DE102018222409A1 - Layer construction device for additive manufacturing of at least one component area of a component, flow control device for a layer construction device and method for operating a layer construction device - Google Patents

Layer construction device for additive manufacturing of at least one component area of a component, flow control device for a layer construction device and method for operating a layer construction device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schichtbauvorrichtung (10) zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren, umfassend mindestens einen Beschichter (58) zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone (16); mindestens eine Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Bestrahlen des Werkstoffs mit dem wenigstens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie; und wenigstens eine Einlassströmungsführung (20) zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung der Aufbau- und Fügezone (16) und zur Erzeugung eines Fluidstrom über der Pulverschicht, wobei die Einlassströmungsführung (20) mindestens zwei Kanäle (22) zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms sowie einen oberen Stromführungsbereich (26) und einen stromabwärts hierzu anschließenden unteren Stromführungsbereich (28) umfasst. Die einzelnen Kanäle (22) sind dabei im unteren Stromführungsbereich (26) der Einlassströmungsführung (20) derart ausgestaltet, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms aufnehmen und leiten, und ein Querschnitt des jeweiligen Kanals (22) über eine Lauflänge des entsprechenden Kanals (22) derart ausgestaltet ist, dass in jedem Kanal (22) gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die Lauflänge des Kanals (22) entstehen; und die Schichtbauvorrichtung (10) wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (32) aufweist, welche mindestens ein Leitelement (34, 36) zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Bereich der Pulverschicht umfasst, wobei die Strömungsleiteinrichtung (32) zumindest im Betrieb der Schichtbauvorrichtung (10) im Bereich eines Kanalaustrittsöffnungen (24) umfassenden Endbereichs der Einlassströmungsführung (20) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einlassströmungsführung (20) für eine solche Schichtbauvorrichtung (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Schichtbauvorrichtung (10).The invention relates to a layer construction device (10) for the additive production of at least one component region of a component by an additive layer construction method, comprising at least one coater (58) for applying at least one powder layer of a material to a build-up and joining zone (16); at least one radiation source for generating at least one energy beam for layer-by-layer and local melting and / or sintering of the material to form a component layer by selectively irradiating the material with the at least one energy beam in accordance with a predetermined exposure strategy; and at least one inlet flow guide (20) for directing a fluid flow in the direction of the build-up and joining zone (16) and for generating a fluid flow over the powder layer, the inlet flow guide (20) at least two channels (22) for receiving and directing the fluid flow and one comprises an upper current-carrying region (26) and a lower current-carrying region (28) connected downstream thereof. The individual channels (22) are designed in the lower flow guide area (26) of the inlet flow guide (20) in such a way that they receive and conduct equal volumes of the fluid flow, and a cross section of the respective channel (22) over a running length of the corresponding channel (22) is designed in such a way that in each channel (22) there are equal pressure losses of the fluid flow over the running length of the channel (22); and the layer construction device (10) has at least one flow guide device (32), which comprises at least one guide element (34, 36) for guiding the fluid flow over at least a region of the powder layer, the flow guide device (32) at least when the layer construction device (10) is in operation Area of a channel outlet openings (24) end region of the inlet flow guide (20) is arranged. The invention further relates to an inlet flow guide (20) for such a layer construction device (10) and a method for operating such a layer construction device (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtbauvorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, eine Einlassströmungsführung für eine derartige Schichtbauvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schichtbauvorrichtung.The invention relates to a layer construction device for additive manufacturing of at least one component area of a component, an inlet flow guide for such a layer construction device and a method for operating such a layer construction device.

Bei so genannten additiven bzw. generativen Fertigungsverfahren (sog. Rapid Manufacturing- bzw. Rapid Prototyping-Verfahren) wird ein Bauteilbereich bzw. ein vollständiges Bauteil, bei dem es sich beispielsweise um ein Bauteil einer Strömungsmaschine bzw. eines Flugtriebwerks handeln kann, schichtweise aufgebaut. Vorwiegend metallische Bauteile werden in der Regel durch Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelz- oder -sinterverfahren hergestellt. Dabei wird zunächst mittels eines Beschichters schichtweise mindestens ein pulverförmiger Werkstoff im Bereich einer Aufbau- und Fügezone aufgetragen, um eine Pulverschicht zu bilden. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff lokal verfestigt, indem dem Werkstoff im Bereich der Aufbau- und Fügezone Energie mittels wenigstens eines Energiestrahls zugeführt wird, wodurch der Werkstoff schmilzt bzw. sintert und eine Bauteilschicht bildet. Der Energiestrahl wird dabei in Abhängigkeit einer Schichtinformation der jeweils herzustellenden Bauteilschicht gesteuert. Die Schichtinformationen werden üblicherweise aus einem 3D-CAD-Körper des Bauteils erzeugt und in einzelne Bauteilschichten unterteilt. Nach dem Verfestigen des geschmolzenen oder versinterten Werkstoffs wird die Bauplattform schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt. Danach werden die genannten Schritte bis zur endgültigen Fertigstellung des gewünschten Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils wiederholt. Der Bauteilbereich bzw. das Bauteil kann dabei beispielsweise auf einer absenkbaren Bauplattform und/oder auf einem bereits erzeugten Teil des Bauteils oder Bauteilbereichs bzw. auf einer Stützstruktur hergestellt werden. Die Vorteile dieser additiven Fertigung liegen insbesondere in der Möglichkeit, sehr komplexe Bauteilgeometrien mit Hohlräumen, Hinterschnitten und dergleichen im Rahmen eines einzelnen Verfahrens herstellen zu können.In so-called additive or generative manufacturing processes (so-called rapid manufacturing or rapid prototyping processes), a component area or a complete component, which can be, for example, a component of a turbomachine or an aircraft engine, is built up in layers. Mainly metallic components are usually manufactured by laser or electron beam melting or sintering processes. At least one powdery material is first applied in layers in the area of a build-up and joining zone by means of a coater in order to form a powder layer. The component material is then locally strengthened by supplying energy to the material in the area of the assembly and joining zone by means of at least one energy beam, as a result of which the material melts or sinters and forms a component layer. The energy beam is controlled as a function of layer information of the component layer to be produced in each case. The layer information is usually generated from a 3D CAD body of the component and divided into individual component layers. After the molten or sintered material has solidified, the building platform is lowered in layers by a predefined layer thickness. The steps mentioned are then repeated until the desired component area or the entire component is finally completed. The component area or the component can be produced, for example, on a lowerable construction platform and / or on an already generated part of the component or component area or on a support structure. The advantages of this additive manufacturing lie in particular in the possibility of being able to produce very complex component geometries with cavities, undercuts and the like in a single process.

Als problematisch bei diesen Schichtbauverfahren ist der Umstand anzusehen, dass sich häufig Zonen mit Verwirbelungen der Pulverschicht oder Staub sowie sonstige Verunreinigungen wie etwa Kondensat, Rauch oder Spratzer bilden, die sich unkontrolliert auf dem Baufeld, auf aufgeschmolzenem Pulver oder auf bereits verfestigten Bereichen der Bauteilschicht ablagern. Dies führt zu entsprechenden Verunreinigungen, Einschlüssen und Prozessstörungen und damit letztlich zu einer Verminderung der Bauteilqualität.The fact that zones with swirling of the powder layer or dust, as well as other contaminants such as condensate, smoke or spatter, which accumulate in an uncontrolled manner on the construction site, on melted powder or on already solidified areas of the component layer, is problematic with these layer construction methods . This leads to corresponding impurities, inclusions and process disruptions and ultimately to a reduction in component quality.

Aus der DE 10 2015 117 238 A1 ist es daher beispielsweise bekannt, eine Einlassströmungsführung vorzusehen, mittels welcher ein Fluidstrom erzeugt werden kann, um den Bereich der Pulverschicht beispielsweise mit einem Schutzgas oder Kühlmittel zu beaufschlagen.From the DE 10 2015 117 238 A1 it is therefore known, for example, to provide an inlet flow guide by means of which a fluid flow can be generated in order to apply a protective gas or coolant to the area of the powder layer, for example.

Als nachteilig an den bekannten Einlassströmungsführungen ist der Umstand anzusehen, dass der Fluidstrom einen Freistrahl darstellt, welcher nach dem Austritt aus einer Austrittsöffnung der Einlassströmungsführung unkontrolliert fließt. Zudem variieren die Strömungsgeschwindigkeiten am Auslass der bekannten Einlassströmungsführungen und es entsteht ein nachteiliges, inhomogenes Strömungsbild in diesem Bereich. Hierdurch kann es zu einer Aufwirbelung des pulverförmigen Werkstoffs sowie zur unkontrollierten Verteilung von Staub, Kondensat, Rauch, Spratzern und dergleichen kommen, was zu einer schlechteren Bauteilqualität führen kann.A disadvantage of the known inlet flow guides is the fact that the fluid flow represents a free jet which flows uncontrolled after exiting an outlet opening of the inlet flow guide. In addition, the flow velocities at the outlet of the known inlet flow guides vary and a disadvantageous, inhomogeneous flow pattern arises in this area. This can result in the powdery material being whirled up and in the uncontrolled distribution of dust, condensate, smoke, splashes and the like, which can lead to poorer component quality.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten eines Bauteils mit höherer Qualität zu ermöglichen.The object of the present invention is to enable a process-reliable additive production of component layers of a component with a higher quality.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Schichtbauvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Einlassströmungsführung für eine derartige Schichtbauvorrichtung gemäß Patentanspruch 12 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 zum Betreiben einer solchen Schichtbauvorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind.The objects are achieved according to the invention by a layer construction device with the features of claim 1, an inlet flow guide for such a layer construction device according to claim 12 and by a method according to claim 15 for operating such a layer construction device. Advantageous developments with expedient developments of the invention are specified in the subclaims, advantageous developments of each aspect of the invention being regarded as advantageous developments of the other aspects of the invention.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Schichtbauvorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren. Die Schichtbauvorrichtung umfasst mindestens einen Beschichter zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone, mindestens eine Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Bestrahlen des Werkstoffs mit dem wenigstens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie; und wenigstens eine Einlassströmungsführung zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung der Aufbau- und Fügezone zur Erzeugung eines Fluidstrom über der Pulverschicht, wobei die Einlassströmungsführung mindestens zwei Kanäle zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms sowie einen oberen Stromführungsbereich und einen stromabwärts hierzu anschließenden unteren Stromführungsbereich umfasst. Dabei sind die einzelnen Kanäle im unteren Stromführungsbereich der Einlassströmungsführung derart ausgestaltet, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms zur Ausbildung eines gleichmäßigen Volumenstroms aufnehmen und leiten. Zudem weist die Schichtbauvorrichtung wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung auf, welche mindestens ein Leitelement zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Teilbereich der Pulverschicht umfasst, wobei die Strömungsleiteinrichtung zumindest im Betrieb der Schichtbauvorrichtung im Bereich eines Kanalaustrittsöffnungen umfassenden Endbereichs der Einlassströmungsführung angeordnet ist. Generell sind „ein/eine“ im Rahmen dieser Offenbarung als unbestimmte Artikel zu lesen, also ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe immer auch als „mindestens ein/mindestens eine“. Umgekehrt können „ein/eine“ auch als „nur ein/nur eine“ verstanden werden. Des Weiteren umfassen die Begriffe „gleich“ und „gleichmäßig“ nicht nur identische Werte oder Wertebereiche, sondern auch Werte und Wertebereiche die um ca. 15% von den identischen Werten oder Wertebereichen abweichen. Unter den Begriffen „angeordnet“ oder „Anordnung“ ist eine direkte oder indirekte Verbindung der entsprechenden Einzelelemente zu verstehen. Eine derartige Strömungsleiteinrichtung erlaubt eine verbesserte Kontrolle und gleichmäßigere Strömungsführung des Fluidstroms. Mittels der Einlassströmungsführung ist gewährleistet, dass eine gleichmäßige Geschwindigkeits- und Volumenstromverteilung innerhalb und insbesondere am Austritt der Einlassströmungsführung beziehungsweise im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen erzielt wird. Dadurch entsteht ein homogenes Strömungsbild in diesem Bereich, so dass die Entstehung von beispielsweise seitlichen Strömungskomponenten im Bauraum der Schichtbauvorrichtung, an welchen Verwirbelungen und/oder Totwassergebiete entstehen können, wirksam verhindert wird. Über die gesamte Aufbau- und Fügezone kann ein homogenes Strömungsfeld erzeugt werden. Zudem ist es mit Hilfe des mindestens einen Leitelements beispielsweise möglich, den Fluidstrom über dem Pulverbett bedarfsweise weiter zu homogenisieren, zu richten bzw. umzulenken und/oder zu zerstäuben. Dies ermöglicht eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten eines Bauteils mit höherer Qualität. Das Leitelement kann in einfachster Ausgestaltung wandartig, das heißt flach, rechtwinklig und eben ausgebildet sein. Grundsätzlich ist die Geometrie des Leitelements aber nicht auf eine bestimmte Geometrie beschränkt, so dass auch abweichende, insbesondere unebene, beispielsweise bereichsweise konvex und/oder konkav gewölbte Geometrien sowie nicht-rechtwinklige Geometrien vorgesehen sein können. Dies erlaubt es, die Pulverschicht bzw. die verfestigte Bauteilschicht gezielt mit einem gewünschten Fluid, beispielsweise einem Schutz- und/oder Kühlgas, zu beaufschlagen und/oder zu um- bzw. überströmen, um eine zielgerichtete Abführung von verwirbeltem Werkstoffpulver, Staub, Kondensat, Rauch, Spratzern und dergleichen sicherzustellen. Das Schutzgas kann Argon und/oder ein anderes Edelgas bzw. Edelgasgemisch (He, Ne, Kr, Xe) umfassen oder sein. Vorzugsweise weist das Schutzgas möglichst geringe Verunreinigungen an Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser(dampf) auf. Unter einer möglichst geringen Verunreinigung werden jeweils Gehalte von höchstens 20 ppm, insbesondere von höchstens 10 ppm oder weniger verstanden. Die Schichtbauvorrichtung kann grundsätzlich als selektive Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung ausgebildet sein und einen oder mehrere Laser als Strahlungsquelle(n) aufweisen. Zur Erzeugung eines Laserstrahls kann beispielsweise ein CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Yb-Faserlaser, Diodenlaser oder dergleichen vorgesehen sein. Ebenso ist es möglich, dass die Schichtbauvorrichtung als Elektronenstrahlsinter- und/oder - schmelzvorrichtung ausgebildet ist, das heißt eine oder mehrere Elektronenquellen als Strahlungsquelle(n) aufweist. Auch beliebige Kombinationen sind denkbar. In Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffs und der Belichtungsstrategie kann es beim Belichten bzw. Bestrahlen zu einem Aufschmelzen und/oder zu einem Versintern des Werkstoffpulvers kommen, so dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „Verschweißen“ auch „Versintern“ und umgekehrt verstanden werden kann.A first aspect of the invention relates to a layer construction device for the additive production of at least one component region of a component by an additive layer construction method. The layer construction device comprises at least one coater for applying at least one powder layer of a material to a build-up and joining zone, at least one radiation source for generating at least one energy beam for layer-by-layer and local melting and / or sintering of the material to form a component layer by selectively irradiating the material with the at least one energy beam according to a predetermined exposure strategy; and at least one inlet flow guide for directing a Fluid flow in the direction of the build-up and joining zone for generating a fluid flow over the powder layer, the inlet flow guide comprising at least two channels for receiving and guiding the fluid flow and an upper flow guide area and a lower flow guide area adjoining it downstream. The individual channels in the lower flow guide area of the inlet flow guide are designed in such a way that they receive and conduct the same volume of the fluid flow in order to form a uniform volume flow. In addition, the layer construction device has at least one flow guide device which comprises at least one guide element for guiding the fluid flow over at least a partial region of the powder layer, the flow guide device being arranged at least during operation of the layer construction device in the region of an end region of the inlet flow guide comprising channel outlet openings. In general, "one / one" are to be read as indefinite articles within the scope of this disclosure, ie without "explicitly stated otherwise" as "at least one / at least one". Conversely, "one / one" can also be understood as "only one / only one". Furthermore, the terms "same" and "even" include not only identical values or ranges of values, but also values and ranges of values that deviate by approximately 15% from the identical values or ranges of values. The terms “arranged” or “arrangement” mean a direct or indirect connection of the corresponding individual elements. Such a flow guide device allows improved control and more uniform flow guidance of the fluid flow. The inlet flow guide ensures that a uniform velocity and volume flow distribution is achieved within and in particular at the outlet of the inlet flow guide or in the region of the channel outlet openings. This creates a homogeneous flow pattern in this area, so that the formation of, for example, lateral flow components in the installation space of the layer construction device, at which turbulence and / or dead water areas can arise, is effectively prevented. A homogeneous flow field can be generated across the entire assembly and joining zone. In addition, with the aid of the at least one guide element, it is possible, for example, to further homogenize, direct or redirect and / or atomize the fluid flow over the powder bed, if necessary. This enables a more reliable additive manufacturing of component layers of a component with higher quality. In its simplest configuration, the guide element can be wall-like, that is to say flat, rectangular and flat. Basically, however, the geometry of the guide element is not restricted to a specific geometry, so that deviating, in particular uneven, for example convexly and / or concavely curved geometries as well as non-rectangular geometries can also be provided. This allows a desired fluid, for example a protective and / or cooling gas, to be applied to the powder layer or the solidified component layer in a targeted manner and / or to flow around or overflow in order to remove swirled material powder, dust, condensate, in a targeted manner. Ensure smoke, splashes and the like. The protective gas can comprise or be argon and / or another noble gas or noble gas mixture (He, Ne, Kr, Xe). The protective gas preferably has minimal impurities in oxygen, nitrogen, hydrogen and water (steam). The lowest possible contamination means contents of at most 20 ppm, in particular of at most 10 ppm or less. The layer construction device can in principle be designed as a selective laser sintering and / or laser melting device and have one or more lasers as the radiation source (s). For example, a CO 2 laser, Nd: YAG laser, Yb fiber laser, diode laser or the like can be provided to generate a laser beam. It is also possible that the layer construction device is designed as an electron beam sintering and / or melting device, that is to say has one or more electron sources as the radiation source (s). Any combinations are also conceivable. Depending on the material used and the exposure strategy, melting and / or sintering of the material powder can occur during exposure or irradiation, so that in the context of the present invention the term “welding” can also be understood to mean “sintering” and vice versa .

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung ist ein Querschnitt des jeweiligen Kanals der Einlassströmungsführung über eine Lauflänge des entsprechenden Kanals derart ausgestaltet, dass in jedem Kanal gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die Lauflänge des Kanals entstehen. Dadurch ist wiederum ein homogenes Strömungsbild beziehungsweise eine homogene Strömungsverteilung am Austritt der Einlassströmungsführung beziehungsweise im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen gewährleistet, unabhängig von den unterschiedlichen Kanallängen der einzelnen Kanäle. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die jeweiligen Kanäle im unteren Stromführungsbereich derart ausgebildet sind, dass sie senkrecht zum Austritt beziehungsweise der Austrittsrichtung der Fluidströmung über die entsprechend Kanalaustrittsöffnung verlaufen. Bei bekannten Einlassströmungsführungen weisen die Kanäle in dem genannten Bereich unterschiedliche Austrittswinkel auf. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Ausrichtung und Volumenverteilung der Strömung in diesem Bereich. Vorteilhafterweise wird dies durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der Kanäle zuverlässig verhindert. Es kann eine homogene Strömung aufgebaut werden. Der Begriff „senkrecht“ ist dabei als Wertebereich von 90° ± 5° zu verstehen. Zudem besteht die Möglichkeit, dass die Einlassströmungsführung im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen mindestens eine Zentriervorrichtung aufweist. Die Zentriervorrichtung dient dabei zum definierten Anschluss der Einlassströmungsführung an die Schichtbauvorrichtung beziehungsweise einer Düse der Schichtbauvorrichtung. Bei bekannten Einlassströmungsführungen fehlt diese Zentriervorrichtung. Dadurch kann bei unsachgemäßer Montage ein Versatz zu weiterführenden Kanälen oder Düsen entstehen. Bei einer zu hohen Anbringung der Einlassströmungsführung entsteht nach dem Übergang ein Ablösungsgebiet an einer unteren Kante. Bei einer zu niedrigen Anbringung trifft der Fluidstrom gegen eine starre Wand der Schichtaufbauvorrichtung und wird abgelenkt. Beide Varianten bewirken am Übergang beziehungsweise der Verbindungsstelle eine Querschnittsverengung und verursachen sowohl Druck- als auch Energieverluste. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Zentriervorrichtung wird dies zuverlässig verhindert. Ein stetiger Strömungsübergang ist vorteilhafterweise gewährleistet. Zudem wird eine Übertragbarkeit der Strömungsverhältnisse unter unterschiedlichen Schichtbauvorrichtungen gewährleistet.In further advantageous refinements of the layer construction device according to the invention, a cross section of the respective channel of the inlet flow guide is designed over a run length of the corresponding channel in such a way that equal pressure losses of the fluid flow over the run length of the channel occur in each channel. This in turn ensures a homogeneous flow pattern or a homogeneous flow distribution at the outlet of the inlet flow guide or in the area of the channel outlet openings, regardless of the different channel lengths of the individual channels. Furthermore, there is the possibility that the respective channels in the lower flow guide area are designed such that they run perpendicular to the outlet or the direction of exit of the fluid flow via the corresponding channel outlet opening. In known inlet flow guides, the channels have different exit angles in the area mentioned. This leads to an uneven alignment and volume distribution of the flow in this area. This is advantageously prevented by the alignment of the channels according to the invention. A homogeneous flow can be established. The term "vertical" is to be understood as a range of values of 90 ° ± 5 °. There is also the possibility that the inlet flow guide in the area of the channel outlet openings is at least one Has centering device. The centering device serves for the defined connection of the inlet flow guide to the layer construction device or a nozzle of the layer construction device. This centering device is absent in known inlet flow guides. This can lead to misalignment to further channels or nozzles. If the inlet flow guide is attached too high, a separation area is created on the lower edge after the transition. If the attachment is too low, the fluid flow hits a rigid wall of the layer building device and is deflected. Both variants cause a cross-sectional narrowing at the transition or the connection point and cause both pressure and energy losses. This is reliably prevented by the design of a centering device according to the invention. A steady flow transition is advantageously ensured. In addition, a transferability of the flow conditions under different layer construction devices is guaranteed.

Eine besonders flexible und homogene Prozessströmungsführung wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermöglicht, dass das Leitelement relativ zur Pulverschicht bewegbar ist. Die Bewegung des Leitelements kann dabei grundsätzlich vor, während und/oder nach dem Verfestigen einer Bauteilschicht erfolgen. Beispielsweise kann das Leitelement bewegt werden, wenn es gegenwärtig nicht benötigt wird, wenn es während des Auftrags einer neuen Pulverschicht im Verfahrweg des Beschichters oder im Verfahrweg eines anderen bewegten Bauteils der Schichtbauvorrichtung steht oder wenn es sich im Belichtungspfad des Energiestrahls befindet. Hierdurch kann auch sichergestellt werden, dass der additive Herstellungsprozess nicht gestört wird. Eine einfache Bewegbarkeit des mindestens einen Leitelements wird in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Strömungsleiteinrichtung eine steuer- und/oder regelbare Antriebseinrichtung umfasst, mittels welcher das mindestens eine Leitelement relativ zur Pulverschicht bewegbar ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Leitelement oder die Leitelemente mit Hilfe einer Antriebseinrichtung bewegbar ist bzw. sind, wobei die Antriebseinrichtung steuerbar und/oder regelbar ausgebildet ist. Hierdurch ist eine automatisierbare und prozessabhängige Bewegbarkeit des oder der Leitelemente möglich. Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Antriebseinrichtung elektrisch, pneumatisch, mechanisch, magnetisch und/oder hydraulisch betätigbar ist. Hierdurch kann die Bewegbarkeit des mindestens einen Leitelements0 besonders flexibel realisiert werden. Beispielsweise kann die Bewegung des Leitelements oder der Leitelemente elektrisch, das heißt mit Hilfe von einem oder mehreren Elektromotoren, pneumatisch, das heißt durch den Einsatz von unter Druck stehendem Gas, mechanisch, beispielsweise durch einen Schwerkraftantrieb, durch das Eigengewicht des wenigstens einen Leitelements, durch eine Seilwinde, durch eine oder mehrere Federn und dergleichen, magnetisch, das heißt durch magnetische Anziehungs- und/oder Abstoßungskräfte, oder hydraulisch, das heißt durch eine Leistungsübertragung über eine Hydraulikflüssigkeit, erfolgen. Auch beliebige Kombinationen hieraus können vorgesehen sein, beispielsweise ein magnetohydrodynamischer Antrieb oder dergleichen.A particularly flexible and homogeneous process flow control is made possible in an advantageous embodiment of the invention in that the guide element is movable relative to the powder layer. The movement of the guide element can basically take place before, during and / or after the solidification of a component layer. For example, the guide element can be moved if it is not currently required, if it is in the path of the coater during the application of a new powder layer or in the path of another moving component of the layer construction device or if it is in the exposure path of the energy beam. This can also ensure that the additive manufacturing process is not disrupted. In a further advantageous embodiment of the invention, simple movement of the at least one guide element is achieved in that the flow guide device comprises a controllable and / or regulatable drive device, by means of which the at least one guide element can be moved relative to the powder layer. In other words, it is provided that the guide element or the guide elements can be moved with the aid of a drive device, the drive device being designed to be controllable and / or regulatable. This enables an automatable and process-dependent mobility of the guide element or elements. In a further embodiment, it has been shown to be advantageous if the drive device can be actuated electrically, pneumatically, mechanically, magnetically and / or hydraulically. As a result, the mobility of the at least one guide element 0 can be implemented in a particularly flexible manner. For example, the movement of the guide element or the guide elements can be electrical, that is to say with the aid of one or more electric motors, pneumatically, that is to say by the use of gas under pressure, mechanically, for example by means of a gravity drive, by the weight of the at least one guide element a cable winch, by one or more springs and the like, magnetically, that is, by magnetic attraction and / or repulsion forces, or hydraulically, that is, by a power transmission via a hydraulic fluid. Any combinations thereof can also be provided, for example a magnetohydrodynamic drive or the like.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsleiteinrichtung dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Leitelement in Abhängigkeit wenigstens eines Prozessparameters aus der Gruppe Fluidströmungsgeschwindigkeit, Fluidströmungsrate, Temperatur, Bauteilgeometrie, relative Position des Beschichters zur Pulverschicht und Prozesszustand der additiven Herstellung zu bewegen. Hierdurch ist eine situationsangepasste Prozessströmungsführung realisierbar. Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Strömungsleiteinrichtung eine Führungseinrichtung umfasst, mittels welcher das mindestens eine Leitelement entlang eines vorgebbaren Bewegungspfads bewegbar ist. Hierdurch wird auf konstruktiv einfache Weise eine Zwangsführung des wenigstens einen Leitelements sichergestellt, wodurch die Bewegung des Leitelements oder der Leitelemente auf einen vorgebbaren oder vorgegebenen Bewegungspfad beschränkt ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Führungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Leitelement rotatorisch und/oder translatorisch gegenüber der Pulverschicht zu bewegen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Leitelement durch die Führungseinrichtung translatorisch und/oder rotatorisch zwangsgeführt ist. Beispielsweise kann die Führungseinrichtung dazu ausgebildet sein, das Leitelement um eine Achse zu verschwenken und/oder entlang einer Führungsschiene zu bewegen, welche beispielsweise formschlüssig mit dem Leitelement gekoppelt ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the flow guide device is designed to move the at least one guide element as a function of at least one process parameter from the group of fluid flow rate, fluid flow rate, temperature, component geometry, relative position of the coater to the powder layer and process state of additive manufacturing . This enables a process flow control adapted to the situation. Further advantages result from the fact that the flow guiding device comprises a guiding device, by means of which the at least one guiding element can be moved along a predeterminable movement path. This ensures, in a structurally simple manner, that the at least one guide element is positively guided, as a result of which the movement of the guide element or the guide elements is restricted to a predeterminable or predetermined movement path. In a further advantageous embodiment of the invention, it has proven to be advantageous if the guide device is designed to move the guide element rotationally and / or translationally with respect to the powder layer. In other words, it is provided that the guide element is positively and / or rotationally guided by the guide device. For example, the guide device can be designed to pivot the guide element about an axis and / or to move it along a guide rail which is, for example, positively coupled to the guide element.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem zumindest das mindestens eine Leitelement der Strömungsleiteinrichtung innerhalb einer Prozesskammer der Schichtbauvorrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Schichtbauvorrichtung eine Prozesskammer aufweist, innerhalb welcher das additive Herstellungsverfahren durchgeführt wird, und dass die gesamte Strömungsleiteinrichtung oder zumindest das wenigstens eine Leitelement der Strömungsleiteinrichtung innerhalb der Prozesskammer angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, das additive Herstellungsverfahren in einer kontrollierten Atmosphäre durchzuführen, indem die Prozesskammer während der additiven Herstellung teilweise oder vollständig evakuiert bzw. mit einem Schutzgas befüllt wird. Indem zumindest das Leitelement oder die Leitelemente innerhalb der Prozesskammer angeordnet ist bzw. sind, ist durch die Anordnung innerhalb der Prozesskammer weiterhin eine Prozessströmungsführung möglich.Further advantages result from at least one guide element of the flow guide device being arranged within a process chamber of the layer construction device. In other words, it is provided that the layer construction device has a process chamber within which the additive manufacturing method is carried out and that the entire flow guide device or at least the at least one guide element of the flow guide device is arranged within the process chamber. This makes it possible to carry out the additive manufacturing process in a controlled atmosphere by partially or completely evacuating the process chamber or filling it with a protective gas during the additive manufacturing. By at least the guide element or the guide elements within the Process chamber is or are arranged, a process flow guidance is still possible due to the arrangement within the process chamber.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem das mindestens eine Leitelement an wenigstens einem Element aus der Gruppe Boden, Decke, Beschichter, Wand und Tür der Schichtbauvorrichtung angeordnet ist. Auch Kombinationen hiervon sind denkbar. Hierdurch kann das Leitelement besonders flexibel an unterschiedlichen Stellen angeordnet bzw. befestigt oder gelagert werden, wodurch den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten der Schichtbauvorrichtung optimal Rechnung getragen werden kann.Further advantages result from the fact that the at least one guide element is arranged on at least one element from the group floor, ceiling, coater, wall and door of the layer construction device. Combinations of these are also conceivable. As a result, the guide element can be arranged or fastened or stored in a particularly flexible manner at different points, as a result of which the respective structural conditions of the layer construction device can be optimally taken into account.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsleiteinrichtung unabhängig von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der additiven Herstellung des zumindest einen Bauteilbereichs des Bauteils durch das additive Schichtbauverfahren steuer- und/oder regelbar ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Strömungsleiteinrichtung möglichst ohne Eingriff in die hard- und/oder softwaretechnisch realisierte Steuerung und/oder Regelung der Schichtbauvorrichtung betreibbar ist. Hierdurch kann die Strömungsleiteinrichtung besonders einfach und bedarfsweise integriert werden und eignet sich auch als Nachrüstlösung für bereits existierende Schichtbauvorrichtungen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the flow control device can be controlled and / or regulated independently of a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the additive manufacture of the at least one component area of the component by means of the additive layer construction method. In other words, it is provided that the flow guiding device can be operated as far as possible without intervention in the control and / or regulation of the layer construction device implemented in terms of hardware and / or software technology. As a result, the flow control device can be integrated particularly easily and as required and is also suitable as a retrofit solution for existing layer construction devices.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung weist diese mindestens eine Absaugvorrichtung zur Absaugung und Entfernung von beim schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs entstehenden Nebenprodukten und überschüssigem Pulver auf. Hierdurch kann Fluid nach dem Austritt über die Kanalauslassöffnungen wieder abgesaugt bzw. entfernt werden, wodurch eine zusätzliche Strömungsführung erreicht wird und Verunreinigungen wie verwirbeltes Werkstoffpulver, Staub, Kondensat, Rauch, Spratzer und dergleichen abgeführt und das Entstehen eines Überdrucks in einer Prozesskammer zuverlässig verhindert werden. Durch ein Anbringen der Absaugvorrichtung an dem Beschichter besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, dass vor einem Auftrag der nächsten Pulverschicht die Prozesskammer von Kondensat und anderen Verunreinigungen gereinigt wird. In der darauffolgenden Pulverschicht wird dadurch das Risiko von Bindefehlern signifikant reduziert.In a further advantageous embodiment of the layer construction device according to the invention, it has at least one suction device for suction and removal of by-products and excess powder formed during layer-by-layer and local melting and / or sintering of the material. As a result, fluid can be sucked out or removed again after the outlet via the channel outlet openings, whereby additional flow guidance is achieved and contaminants such as swirled material powder, dust, condensate, smoke, sprays and the like are removed and the occurrence of excess pressure in a process chamber is reliably prevented. By attaching the suction device to the coater, there is advantageously the possibility that the process chamber is cleaned of condensate and other contaminants before the next powder layer is applied. This significantly reduces the risk of binding errors in the subsequent powder layer.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung umfasst diese mindestens eine Vibrationseinrichtung, mit welcher der zumindest eine, teilweise oder bereits vollständig hergestellte Bauteilbereich des Bauteils und/oder eine Bauplattform der Schichtbauvorrichtung in Schwingungen versetzt werden können. Dadurch ist es möglich, beispielsweise die zuletzt abgeschiedene Festkörperschicht des herzustellenden Bauteiles vom Pulvermaterial durch Vibrieren zu reinigen. Damit ist sichergestellt, dass keine losen Pulverpartikel in die nächste aufzubringende Schicht eingebaut werden.In a further advantageous embodiment of the layer construction device according to the invention, it comprises at least one vibration device with which the at least one, partially or already completely manufactured component area of the component and / or a construction platform of the layer construction device can be set in vibration. This makes it possible, for example, to clean the last deposited solid layer of the component to be manufactured from the powder material by vibration. This ensures that no loose powder particles are built into the next layer to be applied.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Einlassströmungsführung zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung einer Aufbau- und Fügezone einer Schichtbauvorrichtung und zur Erzeugung eines Fluidstrom über der Aufbau- und Fügezone, wobei die Einlassströmungsführung mindestens zwei Kanäle zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms sowie einen oberen Stromführungsbereich und einen stromabwärts hierzu anschließenden unteren Stromführungsbereich umfasst. Die einzelnen Kanäle sind dabei im unteren Stromführungsbereich der Einlassströmungsführung derart ausgestaltet sind, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms aufnehmen und leiten. Zudem besteht die Möglichkeit, dass ein Querschnitt des jeweiligen Kanals über eine Lauflänge des entsprechenden Kanals derart ausgestaltet ist, dass in jedem Kanal gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die Lauflänge des Kanals entstehen. Des Weiteren ist es möglich, dass die jeweiligen Kanäle im unteren Stromführungsbereich derart ausgebildet sind, dass sie senkrecht zum Austritt der Fluidströmung über die entsprechend Kanalaustrittsöffnung verlaufen. Schließlich kann die Einlassströmungsführung im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen mindestens eine Zentriervorrichtung aufweisen. Mittels der erfindungsgemäßen Einlassströmungsführung ist gewährleistet, dass eine gleichmäßige Geschwindigkeits- und Volumenstromverteilung innerhalb und insbesondere am Austritt der Einlassströmungsführung beziehungsweise im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen erzielt wird. Dadurch entsteht ein homogenes Strömungsbild in diesem Bereich, so dass die Entstehung von beispielsweise seitlichen Strömungskomponenten im Bauraum der Schichtbauvorrichtung, an welchen Verwirbelungen und/oder Totwassergebiete entstehen können, wirksam verhindert wird. Über die gesamte Aufbau- und Fügezone kann ein homogenes Strömungsfeld erzeugt werden. Dies ermöglicht eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten eines Bauteils mit höherer Qualität. Weitere sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts anzusehen sind und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to an inlet flow guide for guiding a fluid flow in the direction of a build-up and joining zone of a layer construction device and for generating a fluid flow over the build-up and joining zone, the inlet flow guiding at least two channels for receiving and guiding the fluid flow and an upper flow guide area and comprises a lower current guiding region connected downstream thereof. The individual channels in the lower flow guide area of the inlet flow guide are designed in such a way that they receive and conduct the same volume of the fluid flow. In addition, there is the possibility that a cross section of the respective channel is designed over a run length of the corresponding channel in such a way that the same pressure losses of the fluid flow over the run length of the channel occur in each channel. Furthermore, it is possible for the respective channels in the lower flow guidance area to be designed such that they run perpendicular to the outlet of the fluid flow via the corresponding channel outlet opening. Finally, the inlet flow guide can have at least one centering device in the region of the channel outlet openings. The inlet flow guide according to the invention ensures that a uniform velocity and volume flow distribution is achieved within and in particular at the outlet of the inlet flow guide or in the region of the channel outlet openings. This creates a homogeneous flow pattern in this area, so that the formation of, for example, lateral flow components in the installation space of the layer construction device, at which turbulence and / or dead water areas can arise, is effectively prevented. A homogeneous flow field can be generated across the entire assembly and joining zone. This enables a more reliable additive manufacturing of component layers of a component with higher quality. Further features and their advantages resulting therefrom can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, advantageous configurations of the first aspect of the invention being regarded as advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schichtbauvorrichtung nach den ersten Erfindungsaspekt, bei welchem vor, während und/oder nach einer additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren mittels einer Einlassströmungsführung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ein Fluidstrom über der Pulverschicht erzeugt und mittels mindestens eines Leitelements einer Strömungsleiteinrichtung zumindest über einen Bereich der Pulverschicht geleitet wird. Mittels der Einlassströmungsführung wird eine gleichmäßige Geschwindigkeits- und Volumenstromverteilung innerhalb und insbesondere am Austritt der Einlassströmungsführung beziehungsweise im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen erzielt. Dadurch entsteht ein homogenes Strömungsbild in diesem Bereich, so dass die Entstehung von beispielsweise seitlichen Strömungskomponenten im Bauraum der Schichtbauvorrichtung, an welchen Verwirbelungen und/oder Totwassergebiete entstehen können, wirksam verhindert wird. Über die gesamte Aufbau- und Fügezone kann ein homogenes Strömungsfeld erzeugt werden. Zudem ermöglicht die Strömungsleieinrichtung eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten eines Bauteils mit höherer Qualität, da eine verbesserte Kontrolle und Strömungsführung des Fluidstroms in der Schichtbauvorrichtung gegeben ist. Mit Hilfe des mindestens einen Leitelements ist es damit beispielsweise möglich, den Fluidstrom bedarfsweise zu homogenisieren, zu richten bzw. umzulenken und/oder zu zerstäuben. Weitere Merkmale und deren Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. A third aspect of the invention relates to a method for operating a layer construction device according to the first aspect of the invention, in which a fluid flow over the powder layer according to the second aspect of the invention before, during and / or after an additive production of at least one component region of a component by means of an additive layer construction method by means of an inlet flow guide generated and guided by at least one guide element of a flow guide device at least over a region of the powder layer. A uniform velocity and volume flow distribution within and in particular at the outlet of the inlet flow guide or in the region of the channel outlet openings is achieved by means of the inlet flow guide. This creates a homogeneous flow pattern in this area, so that the formation of, for example, lateral flow components in the installation space of the layer construction device, at which turbulence and / or dead water areas can arise, is effectively prevented. A homogeneous flow field can be generated across the entire assembly and joining zone. In addition, the flow control device enables a process-reliable additive production of component layers of a component with higher quality, since there is improved control and flow guidance of the fluid flow in the layer construction device. With the aid of the at least one guide element, it is thus possible, for example, to homogenize, direct or redirect and / or atomize the fluid flow as required. Further features and their advantages result from the description of the first and the second aspect of the invention, advantageous configurations of the first and second aspect of the invention being regarded as advantageous configurations of the third aspect of the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Schichtbauvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung; und
  • 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Einlassströmungsführung der erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung.
Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations, without the scope of the invention leave. Embodiments of the invention are thus also to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but can be derived from the explanations given and can be generated by separate combinations of features. Designs and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. In addition, versions and combinations of features, in particular those explained above, are to be regarded as disclosed, which go beyond or differ from the combinations of features set out in the back references of the claims. It shows:
  • 1 a schematic representation of a layer construction device according to the prior art;
  • 2nd a schematic representation of a layer construction device according to the invention; and
  • 3rd is a schematic sectional view of an inlet flow guide of the layer construction device according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schichtbauvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die bekannte Schichtbauvorrichtung 1, die beispielsweise als selektive Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung ausgebildet ist, weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Prozesskammer 4 begrenzt. Innerhalb der Prozesskammer 4 ist ein Beschichter 4a zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone 6 angeordnet. Die Aufbau- und Fügezone 6 befindet sich auf einer Bauplattform 8. Die bekannte Schichtbauvorrichtung 1 weist zudem eine Einlassströmungsführung 3 zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung der Aufbau- und Fügezone 6 und zur Erzeugung eines Fluidstroms über der Pulverschicht, wobei die Einlassströmungsführung 3 mehrere Kanäle 5 zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms mit entsprechenden, zur Aufbau- und Fügezone 6 hin, ausgebildeten Kanalaustrittsöffnungen 5a auf. Mittels der Pfeile 7 ist die Strömungsrichtung des Fluidstroms in den Kanälen 5 gezeigt, die Strömungsrichtung des Fluidstroms über der Pulverschicht ist mit den Pfeilen 9 schematisch dargestellt. Die Länge der Pfeile 7 soll zudem unterschiedliche Geschwindigkeits- und Volumenstromverteilungen des Fluidstroms innerhalb der Kanäle 5 der bekannten Einlassströmungsführung 3 verdeutlichen. Aufgrund der ungleichmäßigen Geschwindigkeits- und Volumenstromverteilung des Fluidstroms ergibt sich beim Austritt der Strömung aus den Kanalaustrittsöffnungen 5a ein inhomogenes Strömungsbild. Des Weiteren entstehen durch die einzelnen Längen der Kanäle 5 unterschiedliche Druckverluste, sodass es auch hierdurch zu einer Variation der Geschwindigkeiten des Fluidstroms am Austritt der Einlassströmungsführung 3 kommt. Zusätzlich weisen die Kanäle 5 im Bereich des Strömungsaustritts in die Prozesskammer 4 eine unterschiedliche Krümmung auf, sodass unterschiedliche Strömungsaustrittswinkel entstehen. Die unterschiedlichen Strömungsaustrittswinkel sind in der 1 durch die schräg innerhalb der Einlassströmungsführung 3 verlaufenden Linie dargestellt. Dies bewirkt, dass der Fluidstrom am Übergang zur Einlassströmungsführung 3 nicht gleichmäßig gerichtet ist. In Folge dessen treten wiederum am Austritt des Fluidstroms unterschiedlich hohe Volumenströme auf, die wiederum zu einem äußerst inhomogenen Strömungsbild führen. Dieses inhomogene Strömungsbild setzt sich in der Strömung über der Aufbau- und Fügezone 6 fort (vgl. Richtungspfeile 9). Zudem entstehen durch die sprunghafte Vergrößerung des Bauraums nach Austritt der Fluidströmung aus der Einlassströmungsführung 3 Verwirbelungen zu den Seiten, die die geringe Strömungsuniformität der Fluidströmung über der Aufbau- und Fügezone 6 bestärken. 1 shows a schematic representation of a layer construction device 1 according to the state of the art. The known layer construction device 1 which is designed, for example, as a selective laser sintering and / or laser melting device, has a housing 2nd on which is a process chamber 4th limited. Inside the process chamber 4th is a coater 4a for applying at least one powder layer of a material to a build-up and joining zone 6 arranged. The assembly and joining zone 6 is located on a construction platform 8th . The known layer construction device 1 also has an inlet flow guide 3rd for directing a fluid flow in the direction of the assembly and joining zone 6 and for generating a fluid flow over the powder layer, the inlet flow guide 3rd multiple channels 5 for receiving and directing the fluid flow with appropriate, for the assembly and joining zone 6 trained channel outlet openings 5a on. By means of the arrows 7 is the direction of flow of the fluid flow in the channels 5 shown, the direction of flow of the fluid flow over the powder layer is with the arrows 9 shown schematically. The length of the arrows 7 should also have different velocity and volume flow distributions of the fluid flow within the channels 5 the known inlet flow guide 3rd clarify. Due to the non-uniform velocity and volume flow distribution of the fluid flow, the flow emerges from the channel outlet openings 5a an inhomogeneous flow pattern. Furthermore, the individual lengths of the channels result 5 different pressure losses, so that this also leads to a variation in the velocities of the fluid flow at the outlet of the inlet flow guide 3rd is coming. In addition, the channels 5 in the area of the flow exit into the process chamber 4th a different curvature, so that different flow exit angles arise. The different flow exit angles are in the 1 through the slant within the inlet flow guide 3rd running line. This causes the fluid flow to transition to the inlet flow guide 3rd is not evenly directed. As a result, volume flows of different heights occur at the outlet of the fluid flow, which in turn lead to an extremely inhomogeneous flow pattern. This inhomogeneous flow pattern continues in the flow over the assembly and joining zone 6 continued (see directional arrows 9 ). In addition, the sudden increase in installation space after the fluid flow emerges from the inlet flow guide 3rd Swirling to the sides, the low flow uniformity of the fluid flow over the assembly and joining zone 6 to encourage.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung 10. Die Schichtbauvorrichtung 10, welche vorliegend als selektive Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung ausgebildet ist, weist ein Gehäuse 12 auf, welches eine Prozesskammer 14 begrenzt. Innerhalb der Prozesskammer 14 ist ein Beschichter 58 zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone 16 angeordnet. Die Aufbau- und Fügezone 18 befindet sich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer absenkbaren Bauplattform 18. Der Beschichter 58 wird zum Auftragen einer neuen Pulverschicht in an sich bekannter Weise zwischen einer Dosierplattform (nicht dargestellt), welches neues Werkstoffpulver bereitstellt, und einer Überlaufplattform (nicht dargestellt), in welcher überschüssiges Werkstoffpulver aufgetragen wird, bewegt. Weiterhin umfasst die Schichtbauvorrichtung 10 einen Laser (nicht dargestellt) als Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs zum Ausbilden von Bauteilschichten durch selektives Bestrahlen der Werkstoffs gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie. Hierdurch können unterschiedliche Bauteile, beispielsweise Bauteile von Strömungsmaschinen wie etwa Flugtriebwerken, hergestellt werden. 2nd shows a schematic representation of a layer construction device according to the invention 10 . The stratification device 10 , which in the present case is designed as a selective laser sintering and / or laser melting device, has a housing 12th on which is a process chamber 14 limited. Inside the process chamber 14 is a coater 58 for applying at least one powder layer of a material to a build-up and joining zone 16 arranged. The assembly and joining zone 18th According to the present exemplary embodiment, it is located on a lowerable construction platform 18th . The coater 58 is applied to apply a new powder layer in a manner known per se between a metering platform (not shown) which provides new material powder and an overflow platform (not shown) in which excess material powder is applied. Furthermore, the layer construction device comprises 10 a laser (not shown) as a radiation source for generating at least one energy beam for layer-by-layer and local fusing and / or sintering of the material to form component layers by selective irradiation of the material in accordance with a predetermined exposure strategy. As a result, different components, for example components of turbomachines such as aircraft engines, can be produced.

Die Schichtbauvorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Einlassströmungsführung 20 zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung der Aufbau- und Fügezone 16 und zur Erzeugung eines Fluidstroms über der Aufbau- und Fügezone 16. Man erkennt, dass die Einlassströmungsführung 20 mehrere Kanäle 22 zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms aufweist. Die Strömungsrichtung des Fluidstroms innerhalb der Kanäle 22 ist mit Richtungspfeilen 40 dargestellt. Des Weiteren erkennt man, dass die Einlassströmungsführung 20 einen oberen Stromführungsbereich 26 und einen stromabwärts hierzu anschließenden unteren Stromführungsbereich 28 umfasst. Es wird deutlich, dass die einzelnen Kanäle 22 im unteren Stromführungsbereich 26 derart ausgestaltet sind, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms aufnehmen und leiten. Durch die gleiche Volumenaufteilung innerhalb des jeweiligen Kanals 22 ergibt sich ein homogenes Strömungsbild der Fluidströmung. Auch die Geschwindigkeiten der einzelnen Fluidströme innerhalb der Kanäle 22 sind ungefähr gleich. Damit ist ein homogener Strömungsaustritt der Fluidströmung aus der Einlassströmungsführung 20 über die entsprechenden Kanalaustrittsöffnungen 24 gewährleistet.The stratification device 10 further includes an inlet flow guide 20 for directing a fluid flow in the direction of the assembly and joining zone 16 and to create a fluid flow over the build and join zone 16 . It can be seen that the inlet flow guidance 20 multiple channels 22 for receiving and directing the fluid flow. The direction of flow of the fluid flow within the channels 22 is with directional arrows 40 shown. You can also see that the inlet flow guidance 20 an upper current carrying area 26 and a lower current guiding region connected downstream thereof 28 includes. It is clear that the individual channels 22 in the lower current carrying area 26 are designed such that they take up and conduct equal volumes of the fluid flow. Through the same volume distribution within the respective channel 22 the result is a homogeneous flow pattern of the fluid flow. The speeds of the individual fluid flows within the channels 22 are about the same. This is a homogeneous flow exit of the fluid flow from the inlet flow guide 20 via the corresponding channel outlet openings 24th guaranteed.

Des Weiteren erkennt man, dass die jeweiligen Querschnitte der jeweiligen Kanäle 22 über deren entsprechenden Lauflängen derart ausgestaltet sind, dass in jedem Kanal 22 gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die individuelle Lauflänge des Kanals 22 entstehen (vgl. auch 3). Zudem sind die jeweiligen Kanäle 22 im unteren Stromführungsbereich 26 derart ausgebildet, dass sie senkrecht zum Austritt der Fluidströmung über die entsprechende Kanalaustrittsöffnung 24 verlaufen. Dadurch wird eine insgesamt homogene Strömung aufgebaut.Furthermore, you can see that the respective cross-sections of the respective channels 22 over their corresponding run lengths are designed such that in each channel 22 equal pressure losses of the fluid flow over the individual run length of the channel 22 arise (see also 3rd ). In addition, the respective channels 22 in the lower current carrying area 26 formed such that they are perpendicular to the outlet of the fluid flow through the corresponding channel outlet opening 24th run. This creates an overall homogeneous flow.

Um eine verbesserte Prozessströmungsführung und damit höhere Bauteilqualitäten sicherzustellen, umfasst die Schichtbauvorrichtung 10 zudem eine Strömungsleiteinrichtung 32, welche vorliegend zwei Leitelemente 34, 36 umfasst. Diese Leitelemente 34, 36 dienen dazu, die Fluidströmung innerhalb der Prozesskammer 14 zu homogenisieren und zu richten und den Fluidstrom möglichst verwirbelungsarm über zumindest einen Bereich der Pulverschicht im Bereich der Aufbau- und Fügezone 16 zu leiten. Man erkennt, dass die Leitelemente 34, 36 vorliegend wand- bzw. plattenartig ausgebildet sind. Allerdings stehen sie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im direkten Verfahrweg des Beschichters 58 und sind daher mittels einer Führungseinrichtung (nicht dargestellt) verschwenkbar, um den Weg für den Beschichter 58 während des Auftragens einer neuen Pulverschicht freizugeben. Nach dem Auftragen der Pulverschicht werden die Leitelemente 34, 36 zurück in die gezeigte Stellung verschwenkt, um während des Verfestigens der Pulverschicht die gewünschte Prozessströmungsführung zu gewährleisten. Die Bewegung der Leitelemente 34, 36 wird im gezeigten Beispiel über eine steuer- und/oder regelbare Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) bewerkstelligt.In order to ensure improved process flow control and thus higher component qualities, the layer construction device comprises 10 also a flow control device 32 , which in the present case are two guiding elements 34 , 36 includes. These guiding elements 34 , 36 serve the fluid flow within the process chamber 14 to homogenize and direct the fluid flow with as little turbulence as possible over at least one area of the powder layer in the area of the build-up and joining zone 16 to lead. One can see that the guiding elements 34 , 36 are wall or plate-like in the present case. However, in the exemplary embodiment shown, they are in the direct travel path of the coater 58 and are therefore pivotable by means of a guide device (not shown) to guide the coater 58 to release while applying a new layer of powder. After applying the powder layer, the guide elements 34 , 36 pivoted back into the position shown in order to ensure the desired process flow guidance during the solidification of the powder layer. The movement of the guide elements 34 , 36 is accomplished in the example shown via a controllable and / or controllable drive device (not shown).

Vorzugsweise ist die Strömungsleiteinrichtung 32 autonom bzw. teilautonom betreibbar, wodurch kein Eingriff in die Software der Schichtbauvorrichtung 10 erforderlich ist. Damit kann die Strömungsleiteinrichtung 32 auch als Nachrüstlösung für bereits existierende Schichtbauvorrichtungen verwendet werden.The flow guide device is preferably 32 can be operated autonomously or partially autonomously, which means that there is no intervention in the software of the layer construction device 10 is required. So that the flow guide 32 can also be used as a retrofit solution for existing layer construction devices.

Bezüglich der Ausgestaltung der Strömungsleiteinrichtung 32 bzw. der Leitelemente 34, 36 sind grundsätzlich verschiedene Varianten denkbar, die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt sind. Die aufgeführten Varianten sind generell auch beliebig kombinierbar. Tabelle 1 - Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Strömungsleiteinrichtung 32 Parameter Ausgestal tungsvarianten Anordnung des oder der Leitelemente 34, 36 Starr Bewegbar Verfahrart des oder der Leitelemente 34, 36 Elektrisch Pneumatisch Magnetisch Seilwinde Feder Eigengewicht Klappmechanismus Formschluss Befestigung des oder der Leitelemente 34, 36 an ... Boden Decke Wand (rechts, links) Tür Beschichter 58 Führungsschiene With regard to the design of the flow guide device 32 or the guiding elements 34 , 36 In principle, different variants are conceivable, which are listed in Table 1 below. The variants listed can generally be combined as desired. Table 1 - Possibilities for designing the flow guiding device 32 parameter Design variants Arrangement of the guide element or elements 34, 36 Rigid Movable Type of travel of the guide element or elements 34, 36 Electrical Pneumatic Magnetic Winch feather own weight Folding mechanism Positive locking Attachment of the guide element or elements 34, 36 to ... ground ceiling Wall (right, left) door Coater 58 Guide rail

Des Weiteren weist die Schichtbauvorrichtung 10 eine Absaugvorrichtung 46 zur Absaugung und Entfernung von beim schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs entstehenden Nebenprodukten und überschüssigem Pulver auf. Die Absaugvorrichtung 46 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dabei gegenüber der Einlassströmungsführung 20 angeordnet, wobei über die Strömungsauslässe 38 die Fluidströmung über der Aufbau- und Fügezone 16 mit den entsprechenden Nebenprodukten und überschüssigem Pulver abgesaugt wird. Es ist aber auch möglich, dass die Absaugvorrichtung 46 an dem Beschichter 58 zum Auftrag des Pulvermaterials fest oder an diesem verfahrbar angeordnet ist (nicht dargestellt).Furthermore, the layer construction device 10 a suction device 46 for suction and removal of by-products and excess powder resulting from layer-by-layer and local melting and / or sintering of the material. The suction device 46 is in the present embodiment compared to the inlet flow guide 20 arranged, with the flow outlets 38 the fluid flow over the assembly and joining zone 16 is suctioned off with the corresponding by-products and excess powder. But it is also possible that the suction device 46 on the coater 58 is fixed to the application of the powder material or arranged on this movable (not shown).

3 zeigt eine schematische Darstellung der Einlassströmungsführung 20. Man erkennt, dass die Einlassströmungsführung 20 ein Gehäuse 52 umfasst und insgesamt in den oberen Stromführungsbereich 26 und den stromabwärts hierzu anschließenden unteren Strömungsführungsbereich 28 aufgeteilt ist. Zwischen dem oberen und unteren Stromführungsbereich 26, 28 ist ein Umlenkbereich 44 ausgebildet. Über einen Fluidzulauf 50 wird das Fluid, insbesondere ein Inertgas, in die Kanäle 22 eingeleitet. Die Kanäle 22 sind dabei über einzelne Kanalwände 56 voneinander separiert. Aus 3 werden die unterschiedlichen Längen der einzelnen Kanäle 22 deutlich. Zudem ist aber erkennbar, dass die Querschnitte der jeweiligen Kanäle 22 über deren Lauflänge derart ausgestaltet sind, dass in jedem Kanal 22 gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die Lauflänge des Kanals entstehen. Zudem wird deutlich, dass die einzelnen Kanäle 22 im unteren Stromführungsbereich 26 derart ausgestaltet sind, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms zur Ausbildung eines gleichmäßigen Volumenstroms aufnehmen und leiten. Zudem sind die jeweiligen Kanäle 22 im unteren Stromführungsbereich 26 derart ausgebildet, dass sie senkrecht zum Austritt der Fluidströmung über die entsprechende Kanalaustrittsöffnung 24 verlaufen. 3rd shows a schematic representation of the inlet flow guidance 20 . It can be seen that the inlet flow guidance 20 a housing 52 includes and overall in the upper current carrying area 26 and the downstream downstream flow guide area 28 is divided. Between the upper and lower current carrying area 26 , 28 is a redirection area 44 educated. Via a fluid inlet 50 the fluid, in particular an inert gas, into the channels 22 initiated. The canals 22 are on individual channel walls 56 separated from each other. Out 3rd are the different lengths of each channel 22 clear. In addition, it can be seen that the cross sections of the respective channels 22 are designed over their length so that in each channel 22 equal pressure losses of the fluid flow over the length of the channel arise. It also becomes clear that the individual channels 22 in the lower current carrying area 26 are designed in such a way that they receive and direct the same volume of the fluid flow in order to form a uniform volume flow. In addition, the respective channels 22 in the lower current carrying area 26 formed such that they are perpendicular to the outlet of the fluid flow through the corresponding channel outlet opening 24th run.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Einlassströmungsführung 20 im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen 24 Zentriervorrichtungen 30 auf. Durch diese zusätzliche Zentrierung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Stecksystem verwirklicht ist, können die Kanäle 22 mit einer davor befindlichen Düse 48 verbunden werden. Durch die Zentrierung ist zudem ein stetiger Strömungsübergang gewährleistet, sodass Druckverluste und Verwirbelungen reduziert werden.In the illustrated embodiment, the inlet flow guide has 20 in the area of the channel outlet openings 24th Centering devices 30th on. This additional centering, which is implemented in the present exemplary embodiment by a plug-in system, enables the channels 22 with a nozzle in front of it 48 get connected. The centering also ensures a constant flow transition, so that pressure losses and turbulence are reduced.

BezugszeichenlisteReference list

11
SchichtbauvorrichtungLayer construction device
22nd
Gehäusecasing
33rd
EinlassströmungsführungInlet flow guidance
44th
ProzesskammerProcess chamber
4a4a
BeschichterCoater
55
Kanalchannel
5a5a
KanalaustrittsöffnungCanal outlet opening
66
Aufbau- und FügezoneAssembly and joining zone
77
Strömungsrichtung (in Kanal)Flow direction (in channel)
88th
BauplattformConstruction platform
9 9
Strömungsrichtung (über Pulverschicht)Flow direction (over powder layer)
1010th
SchichtbauvorrichtungLayer construction device
1212th
Gehäusecasing
1414
ProzesskammerProcess chamber
1616
Aufbau- und FügezoneAssembly and joining zone
1818th
BauplattformConstruction platform
2020
EinlassströmungsführungInlet flow guidance
2222
Kanalchannel
2424th
KanalaustrittsöffnungCanal outlet opening
2626
Oberer StrömungsführungsbereichUpper flow guidance area
2828
Unterer StrömungsführungsbereichLower flow guidance area
3030th
ZentriervorrichtungCentering device
3232
StrömungsleiteinrichtungFlow control device
3434
LeitelementGuide element
3636
LeitelementGuide element
3838
StrömungsauslässeFlow outlets
4040
Strömungsrichtung (in Kanal)Flow direction (in channel)
4242
Strömungsrichtung (über Pulverschicht)Flow direction (over powder layer)
4444
UmlenkbereichDeflection area
4646
AbsaugvorrichtungSuction device
4848
Düsejet
5050
FluidzulaufFluid supply
5252
Gehäusecasing
5454
VerbindungsmittelLanyard
5656
KanalwandCanal wall
5858
BeschichterCoater

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015117238 A1 [0004]DE 102015117238 A1 [0004]

Claims (15)

Schichtbauvorrichtung (10) zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren, umfassend: - mindestens einen Beschichter (58) zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone (16); - mindestens eine Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Bestrahlen des Werkstoffs mit dem wenigstens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie; und - wenigstens eine Einlassströmungsführung (20) zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung der Aufbau- und Fügezone (16) und zur Erzeugung eines Fluidstroms über der Pulverschicht, wobei die Einlassströmungsführung (20) mindestens zwei Kanäle (22) zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms sowie einen oberen Stromführungsbereich (26) und einen stromabwärts hierzu anschließenden unteren Stromführungsbereich (28) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass - die einzelnen Kanäle (22) im unteren Stromführungsbereich (26) der Einlassströmungsführung (20) derart ausgestaltet sind, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms zur Ausbildung eines gleichmäßigen Volumenstroms aufnehmen und leiten; und - die Schichtbauvorrichtung (10) wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (32) aufweist, welche mindestens ein Leitelement (34, 36) zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Teilbereich der Pulverschicht umfasst, wobei die Strömungsleiteinrichtung (32) zumindest im Betrieb der Schichtbauvorrichtung (10) im Bereich eines Kanalaustrittsöffnungen (24) umfassenden Endbereichs der Einlassströmungsführung (20) angeordnet ist.Layer construction device (10) for the additive production of at least one component area of a component by an additive layer construction method, comprising: - at least one coater (58) for applying at least one powder layer of a material to a build-up and joining zone (16); - At least one radiation source for generating at least one energy beam for layer-by-layer and local melting and / or sintering of the material to form a component layer by selectively irradiating the material with the at least one energy beam in accordance with a predetermined exposure strategy; and - at least one inlet flow guide (20) for guiding a fluid flow in the direction of the assembly and joining zone (16) and for generating a fluid flow over the powder layer, the inlet flow guide (20) at least two channels (22) for receiving and guiding the fluid flow and comprises an upper flow guide area (26) and a downstream lower flow guide area (28), characterized in that - the individual channels (22) in the lower flow guide area (26) of the inlet flow guide (20) are designed such that they have the same volume of the fluid flow record and direct to form a uniform volume flow; and - the layer construction device (10) has at least one flow guide device (32), which comprises at least one guide element (34, 36) for guiding the fluid flow over at least a partial area of the powder layer, the flow guide device (32) at least when the layer construction device (10) is in operation is arranged in the region of an end region of the inlet flow guide (20) comprising channel outlet openings (24). Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des jeweiligen Kanals (22) über eine Lauflänge des entsprechenden Kanals (22) derart ausgestaltet ist, dass in jedem Kanal (22) gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die Lauflänge des Kanals (22) entstehen.Layer construction device (10) after Claim 1 , characterized in that a cross section of the respective channel (22) over a running length of the corresponding channel (22) is designed such that in each channel (22) there are equal pressure losses of the fluid flow over the running length of the channel (22). Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kanäle (22) im unteren Stromführungsbereich (26) derart ausgebildet sind, dass sie senkrecht zum Austritt der Fluidströmung über die entsprechende Kanalaustrittsöffnung (24) verlaufen.Layer construction device (10) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the respective channels (22) in the lower current-carrying area (26) are designed such that they run perpendicular to the outlet of the fluid flow via the corresponding channel outlet opening (24). Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen (24) mindestens eine Zentriervorrichtung (30) aufweist.Layer construction device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one centering device (30) in the region of the channel outlet openings (24). Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitelement (34, 36) relativ zur Pulverschicht bewegbar ist.Layer construction device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide element (34, 36) is movable relative to the powder layer. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (32) dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Leitelement (34, 36) in Abhängigkeit wenigstens eines Prozessparameters aus der Gruppe Fluidströmungsgeschwindigkeit, Fluidströmungsrate, Temperatur, Bauteilgeometrie, relative Position des Beschichters zur Pulverschicht und Prozesszustand der additiven Herstellung zu bewegen.Layer construction device (10) after Claim 5 , characterized in that the flow guide device (32) is designed to use the at least one guide element (34, 36) as a function of at least one process parameter from the group of fluid flow rate, fluid flow rate, temperature, component geometry, relative position of the coater to the powder layer and process state of additive manufacturing to move. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das mindestens eine Leitelement (34, 36) der Strömungsleiteinrichtung (32) innerhalb einer Prozesskammer (14) der Schichtbauvorrichtung (10) angeordnet ist.Layer construction device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least the at least one guide element (34, 36) of the flow guide device (32) is arranged within a process chamber (14) of the layer construction device (10). Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitelement (34, 36) an wenigstens einem Element aus der Gruppe Boden, Decke, Beschichter, Wand und Tür der Schichtbauvorrichtung (10) angeordnet ist.Layer construction device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide element (34, 36) is arranged on at least one element from the group floor, ceiling, coater, wall and door of the layer construction device (10). Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtbauvorrichtung (10) mindestens eine Absaugvorrichtung (46) zur Absaugung und Entfernung von beim schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintern des Werkstoffs entstehenden Nebenprodukten und überschüssigem Pulver aufweist.Layer construction device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the layer construction device (10) has at least one suction device (46) for suction and removal of by-products and excess powder formed during layer-by-layer and local melting and / or sintering of the material. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (46) an dem Beschichter (58) zum Auftrag des Pulvermaterials fest oder an diesem verfahrbar angeordnet ist.Layer construction device (10) after Claim 9 , characterized in that the suction device (46) on the coater (58) for applying the powder material is fixed or movable on the latter. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtbauvorrichtung (10) mindestens eine Vibrationseinrichtung umfasst, mit welcher der zumindest eine, teilweise oder bereits vollständig hergestellte Bauteilbereich des Bauteils und/oder eine Bauplattform der Schichtbauvorrichtung (10) vibriert werden können. Layer construction device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the layer construction device (10) comprises at least one vibration device with which the at least one, partially or already completely manufactured component region of the component and / or a construction platform of the layer construction device (10) are vibrated can. Einlassströmungsführung (20) zur Leitung eines Fluidstroms in Richtung einer Aufbau- und Fügezone (16) einer Schichtbauvorrichtung (10) und zur Erzeugung eines Fluidstrom über der Aufbau- und Fügezone (16), wobei die Einlassströmungsführung (20) mindestens zwei Kanäle (22) zur Aufnahme und Leitung des Fluidstroms sowie einen oberen Stromführungsbereich (26) und einen stromabwärts hierzu anschließenden unteren Stromführungsbereich (28) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kanäle (22) im unteren Stromführungsbereich (26) der Einlassströmungsführung (20) derart ausgestaltet sind, dass sie gleiche Volumen des Fluidstroms aufnehmen und leiten, und ein Querschnitt des jeweiligen Kanals (22) über eine Lauflänge des entsprechenden Kanals (22) derart ausgestaltet ist, dass in jedem Kanal (22) gleiche Druckverluste des Fluidstroms über die Lauflänge des Kanals (22) entstehen.Inlet flow guide (20) for guiding a fluid flow in the direction of a build-up and joining zone (16) of a layer construction device (10) and for generating a fluid flow over the build-up and joining zone (16), the inlet flow guide (20) having at least two channels (22) for receiving and directing the fluid flow and an upper flow guide area (26) and a downstream lower flow guide area (28), characterized in that the individual channels (22) in the lower flow guide area (26) of the inlet flow guide (20) are designed in such a way that they receive and conduct equal volumes of the fluid flow, and a cross section of the respective channel (22) over a run length of the corresponding channel (22) is configured such that in each channel (22) the same pressure losses of the fluid flow over the run length of the channel (22 ) arise. Einlassströmungsführung (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kanäle (22) im unteren Stromführungsbereich (26) derart ausgebildet sind, dass sie senkrecht zum Austritt der Fluidströmung über die entsprechend Kanalaustrittsöffnung (24) verlaufen.Inlet flow guide (20) after Claim 12 , characterized in that the respective channels (22) in the lower current-carrying area (26) are designed such that they run perpendicular to the outlet of the fluid flow via the corresponding channel outlet opening (24). Einlassströmungsführung (20) nach Anspruch 12oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Bereich der Kanalaustrittsöffnungen (24) mindestens eine Zentriervorrichtung (30) aufweist.Inlet flow guide (20) according to claim 12 or 13, characterized in that it has at least one centering device (30) in the region of the channel outlet openings (24). Verfahren zum Betreiben einer Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem vor, während und/oder nach einer additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren mittels einer Einlassströmungsführung (20) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 ein Fluidstrom über der Pulverschicht erzeugt und mittels mindestens eines Leitelements (34, 36) einer Strömungsleiteinrichtung (32) zumindest über einen Bereich der Pulverschicht geleitet wird.Method for operating a layer construction device (10) according to one of the Claims 1 to 11 , in which before, during and / or after an additive production of at least one component region of a component by an additive layer construction method by means of an inlet flow guide (20) according to one of the Claims 12 to 14 a fluid flow is generated over the powder layer and is guided at least over a region of the powder layer by means of at least one guide element (34, 36) of a flow guide device (32).
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