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Title:
LAYERING APPARATUS FOR THE ADDITIVE MANUFACTURE OF AT LEAST ONE COMPONENT REGION OF A COMPONENT, FLOW-GUIDING DEVICE FOR A LAYERING APPARATUS, AND METHOD FOR OPERATING A LAYERING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/110029
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a layering apparatus (10) for the additive manufacture of at least one component region of a component by means of an additive layering method. The layering apparatus (10) comprises at least one coater (16) for applying at least one powder layer of a material to a build-up and joining zone (18), at least one radiation source for generating at least one energy beam for layer-by-layer or local melting and/or sintering of the material to form a component layer by selective irradiation of the material with the at least one energy beam in accordance with a predetermined coating strategy, and a flow device (26), by means of which a fluid flow over the powder layer can be generated. The layering apparatus (10) also has at least one flow-guiding device (28), which comprises at least one guide element (28a, 28b) for guiding the fluid flow over at least a region of the powder layer. The invention also relates to a flow-guiding device (28) for a layering apparatus (10) of this nature, and to a method for operating a layering apparatus (10) of this kind.

Inventors:
JAKIMOV, Andreas (Birkenstr. 12B, Fahrenzhausen, 85777, DE)
ROTT, Sebastian (Grillparzerstr. 7, München, 81675, DE)
, RAU, Christoph (Exterstr. 54 A, Gröbenzell, 82194, DE)
, JAKIMOV, Nicole (Birkenstr. 12B, Fahrenzhausen, 85777, DE)
LADEWIG, Alexander (Finner 6, Bad Wiessee, 83707, DE)
Application Number:
DE2018/000349
Publication Date:
June 13, 2019
Filing Date:
November 24, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MTU AERO ENGINES AG (Dachauer Straße 665, München, 80995, DE)
International Classes:
B22F3/105; B29C64/153; B29C64/20; B29C64/371; B29C64/393; B33Y10/00; B33Y30/00; B33Y40/00; B33Y50/02
Foreign References:
DE102010052206A12012-05-10
DE102015110264A12016-12-29
DE102015222456A12017-05-18
DE102015121748A12017-06-14
DE102015117238A12017-04-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Schichtbauvorrichtung (10) zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren, umfassend:

mindestens einen Beschichter (16) zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone (18);

mindestens eine Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintem des Werkstoffs zum Aus- bilden einer Bauteilschicht durch selektives Bestrahlen des Werkstoffs mit dem wenigs- tens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie; und eine Strömungseinrichtung (26), mittels welcher ein Fluidstrom über der Pulverschicht erzeugbar ist,

gekennzeichnet durch

wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (28), welche mindestens ein Leitelement (28a, 28b) zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Bereich der Pulverschicht umfasst.

2. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) relativ zur Pulverschicht bewegbar ist.

3. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Strömungsleiteinrichtung (28) eine Steuer- und/oder regelbare Antriebseinrichtung (32) um- fasst, mittels welcher das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) relativ zur Pulverschicht be- wegbar ist.

4. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Antriebseinrichtung (32) elektrisch, pneumatisch, mechanisch, magnetisch und/oder hydrau- lisch betätigbar ist.

5. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Strömungsleiteinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) mittels der Antriebseinrichtung (32) in Abhängigkeit wenigstens eines Prozessparameters aus der Gruppe Fluidströmungsgeschwindigkeit, Fluidströmungsrate, Temperatur, Bauteilgeometrie, relative Position des Beschichters (16) zur Pulverschicht und Prozesszustand der additi- ven Herstellung zu bewegen.

6. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Strömungsleiteinrichtung (28) eine Führungseinrichtung (30) umfasst, mittels welcher das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) entlang eines vorgebbaren Bewegungspfads bewegbar ist. 7. Schichtbauvorrichtung (10) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Führungseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) rotatorisch und/oder translatorisch gegenüber der Pulverschicht zu bewegen. 8. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) der Strömungsleiteinrichtung (28) inner- halb einer Prozesskammer (14) der Schichtbauvorrichtung (10) angeordnet ist. 9. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das mindestens eine Leitelement (28a, 28b) an wenigstens einem Element aus der Gruppe Boden, Decke, Beschichter (16), Wand und Tür der Schichtbauvorrichtung (10) angeordnet ist. 10. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (28) 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.

11. Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Strömungseinrichtung (26) zumindest eine Auslassöffnung (26a) und zumindest eine Ein- lassöffnung (26b) für das Fluid aufweist, zwischen welchen der Fluidstrom erzeugbar ist.

12. Strömungsleiteinrichtung (28) für eine Schichtbauvorrichtung (10) nach einem der Ansprü- che 1 bis 11, wobei die Strömungsleiteinrichtung (28) mindestens ein Leitelement (28a, 28b) zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Bereich der Pulverschicht umfasst.

13. 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 Bau- teilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbauverfahren mittels der Strömungseinrich- tung (26) ein Fluidstrom über der Pulverschicht erzeugt und mittels des mindestens einen Lei- telements (28a, 28b) der Strömungsleiteinrichtung (28) zumindest über einen Bereich der Pulverschicht geleitet wird.

Description:
Schichtbauvorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, Strömungsleiteinrichtung für eine Schichtbauvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer

Schichtbauvorrichtung Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schichtbauvorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, eine Strömungsleiteinrichtung für eine derartige Schichtbauvor richtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schichtbauvorrichtung.

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 zu- nächst mittels eines Beschichters schichtweise mindestens ein pulverförmiger Werkstoff im Be- reich 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 zugefuhrt wird, wodurch der Werk- Stoff schmilzt bzw. sintert und eine Bauteilschicht bildet. Der Energiestrahl wird dabei in Ab- hängigkeit 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 ver- sinterten Werkstoffs wird die Bauplattform schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke ab- gesenkt. Danach werden die genannten Schritte bis zur endgültigen Fertigstellung des gewünsch- ten Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils wiederholt. Der Bauteilbereich bzw. das Bauteil kann dabei beispielsweise auf einer absenkbaren Bauplattform und/oder auf einem bereits er- zeugten 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. 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 aufge- schmolzenem Pulver oder auf bereits verfestigten Bereichen der Bauteilschicht ablagem. Dies führt zu entsprechenden Verunreinigungen, Einschlüssen und Prozessstörungen und damit letzt- lich zu einer Verminderung der Bauteilqualität.

Aus der DE 10 2015 117238 Al ist es daher beispielsweise bekannt, eine Strömungseinrichtung vorzusehen, mittels welcher ein Fluidstrom erzeugt werden kann, um den Bereich der Pulver- schicht beispielsweise mit einem Schutzgas oder Kühlmittel zu beaufschlagen.

Als nachteilig an den bekannten Strömungseinrichtungen ist der Umstand anzusehen, dass der Fluidstrom einen Freistrahl darstellt, welcher nach dem Austritt aus einer Austrittsöffnung der Strömungseinrichtung unkontrolliert fließt. Hierdurch kann es zu einer Aufwirbelung des pulver- förmigen Werkstoffs sowie zur unkontrollierten Verteilung von Staub, Kondensat, Rauch, Sprat- zem und dergleichen kommen, was zu einer schlechteren Bauteilqualität führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine prozesssicherere additive Herstellung von Bau- teilschichten eines Bauteils mit höherer Qualität zu ermöglichen.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Schichtbauvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Strömungsleiteinrichtung gemäß Patentanspruch 12 für eine derartige Schichtbauvorrichtung sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 13 zum Betreiben einer solche Schichtbauvorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiter- bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestal- tungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind.

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 Strahlungsquel- le zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintem des Werkstoffs zum Ausbilden einer Bauteilschicht durch selektives Bestrahlen des Werkstoffs mit dem wenigstens einem Energiestrahl gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie und eine Strömungseinrichtung, mittels welcher ein Fluidstrom über der Pulverschicht erzeugbar ist. Eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten ei- nes Bauteils mit höherer Qualität wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass die Schicht- bauvorrichtung zusätzlich wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung aufweist, welche mindes- tens ein Leitelement zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Bereich der Pulverschicht umfasst. Generell sind„ein/eine“ im Rahmen dieser Offenbarung als unbestimmte Artikel zu le- sen, also ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe immer auch als„mindestens ein/mindestens ei- ne“. Umgekehrt können„ein/eine“ auch als„nur ein/nur eine“ verstanden werden. Eine derartige Strömungsleiteinrichtung erlaubt eine verbesserte Kontrolle und Strömungsführung des Flu- idstroms. Mit Hilfe des mindestens einen Leitelements ist es damit beispielsweise möglich, den Fluidstrom bedarfsweise zu homogenisieren, zu richten bzw. umzulenken und/oder zu zerstäu- ben. Dies ermöglicht eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten eines Bau- teils mit höherer Qualität. Das Leitelement kann in einfachster Ausgestaltung wandartig, das heißt flach, rechtwinklig und eben ausgebildet sein. Grundsätzlich ist die Geometrie des Leitele- ments aber nicht auf eine bestimmte Geometrie beschränkt, so dass auch abweichende, insbeson- dere unebene, beispielsweise bereichsweise konvex und/oder konkav gewölbte Geometrien so- wie 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, Spratzem und dergleichen sicherzustellen. Das Schutzgas kann Argon und/oder ein anderes Edelgas bzw. Edel- gasgemisch (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, insbe- sondere von höchstens 10 ppm oder weniger verstanden. Die Schichtbauvorrichtung kann grund- sätzlich als selektive Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung ausgebildet sein und einen oder mehrere Laser als Strahlungsquelle(n) aufweisen. Zur Erzeugung eines Laserstrahls kann beispielsweise ein C0 2 -Laser, Nd: YAG-Laser, Yb-Faserlaser, Diodenlaser oder dergleichen vor- gesehen 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 Versintem des Werkstoffpulvers kommen, so dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff„Verschweißen“ auch„Versintem“ und umgekehrt verstanden werden kann.

Eine besonders flexible 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 Verfesti- gen 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 Schicht- bauvorrichtung steht oder wenn es sich im Belichtungspfad des Energiestrahls befindet. Hier- durch 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 Leitele- ment oder die Leitelemente mit Hilfe einer Antriebseinrichtung bewegbar ist bzw. sind, wobei die Antriebseinrichtung steuerbar und/oder regelbar ausgebildet ist. Hierdurch ist eine automati- sierbare 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 LeitelementsO 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 o- der mehrere Federn und dergleichen, magnetisch, das heißt durch magnetische Anziehungs- und/oder Abstoßungskräfte, oder hydraulisch, das heißt durch eine Leistungsübertragung über ei- ne Hydraulikflüssigkeit, erfolgen. Auch beliebige Kombinationen hieraus können vorgesehen sein, beispielsweise ein magnetohydrodynamischer Antrieb oder dergleichen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungs- leiteinrichtung dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Leitelement mittels der Antriebseinrich- tung in Abhängigkeit wenigstens eines Prozessparameters aus der Gruppe Fluidströmungsge- schwindigkeit, Fluidströmungsrate, Temperatur, Bauteilgeometrie, relative Position des Be- schichters zur Pulverschicht und Prozesszustand der additiven Herstellung zu bewegen. Hier- durch ist eine situationsangepasste Prozessströmungsfuhrung realisierbar.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Strömungsleiteinrichtung eine Führungseinrichtung umfasst, mittels welcher das mindestens eine Leitelement entlang eines vorgebbaren Bewe- gungspfads 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 transla- torisch gegenüber der Pulverschicht zu bewegen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Leitelement durch die Führungseinrichtung translatorisch und/oder rotatorisch zwangsgefiihrt ist. Beispielsweise kann die Führungseinrichtung dazu ausgebildet sein, das Leitelement um eine Achse zu verschwenken und/oder entlang einer Führungsschiene zu bewegen, welche beispiels- weise formschlüssig mit dem Leitelement gekoppelt ist.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem zumindest das mindestens eine Leitelement der Strömungs- leiteinrichtung innerhalb einer Prozesskammer der Schichtbauvorrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Schichtbauvorrichtung eine Prozesskammer aufweist, innerhalb welcher das additive Herstellungsverfahren durchgefuhrt wird, und dass die gesamte Strömungsleiteinrichtung oder zumindest das wenigstens eine Leitelement der Strömungsleitein- richtung innerhalb der Prozesskammer angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, das additive Herstellungsverfahren in einer kontrollierten Atmosphäre durchzufuhren, indem die Prozess- kammer 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.

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 be- sonders flexibel an unterschiedlichen Stellen angeordnet bzw. befestigt oder gelagert werden, wodurch den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten der Schichtbauvorrichtung optimal Rech- nung getragen werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungs- leiteinrichtung 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 vorgese- hen, dass die Strömungsleiteinrichtung möglichst ohne Eingriff in die hard- und/oder software- technisch realisierte Steuerung und/oder Regelung der Schichtbauvorrichtung betreibbar ist. Hierdurch kann die Strömungsleiteinrichtung besonders einfach und bedarfsweise integriert wer- den und eignet sich auch als Nachrüstlösung für bereits existierende Schichtbauvorrichtungen.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Strömungseinrichtung zumindest eine Auslassöffnung und zumindest eine Einlassöffnung für das Fluid aufweist, zwischen welchen der Fluidstrom er- zeugbar ist. Hierdurch kann Fluid nach dem Austritt über die Auslassöffnung über die Einlass- Öffnung wieder abgesaugt bzw. entfernt werden, wodurch eine zusätzliche Strömungsführung er- reicht, Verunreinigungen wie verwirbeltes Werkstoffpulver, Staub, Kondensat, Rauch, Spratzer und dergleichen abgeführt und das Entstehen eines Überdrucks in einer Prozesskammer zuver- lässig verhindert werden. Vorzugsweise sind die Auslassöffnung und die Einlassöffnung einan- der gegenüberliegend angeordnet sind. Hierdurch kann der Fluidstrom zumindest weitgehend ohne Umlenkung und damit weitgehend verwirbelungsfrei über die Pulverschicht geleitet und wieder abgesaugt werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Strömungsleiteinrichtung für eine Schichtbauvor- richtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt, wobei die Strömungsleiteinrichtung mindestens ein Leitelement zum Leiten des Fluidstroms über zumindest einen Bereich der Pulverschicht um- fasst. Dies ermöglicht eine prozesssicherere additive Herstellung von Bauteilschichten eines Bau- teils mit höherer Qualität, da eine derartige Strömungsleiteinrichtung eine verbesserte Kontrolle und Strömungsfuhrung des Fluidstroms in einer Schichtbauvorrichtung erlaubt. 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 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.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schichtbauvorrich- tung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt, bei welchem vor, während und/oder nach einer additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils durch ein additives Schichtbau- verfahren mittels der Strömungseinrichtung ein Fluidstrom über der Pulverschicht erzeugt und mittels des mindestens einen Leitelements der Strömungsleiteinrichtung zumindest über einen Bereich der Pulverschicht geleitet wird. Dies ermöglicht eine prozesssicherere additive Herstel- lung von Bauteilschichten eines Bauteils mit höherer Qualität, da die Strömungsleiteinrichtung eine verbesserte Kontrolle und Strömungsfuhrung des Fluidstroms in der Schichtbauvorrichtung ermöglicht. Mit Hilfe des mindestens einen Leitelements ist es damit beispielsweise möglich, den Fluidstrom bedarfsweise zu homogenisieren, zu richten bzw. umzulenken und/oder zu zer- stäuben. Weitere Merkmale und deren Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Er- fmdungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figu- renbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskom- binationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figu- ren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils ange gebenen 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 se- parierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die so- mit 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 An sprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht der erfmdungsgemäßen Schichtbauvorrichtung ge- mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer erfmdungsgemäßen Schichtbauvorrich- tung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Schichtbauvorrichtung 10, welche vorlie- gend als selektive Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung ausgebildet ist, weist ein Ge- häuse 12 auf, welches eine Prozesskammer 14 begrenzt. Innerhalb der Prozesskammer 14 ist ein Beschichter 16 zum Auftrag von mindestens einer Pulverschicht eines Werkstoffs auf eine Aufbau- und Fügezone 18 angeordnet. Die Aufbau- und Fügezone 18 befindet sich vorliegend auf einer absenkbaren Bauplattform 20. Seitlich der Aufbau- und Fügezone 18 sind eine Dosierplatt- form 22 und eine Überlaufplattform 24 angeordnet. Der Beschichter 16 wird zum Aufträgen ei- ner neuen Pulverschicht in an sich bekannter Weise zwischen der Dosierplattform 22, welche neues Werkstoffpulver bereitstellt, und der Überlaufplattform 24, in welcher überschüssiges Werkstoffpulver aufgefangen wird, bewegt. Weiterhin umfasst die Schichtbauvorrichtung 10 ei- nen Laser (nicht gezeigt) als Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Energiestrahls zum schichtweisen und lokalen Verschmelzen und/oder Versintem des Werkstoffs zum Ausbil- den von Bauteilschichten durch selektives Bestrahlen des Werkstoffs gemäß einer vorbestimmten Belichtungsstrategie. Hierdurch können unterschiedliche Bauteile, beispielsweise Bauteile von Strömungsmaschinen wie etwa Flugtriebwerken hergestellt werden. Man erkennt weiterhin eine Strömungseinrichtung 26, mittels welcher ein Fluidstrom über der Pulverschicht im Bereich der Aufbau- und Fügezone 18 erzeugbar ist. Die Strömungseinrichtung 26 weist hierzu eine düsenar- tige Auslassöffiiung 26a und eine gegenüber der Auslassöffiiung 26a angeordnete Einlassöffnung 26b für das Fluid auf, zwischen welchen der Fluidstrom erzeugt wird. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Schichtbauvorrichtungen existieren innerhalb der Prozesskammer 14 keine richtungsgebenden Einbauten. Nach Austritt aus der Auslassöffiiung 26a stellt der Fluidstrom bei diesen herkömmlichen Schichtbauvorrichtungen einen Freistrahl dar, welcher bis zum Eintritt in die gegenüberliegende Einlassöffnung 26b keine weitere Führung erfahrt. Wie in Fig. 1 zu er- kennen ist, sind die Ausmaße der Prozesskammer 14 durch die Notwendigkeit von Dosier- und Überlaufplattform 22, 24 bezogen auf die Größe der Bauplattform 20 verhältnismäßig groß. Zu sätzlich wird eine ausreichende Gesamthöhe der Prozesskammer 14 für die Entnahme der Bau- plattform 20 mit dem oder den hergestellten Bauteilen benötigt. Der Bereich zwischen Auslass- Öffnung 26a und Einlassöffnung 26b beansprucht demgegenüber nur einen vergleichsweise ge nügen Teil des Gesamtvolumens der Prozesskammer 14.

Um eine verbesserte Prozessströmungsführung und damit höhere Bauteilqualitäten sicherzustel- len, umfasst die erfindungsgemäße Schichtbauvorrichtung 10 eine Strömungsleiteinrichtung 28, welche vorliegend zwei Leitelemente 28a, 28b umfasst. Diese Leitelemente 28a, 28b dienen da- zu, 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 18 zu leiten. Man erkennt, dass die Leitelemente 28a, 28b vorliegend wand- bzw. plattenartig ausgebildet sind. Allerdings stehen sie im direkten Verfahrweg des Beschichters 16 und sind daher mittels einer Führungseinrichtung 30 um jeweilige Achsen I, II verschwenkbar, um den Weg für den Beschichter 16 während des Aufitragens einer neuen Pulverschicht freizugeben. Nach dem Aufträgen der Pulverschicht werden die Leitelemente 28a, 28b zurück in die gezeigte Stellung verschwenkt, um während des Verfestigens der Pulverschicht die gewünschte Prozessströmungsführung zu gewährleisten. Die Bewegung der Leitelemente 28a, 28b wird im gezeigten Beispiel über eine Steuer- und/oder regelbare Antriebseinrichtung 32 bewerkstelligt, welche im vorliegenden Beispiel exemplarisch außerhalb der Prozesskammer 14 angeordnet ist und einen elektrischen Motor umfasst. Vorzugsweise ist die Strömungsleiteinrichtung 28 autonom bzw. teilautonom betreibbar, wodurch kein Eingriff in die Software der Schichtbauvorrichtung 10 erforderlich ist. Damit kann die Strömungsleiteinrichtung 28 auch als Nachrüstlösung für bereits existierende Schichtbauvor- richtungen verwendet werden.

Bezüglich der Ausgestaltung der Strömungsleiteinrichtung 28 bzw. der Leitelemente 28a, 28b 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 28

Fig. 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Schichtbauvorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der grundlegende Aufbau der Schichtbauvorrich- tung 10 entspricht dabei demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum vor- hergehenden Ausführungsbeispiel ist auch die Antriebseinrichtung 32 der Strömungsleiteinrich- tung 28 innerhalb der Prozesskammer 14 angeordnet. Weiterhin sind die Leitelemente 28a, 28b vorliegend translatorisch entlang der Achsen III, IV bewegbar. Es versteht sich, dass alternativ auch sowohl translatorische als auch rotatorische Freiheitsgrade für die Bewegung der Leitelemente 28a, 28b vorgesehen sein können. Bezugszeichenliste:

10 Schichtbauvorrichtung

12 Gehäuse

14 Prozesskammer

16 Beschichter

18 Aufbau- und Fügezone 20 Bauplattform

22 Dosierplattform

24 Überlaufplattform

26 Strömungseinrichtung 26a Auslassöffnung

26b Einlassöffnung

28 Strömungsleiteinrichtung 28a Leitelement

28b Leitelement

30 F ührungseinrichtung 32 Antriebseinrichtung I Achse

II Achse

III Achse

IV Achse