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Title:
DEVICE WITH HATCH FOR ADDITIVE MANUFACTURING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/194274
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device (100) for a method for additive manufacturing, in particular powder-bed-based additive manufacturing, comprising a build-chamber wall (1), which defines a build chamber (BR) and is designed to separate the build chamber (BR) from an outside area (AB), wherein the build-chamber wall (1) has a hatch (2), which is designed for transferring at least partially a component (10) that is to be built up in layers from the build chamber (BR) through the hatch (2) into an outside area (AB) during an additive manufacturing process, and therefore the component (10) can be built up along at least one transferring direction (FR) beyond a dimension of the build chamber (BR). Furthermore, a corresponding method is described, comprising the provision of a first portion (10A) of the component (10) to be manufactured in layers in the build chamber (BR), and the building up in layers of a second portion (10B), adjoining the first portion (10A), wherein an already built-up sub-portion of the component (10) is transferred in layers from the build chamber (BR) through the hatch (2) into the outside area (AB).

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Inventors:
OTT MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/059142
Publication Date:
November 16, 2017
Filing Date:
April 18, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B22F3/105; B29C67/00
Domestic Patent References:
WO2008128502A22008-10-30
Foreign References:
US20140048971A12014-02-20
DE102011122141A12013-06-27
EP2910362A12015-08-26
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (100) für die additive Herstellung umfassend :

eine Bauraumwandung (1), welche einen Bauraum (BR) definiert und eingerichtet ist, den Bauraum (BR) von einem Außenbereich (AB) zu trennen, wobei die Bauraumwandung (1) eine Schleuse (2) aufweist, welche eingerichtet ist, ein schichtweise auf¬ zubauendes Bauteil (10) während einer additiven Herstellung von dem Bauraum (BR) zumindest teilweise durch die Schleuse

(2) in einen Außenbereich (AB) zu führen, so dass das Bauteil (10) entlang zumindest einer Führungsrichtung (FR) über eine Dimension des Bauraums (BR) hinaus aufgebaut werden kann. 2. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Bauraumwandung (1) den Bauraum (BR) seitlich definiert und wobei die Bauraumwandung (1) eine Öffnung (6) aufweist, durch welche das Bauteil (10) in den Außenbereich (AB) geführt werden kann .

3. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Schleuse (2) ausgebildet ist, ein zumindest teilweise in der Öffnung (6) angeordnetes Bauteil (10) gegen ein Ausgangsmaterial (5) für das Bauteil (10) während der additiven Herstellung sowie gegen eine Herstellungsatmosphäre zu dichten.

4. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Führung (9) aufweist, welche eingerichtet ist, das Bauteil (10) während der additiven Herstellung ent- lang der Führungsrichtung (FR) von dem Bauraum (BR) in den

Außenbereich (AB) zu führen, wobei die Führungsrichtung (FR) mit einer durch eine Aufbaurichtung (AR) des Verfahrens definierten Richtung einen Winkel zwischen 30 und 60° einschließt .

5. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Führung (9) als Stützeinrichtung fungiert und ausgebildet ist, einen Teilabschnitt des Bauteils (10), welcher während der additi- ven Herstellung bereits in den Außenbereich (AB) hinausgeführt wurde, abzustützen.

6. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü- che, weiterhin umfassend eine Plattform (3) , welche einge¬ richtet ist, in einer Anfangsphase des schichtweisen Auf¬ bauens des Bauteils als Substrat zu dienen, wobei die Platt¬ form (3) weiterhin ausgebildet ist, von dem Bauraum (BR) durch die Schleuse (2) in den Außenbereich (AB) geführt zu werden.

7. Anlage (200) zur additiven Herstellung, umfassend einen Bauraum (BR) , die Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, eine Verfestigungseinrichtung (7) zum Auf- bauen des Bauteils (10) sowie einen Schieber (11) zum Auftra¬ gen von Schichten von Ausgangsmaterial (5) für den

schichtweisen Aufbau.

8. Verfahren zur, insbesondere pulverbettbasierten, additiven Herstellung eines Bauteils mittels einer Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder in einer Anlage (200) gemäß Anspruch 7, umfassend die folgenden

Schritte :

Bereitstellen eines ersten Abschnitts (10A) des schicht- weise herzustellenden Bauteils (10) in dem Bauraum (BR) , und

schichtweises Aufbauen eines sich an den ersten Abschnitt (10A) anschließenden zweiten Abschnitts (10B), wobei ein bereits aufgebauter Teilabschnitt des Bauteils 10

schichtweise von dem Bauraum (BR) durch die Schleuse (2) in den Außenbereich (AB) geführt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der erste Abschnitt (10A) des Bauteils (10) in dem Bauraum (BR) schichtweise auf- gebaut wird, ohne dass dabei ein Teilabschnitt des Bauteils 10 in den Außenbereich (AB) geführt wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der erste Abschnitt (10A) des Bauteils (10) eine vorgefertigte Komponente ist.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein Teilabschnitt des Bauteils (10), welcher bereits von dem

Bauraum (BR) in den Außenbereich (AB) hinausgeführt wurde, schichtweise von einer Führung entlang der Führungsrichtung (FR) geführt und schichtweise zum Führen des Bauteils umge¬ setzt wird.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Bauteil (10) während der additiven Herstellung derart mit ei¬ ner Sollbruchsstruktur (8) versehen wird, so dass ein Teilabschnitt des Bauteils (10), welcher bereits von dem Bauraum (BR) in den Außenbereich (AB) hinausgeführt wurde, für einen kontinuierlichen, schichtweisen Aufbau vom Bauteil (10) abgetrennt werden kann.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei dem Bauraum (BR) für einen kontinuierlichen, schichtweisen Aufbau kontinuierlich neues Ausgangsmaterial (5) für das Bauteil (10) zugeführt wird.

14. Bauteil (10), welches gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13 hergestellt und/oder herstellbar ist, wo¬ bei das Bauteil ein Aspektverhältnis von mindestens 3 : 1 aufweist .

Description:
Beschreibung

Vorrichtung mit Schleuse für die additive Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die, insbesondere pulverbettbasierte, additive Herstellung eines Bauteils sowie eine Anlage umfassend die Vorrichtung. Weiter ¬ hin werden ein entsprechendes Verfahren zur additiven Herstellung des Bauteils sowie ein entsprechend hergestelltes oder herstellbares Bauteil beschrieben.

Das Bauteil kann für den Einsatz in einer Strömungsmaschine, vorgesehen sein, vorzugsweise einer Gasturbine. Besonders be ¬ vorzugt betrifft die vorliegende Erfindung weiterhin Bauteile mit einem besonders großen Aspektverhältnis beziehungsweise Bauteile, welche über eine große Länge additiv aufzubauen sind .

Generative oder additive Herstellungsverfahren sind bei- spielsweise das Laserauftragschweißen (LMD) oder das selektive Laserschmelzen (SLM) .

Ein Verfahren zum additiven Aufbau von Bauteilen mittels selektiven Laserschmelzens ist beispielsweise aus EP 2 910 362 AI bekannt.

Zur Herstellung eines Bauteiles aus einem Pulverbett heraus, beispielsweise mittels SLM, wird das Pulverbett beispielswei ¬ se mit einem Laserstrahl gemäß dem Design einer entsprechen- den CAD-Datei bestrahlt.

Additive Fertigungsverfahren haben sich als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bauteile, beispielsweise Leichtbau-Strukturen erwiesen. Die additive Fertigung ist insbesondere durch eine besonders kur ¬ ze Kette von Prozessschritten vorteilhafter, wobei ein Her- stellungs- oder Fertigungsschritt des entsprechenden Bauteils direkt auf Basis der CAD-Datei erfolgen kann. Weiterhin ist die additive Fertigung besonders vorteilhaft für die Entwicklung oder Herstellung von Prototypen, welche beispielsweise aus Kostengründen mittels konventioneller sub- traktiver oder spanender Fertigung oder Guss-Verfahren nicht oder nicht effizient hergestellt werden können.

Derzeit sind die Designs der Bauteile, insbesondere hinsicht ¬ lich ihrer Abmessungen, durch die Auslegung der kommerziell verfügbaren Anlagen beschränkt, welche insbesondere nur einen begrenzten Bauraum zur Verfügung bieten. Derzeit verfügbare SLM-Anlagen besitzen zumeist festgelegte Bauraumgrößen. Typische Abmessungen für den Bau- oder Herstellungsraum betragen beispielsweise 250 mm x 250 mm x 250 mm. Die Bauraumgrößen können beispielsweise durch die Größe oder Fläche einer Bau ¬ plattform (mit ) bestimmt sein.

Derzeit sind entsprechende Herstellungsanlagen jedenfalls auf ein Bauvolumen von ca. 1000 mm x 1000 mm x 1000 mm be- schränkt. Insbesondere bei der Herstellung langer oder ent ¬ lang hauptsächlich einer Achse ausgedehnter Bauteile

wird die komplette Bauraumfläche jedoch nicht benötigt. Folg ¬ lich muss sehr viel Pulver für die Herstellung des entsprechenden Bauteils verwendet und insbesondere im Bauraum ange- ordnet oder bewegt werden. Nur ein Bruchteil des genannten Pulvers ist weiterhin für den eigentlichen Aufbau des Bauteils notwendig. Dies stellt einen wesentlichen Nachteil für die Technologie der additiven Herstellung dar, da das Pulver nicht nur teuer ist, sondern jedwede unnötige (weitere) Ver- wendung des Pulvers nachteilhaft für das Bauteil als auch für das Verfahren sein kann. Insbesondere wird nicht zum Bauteil verarbeitetes Pulver für jeden additiven Herstellungsprozess durch die Herstellungsbedingungen thermisch belastet, beispielsweise durch einen Laser, was zu einem Alterungsprozess und damit zu einer Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Pulvers führen kann. Weiterhin muss beispielsweise eine große Pulvermenge bevorra ¬ tet werden, wobei sich die Qualität des Pulvers bei jedem (erneuten) Erwärmen des Pulvers im Bauraum durch eine teilweise Oxidation und/oder durch die Aufnahme von Luftfeuchtig- keit verschlechtern kann. Dies ist insbesondere bei der addi ¬ tiven Herstellung von Komponenten für den Einsatz im Heißgaspfad einer Turbine kritisch, wo schon geringe Mengen an Sauerstoff beispielsweise die Ausbildung gewünschter oder erforderlicher Materialphasen (beispielsweise der γ- oder γ' -Phase einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung) verhindern können .

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, mit denen die Herstellung von Bauteilen mit einem besonders großen Aspektverhältnis in zumindest einer Richtung besonders einfach bewerkstelligt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Pa ¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge- genstand der abhängigen Patentansprüche.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Herstellung eines oder mehrerer Bauteile. Insbesondere betrifft die Vorrichtung eine Vorrichtung zur pulverbettbasierten Herstellung.

Die Vorrichtung umfasst eine Bauraumwandung, welche einen Bauraum, beispielsweise einer entsprechenden Herstellungsanlage, zumindest teilweise definiert. Die Bauraumwandung kann eine Teilwand des Bauraums sein. Die Bauraumwandung ist vor ¬ zugsweise eingerichtet, den Bauraum von einem Außenbereich zu trennen und/oder eine Geometrie des Pulverbettes zu definie ¬ ren, wobei die Bauraumwandung eine Schleuse aufweist, welche wiederum eingerichtet ist, ein schichtweise aufzubauendes oder herzustellendes Bauteil während einer additiven Herstel ¬ lung von dem Bauraum zumindest teilweise durch die Schleuse in einen Außenbereich zu führen, so dass das aufzubauende Bauteil entlang zumindest einer Führungsrichtung über eine Dimension oder Abmessung des Bauraums hinaus aufgebaut werden kann .

Die genannte Führung erfolgt vorzugsweise entlang einer Füh- rungsrichtung .

Der Außenbereich ist vorzugsweise ein Bereich außerhalb des Bauraums, welcher beispielsweise ständig einer Umgebungs- und vorzugsweise keiner Prozess- oder Herstellungsatmosphäre, beispielsweise einem Inertgas, ausgesetzt ist.

Durch die beschriebene Vorrichtung kann mit Vorteil ein kontinuierlicher und/oder ununterbrochener additiver Aufbau eines Bauteils oder einer Kette von Bauteilen ermöglicht wer- den, wobei das Bauteil bzw. Teil-Abschnitte desselben automa ¬ tisch während des additiven Aufbaus aus dem Bauraum ausge ¬ schleust werden können. Dadurch kann mit Vorteil die additive Herstellung, insbesondere die pulverbettbasierte Herstellung, von Bauteilen im Allgemeinen entsprechend vereinfacht und so- mit die additive Fertigungstechnologie entscheidend verbes ¬ sert werden.

In einer Ausgestaltung definiert die Bauraumwandung den

Bauraum seitlich oder entlang eines Umfangs des Bauraums. Diese Umfangsrichtung kann beispielsweise senkrecht zu einer Aufbaurichtung des Bauteils angeordnet sein oder verlaufen. Die Bauraumwandung weist weiterhin eine, insbesondere verschließbare Öffnung auf, durch welche das schichtweise aufzu ¬ bauende Bauteil in den Außenbereich geführt werden kann.

In einer Ausgestaltung ist die Schleuse ausgebildet, ein zu ¬ mindest teilweise in der Öffnung angeordnetes Bauteil gegen ein Ausgangsmaterial, insbesondere ein Pulver, für das Bau ¬ teil während der additiven Herstellung sowie gegen eine Her- Stellungsatmosphäre zu dichten oder abzudichten. Diese Ausge ¬ staltung ist insbesondere zweckmäßig, um das Pulver in der Anlage zu halten, sowie um einen Kontakt des Ausgangsmateri- als mit einer Umgebungsatmosphäre zweckmäßigerweise zu ver ¬ hindern .

In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Führung auf, welche eingerichtet ist, das schichtweise aufzubauende Bauteil während der additiven Herstellung entlang der Führungsrichtung von dem Bauraum in den Außenbereich zu führen, wobei die Führungsrichtung mit einer durch eine Aufbaurichtung des Verfahrens definierte Richtung einem Winkel zwischen 30 und 60° einschließt. Gemäß dieser Ausgestaltung kann das beschriebene „Ausschleusen" besonders zweckmäßig ermöglicht werden. Insbesondere kann das Herausführen oder Ausschleusen des Bauteils oder deren Teilbereiche hinsichtlich der Führungsrichtung auf einen Winkelbereich (oder entsprechenden Raumwinkelbereich) von mehr als 90° relativ zu der Aufbaurichtung beschränkt sein. Dies gilt insbesondere für pulver- bettbasierte Herstellungsverfahren, welche eine definierte Aufbaurichtung haben. In einer Ausgestaltung fungiert die Führung als Stützeinrichtung zum Stützen eines Teilabschnitts des Bauteils, welcher während der additiven Herstellung bereits in den Außenbereich hinausgeführt wurde. In einer Ausgestaltung ist die Führung ausgebildet, den Teilabschnitt entsprechend abzustützen.

In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Plattform, beispielsweise eine Hilfsplattform, welche eingerichtet ist, in einer Anfangsphase des schichtweisen Aufbaus mithilfe der beschriebenen Vorrichtung, als Substrat zu dienen, wobei die Plattform weiterhin ausgebildet ist, von dem Bauraum durch die Schleuse in den Außenbereich geführt zu werden. In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Fixierungseinrichtung, welche ausgebildet ist, ein bereits vorgefertigtes, jedoch beispielsweise weiterhin schichtweise aufzubauendes Bauteil für den schichtweisen Aufbau in dem Bauraum zu fixieren.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur additiven Herstellung umfassend oder definierend einen Bauraum, und eine Verfestigungseinrichtung zum Verfestigen bzw. Aufbauen des Bauteils, beispielsweise aus dem Pul ¬ verbett, sowie einen Schieber zum Auftragen von Schichten von Ausgangsmaterial für den schichtweisen Aufbau.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur insbesondere pulverbettbasierten, additiven Herstellung eines Bauteils in der Anlage, umfassend das Be ¬ reitstellen eines ersten Abschnitts des schichtweise herzu- stellenden Bauteils in dem Bauraum und das anschließende schichtweise Aufbauen eines sich an den ersten Abschnitt an ¬ schließenden zweiten Abschnitts, wobei ein bereits aufgebau ¬ ter Teilabschnitt des Bauteils schichtweise von dem Bauraum durch die Schleuse in den Außenbereich geführt (hinausge- führt) wird, insbesondere sobald der erste Abschnitt die Ab ¬ messung des Bauraums zu überschreiten droht.

Der Ausdruck „schichtweise" bedeutet im Kontext des Hinaus ¬ führens des Teilabschnitts, dass die beschriebene Führung zum Führen des entsprechenden Teilabschnitts schrittweise oder schichtweise bewegt wird.

In einer Ausgestaltung wird der erste Abschnitt des Bauteils, insbesondere auf einer Plattform, in dem Bauraum schichtweise aufgebaut, ohne dass dabei ein Teilabschnitt des Bauteils in den Außenbereich geführt wird.

In einer Ausgestaltung ist der erste Abschnitt des Bauteils eine vorgefertigte Komponente.

In einer Ausgestaltung wird ein Teilabschnitt des Bauteils, welcher bereits von dem Bauraum in den Außenbereich hinausgeführt wurde, schichtweise von einer Führung oder Stützein- richtung entlang der Führungsrichtung geführt und schichtweise zum Führen beziehungsweise Abstützen des Bauteils umge ¬ setzt oder umpositioniert, vorzugsweise während einer Be- schichtung des Verfahrens, beispielsweise mittels des be- schriebenen Schiebers. Dafür kann die Vorrichtung einen entsprechenden Roboterarm oder Greifer umfassen.

In einer Ausgestaltung wird das Bauteil während der additiven Herstellung derart mit einer Sollbruchstruktur versehen, bei- spielsweise umfassend Perforationen oder Hohlräume, dass ein Teilabschnitt des Bauteils, welcher bereits von dem Bauraum in den Außenbereich hinausgeführt wurde, für einen kontinu ¬ ierlichen schichtweisen Aufbau vom Bauteil abgetrennt werden kann, beispielsweise senkrecht zur Führungsrichtung. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil eine quasi unbegrenzte Anzahl von Bauteilen innerhalb eines Aufbauschrittes oder - Prozesses aufgebaut werden, ohne dass das Verfahren unterbro ¬ chen werden müsste. In einer Ausgestaltung wird dem Bauraum für einen kontinuierlichen, schichtweisen Aufbau kontinuierlich neues Ausgangsmaterial für das Bauteil zugeführt. Diese Ausgestaltung ermög ¬ licht ebenfalls mit Vorteil einen möglichst fließenden und kontinuierlichen additiven Aufbau.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil, welches gemäß dem Verfahren hergestellt und/oder herstellbar ist, wobei das Bauteil ein Aspektverhältnis von mindestens 3 : 1 aufweist. Dementsprechend ist eine Längsach- se des Bauteils zweckmäßigerweise entlang der Führungsrich ¬ tung ausgerichtet.

Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorliegend auf die Vorrichtung oder die Anlage beziehen, können ferner das Verfahren bzw. das Bauteil betreffen oder umgekehrt . Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht ei- ner erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer Anlage zur additiven Herstellung.

Figur 2 zeigt eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht der Vorrichtung bzw. Anlage aus Figur 1.

Anhand der Figuren werden weiterhin ein erfindungsgemäßes Verfahren zur additiven Herstellung sowie ein entsprechend hergestelltes oder herstellbares Bauteil beschrieben. In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszei ¬ chen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein .

Figur 1 zeigt eine Anlage 200. Die Anlage 200 ist vorzugswei- se eine Anlage, insbesondere zur pulverbettbasierten, additi ¬ ven Herstellung eines Bauteils 10.

Mit dem „Bauteil" kann vorliegend ein zumindest teilweise noch aufzubauendes als auch ein fertig hergestelltes Bauteil bezeichnet sein.

Vorzugsweise ist die Anlage 200 eine Anlage zur additiven Herstellung von Bauteilen mittels selektivem Laserschmelzen (SLM) , selektivem Lasersintern (SLS) oder Elektronenstrahl- schmelzen (EBM) . Alternativ kann die Vorrichtung 100 bzw. die Anlage 200 zur additiven Herstellung von Bauteilen mittels Auftragschweißen eingerichtet sein. Die Anlage 200 umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung 100 (vergleiche Figur 2) . Die Vorrichtung 100 umfasst eine Bauraumwandung 1. Die Bauraumwandung 1 kann eine Teilwand sein, welche einen Bauraum BR der Anlage 200 zumin- dest teilweise definiert. Vorzugweise ist oder umfasst die Bauraumwandung 1 eine Seitenwand, welche den Bauraum BR beispielsweise seitlich begrenzt und ein Ausgangsmaterial (ver ¬ gleiche Bezugszeichen 5) für das Bauteil vorhält. Die Bauraumwandung 1 umfasst weiterhin eine Schleuse 2. Die Schleuse 2 ist vorzugsweise eingerichtet, das schichtweise aufzubauende oder herzustellende Bauteil 10 während einer ad ¬ ditiven Herstellung von dem Bauraum BR zumindest teilweise durch die Schleuse 2 in einen Außenbereich AB, d.h. einen Be- reich außerhalb des Bauraums BR, zu führen. Mit anderen Wor ¬ ten wird das Bauteil vorzugsweise während der additiven Her ¬ stellung von dem Bauraum BR durch die Schleuse 2 in den Außenbereich AB (hinaus ) geführt . Dies erfolgt zweckmäßigerweise entlang einer Führungsrichtung FR (vergleiche Figur 2) .

Zweckmäßigerweise weist die Schleuse weiterhin eine Öffnung 6, zum Heraus- oder Hindurchführen des Bauteils 10 auf.

Die Anlage 200 umfasst weiterhin eine Verfestigungseinrich- tung 7. Die Verfestigungseinrichtung 7 kann eine Laser- oder Elektronenstrahleinheit zum Verfestigen eines Ausgangsmaterials (vergleiche Bezugszeichen 5 in Figur 2) sein. Die Verfestigungseinrichtung 7 kann eine Strahlschmelz- oder Strahlschweißvorrichtung sein für ein entsprechendes additives Her- stellungsverfahren. Ein Energiestrahl, beispielsweise ein Laser- oder Elektronenstrahl ist ausgehend von der Verfestigungseinrichtung 7 durch die gestrichelte Linie angedeutet.

Es ist in Figur 1 weiterhin gezeigt, dass das Bauteil 10 sich teilweise sowohl in dem Bauraum BR und in den Außenbereich AB befindet. Insbesondere ist ein Abschnitt 10A außerhalb des Bauraums BR gezeigt, während ein Bereich oder Teilabschnitt 10B zumindest teilweise innerhalb des Bauraums BR gezeigt ist .

Der zweite Abschnitt 10 ist in dem Außenbereich AB angeord- net, wobei derjenige Bereich des Bauteils 10, welcher - auf ¬ grund seiner Abmessungen - nicht mehr in den Bauraum BR „passt" durch die Schleuse 2 in den Außenbereich AB geführt wurde . Der erste Abschnitt 10A ist vorzugsweise derart bemessen, dass er vollständig in den Bauraum BR passt, bzw. das Bauteil sich in etwa über den Bereich 10A erstreckend vollständig in ¬ nerhalb des Bauraums BR aufgebaut werden konnte. Das Bauteil 10 oder zumindest ein Teilabschnitt (vergleiche Bezugszeichen 10A, 10B) desselben, wird vorzugsweise derart aus dem Bauraum BR durch die Schleuse 2 in den Außenbereich AB geführt, dass zumindest der Teil des Bauteils, welcher sich aktuell direkt in der Schleuse 2 sich in der Öffnung 6 befindet, gegen ein Ausgangsmaterial 5, vorzugsweise Pulver für das genannte Pulverbett gedichtet oder abgedichtet wird, so dass kein Pulver während der additiven Herstellung von dem Bauraum BR in den Außenbereich AB gelangen kann. Die genannte Dichtung kann beispielsweise durch Bürsten be ¬ werkstelligt werden, welche beispielsweise die Schleuse 2 bilden oder von dieser umfasst sind. Insbesondere kann die Öffnung an einer Innenseite mit den genannten Bürsten (nicht explizit gekennzeichnet) versehen sein. Beispielsweise kann es sich um metallbürsten handeln, vorzugsweise sogar aus einem hochwarmfesten Metall, wie einer Superlegierung . Die bürsten können sich weiterhin vorteilhafterweise an einen Querschnitt des Bauteils, welcher vorzugsweise durch die Öff ¬ nung 6 geführt wird, anpassen und so eine Dichtung erzeugen. In Figur 1 ist beispielsweise ein eckiger Querschnitt des

Bauteils 10 gezeigt, welche eine rechteckige Kontur hat und eine Ausnehmung (nicht weiter gekennzeichnet) . Alternativ kann das Bauteil beliebige Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise einen runden Querschnitt aufweisen.

Weiterhin wird das Bauteil entsprechend vorzugsweise gegen eine Herstellungsatmosphäre, beispielsweise ein Inertgas ent ¬ haltend, gedichtet oder abgedichtet.

Das genannte Herausführen hat den Vorteil, dass, zumindest entlang der Führungsrichtung FR das Bauteil quasi beliebig ausgedehnt hergestellt werden kann und insbesondere der

Bauraum BR keine Einschränkung für die Dimension oder Abmessung des Bauteils 10 darstellt, wie dies bei konventionellen Vorrichtung oder Anlagen für die additive Herstellung der Fall ist.

Zur Erleichterung der Führung weist die Vorrichtung 100 vorzugsweise eine Führung oder Führungseinrichtung 9 auf, welche eingerichtet ist, das Bauteil genau entlang der Führungsrich ¬ tung FR zu führen und gegebenenfalls vorzugsweise ebenfalls abzustützen.

Die Führung 9 kann ein Bewegungsaktuator bzw. eine Stütze zum schrittweisen oder schichtweisen Führen zumindest des Abschnitts 10B des Bauteils 10 darstellen.

Die Führungsrichtung FR schließt vorzugsweise mit einer vertikalen Achse oder einer durch die Aufbaurichtung AB des pul- verbettbasierten Verfahrens definierte Achse einen Winkel zwischen 30 und 60° ein.

Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Vorrich ¬ tung 100 bzw. Anlage 200 sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere eines pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahrens, wobei einzelne Aspekte im Gegensatz zu Figur 1 verdeutlicht dargestellt sind.

Es ist in Figur 2 gezeigt, dass der Bauraum BR zum additiven Aufbau des Bauteils 10 aus einem Pulverbett, teilweise mit einem granulären oder pulverförmigen Ausgangsmaterial 5, insbesondere Pulver, gefüllt ist. Das Ausgangsmaterial kann al ¬ ternativ entsprechend unter dem eigentlichen Bauraum BR auf einer Bauplattform 4 angeordnet sein.

Es ist weiterhin in Figur 2 zu erkennen, dass die Führungsrichtung FR einen Winkel zu einer durch die Aufbaurichtung AR definierten Achse einschließt. Diese Ausgestaltung impliziert die Ausbildung eines Winkels von mehr als 90° zwischen der Führungsrichtung FR und einer Aufbaurichtung AR, welche insbesondere im Falle von pulverbettbasierten Verfahren notwendig sein kann.

Zum Auftragen des Ausgangsmaterials 5 oder Pulvers weist die Anlage 200 vorzugsweise einen Schieber 11 auf, welcher nach jedem Verfestigungs- oder Belichtungsschritt mittels der Ver ¬ festigungseinrichtung 7 neues Pulver aus einem Pulvervorrat (nicht explizit dargestellt) schichtweise aufträgt bzw. auf dem Bauteil 10 verteilt.

Bei konventionellen Anlagen wird anschließend an die Be- schichtung, die Bauplattform 4 vorzugsweise um eine der aufgetragenen und/oder verfestigten Schichtdicke entsprechenden Länge abgesenkt.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße additive Herstellung des Bauteils 10 beschrieben:

Die Merkmale der vorliegende Erfindung sind insbesondere bei Bauteilen zweckmäßig, welche ein besonders großes Aspekt ¬ verhältnis, beispielsweise ein Aspektverhältnis von mindes ¬ tens 3 zu 1 (3:1), vorzugsweise 10 zu 1 oder größer aufwei ¬ sen. Mit anderen Worten sind die erfindungsgemäßen bzw. mittels der Vorrichtung 100 hergestellten Bauteile vorzugsweise besonders lang, vorzugsweise länger als die Dimensionen oder Abmessung des Bauraums BR entlang der Führungsrichtung FR. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise zu ¬ nächst ein erster (Teil-) Abschnitt 10A des Bauteils 10, vor ¬ zugsweise vollständig, in dem Bauraum BR aus dem Pulverbett aufgebaut oder hergestellt. Aufgrund des fortgeschrittenen Stadiums der additiven Herstellung ist dieser Abschnitt in der Darstellung der Figur 2 bereits komplett von dem Bauraum BR in den Außenbereich AB herausgeführt worden.

Für eine Anfangsphase des additiven Aufbaus weist die Vor- richtung 100 vorzugsweise eine Plattform oder Hilfsplattform 3 auf, welche in dieser Phase, vorzugsweise für die pulver- bettbasierte Herstellung als Substrat dienen kann.

Die Plattform 3 kann beispielsweise zusätzlich zu der be- schriebenen weiteren Bauplattform 4 vorgesehen sein, wobei die Bauplattform 4 vorzugsweise eine herkömmliche oder kon ¬ ventionelle Plattform ist.

Das Bezugszeichen 3 gekennzeichnet die Position der Plattform 3 in einer Anfangsphase des Herstellungsverfahrens anhand ge ¬ strichelter Linien. Das abgeschiedene Material (verfestigtes Ausgangsmaterial) für das Bauteil 10 wird vorzugsweise stoff ¬ schlüssig mit der Plattform 3 verbunden. Nach dem additiven Aufbau kann die Plattform durch entsprechende Mittel vorzugs- weise wieder von der Bauteilstruktur getrennt werden.

Die oben genannte Führung 9 kann weiterhin die Plattform 3 umfassen oder mit dieser gekoppelt oder verbunden sein. Sobald eine bestimmte Abmessung des Bauteils 10 während der additiven Herstellung also über die Bauraumwandung 1 hinaus aufgebaut werden soll, wird ein entsprechender Teilbereich des Bauteils zweckmäßigerweise durch die Schleuse 2 geführt, d.h. über die Führung 9 und/oder die Plattform 3, aus dem Bauraum BR in den Außenbereich AB herausgeführt. Dies geschieht vorzugsweise simultan während der additiven Herstel ¬ lung und vorzugsweise schritt- bzw. schichtweise. Während bei konventionellen Anlagen die weitere Plattform 4 um das der aufgetragenen Schichtdicke entsprechende Maß abge ¬ senkt wird, wird vorliegend die Führung 9 schrittweise um ei ¬ ne entsprechende Länge weiter entlang der Führungsrichtung FR schrittweise bewegt.

Die Führung 9 kann beispielsweise einen Greifer und/oder einen Roboterarm umfassen. Die Führung 9 und/oder der genannte Greifer ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass dieser zum Abstützen eines bereits aus dem Bauraum BR herausgeführten

Teilabschnitts des Bauteils 10 umgesetzt oder umpositioniert werden kann, wenn der herausgeführte Abschnitt zu lang wird und droht, sich zu verbiegen oder zu brechen. Die genannte Umsetzung erfolgt vorzugsweise während einer Beschichtungs- phase, d.h. während des Auftragens einer neuen anschließend zu verfestigenden Schicht von Ausgangsmaterial 5 mittels des Schiebers 11, um den additiven Aufbau mit Vorteil zeiteffizi ¬ ent und zweckmäßig ablaufen zu lassen. Zum Abstützen können erfindungsgemäß auch eine Mehrzahl von Führungseinrichtungen oder Greifeinrichtungen bei der Vorrichtung 100 vorgesehen sein.

Als Alternative zu der vollständigen additiven Fertigung des Bauteils 10 kann das Bauteil 10 oder ein Abschnitt desselben auch ausgehend von einer vorgefertigten Komponente hergestellt werden. Vorzugsweise ist die Abmessung dieser vorge ¬ fertigten Komponente nicht größer als der oben beschriebene Abschnitt 10A und/oder nicht größer als der Bauraum BR, so dass diese Komponente in der Anfangsphase des additiven Auf ¬ baus in dem Bauraum BR angeordnet werden kann.

Zum Fixieren der vorgefertigten Komponente oder des vorgefertigten Bauteils kann die Vorrichtung 100 beispielsweise durch dem Fachmann bekannte Mittel in dem Bauraum BR entsprechend fixiert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Bauteil - im Unterschied zu konventionellen Herstellungsverfahren bzw. -anlagen - vorteilhafterweise mit unbegrenzter Länge oder Ausdehnung entlang der Führungsrichtung FR aufgebaut werden.

Dazu umfasst die beschriebene Anlage 200 vorzugsweise eine kontinuierliche Pulverzuführung bzw. eine entsprechende Ein ¬ richtung (nicht explizit dargestellt) , mit der beispielsweise der additive Herstellungsprozess nicht durch das Auffüllen entsprechender Pulverbehälter unterbrochen werden muss.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht in diesem Sinne eine Art „Fließbandherstellung" von gleichartigen Bauteilen, indem die hergestellte oder aufgebaute Struktur vorzugsweise an Trenn- stellen benachbart aufgebauter Bauteile während der additiven Herstellung mit einer Sollbruchstruktur 8 (Sollbruchstelle) versehen wird. Ebenfalls während der additiven Herstellung können dann sukzessive einzelne Teilabschnitte als separate Bauteile, beispielsweise auf einfache Weise mechanisch abge- trennt werden.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.