the component 10 would from the coater 32 approached and cause the corresponding coating errors, although the coating errors would be eliminated for the construction of the second area B2.

13 deutet die Anordnung des beschriebenen Bauteils 10 auf der Bauplattform 2 an, gemäß der die beschriebenen Beschichtungsfehler während des additiven Aufbaus zumindest weitgehend verhindert werden. Dies ist insbesondere der Fall, da weder die Kanten des ersten Bereichs noch die Kanten des zweiten Bereichs parallel zu der Beschichterfläche BF bzw. des Beschichters 32 ausgerichtet sind, wenn der Beschichter gemäß der Beschichtungsrichtung BUR über die Herstellungsfläche fährt (vergleiche gestrichelte Linie in 14). 13 indicates the arrangement of the described component 10 on the build platform 2 according to which the coating defects described during the additive structure are at least largely prevented. This is the case in particular, since neither the edges of the first region nor the edges of the second region are parallel to the coater surface BF or of the coater 32 are aligned when the coater moves over the manufacturing surface in accordance with the coating direction BUR (see dashed line in FIG 14 ).

Die in 13 angedeutete Ausdehnung oder Höhe der Bereiche B1, B2 entspricht vorzugsweise einem Vielfachen einer einzelnen verfestigten Schicht (vergleiche Bezugszeichen 12 in 13), welche ebenfalls mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. In the 13 indicated extension or height of the regions B1, B2 preferably corresponds to a multiple of a single solidified layer (see reference numerals 12 in 13 ), which is also indicated by a dashed line.

Einen solchen Kompromiss wie in 14 dargestellt, zu finden, ist jedoch entsprechend der Formkomplexität additiv gefertigte Bauteile unabhängig von dem entsprechenden technischen Gebiet auf dem diese Bauteile eingesetzt werden, häufig schwierig oder gar nicht möglich, da die Ausrichtung der Bauteile relativ zu der Bauplattform, sobald eine einzige Schicht auf dieser verfestigt wurde, nachträglich kaum geändert werden kann. Such a compromise as in 14 however, according to shape complexity, additively fabricated components are often difficult or even impossible, regardless of the particular technical field in which these components are used, since the alignment of the components relative to the build platform will harden as soon as a single layer is solidified thereon was subsequently hardly changed.

Die 15 bis 18 beschreiben erfindungsgemäße Lösungen, die es erlauben, die Problematik der Beschichtungsfehler beispielsweise von vornherein und unabhängig von der anfänglichen Ausrichtung des jeweiligen Bauteils, zu lösen. The 15 to 18 describe solutions according to the invention, which allow to solve the problem of coating errors, for example, from the outset and regardless of the initial orientation of the respective component.

15 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 50 in einer schematischen Seiten- oder Schnittansicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 50 umfasst ebenfalls eine Bauplattform 2. die Vorrichtung 50 umfasst weiterhin eine Aufhängung 61, an der zweckmäßigerweise ein Beschichter 60 beweglich oder verfahrbar gekoppelt ist. Entsprechend der Darstellung der 1 ist die Vorrichtung 50 vorzugsweise ausgebildet, Pulverschichten oder Pulverlagen für die additive Herstellung auf eine Herstellungsfläche HF mittels des Beschichters 60 aufzutragen. Dies geschieht vorzugsweise, wie dargestellt von links nach rechts entsprechend der Beschichtung Richtung BUR. 15 shows a device according to the invention 50 in a schematic side or sectional view. The device according to the invention 50 also includes a build platform 2 , the device 50 also includes a suspension 61 , at the expediently a coater 60 is coupled movable or movable. According to the presentation of the 1 is the device 50 preferably formed, powder layers or powder layers for the additive production on a manufacturing surface HF by means of the coater 60 apply. This is preferably done as shown from left to right according to the coating direction BUR.

Die Bauplattform 2 ist vorzugsweise rund, wie in 16 in der entsprechenden schematischen Aufsicht der Vorrichtung 50 dargestellt. The construction platform 2 is preferably round, as in 16 in the corresponding schematic plan view of the device 50 shown.

Erfindungsgemäß ist die Bauplattform 2 und/oder die übrigen Teile der Vorrichtung, umfassend die Beschichtungseinrichtung aus Aufhängung 61 und Beschichter 60, um eine Drehachse DA beweglich. Insbesondere sind vorzugsweise die Bauplattform 2 und die übrigen Komponenten unabhängig voneinander um die Drehachse DA beweglich oder drehbar. Diese Ausgestaltungen ermöglichen eine Anpassung der Ausrichtung des Bauteils oder einzelner für dieses aufgebauter Schichten (nicht explizit dargestellt) während der additiven Herstellung, so dass eine Beschichterfläche BF des Beschichters 60 vorzugsweise nicht entlang seiner vollen Breite (vergleiche Y-Achse in 16) auf Kanten eines entsprechenden Bauteils trifft und vorzugsweise nicht immer an derselben Stellen entlang der Kante. According to the invention, the construction platform 2 and / or the remaining parts of the device, comprising the coating device of suspension 61 and coater 60 movable about a rotation axis DA. In particular, preferably the construction platform 2 and the remaining components independently from one another about the axis of rotation DA movable or rotatable. These embodiments make it possible to adapt the orientation of the component or of individual layers (not explicitly shown) for it during the additive production, such that a coater surface BF of the coater 60 preferably not along its full width (compare Y-axis in FIG 16 ) encounters edges of a corresponding component, and preferably not always at the same locations along the edge.

Anders als in 16 dargestellt, kann die Beschichtungseinrichtung, d.h. die Aufhängung 61 und der Beschichter 60 vorzugsweise durch geeignete Mittel komplett von der Bauplattform 2 herunter- und wieder herauf bewegbar sein, so dass eine Drehung beispielsweise der Bauplattform 2 relativ zu der Beschichtungsvorrichtung erfolgt, wenn neu aufzutragendes, pulverförmiges Basismaterial (vergleiche Bezugszeichen 1 in 16) vorzugweise nicht in Kontakt mit einer Herstellungsfläche HF steht. Dies könnte ansonsten zu ungewünschten Pulverbewegungen (Strudelbewegung) führen und ebenfalls die Herstellungsqualität beeinträchtigen. Unlike in 16 shown, the coating device, ie the suspension 61 and the coater 60 preferably by suitable means completely from the building platform 2 down and be moved back up, so that rotation, for example, the build platform 2 takes place relative to the coating device when newly applied, powdery base material (see reference numerals 1 in 16 ) is preferably not in contact with a manufacturing surface HF. This could otherwise lead to unwanted powder movements (vortex movement) and also affect the manufacturing quality.

Anhand der 15, 16 und 17 wird vorliegend ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgestellt und beschrieben, welches die vorliegend adressierten Beschichtungsprobleme löst. Based on 15 . 16 and 17 In the present case, an inventive method is presented and described, which solves the presently addressed coating problems.

Insbesondere zeigt 17 ein schematisches Flussdiagramm. Der Verfahrensschritt a) beschreibt das Erfassen der Kantenkontur 11 oder Kantengeometrie einer aus einem Pulverbett 1 additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht 12 für das Bauteil 10 auf einer Bauplattform 2 (vergleiche 13 sowie gestrichelte Linie in 16, welche die Kantenkontur 11 einer entsprechenden Schicht andeutet). In particular shows 17 a schematic flow diagram. The method step a) describes the detection of the edge contour 11 or edge geometry of a powder bed 1 additively structured or to be built up layer 12 for the component 10 on a building platform 2 (see 13 as well as dashed line in 16 which the edge contour 11 a corresponding layer indicates).

Beispielsweise wird die Kantenkontur oder deren Position relativ zu der Bauplattform anhand eines Datenmodells, vorzugsweise anhand von Konstruktionsdaten und/oder CAD-Daten, erfasst. For example, the edge contour or its position relative to the build platform is detected using a data model, preferably based on design data and / or CAD data.

Alternativ oder zusätzlich wird die Kantenkontur 11 oder deren Position oder Verlauf relativ zu der Bauplattform 2 physisch mittels eines Scanvorgangs, beispielsweise mit einem Laserscanner erfasst, in dem die aufgebaute Schicht mit einem entsprechenden Scanner untersucht wird. Alternatively or additionally, the edge contour 11 or their position or course relative to the build platform 2 physically detected by means of a scanning operation, for example with a laser scanner, in which the built-up layer is examined with a corresponding scanner.

Der Verfahrensschritt b) beschreibt das Ausrichten einer Beschichterrichtung BR für eine neu aufzubringende Pulverschicht relativ zu der erfassten Kantenkontur 11 derart, dass eine Kante 11 der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht 12 einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung BR einschließt. Entsprechend ist in 16 ein Winkel α gezeigt, welcher vorzugsweise von 0 und 90° verschieden ist, insbesondere beispielsweise größer als 20° ist und eine relative Drehung zwischen der Kantenkontur 11 der Schicht 12 und der Beschichtungsrichtung BUR andeutet. Die Beschichterrichtung BR kann mit der beschriebenen Beschichtungsrichtung BUR übereinstimmen (vergleiche die 1 bis 16). The method step b) describes the alignment of a coater direction BR for a newly applied powder layer relative to the detected edge contour 11 such that an edge 11 the additively structured or to be built up layer 12 includes an angle other than 90 ° with the coater direction BR. Accordingly, in 16 an angle α is shown, which is preferably different from 0 and 90 °, in particular, for example, greater than 20 ° and a relative rotation between the edge contour 11 the layer 12 and the coating direction BUR indicates. The coater direction BR can match the described coating direction BUR (cf. 1 to 16 ).

Die genannte Ausrichtung kann derart erfolgen, dass insbesondere die Beschichterrichtung BR durch Drehen des Beschichters und/oder der Beschichtungsvorrichtung relativ zu der Kantenkontur 11 bzw. dem Bauteil 10 verändert wird. Said alignment can be effected such that in particular the coater direction BR by rotating the coater and / or the coating device relative to the edge contour 11 or the component 10 is changed.

Alternativ oder zusätzlich kann für die Veränderung einer für das Beschichtungsergebnis ungünstigen Ausrichtung von Bauteil und Beschichterrichtung, die Bauplattform vorzugsweise mit einer gegebenenfalls darauf angeordneten Bauteilstruktur relativ zu der Beschichterrichtung, gedreht werden. Alternatively or additionally, for the change of an unfavorable orientation of the component and the coating direction for the coating result, the construction platform can preferably be rotated with a component structure optionally arranged thereon relative to the coating direction.

Eine entsprechende Ausrichtung kann ebenfalls dadurch erfolgen, dass, insbesondere für eine neu aufzubringende und anschließend zu verfestigende Schicht, eine Änderung des Bauteildesigns vorgenommen wird. A corresponding alignment can likewise be effected by making a change in the component design, in particular for a layer to be newly applied and subsequently to be consolidated.

Das Ausrichten erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise schichtweise und auf Basis von einer durch CAD und/oder CAM-Daten oder davon abgeleiteten Daten für die additive Herstellung des Bauteils gestützten Berechnung. The alignment is carried out according to the invention preferably in layers and based on a by CAD and / or CAM data or derived data for the additive production of the component based calculation.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß nach jeder aufgebauten Schicht 12 für das Bauteil 10 nach dem oder durch das Erfassen geprüft wird, ob die Kante 11 einen von 90° verschiedenen Winkel (vgl. α) mit der Beschichterrichtung BR einschließt, und, wobei die Beschichterrichtung BR, verneinendenfalls, neu ausgerichtet wird. Preferably, according to the invention, after each built-up layer 12 for the component 10 after which or by detecting is checked, whether the edge 11 includes an angle different from 90 ° (see α) with the coater direction BR, and, wherein the coater direction BR, or if not, realigns.

Unter Umständen ist es nicht immer oder für alle Kantenbereiche oder Kantenpunkte möglich, insbesondere bei runden Konturen, dass alle Punkte einer Kante bzw. deren Tangente(n) einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung BR einschließen. Under certain circumstances, it is not always possible or for all edge regions or edge points, in particular for round contours, that all points of an edge or its tangent (s) enclose an angle other than 90 ° with the coater direction BR.

Das erfindungsgemäße Problem kann jedoch auch dann gelöst werden, wenn viele der Punkte oder die entsprechende Kante zu einem möglichst großen Anteil entsprechend einen (endlichen) von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung BR einschließen. However, the problem according to the invention can also be solved if many of the points or the corresponding edge enclose a (finite) angle different from 90 ° with the coater direction BR to the greatest possible extent.

Im Fall von runden oder ovalen Kantenkonturen wird die Beschichterrichtung BR vorzugsweise derart schichtweise, d. h. pro aufgebauter Schicht, während des additiven Aufbauens des Bauteils verändert oder „weitergedreht“, dass entlang der Kantenkontur immer andere bzw. nacheinander verschiedene Punkte auf der Kontur bzw. der Kante „ungünstig“ angeordnet sind, d.h., dass an den letztgenannten Punkten oder Positionen auf der Kante noch die erfindungsgemäß zu lösenden Probleme auftreten. In the case of round or oval edge contours, the coater direction BR is preferably changed in such a layerwise manner, ie per built-up layer, during the additive buildup of the component or "further rotated" that along the Edge contour always other or successively different points on the contour or the edge "unfavorable" are arranged, ie, that at the latter points or positions on the edge nor the invention to be solved problems occur.

In den 18 und 19 werden insbesondere alternative Lösungen zu den beschriebenen Verfahren vorgestellt, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und die in 18 dargestellten Beschichter gelöst werden. In the 18 and 19 In particular, alternative solutions to the described methods are presented, which are provided by the device according to the invention and in the 18 shown coater can be solved.

In den Darstellungen der 18 und 19 weicht – durch die Ausgestaltung der Beschichter bzw. Beschichtungsvorrichtung ein – die Beschichterrichtung BR wie angedeutet von der beschriebenen Beschichtungsrichtung BUR ab. In the representations of the 18 and 19 deviates - by the configuration of the coater or coating device on - the coater direction BR as indicated from the described coating direction BUR.

In der links dargestellten Aufsicht von 18 ist ein erfindungsgemäßer Beschichter 60 dargestellt. Bei dem Beschichter kann es sich insbesondere um eine Rakel, einen Schieber, eine Bürste oder eine Walze, geeignet zur Beschichtung einer beliebigen Herstellungsfläche für den additiven Aufbau eines Bauteils handeln. Der links in 18 gezeigte Beschichter 60 weist eine Beschichterfläche BF auf oder definiert diese (siehe oben). Es ist weiterhin gezeigt, dass dieser Beschichter gewinkelt ist bzw. seine Beschichterfläche BF in zwei zueinander gewinkelte Teilflächen 70 unterteilt ist. Der genannte Beschichter ist insbesondere derart ausgebildet, dass sowohl eine Beschichterrichtung BR 1 als auch eine Beschichterrichtung BR 2 der entsprechenden Teilflächen bei einer Beschichtungsrichtung BUR von links nach rechts, eine Kantenkontur eines Bauteils (in 18 bis 19 nicht explizit dargestellt) unter einem von 90° verschiedenen Winkel treffen und damit die erfindungsgemäßen Vorteile bieten. In the left-hand view of 18 is a coater according to the invention 60 shown. The coater may in particular be a squeegee, a slider, a brush or a roller, suitable for coating an arbitrary production surface for the additive construction of a component. The left in 18 shown coater 60 has a coater surface BF or defines it (see above). It is further shown that this coater is angled or its coater surface BF in two mutually angled sub-areas 70 is divided. The named coater is in particular designed such that both a coater direction BR 1 and a coater direction BR 2 of the corresponding subareas in a coating direction BUR from left to right, an edge contour of a component (in FIG 18 to 19 not explicitly shown) meet at a different angle of 90 ° and thus provide the advantages of the invention.

Dies gilt insbesondere auch für den in der rechten Ansicht von 18 gezeigten Beschichter, welche eine gebogene Beschichterfläche BF aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird eine Kantenkontur eines Bauteils, sofern es sich um lineare oder geradlinige Kanten handelt automatisch unter einem bestimmten Winkel angefahren oder „getroffen“, wenn der Beschichter, beispielsweise von einer Aufhängung oder Abführungseinrichtung 61 (vergleiche 15) in Richtung der Beschichtungsrichtung BUR (vergleiche 18) bewegt wird. This is especially true for the right in the view of 18 shown coater, which has a curved coater surface BF. As a result of this configuration, an edge contour of a component, if it concerns linear or rectilinear edges, is automatically approached or "hit" at a certain angle if the coater has a suspension or removal device, for example 61 (see 15 ) in the direction of the coating direction BUR (cf. 18 ) is moved.

Der beschriebene Beschichter 60 mit der gebogenen Beschichterfläche BF beschreibt eine besonders bevorzugte Ausführungsform, welche die erfindungsgemäße Vorteile fast immer ermöglicht; nämlich immer dann, wenn beispielsweise eine Kantenkontur eines Bauteils in Form und Orientierung von der Geometrie der gebogenen Beschichterfläche BF abweicht. The described coater 60 with the curved coater surface BF describes a particularly preferred embodiment, which almost always allows the advantages according to the invention; namely, whenever, for example, an edge contour of a component deviates in shape and orientation from the geometry of the curved coater surface BF.

19 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 50, welche ebenfalls einen Beschichter 60 aufweist. Der Beschichter 60 weist analog zu den Darstellungen der 1 bis 16 vorzugsweise eine ebene und lineare Beschichterfläche BF auf. Jedoch ist, im Unterschied zu den bisher gezeigten Darstellungen, eine Beschichterrichtung BR (vergleiche gestrichelte Linie in 19 unter einem Winkel α zu einer Beschichtungsrichtung BUR „angestellt“. Gemäß dieser Ausgestaltung kann ein Bauteil, beispielsweise wie anhand von den 3 und 4 dargestellt, mit seinen Kanten parallel zu den Kanten der Bauplattform 2 ausgerichtet werden, ohne dass die oben beschriebenen Beschichtungsfehler auftreten werden. 19 shows a further embodiment of a device according to the invention 50 , which is also a coater 60 having. The coater 60 has analogous to the representations of 1 to 16 preferably a flat and linear coater surface BF. However, unlike the previously shown illustrations, a coater direction BR (see dashed line in FIG 19 at an angle α to a coating direction BUR "turned on". According to this embodiment, a component, for example, as based on the 3 and 4 shown with its edges parallel to the edges of the build platform 2 be aligned without the coating defects described above will occur.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these, but includes each new feature and any combination of features. This includes in particular any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2601006 B1 [0004] EP 2601006 B1 [0004]

Claims

Verfahren für die additive Herstellung eines Bauteils (10) umfassend die folgenden Schritte: – Erfassen einer Kantenkontur (11) einer aus einem Pulverbett (1) additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht (12) für das Bauteil (10) auf einer Bauplattform (2), – Ausrichten einer Beschichterrichtung (BR) für eine neu aufzubringende Pulverschicht relativ zu der erfassten Kantenkontur (11) derart, dass eine Kante (11) der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht (12) einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung (BR) einschließt. Method for the additive production of a component ( 10 ) comprising the following steps: - detecting an edge contour ( 11 ) one of a powder bed ( 1 ) additively structured or to be built up layer ( 12 ) for the component ( 10 ) on a build platform ( 2 ), - Aligning a coater direction (BR) for a newly applied powder layer relative to the detected edge contour ( 11 ) such that an edge ( 11 ) of the additively structured or to be built up layer ( 12 ) includes an angle other than 90 ° with the coater direction (BR).

Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Kantenkontur (11) der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht (12) oder die Position der Kantenkontur (11) relativ zu der Bauplattform (2) anhand eines Datenmodells, vorzugsweise Konstruktionsdaten, wie CAD Daten, erfasst wird. Method according to claim 1, wherein the edge contour ( 11 ) of the additively structured or to be built up layer ( 12 ) or the position of the edge contour ( 11 ) relative to the build platform ( 2 ) is detected on the basis of a data model, preferably design data, such as CAD data.

Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausrichten derart durchgeführt wird, dass die Kante (11) der additiv aufgebauten oder aufzubauenden Schicht (12) einen Winkel zwischen 10° und 80° mit der Beschichterrichtung (BR) einschließt. Method according to claim 1 or 2, wherein the alignment is carried out in such a way that the edge ( 11 ) of the additively structured or to be built up layer ( 12 ) includes an angle between 10 ° and 80 ° with the coater direction (BR).

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichterrichtung (BR) relativ zu der Kantenkontur (11) durch Drehen der Bauplattform (2) ausgerichtet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the coater direction (BR) relative to the edge contour ( 11 ) by turning the build platform ( 2 ) is aligned.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichterrichtung (BR) relativ zu der Kantenkontur (11) durch Drehen der Beschichterrichtung (BR) ausgerichtet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the coater direction (BR) relative to the edge contour ( 11 ) is aligned by rotating the coater direction (BR).

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichterrichtung (BR) relativ zu der Kantenkontur (11) durch Drehen der Bauplattform (2) und durch Drehen der Beschichterrichtung (BR) ausgerichtet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the coater direction (BR) relative to the edge contour ( 11 ) by turning the build platform ( 2 ) and is aligned by rotating the coater direction (BR).

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichterrichtung (BR) relativ zu der erfassten Kantenkontur (11) über eine Änderung des Bauteildesigns ausgerichtet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the coating direction (BR) relative to the detected edge contour ( 11 ) is aligned via a change in the component design.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausrichten schichtweise erfolgt und auf Basis von einer durch CAD- und/oder CAM-Daten für die additive Herstellung des Bauteils gestützten Berechnung durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the alignment is carried out in layers and is carried out on the basis of a calculation based on CAD and / or CAM data for the additive production of the component.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach jeder aufgebauten Schicht (12) für das Bauteil (10) nach dem oder durch das Erfassen geprüft wird, ob die Kante (11) einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Beschichterrichtung (BR) einschließt und, wobei die Beschichterrichtung (BR), verneinendenfalls, neu ausgerichtet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein after each layer ( 12 ) for the component ( 10 ) is checked after or by detecting whether the edge ( 11 ) includes an angle different from 90 ° with the coater direction (BR) and, wherein the coater direction (BR), if any, is reoriented.

Vorrichtung (50) für die pulverbettbasierte additive Herstellung eines Bauteils (10), welche ausgebildet ist, eine Herstellungsfläche (HF) für den schichtweisen additiven Aufbau gleichmäßig entlang einer Beschichtungsrichtung (BUR) mit einer Pulverschicht zu beschichten, wobei eine Beschichterrichtung (BR) mit der Beschichtungsrichtung (BUR) einen von 90° verschiedenen Winkel einschließt. Contraption ( 50 ) for powder-bed-based additive production of a component ( 10 ) formed to coat a manufacturing surface (HF) for the layered additive structure uniformly along a coating direction (BUR) with a powder layer, wherein a coater direction (BR) with the coating direction (BUR) includes an angle different from 90 °.

Vorrichtung (50) gemäß Anspruch 10, wobei die Beschichterfläche (BF), beispielsweise an äußeren Rändern der Herstellungsfläche (HF), in Richtung der Beschichtungrichtung (BUR), gebogen ist. Contraption ( 50 ) according to claim 10, wherein the coater surface (BF), for example at outer edges of the production surface (HF), is bent in the direction of the coating direction (BUR).

Vorrichtung (50) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Beschichterfläche (BF), mindestens zwei ebene zueinander gewinkelte Teilflächen (70) aufweist. Contraption ( 50 ) according to claim 10 or 11, wherein the coater surface (BF), at least two planar mutually angled faces ( 70 ) having.

Vorrichtung (50) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend eine runde Bauplattform (2). Contraption ( 50 ) according to one of claims 10 to 12, comprising a round building platform ( 2 ).

Vorrichtung (50) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, welche eine Beschichtungsvorrichtung, insbesondere ein Pulverschieber, für den additiven Aufbau von komplexen hochtemperaturbeständigen Bauteilen aufweist. Contraption ( 50 ) according to one of claims 10 to 13, which has a coating device, in particular a powder slide, for the additive construction of complex high-temperature-resistant components.