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Title:
METHOD FOR SEPARATING A COMPONENT FROM A SUBSTRATE BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/105495
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for separating a component (1) from a substrate body (2), the component (1) being additively manufactured on the substrate body (2) and extending away from the substrate body in a build direction (7). In said method, the substrate body (2) and the component (1) are oriented during the separation process such that the build direction (7) has at least one directional component (7a) which coincides with the perpendicular direction (8), so that the component (1), when separated, already moves away from the substrate body (2) as a result of gravitational acceleration.

Inventors:
SCHLOTHAUER, Steffen (Sonnenstrasse 3b, Erdweg, 85253, DE)
CASPER, Johannes (Konradstr. 17, München, 85737, DE)
PESCHKE, Thomas (Sandbergstr. 48a, Puchheim, 82178, DE)
FESSLER-KNOBEL, Martin (Krumpenhofweg 5, München, 80639, DE)
LIEBL, Christian (Aurlfing 1, Bockhorn, 85461, DE)
LADEWIG, Alexander (Finner 6, Bad Wiessee, 83707, DE)
MAYER, Carmen (Fritz-Meyer-weg 55, Haus B App. 3/3, München, 81925, DE)
Application Number:
DE2018/000337
Publication Date:
June 06, 2019
Filing Date:
November 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MTU AERO ENGINES AG (Dachauer Straße 665, München, 80995, DE)
International Classes:
B23H7/02; B22F3/105; B23H1/10; B23H11/00
Domestic Patent References:
WO2013093150A12013-06-27
Foreign References:
DE102013218760A12015-03-19
US20150001093A12015-01-01
DE102015119746A12017-05-18
EP3360636A12018-08-15
Other References:
None
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Abtrennen eines Bauteils (1) von einem Substratkörper (2), welches Bauteil (1) an dem Substratkörper (2) generativ aufgebaut ist und sich in einer Auf- baurichtung (7) von dem Substratkörper weg erstreckt,

in welchem Verfahren der Substratkörper (2) und das Bauteil (1) bei dem Abtren- nen derart ausgerichtet sind, dass die Aufbaurichtung (7) zumindest eine Rich- tungskomponente (7a) hat, die mit der Lotrichtung (8) zusammenfällt, sodass sich das Bauteil (1) nach dem Abtrennen bereits aufgrund der Schwerebeschleunigung von dem Substratkörper (2) wegbewegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Substratkörper (2) und das Bauteil (1) bei dem Abtrennen derart ausgerichtet sind, dass die Aufbaurichtung (7) mit der Lotrichtung (8) einen Winkel (30) von höchstens 60°, bevorzugt höchstens 45°, einschließt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Abtrennen ein funkenerosi- ves Schneiden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem in einem Behälter (4), in dem das fun- kenerosive Schneiden in einem flüssigen Dielektrikum (5) vorgenommen wird, eine Auffangvorrichtung (9) angeordnet ist, welche das abgetrennte Bauteil (1) zu einem Boden (10) des Behälters (4) beabstandet aufnimmt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, bei welchem bei dem fimkenerosiven Schnei- den ein Draht (3) gewinkelt, bevorzugt senkrecht, zu seiner Längsrichtung durch eine Trennfläche (6) bewegt wird, entlang welcher das Bauteil (1) und der Sub stratkörper (2) voneinander getrennt werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Bauteil (1) und der Substratkörper (2) solchermaßen entlang einer Trennfläche (6) voneinander getrennt werden, dass jedenfalls ein Bereich der Trennfläche (6) schräg zu der Auf- baurichtung (7) liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Aufbaurichtung (7) jedenfalls den Bereich der Trennfläche (6) unter einem Schnittwinkel von mindestens 10° und höchstens 80° durchsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Substratkörper (2) ein Sub- stratkörperteil (2a) aufweist, auf dem als Teil des Substratkörpers (2) eine Trä- gerstruktur (2b) generativ aufgebaut ist, die vor dem Abtrennen des Bauteils (1) in das Bauteil (1) übergeht, wobei die Trennfläche (6) zwischen der Träger Struktur (2b) und dem Bauteil (1) liegt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Substratkör- per (2) eine im Zuge des generativen Aufbauens erzeugte Ausrichtungsstruktur aufweist, anhand welcher ein Abtrennwerkzeug für das das Abtrennen des Bauteils (1) ausgerichtet und/oder geführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem vor dem Abtren- nen und/oder während des Abtrennes und/oder nach dem Abtrennen mit einem Spülfluid gespült wird, und zwar durch einen sich in dem Substratkörper (2) selbst erstreckenden Spülkanal (31).

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem sich der Spülkanal (31) vor dem Ab- trennen des Bauteils (1) in dem Substratkörper (2) zu dem Bauteil (1) hin erstreckt, in dieser Erstreckung jedoch noch verschlossen endet und erst mit dem Abtrennen des Bauteils (1) geöffnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , bei welchem sich der Spülkanal (31) derart zu dem Bauteil (1) hin erstreckt und nach dem Abtrennen des Bauteils (1) derart mit dem Spülfluid gespült wird, dass das Spülen die Bewegung des Bauteils (1) von dem Substratkörper (2) weg begünstigt.

13. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1), bei welchem das Bauteil (1) zunächst an einem Substratkörper (2) generativ aufgebaut wird und dann in einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche abgetrennt wird. 14. Verfahren nach Anspruch 13 in Verbindung mit einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welchem der Spülkanal (31) durch spanhebende Bearbeitung nach dem generativen Aufbauen in den Substratkörper (2) eingebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 in Verbindung mit einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welchem der Spülkanal (31) während des generativen Aufbauens in dem Substrat- körper (2) zumindest in Form eines dann auszulösenden Opfermaterials veranlagt wird oder gleich frei bleibt.

Description:
VERFAHREN ZUM ABTRENNEN EINES BAUTEILS

VON EINEM SUBSTRATKÖRPER

BESCHREIBUNG Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen eines Bauteils von einem Substratkörper, das an dem Substratkörper generativ aufgebaut winde.

Stand der Technik

Generative Fertigungsverfahren erlauben nicht nur einen schnellen Aufbau von Prototypen, sondern es können bspw. auch aufgrund ihrer Geometrie anderweitig schwer herzustellen- de Bauteile bzw. Bauteile mit bestimmten Materialeigenschaften hergestellt werden. Das Bauteil wird dabei anhand eines Datenmodells schichtweise in einer Aufbaurichtung aufgebaut, indem ein zuvor formloser oder formneutraler Werkstoff selektiv verfestigt wird. Der Werkstoff kann bspw. in Pulverform Schicht für Schicht aufgebracht und bereichswei- se verfestigt werden, etwa durch Aufschmelzen, bspw. mittels Laserbestrahlung. Unabhängig davon im Einzelnen wird die erste Schicht des Bauteils, also das herstellungshistorisch zuerst verfestigte Volumenelement, typischerweise an einem Substratkörper verfestigt. Es kann sich bspw. um eine flächige Substratplatte handeln, auf der dann mehrere Bauteile nebeneinander simultan aufgebaut werden. Das Verbundensein von Bauteil und Substrat- köper kann während des Aufbaus auch insoweit von Interesse sein, als so einem Versatz bzw. je nach Geometrie auch einem Umkippen (Drehmomenten) vorgebeugt werden kann. Nach dem generativen Aufbau sind das Bauteil und der Substratkörper jedenfalls einstü- ckig miteinander.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteil- haftes Verfahren zum Abtrennen eines Bauteils von einem Substratkörper anzugeben, das an dem Substratkörper generativ aufgebaut wurde. Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst, werden der Substratkörper und das Bauteil beim Abtrennen also derart ausgerichtet, dass die Aufbau- richtung zumindest eine Richtungskomponente hat, die mit der Lotrichtung zusammenfällt, also vereinfacht gesprochen nach unten weist. Infolgedessen bewegt sich das Bauteil nach dem Abtrennen bereits aufgrund der Schwerebeschleunigung von dem Substratkörper weg. Das Bauteil muss bspw. nicht aufwendig mit einem Greifarm abgehoben werden, sondern fallt bzw. sinkt von selbst nach unten. Dies kann etwa hinsichtlich einer Automatisierung und damit insbesondere in einer Massenfertigung Vorteile bieten.

Die„Lotrichtung“ ist die Richtung der Schwerebeschleunigung und wird mitunter auch als Lot oder Vertikale bezeichnet. Sie zeigt nach unten, also auf die Erdoberfläche, und steht dabei senkrecht auf den Niveauflächen des Erdschwerefeldes. Die„Aufbaurichtung“ ist jene Richtung, entlang welcher der schichtweise Aufbau erfolgt bzw. erfolgt ist. Sie liegt senkrecht zu der Schichtenfolge, also senkrecht zu den Flächenrichtungen jeder Schicht, und weist dabei von dem Substratkörper weg. Die Orientierung von Substratkörper und Bauteil beim Abtrennen soll derart sein, dass zumindest eine Richtungskomponente der Aufbaurichtung mit der Lotrichtung zusammenfallt. Zerlegt man die Aufbaurichtung in dieser Orientierung also in einen vertikalen und einen horizontalen Anteil, soll der vertika- le Anteil ungleich Null sein, bspw. mindestens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % bzw. 60 % ausma- chen (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Die Aufbaurichtung kann auch im Gesamten mit der Lotrichtung zusammenfallen (100%).

Die Schwerkraft getriebene bzw. unterstützte Separation von Bauteil und Substratkörper kann insbesondere auch hinsichtlich der komplexen Bauteilgeometrie, welche der genera- tive Aufbau erlaubt, vorteilhaft sein. Der erforderliche Anpassungsbedarf eines Greifwerk- zeugs zum Abheben könnte nämlich einerseits vgl. hoch sein und dann andererseits, aufgrund der von Bauteil zu Bauteil veränderlichen Bauteilgeometrie nur sehr begrenzt An- wendung finden. Zudem können die komplexen und mitunter filigranen Bauteilgeometrien auch in erhöhtem Maß beschädigungsgefahrdet sein. Dies betrifft dann nicht nur das abge- trennte Bauteil, sondern auch weitere, bevorzugt auf demselben Substratkörper aufgebaute und noch nicht abgetrennte Bauteile; auch von diesen wird das abgetrennte Bauteil Schwerkraft getrieben weggefuhrt. Wie in der Stand der Technik-Würdigung, die ausdrücklich als Teil der Offenbarung zu betrachten ist, erwähnt, ist das Bauteil vor dem Abtrennen einstückig mit dem Substratkör- per. Die beiden sind also nicht zerstörungsfrei voneinander trennbar. Mit dem Abtrennen wird der Material verbünd lokal aufgetrennt (entlang einer Trennfläche, siehe unten). Der Substratkörper kann einerseits ein zuvor für sich hergestelltes, bspw. plattenförmiges Teil sein, auf dem dann generativ aufgebaut wird bzw. wurde. Andererseits kann der Substrat- körper aber auch seinerseits durch generativen Aufbau erzeugt werden bzw. worden sein, können also bspw. bei einem Aufbau aus einem Pulverbett zunächst mehrere Schichten großflächig verfestigt werden, auf denen dann als Substratkörper bzw. -platte das Bauteil aufgebaut wird.

Generell sind im Rahmen dieser Offenbarung„ein“ und„eine“ als unbestimmte Artikel und damit ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe immer auch als„mindestens ein“ bzw. „mindestens eine“ zu lesen. Dies illustrieren bspw. die bevorzugt in einer Mehrzahl auf dem Substratkörper aufgebauten Bauteile; umgekehrt ist im Allgemeinen bspw. auch ein Bauteil denkbar, das seinerseits auf mehreren Substratkörpem aufgebaut und entsprechend davon abzutrennen ist. Bevorzugt gibt es genau einen Substratkörper, von dem weiter be- vorzugt mehrere Bauteile abgetrennt werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen dem Abtrennverfahren und einem Herstellungsverfahren unterschieden wird, bei dem nach dem generativen Aufbau abgetrennt wird. Jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsicht- lich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden der Substratkörper und das Bauteil beim Abtrennen derart ausgerichtet, dass die Aufbau- und die Lotrichtung miteinander einen Winkel von höchstens 60°, bevorzugt höchstens 45°, miteinander einschließen. Auch klei- nere Winkel sind möglich, bspw. von höchstens 30° bzw. 15°; im Rahmen technisch übli- cher Genauigkeiten können die Richtungen auch zusammenfallen (0°), es können aber an- dererseits auch Untergrenzen bevorzugt sein, bspw. von mindestens 5° bzw. 10°. Generell, auch unabhängig von bestimmten Grad-Angaben, kann sich der Winkel während des Ab- trennens im Allgemeinen auch ändern, kann der Substratkörper während des Abtrennens also auch verkippt bzw. verschwenkt werden. Die hauptanspruchsgemäße Orientierung „beim Abtrennen“ soll jedenfalls dann gegeben sein, wenn das Bauteil vollständig abge- trennt wird, sich also vom Substratkörper löst. Bevorzugt ist die Orientierung statisch, wird also der Winkel zwischen Aufbau- und Lotrichtung während des Abtrennens nicht verändert, weiter bevorzugt bleibt er während des Abtrennens sämtlicher Bauteile von dem Sub- stratkörper konstant.

In bevorzugter Ausgestaltung des Abtrennverfahrens ist dieses ein funkenerosives Schnei- den, bevorzugt ein Drahterodieren bzw. Drahtschneiden. Es kann aber auch ein anderes funkenerosives Werkzeug Anwendung finden, etwa eine Trennscheibe als rotierende Elektrode (Scheibenerodieren). Bauteil und Substratkörper sind also bevorzugt jeweils aus einem elektrisch leitenden Werkstoff vorgesehen und werden für das Abtrennen in ein flüssiges Dielektrikum eingebracht, bspw. deionisiertes Wasser oder auch ein Erodieröl. Mit der hauptanspruchsgemäßen Orientierung„nach unten“ ergibt sich eine besonders vor- teilhafte Wechselwirkung dahingehend, dass das abgetrennte Bauteil dann in dem flüssigen Dielektrikum etwas gebremst absinkt, bspw. aufgrund von Reibung bzw. auch eines Auf- triebs. Das flüssige Dielektrikum wird so einerseits für das Abtrennen an sich genutzt und „federt“ dann andererseits auch die nachfolgende Aufnahme des Bauteils ab, dieses fallt nicht einfach nur auf eine Aufhahmevorrichtung, bspw. ein Förderband.

Im Allgemeinen kann das Abtrennen aber bspw. auch ein Sägen sein. Es kann z. B. in einer Flüssigkeit gesägt werden, die eben beschriebenen Vorteile lassen sich aber bspw. auch erreichen, wenn über einem Flüssigkeitsbecken gesägt wird, etwa einem Wasserbecken. Das herabfallende Bauteil wird dann in der Flüssigkeit gebremst und sinkt entsprechend gebremst ab.

In bevorzugter Ausgestaltung ist in einem Behälter, bspw. einer nach oben offenen Wanne bzw. einem Becken, in dem das flüssige Dielektrikum vorgehalten wird, eine Auffangvor- richtung angeordnet. Diese ist dabei derart in dem Behälter vorgesehen, dass sie das abge- trennte Bauteil zu einem Behälterboden, der das Behälterinnenvolumen nach unten be- grenzt, beabstandet aufhimmt (aber innerhalb des Dielektrikums). Dieser Abstand kann bspw. mindestens 50 mm, bevorzugt mindestens 100 mm, betragen, mit möglichen (davon unabhängigen) Obergrenzen bei bspw. höchstens 1000 mm bzw. 500 mm. Das Bauteil sinkt jedenfalls nicht bis auf den Behälterboden ab und gelangt so nicht in Erodierschlammablagerungen, die sich dort sammeln. Die Auffangvorrichtung kann während des Abtrennens statisch angeordnet sein, bspw. als Netz bzw. Gitter, von dem das bzw. die Bauteile dann nach dem Ausschleusen des Substratkörpers abgenommen werden (bevor- zugt wird die Auffangvorrichtung dazu ausgeschleust). Andererseits kann die Auffangvor- richtung aber eben auch als Förderband ausgebildet sein und bereits abgetrennte Bauteile ausschleusen, während andere Bauteile noch abgetrennt werden.

Wie bereits erwähnt, wird bevorzugt mit einem Draht geschnitten, dieser wird in bevorzugter Ausgestaltung gewinkelt zu seiner Längsrichtung entlang einer Trennfläche bewegt, also zwischen Bauteil und Substratkörper hindurchbewegt. Die Trennfläche ist jene Fläche, entlang welcher aufgetrennt wird, also die Schnittfläche zwischen Bauteil und Substratkör- per. Entlang der Längsrichtung hat der Draht seine Längenerstreckung, senkrecht dazu bspw. einen runden, insbesondere kreisrunden Durchmesser. Der Draht wird beim Schneiden„gewinkelt“ zur Längsrichtung bewegt, also jedenfalls nicht ausschließlich parallel dazu, bevorzugt mit einer zur Längsrichtung um mindestens 30°, 45° bzw. 60° verkippten Bewegungsrichtung, besonders bevorzugt kann eine zur Längsrichtung senkrechte Bewe- gungsrichtung sein (als Längsrichtung wird jene von zwei einander entgegengesetzten Drahtrichtungen betrachtet, die mit der Bewegungsrichtung den kleineren Winkel ein- schließt).

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden das Bauteil und der Substratkörper sol- chermaßen entlang einer Trennfläche voneinander getrennt, dass die Trennfläche jedenfalls bereichsweise schräg zur Aufbaurichtung liegt, die Aufbaurichtung also jedenfalls nicht senkrecht darauf steht. Die zumindest in einem Bereich, bevorzugt im Gesamten schräg orientierte Trennfläche kann bspw. insoweit vorteilhaft sein, als bei dem generativen Auf- bauen nicht beliebig Überhänge erzeugt werden können, es können bspw. um mehr als 45° nach außen geneigte Flächen kritisch sein, was aber im Einzelnen auch von dem jeweiligen generativen Fertigungsverfahren abhängt. Vorliegend werden die Möglichkeiten der Bau- teilorientierung beim Aufbauen erweitert, indem nicht senkrecht zu der Außenfläche des Bauteils, die mit dem Abtrennen freigelegt wird, aufgebaut wird, sondern eben schräg da- zu. Dazu wird zunächst eine per defmitionem als Teil des Substratkörpers betrachtete Trä- gerstruktur aufgebaut, vgl. das Ausfuhrungsbeispiel zur Illustration. Die zumindest bereichsweise schräg zur Aufbaurichtung liegende Trennfläche wird aus- drücklich auch unabhängig von der hauptanspruchsgemäßen Orientierung der Aufbaurich- tung„nach unten“ als Erfindung betrachtet und soll auch in dieser Form offenbart sein. Die schräg orientierte Trennfläche kann auch dann von Interesse und vorteilhaft sein, wenn die Aufbaurichtung beim Abtrennen eine der Lotrichtung entgegengesetzte Richtungskompo- nente hat. Dabei können gleichwohl Kombinationen mit anderen der offenbarten Merkma- le bevorzugt sein, kann also bspw. das Abtrennen im Allgemeinen auch ein Sägen sein, bevorzugt ist ein funkenerosives Schneiden, insbesondere ein Drahtschneiden. Es können insbesondere die nachstehenden Schnittwinkel (Anspruch 7) auch die Trägerstruktur ge- mäß Anspruch 8 auch unabhängig vom Hauptanspruch von Interesse sein.

In bevorzugter Ausgestaltung liegt die Trennfläche derart schräg zur Aufbaurichtung, dass diese zumindest einen Bereich der Trennfläche unter einem Schnittwinkel von mindestens 10°, weiter und besonders bevorzugt mindestens 20° bzw. 30° und (davon unabhängig) höchstens 80°, weiter und besonderes bevorzugt höchstens 70° bzw. 60°, durchsetzt. Der Schnittwinkel ist der kleinste zwischen Trennflächenbereich und Aufbaurichtung genom- mene Winkel (nicht der Winkel zur Flächennormalen). Generell ist die Trennfläche bevorzugt für sich plan, gilt dann also bspw. eine entsprechende Winkelbedingung über die ge- samte Trennfläche. Generell wird im Falle einer schrägen Trennfläche das Trennwerkzeug mit der„schrägen“ Bewegung bevorzugt vom Substratkörper weg bewegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Substratkörper ein Substratkörperteil auf, auf dem als Teil des Substratkörpers eine Träger Struktur generativ aufgebaut wird. Im Zuge des weiteren Aufbaus wird dann das Bauteil an die Träger Struktur angebaut, was ins- besondere auch das nachstehend diskutierte Herstellungsverfahren betreffend offenbart sein soll. Die schräg zur Aufbaurichtung liegende Trennfläche verläuft dann zwischen der Trägerstruktur und dem Bauteil, letzteres wird von der Trägerstruktur abgetrennt. Bevor- zugt wird das Trennwerkzeug, insbesondere ein Draht, in der schräg liegenden Trennfläche vom Bauteil weg bewegt. Das Substratkörperteil ist bevorzugt ein zuvor für sich herge- stelltes Teil, besonders bevorzugt eine Substratplatte. Das Substratkörperteil hat eine be- vorzugt plane Oberfläche, auf der aufgebaut wird, bevorzugt mit zur Oberfläche senkrecht liegender Aufbaurichtung. Zusammengefasst schafft also die Träger Struktur die schräge Orientierung der Trennfläche, die Träger Struktur kann bspw. in Keilform vorgesehen sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die ebenfalls auch unabhängig von der hauptan- spruchsgemäßen Orientierung„nach unten“ offenbart sein soll, bevorzugt jedoch in Ver bindung damit vorgesehen ist, weist der Substratkörper eine Ausrichtungsstruktur auf. An- hand dieser wird ein Abtrennwerkzeug, bevorzugt der Draht beim funkenerosiven Schnei- den, für das Abtrennen ausgerichtet und/oder geführt. Bevorzugt weist der Substratkörper als Ausrichtungsstruktur an seiner Oberfläche mit dem Bauteil daran mehrere Erhöhungen auf. Die Ausrichtungsstruktur kann vorteilhafterweise einerseits die Navigation des Schneidwerkzeugs deutlich vereinfachen, insbesondere hinsichtlich einer Automatisierung, und lässt sich andererseits im Zuge des generativen Aufbaus ohne maßgeblichen Mehr- aufwand mit erzeugen. Die Ausrichtungsstruktur hat eine vordefinierte Relativanordnung zu dem Bauteil.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die ebenfalls unabhängig von der hauptan- spruchsgemäßen Orientierung„nach unten“ offenbart sein soll, bevorzugt jedoch damit kombiniert wird, wird während des Abtrennens mit einem Spülfluid gespült. Dabei wird dieses Spülfluid durch einen Spülkanal zugeführt, der sich in dem Substratkörper selbst erstreckt. Im Vergleich zu bspw. einem gesonderten Spülschlauch, der gesondert gehand- habt und nahe der Trennfläche positioniert werden muss, kann bspw. der Aufwand redu- ziert sein. Zudem kann der sich in dem Substratkörper erstreckende Spülkanal bspw. auch automatisch passend zu dem Bauteil positioniert sein. Im Allgemeinen könnte ein Sub- stratkörper mit integriertem Spülkanal bspw. auch bei einem in Gasatmosphäre (insbeson- dere Luft) vorgenommenen Abtrennverfahren von Interesse sein, bei dem auch mit Gas (insbesondere Luft) gespült werden kann.

Bevorzugt findet der integrierte Spülkanal beim funkenerosiven Schneiden in dem flüssi- gen Dielektrikum Anwendung. Mit dem Spülfluid kann bspw. einerseits Erodierschlamm weggespült werden; es kann aber andererseits z. B. auch eine Strömung erzeugt werden, die das dann abgetrennte Bauteil von dem Substratkörper weg bewegt („wegspült“). Unab- hängig davon im Einzelnen kann als Spülfluid bevorzugt das flüssige Dielektrikum selbst genutzt und durch den Spülkanal gepumpt werden. Bevorzugt ist der Spülkanal Teil einer Kanalstruktur, gibt es also mehrere Kanäle, die gemeinschaftlich oder auch individuell mit Spülfluid versorgt werden können.

In bevorzugter Ausgestaltung erstreckt sich der Spülkanal vor dem Abtrennen des Bauteils in dem Substratkörper zu dem Bauteil hin, endet er jedoch noch in dem Bau- teil/Substratkörper-Materialverbund, ist er also noch geschlossen. Er wird erst mit dem Abtrennen des Bauteils geöffnet, also an dem geschlossenen Ende von der Trennfläche durchsetzt. Dies kann bspw. ein Spülen gezielt dort erlauben, wo auch der Erodierschlamm entsteht; zudem kann die Bewegung des Bauteils vom Substratkörper weg begünstigt sein, und schließlich ist der anfänglich verschlossene Spülkanal auch weniger verschmutzungs- trächtig.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere ei- nes Bestandteils einer Strömungsmaschine, bevorzugt eines Strahltriebwerks. Dabei wird das Bauteil an dem Substratkörper generativ aufgebaut und dann in einem vorliegend of- fenbarten Abtrennverfahren abgetrennt. Bezüglich des generativen Aufbaus wird zunächst auf die Stand-der-Technik-Würdigung und die weiteren Anmerkungen vorstehend verwie- sen. Ganz allgemein wird das Bauteil aus einem formlosen oder formneutralen Material aufgebaut, das bspw. mittels physikalischer Prozesse, etwa durch ein selektiv lokales Auf- schmelzen, in einen formfesten Zustand übergeführt wird. Im Allgemeinen kann ein mög- liches Fertigungsverfahren bspw. Auftragsschweißen sein, auch als DMD-Verfahren be- zeichnet ( Direct Metal Deposition). Bevorzugt wird aber aus einem Pulverbett aufgebaut, durch Schicht für Schicht bereichsweises Bestrahlen des pulverformigen Werkstoffs.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform (die im Allgemeinen auch unabhängig von der Orientierung„nach unten“, bevorzugt jedoch in Kombination damit von Interesse ist) wird der Spülkanal nach dem generativen Aufbauen durch spanhebende Bearbeitung in den Substratkörper eingebracht, also bspw. durch Bohren, Fräsen oder Räumen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform (die im Allgemeinen auch unabhängig von der Orientierung„nach unten“, bevorzugt jedoch in Kombination damit von Interesse ist) wird der Substratkörper generativ aufgebaut und dabei der Spülkanal zumindest veranlagt. Der Spülkanal kann also zunächst noch mit einem Opfermaterial aufgefüllt sein, das dann zum Freilegen des Spülkanals bspw. chemisch ausgelöst werden kann. Andererseits kann der Spülkanal bei dem generativen Aufbau auch gleich frei bleiben.

Kurze Beschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfiihrungsbeispielen näher erläutert, wo- bei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombinationen erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.

Im Einzelnen zeigt

Figur 1 in schematischer Darstellung Bauteile, die in erfindungsgemäßer Weise von einem Substratkörper abgetrennt werden;

Figur 2 in schematischer Ansicht Bauteile, die jeweils mit einer Träger Struktur auf ei- ner Substratplatte generativ aufgebaut werden;

Figur 3 in schematischer Darstellung Bauteile an einem Substratkörper, in dem sich ein

Spülkanal erstreckt.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert, wo- bei Figur 1 Bauteile 1 zeigt, die auf einem Substratkörper 2 generativ aufgebaut worden sind (bspw. in einem Pulverbettverfahren) und nun von diesem Substratkörper 2 abgetrennt werden. Das Abtrennen ist ein funkenerosives Schneiden mit einem Draht 3, vorliegend ist eine senkrecht zu dessen Längsrichtung liegende Schnittansicht dargestellt. Dazu wird der Substratkörper 2 mit den Bauteilen 1 in einem Behälter 4 platziert, der mit einem flüssigen Dielektrikum 5 gefüllt ist, bspw. deionisiertem Wasser oder auch einem Erodieröl. An den Draht 3 und den Verbund aus Substratkörper 2 und Bauteilen 1 wird eine Spannungsdiffe- renz angelegt, in Form von Spannungspulsen. Dies erzeugt Funken und das jeweilige Bau- teil la,b wird abgetrennt, wenn der Draht entlang einer Trennfläche 6 bewegt wird.

In der in Figur 1 gezeigten Situation ist ein erstes Bauteil la bereit abgetrennt, ein zweites Bauteil lb noch nicht. Eine Besonderheit besteht nun darin, dass der Substratkörper 2 mit dem Bauteilen 1 derart ausgerichtet ist, dass eine Aufbaurichtung 7, entlang welcher die Bauteile 1 auf dem Substratkörper 2 aufgebaut wurden, mit der Lotrichtung 8 zusammen- fällt, also nach unten zeigt. Folglich bewegt sich das abgetrennte Bauteil la Schwerkraft getrieben von dem Substratkörper 2 weg, sinkt es nämlich auf eine Aufhahmevorrichtung 9 ab. Die Aufhahmevorrichtung 9 ist vorliegend ein Gitter, das Bauteil la wird zum Boden 10 des Behälters 4 beabstandet aufgenommen und gelangt damit nicht in den sich dort sammelnden Erodierschlamm.

Figur 2 illustriert eine vorteilhafte Möglichkeit des generativen Aufbauens. Auf einem Substratköperteil 2a, vorliegend einer zuvor für sich hergestellten Substratplatte, wird für jedes der Bauteile la, b zunächst eine jeweilige Träger Struktur 2ba, bb aufgebaut, auf wel- cher dann das jeweilige Bauteil la,b aufgebaut wird. Im Vergleich zu der Variante gemäß Figur 1, bei welcher die Trennfläche 6 senkrecht zur Aufbaurichtung 7 liegt, kann mit den Trägerstrukturen 2ba, bb die jeweilige Trennfläche 6a, b schräg zur Aufbaurichtung 7 ange- stellt werden. Die Bauteile la,b werden damit ein Stück weit nach links verkippt, was erst den generativen Aufbau des gezeigten Viertelrings ermöglicht. Lägen die Trennflächen 6a, b nämlich senkrecht zur Aufbaurichtung 7, wäre am Ende der Überhang so groß, dass die Geometrie nicht mehr bzw. nur noch mit erheblichen Aufwand (Stützen aus Opferma- terial etc.) aufgebaut werden könnten.

Figur 3 illustriert zunächst eine weitere Möglichkeit zur Orientierung des Substratkörpers 2 mit den Bauteilen 1 beim Abtrennen. Die Aufbaurichtung 7 muss nicht zwingend wie in Figur 1 mit der Lotrichtung 8 zusammenfallen, sondern die beiden können auch einen Winkel 30 miteinander einschließen, der bevorzugt nicht mehr als 45° beträgt. Die Bauteile 1 können dann sequenziell von oben nach unten oder bevorzugt von unten nach oben abge- trennt werden. Die Aufbaurichtung 7 hat zumindest eine Richtungskomponente 7a, die mit der Lotrichtung 8 zusammenfällt. Die Figur zeigt ferner in dem Substratkörper 2 angeordnete Spülkanäle 31. Vorliegend ist jedem Bauteil 1 ein jeweiliger Spülkanal 31 zugeordnet, der mit dem Abtrennen des Bau- teils 1 geöffnet wird. Durch den jeweiligen Spülkanal 31 wird ein Spülfluid gepumpt, be- vorzugt das flüssige Dielektrikum 5 selbst. Die gezeigte Anordnung ist aber nicht zwin- gend, die Spülkanäle 31 könnten zusätzlich oder alternativ auch neben den Bauteilen 1 münden, ferner könnten sie sich auch dendritisch verzweigen und eine komplexere Kanal- Struktur bilden.

BEZUGSZEICHENLISTE

Bauteil 1 erstes Bauteil la zweites Bauteil lb

Substratkörper 2

Substratkörperteil 2a

Trägerstruktur 2b

Behälter 4 Flüssiges Dielektrikum 5

Trennfläche 6 jeweilige Trennfläche 6a, b

Aufbaurichtung 7

Richtungskomponente 7a Lotrichtung 8

Auffangvorrichtung 9

Boden 10

Winkel 30

Spülkanal 31