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Patent Searching and Data


Title:
MATERIAL SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT IN AN ADDITIVE MANUFACTURING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/030619
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a material system for producing a component in an additive manufacturing method with comprising at least one first group of particles (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802, 1002, 1003, 1200, 1201, 1300), each having a defined geometric shape and size. In this way, the individual particles can be placed in a powder cake in an optimal manner and achieving a higher material density.

Inventors:
ETTEMEYER FLORIAN (DE)
GÜNTHER DANIEL (DE)
Application Number:
EP2019/071076
Publication Date:
February 13, 2020
Filing Date:
August 06, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
International Classes:
B22F3/105; B29C64/153; B33Y10/00; B33Y30/00
Domestic Patent References:
WO2004011177A22004-02-05
Foreign References:
EP1674192A12006-06-28
DE102015016272B32017-05-11
DE102005021641A12006-11-09
US4575330A1986-03-11
US6259962B12001-07-10
US5340656A1994-08-23
US5155324A1992-10-13
EP2054216A22009-05-06
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Materialsystem zur Herstellung eines Bauteils in einem additiven

Fertigungsverfahren mit mindestens einer ersten Gruppe von Partikeln (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802, 1002, 1003, 1200,

1201. 1300), die jeweils eine definierte geometrische Form und Größe aufweisen.

2. Materialsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802, 1002, 1003,

1200. 1201. 1300) der ersten Gruppe jeweils dieselbe geometrische Form und Größe aufweisen.

3. Materialsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der ersten Gruppe wenigstens eine zweite Gruppe und insbesondere wenigstens eine weitere Gruppe von Partikeln (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802, 1002, 1003, 1200, 1201, 1300) vorgesehen ist, wobei die Partikel der zweiten Gruppe und insbe sondere der weiteren Gruppen sich voneinander und/oder von den Partikeln der ersten Gruppe bezüglich der geometrischen Form und/oder Größe unterscheiden.

4. Materialsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802, 1002, 1003, 1200, 1201, 1300) der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe jeweils wenigstens eine, wenigstens zwei oder wenigstens drei gerade Kanten (400a, 400b, 400c, 402a, 402b, 402c) und/oder wenigstens eine oder wenigstens zwei oder wenigstens drei ebene Grenzflächen (800a,

800b, 802a, 802b) aufweisen.

5. Materialsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei zueinander parallele Kanten (400a,

400b, 400c, 402a, 402b, 402c) oder wenigstens zwei zueinander paral lele Grenzflächen (800a, 800b, 802a, 802b) aufweist.

6. Materialsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Partikel (500, 1401, 1402, 1403) der ersten Grup pe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe eine prismatische Form, insbesondere die Form eines Drei ecks-, Vierecks- oder Vielecksprismas oder eines Kreis- oder Ellipsen zylinders, aufweist.

7. Materialsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe durch Extrudie ren oder durch Ausschneiden oder Stanzen aus einem Grundkörper hergestellt ist, wobei der Grundkörper insbesondere planparallele Deckflächen aufweist.

8. Materialsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Partikel oder ein Teil der Partikel der ersten Grup pe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe eine Beschichtung (700, 701) trägt und/oder dass alle oder einige der Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe eine Oberflächenbeschaf fenheit, insbesondere Rauigkeit, aufweisen, die sich von derjenigen anderer Partikel unterscheidet.

9. Materialsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Kleber, ein Lot, einen Binder, einen Aktivator oder einen Katalysator aufweist.

10. Materialsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge

kennzeichnet, dass ein oder mehrere Partikel Bohrungen oder Aus nehmungen (601, 602, 603) aufweisen, durch die innerhalb des aus den Partikeln hergestellten Bauteils Kanäle gebildet werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines Körpers aus einem Materialsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander Partikel (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800,

802, 1002, 1003, 1200, 1201, 1300) mittels einer ersten Zuführein richtung (902, 1000, 1001) und insbesondere mittels einer zweiten oder weiteren Zuführeinrichtung durch jeweils einen Zuführkanal der jeweiligen Zuführeinrichtung ihrem jeweiligen Bestimmungsort auf einem Pulverkuchen zugeführt werden, wobei die Partikel oder eine Untermenge der Partikel insbesondere eine vorbestimmte Orientie rung aufweisen oder in einer bestimmten Orientierung an ihren Bestimmungsort bewegt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet dass Partikel (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802, 1002, 1003, 1200,

1201. 1300) unterschiedlicher Beschaffenheit, insbesondere ver schiedener Gruppen, mittels verschiedener Zuführeinrichtungen (902, 1000, 1001) zu ihrem jeweiligen Bestimmungsort bewegt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch Vibration oder unstetige Zufuhr kinetischer Energie entlang des Zuführkanals / der Zuführkanäle bewegt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802,

1002. 1003. 1200. 1201. 1300) schichtweise, insbesondere jeweils in einer Schichtdicke von einem Partikel, auf den Pulverkuchen aufge bracht werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeich net, dass die Partikel (203, 301, 302, 303, 400, 401, 402, 500, 800, 802,

1002. 1003. 1200. 1201. 1300), die zur Bildung des Körpers mitein ander verbunden werden sollen, derart aus den zur Verfügung stehen den Partikeln oder Partikelgruppen ausgewählt werden, dass sie eine Eigenschaft, beispielsweise eine Beschichtung (700, 701), aufweisen, die eine wirksame Verbindbarkeit mit den jeweils benachbarten Parti keln in dem Pulverkuchen ermöglicht, oder dass die zu verbindenden Partikel an ihrem Bestimmungsort im Pulverkuchen durch lokal ge zielte Zugabe eines Stoffes, insbesondere eines Klebers, eines Binders, eines Aktivators oder eines Katalysators, verbunden oder für eine Ver bindung vorbereitet werden.

16. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers mittels eines Material

systems nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine, zwei oder mehr Zuführeinrichtungen (902, 1000, 1001) für Partikel zu deren jeweiligem Bestimmungsort an einem Pulverkuchen mit jeweils einem Zuführkanal, entlang dessen die Partikel jeweils bis zu ihren Bestimmungsorten bewegbar sind.

Description:
Materialsystem sowie Verfahren zur Herstellung eines Bauteils in einem additiven Fertigungsverfahren

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Produktionstechnik und bezieht sich insbesondere auf Schichtbautechniken, die in additiven Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. Derartige additive Herstellungsverfahren sind üblicher weise durch einen schichtweisen Aufbau von Bauteilen charakterisiert, beispielsweise durch sukzessives Hinzufügen von Partikeln oder Tropfen und deren selektive Bindung.

Additive Fertigungsmethoden werden im Allgemeinen bei Werkzeugmaschi nen eingesetzt, die für die Herstellung von Prototypen oder für die Einzel fertigung verwendet werden. Für den Einsatz in Produktionsmaschinen sind die derzeit verwendeten additiven Fertigungsverfahren teilweise noch zu aufwendig, langsam und teuer. Dennoch könnten additive Fertigungs verfahren in der Zukunft sowohl beim Herstellen von Einzelprodukten als auch in der Serienfertigung eingesetzt werden.

Maschinen für die additive Fertigung, die nach dem Schichtbauprinzip arbeiten, werden üblicherweise 3D-Drucker genannt. Ein Beispiel für die 3D- Druckverfahren ist das Stereolithografie-Verfahren, bei dem ein Harz schicht weise durch einen Laserstrahl ausgehärtet wird (US 4575 330).

Zudem sind sogenannte Fused-Deposition-Modeling-Verfahren bekannt, bei denen jeweils mittels einer Düse Material gemäß einem virtuellen Schnittbild des herzustellenden Gegenstands in Form eines Extrudats einer schmelzbaren Masse auf einer Bauplattform abgelegt wird. Ähnlich arbeiten auch die sogenannten Multi-Jet-Modeling-Verfahren, bei denen mittels einer Vielzahl von Düsen Flüssigkeitströpfchen zusammengefügt werden. Auch dort wird das auf die genannte Weise addierte Material mit einer Strahlung ausgehärtet (US 6 259 962).

Die genannten Verfahren haben den Nachteil, dass das addierte Material zunächst verformbar bleibt und bis zur Erhärtung gestützt werden muss. Im Gegensatz dazu erlauben pulverbasierte Verfahren zunächst das Anlegen eines Pulverbettes, das die Kontur des herzustellenden Gegenstandes umgibt. Erst darauf werden die Bereiche des Gesamtvolumens, die den herzustellen den Körper ausmachen, verbunden und/oder erhärtet. Dies kann schichtweise oder in größeren Volumina geschehen (vgl. US 5 340 656, US 5 155 324). Die Verbindung der selektierten Partikel kann beispielsweise durch Bedrucken mit einem Klebstoff oder durch Verschmelzen mittels eines energiereichen Strahls erreicht werden.

Grundsätzlich ist es bei vielen Produktionsaufgaben wünschenswert, möglichst massive Körper herzustellen, die eine hohe Stabilität aufweisen. Mit den pulverbasierten Verfahren ergibt sich in vielen Fällen das Problem, dass nur eine begrenzte Raumfüllung durch die lockere Schüttung des Pulvermate rials erreicht werden kann. Die Raumfüllung wird durch das Verschmelzen bzw. Verbinden der Partikel mittels zusätzlicher Klebstoffe nur unvollkommen verbessert. Zudem sind bei einigen Herstellungsverfahren durch ein Verkleben bei der üblicherweise auftretenden Schwindung (Polymerisationsschwindung) Verformungen des herzustellenden Bauteils nicht auszuschließen. Ein der artiges Problem wird beispielsweise in der EP 2054216 angesprochen.

Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, bei einem additiven Fertigungsverfahren die Handhabung und Verarbeitung des Pulvermaterials zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Materialsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Patentansprüche 2 bis 10 stellen vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Materialsystems dar. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit einem solchen Materialsystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Die Patent ansprüche 12 bis 15 zeigen vorteilhafte Implementierungen eines solchen Verfahrens auf. Der Patentanspruch 16 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers mit einem erfindungsgemäßen Materialsystem.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Materialsystem zur Herstellung eines Bauteils in einem additiven Fertigungsverfahren mit mindestens einer ersten Gruppe von Partikeln, die jeweils eine definierte geometrische Form und Größe aufweisen.

Die derzeit bekannten partikelbasierten additiven Fertigungsverfahren (beispielsweise Schichtbauverfahren) beruhen darauf, dass in der Planung ein herzustellender Körper virtuell in verschiedene aufeinanderfolgende Schichten zerlegt wird und diese Schichten aufeinanderfolgend aufbauend hergestellt werden. Hierzu wird zunächst ein Pulverbett auf einer Bauplatt form erzeugt, dieses Pulverbett abschnittsweise und selektiv verfestigt und daraufhin die nächste Partikelschicht auf das Pulverbett aufgebracht. Die Partikel, die den herzustellenden Körper bilden, werden damit schichtweise miteinander verbunden und bleiben später nach dem Entfernen des über schüssigen Pulverbetts als fester Körper stehen. Durch das Entfernen des überschüssigen Pulvers wird zum Ende des Prozesses der herzustellende Körper freigelegt. Die Verbindung der Partikel miteinander kann durch an sich bekannte Verfahren erreicht werden, wie das Bedrucken mit Bindemitteln, Aktivatoren oder Katalysatoren sowie das selektive Aufschmelzen durch Strahlung, beispielsweise Laserstrahlung, oder ähnliche Verfahren. Auch das selektive Anlösen von Partikeln mit einem geeigneten Lösungsmittel unter Einsatz eines Druckkopfes zur selektiven Bearbeitung der Partikel ist möglich. Die hinzugefügten Bindemittel haben die Funktion gemeinsam, dass sie entweder durch chemische Reaktionen oder durch Trocknungsprozesse die Bindung benachbarter Partikel aneinander bewirken sollen.

Die genannten Techniken sind unter anderem dadurch charakterisiert, dass bei den eigentlichen Verfestigungsschritten des herzustellenden Körpers eine Volumenkontraktion des Bindemittels oder der Schmelze eintritt. Diese Volumenkontraktion muss kompensiert oder berücksichtigt oder auch aufge fangen werden. Die Größe eines solchen Schrumpfungs- oder Verformungs effekts hängt unter anderem von der Schichtdicke ab. Die Hohlräume in der Partikelschüttung bestimmen beispielsweise die hinzugefügten Binder- oder Schmelzemengen. Daher ist es vorteilhaft, die Schüttdichte im Pulverbett zu optimieren oder eine Verformung oder Veränderung der Partikel oder ihrer Positionen zueinander möglichst zu verhindern oder zu minimieren. Dies gelingt durch die Verwendung einer Gruppe oder einer Mehrzahl von Parti keln, die jeweils eine definierte geometrische Form und Größe aufweisen. Nach dem Stand der Technik werden Pulvermaterialien für die additive Fertigungstechnik eingesetzt, bei denen die einzelnen Partikel des Pulvers gemäß einer statistischen Verteilung in Größe und Form variieren und unbe stimmt sind. Dies ist üblicherweise produktionsbedingt und von der Art der Fertigung der Pulverpartikel abhängig. Beim Stand der Technik lassen sich Volumenfüllungen im Pulverbett in der Größenordnung von 50% erreichen.

Das erfindungsgemäße Materialsystem erlaubt die Zusammenstellung von Partikeln zu einer Schüttung, die eine besonders gute Packung ermöglicht. Dazu sind Partikel mit besonderer Formgebung und Größe zu verwenden. Es sind hierzu verschiedene Formen denkbar, die weiter unten noch näher erläutert werden. Insgesamt kennzeichnend für die Erfindung ist jedoch der Gedanke, Partikel mit jeweils definierter geometrischer Form und Größe zu verwenden. Dadurch lässt sich der Volumenfüllungsgrad der Schüttung des Pulverbetts Vorhersagen und optimieren. Zudem lässt eine besondere Ge staltung der Partikel in vielen Fällen eine gezielte Anordnung und/oder Orientierung der Partikel zu, die für eine weitere Steigung des Füllungsgrades nützlich ist.

Die Gruppe von Partikeln mit einer definierten geometrischen Form und Größe ermöglicht die Auswahl geeigneter Maßnahmen, die die Packungs dichte der Partikel oder des Pulverbetts vergrößern können. Diese Maß nahmen können beispielsweise eine Vibration des Pulverbetts, eine Vibration der jeweils dem Pulverbett hinzugefügten Partikel, eine Orientierung der Partikel vor ihrem Ablegen im Pulverbett oder eine gezielte Positionierung jedes einzelnen Partikels relativ zu den bereits im Pulverbett befindlichen Partikeln und/oder relativ zu den gleichzeitig hinzugefügten Nachbarpartikeln umfassen. Unter einer definierten geometrischen Form und Größe kann beispielsweise eine mathematisch definierte und reproduzierbare Form verstanden werden, die beispielsweise durch eine Funktion oder durch eine mathematische Annäherung die Außenkontur der Partikel festlegt und beschreibt. Es kann darunter auch eine Form und Größe verstanden werden, die durch den Produktionsprozess bis auf übliche Toleranzen festgelegt ist. In diesem Fall soll der Begriff der definierten geometrischen Form und Größe die beim Produktionsprozess unvermeidlichen Abweichungen in Form und/oder Größe mit einschließen.

Besonders vorteilhaft kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Partikel der ersten Gruppe jeweils dieselbe geometrische Form und Größe aufweisen. Damit kann in einfacher Weise eine symmetrische und homogene Verteilung der Partikel der ersten Gruppe erreicht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Partikel der ersten Gruppe zwar dieselbe geometrische Form, jedoch eine Größenverteilung mit verschiedenen Größen aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, dass die Partikel der ersten Gruppe jeweils dieselbe Größe, gemes sen beispielsweise am Volumen eines Partikels, einer Kantenlänge, dem Durchmesser oder der größten linearen Ausdehnung, jedoch unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Die Form der Partikel kann dabei so ausge bildet sein, dass die Partikel beispielsweise gut innerhalb einer Reihe oder in einer Schicht aneinanderreihbar oder in Richtung senkrecht zu den einzelnen Schichten stapelbar sind. Unter "derselben" Form und Größe sollen dabei auch solche Formen und Größen verstanden werden, die sich von einer Standardform oder Standardgröße lediglich um Herstellungstoleranzen unterscheiden.

Die Größe der Partikel kann dabei beispielsweise dadurch definiert sein, dass die maximale Größenabweichung von einer Zielgröße beispielsweise 50 % oder nur 20 %, nur 10 % oder weniger als 5 % der Größe der Partikel beträgt. Die Größenverteilung der Partikel kann auch dadurch gegeben sein, dass beispielsweise maximal 10 % der Partikel mehr als 10 % oder 20 % Größen differenz zu einer Zielgröße aufweisen oder nur 5 % der Partikel eine Größen differenz von mehr als 10 %, 20 % oder 30 %.

Zudem kann eine Implementierung vorsehen, dass zusätzlich zu der ersten Gruppe wenigstens eine zweite Gruppe und insbesondere wenigstens eine weitere Gruppe von Partikeln vorgesehen ist, wobei die Partikel der zweiten Gruppe und insbesondere der weiteren Gruppen sich voneinander und/oder von den Partikeln der ersten Gruppe bezüglich der geometrischen Form und/oder Größe unterscheiden. Die Form und/oder Größe der Partikel innerhalb einer der Gruppen soll jedoch jeweils übereinstimmen oder im Wesentlichen bis auf Toleranzen übereinstimmen. Beispielsweise können die Partikel der zweiten Gruppe bezüglich der Form und/oder Größe so ausge wählt werden, dass sie paarweise oder in größeren Gruppen jeweils mit den Partikeln der ersten Gruppe zusammenpassen, insbesondere formschlüssig. In Verbindung mit den Partikeln der ersten Gruppe können die Partikel der zweiten Gruppe beispielsweise auch Lücken zwischen den Partikeln der ersten Gruppe auffüllen oder umgekehrt. Insgesamt können die Partikel der ersten und der zweiten Gruppe und insbesondere auch noch weiterer Gruppen derart aufeinander abgestimmt sein, dass eine periodische Anordnung der Partikel aus unterschiedlichen Gruppen im Wechsel miteinander eine hohe Fülldichte ermöglicht.

In einer weiteren Implementierung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe jeweils wenigstens eine, wenigstens zwei oder wenigstens drei gerade Kanten und/oder wenigstens eine oder wenigstens zwei oder wenigstens drei ebene Grenzflächen aufweisen.

Bei einer platzsparenden Anordnung von Partikeln einer ersten Gruppe zueinander oder auch von Partikeln einer ersten und einer weiteren Gruppe relativ zueinander können die einzelnen Partikel so ausgerichtet werden, dass die geraden Kanten jeweils benachbarter Partikel zueinander parallel ausge richtet und insbesondere aneinander anliegend positioniert sind. Damit ist dann ein Zwischenraum zwischen den jeweils an ihren geraden Kanten an einander anliegenden Partikeln minimiert. Im Extremfall können die Partikel wenigstens teilweise eine prismatische Form oder die Form eines Kubus oder eines Quaders aufweisen.

Unter dem Begriff "prismatisch" soll in diesem Zusammenhang eine geometri sche Volumenform verstanden werden, die durch das Volumen definiert ist, welches durch Verschiebung einer Grundfläche entlang einer Geraden im Raum durchsetzt wird.

Mit einigen Prismenformen lässt sich eine 100%ige Volumenfüllung erreichen, beispielsweise mit Dreiecksprismen, während mit anderen Prismenformen, wie beispielsweise Zylindern, keine 100%ige Volumenfüllung erreichbar ist. Es kann in einer Implementierung zudem vorgesehen sein, dass jedes Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei zueinander parallele Kanten oder wenigstens zwei zueinander parallele Grenzflächen aufweist.

Auch das Vorsehen von geraden und/oder zueinander parallelen Grenzflächen bei einer Gruppe von Partikeln oder bei mehreren Gruppen von Partikeln kann zum Erreichen einer hohen Volumenfüllung dadurch verwendet werden, dass die Partikel derart benachbart zueinander in dem Pulverbett abgelegt werden, dass jeweils die geraden Kanten oder Flächen benachbarter Partikel anein ander anliegen. Theoretisch lässt sich bei Verwendung von bestimmten prismatischen Formen, beispielsweise bei Kuben oder Quadern, eine Volu menfüllung von 100 Prozent erreichen.

Eine weitere Implementierung kann beispielsweise vorsehen, dass jedes Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigs tens einer weiteren Gruppe eine prismatische Form, insbesondere die

Form eines Dreiecks-, Vierecks- oder Vielecksprismas oder eines Kreis- oder Ellipsenzylinders, aufweist. Dies ist beispielsweise auch dann realisierbar, wenn nur die erste Gruppe oder nur eine erste und zweite Gruppe von Partikeln vorgesehen ist.

Eine weitere Implementierung des Materialsystems kann vorsehen, dass jedes Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigs tens einer weiteren Gruppe durch Extrudieren oder durch Ausschneiden oder Stanzen aus einem Grundkörper hergestellt ist, wobei der Grundkörper insbesondere planparallele Deckflächen aufweist. Dies gilt auch dann, wenn nur die erste Gruppe oder nur zwei Gruppen von Partikeln vorgesehen sind. Es können somit auch alle Partikel derselben, ersten Gruppe angehören und durch Extrudieren oder Ausschneiden oder Stanzen hergestellt sein.

Bei der Herstellung von Partikeln durch Extrusion kann sichergestellt werden, dass die einzelnen Partikel im Querschnitt die Form eines Zylinders oder eines Prismas erhalten, und es ist lediglich durch gleichmäßiges Ablängen sicherzu stellen, dass alle Partikel dieselbe Größe erhalten. Auch durch Ausstanzen der Partikel aus einem Blech oder einer flachen Platte kann beispielsweise er reicht werden, dass alle Partikel die gleiche reproduzierbare Form haben.

Wenn beispielsweise die Partikel in Form von Butzen, also planparallelen runden Platten, durch Stanzen hergestellt, so lässt sich jede Schicht solcher Partikel einzeln durch Platzieren der einzelnen Partikel nebeneinander sehr homogen hersteilen. Auf die Methode der Positionierung der einzelnen Partikel wird weiter unten noch näher eingegangen.

Das Stanzen ist ein mögliches Herstellungsverfahren für die gezielte Form gebung für prismatische Partikel. Ebenso können aus Drähten zylindrische Abschnitte erzeugt werden. Auch hier sind wieder verschiedene Querschnitte möglich.

Auch können mit einem Laser prismatische Körper aus Blechen ausge schnitten werden. Hier ergibt sich eine große Formfreiheit, und es können unterschiedliche Formen in einem Produktionsschritt erzeugt werden.

Die Erzeugung von prismatischen Körpern kann nicht nur durch Schneiden oder Trennen erfolgen. Ebenso können solche Körper aufbauend erzeugt werden. Ein Beispiel ist das Siebdrucken von keramischen oder metallischen Massen. Im Anschluss wird das so erzeugte Produkt gesintert und kann im Schichtbauprozess verwendet werden.

Ebenso ist es möglich, solche Partikel durch Kristallisationsprozesse zu er zeugen. Dabei wird das Kristallwachstum bei einer gewissen Größe gestoppt und so eine monodisperse Verteilung erreicht.

Eine weitere Implementierung der Erfindung kann beispielsweise vorsehen, dass jedes Partikel oder ein Teil der Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe eine Beschich tung trägt und/oder dass alle oder einige der Partikel der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe und/oder wenigstens einer weiteren Gruppe eine Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere Rauigkeit, aufweisen, die sich von derjenigen anderer Partikel unterscheidet. In diesem Fall können bei spielsweise die Partikel, die später zur Herstellung des Körpers selektiv miteinander verbunden werden sollen, jeweils beschichtet sein oder bezüglich ihrer Oberflächenbeschaffenheit besonders gestaltet sein, so dass diese Partikel im Unterschied zu den benachbarten Partikeln, die später entfernt werden sollen, effizient miteinander verbunden werden können. Dazu kann beispielsweise eine Beschichtung dienen, die einfach durch hinzugefügte Stoffe lokal selektiv als Binder aktiviert werden kann, oder eine Rauigkeit, die durch ein Hinzufügen eines Binders, beispielsweise eines Katalysators, eines Aktivators oder eines Klebers, die Verbindung entsprechend vorbehandelter Partikel ermöglicht. Dabei kann die Beschichtung selbst bereits einen Kleber, ein Lot, einen Binder, einen Aktivator oder einen Katalysator aufweisen, oder die Beschichtung kann durch lokal selektive Hinzufügung eines weiteren Stoffes Bindereigenschaften entwickeln.

Zudem kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Partikel Bohrungen oder Ausnehmungen aufweisen, durch die innerhalb des aus den Partikeln hergestellten Bauteils Kanäle gebildet werden. In diesem Fall kann durch die Ausnehmungen/Kanäle nach dem Zusammenfügen der Partikel zu dem herzustellenden Körper gezielt ein System von Öffnungen/Kanälen erzeugt werden, das eine gewünschte Porosität herstellt und/oder einen Stofftransport, beispielsweise einen Gastransport, durch den herzustellenden Körper ermöglicht.

Die Erfindung bezieht sich außer auf ein Materialsystem der oben erläuterten Art auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Körpers aus einem derartigen Materialsystem, wobei vorgesehen ist, dass nacheinander Partikel mittels einer ersten Zuführeinrichtung und insbesondere mittels einer zweiten oder weiteren Zuführeinrichtung durch jeweils einen Zuführkanal der jeweiligen Zuführeinrichtung ihrem jeweiligen Bestimmungsort auf einem Pulverkuchen zugeführt werden, wobei die Partikel oder eine Untermenge der Partikel insbesondere eine vorbestimmte Orientierung aufweisen oder in einer bestimmten Orientierung an ihren Bestimmungsort bewegt werden.

Mittels einer Zuführeinrichtung können bei geeigneter Gestaltung dieser Einrichtung Partikel exakt an ihre Zielposition im Pulverbett befördert werden. Die Zuführeinrichtung kann auch so gestaltet werden, dass außer der Zielposi tion des Partikels auch die Orientierung des Partikels festgelegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine optimierte Stapelung und Reihung der Partikel im Pulverbett zu erreichen. Werden mehrere Zuführeinrichtungen, insbesondere für Partikel verschiedener Gruppen, verwendet, so können die Partikel aus verschiedenen Gruppen auch in gezielter Reihenfolge und Anordnung im Pulverbett relativ zueinander positioniert werden.

Die Zuführungseinrichtung kann beispielsweise so gestaltet sein, dass die Partikel einzeln nacheinander an ihre Zielorte gebracht werden. Die Ziel genauigkeit kann derart sein, dass jedes Partikel bis auf eine Genauigkeit von zehn Teilchengrößen oder sogar zwei oder einer Teilchengröße an seinen Bestimmungsort gebracht werden kann. Dafür ist es denkbar, dass die Bewe gung jedes Partikels durch wenigstens eine oder zwei Führungsflächen bis zum Bestimmungsort geführt wird.

Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Partikel durch Vibration oder unstetige Zufuhr kinetischer Energie entlang des Zuführkanals / der Zuführkanäle bewegt werden. Hierunter sollen alle denkbaren Formen der mechanischen Anregung verstanden werden, beispielsweise auch eine Anregung mittels Schall- oder Ultraschallwellen.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Partikel schichtweise, insbesondere jeweils in einer Schichtdicke von einem Partikel, auf den Pulverkuchen auf gebracht werden.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Partikel, die zur Bildung des Körpers miteinander verbunden werden sollen, derart aus den zur Verfügung stehen den Partikeln oder Partikelgruppen ausgewählt werden, dass sie eine Eigen schaft, beispielsweise eine Beschichtung, aufweisen, die eine wirksame Verbindbarkeit mit den jeweils benachbarten Partikeln in dem Pulverkuchen ermöglicht, oder dass die zu verbindenden Partikel an ihrem Bestimmungsort im Pulverkuchen durch lokal gezielte Zugabe eines Stoffes, insbesondere eines Klebers, eines Binders, eines Aktivators oder eines Katalysators, verbunden oder für eine Verbindung vorbereitet werden. Durch diesen Schritt wird ge zielt sichergestellt, dass die Partikel, die jeweils einen Teil des herzustellenden Körpers bilden sollen, so ausgewählt werden, dass sie zur Verbindung mit Nachbarpartikeln eingerichtet sind. Weitere benachbarte Partikel, die zwar im Pulverbett angeordnet werden, jedoch nicht zu dem eigentlichen herzu stellenden Körper gehören, weisen diese Beschaffenheit nicht auf und können nach der Herstellung des Körpers ohne weiteren Aufwand entfernt werden.

Letztlich bezieht sich die Erfindung außer auf ein Materialsystem und ein Verfahren zur Herstellung von Körpern auch auf eine Vorrichtung zur Her stellung eines Körpers mittels eines Materialsystems der oben erläuterten Art mit einer, zwei oder mehr Zuführeinrichtungen für Partikel zu deren je weiligem Bestimmungsort an einem Pulverkuchen mit jeweils einem Zuführ kanal, entlang dessen die Partikel jeweils bis zu ihren Bestimmungsorten bewegbar sind.

Um eine Schicht mit einer hohen Dichte zu erzeugen, sollten die Partikel innerhalb dieser Schicht angeordnet werden können. Für eine solche An ordnung können Vibrationen genutzt werden. Dazu werden die Partikel innerhalb einer Vorrichtung zur Herstellung von Körpern auf eine leicht schiefe Ebene aufgebracht. Durch die Wirkung der Vibration laufen sie in Richtung der Schwerkraft. An der Kante des Baubehälters stauen sie sich dabei auf und verdichten. Für dieser Art der Verarbeitung eignen sich beson ders zylindrische Partikel. Diese bilden aufgrund ihres zylindrischen Mantels besonders leicht dichte Packungen, da jeder Zwischenraum zwischen zwei Partikeln eine Potentialsenke darstellt, die die Partikel bei der Wirkung von Vibrationen bevorzugt einnehmen.

Zylindrische wie quaderförmige Partikel können ebenso aber auch gezielt aus dem Kollektiv vereinzelt werden und an eine im Aufbau befindliche Schicht angelegt werden. Dazu kann beispielwiese eine Zuführeinrichtung mit einem Zuführkanal in Form einer Düse verwendet werden, die vereinzelte Partikel als Partikelstrang führt und diesen Strang an die bereits vorhandene Schicht an- legen kann. Um die Schicht dicht zu erzeugen, können wiederum Vibrationen eingesetzt werden.

Um die Aufbaugeschwindigkeit zu steigern, können mehrere solcher Düsen gleichzeitig verwendet werden. Je nach Partikelmaterial können dabei die Düsen für einen einzelnen Partikel nicht nebeneinander angeordnet werden, da der Aufbau einer Düse breiter als ein Partikel selbst ist. Einen Ausweg stellt es dar, zwei Düsenreihen übereinander in Richtung senkrecht zu den aufzubringenden Schichten anzuordnen und die Partikel auf einer Ebene zusammenlaufen zu lassen.

Die Geschwindigkeit der jeweiligen Beschichtungsverfahren kann für die Gesamtaufbaurate des Schichtbauverfahrens hinderlich sein. Deshalb bietet es sich an, die Schicht nicht in der Vorrichtung für das Schichtbauverfahren, sondern außerhalb und separat zu erstellen und diese Schicht dann in den Baubehälter einzubringen. Dabei ist im Gegensatz zum Aufbauen in der Vorrichtung ein Transferschritt notwendig. Dieser Transferschritt macht es erforderlich, die lose Schicht vorübergehend zu binden. Dies kann beispiels weise über ein schaltbares Vakuum oder im Falle magnetischer Partikel über ein Magnetfeld erfolgen. Die Schicht kann dann auf eine Platte übertragen werden, die ihrerseits die Schicht in die Anlage befördert und hier wieder freigibt.

Ebenso kann die vorübergehende Verbindung auf einem temporären Binder beruhen. Dieser Binder wird dann nach Abschluss des gesamten Bauprozesses aus dem Pulverkuchen entfernt und so das eigentliche Bauteil freigegeben. Zum Entfernen können Löseprozesse, das Schmelzen, Verdampfung oder Sublimation verwendet werden. Das Mittel muss so gewählt werden, dass der eigentliche Baukörper keinen Schaden nimmt.

Die auf die oben beschriebenen Weisen erzeugten Schichten sind durch eine hohe Dichte in der Ebene einer Schicht charakterisiert. Durch den Sortier prozess und kleinste Ungleichheiten der Partikel kann es dazu kommen, dass die Oberfläche einer Schicht nicht perfekt plan vorliegt. Dies führt im weiteren Bauprozess zu einer in Höhenrichtung nicht perfekten Packung und Dichte. Ebenso kann dies zu Packungsfehlern innerhalb einer Schicht führen. Deshalb kann es sinnvoll sein, eine neue Schicht, ob online erzeugt oder aufgelegt, in der Vorrichtung oder schon vorher außerhalb zu kalibrieren. Dies kann beispielsweise durch Drücken mit einer geraden Platte oder Walzen erfolgen. Sind die Partikel ausreichend fest zueinander gebunden, kann auch Schleifen eine Möglichkeit sein. So kann die Oberfläche nivelliert werden, und die nächsten Partikel können sicher und mit einer hohen Dichte aufgelegt werden. Die Verwendung von zylinderförmigen Partikeln ermöglicht es direkt, analog zu den Verfahren des Standes der Technik, die Partikel über Aufdrucken eines Binders oder mit einem Energiestrahl zu verfestigen. Dies wird ermöglicht, da in einer Lage zwischen den Partikeln eine prismatische Fehlstelle offen bleibt, durch die die Flüssigkeit des Binders oder Strahlung dringen kann. So können die einzelnen Partikel nicht nur miteinander, sondern auch die Schichten untereinander selektiv verfestigt werden.

Um beispielsweise die Flüssigkeit des Binders in der jeweils unteren Schicht zu verteilen, kann es sinnvoll sein, dass die Partikel an ihrer Oberfläche eine Struktur aufweisen. Die Struktur kann Kanäle darstellen, in die die Flüssigkeit des Binders durch Kapillarkräfte gesogen wird. Ebenso können solche Kanäle Strahlung zu Punkten, die nicht direkt in der Eindringrichtung der Strahlungs quelle liegen, gewissermaßen leiten.

Schwieriger als zylindrische Partikel sind quaderförmige oder kubische Partikel zu einer dichten Schicht anzuordnen. Wird eine Vorrichtung mit Vibrations wirkung verwendet, so kann die zusätzliche Kraftwirkung in Richtung einer Ecke eines in der Schicht bereits angeordneten Kubus zeigen. Da zusätzlich zur räumlichen Positionierung der Partikel auch gedreht werden muss, sind der Energiebedarf und die Fehleranfälligkeit insgesamt höher.

Bei kubischen Systemen ist der Wirkzugang zu unteren Partikelschichten für Binder oder Strahlung theoretisch bei perfekter Packung komplett blockiert. Somit kann ein Energieeintrag nur oberflächlich Partikel in der Schicht be einflussen oder muss die Partikelschicht durchdringen. Deshalb ist es denkbar, bei der Formung der Partikel neben der globalen geometrischen Gestalt weitere geometrische Merkmale zu realisieren. Dies können Nuten sein, die ähnlich zum System mit zylinderförmigen Partikeln einen Energieeintrag oder eine Substanz zu jeweils schon verdeckten Schichten leiten. Ebenso können aber auch Bohrungen durch die Partikel führen. Solche Strukturen können quasi symmetrisch auf jeder Oberfläche eines Quaders angebracht sein.

Ebenso ist es aber möglich, Partikel zu erzeugen, deren besondere Merkmale orientiert sind. Solche Partikel müssen bei der Erzeugung der Schicht wieder richtig orientiert werden, um funktionsgemäß in der Schicht zu wirken. Derartige Kanäle können bei der Herstellung des Partikels über verschiedene Verfahren eingebracht werden. Sie können beispielweise beim Stanzen über ein entsprechend geformtes Werkzeug erzeugt werden. Ebenso ist es möglich, für einen Stanzprozess eine Platine oder ein Blech mit einer besonderen Oberflächentextur, die Kanäle oder Wirkstrukturen enthält, zu verwenden. Diese Struktur kann geprägt werden, mit einem Ätzverfahren erzeugt werden oder auch mit einer Laserstrukturierung aufgebracht werden.

Mit entsprechender Technik und ausreichendem Durchlauf können die Partikel auch einzeln bearbeitet werden. Bohrungen durch die gesamte Struktur sind so beispielsweise durch einen Laser im Millisekundentakt erzeugbar.

Durch die Strukturierung können ebenso Merkmale eingebracht werden, die nicht der Verbindung der Partikel dienen. Ein Beispiel können wieder die Bohrungen durch die einzelnen Partikel sein. Sie können zum Beispiel Gase durch den erzeugten Körper entweichen lassen. Eine solche Eigenschaft ist von Vorteil, wenn die Bauteile als Gießkerne in einem Gussverfahren zum Einsatz kommen.

Ebenso können Bohrungen während des Bauprozesses eingebracht werden. Diese können genutzt werden, um eine Wirkung, wie etwa eine Gasleitung, zu ermöglichen. Dazu kann beispielweise mit einem Laser eine bereits auf gebrachte Schicht selektiv mit Bohrungen versehen werden.

Werden orientierte Partikel in einer Schicht verwendet, ist es möglich, durch unterschiedliche Partikel und asymmetrische Bohrungen ein System zu erhalten, das es ermöglicht, nicht nur die gerade bedeckte Schicht, sondern, je nach Ausführung, auch Schichten darunter mit einer Wirkung, beispielsweise einem Energieeintrag oder einer Substanz, gezielt zu erreichen. Ein solcher Aufbau ermöglicht es beispielweise, mehrere Schichten übereinander vorzu bereiten und in einem gemeinsamen Schritt selektiv zu verfestigen. Es kann auch vorgesehen sein, speziell geformte Partikel zu nutzen, deren Oberfläche oder oberflächennahe Bereiche eine gegenüber dem Rest des Partikels andere Zusammensetzung oder Beschichtung aufweisen.

Eine solche Beschichtung kann zum einen die Oberfläche modifizieren und beispielweise für Flüssigkeiten benetzbar machen. Dies kann durch das Aufbringen von hydrophilen oder hydrophoben Substanzen gezielt gesteuert werden. Ebenso kann die Oberflächenbehandlung allein durch ihre geo metrische Textur das System beeinflussen.

Ebenso kann die Oberfläche mit weiteren funktionalen Materialien behandelt werden. Im Falle von chemischen Bindern könnten Katalysatoren für eine Verfestigungsreaktion auf der Oberfläche deponiert werden. Für energie strahlenbasierte Verfahren könnte beispielsweise ein Lot auf die Oberfläche aufgebracht werden.

Wird eine Schichterzeugungsmethode verwendet, die Partikel vereinzelt und so die Schicht - auch hoch parallelisiert - zusammenstellt, können gezielt unterschiedliche Partikel verwendet werden. Dies kann schichtweise erfolgen. So kann z. B. jede zweite Schicht in einem metallischen System ein zum ersten Metall andersartiges Metall sein. Ebenso ist es bei einer solchen Anordnung aber auch möglich, die Partikel vollkommen individuell zu sortieren.

Eine solche Anordnung mit speziell geformten Partikeln eröffnet die Möglich keit, den gewünschten Baukörper aus den gewünschten Materialien zu sammenzusetzen. Damit wird die bei Verfahren des Standes der Technik üblich selektive Verfestigung überflüssig. Die Selektivität findet im Aufbau prozess der Schicht statt. Der so erzeugte Pulverkuchen kann beispielsweise komplett nach dem Aufbauprozess gesintert werden.

Eine solche Anordnung hat neben dem Wegfall von geometrisch arbeitenden Wirkeinheiten, wie Druckköpfen und Lasern, den Vorteil, dass alle Schichten parallel aufgebaut werden können und erst in einem Folgeschritt verbunden werden. Dies ermöglicht es, den Prozess gegenüber allen bekannten Ver fahren schneller durchführen zu können und somit die Leistungsfähigkeit der Schichtbauverfahren massiv zu steigern. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren einer Zeichnung in

Ausführungsbeispielen gezeigt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigen

Fig. la-c eine schematische Abbildung eines pulverbettbasierten 3D- Druckprozesses nach dem Stand der Technik,

Fig. 2a + b ein Schema einer realitätsnahen Schüttung aus natürlichem

Partikelmaterial als zweidimensionale Projektion,

Fig. 3a + b eine Darstellung beispielhafter Packungen,

Fig. 4a + b eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Packung aus Parti keln mit gezielter, determinierter Formgebung,

Fig. 5a + b ein Schema einer Packung aus gleichförmigen Zylindern als

Kompromiss zwischen Fertigungstechnik und Druckverfahren,

Fig. 6a-d erfindungsgemäße geometrische Modifikationen an Partikeln mit gezielter Formgebung,

Fig. 7a + b eine Modifikation an Partikeln mit gezielter Formgebung durch

Werkstoffbeeinflussung in oberflächennahen Bereichen,

Fig. 8 ein Beschichtungsverfahren mit Vibrationen zur Herstellung der dichten Packung,

Fig. 9 ein Beschichtungsverfahren mit speziell ausgebildeter Düse zur

Erzeugung der Packung,

Fig. 10 eine dreidimensionale Ausprägung des Beschichtungsver

fahrens mit speziell ausgebildeten Düsen,

Fig. 11 eine Abbildung eines Partikels mit spezieller Formgebung mit

Kanälen zur Verbindung der Partikel und Kanälen zur Leitung von Gasen beim späteren Einsatz als Formwerkstoff für Gieß verfahren,

Fig. 12 eine beispielhafte Darstellung von Partikeln mit einer Kodie rung unterschiedlicher Lagen,

Fig. 13a + b ein Schema eines Pulverkuchens mit zwei verschiedenen

Partikelsorten und

Fig. 14a-c verschiedene Partikel in prismatischen Formen.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung

Beispiel 1: Binderjetting-Verfahren mit zylindrischen Stanzbutzen

Ein Bauteil soll gießtechnisch nach dem Verfahren mit verlorener Form hergestellt werden. Dafür wird eine Form aus verbundenem Partikelmaterial (Figur 2) benötigt, die Innen- und Außenkonturen des Gussbauteils definiert und nach dem Gießprozess entfernt werden kann. Nach Entfernen der Guss form bleibt dann das gewünschte Gussbauteil übrig. Die Form soll nach Figur la-c mit einem additiven Fertigungsverfahren, dem sogenannten Binderjetting-Verfahren, hergestellt werden. Dieses basiert auf einem schichtweisen Aufbau (Figur 1, 107) eines Formgrundstoffs aus Partikel material (Fig. 1, 105), welcher über Einsatz eines Bindersystems (Figur 1, 106) in definierten Bereichen (Fig. 1, 108) miteinander verbunden wird. Durch Wiederholen dieses Vorgangs ist es möglich, dreidimensionale Bauteile zu produzieren.

Im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels sollen als Formgrundstoff (Figur 1, 105) Partikel in Form sogenannter Stanzbutzen (Figur 5, 500) verwendet werden. Diese entstehen durch einen Stanzprozess, wie er beispielsweise beim Lochen von Blechen industriell Anwendung findet. Die Stanzbutzen (Fig. 5, 500) weisen bedingt durch Schneidstempel und Matrizengeometrie gleich bleibende Abmessungen und Rundheiten auf. Im Vergleich zur Verwendung von natürlich gebrochenem Formgrundstoff in Partikelform, wie beispielswei- se Quarzsand (Figur 2, 200) kann über gezielt in determinierter Form erzeug ten Formgrundstoff (Figur 2, 203) eine erhöhte und vor allem vorhersagbare und definierte Packungsdichte (Figur 2, 204) realisiert werden. Die praktische Umsetzung zum Einbringen des künstlich hergestellten Formgrundstoffs (Figur 2, 203) kann beispielsweise über eine leicht gekippte Bauplattform oder einen im Gesamten verkippten Drucker gezielt erzeugt werden (Figur 8).

Die Stanzbutzen (Figur 5, 500) gleicher Größe und Form, die aus einem Metall, einem Kunststoff, einer Keramik oder einem anderen Material bestehen können, werden über Vibration (Figur 8, 801) in die energetisch günstigste Anordnung gebracht. Auf dem Rand stehende Partikel werden somit zum Kippen gebracht und bleiben in der energetisch günstigsten Anordnung auf ihrer größten Fläche liegen, welche durch den Durchmesser der Butzen definiert ist (Figur 8, 800). Die in einer Linie angeordneten und durch Vibration (Figur 8, 801) sortierten Partikel (Figur 8, 800) werden über eine Kante auf dem Baufeld dergestalt abgelegt, dass eine Fläche mit dichtestmöglicher und definierter Packungsdichte und Lage entsteht. Diese Eigenschaft kann über gezieltes Ablegen aller weiteren Schichten auch in Richtung senkrecht zu den Schichten erreicht werden (Figur 5, 402). Mittels einer visuellen Kontrolle können ungewünschte Geometrieabweichungen und Sortierfehler der Butzen automatisiert erkannt und örtlich zugeordnet detektiert werden (Figur 10).

Durch die genau definierten Oberflächen und Geometrieabmessungen des künstlich erzeugten und gezielt angeordneten Partikelmaterials (Figur 2, 500) kann jedes nicht plan aufliegende oder verkippte Partikel (Figur 10, 1004) einzeln erkannt werden. Über Einsatz einer Rakel können leicht verkippte oder nicht in der richtigen Position liegende Partikel weggeschoben werden.

Eine Besonderheit bei Einsatz der gezielt hergestellten und geometrisch definierten Stanzbutzen (Figur 5, 500) als Formgrundstoff ist die definierte Dichte über das gesamte Baufeld. Die Dichte und Position einzelner Partikel können vor Ausführung des Prozesses bereits vorhergesagt und mit ent sprechenden erwarteten Eigenschaften des hergestellten Körpers verknüpft werden. Während bei Einsatz von natürlich gebrochenen Formgrundstoffen (Figur 2, 200) eine Setzung des Pulverkuchens durch Nachverdichtung sowie typische anisotrope Eigenschaften im Pulverkuchen vorhanden sind, können diese Effekte bei Einsatz des geometrisch definierten Formgrundstoffs (Figur 5, 500) verhindert werden. Weiter ist die Prozessierung aufgrund der immer gleichen Partikel extrem stabil.

Jede Schicht aus nebeneinander und bezüglich Orientierung und Position definiert angeordneten Stanzbutzen (Figur 5, 500) wird über einen Druck prozess (Figur 1) mit einem Einkomponenten-Wasserglasbinder (Figur 1, 106) benetzt. Das Einbringen des Binders kann über den Volumenstrom beim Druckprozess massenmäßig eingestellt werden. Weiter kann die Benetzung über Positionierung der Druckdüsen örtlich gesteuert werden, um eine gewünschte Benetzung sicherzustellen. Über eine Infrarotlampe, die das Baufeld überstreicht, wird in einem weiteren Prozessschritt der Wasserglas binder durch Wasserentzug ausgehärtet, und die Metallpartikel werden miteinander verbunden. Nach Absenken der Bauplattform (Figur 1, 102) kann eine weitere Schicht (Figur 1, 101) Stanzbutzen (Figur 5, 500) aufgebracht werden, welche unabhängig von der bereits existierenden Schicht (Figur 1, 108) positioniert und auch unabhängig davon mit Wasserglasbinder benetzt werden kann. So ist es durch stetiges Wiederholen möglich, dreidimensionale Bauteile mit jeweils einzigartiger Partikelstruktur und Benetzungsanordnung pro Bauteilschicht herzustellen. Wie bereits beschrieben, wird der gesamte Prozess zur Qualitätskontrolle optisch überwacht, und detektierte Fehler werden sofort eliminiert. Somit ist die Schichtstärke immer wie gewünscht eingeregelt, und die gedruckte Metallform ist für weitere Prozessschritte in jeder Schicht dokumentiert. Dies kann beispielsweise für die virtuelle Vorher sage von Eigenschaften auch in nachgelagerten Prozessen, wie dem Entkernen nach einem Gießprozess, von Bedeutung sein.

Ist das dreidimensionale Bauteil fertig gedruckt, wird der Kern entweder manuell oder in einem automatisierten Prozess aus dem Pulverbett entpackt, und die nicht mit Wasserglas aneinandergebundenen Stanzbutzen werden abgeschüttelt. Durch die definierte Geometrie des Formgrundstoffs (Figur 5, 500) und die sichere Prozessführung kommt es nicht zum Aneinanderhaken und Verkeilen einzelner Partikel, und Anhaftungen können vermieden werden. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem herkömm lichen Prozess mit natürlich gebrochenen Formgrundstoffen (Figur 2, 200) dar, in welchem der Prozess des Auspackens und des Lösens der Anhaftungen an den Formen eine Herausforderung für die geforderte technische Sauberkeit der Formen darstellt. Nicht korrekt angebundene Partikel würden sich beim Gießprozess lösen und können im Gussbauteil eingeschlossen werden. Ein flüsse auf die mechanischen Eigenschaften und Oberflächenfehler können die Folge sein.

Die anorganisch gebundenen Formen werden durch einen Nachhärteprozess im Ofen vor der Verwendung in einem Gießprozess auf gewünschte Festig keiten eingestellt und können dann nach dem Stand der Technik abgegossen werden. Besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Methode sind die verbesserte Maßhaltigkeit und die gute Vorhersagbarkeit von Anisotropie- und Oberflächeneigenschaften. Die Oberflächeneigenschaften können in allen Dimensionen prozessbedingt kontrolliert werden, und die Anisotropie tritt, sofern beabsichtigt, nur noch in Richtung des Schichtaufbaus auf. Da die Anisotropie durch die definierte Geometrie und Benetzung der Partikel aber vorhersagbar ist, kann diese prozessbedingt berücksichtigt werden. Als Folge sind im Vergleich zum Stand der Technik, wie bereits beschrieben, verbesserte Maßhaltigkeiten und Oberflächengüten bei gleichzeitiger Steigerung der Prozessstabilität möglich.

Anstelle von zylindrischen Stanzbutzen können beispielsweise auch längere zylindrische Prismen 1401 (Figur 14a), Dreiecksprismen 1402 (Figur 14b) oder Prismen mit quadratischem Querschnitt 1403 (Fig. 14c) verwendet werden.

Nicht gebundenes Material kann leicht recycelt werden. Über eine Kontroll siebung werden die sofort wiederverwendbaren Stanzbutzen (Figur 5, 500) einem Vorratsbehälter zugeführt und stehen für einen weiteren Druck wieder zur Verfügung. Die gebundenen Partikel können nach dem Guss mechanisch getrennt und von Binderresten befreit werden. Durch den höheren Schmelz punkt der Partikel gegenüber dem vergossenen Leichtmetall sind die Partikel nicht beschädigt, weiterhin maßhaltig und können wiederverwendet werden. Das Entfernen des spröden Wasserglases (Figur 1, 106) von den einzelnen Partikeln kann beispielsweise über mechanische Krafteinwirkung über eine Prallplatte bewerkstelligt werden, so dass das Wasserglas von den Partikeln abplatzt und anschließend über Wind-Sichten getrennt werden kann.

Beispiel 2: Lasersintern auf kubische Packung

Zur Herstellung eines Funktionsbauteils mit erhöhten Anforderungen bezüg lich Maßhaltigkeit und Festigkeitseigenschaften werden kubische Partikel (Figur 4, 400) mittels eines Lasersinterprozesses miteinander verbunden. Die zunächst stochastisch orientierten kubischen Einzelpartikel (Figur 4, 400) werden über Vibration (Figur 8, 801) auf einer Rüttelplatte energetisch angeregt und kommen in der energetisch günstigsten Anordnung zum Liegen. Die eingebrachte Energie der Rüttelplatte reicht nicht aus, um die Partikel erneut aus dieser energetisch günstigen Position herauszuhebeln. Über Verkippen der Rüttelplatte in zwei Dimensionen können die Partikel neben einanderliegend positioniert werden (Figur 8, 802) oder über eine Rüttelrinne, die einen Zuführkanal definiert, positionsgenau auf einer Bauplattform abgelegt werden (Figur 8, 800). Durch konsequente Anwendung dieses Prinzips ist die Bildung einer geschlossenen Partikelschicht auf der Bauplatt form mit aneinandergereihten kubischen Partikeln möglich (Figur 4b). Es entsteht eine hochdichte Schichtpackung. Durch positionsgenauen Energie eintrag mittels eines Laserstrahls werden im Anschluss innerhalb des so gebildeten Pulverbetts im Volumen des herzustellenden Körpers einzelne Partikel gezielt durch Verschmelzen der Kontaktflächen zwischen jeweils zwei Partikeln miteinander verbunden. Bestimmte Kontaktbereiche oder Grenzflä chen 700, 701 (Figur 7) von Partikeln 400 können beschichtet oder aufgeraut sein, um ein Sintern, Verkleben oder Verlöten durch lokale Lasereinwirkung zu erleichtern oder überhaupt erst zu ermöglichen.

Dieser Prozess wird durch Einsatz speziell präparierter Partikel mit Nuten oder Führungskanälen zur Durchleitung des Laserstrahls weiter verbessert (Figuren 6b, 6c, 6d). So wird durch intelligente Positionierung und Aneinanderreihung von Führungskanälen und Nuten der Laserstrahl gezielt geführt und durch geleitet. Auch ein Energieeintrag zu gewünschten konventionell nicht zu gänglichen Verbindungspunkten, die durch die aneinandergereihten Partikel selbst verdeckt werden, ist somit möglich. Bei Bedarf bringt der Laser nach Verbinden der Einzelpartikel in einer Ebene weitere geometrische Merkmale in eine Bauteilschicht ein. So können über diesen Prozess beispielsweise Kühl kanäle durch Einlasern von Nuten erzeugt werden (Figur 6b).

Durch konsequente Anwendung des Schichtaufbaus werden dreidimensionale Bauteile mit nahezu 100%iger Packungsdichte hergestellt. Diese weisen auf grund der hohen Packungsdichte Festigkeiten auf, die mit herkömmlichen 3D-Druckmethoden mit zufällig geformten Grundkörpern nur unter Inkauf nahme von Eigenspannungen und Verzug erreichbar sind. Ein weiterer durch die erhöhte Packungsdichte hervorgerufener Effekt ist die verbesserte Wärmeleitfähigkeit, die wiederum die mögliche Leistungsdichte für den Einsatz in Funktionsbauteilen, beispielsweise für die Gießereitechnik, erhöht.

Nach Fertigstellung des 3D-Bauteils wird dieses entpackt, und nicht gebunde ne Partikel werden nach dem Entfernen des Bauteils von der Bauplattform einem Sammelbehälter zugeführt. Dadurch, dass nicht gebundene Partikel während des Druckprozesses weder eine Temperaturbelastung noch eine chemische Modifikation erfahren haben, sind diese ohne Recyclingaufwand sofort wieder einsetzbar. Das Bauteil ist ohne Putzaufwand sofort einsatz bereit und kann direkt für eventuelle Nachfolgeoperationen verwendet werden. So sind eingedruckte Gewindegänge in Bohrungen aufgrund der erzielbaren kleinen Toleranzbänder beispielsweise ohne mechanische Nach arbeit sofort verwendbar.

Beispiel 3: Sortiertes Partikelkontinuum mit Blocksinterung

Für den Einsatz in der Gießereitechnik wird eine verlorene Form benötigt. Diese wird unter Verwendung eines sortierten Partikelkontinuums (Figur 4b), d. h. mehrerer Gruppen von Partikeln mit gruppenweise unterschiedlicher Form und/oder Größe, hergestellt, das durch einen thermischen Prozess an definierten Kontaktstellen verbunden wird, so dass eine kompakte Geometrie mit hoher Maßgenauigkeit (Figur 4b, Figur 5b) und einer hohen Oberflächen güte entsteht, die für den anschließenden Gießprozess geeignet ist. Zur Herstellung der komplexen Geometrie mit Hinterschneidungen werden sowohl kubische Partikel (Figur 4, 400) mit einer dünnen Beschichtung (Figur 13, 1300) aus einem niederschmelzenden Lot als auch unbeschichtete Partikel (Figur 13, 400) verwendet. Die über eine Rüttelrinne in definierter Lage vor liegenden Partikel werden über zwei Vereinzelungsschienen gefördert. Die zwei Vereinzelungsschienen sind in einer Linie mit entgegengesetzter Förder richtung angebracht. Die Förderrichtung der beiden Vereinzelungsschienen ist jeweils aufeinander zu gerichtet, und die Einzelpartikel (Figur 4, 400) werden auf einem im rechten Winkel dazu laufenden Förderband positioniert. Dies stellt sicher, dass durch gezielte Förderimpulse an einer der beiden Förder schienen auf dem Förderband eine Aneinanderreihung von Einzelpartikeln (Figur 8, 800) aus einer der beiden Förderschienen möglich ist. Durch Neben einanderlegen von linienförmigen Partikelsträngen in definierter Länge wird ein flächiges Partikelkontinuum / eine Partikelanordnung mit beschichteten und unbeschichteten Partikeln gebaut. Jedes Partikel, das in direktem Kontakt mit einem Nachbarpartikel mit Lotummantelung steht, wird im anschließen den thermischen Prozess mit diesem verbunden. Sowohl der Prozess der Partikelliniengenerierung als auch das Aneinanderreihen der einzelnen Partikellinien zu einer Fläche wird parallelisiert. Die einzelnen Flächen, be stehend aus Einzelpartikeln, werden in definierter Reihenfolge übereinander abgelegt, und es entsteht ein dreidimensionaler Pulverkuchen, der den gewünschten Körper, wenn auch ungebunden, bereits enthält (Figur 13b).

Der Pulverkuchen wird in einem Ofen auf eine Temperatur knapp oberhalb der Schmelztemperatur der Lotbeschichtung erhitzt. Jedes Partikel, das in direktem Kontakt mit einem beschichteten Partikel in Kontakt steht, wird durch diesen Prozess mit diesem verbunden. Alle unbeschichteten Partikel (Figur 13, 400), die nicht in direktem Kontakt mit einem beschichteten Partikel (Figur 13, 1300) stehen, bleiben vom Wärmeeintrag weit unterhalb der Schmelztemperatur der Partikel selber unbeeinflusst. Da die Wärmeausdeh nung der beschichteten (Figur 13, 1300) und der unbeschichteten Partikel (Figur 13, 400) aufgrund der im Verhältnis zum Volumen der Partikel sehr dünnen Beschichtung als gleich angenommen werden kann, entstehen beim Wärmeeintrag keine Spannungen im Bauteil. Im anschließenden Auspackprozess werden die ungebundenen Partikel (Figur 13, 400) durch Abheben des Körpers der Gießform von der Bauplattform entfernt. Durch Schwenken und Drehen in allen Raumrichtungen der Form rieseln nicht gebundene Einzelpartikel (Figur 13, 400) heraus und sammeln sich in einem Sammelbehälter. Da es möglich ist, dass sich beim Auspacken aufgrund von Bindungsfehlern oder mechanischer Krafteinwirkung unvorher gesehen auch beschichtete Partikel (Figur 13, 1300) lösen und diese sich mit unbeschichteten Partikeln vermischen können, werden im Anschluss alle gelösten Partikel einem Sortierprozess unterzogen.

Die geputzte und thermisch verbundene Form wird jetzt mit Schmelze gefüllt. Der heiße Gießwerkstoff kühlt an der Kontaktflache zur Form aufgrund der sehr guten Wärmeleitfähigkeit der Form rasch ab und bildet sehr schnell eine feste Randschale. Dieser Prozess läuft schneller ab als das Aufschmelzen der Bindungen zwischen den Einzelpartikeln der Form. Durch den stetigen Wär meeintrag durch das Gussbauteil in die Form erhöht sich die Temperatur in der Form aber stetig, und die Lotverbindungen zwischen den einzelnen Partikeln lösen sich. Dieser Effekt ist gewünscht und führt im Verlauf des Gießprozesses zu einer automatischen Entkernwirkung, welche nach her kömmlichen Methoden in einem nachgelagerten Prozess aufwendig nachge schaltet werden muss.

Aspekte der Erfindung

Im Folgenden werden Aspekte der Erfindung erwähnt, die jeweils für sich genommen oder in Kombination mit anderen Aspekten oder mit Merkmalen der Patentansprüche eine Ausführungsform der Erfindung bilden oder die Erfindung fortbilden können:

1. Materialsystem zur Herstellung von komplexen 3D-Bauteilen mit

Partikeln, deren Gestalt über mathematische Funktionen eindeutig beschreibbar und/oder determinierbar ist. la. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln,

dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, deren Gestalt und/oder Größe durch einen Herstellungsprozess determiniert ist.

2. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel ver wendet werden, deren Gestalt durch eine Konstruktionsprozess oder Herstellungsprozess bestimmt ist.

3. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass zylindrische Parti kel verwendet werden.

4. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass kubische Partikel verwendet werden.

5. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel mit hexagonalem Grundriss verwendet werden.

6. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oberflächliche geometrische Modifikationen aufweisen.

7. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel gezielt geformte Bohrungen aufweisen.

8. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel künstliche Erhöhungen auf der Oberfläche aufweisen.

9. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oberflächlich werkstoffbeeinflusst sind. 10. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oberflächlich beschichtet sind.

11. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus der Werkstoffgruppe Metalle, Kunststoffe, Keramik, Naturstoffe, Salze und Mineralien oder Mischungen daraus bestehen.

12. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine maximale Kantenlänge von 10 pm bis 50 cm aufweisen.

13. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel im Inneren weitere Funktionalstrukturen aufweisen.

14. Materialsystem zur Herstellung von 3D-Bauteilen mithilfe eines

Schichtbauprozesses mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel im Inneren elektrisch besonders leitfähige Bereiche aufweisen.

15. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, deren Gestalt und Größe über mathematische Funktionen eindeutig beschreibbar ist.

15a. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, deren Gestalt durch einen Herstellungsprozess bestimmt wird.

16. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel einzeln räumlich zusammengestellt werden.

17. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel schichtweise auf eine Bauplattform oder auf eine schon erstellte Schicht aufgelegt

werden.

18. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel zu einem kompletten Pulverkuchen zusammengestellt werden.

19. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel während eines Schichtbauprozesses zusammengestellt werden.

20. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel parallel zu einem Schichtbauprozess zusammengestellt werden und schichtweise verwendet werden.

21. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel gezielt selektiv miteinander verbun den werden.

22. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel miteinander verklebt werden.

23. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel selektiv verschmolzen werden.

24. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel selektiv verlötet werden.

25. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über einen Verbindungsprozess als gesamter Pulverkuchen verbunden werden.

26. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über einen Verbindungsprozess als gesamter Pulverkuchen versintert werden. 27. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über einen Verbindungsprozess als gesamter Pulverkuchen verlötet werden.

28. Verfahren zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über einen Verbindungsprozess als gesamter Pulverkuchen verklebt werden.

29. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung Partikel verwendet werden, deren Gestalt über mathematische Funktionen eindeutig beschreibbar ist.

29a. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung Partikel verwendet werden, deren Gestalt durch einen Herstellungsprozess bestimmt wird.

30. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über Vibrationen angeordnet wer den.

31. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über Vibrationen zu Schichten inner halb eines Schichtbauprozesses angeordnet werden.

32. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über Vibrationen zu Schichten paral lel zu einem Schichtbauprozess zusammengestellt werden und schichtweise verwendet werden.

33. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über Vibrationen und gerichtete Kräfte angeordnet werden. 34. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über Vibrationen und/oder magne tische oder gravitative Kräfte angeordnet werden.

35. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel über Absonderung von speziellen Düsen angeordnet werden.

36. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Partikel über Absonderung aus speziellen Düsen gezielt relativ zueinander angeordnet werden.

37. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsensysteme gleichzeitig und parallel den Pulverkuchen aufbauen.

38. Vorrichtung zur Herstellung von 3D-Bauteilen mit Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel selektiv auf einer Plattform abgelegt werden können und die selektive Anordnung verwendet wird, um ver schiedene Partikelsorten in einer Ebene anzuordnen.

Bezugszeichenliste

100 Druckkopf

101 Beschichter

102 Bauplattform

104 Baubehälter

105 Partikelmaterial

106 Tropfen

107 frisch erzeugte Schicht

108 bedruckte/verfestigte Schicht

200 Partikel mit unregelmäßiger Form

201 schüttungsbedingter Hohlraum

203 rundes oder sphärisches Partikel

204 Bereich dichter Packung 301 sphärisches Partikel in der ersten Ebene

302 sphärisches Partikel in der zweiten Ebene

303 sphärisches Partikel in der Zwischenebene

400 Partikel mit spezieller Formgebung

400a, 400b, 400c Kanten

401 Partikel der ersten Schicht/Ebene

402 Partikel der zweiten Schicht

402a, 402b, 402c Kanten

500 zylindrisches Partikel (Butze)

601 Wirkkanal für Schichtverbindung

602 Wirkverteilstruktur

603 Wirkkanal durch das Partikel

604 künstliche Erhöhung

605 Normalniveau/Oberfläche/Vertiefung

700 durchgängig beeinflusste Randschicht

701 lokale Beeinflussung

800 in die Packung integriertes Partikel

800a, 800b Grenzflächen

801 Vibration

802 auf die Schüttung zulaufendes Partikel

802a, 802b Grenzflächen

901 Hohlraum Reißverschlussbereich

902 Führungsschiene

1000 Partikeldüse auf Grundniveau

1001 Partikeldüse auf angehobenem Niveau

1002 Partikel auf Grundniveau

1003 Partikel auf angehobenem Niveau

1004 Absenkstelle für die Einpassung der Partikel in die Schüttung

1200 Partikel mit zwei Wirkkanälen für selektive Höhenwirkung - obere Lage

1201 Partikel mit Wirkkanälen - untere Lage

1202 Wirkkanal für Verbindung zwischen oberer und unterer Lage

1203 Wirkkanal für Verbindung nach unten

1300 Partikel mit spezieller Formgebung und Materialeigenschaften