DE102020213285A1 - Process and device for the additive manufacturing of a component and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1), bei dem durch bereichsweise Verfestigung eines Pulvers (6) wenigstens ein Bauteil (1) sowie wenigstens ein Schutzelement (2) generativ hergestellt werden, und bei dem nach Herstellung von Bauteil (1) und Schutzelement (2) unverfestigtes Pulver (6) entlang einer Entpulverungsrichtung (9) entfernt wird, wobei das Schutzelement (2) entlang der Entpulverungsrichtung (9) wenigstens einen ersten Bereich (3) des Bauteils, der gegenüber einem zweiten Bereich (4) des Bauteils eine verringerte Festigkeit aufweist, zumindest bereichsweise überlagernd und zum ersten Bereich (3) beabstandet, hergestellt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur generativen Herstellung (10) eines Bauteils (1) sowie ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Bauteil (1) hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for the generative production of a component (1), in which at least one component (1) and at least one protective element (2) are produced generatively by area-wise solidification of a powder (6), and in which, after the production of component (1 ) and protective element (2), unsolidified powder (6) is removed along a depowdering direction (9), the protective element (2) along the depowdering direction (9) having at least a first region (3) of the component which is opposite a second region (4) of the component has reduced strength, is produced at least in regions overlapping and at a distance from the first region (3). The invention also relates to a device for the generative production (10) of a component (1) and a motor vehicle, comprising at least one component (1) produced by means of the method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Bauteil hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method and a device for the additive manufacturing of a component. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle comprising at least one component produced by means of the method according to the invention.

3D-Druckverfahren, wie beispielsweise das Binder-Jetting, zur Herstellung von Bauteilen mit insbesondere komplexen Geometrien aus einem pulverförmigen Material haben in der Serienfertigung, z.B. von Bauteilen für Kraftfahrzeuge, mittlerweile wirtschaftliche Bedeutung erlangt. Mittels 3D-Druckverfahren werden typischerweise sogenannte Grünlinge erzeugt, die wenigstens bereichsweise zunächst nicht die erforderliche Festigkeit aufweisen, weswegen dünne und/oder hervorstehende Bauteilbereiche leicht beschädigt bzw. gänzlich abgebrochen werden können. Bevor jedoch das Bauteil einem nächsten Bearbeitungsschritt, nämlich der schlussendlichen Verfestigung, unterzogen werden kann, ist es erforderlich, dieses von losem Pulver zu befreien. Dieser Vorgang wird als Entpulverung bezeichnet. Eine erste, grobe Entpulverung kann wenigstens teilweise mit Hilfe von Druckluft oder Unterdruck erfolgen, wobei ein entsprechendes Werkzeug an das Pulverbett mit dem darin eingebetteten Bauteil herangeführt wird. Die zweite, feine Entpulverung, bei der letzte lose Pulverreste entfernt werden, ist häufig ein manueller Prozess, unter Zuhilfenahme von Pinseln oder vergleichsweise kleinen Druckluftdüsen. Insbesondere die erste, grobe Entpulverung birgt die Gefahr, das Bauteil aufgrund von Beschädigungen während des Entpulverungsvorgangs verwerfen zu müssen. Ein entsprechend vorsichtiges Vorgehen führt jedoch zu einem erheblichen Zeitaufwand. Insgesamt ist die Entpulverung somit ein wesentlicher Faktor im Hinblick auf die Herstellungskosten.3D printing processes, such as binder jetting, for the production of components with complex geometries in particular from a powdered material have now gained economic importance in series production, e.g. of components for motor vehicles. So-called green compacts are typically produced by means of 3D printing processes, which initially do not have the required strength, at least in some areas, which is why thin and/or protruding component areas can be easily damaged or broken off completely. However, before the component can be subjected to the next processing step, namely the final solidification, it must be freed from loose powder. This process is called depowdering. A first, rough depowdering can be carried out at least partially with the help of compressed air or vacuum, with a corresponding tool being brought up to the powder bed with the component embedded therein. The second, fine depowdering, in which the last loose powder residues are removed, is often a manual process with the help of brushes or comparatively small compressed air nozzles. In particular, the first, rough depowdering involves the risk of having to discard the component due to damage during the depowdering process. A correspondingly careful approach, however, leads to a considerable expenditure of time. Overall, the depowdering is therefore an important factor with regard to the production costs.

Eine Minimierung des Ausschusses sowie eine Reduzierung der Entpulverungszeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das zu erzeugende Bauteil bzw. der Grünling mit einer Schutzstruktur umgeben wird, die zeitgleich mit dem Druckvorgang des Bauteils selbst um das Bauteil herum gedruckt wird.A minimization of rejects and a reduction of the depowdering time can be achieved, for example, by surrounding the component to be produced or the green compact with a protective structure that is printed around the component at the same time as the printing process of the component itself.

Die US 10 518 469 B2 zeigt ein Verfahren, bei dem zusammen mit dem mittels 3D-Druck herzustellenden 3D-Objekt ein sogenannter Hinweis gedruckt wird. Dieser Hinweis kann verschiedenartig geformt sein. In einem Beispiel zeigt der Hinweis die Position des 3D-Objekts im Pulverbett an. In einem anderen Beispiel zeigt der Hinweis an, ob sich das 3D-Objekt unterhalb des gedruckten Hinweises befindet. Neben der anzeigenden Funktion kann der Hinweis das 3D-Objekt auch schützen.the U.S. 10,518,469 B2 shows a method in which a so-called notice is printed together with the 3D object to be produced using 3D printing. This notice can take various forms. In one example, the hint shows the position of the 3D object in the powder bed. In another example, the hint indicates whether the 3D object is below the printed hint. Besides the indicating function, the hint can also protect the 3D object.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils zur Verfügung zu stellen, welche es auf einfache und kostengünstige Weise ermöglichen, Bauteile mittels eines generativen Herstellungsverfahrens mit einer geringen Ausschussrate zu erzeugen.The object of the present invention is to provide a method and a device for the generative production of a component which make it possible in a simple and cost-effective manner to produce components using a generative production method with a low scrap rate.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Einrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen 2-8 aufgezeigt. Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.The object is achieved according to the invention by a method for the generative production of a component according to claim 1 and by a device for the generative production of a component according to claim 9. Advantageous embodiments of the method are shown in the dependent claims 2-8. In addition, a motor vehicle according to claim 10 is provided.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils, bei dem durch bereichsweise Verfestigung eines Pulvers wenigstens ein Bauteil sowie wenigstens ein Schutzelement generativ hergestellt werden. Nach Herstellung von Bauteil und Schutzelement wird unverfestigtes Pulver entlang einer Entpulverungsrichtung entfernt. Das Schutzelement wird dabei entlang der Entpulverungsrichtung wenigstens einen ersten Bereich des Bauteils, der gegenüber einem zweiten Bereich des Bauteils eine verringerte Festigkeit aufweist, zumindest bereichsweise überlagernd und zum ersten Bereich beabstandet, hergestellt.A first aspect of the invention is a method for the additive manufacturing of a component, in which at least one component and at least one protective element are additively manufactured by area-wise solidification of a powder. After manufacturing the component and protective element, unsolidified powder is removed along a depowdering direction. The protective element is produced along the depowdering direction at least in a first region of the component, which has a reduced strength compared to a second region of the component, at least partially superimposed and at a distance from the first region.

Mit anderen Worten werden sowohl das Bauteil als auch das Schutzelement generativ hergestellt bzw. mittels des generativen Herstellungsverfahrens hergestellt.In other words, both the component and the protective element are produced additively or produced by means of the additive manufacturing method.

Unter einem generativen Herstellungsverfahren bzw. einem generativen Herstellen ist im Sinne der Erfindung ein 3D-Druckverfahren zu verstehen. Beispielhaft für derartige Verfahren seien hier Selektives Lasersintern, Selektives Laserschmelzen, Elektronenstrahlschmelzen und Binder-Jetting genannt. Bei der generativen Herstellung des Bauteils sowie des Schutzelements werden das Bauteil und das Schutzelement schichtweise aus einem Pulver aufgebaut. Dabei werden einzelne Schichten des Pulvers in einem Herstellungsbereich ausgebracht, so dass ein sogenanntes Pulverbett bestehend aus einer Vielzahl aufeinander aufbauender Pulverschichten entsteht. Das generative Verfahren ist dazu eingerichtet, Pulver durch bereichsweises Einbringen eines Binders in und/oder bereichsweises Aufbringen eines Binders auf das in einer Schicht ausgebrachte Pulver bereichsweise zu verfestigen. Alternativ erfolgt die bereichsweise Verfestigung durch Einbringen insbesondere thermischer Energie in das in einer Schicht ausgebrachte Pulver, wodurch das Pulver bereichsweise aufgeschmolzen wird und abschließend zwecks Verfestigung erstarrt.A generative manufacturing method or generative manufacturing is to be understood within the meaning of the invention as a 3D printing method. Examples of such methods are selective laser sintering, selective laser melting, electron beam melting and binder jetting. During the additive manufacturing of the component and the protective element, the component and the protective element are built up in layers from a powder. In this case, individual layers of the powder are applied in a production area, so that a so-called powder bed is created consisting of a large number of powder layers built on top of one another. The generative method is set up to solidify powder in some areas by introducing a binder into and/or applying a binder in some areas to the powder applied in a layer. Alternatively, the area-wise solidification takes place by introducing, in particular, thermal energy into the powder discharged in a layer, as a result of which the powder is melted in some areas and finally solidifies for the purpose of solidification.

Nach der Erzeugung des Bauteils sowie des Schutzelements sind diese zunächst typischerweise im Wesentlichen vollständig in loses Pulver eines Pulverbetts eingebettet. Erfindungsgemäß ist nicht ausgeschlossen, dass während eines Herstellungsprozesses mehrere Bauteile, insbesondere unterschiedlich geformte Bauteile, und mehrere Schutzelemente, insbesondere unterschiedlich geformte Schutzelemente, hergestellt werden, die in einem Pulverbett eingebettet sind.After the component and the protective element have been produced, they are initially typically essentially completely embedded in loose powder of a powder bed. According to the invention, it is not excluded that several components, in particular differently shaped components, and several protective elements, in particular differently shaped protective elements, which are embedded in a powder bed, are produced during a manufacturing process.

Zeitlich nach der Erzeugung des Bauteils sowie des Schutzelements wird loses Pulver wenigstens teilweise, bevorzugt jedoch möglichst vollständig, entfernt.After the production of the component and the protective element, loose powder is removed at least partially, but preferably as completely as possible.

Zunächst findet nach der Herstellung des Bauteils sowie des Schutzelements eine erste grobe Entpulverung statt, bei der das Bauteil und/oder das Schutzelement wenigstens bereichsweise freigelegt werden.First of all, after the production of the component and the protective element, a first coarse powder removal takes place, in which the component and/or the protective element are exposed at least in certain areas.

Die Entpulverung findet entlang einer Entpulverungsrichtung statt. Die Entpulverungsrichtung ist die Richtung, entlang derer von einer Außenseite des Pulverbetts in einem Vortrieb in das Pulverbett ein Abtrag des losen Pulvers erfolgt.The depowdering takes place along a depowdering direction. The depowdering direction is the direction along which the loose powder is removed from an outside of the powder bed in a drive into the powder bed.

Dabei kann eine in Richtung auf einen räumlichen Bereich, in dem das Bauteil platziert ist, gerichtete Bewegungskomponente eines die Entpulverung realisierenden Entpulverungswerkzeugs in der Vortriebsbewegung von einer weiteren Bewegung, wie z.B. einer Wisch-, Rotations- und/ oder Pendelbewegung oder dergleichen überlagert sein.A movement component of a depowdering tool that implements the depowdering, directed towards a spatial area in which the component is placed, can be superimposed in the advance movement by a further movement, such as a wiping, rotating and/or pendulum movement or the like.

Mit anderen Worten wird zwecks Entpulverung typischerweise entlang der Entpulverungsrichtung eine Entpulverungsvorrichtung bzw. ein Entpulverungswerkzeug in einem Vortrieb mit wenigstens einer Bewegungskomponente auf das zu entpulvernde Bauteil zubewegt.In other words, for the purpose of depowdering, a depowdering device or a depowdering tool is typically moved along the depowdering direction in a drive with at least one movement component towards the component to be depowdered.

Erfindungsgemäß wird das Schutzelement derart ausgebildet bzw. derart angeordnet, dass es entlang der Entpulverungsrichtung wenigstens einen ersten Bereich des Bauteils zumindest teilweise überlagert. Mit anderen Worten ist das Schutzelement derart ausgebildet, dass es beim Entpulvern zwischen dem Bauteil und einem sich in Richtung auf das Bauteil zubewegenden Entpulverungswerkzeug angeordnet ist. Auf diese Weise bildet das Schutzelement eine Barriere zwischen dem Bauteil und dem Entpulverungswerkzeug, so dass ein direkter mechanischer Kontakt zwischen dem Entpulverungswerkzeug und dem Bauteil beim Entpulvern vermieden wird.According to the invention, the protective element is designed or arranged in such a way that it at least partially overlaps at least a first region of the component along the depowdering direction. In other words, the protective element is designed in such a way that during depowdering it is arranged between the component and a depowdering tool moving in the direction of the component. In this way, the protective element forms a barrier between the component and the depowdering tool, so that direct mechanical contact between the depowdering tool and the component during depowdering is avoided.

Dabei wird das Schutzelement einen ersten Bereich überlagernd hergestellt. Der erste Bereich bezeichnet einen Bereich oder Abschnitt des Bauteils, dessen Festigkeit gegenüber einem anderen, zweiten Bereich des Bauteils verringert ist.In this case, the protective element is produced overlying a first region. The first area designates an area or section of the component whose strength is reduced compared to another, second area of the component.

Der erste Bereich ist somit ein Bereich des Bauteils, der vergleichsweise leicht durch mechanischen Kontakt beschädigbar ist und der folglich einer besonders vorsichtigen Handhabung bedarf. Der zweite Bereich ist insbesondere ein Bereich des Bauteils, der dem ersten Bereich benachbart ist.The first area is thus an area of the component that can be damaged comparatively easily by mechanical contact and which consequently requires particularly careful handling. The second area is in particular an area of the component that is adjacent to the first area.

Es ist nicht ausgeschlossen, dass ein Schutzelement einen ersten Bereich teilweise umgibt, insbesondere dann, wenn dieser erste Bereich ein hervorstehender Bereich des Bauteils ist. Das Schutzelement kann den ersten Bereich auch wenigstens abschnittsweise umhüllen.It cannot be ruled out that a protective element partially surrounds a first area, in particular when this first area is a protruding area of the component. The protective element can also encase the first area at least in sections.

Selbstverständlich kann ein Bauteil mehrere erste Bereiche aufweisen, die jeweils durch ein Schutzelement überlagert werden.Of course, a component can have a plurality of first regions, each of which is overlaid by a protective element.

Dabei wird das Schutzelement zum ersten Bereich beabstandet hergestellt. Zwischen dem Schutzelement und dem ersten Bereich ist im Wesentlichen unverfestigtes Pulver angeordnet.The protective element is produced at a distance from the first area. Substantially unsolidified powder is arranged between the protective element and the first region.

Ob ein Bereich eines Bauteils durch ein Schutzelement überlagert wird, ist dabei Ergebnis einer Berechnung, insbesondere einer Festigkeitsberechung, in die wenigstens die jeweilige lokale Bauteilgeometrie und die Materialeigenschaften des Pulvers sowie ggf. zusätzlich Parameter des generativen Herstellungsprozesses, wie Druckgeschwindigkeit und/oder Temperatur, eingehen können.Whether an area of a component is covered by a protective element is the result of a calculation, in particular a strength calculation, which includes at least the respective local component geometry and the material properties of the powder and, if necessary, additional parameters of the additive manufacturing process, such as printing speed and/or temperature be able.

Zeitlich nach der Herstellung von dem Bauteil und dem Schutzelement wird durch die Entfernung losen Pulvers das Schutzelement wenigstes teilweise freigelegt. Das Schutzelement kann insbesondere manuell entfernt werden. Das Vorhandensein des Schutzelements beinhaltet die optisch und/oder haptisch wahrnehmbare Information, dass der entlang der Entpulverungsrichtung hinter dem Schutzelement angeordnete Bereich des Bauteils ein erster Bereich des Bauteils ist, welcher lediglich mit der notwendigen Vorsicht mechanisch kontaktiert werden darf, wenn Beschädigungen des Bauteils vermieden werden sollen. Nach der Entfernung des Schutzelements erfolgt die Entfernung losen Pulvers aus dem Zwischenraum zwischen Bauteil und Schutzelement.After the production of the component and the protective element, the protective element is at least partially uncovered by the removal of loose powder. In particular, the protective element can be removed manually. The presence of the protective element contains the optically and/or haptically perceptible information that the area of the component arranged behind the protective element along the depowdering direction is a first area of the component, which may only be mechanically contacted with the necessary caution if damage to the component is avoided must. After the protective element has been removed, loose powder is removed from the space between the component and the protective element.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, auf effiziente Weise ein generativ hergestelltes Bauteil vor Beschädigungen durch mechanischen Kontakt, insbesondere bei der Entpulverung, zu schützen.The method according to the invention makes it possible to protect a generatively produced component from damage caused by mechanical contact, in particular during depowdering, in an efficient manner.

In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Schutzelement lediglich einen ersten Bereich des Bauteils überlagernd hergestellt.In one embodiment of the method according to the invention, the protective element becomes bare Lich produced overlying a first region of the component.

Zweite Bereiche, die eine vergleichbar größere Festigkeit aufweisen, werden im Wesentlichen nicht von einem Schutzelement überlagert.Second areas, which have a comparably greater strength, are essentially not covered by a protective element.

Insbesondere wird ein jeweiliger ersten Bereich von einem jeweiligen Schutzelement überlagert.In particular, a respective first area is overlaid by a respective protective element.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass Zeit und Material zur generativen Herstellung von Schutzelementen lediglich dort und lediglich in dem Umfang aufgewendet werden, wo eine Beschädigung des Bauteils bei unvorsichtiger Handhabung zu erwarten wäre.The advantage of this configuration is that time and material for the generative production of protective elements are expended only there and only to the extent where damage to the component would be expected in the event of careless handling.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der kleinste Abstand zwischen dem Schutzelement und dem Bauteil höchstens 2mm, insbesondere höchstens 5 mm.In a further embodiment of the method according to the invention, the smallest distance between the protective element and the component is at most 2 mm, in particular at most 5 mm.

Mit anderen Worten beträgt an der Position, an der das Schutzelement am dichtesten an dem Bauteil angeordnet ist, der Abstand zwischen dem Schutzelement und dem Bauteil höchstens 2 mm, insbesondere höchstens 5 mm. Somit ist das Schutzelement dicht an dem Bauteil angeordnet.In other words, at the position where the protective element is arranged closest to the component, the distance between the protective element and the component is at most 2 mm, in particular at most 5 mm. The protective element is thus arranged close to the component.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass umso weniger Pulver zur Ausbildung des Schutzelements zu verfestigen ist bzw. umso weniger Material zu verbrauchen ist, je dichter das Schutzelement an dem Bauteil angeordnet wird. Ferner ist umso weniger loses Pulver nach Entfernung des Schutzelements aus dem Zwischenraum zwischen Schutzelement und Bauteil zu entfernen.The advantage of this embodiment is that the closer the protective element is arranged to the component, the less powder has to be solidified or the less material has to be used to form the protective element. Furthermore, less loose powder has to be removed from the space between the protective element and the component after the protective element has been removed.

In einer weiteren speziellen Ausführungsform beträgt der größte Abstand zwischen dem Schutzelement und dem Bauteil höchstens 7 mm, insbesondere höchstens 5 mm.In a further special embodiment, the greatest distance between the protective element and the component is at most 7 mm, in particular at most 5 mm.

In einer weiteren speziellen Ausführungsform beträgt die Dicke bzw. Materialstärke des Schutzelements wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 2 mm.In a further specific embodiment, the thickness or material thickness of the protective element is at least 1 mm, in particular at least 2 mm.

In einer weiteren speziellen Ausführungsform beträgt die Dicke bzw. Materialstärke des Schutzelements höchstens 3 mm, insbesondere höchsten 2 mm.In a further special embodiment, the thickness or material strength of the protective element is at most 3 mm, in particular at most 2 mm.

Dabei bezeichnet die Dicke des Schutzelements dessen Erstreckung gemessen im Wesentlichen senkrecht einer dem Bauteil zugewandten Seite des Schutzelements und entlang der Entpulverungsrichtung.In this case, the thickness of the protective element designates its extent, measured essentially perpendicularly to a side of the protective element facing the component and along the depowdering direction.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Bauteil und das Schutzelement in separaten generativen Herstellungsprozessen erzeugt.In a further embodiment of the method according to the invention, the component and the protective element are produced in separate additive manufacturing processes.

Dabei ist vorgesehen, dass die separaten Herstellungsprozesse insbesondere in oder auf einem gemeinsamen Pulverbett erfolgen, bzw. die Herstellung des Bauteils sowie des Schutzelements im Wesentlichen zeitgleich ablaufen kann.In this case, it is provided that the separate production processes take place in particular in or on a common powder bed, or that the production of the component and the protective element can take place essentially at the same time.

Das Bauteil und das Schutzelement sind ferner unverbunden, d. h., dass insbesondere durch das generative Herstellungsverfahren keine feste Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Schutzelement ausgebildet wird. Eine mechanische Verbindung zwischen Bauteil und Schutzelement ist lediglich mittels losen, unverfestigten Pulvers realisiert. Auf diese Weise kann das Schutzelement besonders einfach entfernt werden. Entsprechend sieht ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass das Schutzelement vom Bauteil entfernt wird.The component and the protective element are also unconnected, i. This means that no fixed connection is formed between the component and the protective element, in particular due to the generative manufacturing process. A mechanical connection between the component and the protective element is only implemented using loose, unsolidified powder. In this way, the protective element can be removed particularly easily. Accordingly, a further step of the method according to the invention provides that the protective element is removed from the component.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Schutzelement wenigstens eine Aussparung auf.In a further embodiment of the method according to the invention, the protective element has at least one recess.

Eine Aussparung im Sinne der Erfindung kann dabei sowohl in Form einer Reduzierung der Wandstärke des Schutzelements, als auch in Form eines Durchbruchs oder einer Öffnung realisiert sein. Das Schutzelement kann auch wenigstens bereichsweise als ein Gitter ausgebildet sein.A recess within the meaning of the invention can be implemented both in the form of a reduction in the wall thickness of the protective element and in the form of a breakthrough or an opening. The protective element can also be designed as a grid, at least in certain areas.

Vorteil dieser Ausführungsform ist eine entsprechende Zeit- und/oder Materialersparnis bei der generativen Herstellung des Schutzelements.The advantage of this embodiment is a corresponding saving in time and/or material in the generative production of the protective element.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Schutzelement auf einer einer Entpulverungsvorrichtung im Wesentlichen zugewandten Seite eine Markierung auf. Insbesondere weist das Schutzelement eine wenigstens abschnittsweise in Richtung auf die Entpulverungsvorrichtung konvex gewölbte Oberfläche auf.In a further embodiment of the method according to the invention, the protective element has a marking on a side essentially facing a depowdering device. In particular, the protective element has a surface that is convexly curved at least in sections in the direction of the depowdering device.

Eine Markierung im Sinne der Erfindung ist eine optisch und/oder haptisch wahrnehmbare Form, Oberfläche und/oder Struktur des Schutzelements, welche eine Information hinsichtlich der Festigkeit des entlang der Entpulverungsrichtung hinter dem Schutzelement angeordneten Bauteilbereichs enthält. Die Markierung kann als Orientierungshilfe bei einem Entfernen des Schutzelements und/ oder des losen, unverfestigten Pulvers genutzt werden.A marking within the meaning of the invention is an optically and/or haptically perceptible shape, surface and/or structure of the protective element, which contains information regarding the strength of the component area arranged behind the protective element along the depowdering direction. The marking can be used as a guide when removing the protective element and/or the loose, unsolidified powder.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Markierung lediglich durch die konvex gewölbte Oberfläche des Schutzelements ausgebildet ist. Mit anderen Worten besteht die Information in der konvexen Wölbung selbst.In particular, it is provided that the marking is only formed by the convex surface of the protective element. With others In words, the information is in the convex curvature itself.

In einer besonderen Ausführungsform ist das Schutzelement gewölbt und derart angeordnet, dass es einen ersten Bereich des Bauteils wenigstens teilweise umhüllt, wodurch sich gleichzeitig eine Schutzfunktion ergibt.In a particular embodiment, the protective element is arched and arranged in such a way that it at least partially encloses a first region of the component, which at the same time provides a protective function.

Es ist ebenso möglich, dass das Schutzelement einen ersten, insbesondere hervorstehenden Umfangsbereich des Bauteils umschließt.It is also possible for the protective element to enclose a first, in particular protruding, peripheral area of the component.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steht die Druckfestigkeit des Schutzelements A zur Druckfestigkeit des ersten Bereichs B in einem Verhältnis von A/B, wobei A/B >1 ist.In a further embodiment of the method according to the invention, the compressive strength of the protective element A is in a ratio of A/B to the compressive strength of the first region B, where A/B is >1.

Mit anderen Worten weist das Schutzelement eine höhere Druckfestigkeit auf als der erste Bereich des Bauteils, der von dem Schutzelement überlagert wird. Insbesondere ist das Verhältnis der Druckfestigkeit des Schutzelements A zur Druckfestigkeit des ersten Bereichs B A/B > 2.In other words, the protective element has a higher compressive strength than the first area of the component overlaid by the protective element. In particular, the ratio of the compressive strength of the protective element A to the compressive strength of the first area B is A/B > 2.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich eine Druckfestigkeit aufweist, die maximal der Hälfte der Druckfestigkeit eines an den ersten Bereich anschließenden Bauteilbereichs beträgt.In a further embodiment of the method it can be provided that the first area has a compressive strength which is at most half the compressive strength of a component area adjoining the first area.

Des steht alternativ oder zusätzlich die Biegefestigkeit des Schutzelements C zur Biegefestigkeit des ersten Bereichs D in einem Verhältnis von C/D, wobei C/D >1 ist.Alternatively or additionally, the flexural strength of the protective element C to the flexural strength of the first region D is in a ratio of C/D, where C/D is >1.

Mit anderen Worten weist das Schutzelement eine höhere Biegefestigkeit auf als der erste Bereich des Bauteils, der von dem Schutzelement überlagert wird. Insbesondere ist das Verhältnis der Biegefestigkeit des Schutzelements C zur Biegefestigkeit des ersten Bereichs D C/D > 2.In other words, the protective element has a higher flexural strength than the first region of the component overlaid by the protective element. In particular, the ratio of the flexural strength of the protective element C to the flexural strength of the first region D C / D > 2.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich eine Biegefestigkeit aufweist, die maximal der Hälfte der Biegefestigkeit eines an den ersten Bereich anschließenden Bauteilbereichs beträgt.In a further embodiment of the method it can be provided that the first area has a flexural strength which is at most half the flexural strength of a component area adjoining the first area.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die genannten Festigkeitswert-Verhältnisse auch für die Zugfestigkeit des Schutzelements sowie des ersten Bereichs gelten.In a further embodiment it is provided that the stated strength value ratios also apply to the tensile strength of the protective element and of the first region.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Schutzelement, insbesondere zwecks Entpulverung des Bauteils, von dem Bauteil separiert.In a further embodiment of the method according to the invention, the protective element is separated from the component, in particular for the purpose of depowdering the component.

Mit anderen Worten wird das Schutzelement, nachdem es durch Entpulverung wenigstens teilweise freigelegt wurde, insbesondere manuell von dem Bauteil wegbewegt, so dass der Raum zwischen dem Bauteil und dem Schutzelement entpulvert werden kann.In other words, after the protective element has been at least partially uncovered by depowdering, it is in particular manually moved away from the component, so that the space between the component and the protective element can be depowdered.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor der generativen Herstellung von Bauteil und Schutzelement ein virtuelles Druckmodell erzeugt wird, in dem wenigstens ein Bauteil virtuell im zu erzeugenden Pulverbett angeordnet wird, und in Abhängigkeit von der vorgesehenen Entpulverungsrichtung wenigstens ein erster Bereich des Bauteils festgelegt wird, und den festgelegten ersten Bereich in Entpulverungsrichtung überlagernd ein Schutzelement virtuell im Druckmodell erzeugt wird.Furthermore, it is provided according to the invention that before the generative production of the component and protective element, a virtual pressure model is generated, in which at least one component is arranged virtually in the powder bed to be produced, and at least a first region of the component is defined depending on the intended depowdering direction, and a protective member is virtually generated in the print model superimposed on the specified first region in the depowdering direction.

Insbesondere wird ein virtuelles Druckmodell erzeugt, in dem mehrere Bauteile und Schutzelemente im zu erzeugenden Pulverbett angeordnet werden, wobei die Bauteile und Schutzelemente derart angeordnet werden, dass jeweilige erste Bereiche der Bauteile in Entpulverungsrichtung von jeweiligen Schutzelementen überlagert sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass Schutzelemente zwischen zwei Bauteilen angeordnet sind. Die Bauteile werden dabei derart angeordnet, dass der Anteil an zu verfestigendem Pulver im Pulverbett möglichst hoch ist. Typischer- aber nicht notwendigerweise bedeutet dies, dass eine möglichst hohe Anzahl an Bauteilen in einem generativen Herstellungsprozess hergestellt werden kann. Dabei können die Bauteile hinsichtlich ihrer Form verschiedenartig sein. Der Vorgang des virtuellen Anordnens von Bauteilen in einem Pulverbett wird auch als Nesting bezeichnet.In particular, a virtual print model is generated in which several components and protective elements are arranged in the powder bed to be generated, the components and protective elements being arranged such that respective first regions of the components are overlaid by respective protective elements in the depowdering direction. It can be provided that protective elements are arranged between two components. The components are arranged in such a way that the proportion of powder to be solidified in the powder bed is as high as possible. Typically, but not necessarily, this means that as many components as possible can be produced in an additive manufacturing process. The components can be different in terms of their shape. The process of virtually arranging components in a powder bed is also referred to as nesting.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur generativen Herstellung eines Bauteils. Die Einrichtung umfasst eine Herstellungsvorrichtung zur generativen Herstellung wenigstens eines Bauteils sowie wenigstens eines Schutzelements durch bereichsweise Verfestigung von Pulver. Ferner umfasst die Einrichtung eine Entpulverungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, nach Herstellung von Bauteil und Schutzelement unverfestigtes Pulver entlang einer Entpulverungsrichtung zu entfernen.A second aspect of the invention is a device for the generative production of a component by means of a method according to the invention for the generative production of a component. The device includes a manufacturing device for the additive manufacturing of at least one component and at least one protective element by area-wise solidification of powder. The device also includes a depowdering device which is set up to remove unsolidified powder along a depowdering direction after the component and protective element have been produced.

Die Herstellungsvorrichtung zur generativen Herstellung umfasst dabei typischerweise eine Pulverausbringungsvorrichtung zur schichtweisen Ausbringung des zu verfestigenden Pulvers, sowie eine Verfestigungsvorrichtung, mittels der ein Binder und/oder thermische Energie in das ausgebrachte Pulver eingebringbar ist.The production device for generative production typically includes a powder application device for layer-by-layer application of the powder to be solidified, as well as a solidification device, by means of which a binder and/or thermal energy can be introduced into the powder that is output.

Die Entpulverungsvorrichtung kann ein Entpulverungswerkzeug umfassen, welches mit einem Vortrieb mit wenigstens einer Bewegungskomponente in Richtung des Bereichs des Pulverbetts, in dem das Bauteil angeordnet ist, bewegt wird. Die Entpulverungsvorrichtung kann zusätzlich dazu eingerichtet sein, eine weitere Bewegung, wie z.B. einer Wisch-, Rotations- und/ oder Pendelbewegung oder dergleichen des Entpulverungswerkzeugs zu realisieren, welche mit der Vortriebsbewegung überlagert ist.The de-powdering device may comprise a de-powdering tool which is equipped with a Propulsion is moved with at least one movement component in the direction of the area of the powder bed in which the component is arranged. The depowdering device can additionally be set up to implement a further movement, such as a wiping, rotating and/or oscillating movement or the like of the depowdering tool, which is superimposed on the propulsion movement.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein Bauteil, hergestellt mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur generativen Herstellung eines Bauteils, umfasst.A further aspect of the invention is a motor vehicle which comprises at least one component produced by means of a method according to the invention for the additive production of a component.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is explained below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the accompanying drawings.

Es zeigen

  • 1: ein erstes Beispiel für ein Bauteil und zwei Schutzelemente, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2: ein zweites Beispiel für ein Bauteil und ein Schutzelement, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 3: ein drittes Beispiel für ein Bauteil und drei Schutzelemente, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 4: ein viertes Beispiel für ein Bauteil und sechs Schutzelemente, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 5: ein Pulverbett mit fünf Bauteilen und mehreren Schutzelementen, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 6: das Pulverbett gemäß 5 in einer seitlichen Ansicht; sowie
  • 7: das Pulverbett gemäß 5 in einer Draufsicht.
Show it
  • 1 : a first example of a component and two protective elements, produced by means of the method according to the invention;
  • 2 : a second example of a component and a protective element, produced by means of the method according to the invention;
  • 3 : a third example of a component and three protective elements manufactured by means of the method according to the invention;
  • 4 : a fourth example of a component and six protective elements manufactured by means of the method according to the invention;
  • 5 : a powder bed with five components and several protective elements, produced by means of the method according to the invention;
  • 6 : according to the powder bed 5 in a side view; such as
  • 7 : according to the powder bed 5 in a top view.

1 zeigt ein erstes Beispiel für ein Bauteil 1 und zwei Schutzelemente 2, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist zu erkennen, dass das Bauteil 1 einen zweiten Bereich 4 und zwei erste Bereiche 3 aufweist. Die ersten Bereiche 3 sind wenigstens teilweise von je einem Schutzelement 2 umhüllend überlagert. An dem dem Betrachter zugewandten ersten Bereich 3 ist der kleineste Abstand a zwischen Schutzelement 2 und Bauteil 1 zu erkennen. Die Schutzelemente 2 weisen teilweise konvexe Oberflächen 7 auf. 1 shows a first example of a component 1 and two protective elements 2, produced by means of the method according to the invention. It can be seen that the component 1 has a second area 4 and two first areas 3 . The first areas 3 are at least partially overlaid by a protective element 2 in an enveloping manner. The smallest distance a between the protective element 2 and the component 1 can be seen in the first area 3 facing the viewer. The protective elements 2 have partially convex surfaces 7 .

2 zeigt ein zweites Beispiel für ein Bauteil 1 und ein Schutzelement 2, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auch hier ist deutlich erkennbar, dass die Form und Größe des Schutzelements 2 im Wesentlichen komplementär zu dem in Blickrichtung dahinter befindlichen ersten Bereich ausgebildet ist. 2 shows a second example of a component 1 and a protective element 2, produced by means of the method according to the invention. Here, too, it can be clearly seen that the shape and size of the protective element 2 is designed to be essentially complementary to the first area located behind it in the viewing direction.

3 zeigt ein drittes Beispiel für ein Bauteil 1 und drei Schutzelemente 2, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Von den insgesamt sechs nach außen ragenden Bereichen des Bauteils 1 sind drei zweite Bereiche 4, die gegenüber den drei von den Schutzelementen 2 überlagerten ersten Bereichen eine höhere Festigkeit aufweisen. 3 shows a third example of a component 1 and three protective elements 2, produced by means of the method according to the invention. Of the total of six outwardly protruding areas of the component 1, three are second areas 4, which have greater strength than the three first areas overlaid by the protective elements 2.

4 zeigt ein viertes Beispiel für ein Bauteil 1 und sechs Schutzelemente 2, die die sechs darstellungsgemäß hinteren länglichen Bauteilbereiche teilweise umschließen. Im hier gezeigten Beispiel ist zu erkennen, dass die Schutzelemente 2 geringfügig über das Bauteil 1 hinausragen. Die länglichen Bauteilbereiche, die zweite Bereiche 4 sind und eine ausreichend hohe Festigkeit besitzen, sind nicht von einem Schutzelement 2 überlagert. 4 shows a fourth example of a component 1 and six protective elements 2, which partially enclose the six elongated rear component regions according to the illustration. In the example shown here it can be seen that the protective elements 2 protrude slightly beyond the component 1 . The elongate component areas, which are second areas 4 and have a sufficiently high strength, are not covered by a protective element 2 .

Allen in den 1 bis 4 gezeigten Bauteilen 1 ist gemein, dass Schutzelemente 2 lediglich dort in Bezug zum Bauteil 1 angeordnet sind, wo das jeweilige Bauteil 1 einen ersten Bereich mit geringerer Festigkeit aufweist. An den Beispielen der 3 und 4 ist ferner ersichtlich, dass die Schutzelemente 2 den jeweilen ersten Bereich der Bauteile 1 nicht vollständig umhüllen. Die Schutzelemente 2 sind vielmehr derart ausgebildet und in Bezug zum Bauteil 1 angeordnet, dass sie in Entpulverungsrichtung zwischen dem ersten Bereich 3 des jeweiligen Bauteils 1 und einem sich auf das Bauteil 1 zubewegenden, hier jedoch nicht dargestellten, Entpulverungswerkzeugs eine Barriere bilden, so dass das Entpulverungswerkzeug den ersten Bereich 3 nicht kontaktieren kann, bevor nicht das jeweilige Schutzelement 2 entfernt wurde.All in the 1 until 4 The components 1 shown have in common that protective elements 2 are only arranged in relation to the component 1 where the respective component 1 has a first area with lower strength. Using the examples of 3 and 4 it can also be seen that the protective elements 2 do not completely enclose the respective first area of the components 1 . Rather, the protective elements 2 are designed and arranged in relation to the component 1 in such a way that they form a barrier in the depowdering direction between the first region 3 of the respective component 1 and a depowdering tool which is moving towards the component 1 but is not shown here, so that the De-powdering tool cannot contact the first region 3 before the respective protective element 2 has been removed.

5 zeigt ein Pulverbett 8 mit fünf Bauteilen 1 und mehreren Schutzelementen 2, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei vier der fünf Bauteile 1 den in den 1 bis 4 gezeigten Bauteilen 1 entsprechen. Das gezeigte Pulverbett 8 steht exemplarisch für einen Zustand nach der generativen Herstellung von Bauteilen 1 und Schutzelementen 2 und zeitlich vor dem Entpulverungsvorgang. 5 shows a powder bed 8 with five components 1 and several protective elements 2, produced by means of the method according to the invention, with four of the five components 1 in FIGS 1 until 4 components 1 shown correspond. The powder bed 8 shown is an example of a state after the additive manufacturing of components 1 and protective elements 2 and before the depowdering process.

Im gezeigten Beispiel wurden mittels des generativen Herstellungsverfahrens insgesamt fünf Bauteile 1 hergestellt. An ersten Bereichen von vier der fünf Bauteile 1 sind Schutzelemente 2 zu erkennen. Das in Blickrichtung hinterste Bauteil 1 weist keine ersten Bereiche auf, die eine Erzeugung von Schutzelementen 2 erforderlich machen würden. Die Bauteile 1 und die Schutzelemente 2 sind in losem Pulver 6 des Pulverbetts 8 angeordnet.In the example shown, a total of five components 1 were produced using the additive manufacturing process. Protective elements 2 can be seen in the first areas of four of the five components 1 . The rearmost component 1 in the viewing direction does not have any first areas that would make it necessary to produce protective elements 2 . The components 1 and the protective elements 2 are arranged in loose powder 6 of the powder bed 8 .

Figure 5 zeigt auch beispielhaft drei Entpulverungsrichtungen 9. Zur Entpulverung wird ein hier nicht dargestelltes Entpulverungswerkzeug in Entpulverungsichtung 9 auf das Zentrum des Pulverbetts 8 zubewegt. Die Bauteile 1 und die Schutzelemente 2 sind so im Pulverbett 8 angeordnet, dass zum einen eine möglichst hohe Anzahl an Bauteilen 1 mittels eines Pulverbetts 8 erzeugbar ist, und zum zweiten zwischen ersten Bereichen der Bauteile 1 und einem Entpulverungswerkzeug Schutzelemente 2 angeordnet sind. FIG. 5 also shows three depowdering directions 9 by way of example. The components 1 and the protective elements 2 are arranged in the powder bed 8 in such a way that, on the one hand, the highest possible number of components 1 can be produced using a powder bed 8, and, on the other hand, protective elements 2 are arranged between first regions of the components 1 and a powder removal tool.

6 zeigt das Pulverbett 8 gemäß 5 in einer seitlichen Ansicht. Bei einer Entfernung des losen Pulvers 6 mit einer Entpulverung in Richtung Bildebene kann ein Entpulverungswerkzeug die von den Schutzelementen 2 überlagerten Bereiche der Bauteile 1 nicht mechanisch kontaktieren. 6 shows the powder bed 8 according to FIG 5 in a side view. When the loose powder 6 is removed by depowdering in the direction of the image plane, a depowdering tool cannot mechanically contact the areas of the components 1 overlaid by the protective elements 2 .

7 zeigt ebenfalls das Pulverbett 8 gemäß 5 jedoch in einer Draufsicht. Auch hier es ist es so, dass bei einer Entfernung des losen Pulvers 6 mit einer Entpulverung in Richtung Bildebene die ersten Bereiche der Bauteile 1, die dem Betrachter zugewandt sind, von überlagernden Schutzelementen 2 vor einem mechanischen Kontakt mit einem sich in die Bildebene bewegenden Entpulverungswerkzeug geschützt werden. 7 also shows the powder bed 8 according to FIG 5 but in a plan view. Here, too, it is the case that when the loose powder 6 is removed by depowdering in the direction of the image plane, the first areas of the components 1 that face the viewer are protected by overlying protective elements 2 from mechanical contact with a depowdering tool moving into the image plane to be protected.

BezugszeichenlisteReference List

11
Bauteilcomponent
22
Schutzelementprotective element
33
erster Bereichfirst area
44
zweiter Bereichsecond area
66
Pulverpowder
77
konvexe Oberflächeconvex surface
88th
Pulverbettpowder bed
99
Entpulverungsrichtungdepowdering direction
aa
kleinster Abstandsmallest distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 10518469 B2 [0004]US10518469B2 [0004]

Claims (10)

Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1), bei dem durch bereichsweise Verfestigung eines Pulvers (6) wenigstens ein Bauteil (1) sowie wenigstens ein Schutzelement (2) generativ hergestellt werden, und bei dem nach Herstellung von Bauteil (1) und Schutzelement (2) unverfestigtes Pulver (6) entlang einer Entpulverungsrichtung (9) entfernt wird, wobei das Schutzelement (2) entlang der Entpulverungsrichtung (9) wenigstens einen ersten Bereich (3) des Bauteils, der gegenüber einem zweiten Bereich (4) des Bauteils eine verringerte Festigkeit aufweist, zumindest bereichsweise überlagernd und zum ersten Bereich (3) beabstandet, hergestellt wird.Method for the generative production of a component (1), in which at least one component (1) and at least one protective element (2) are produced generatively by solidifying a powder (6) in certain areas, and in which, after the component (1) and protective element ( 2) unsolidified powder (6) is removed along a depowdering direction (9), the protective element (2) along the depowdering direction (9) having at least a first region (3) of the component which has a reduced one compared to a second region (4) of the component Has strength, at least partially overlapping and spaced apart from the first region (3). Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (2) lediglich einen ersten Bereich (3) des Bauteils (1) überlagernd hergestellt wird.Method for the additive manufacturing of a component (1). claim 1 , characterized in that the protective element (2) is produced so that it overlaps only a first region (3) of the component (1). Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Abstand (a) zwischen dem Schutzelement (2) und dem Bauteil (1) höchstens 2 mm, insbesondere höchstens 5 mm, beträgt.Process for the additive manufacturing of a component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the smallest distance (a) between the protective element (2) and the component (1) is at most 2 mm, in particular at most 5 mm. Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) und das Schutzelement (2) in separaten generativen Herstellungsprozessen erzeugt werden.Method for the additive manufacturing of a component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the component (1) and the protective element (2) are produced in separate additive manufacturing processes. Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (2) wenigstens eine Aussparung aufweist.Method for the generative production of a component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective element (2) has at least one recess. Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (2) auf einer einer Entpulverungsvorrichtung (12) im Wesentlichen zugewandten Seite eine Markierung aufweist, insbesondere eine wenigstens abschnittsweise in Richtung auf die Entpulverungsvorrichtung (12) konvex gewölbte Oberfläche (7) aufweist.Method for the additive manufacturing of a component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective element (2) has a marking on a side essentially facing a depowdering device (12), in particular a marking at least in sections in the direction of the depowdering device (12 ) has a convex surface (7). Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfestigkeit des Schutzelements (2) A zur Druckfestigkeit des ersten Bereichs (3) B in einem Verhältnis von A/B steht, wobei A/B >1 ist.Method for the generative production of a component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the compressive strength of the protective element (2) A to the compressive strength of the first region (3) B is in a ratio of A/B, where A/B > 1 is Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (2), insbesondere zwecks Entpulverung des Bauteils (1), von dem Bauteil (1) separiert wird.Method for the generative production of a component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective element (2) is separated from the component (1), in particular for the purpose of depowdering the component (1). Einrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) mittels eines Verfahrens zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1-8, umfassend eine Herstellungsvorrichtung zur generativen Herstellung wenigstens eines Bauteils (1) sowie wenigstens eines Schutzelements (2) durch bereichsweise Verfestigung von Pulver (6), sowie umfassend eine Entpulverungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, nach Herstellung von Bauteil (1) und Schutzelement (2) unverfestigtes Pulver (6) entlang einer Entpulverungsrichtung (9) zu entfernen.Device for the generative production of a component (1) by means of a method for the generative production of a component (1) according to one of Claims 1 - 8th , comprising a production device for the generative production of at least one component (1) and at least one protective element (2) by area-wise solidification of powder (6), and comprising a de-powdering device which is set up to, after production of the component (1) and protective element (2 ) to remove unsolidified powder (6) along a depowdering direction (9). Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Bauteil (1) hergestellt mittels eines Verfahrens zur generativen Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1-8.Motor vehicle, comprising at least one component (1) produced by means of a method for the generative production of a component (1) according to one of Claims 1 - 8th .
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170001375A1 (en) 2015-07-02 2017-01-05 Shapeways, Inc. Sinter shell
DE102016210356A1 (en) 2016-06-10 2017-12-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method and apparatus for providing a number of three-dimensional objects
US10518469B2 (en) 2017-08-07 2019-12-31 Adobe Inc. Facilitating extraction of three-dimensional object with printed hint
DE102018133292A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for the additive manufacturing of at least two components
DE102019111896A1 (en) 2019-05-08 2020-11-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for the additive manufacture of at least one component at least in sections

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170001375A1 (en) 2015-07-02 2017-01-05 Shapeways, Inc. Sinter shell
DE102016210356A1 (en) 2016-06-10 2017-12-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method and apparatus for providing a number of three-dimensional objects
US10518469B2 (en) 2017-08-07 2019-12-31 Adobe Inc. Facilitating extraction of three-dimensional object with printed hint
DE102018133292A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for the additive manufacturing of at least two components
DE102019111896A1 (en) 2019-05-08 2020-11-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for the additive manufacture of at least one component at least in sections

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