Die Erfindung betrifft ein Herstellungssystem und ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts.

Herstellungssysteme zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts sind grundsätzlich bekannt. Das zugrunde liegende Verfahren kann beispielsweise ein selektives Laserschmelzen, auch als Laser Powder Bed Fusion (LPBF) bezeichnet, ein Elektronenstrahlschmelzen, auch als Electron Beam Melting bezeichnet, oder ein Binder Jetting sein.

Das zu verarbeitende Material wird in Pulverform als eine dünne Schicht innerhalb eines Bauraums auf einer in der Regel absenkbaren Grundplatte aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff kann mittels Strahlung, beispielsweise Laserstrahlung, Elektronenstrahlung oder Heizstrahlung lokal umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Darüber hinaus kann der pulverförmige Werkstoff lokal verklebt werden. Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen, das ebenfalls umgeschmolzen wird.

Dieser Pulverauftrag erfolgt üblicherweise durch eine Verteilung von Pulver. Das Pulver wird beispielsweise innerhalb des Bauraums bereitgestellt und anschließend mit einem schichtauftragenden Element in der Prozessebene gleichmäßig verteilt. Das schichtauftragende Element kann beispielsweise eine Stahl-, Gummi- oder Keramikklinge oder eine Bürste, insbesondere aus einem Kohlenfaserwerkstoff, sein. Qualitativ hochwertige Bauteile können lediglich mit einer möglichst homogenen Pulverbettoberfläche hergestellt werden.

Durch die Reibung zwischen Pulverwerkstoff und dem schichtauftragenden Element und durch partiell aus dem Pulverbett herausragende Bauteilabschnitte, beispielsweise durch den selektiven Schmelzprozess hervorgerufene Überhöhungen von gefügtem Material, kommt es sowohl zum Verschleiß als auch zu prozessbeeinträchtigenden Beschädigungen an den pulverauftragenden Elementen. Diese Beschädigungen verstärken sich üblicherweise über die Dauer des schichtweisen iterativen Fertigungsprozesses.

Der Verschleiß und die Gefahr von Beschädigungen nehmen mit steigender Bauteilhöhe kontinuierlich zu. Dennoch können Beschädigungen bereits initial vorhanden sein, die beispielsweise beim Rüsten oder beim Einstellen der ersten Pulverschicht auf einer Bauplattform entstehen können.

Der Verschleiß und die unter Umständen auftretenden Beschädigungen führen in der Regel zu einem ungleichmäßigen Schichtauftrag und dementsprechend zu instabilen Prozessbedingungen, welche in inhomogenen Materialeigenschaften und Qualitätsverlusten des hergestellten Bauteils über die Bauteilhöhe resultieren. Gegebenenfalls führen die Beschädigungen an den pulverauftragenden Elementen dazu, dass ein manueller Wechsel des schichtauftragenden Elementes erforderlich ist. Hierfür wird der Prozess unterbrochen.

Ein frühzeitiger Abbruch einzelner Bauteile oder auch ein Abbruch des vollständigen Bauprozesses aufgrund unzureichender Bauteilqualität wäre unumgänglich. Die fehlende Erfassung und Überwachung des im laufenden Prozess veränderlichen Zustands des schichtauftragenden Elements, welches einen Einfluss auf die Qualität und Reproduzierbarkeit des Schichtauftrags hat, stellt weitere Herausforderungen dar.

Ein weiterer Nachteil der bestehenden Herstellungssysteme ist darüber hinaus, dass die Qualität der hergestellten Bauteile maßgeblich von dem Sachverstand und der Erfahrung des Bedieners abhängt.

Pulverbettbasierte Herstellungsverfahren zeichnen sich ferner durch lange Hauptzeiten aus. Es ist ein Ziel bei der Anwendung von derartigen Herstellungssystemen, über Nacht Bauteile herzustellen, sodass während dieser Zeit keine Personal kosten anfallen. Gleichzeitig besteht jedoch in der Nacht ohne den Einsatz von Personal keine Möglichkeit, den Prozess manuell zu überprüfen. Infolgedessen führt ein Defekt an den schichtauftragenden Elementen dazu, dass erst am nächsten Tag ein Fehler erkannt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es in der Regel bereits nicht mehr möglich, diesen Fehler zu beheben, sodass das hergestellte Bauteil oder die hergestellten Bauteile eines Baujobs Ausschuss darstellt bzw. darstellen.

Die DE 10 2020 211 637 A1 , die DE 20 2018 003 678 U1 , die CN 111016172 A und die US 2020/0376762 A1 offenbaren Beschichtersysteme für eine additive Fertigungsanlage.

Es ist eine Anforderung aus der Industrie, möglichst prozesssichere Herstellungssysteme anzuwenden, um qualitativ hochwertige Bauteile zu wirtschaftlichen Bedingungen additiv herzustellen. Insbesondere die Wirtschaftlichkeit derartiger Herstellungssysteme ist im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren, beispielsweise Fräsen oder Drehen, ein Hindernis. Es ist darüber hinaus ein Ziel der Industrie, derartige Herstellungssysteme unabhängig von einem Sachverstand oder einer Erfahrung des Bedieners zu verwenden.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungssystem und ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine additive Herstellung von qualitativ hochwertigen Bauteilen unter wirtschaftlichen Bedingungen ermöglicht. Zumindest ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu bestehenden Herstellungssystemen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Herstellungssystem und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Herstellungssystem zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts, umfassend einen Bauraum, in dem das Pulverbett ausbildbar ist, und eine Beschichtereinheit mit einem Beschichter- element zur Ausbildung einer ebenen Pulverbettoberfläche, wobei die Beschichtereinheit angeordnet und ausgebildet ist, um eine Position des Beschichterelements derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbett- oberfläche des Aufbaubereichs unabhängig von einem Defekt des Beschichter- elements ausbildbar ist.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass ein Defekt an dem schichtauftragenden Beschichterelement zu Qualitätsmängeln führen kann, wobei dies insbesondere bei größeren Bauteilen der Fall ist. Der Erfindung liegt darüber hinaus die Erkenntnis zugrunde, dass die bisherige statische Anwendung des Beschichterelements nicht anforderungsgerecht ist.

Der Erfindung liegt darüber hinaus die Erkenntnis zugrunde, dass jeder Defekt am Beschichterelement, sofern er nicht umgehend erkannt und behoben wird, ein qualitätsverminderndes Potenzial hat. Daraus resultiert die Notwendigkeit einer permanenten Überwachung. Eine manuelle permanente Überwachung ist jedoch nicht wirtschaftlich zu betreiben. Der zeitliche Abstand zwischen dem Auftreten eines Defekts und einer Reaktion zur Kompensation dieser ist entscheidend. Eine Bauteilschicht wird in der Regel innerhalb von 30 Sekunden ausgebildet, sodass eine zeitliche Verzögerung zwischen Auftreten des Defekts und Reaktion zur Kompensation, selbst wenn diese lediglich wenige Minuten beträgt, zu einem in der Regel irreparablen Qualitätsverlust führt.

Die Erfindung sieht eine bedienerlos einstellbare Position des

Beschichterelements vor, sodass auftretender Verschleiß und/oder ein Defekt des

Beschichterelements im Wesentlichen keinen Einfluss auf die

Pulverbettoberfläche des Aufbaubereichs hat Infolgedessen kann das Bauteil innerhalb des Aufbaubereichs hergestellt werden, ohne dass der Defekt des Beschichterelements die dortige Pulverbettoberfläche negativ beeinflusst.

Das Herstellungssystem umfasst den Bauraum, in dem das Pulverbett ausbildbar ist. Der Bauraum kann beispielsweise als eine Kammer ausgebildet werden, sodass beispielsweise die additive Herstellung innerhalb einer Schutzgasatmosphäre möglich ist. Ferner ist der Bauraum vorzugsweise derart ausgebildet, dass Pulver in diesen hineinbringbar ist. Insbesondere ist der Bauraum derart ausgebildet, dass in diesem das Pulverbett ausbildbar ist, sodass dieser beispielsweise einen absenkbaren Tisch aufweist.

Das Herstellungssystem weist ferner die Beschichtereinheit mit dem Beschichter- element zur Ausbildung einer ebenen Pulverbettoberfläche auf. Das Beschichterelement ist insbesondere an der Beschichtereinheit angeordnet. Diese Anordnung ist vorzugsweise veränderlich ausgebildet. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Beschichterelement relativ zu der Beschichtereinheit bewegbar angeordnet ist. Beispielsweise kann das Beschichterelement an der Beschichtereinheit herausschiebbar angeordnet sein. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Beschichterelement orthogonal zu einer Vorschubrichtung des Beschichterelements beweglich ausgebildet ist, insbesondere in horizontaler Richtung. Ferner kann das Beschichterelement orthogonal zzuu der Vorschubrichtung einstellbar, orientierbar und/oder kalibrierbar sein.

Das Beschichterelement kann zur Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche beispielsweise klingenförmig ausgebildet sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich das Beschichterelement mindestens über eine Breite des Pulverbetts erstreckt, wobei die Breite vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zu einer Vorschubrichtung der Beschichtereinheit und/oder des Beschichterelements ausgerichtet ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Beschichterelement eine gerade Kante zur Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche aufweist.

Die Beschichtereinheit ist angeordnet und ausgebildet, um die Position des Beschichterelements derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbett- oberfläche des Aufbaubereichs unabhängig vvoonn einem Defekt des Beschichterelements ausbildbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Defekt des Beschichterelements keinen Einfluss auf die Pulverbettoberfläche in dem

Bereich hat, in dem das Bauteil hergestellt wird. Dies bedeutet zudem, dass die Pulverbettoberfläche in dem Bereich eben ausgebildet ist, in dem das Pulver, beispielsweise mit einem Laser, belichtet wird.

Der Aufbaubereich ist insbesondere der Bereich des Pulverbetts, in dem das Bauteil hergestellt beziehungsweise aufgebaut wird. Ferner kann der Aufbaubereich dadurch definiert werden, dass innerhalb des Aufbaubereichs das Pulver belichtet wird. Der Aufbaubereich kann beispielsweise gegenüber dem restlichen Pulverbett dadurch abgegrenzt werden, indem die äußersten und benachbarten Belichtungspunkte jeweils miteinander verbunden werden. Ganz allgemein definiert, ist der Aufbaubereich der Bereich des Pulverbetts, in dem eine Unebenheit der Pulverbettoberfläche eine qualitätsmindernde Wirkung auf das herzustellende Bauteil hat.

Eine ebene Pulverbettoberfläche ist im Sinne des Fachmanns zu verstehen. Selbstverständlich ist unter einer ebenen Pulverbettoberfläche keine mathematische Ebenheit zu verstehen, sondern eine Rauheit der Pulverbettoberfläche, die insbesondere durch die Pulverpartikelgröße, die statistische Verteilung der Pulverpartikel in der Pulverbettoberfläche und/oder die Packungsdichte der Pulverpartikel definiert wird.

Die für die additive Herstellung eines Bauteils erforderliche Pulverbettoberfläche zeichnet sich ferner durch Gleichmäßigkeit und Gleichförmigkeit aus, sodass eine Inhomogenität, beispielsweise hervorgerufen durch einen Defekt am Beschichterelement, eine solche Pulverbettoberfläche verschlechtert.

Beispielsweise kann der Defekt des Beschichterelements eine Kerbe an der der Pulverbettoberfläche zugewandten Arbeitsseite des Beschichterelements sein. Eine solche Kerbe würde in einer entsprechend korrespondierenden Pulverbettoberfläche resultieren.

Die Position des Beschichterelements ist bedienerlos einzustellen. Unter der Position des Beschichterelements kann beispielsweise eine relative Position des Beschichterelements im Bauraum und/oder eine relative Position zu einer das

Beschichterelement haltenden Halterungseinheit der Beschichtereinheit sein. Unter einer bedienerlosen Einstellung ist insbesondere eine solche Einstellung zu verstehen, die keinen Bediener benötigt. Beispielsweise ist die Position des Beschichterelements automatisiert einzustellen.

Dass die Position des Beschichterelements bedienerlos einstellbar ist, kann durch unterschiedliche Maßnahmen ermöglicht werden. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann die bedienerlos einstellbare Position des Beschichterelements durch ein Bewegen des Beschichterelements und einer anschließend weiteren Nutzung oder durch den Austausch des Beschichterelements und Einsetzen eines neuen Beschichterelements, insbesondere durch eine Erneuerung des Beschichterelements, erfolgen.

Wie im Folgenden näher erläutert, kann der Defekt erkannt werden, insbesondere mit einer Erkennungsvorrichtung. Alternativ kann der Defekt auch prognostiziert werden, beispielsweise auf Grundlage eines zu erwartenden Verschleißes, sodass die Position des Beschichterelements in vordefinierten Zeitabständen eingestellt wird, insbesondere das Beschichterelement ausgetauscht wird. Darüber hinaus kann die Position des Beschichterelements eingestellt werden, indem ein Bediener des Herstellungssystems dies veranlasst, beispielsweise durch eine manuelle Eingabe an einer im Folgenden erläuterten Steuerungsvorrichtung.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Herstellungssystem eine Belichtungs- einheit zum selektiven Aufschmelzen des Pulverbetts aufweist. Die Belichtungs- einheit kann beispielsweise eine Lasereinheit oder eine Elektronenstrahleinheit sein. Ferner vorzugsweise umfasst das Herstellungssystem eine Bindereinheit zum Applizieren eines Binders.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschichtereinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein den Defekt aufweisender Defektabschnitt des Beschichterelements an dem Aufbaubereich vorbeiführbar ist.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass durch ein Bewegen des Beschichterelements orthogonal zu einer Vorschubrichtung, insbesondere in horizontaler Richtung, des Beschichterelements der Defektabschnitt an dem Aufbaubereich vorbeiführbar ist.

Hierfür ist das Beschichterelement vorzugsweise relativ zu der Beschichtereinheit bewegbar, sodass dieses beispielsweise hin- und herbewegbar, insbesondere orthogonal zu der Vorschubrichtung, ist.

Somit kann beispielsweise ein Defekt in einem mittleren Abschnitt des Beschichterelements in einen seitlichen Bereich des Pulverbetts verschoben werden, indem sich beispielsweise der Aufbaubereich nicht befindet. Somit kann insbesondere auch, wie im Folgenden noch näher dargestellt wird, in Abhängigkeit einer Position und einer Größe des Aufbaubereichs die Position des Beschichterelements variiert werden.

Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die Beschichtereinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das Beschichterelement und/oder ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements austauschbar an der Beschichtereinheit angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Defektabschnitt des Beschichterelements an dem Aufbaubereich vorbeiführbar und das Beschichterelement ist austauschbar angeordnet. Ein bedienerloses Austauschen des Beschichterelements kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements kann austauschbar sein, indem das Beschichterelement beispielsweise bandförmig und/oder wickelbar ausgebildet ist. Das Herstellungssystem ist ferner vorzugsweise derart ausgebildet, dass nach einem Entfernen des Beschichterelements mit dem Defekt ein weiteres, vorzugsweise defektfreies, Beschichterelement anordenbar ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems umfasst eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die Beschichtereinheit derart anzusteuem, dass die Position des Beschichterelements derart eingestellt wird, dass die Pulverbettoberfläche des Aufbaubereichs unabhängig von dem Defekt des Beschichterelements ausgebildet wird. Insbesondere durch eine Steuerungsvorrichtung, die beispielsweise mit der Beschichtereinheit signaltechnisch gekoppelt ist, kann auf effiziente Weise die im Vorherigen beschriebene Funktionalität der Beschichtereinheit realisiert werden. Insbesondere wird die Automatisierbarkeit und somit die bedienerlose Anwendung des Herstellungssystems weiter verbessert.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Beschichtereinheit in Abhängigkeit einer Position des Aufbaubereichs derart anzusteuem, dass der Defekt an dem Aufbaubereich vorbeigeführt oder das Beschichterelement ausgetauscht wird.

Die Position des Aufbaubereichs ist in der Regel bekannt, da der Aufbaubereich üblicherweise bei der Programmierung des Bauteils festgelegt wird. Der Steuerungsvorrichtung kann somit eine Information charakterisierend den Aufbaubereich als solcher sowie die Position des Aufbaubereichs bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung Daten repräsentierend den Aufbaubereich und/oder die Position des Aufbaubereichs von einer

Arbeitsvorbereitung empfangen.

Wenn die Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit der Position des Aufbaubereichs die Beschichtereinheit ansteuert, kann eine zielgenaue bedienerlose Einstellung der Position des Beschichterelements erfolgen. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass in Abhängigkeit der Größe des Aufbaubereichs und/oder der Position des Aufbaubereichs ein Austausch des

Beschichterelements oder ein Vorbeiführen des Beschichterelements an dem Aufbaubereich erfolgt. Somit kann die Qualität des herzustellenden Bauteils sichergestellt, Ausschuss vermieden und Kosten eingespart werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine Erkennungsvorrichtung zur Erkennung des Defekts umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung mit der Erkennungsvorrichtung und der Beschichtereinheit signaltechnisch gekoppelt und eingerichtet ist, die Beschichtereinheit in Abhängigkeit des Defekts zu steuern. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Beschichtereinheit in Abhängigkeit einer Position des Defekts gesteuert wird. Die Erkennungsvorrichtung kann beispielsweise Daten bereitstellen, die den Zustand des Schichtauftragselements und/oder einen Defekt und/oder eine Position des Defekts an diesem repräsentieren. Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere eingerichtet, diese Daten zu empfangen. Auf Grundlage der Daten repräsentierend den Defekt, steuert die Steuerungsvorrichtung die Beschichtereinheit. Hierfür sendet die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise ein Steuersignal an die Beschichtereinheit, wobei das Steuersignal die Beschichtereinheit vorzugsweise derart steuert, dass der Defekt die Pulverbettoberfläche im Aufbaubereich im Wesentlichen nicht beeinflusst. Somit kann sichergestellt werden, dass sich der Defekt während der Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche außerhalb des Aufbaubereichs befindet.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Erkennungsvorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, den Defekt, basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbett- oberfläche und/oder basierend auf einer Eigenschaft des Beschichterelements zu erkennen. Es ist bevorzugt, dass die Erkennungsvorrichtung zur optischen Überwachung ausgebildet ist.

Die Eigenschaft der Pulverbettoberfläche kann beispielsweise eine Erhöhung, eine Riefe, eine Rille, eine Unebenheit und/oder eine Welligkeit, insbesondere eine Rattermarke, beispielsweise in Vorschubrichtung, sein.

Die Eigenschaft des Beschichterelements kann allgemein eine Unregelmäßigkeit an einer dem Pulverbett zugewandten Arbeitsseite des Beschichterelements sein. Dies kann beispielsweise eine Kerbe sein.

Es ist ferner bevorzugt, dass die Erkennungsvorrichtung ein Linienscanner ist. Darüber hinaus kann die Erkennungsvorrichtung eine Lichtfeldkamera sein. Linienscanner und Lichtfeldkameras ermöglichen in vorteilhafter Weise eine Erkennung einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche.

Alternativ oder ergänzend kann die Erkennungsvorrichtung eine Zeilenkamera aufweisen oder als eine solche ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Erkennungsvorrichtung eine Lichtschranke aufweisen oder als eine Lichtschranke ausgebildet sein. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschichtereinheit um eine Rotationsachse drehbar angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche aufweist, aann der das Beschichterelement derart angeordnet ist, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit um die Rotationsachse das Beschichterelement bedienerlos austauschbar ist.

Beispielsweise können an der Außenumfangsfläche zwei oder mehr Beschichterelemente angeordnet sein, sodass durch eine Drehung der Beschichtereinheit eines der Beschichterelemente durch ein weiteres

Beschichterelement ausgetauscht wird.

Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass die Beschichtereinheit derart angeordnet ist, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit das Beschichterelement von einer Arbeitsposition in eine Austauschposition bewegt wird und das Beschichterelement in der Austauschposition durch ein weiteres Beschichterelement ausgetauscht wird. Beispielsweise kann die Beschichtereinheit mit dem im Folgenden näher erläuterten Beschichtermagazin und der Zuführeinheit derart gekoppelt sein, dass das Beschichterelement austauschbar ist.

Die Rotationsachse der Beschichtereinheit ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Darüber ist es bevorzugt, dass die Rotationsachse im Wesentlichen orthogonal zu einer Vorschubrichtung der Beschichtereinheit ausgerichtet ist. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Beschichtereinheit einrastbar drehbar angeordnet ist, sodass diese in vorbestimmten Positionen eingerastet werden kann. Somit kann sichergestellt werden, dass ein die ebene Pulverbettoberfläche ausbildendes Beschichterelement in einer vorbestimmten

Position anordenbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Herstellungssystems ist vorgesehen, dass dieses ein Beschichtermagazin zur Bevorratung von zwei oder mehr Beschichterelementen und eine Zuführeinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, eines der zwei oder mehr Beschichterelemente der Beschichtereinheit zuzuführen. Der Vorteil eines Herstellungssystems mit einem Beschichtermagazin und einer Zuführeinheit ist insbesondere, dass eine hohe Anzahl an Beschichterelementen bereitgestellt werden kann. Somit kann das Herstellungssystem eine lange Zeit bedienerlos das Bauteil, mehrere Bauteile und/oder Baujobs herstellen bzw. erledigen.

Es ist bevorzugt, dass die Zuführeinheit eine Greifeinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, ein in dem Beschichtermagazin befindliches Beschichterelement zu fixieren und der Beschichtereinheit derart zuzuführen, dass das an der Beschichtereinheit angeordnete Beschichterelement durch das gegriffene Beschichterelement herausgeschoben wird.

Ferner kann die Zuführeinheit und/oder die Beschichtereinheit ein, zwei oder mehrere angetriebene Rollen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die Beschichterelemente austauschbar sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Beschichterelement bandförmig ausgebildet ist und in zumindest eine Richtung bewegbar an der Beschichtereinheit angeordnet ist.

Mittels eines bandförmigen Beschichterelements kann mit geringem Aufwand sichergestellt werden, dass dieser Defekt im Wesentlichen nicht zur Ausbildung der Pulverbettoberfläche innerhalb des Aufbaubereichs verwendet wird. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das bandförmige Beschichterelement in zwei Richtungen bewegbar angeordnet ist, insbesondere hin- und herbewegbar angeordnet ist.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Herstellungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass das Beschichterelement wickelbar ausgebildet ist, und die Beschichtereinheit zwei voneinander beabstandete rotatorisch bewegbar angeordnete Wickelelemente zum Auf- und Abwickeln des wickelbaren Beschichterelements aufweist.

Mittels der Wickelelemente kann das Beschichterelement kontinuierlich erneuert werden. Insbesondere nachdem ein Defekt am Beschichterelement erkannt wurde, beispielsweise mit der Erkennungsvorrichtung, können die Wickelelemente sich drehen und somit das Beschichterelement auf- und abwickeln, sodass ein Abschnitt des Beschichterelements ohne Defekt zzuurr Ausbildung der Pulverbettoberfläche verwendet werden kann. Die Wickelelemente können beispielsweise als Scheiben, Walzen oder Trommeln ausgebildet sein.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, eines oder beide der Wickelelemente in Abhängigkeit einer Erkennung eines Defekts zu steuern. Eines oder beide der Wickelelemente sind vorzugsweise mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, gekoppelt.

Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Herstellungssystem eine mit einer Arbeitsseite des Beschichterelements in Kontakt bringbare Konditioniereinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, den Defekt des Beschichterelements zu verringern oder zu beseitigen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Beschichterelement nachführbar angeordnet ist.

Die Konditioniereinheit kann beispielsweise ein Schneidelement, eine Schleifeinheit, eine Feileinheit, eine Fräseinheit und/oder eine Abschereinheit sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass ein aus Gummi bestehendes oder Gummi umfassendes Beschichterelement von einem Schneidelement bearbeitbar ist. Darüber hinaus können Beschichterelemente aus Stahl oder Keramik mit einer Schleifeinheit konditioniert werden, sodass der Defekt verringert oder behoben wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils innerhalb eines Aufbaubereichs eines Pulverbetts, umfassend die Schritte: Erzeugen einer ebenen Pulverbettoberfläche mit einem Beschichterelement und bedienerloses Einstellen einer Position des Beschichterelements derart, dass die Pulverbettoberfläche des Aufbaubereichs unabhängig von einem Defekt des Beschichterelements ausgebildet wird.

Dies bedeutet insbesondere, dass sich der Defekt während der Ausbildung der ebenen Pulverbettoberfläche außerhalb des Aufbaubereichs befindet. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass der Defekt neben dem Aufbaubereich entlanggeführt wird oder dass das Beschichterelement ausgetauscht wird. Ferner kann das Beschichterelement überarbeitet bzw. erneuert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass das bedienerlose Einstellen der Position des Beschichterelements ein Austausch und/oder ein Bewegen des Beschichterelements ist. Das Bewegen erfolgt insbesondere orthogonal zu einer Vorschubrichtung des Beschichterelements.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst den Schritt: Erkennen eines Defekts des Beschichterelements, insbesondere basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche und/oder einer Eigenschaft des Beschichterelements, wobei das Einstellen der Position des Beschichterelements nach dem Erkennen des Defekts erfolgt.

Das Verfahren und seine möglichen Fortbildungen weisen Merkmale beziehungsweise Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, für ein Herstellungssystem und seine Fortbildungen verwendet zu werden.

Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen des Herstellungssystems verwiesen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems;

Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems;

Figur 3: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems; Figur 4: eine schematische, zweidimensionale Draufeicht auf das in Figur 1 gezeigte Herstellungssystem;

Figur 5: eine schematische, zweidimensionale Schnittansicht des in Figur 1 gezeigten Herstellungssystems;

Figur 6: eine weitere schematische, zweidimensionale Schnittansicht des in Figur 1 gezeigten Herstellungssystems mit einem im Vergleich zu Figur 5 bewegten Beschichterelement;

Figur 7: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispiel- haften Ausführungsform eines Beschichtermagazins und einer Zuführeinheit;

Figur 8: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispiel- haften Ausführungsform einer Beschichtereinheit;

Figur 9: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Beschichtereinheit; und

Figur 10: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Das in den Figuren 1 - 3 gezeigte Herstellungssystem 1, 1', 1" ist zur additiven Herstellung eines Bauteils 2 innerhalb eines Aufbaubereichs 4 eines Pulverbetts 6 ausgebildet. Das Herstellungssystem 1, 1', 1" umfasst einen Bauraum 5, in dem das Pulverbett 4 ausgebildet wurde. Das Pulverbett 4 umfasst das Pulver 8, das mit einer Belichtungseinheit 24 selektiv aufgeschmolzen wird.

Der Bauraum 5 wird unter anderem durch ein Maschinengestell 14 und durch einen Tisch 10 ausgebildet. Der Tisch 10 ist mit einer Stützeinheit 12 gekoppelt, mit der der Tisch 10 abgesenkt werden kann. Das Herstellungssystem 1, 1', 1" umfasst ferner eine Beschichtereinheit 16, die ein erstes Beschichterelement 18, 18', 18" aufweist. Das in Figur 2 gezeigte Herstellungssystem 1' umfasst eine Beschichtereinheit 16 mit insgesamt 8 Beschichterelementen, von denen beispielhaft das erste Beschichterelement 18' und ein zweites Beschichterelement 26 referenziert sind.

Die Beschichtereinheit 16 ist mit den Beschichterelementen 18, 18', 18“, 26 in Vorschubrichtung V hin- und herbewegbar. Hierdurch wird mittels der Beschichterelemente 18, 18', 18“, 26 eine ebene Pulverbettoberfläche 20 ausgebildet. Die Pulverbettoberfläche 20 wird insbesondere eben ausgebildet, da das Beschichterelement 18, 18' , 18“, 26 eine gerade Kante aufweist.

Um ein qualitativ hochwertiges Bauteil 2 erzeugen zu können, ist die mit dem Beschichterelement 18, 18'. 18“, 26 ausgebildete Pulverbettoberfläche möglichst eben auszubilden. Eine ebene Pulverbettoberfläche ist jedoch in der Regel nicht möglich, wenn das Beschichterelement 18, 18', 18“, 26 einen in den Figuren 4 -6 gezeigten Defekt 34 aufweist.

Insbesondere aus den Figuren 5 und 6 wird deutlich, dass der Defekt 34 die Pulverbettoberfläche 20 beeinflusst. Beispielsweise kann in der Pulverbett- oberfläche durch den Defekt 34 eine Rille 44 eingebracht werden. In der Figur 4 ist die Rille 44 gezeigt, wobei durch die Position des Defektes 34 an dem Beschichterelement 18 die Rille durch den Aufbaubereich 4 hindurchführt. Somit ist die Pulverbettoberfläche 20 im Aufbaubereich 4 nicht vollständig eben und die Qualität des hergestellten Bauteils 2 kann reduziert sein.

In vorteilhafter Weise ist in dem Herstellungssystem 1, 1' , 1“ die Beschichtereinheit 16 angeordnet und ausgebildet, um eine Position des Beschichterelements 18, 18'. 18“, 26 derart bedienerlos einzustellen, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von einem Defekt 34 des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 ausbildbar ist. Dies wird in der Figur 4 dadurch erzielt, dass ein den Defekt 34 aulweisender Defektabschnitt 32 des Beschichterelements 18, 26 an dem Aufbaubereich 4 vorbeiführbar ist, nämlich durch das Einstellen eines seitlichen Versatzes. Dies ist durch die gestrichelt dargestellten

Beschichterelemente 18 verdeutlicht.

Die Beschichterelemente 18 können in Richtung der Breite B verschoben werden. Somit kann der Defekt 34 und der Defektabschnitt 32 in der Richtung B ebenfalls verschoben werden, sodass der Defekt 34 die Pulverbettoberfläche im Aufbaubereich 4 nicht beeinflusst. Mit den römischen Ziffern I., II. und III. sind unterschiedliche Zeitpunkte der Bewegung der Beschichtereinheit 16 und des Beschichterelements 18 dargestellt. Insbesondere ist ersichtlich, dass die durch das verschobene Beschichterelement 18 verursachte Rille 44* sich nicht durch den

Aufbaubereich 4 erstreckt.

Zusätzlich oder alternativ zur Vorbeiführung des Defektabschnitts 32 besteht die Möglichkeit, das Beschichterelement 18, 18', 18“, 26 und/oder einen Arbeitsabschnitt des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 austauschbar an der Beschichtereinheit 16 anzuordnen. Ein austauschbar angeordnetes Beschichter- element 18', 26 ist insbesondere in der Figur 2 gezeigt.

Die Beschichtereinheit 16 ist um eine Rotationsachse drehbar angeordnet und weist eine Außenumfangsfläche auf. An der Außenumfangsfläche sind insgesamt acht Beschichterelemente 18', 26 derart angeordnet, dass durch eine Drehung der Beschichtereinheit 16 um die Rotationsachse eines der zwei oder mehr

Beschichterelemente 18', 26 bedienerios austauschbar ist. Die Beschichtereinheit 16 ist mit einer Vorschubrichtung 22 bewegbar.

In der Figur 3 ist darüber hinaus eine mit einer Arbeitsseite des Beschichterelements 18“ in Kontakt bringbare Konditioniereinheit 28 gezeigt. Die Konditioniereinheit 28 ist insbesondere angeordnet und ausgebildet, den Defekt 34 des Beschichterelements 18“ zu verringern oder zu beheben. Darüber hinaus ist das Beschichterelement 18“ nachführbar angeordnet.

Das Herstellungssystem 1, 1', 1“ umfasst darüber hinaus eine Steuerungs- vorrichtung 30, die eingerichtet ist, die Beschichtereinheit 16 derart anzusteuem, dass die Position des Beschichterelements 18, 18', 18', 26 derart eingestellt wird, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von dem Defekt 34 des Beschichterelements 18, 26 ausgebildet wird.

Die Steuerungsvorrichtung 30 ist ferner eingerichtet, die Beschichtereinheit 16 in Abhängigkeit einer Position des Aufbaubereichs 4 derart anzusteuern, dass der Defekt 34 an dem Aufbaubereich vorbeigeführt wird. Das Herstellungssystem 1, 1', 1“ umfasst eine Erkennungsvorrichtung 46 zur Erkennung des Defekts 34. Die Erkennungsvorrichtung 46 kann beispielsweise eine Lichtfeldkamera sein. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist mit der Erkennungsvorrichtung 46 und der Beschichtereinheit 16 signaltechnisch gekoppelt.

Ferner ist die Steuerungsvorrichtung 30 eingerichtet, die Beschichtereinheit in Abhängigkeit des Defekts 34, insbesondere in Abhängigkeit der Position des Defekts 34, zu steuern. Somit wird erreicht, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von dem Defekt 34 des Beschichterelements 18, 18', 18‘, 26 ausbildbar ist.

In den Figuren 5 und 6 ist die Verschiebung des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 in Richtung der Breite B verdeutlicht. In Figur 5 wird die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4, nämlich dem Bereich, in dem mit der Belichtungseinheit 24 belichtet wird, durch den Defekt 34 beeinflusst. Wenn dies rechtzeitig erkannt wird, beispielsweise in der Situation I. der Figur 4, kann das Beschichterelement 18 in Richtung der Breite B verschoben werden, sodass sich dieses in der Position der Figur 6 befindet. Infolgedessen ist der Defekt 34 in Richtung der Breite B verschoben und somit in der Situation II. außerhalb des Aufbaubereichs 4. Infolgedessen ist der Defekt 34 nicht schädlich für die Qualität des Bauteils 2.

Figur 7 zeigt ein Beschichtermagazin 36, in dem eine Vielzahl an Beschichterelementen 18 vorrätig ist. Mittels einer Zuführeinheit 38 werden die Beschichterelemente 18 der Beschichtereinheit 16 zugeführt Ein defektes und auszutauschendes Beschichterelement 18 kann mit der Entsorgungseinheit 48 entsorgt werden und ist dem Magazin vorzugsweise nicht wieder zuzuführen.

In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsvariante einer Beschichtereinheit 16 gezeigt. Die Beschichtereinheit 16 weist ein bandförmig ausgebildetes Beschichterelement 18 auf, das in eine Richtung bewegbar in der Beschichtereinheit 16 angeordnet ist. Hierfür weist die Beschichtereinheit 16 zwei voneinander beabstandete, rotatorisch bewegbar angeordnete Wickelelemente 40, 42 auf. Die Wickelelemente 40, 42 sind mit einem Antrieb gekoppelt. Durch eine Drehung des Wickelelements 42 wird das Beschichterelement 18 aufgewickelt. Infolgedessen bewegt sich das Beschichterelement 18 in Richtung der unteren Längskante der Beschichtereinheit 16. Somit kann einerseits ein Arbeitsabschnitt des Beschichterelements ausgetauscht werden und andererseits ein Defektabschnitt mit einem Defekt an dem Aufbaubereich 4 vorbeiführbar sein.

Die in der Figur 9 gezeigte Beschichtereinheit 16 weist ein im Wesentlichen analog zu dem in Figur 8 gezeigten Beschichterelement 18 auf. Das Beschichterelement 18 kragt auf einer flächigen Seite der Beschichtereinheit 16 heraus.

Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens. In Schritt 100 wird eine ebene Pulverbettoberfläche 20 mit einem Beschichterelement 18, 18', 18“, 26 ausgebildet. Dies kann auch mehrmals erfolgen und insbesondere sequenziell mit einer Belichtung. In Schritt 102 wird ein Defekt 34 des Beschichterelements 18, 18', 18", 26 erkannt, insbesondere basierend auf einer Eigenschaft der Pulverbettoberfläche 20. In Schritt 104 wird eine Position des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 derart bedienerlos eingestellt, dass die Pulverbettoberfläche 20 des Aufbaubereichs 4 unabhängig von einem Defekt 34 des Beschichterelements, 18, 18', 18“, 26 ausbildbar ist.

Mit dem im Vorherigen beschriebenen Herstellungssystem 1, 1', 1“ und Verfahren ist die Herstellung von qualitativ hochwertigen Bauteilen 2 mit einem additiven Verfahren möglich. Insbesondere kann dieses qualitativ hochwertige Bauteil 2 auch wirtschaftlich gefertigt werden, da insbesondere eine bedienerlose Anpassung der Position des Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 möglich ist. Somit kann entweder die Anwendung eines Beschichterelements 18, 18', 18“, 26 mit einem Defekt vermieden werden oder der Defekt 34 des Beschichterelements

18, 18', 18“, 26 kann in eine derartige Position bewegt werden, dass diese im Wesentlichen keinen qualitätsmindemden Einfluss auf das herzustellende Bauteil 2 hat. Somit wird allgemein die Herstellung von größeren additiv hergestellten Bauteilen 2 möglich. BEZUGSZEICHEN

1 Herstellungssystem

2 Bauteils

4 Aufbaubereich

5 Bauraum

6 Pulverbett

8 Pulver

10 Tisch

12 Stützeinheit

14 Maschinengestell

16 Beschichtereinheit

18 erstes Beschichterelement

20 Pulverbettoberfläche

22 Vorschubrichtung

24 Belichtungseinheit

26 zweites Beschichterelement

28 Konditioniereinheit

30 Steuerungsvorrichtung

32 Defektabschnitt

34 Defekt

36 Beschichtermagazin

38 Zuführeinheit

40 erstes Wickelelement

42 zweites Wickelelement 44, 44' Rille

46 Erkennungsvorrichtung

48 Entsorgungseinheit

L Bauraumlänge

H Bauraumhöhe

B Bauraumbreite