DE102017208520A1

DE102017208520A1 - Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung, Bauteil, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, und computerlesbares Medium

Info

Publication number: DE102017208520A1
Application number: DE102017208520.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Lehmann; Thomas Mueller; Maureen Harms; Thorsten Schröder
Original assignee: Premium Aerotec GmbH
Current assignee: Premium Aerotec GmbH
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2018-11-22
Also published as: US20230085738A1; CN110312585B; CN110312585A; CN115722684A; US12186993B2; US20200139436A1; EP3624968A1; WO2018210951A1; US11504771B2

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, und ein computerlesbares Medium. Bei einem ersten Verfahren wird eine flächige Komponente mit einer Vielzahl von Beulen ausgebildet. Bei einem zweiten Verfahren wird eine Stützstruktur mit mindestens einem Bogen ausgebildet, wobei der Bogen mit Bogenabschnitten, die im Wesentlichen in Aufbaurichtung des Objekts aufeinander zu laufen und sich in einer Spitze des Bogens treffen, gebildet wird. Bei einem dritten Verfahren wird eine Stützstruktur mit mindestens einer Strebe mit einer kleeblattartigen Querschnittsform ausgebildet. Bei einem vierten Verfahren wird eine Stützstruktur mit einer flächigen Komponente ausgebildet, wobei die flächige Komponente mit dem Objekt verbunden und in Aufbaurichtung des Objekts schräg vorwärts von dem Objekt abstehend ausgebildet wird. Bei einem fünften Verfahren wird eine Stützstruktur mit einer flächigen, sich im Wesentlichen längs der Aufbaurichtung des Objekts erstreckenden Komponente ausgebildet, wobei die flächige Komponente mit einer Vielzahl von Durchbrüchen ausgebildet wird. Bei einem sechsten Verfahren wird eine Stützstruktur mit einer flächigen Komponente ausgebildet, wobei die flächige Komponente mit dem Objekt verbunden und im Bereich eines Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt längs einer Kontur des Objekts mit einer Perforation und/oder einer Sollbruchkante versehen wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Bauteile, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, welche unter Zuhilfenahme derartiger Verfahren herstellbar sind. Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Medium aufweisend computerlesbare Anweisungen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Generative Fertigungsverfahren, oft auch als additive Fertigungsverfahren bezeichnet, werden verwendet, um dreidimensionale Objekte wie Halbzeuge, Prototypen oder Fertigbauteile herzustellen. Derartige Fertigungsverfahren sind auch unter den Bezeichnungen „3D-Drucken“ oder „Rapid Prototyping“ bekannt geworden. Mit derartigen Verfahren können mittels ein und derselben Vorrichtung unterschiedlichste, oft geometrisch sehr komplexe dreidimensionale Strukturen erzeugt werden, deren Herstellung mit konventionellen Verfahren wie materialabtragender Bearbeitung oder Gießverfahren mit hohem Aufwand verbunden ist oder sich nur schwierig realisieren lässt.
Bei einem beispielhaften generativen Fertigungsverfahren oder 3D-Druckverfahren wird das Objekt, zum Beispiel ein im Anschluss noch weiteren Bearbeitungsschritten zu unterziehendes Halbzeug, entlang einer Druckrichtung oder Aufbaurichtung Schicht für Schicht von unten nach oben aufgebaut. Beispielhaft kann dies in einem Pulverbettverfahren erfolgen, wobei das Ausgangsmaterial in Form eines Pulvers aufgebracht und schichtweise zum Beispiel mittels eines Lasers belichtet wird, um an den belichteten Stellen ein Sintern oder Schmelzen des Pulvers zu erzielen.
Bei einem derartigen schichtweisen Fertigungsverfahren stellen sich Fragen der Anbindung des zu erzeugenden Objekts an die Unterlage oder Trägerplattform, auf der gedruckt wird, und, gerade im Falle komplizierter Bauteile, die Frage einer eventuell erforderlichen Abstützung einzelner Objektabschnitte. Das zu erzeugende Objekt soll während des Herstellvorgangs in seiner Position verbleiben, soll nicht von der Unterlage abheben, und soll somit im Raum definiert fixiert werden. Die Erzeugung geometrisch genau definierter Konturen des Objekts, insbesondere in in Bezug auf die Wirkungsrichtung der Schwerkraft überhängenden Bereichen des Objekts, erfordert es, den Winkel, unter dem die überhängenden Abschnitte des Objekts bezüglich der Wirkungsrichtung der Schwerkraft überhängen, zu begrenzen - der überhängende Abschnitt darf also nicht zu „flach“ verlaufen - und/oder eine zusätzliche unterstützende Struktur vorzusehen, die die überhängenden Abschnitte stützt.
Zusätzliche Anforderungen können sich aus nachfolgenden Bearbeitungsschritten ergeben, wenn das gedruckte Objekt ein Halbzeug darstellt, das weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen wird, zum Beispiel einer Wärmebehandlung und/oder einer spanenden Bearbeitung. Hierbei ist es unerwünscht, dass sich eventuell abstehende Abschnitte des Objekts unter Wärmeeinfluss und unter der Wirkung z. B. des Eigengewichts verformen und/oder beim spanenden Bearbeiten derartiger abstehender Abschnitte zu schwingen beginnen und die Qualität der spanend bearbeiteten Oberfläche dadurch beeinträchtigt wird.
Die EP 3 026 638 A1 und die US 2016/0144574 A1 beispielsweise beschreiben ein Verfahren zur Anpassung eines 3D Druck-Modells, bei dem eine Schichtdarstellung des Objekts so angepasst wird, dass in überhängenden Bereichen der lokale Überhangwinkel unter einem vorbestimmten Schwellwert bleibt. Auf diese Weise sollen Strukturen geschaffen werden, die sich während des Druckprozesses selbst stützen.
Soll die angestrebte Objektgeometrie nicht verändert werden, können die „zu flach“ überhängenden Abschnitte mittels einer später wieder zu entfernenden Stützstruktur unterstützt werden. Beispielsweise kann dies mittels einer relativ filigranen und brüchigen Unterstützungsstruktur, bereitgestellt durch eine von der Firma Materialise, Leuven, Belgien angebotene Software namens „magics“, erfolgen.
Mit Blick auf Anbindungs- und Stützaspekte auf dem Gebiet der generativen Fertigung hat es sich herausgestellt, dass es wünschenswert sein kann, insbesondere den nachfolgenden Aspekten Rechnung zu tragen:

- das zu erzeugende Objekt soll sich möglichst wenig deformieren, jedoch auch nicht in sich reißen oder von der Unterlage abreißen;
- Stützstrukturen, die im fertigen Objekt nicht verbleiben sollen, sollen sich auf einfache Weise und mit geringem Aufwand entfernen lassen;
- die Unterstützung von Abschnitten des zu erzeugenden Objekts soll effektiv sein, d. h. Geometrieverzüge, Deformationen und Beeinträchtigungen der Qualität zuverlässig vermeiden;
- es soll möglichst wenig zusätzliches Material verbraucht werden, die Druckzeit soll sich möglichst wenig erhöhen, um die damit einhergehenden Kosten zu ersparen, und die Anbindung und/oder Abstützung soll sich möglichst zweckmäßig implementieren lassen;
- im Druckprozess gegebenenfalls eingetragene Wärme soll vorzugsweise effektiv abgeführt werden.

Je nach generativem Fertigungsverfahren und je nach der Geometrie des herzustellenden Objekts können eine, einige oder alle der vorstehend genannten Anforderungen zum Tragen kommen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, verbesserte Lösungen zur Anbindung und/oder Unterstützung von Objekten, die in einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt werden sollen, vorzuschlagen. Mit Blick auf eine, einige oder mehrere der vorgenannten Anforderungen an die Anbindung und/oder Unterstützung sollen hierbei Verbesserungen im Vergleich zu bisher bekannten Anbindungs- und Unterstützungslösungen erzielt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 3 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und/oder durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und/oder durch ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein erstes Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts vorgeschlagen, wobei eine Stützstruktur schichtweise aufgebaut wird, um das zu erzeugende Objekt mittels der Stützstruktur an eine Unterlage anzubinden. Hierbei wird die Stützstruktur mit einer flächigen, von der Unterlage abstehenden Komponente ausgebildet. Bei dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird die flächige Komponente mit einer Vielzahl von Beulen ausgebildet.
Indem eine Vielzahl von Beulen vorgesehen wird, wird die flächige Komponente der Stützstruktur in gewissem Umfang mit einer Elastizität und/oder plastischen Verformbarkeit ausgestattet, was eine erhebliche Verbesserung der Anbindung eines zu erzeugenden Objekts an die Unterlage ermöglicht. Generativ gefertigte Objekte können Spannungen unterliegen, die - etwa im Falle des 3D-Drucks mit Metallwerkstoffen - durch den Schweißprozess bedingt sein können. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Beulenstruktur kann vorteilhaft verhindert werden, dass derartige Eigenspannungen zu einer unerwünschten Verformung des Objekts führen oder es zu Rissen kommt. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Beulen wird zu diesem Zweck eine gewollte Verformung der Stützstruktur in einem gewissen Umfang zugelassen. Die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgeschlagene Stützstruktur ist somit nicht völlig starr, sondern weist eine Nachgiebigkeit auf, die durch entsprechende Gestaltung der Beulen zudem gesteuert werden kann. Die Stützstruktur kann insbesondere sich teilweise elastisch, aber auch teilweise plastisch verformen. Insbesondere die plastische Nachgiebigkeit der mit den Beulen ausgestatteten und gegenüber dem Objekt weniger steifen Stützstruktur trägt vorteilhaft dazu bei, eine plastische Verformung des Objekts zu vermeiden. Weitere Vorteile des ersten Verfahrens bestehen darin, dass nicht nur ein Abreißen oder eine Rissbildung in der Stützstruktur vermieden wird, sondern hierdurch auch die Prozesssicherheit gesteigert wird. Zudem lässt sich das erste erfindungsgemäße Verfahren in vergleichsweise einfacher Weise auf bereits bestehenden Systemen für die generative Fertigung implementieren.
Erfindungsgemäß wird ferner ein zweites Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts vorgeschlagen, bei dem zusätzlich eine Stützstruktur schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen zu erzeugenden überhängenden Abschnitt des Objekts mittels der Stützstruktur abzustützen. Die Stützstruktur wird hierbei mit mindestens einem Bogen ausgebildet. Der Bogen wird mit Bogenabschnitten ausgebildet, wobei die Bogenabschnitte im Wesentlichen in Aufbaurichtung des Objekts aufeinander zu laufen und sich in einer Spitze des Bogens treffen.
Eine Stützstruktur mit einem derartigen Bogen macht es möglich, relativ große Distanzen in Aufbaurichtung des Objekts in einfacher und sicherer Weise zu überbrücken. Besonders vorteilhaft ist dies in Fällen, in denen der zu erzeugende und zu unterstützende überhängende Abschnitt des Objekts eine relativ große Entfernung von der Unterlage, auf der das Objekt generativ gefertigt wird, aufweist, also in vergleichsweise großer Höhe über dieser Unterlage entstehen soll. Zudem trägt der mindestens eine Bogen zu einem materialsparenden Aufbau der Stützstruktur bei. Durch die Ausbildung des Bogens mit der Spitze, in der sich die Bogenabschnitte treffen, kann es in einfacher Weise vermieden werden, den Bogen selbst nahe der Spitze wieder abstützen zu müssen. Die Ausbildung des Bogens mit Spitze macht es möglich, dass sich der Bogen während des generativen Fertigungsprozesses selbst abstützt, überhängende Abschnitte des Bogens also einen kritischen Winkel nicht überschreiten. Ferner lässt sich der Bogen in relativ einfacher Weise, beispielsweise zum Zwecke der Platzersparnis, geometrisch anpassen.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass im Bereich der Spitze, in dem die Bogenabschnitte zusammenlaufen, die Geometrie des Bogens nicht notwendig mit einer scharfen Kante und/oder scharfen Kerbe ausgebildet wird, sondern mit einer Rundung zur Begrenzung der dort entstehenden mechanischen Spannungen versehen werden kann. Eine derartige Ausrundung kann in verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung bevorzugt sein. Eine mit geringen Radien zur Spannungsbegrenzung versehene Spitze des Bogens soll in diesem Zusammenhang als von dem Begriff „Spitze“ umfasst angesehen werden.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein drittes Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts vorgeschlagen, wobei zusätzlich eine Stützstruktur schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen zu erzeugenden Abschnitt des Objekts mittels der Stützstruktur abzustützen und/oder mindestens einen zu erzeugenden Abschnitt des Objekts zu stabilisieren. Die Stützstruktur wird hierbei mit mindestens einer Strebe mit einer kleeblattartigen Querschnittsform ausgebildet, wobei die Querschnittsform insbesondere eine Querschnittsform nach Art eines vierblättrigen Kleeblatts sein kann. Der mindestens eine Abschnitt kann insbesondere überhängend sein, wobei das dritte Verfahren auch auf nicht überhängende Abschnitte vorteilhaft Anwendung finden kann.
Mittels derartiger Streben kann das Objekt an eine Unterlage angebunden und kann/können ein zu erzeugender Abschnitt oder mehrere zu erzeugende Abschnitte des Objekts punktuell und massiv unterstützt werden. Einerseits wird durch die punktuelle Unterstützung Material zur Bereitstellung der Stützstruktur eingespart, insbesondere wenn eine flächige Unterstützung nicht benötigt wird. Andererseits kann mit der vorgeschlagenen Strebe dazu beigetragen werden, die angestrebte Geometrie des herzustellenden Objekts möglichst gut zu erreichen. Das Objekt wird bei dem generativen Aufbau gestützt, in der korrekten Position fixiert und ein Abheben des Objekts wird verhindert, ferner kann dem Objekt gebietsweise mehr Stabilität verliehen werden. Die vorgeschlagene Strebe ist zudem auch über große Distanzen, etwa in Aufbaurichtung des Objekts, insbesondere über große Höhen, effektiv. Die punktuelle Abstützung kann bereits bei der generativen Erzeugung des Objekts hilfreich sein, um fehlerbehaftete Objekte oder den Abbruch eines Fertigungszyklus (Druckjobs) zu vermeiden. Ferner wird es mit Hilfe der Strebe möglich, im Falle abstehender oder schwebender Abschnitte des Objekts deren Stabilität durch die Strebe zu unterstützen. Es gelingt mit dem dritten erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, ein Objekt zu erzeugen, das beispielsweise in einem nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt, bei dem es sich zum Beispiel um ein heißisostatisches Pressen handeln kann, keinen unzulässigen Verzug unter der Wirkung des Eigengewichts derartiger abstehender Abschnitte erfährt. Sofern sich darüber hinaus eine spanende Bearbeitung an den schichtweisen Aufbau des Objekts oder die Wärmebehandlung anschließt, und die Strebe nicht vor der spanenden Bearbeitung entfernt wird, kann die mindestens eine Strebe in vorteilhafter Weise abstehende oder auskragende Abschnitte des Objekts bei der Bearbeitung stabilisieren. Durch die hierdurch ermöglichte größere Stabilität kann vermieden werden, dass die abstehenden oder auskragenden Abschnitte während des spanenden Bearbeitungsprozesses in Schwingung versetzt werden. Vibrationen beim Zerspanen können somit minimiert werden. Optische Fehlstellen und/oder eine verminderte Qualität der spanend bearbeiteten Oberfläche, etwa durch „Rattermarken“, werden vermieden.
Darüber hinaus bietet die Strebe aufgrund ihrer kleeblattartigen Querschnittsform den Vorteil, dass bei der generativen Fertigung der Stützstruktur zusammen mit dem Objekt durch schichtweisen Aufbau derselben eine übermäßige Beanspruchung der benutzten Vorrichtung zur generativen Fertigung vermieden werden kann. Insbesondere kann verhindert werden, dass in einem Pulverbettverfahren eine Beschichterklinge in unerwünschter Weise übermäßig beansprucht wird. Eine derartige Beschichterklinge kann der kleeblattartigen Querschnittsform der Strebe relativ leicht und sanft folgen. Zudem trägt die kleeblattartige Querschnittsform zu einer optimierten Stabilität, insbesondere verbesserten Torsionssteifigkeit, der Strebe bei.
Erfindungsgemäß wird ferner ein viertes Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts vorgeschlagen. Hierbei wird zumindest zeitweise während des Aufbaus des Objekts zusätzlich eine Stützstruktur schichtweise aufgebaut, um mindestens einen zu erzeugenden überhängenden Abschnitt des Objekts mittels der Stützstruktur abzustützen. Die Stützstruktur wird bei dem vierten Verfahren mit einer flächigen Komponente ausgebildet, wobei die flächige Komponente mit dem Objekt verbunden und in Aufbaurichtung des Objekts schräg vorwärts von dem Objekt abstehend ausgebildet wird.
Indem die flächige Komponente der Stützstruktur in Aufbaurichtung des Objekts vorwärts von dem Objekt absteht, kann sie vergleichsweise nah an dem überhängenden Abschnitt des Objekts platziert werden, und muss sich nicht ausgehend von der Unterlage hin zu einem in größerer Höhe über der Unterlage zu erzeugenden überhängenden Abschnitt des Objekts erstrecken. Durch die Ausbildung der flächigen Komponente schräg vorwärts in Aufbaurichtung des Objekts kann ermöglicht werden, dass sich die flächige Komponente bei deren schichtweisem Aufbau eigenständig stützt, das heißt, die flächige Komponente kann derart ausgebildet werden, dass sie in Bezug auf die Wirkungsrichtung der Schwerkraft nicht zu flach verläuft, also nicht zu stark überhängt. Mit Hilfe der flächigen Komponente wird die Stützstruktur mit einer Stützfläche versehen, auf der eine andersartige Stütz-Teilstruktur oder Stützgeometrie in relativ geringem Abstand von dem zu erzeugenden überhängenden Abschnitt des Objekts aufgebaut werden können. Das Anbringen von Stützgeometrien zum Unterstützen von Objektkonturen wird somit erleichtert.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein fünftes Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts bereitgestellt. Hierbei wird eine Stützstruktur schichtweise aufgebaut, um mindestens einen überhängenden Abschnitt des zu erzeugenden Objekts mittels der Stützstruktur linienförmig abzustützen. Die Stützstruktur wird hierbei mit einer flächigen, sich im Wesentlichen längs der Aufbaurichtung des Objekts erstreckenden Komponente ausgebildet, wobei die flächige Komponente mit einer Vielzahl von Durchbrüchen ausgebildet wird.
Auf diese Weise kann eine wirkungsvolle Unterstützung des mindestens einen Abschnitts des zu erzeugenden Objekts mit Hilfe der flächigen Komponente entlang einer Linie erreicht werden, so dass geometrisch definierte Konturen beim Druck entstehen können. Mittels der Durchbrüche wird ferner Material für die Stützstruktur eingespart.
Erfindungsgemäß wird ferner ein sechstes Verfahren zum Herstellen eines Objekts mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts bereitgestellt, wobei eine Stützstruktur schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen Abschnitt des zu erzeugenden Objekts mittels der Stützstruktur abzustützen. Die Stützstruktur wird hierbei mit einer flächigen Komponente ausgebildet, wobei die flächige Komponente mit dem Objekt verbunden und im Bereich eines Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt, in dem die flächige Komponente an das Objekt angebunden wird, längs einer Kontur des Objekts mit einer Perforation und/oder einer Sollbruchkante versehen wird. Insbesondere kann der abzustützende Abschnitt überhängend sein.
Mit Hilfe der Ausbildung der flächigen Komponente der Stützstruktur mit einer Perforation und/oder einer Sollbruchkante lässt sich die flächige Komponente nach dem generativen Erzeugen des Objekts auf einfache Weise manuell entfernen, wodurch der Aufwand für nachfolgende Zerspanprozesse zur Beseitigung der Stützstruktur vermindert wird. Es verbleibt hierbei ferner nur wenig Rückstand der flächigen Komponente am Objekt, so dass lediglich kleine, nach dem Abtrennen der flächigen Komponente noch am Objekt verbleibende Reste der flächigen Komponente dann noch zu entfernen sind, wodurch der Aufwand zum Verputzen vermindert wird. Die Entfernung des Rückstands kann z. B. manuell erfolgen.
Die Perforation kann alternativ oder zusätzlich zur Materialersparnis und zu einem sicheren Fertigungsprozess beitragen. Die Perforation kann vorteilhaft, insbesondere bei Pulverbettverfahren, dazu beitragen, dass sich das als Ausgangsmaterial genutzte Pulver nicht oder weniger leicht am Übergang zwischen der flächigen Komponente der Stützstruktur und dem Objekt ansammelt, indem die Perforation ein Hindurchrieseln des Pulvers möglich macht. Pulververluste können somit vermindert werden.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus ein Bauteil, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, vorgeschlagen, wobei das Bauteil unter Zuhilfenahme eines der erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.
Zudem wird erfindungsgemäß ein computerlesbares Medium vorgeschlagen, wobei das computerlesbare Medium computerlesbare Anweisungen aufweist. Die computerlesbaren Anweisungen veranlassen bei Ausführung derselben auf einer Datenverarbeitungseinrichtung eine Vorrichtung oder Anordnung zur generativen Fertigung, welche die Datenverarbeitungseinrichtung umfasst oder mit dieser kommuniziert, dazu, mindestens eines der erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
Die Erfindung hilft insbesondere vorteilhaft, Kosten aufgrund abgebrochener Druckjobs sowie fehlerhafter oder ungenauer Objekte zu minimieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer Ausgestaltung des ersten Verfahrens wird zur Ausbildung der Beulen die flächige Komponente in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen jeweils mit einer Wellenform ausgebildet. Auf diese Weise kann eine Nachgiebigkeit durch elastische und/oder plastische Verformbarkeit der flächigen Komponente um mehr als eine Achse und/oder in mehr als eine Richtung bereitgestellt werden, was die Wirksamkeit der Stützstruktur für eine Anbindung des zu erzeugenden Objekts mit definierter und steuerbarer Nachgiebigkeit weiter steigert. Die Prozesssicherheit kann somit noch weiter erhöht werden.
Insbesondere kann in einer Ausgestaltung die flächige Komponente zur Bildung der Beulen zu beiden Seiten der Haupterstreckungsfläche der flächigen Komponente hin ausgebeult sein. Auf diese Weise gelingt es vorteilhaft, eine Nachgiebigkeit in der Haupterstreckungsfläche der flächigen Komponente zweckmäßig bereitzustellen.
Die Nachgiebigkeit, die mit Hilfe der Beulen bereitgestellt wird, kann insbesondere in einer durch elastische und/oder plastische Nachgiebigkeit bewirkten Verschiebbarkeit und/oder Verdrehbarkeit des Objekts in Bezug auf die Unterlage bestehen.
In einer Ausgestaltung des ersten Verfahrens wird die flächige Komponente in der Weise ausgebildet, dass die Haupterstreckungsfläche der flächigen Komponente, in Bezug auf die die Beulen definiert sind, im Wesentlichen eben ist. Auf diese Weise kann eine Nachgiebigkeit in dieser Ebene bereitgestellt werden.
Insbesondere kann in bevorzugten Ausgestaltungen des ersten Verfahrens die Stützstruktur in der Weise ausgebildet werden, dass die flächige Komponente im Wesentlichen aufrecht stehend auf der Unterlage aufgebaut wird. Hierbei kann die flächige Komponente insbesondere im Wesentlichen im rechten Winkel in Bezug auf die Unterlage auf dieser stehend aufgebaut werden. Andere Winkel sind jedoch ebenfalls denkbar.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des ersten Verfahrens werden die Spitzen der Beulen, oder eines Teils der Beulen, beim schichtweisen Aufbau der Stützstruktur weggelassen, mit anderen Worten, bei dieser Ausgestaltung wird die flächige Komponente mit Beulen ausgebildet, deren Spitzen gekappt sind. An der Stelle der wegfallenden Beulenspitzen kann die flächige Komponente dünner ausgebildet werden oder sogar jeweils einen Durchgang aufweisen. Auf diese Weise kann die Nachgiebigkeit der Stützstruktur zusätzlich beeinflusst werden.
In einer Ausgestaltung des zweiten Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem ersten Bereich der Stützstruktur eine Bogenstruktur mit dem mindestens einen Bogen ausgebildet wird, und dass in einem zweiten Bereich der Stützstruktur eine im Vergleich zu dem mindestens einen Bogen andersartige Stütz-Teilstruktur ausgebildet wird. Insbesondere kann die Stütz-Teilstruktur im Vergleich zu dem Bogen vergleichsweise filigran und/oder brüchig sein. Bei dieser Ausgestaltung werden die Bogenstruktur und die Stütz-Teilstruktur derart ausgebildet, dass die Bogenstruktur die Stütz-Teilstruktur trägt. Hierbei wird bei dem Aufbau des überhängenden Abschnitts des Objekts der überhängende Abschnitt von der Stütz-Teilstruktur flächig gegen die Bogenstruktur abgestützt. Auf diese Weise wird es möglich, den überhängenden Abschnitt auch größerflächig zu unterstützen, wobei die Stütz-Teilstruktur insbesondere aufgrund einer filigranen und brüchigen Ausbildung leicht entfernt werden kann. Die Stütz-Teilstruktur kann hierfür als eine im Vergleich mit den Bögen kleinteilige Gitterstruktur ausgebildet werden. Mit Hilfe der Bogenstruktur gelingt es, größere Abstände, die beispielsweise zwischen einer Unterlage und dem überhängenden Abschnitt überbrückt werden müssen, um den überhängenden Abschnitt zu stützen, zu überbrücken, ohne dass die Stütz-Teilstruktur über diese gesamte Distanz bereitgestellt werden muss. Gerade dann, wenn die Stütz-Teilstruktur filigran und brüchig ist, ist es vorteilhaft, wenn diese Stütz-Teilstruktur nur über eine begrenzte Länge bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird die Länge der Stütz-Teilstruktur in Höhenrichtung auf maximal etwa 50 mm begrenzt. Die Bögen ermöglichen also die Verkürzung der Stütz-Teilstruktur, wodurch diese effektiv wirken kann, um den überhängenden Abschnitt präzise zu unterstützen und die Genauigkeit der Objektgeometrie sicherzustellen. Der Einsatzbereich einer derartigen Stütz-Teilstruktur wird somit vorteilhaft erweitert. Auch wird nur für eine kürzere Stütz-Teilstruktur Material und Druckzeit benötigt. Für den Fall, dass Bauteilabschnitte flächig und über eine große Höhe unterstützt werden müssen, bietet diese Ausgestaltung mit der Bogenstruktur somit die Möglichkeit, einen großflächigen „Support“, der durch die Stütz-Teilstruktur bereitgestellt wird, zu verkürzen und diesem auf diese Weise mehr Stabilität zu geben. Fehlerbehaftete Objekte, oder ein Abbruch des generativen Fertigungsprozesses („Druckjobs“) aufgrund unzureichender Unterstützung, können vermieden werden.
Mit einer Bogenstruktur, bei der der Bogen mit Spitze ausgestaltet ist, kann vermieden werden, dass der Bogen selbst wieder eine Unterstützung erfordert. Ferner bietet die Ausgestaltung mit Spitze darüber hinaus im oberen Bereich des Bogens hinreichend Unterstützungsfläche für die andersartige Stütz-Teilstruktur. Es wird somit dafür gesorgt, dass die Stütz-Teilstruktur auch in einem gewissen Abstand von der Spitze noch effektiv verkürzt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Verfahrens wird die Stützstruktur mit mehreren Bögen ausgebildet, wobei die Bögen in mindestens zwei Stockwerken übereinander angeordnet ausgebildet werden. Die Bögen benachbarter Stockwerke werden hierbei miteinander verbunden ausgebildet. Auf diese Weise gelingt es, noch größere Distanzen, insbesondere größere Höhen, mit Hilfe der Bogenstruktur zu überbrücken. Hierbei ermöglicht die Anordnung der Bögen in zwei oder mehr Stockwerken, in den oberen Bereichen jedes der Bögen immer noch mit selbstaufbauenden, also sich selbst stützenden Bogenabschnitten zu arbeiten. Es kann vermieden werden, dass der Winkel zwischen der Wirkungsrichtung der Schwerkraft und dem Bogenabschnitt lokal so groß wird, dass der Bogen selbst unterstützt werden müsste. Mit einer Mehrzahl von Bögen, die in zwei oder mehr Stockwerken übereinander gestapelt aufgebaut werden, kann die Bogenstruktur somit eine relativ große Distanz überbrücken und eine brüchige Stütz-Teilstruktur wirkungsvoll verkürzen, ohne bei der generativen Erzeugung fehleranfällig zu sein.
Insbesondere kann die Bogenstruktur mit zwei Stockwerken, aber auch mit mehr als zwei Stockwerken realisiert werden. Bereits mit zwei Stockwerken kann auf relativ einfach Weise eine große Distanz überbrückt werden. Drei Stockwerke oder vier Stockwerke wären beispielsweise ebenfalls denkbar.
Insbesondere wird in einer Ausgestaltung des zweiten Verfahrens der Bogen, oder werden die Bögen des untersten Stockwerks der Bogenstruktur, ausgehend von einer Unterlage schichtweise aufgebaut.
Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung des zweiten Verfahrens können der Bogen, oder die Bögen, jeweils mit zwei zueinander symmetrischen Bogenabschnitten aufgebaut werden. Der Bogen, oder die Bögen, können in einer alternativen Ausgestaltung stattdessen asymmetrisch gestaltet werden. Eine symmetrische Ausbildung des Bogens bzw. der Bögen ist besonders einfach und schnell umsetzbar, wohingegen mit einer asymmetrischen Ausgestaltung gegebenenfalls auf ein eingeschränktes Platzangebot, das für die Bögen zur Verfügung steht, Rücksicht genommen werden kann, falls nötig.
Der Bogen, oder die Bögen, kann/können in weiteren Ausgestaltungen des zweiten Verfahrens derart ausgebildet werden, dass jeder der Bogenabschnitte als ein Abschnitt eines Kreisbogens ausgebildet wird, oder dass alternativ die Bogenabschnitte jeweils aus zwei oder mehr Kreisbogenabschnitten zusammengesetzt sind. Auf diese Weise kann wiederum die Bogengeometrie zur Platzersparnis, sowie zur Bereitstellung einer ausreichenden Aufstandfläche für die andersartige Stütz-Teilstruktur, variiert werden. Vorteilhaft kann es sein, die Bogenabschnitte jeweils mit ein bis zwei Kreisbogenabschnitten zu bilden, wodurch einerseits geometrische Anpassungsmöglichkeiten geschaffen werden, andererseits die Bogenstruktur so einfach wie möglich gehalten wird. Auf diese Weise kann eine schnelle und effektive Lösung zur Überbrückung größerer Distanzen bereitgestellt werden.
Vorzugsweise wird in Ausgestaltungen des zweiten Verfahrens der Bogen, oder werden die Bögen, in den Bereichen, in denen die Spitze(n) gebildet ist/sind, und/oder in Bereichen, in denen Bogenabschnitte auf der Unterlage oder einem anderen Bogen aufstehen, ausgerundet ausgebildet. Dadurch können Spannungen in der Nähe spitzer Kanten und Kerben in diesen Bereichen verringert werden.
Bei einer Weiterbildung des zweiten Verfahrens wird die Bogenstruktur in der Weise ausgebildet, dass Bogenabschnitte von Bögen eines der Stockwerke ausgehend von den Spitzen der Bögen des darunter liegenden Stockwerks aufgebaut werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass Bogenabschnitte der Bögen eines Stockwerks ausgehend von Außenseiten von Bogenabschnitten von Bögen des darunter liegenden Stockwerks der Bogenstruktur aufgebaut werden.
In einer Weiterbildung des dritten Verfahrens wird die Strebe derart ausgebildet, dass sie sich zwischen einer Unterlage und dem Abschnitt des Objekts erstreckt, oder wird die Strebe alternativ derart ausgebildet, dass sie sich zwischen dem Abschnitt des Objekts und einem anderen Abschnitt des Objekts erstreckt. Erstreckt sich die Strebe von einer Unterlage zu dem Abschnitt des Objekts, kann auf diese Weise der zu erzeugende Abschnitt bei dem generativen Fertigungsvorgang punktuell abgestützt werden und die Strebe zur Anbindung des Objekts an die Unterlage dienen. Auch kann mittels der Strebe eine wirksame Wärmeabfuhr während des Fertigungsprozesses bewirkt werden. Die Streben mit der kleeblattartigen Querschnittsform werden gemäß dieser Alternative somit ausgehend von der Unterlage oder Trägerplattform generativ schichtweise aufgebaut und „wachsen“ somit mit dem Objekt mit, können mit anderen Worten also mit auf die Unterlage gedruckt werden. Durch die Unterstützung, die durch die Streben bereitgestellt wird, kann die Erzeugung geometrisch definierter Konturen des Objekts unterstützt werden. Wird hingegen die Strebe zwischen zwei Abschnitten des Objekts aufgebaut, kann ebenfalls zum einen eine Stützung zumindest eines dieser Abschnitte während des generativen Fertigungsprozesses ermöglicht werden, zum anderen kann vorteilhaft eine derartige Strebe auch noch bei einem nachfolgenden spanenden Bearbeitungsvorgang innerhalb des Objekts verbleiben und die Abschnitte des Objekts gegeneinander stabilisieren. Auf diese Weise können Schwingungen des Objekts bei der spanenden Bearbeitung verringert werden, wodurch die erhaltene Oberflächenqualität verbessert wird. Zum Beispiel können „Rattermarken“ beim Befräsen vermieden und die Qualität des fertigen Objekts oder Bauteils weiter verbessert werden.
In Ausgestaltungen des dritten Verfahrens kann die Strebe langgestreckt und entlang der Erstreckungsrichtung der Strebe gerade oder geschwungen ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des dritten Verfahrens weist die Stützstruktur mehrere Streben auf, die schichtweise aufgebaut werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des dritten Verfahrens wird die Querschnittsform der Strebe mit mehreren, vorzugsweise vier, blattartigen Teilbereichen, die sich von einer Mitte der Querschnittsform nach außen erstrecken, ausgebildet. Hierbei schließen die Teilbereiche jeweils an deren von der Mitte entferntem Ende mit einer Kreisbogenform, insbesondere einer Halbkreisform, mit einem ersten Radius ab, wobei jeweils in Umfangsrichtung benachbarte Teilbereiche vermittelt über eine Kreisbogenform, insbesondere eine Viertelkreisform, mit einem zweiten Radius miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird eine Kleeblatt-ähnliche Form für den Querschnitt der Strebe bereitgestellt, die insbesondere für eine Beschichterklinge, etwa aus Gummi, schonend ist, da die Beschichterklinge sich relativ sanft über die mit einer derartigen Geometrie bereitgestellten Rundungen bewegen kann. Zudem stellt eine derartige Querschnittsform eine Strebe mit vorteilhafter Stabilität und Torsionssteifigkeit bereit.
In einer Ausgestaltung werden aneinander anschließende Stücke einer umlaufenden Außenkontur der Querschnittsform stets tangential ineinander übergehend ausgebildet. Mit dieser Ausgestaltung werden Kanten am Umfang des Strebenquerschnitts vermieden, was ebenfalls zu einer Schonung etwa der Beschichterklinge beiträgt.
Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung des dritten Verfahrens beträgt der zweite Radius etwa zwei Drittel des ersten Radius. Insbesondere sind hierbei Kreismittelpunkte, von denen ausgehend die Halbkreisformen jeweils durch den ersten Radius definiert werden, über die Mitte der Querschnittsform hinweg um einen Abstand, der etwa das Vierfache des ersten Radius beträgt, voneinander beabstandet.
In weiteren Ausgestaltungen des dritten Verfahrens wird/werden die Strebe(n) vor einer spanenden Nachbearbeitung des generativ erzeugten Objekts, oder am Ende oder nach der spanenden Bearbeitung, entfernt. Sollen die Streben zum Auffangen von Vibrationen während des Zerspanprozesses genutzt werden, wird/werden die Strebe(n) erst nach dem Zerspanen oder am Ende des Zerspanvorgangs von dem Objekt abgetrennt.
In einer Ausgestaltung des vierten Verfahrens wird die Stützstruktur ferner mit einer im Vergleich zu der flächigen Komponente andersartigen, insbesondere vergleichsweise filigranen und/oder brüchigen, Stütz-Teilstruktur ausgebildet. Die flächige Komponente und die Stütz-Teilstruktur werden hierbei in der Weise ausgebildet, dass die Stütz-Teilstruktur von der flächigen Komponente getragen wird und der überhängende Abschnitt des Objekts von der Stütz-Teilstruktur flächig gegen die flächige Komponente abgestützt wird. Auch bei dieser Ausgestaltung kann wiederum die Distanz, über die die andersartige und insbesondere filigrane, kleinteilige und/oder brüchige Stütz-Teilstruktur schichtweise aufgebaut wird, vorteilhaft vermindert werden. Die Stütz-Teilstruktur ist also nicht über die gesamte Höhe des Objekts von der Unterlage bis zu dem zu unterstützenden, überhängenden Abschnitt des Objekts aufzubauen. Herstellungszeit wird auf diese Weise erspart, zudem werden insbesondere in Fällen, in denen die Stütz-Teilstruktur feingliedrig und brüchig ausgebildet ist, eine hohe Genauigkeit der erzeugten Geometrie des generativ gefertigten Objekts ermöglicht. Mit einer nur begrenzten Distanz, über die die Stütz-Teilstruktur bereitgestellt wird, kann deren Reißen oder Verziehen vermieden werden. Auch kann Material, das sonst für die Stütz-Teilstruktur benötigt würde, eingespart werden. Mit einem hohen Verbrauch von Material und/oder Druckzeit einhergehende Kosten können somit vermieden werden. Die Länge der Stütz-Teilstruktur kann mit dieser Ausgestaltung in Höhenrichtung insbesondere auf maximal etwa 50 mm begrenzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des vierten und/oder sechsten Verfahrens wird die flächige Komponente derart aufgebaut, dass ihre Haupterstreckungsfläche in einem Winkel von zwischen etwa 40° und etwa 60° in Bezug auf eine Unterlage, oder alternativ in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 50° in Bezug auf eine Wirkungsrichtung der Schwerkraft, von dem Objekt absteht. Auf diese Weise kann vermieden werden, die flächige Komponente selbst während des generativen Fertigungsvorgangs, das heißt während deren schichtweisen Aufbaus, unterstützen zu müssen.
Vorzugsweise wird in einer weiteren Ausgestaltung des vierten, fünften und/oder sechsten Verfahrens die Geometrie der flächigen Komponente in einem Bereich, in dem die flächige Komponente mit dem Objekt verbunden wird, an eine Kontur des Objekts angepasst. Hierbei kann die Kontur des Objekts insbesondere gerundet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des vierten und/oder sechsten Verfahrens kann die flächige Komponente derart aufgebaut werden, dass sie nach ihrer Fertigstellung von dem Objekt zungen- oder lappenartig absteht.
Gemäß einer Weiterbildung des vierten und/oder fünften Verfahrens wird die flächige Komponente im Bereich eines Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt, in dem die flächige Komponente an das Objekt angebunden wird, längs einer Kontur des Objekts mit einer Sollbruchkante ausgebildet. Auf diese Weise kann das Entfernen der flächigen Komponente der Stützstruktur, nachdem diese ihren Zweck erfüllt hat, erleichtert werden. Insbesondere kann die Sollbruchkante beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die flächige Komponente nahe einer Oberfläche des herzustellenden Objekts, an der die flächige Komponente mit dem Objekt verbunden wird, mit einem verminderten Querschnitt versehen wird. Die flächige Komponente lässt sich somit zur Entfernung derselben relativ leicht manuell von dem fertiggestellten Objekt abschälen.
In einer weiteren Ausgestaltung des vierten und/oder fünften Verfahrens wird die flächige Komponente im Bereich eines Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt, in dem die flächige Komponente an das Objekt angebunden wird, längs einer Kontur des Objekts mit einer Perforation ausgebildet. Eine derartige Perforation kann ebenfalls die Entfernung der flächigen Komponente, nachdem diese ihren Zweck erfüllt hat, von dem Objekt vereinfachen. Der Aufwand für einen nachfolgenden Zerspanprozess wird verringert, da die flächige Komponente zu einem großen Teil bereits manuell entfernt werden kann. Nur geringe Rückstände der flächigen Komponente verbleiben hierbei am Bauteil, was auch den Aufwand beim Verputzen oder Entgraten vermindert. Zudem kann die Perforation der flächigen Komponente den weiteren Vorteil bieten, dass insbesondere bei Pulverbettverfahren ein Pulver, das das Ausgangsmaterial darstellt, durch die Öffnungen der Perforation hindurchrieseln kann und sich nicht in bestimmten Bereichen, beispielsweise in einem Winkel zwischen dem Objekt und der flächigen Komponente, ansammelt. Dies kann dazu beitragen, die Sicherheit während der generativen Fertigung unter Einsatz von Pulverwerkstoffen wie insbesondere oftmals reaktiver Metallpulver zu verbessern und hilft zudem auch, Materialverluste zu vermindern. Dies kann sich wiederum vorteilhaft auf die Fertigungskosten auswirken, da weniger des pulverförmigen Ausgangsmaterials verloren geht.
In einer Weiterbildung des vierten und/oder fünften Verfahrens kann die flächige Komponente im Bereich des Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt, in dem die flächige Komponente an das Objekt angebunden wird, längs einer Kontur des Objekts mit einer Perforation und einer Sollbruchkante ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des fünften Verfahrens kann die flächige Komponente in der Weise aufgebaut werden, dass die Durchbrüche rautenförmig ausgebildet werden. Rautenförmige Durchbrüche bieten den Vorteil, dass sie relativ steil gegenüber der Unterlage geneigte Flächen aufweisen können, flache Abschnitte vermieden werden, und dadurch die flächige Komponente mit den rautenförmigen Durchbrüchen sich wiederum von selbst ohne zusätzliche Unterstützung aufbaut. Zudem lassen sich rautenförmige Durchbrüche materialsparend verschachtelt anordnen.
In weiteren Ausgestaltungen des vierten, fünften und/oder sechsten Verfahrens kann die Perforation mit kreisförmigen oder ovalen oder rautenförmigen Öffnungen in der flächigen Komponente gebildet werden. Alternativ können zur Bildung der Perforation in der flächigen Komponente Öffnungen vorgesehen werden, deren Innenoberfläche einen Abschnitt einer Kugeloberfläche bildet. Eine Perforation beispielsweise mit ovalen Öffnungen kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die flächige Komponente schräg zur Aufbaurichtung des Objekts aufgebaut wird. Durch die ovale, beispielsweise elliptische Geometrie der Löcher kann eine sanftere Querschnittsveränderung der flächigen Komponente ermöglicht werden. Im Falle beispielsweise eines Pulverbettverfahrens, bei dem Flächen mit Hilfe eines Lasers zu belichten sind, wird ein abrupt gesteigerter Wärmeeintrag durch die ovale Ausgestaltung vermieden. Durch den Wärmeeintrag bedingte Risse können somit vermieden werden.
Die flächige Komponente des vierten, fünften und/oder sechsten Verfahrens wird insbesondere als ein Stützblech ausgebildet.
In einer Ausgestaltung des fünften Verfahrens wird die flächige Komponente im Wesentlichen senkrecht auf einer Unterlage oder Trägerplattform zwischen dem Objekt und der Unterlage oder Trägerplattform aufgebaut. Somit kann mit der flächigen Komponente eine effektive linienförmige Unterstützung erreicht werden.
Insbesondere die nachfolgend genannten Ausgestaltungen und Weiterbildungen können auf alle Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Anwendung finden.
In Ausgestaltungen der Erfindung wird zur generativen Fertigung des Objekts und der Stützstruktur ein Pulverbettverfahren benutzt. Es ist jedoch ebenso denkbar, das Objekt und die Stützstruktur mit anderen Verfahren, die dem Fachmann als solche für die generative Fertigung bekannt sind, zu erzeugen.
In Betracht kommen für die generative Fertigung in Ausgestaltungen der Erfindung insbesondere selektives Lasersintern (selective laser sintering, SLS), selektives Laserschmelzen (selective laser melting, SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (electron beam melting, EBM), bei welchen ein Ausgangsmaterial in Pulverform schichtweise auf eine Unterlage aufgebracht und mittels eines Lasers bzw. Elektronenstrahls bereichsweise bestrahlt wird.
Alternativ können jedoch für die generative (additive) Fertigung andere Verfahren, beispielsweise Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Heat Sintering (SHS), Fused Deposition Modelling (FDM), Laminated Object Manufacturing (LOM), Direct Ink Writing (DIW), Binder Jetting, Electron Beam Freeform Fabrication (EBF), Stereolithographie (SL) oder Rapid Plasma Deposition in Betracht kommen.
Insbesondere können in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Objekt und die Stützstruktur durch generative Fertigung aus einem Metallmaterial erzeugt werden. Das Objekt und die Stützstruktur werden, mit anderen Worten, somit durch 3D-Druck aus Metall hergestellt.
In weiteren Ausgestaltungen kommen als Metallmaterialien zur Bildung des Objekts sowie der Stützstruktur Metalle in Betracht, die ausgewählt werden können aus einer Gruppe umfassend Aluminium, Aluminiumlegierungen, Titan, Titanlegierungen, Stähle wie insbesondere nickelbasierte Stähle, oder Nickelbasislegierungen. Jedoch könnten auch weitere für das Objekt geeignete und mittels generativer Fertigungsverfahren verarbeitbare Metalle in Betracht kommen.
Wenngleich die vorliegende Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der generativen Fertigung des Objekts und der Stützstruktur aus Metall vorteilhaft Anwendung finden kann, ist eine Anwendung im Zusammenhang mit der Herstellung eines Objekts und einer Stützstruktur aus anderen Materialien, wie etwa geeigneten Kunststoffen oder keramischen Materialien, ebenfalls denkbar.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann nach der generativen Fertigung des Objekts das Objekt zusammen mit der Stützstruktur einer Wärmebehandlung, insbesondere einem heißisostatischen Pressen (HIP) unter Anwendung von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, unterzogen werden.
Ferner kann in weiteren Ausgestaltungen nach einer derartigen Wärmebehandlung das Objekt einer spanenden Bearbeitung unterzogen werden, wobei die Stützstruktur bereits vor der spanenden Bearbeitung, während der spanenden Bearbeitung oder am Ende oder nach der spanenden Bearbeitung entfernt werden kann. Falls während der Wärmebehandlung nicht benötigt, kann die Stützstruktur alternativ bereits direkt nach Abschluss des schichtweisen Aufbaus des Objekts entfernt werden.
Insbesondere können die flächigen Komponenten, der Bogen oder die Bögen, die Streben und die Stütz-Teilstruktur aus dem gleichen Ausgangsmaterial schichtweise aufgebaut werden wie das Objekt.
Hierbei ist vorzugsweise in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, dass die flächige Komponente, der Bogen oder die Bögen, und die Strebe oder die Streben, mit Hilfe einer Vorrichtung zur generativen Fertigung jeweils mittels der gleichen Verarbeitungsparameter schichtweise aufgebaut werden wie das eigentlich zu erzeugende Objekt. Hingegen wird die andersartige Stütz-Teilstruktur, die insbesondere filigran und/oder brüchig aufgebaut wird, unter Wahl von Verarbeitungsparametern schichtweise aufgebaut, die sich von den Verarbeitungsparametern für den Aufbau des Objekts, der flächigen Komponenten, der Bögen, und der Streben unterscheiden.
Insbesondere kann in Weiterbildungen der Erfindung die Stütz-Teilstruktur mit Hilfe der von der Firma Materialise, Leuven, Belgien, angebotenen Software „magics“ erstellt werden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehend genannten Ausgestaltungen und Weiterbildungen analog Anwendung auf das erfindungsgemäße Bauteil und das erfindungsgemäß bereitgestellte computerlesbare Medium finden können.
Ferner können mehrere oder alle der gemäß den ersten bis sechsten erfindungsgemäßen Verfahren und deren Ausgestaltungen vorgesehenen Stützstrukturen auch in Kombination miteinander in einem generativen Herstellverfahren Anwendung finden.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematisch dargestellte flächige Komponente einer Stützstruktur zur Anwendung in einem Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Stützstruktur mit einer flächigen Komponente, die mittels des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut wurde, perspektivisch;
3 einen Bogen mit zwei Bogenabschnitten, wobei jeder der Bogenabschnitte mit einem einzigen Kreisbogenabschnitt gebildet ist, zur Anwendung in einem Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 eine Stützstruktur mit einer Bogenstruktur und einer andersartigen Stütz-Teilstruktur, sowie einen Abschnitt eines Objekts, wie diese in einem Verfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, in einer Querschnittsansicht der Bogenstruktur;
5 eine Bogenstruktur einer Stützstruktur, sowie einen Abschnitt eines Objekts, die in einem Verfahren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden;
6 die Bogenstruktur, den Abschnitt des Objekts, sowie eine Stütz-Teilstruktur, die in einem Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel aufgebaut wurden, in einer zu der Darstellung der 5 entgegengesetzten Betrachtungsrichtung;
7 ein Objekt sowie eine mit Streben ausgebildete Stützstruktur, die in einem Verfahren gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
8 einen Abschnitt eines Objekts, sowie Teile einer Stützstruktur mit Streben, die in einem Verfahren gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
9 einen Abschnitt eines Objekts sowie Teile einer Stützstruktur mit Streben, die in einem Verfahren gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
10 einen Abschnitt eines weiteren Objekts, sowie Teile einer Stützstruktur mit Streben, die gemäß einem Verfahren gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
11 einen Abschnitt eines Objekts sowie Teile einer Stützstruktur mit Streben, die in einem Verfahren gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, in einer Seitenansicht;
12 eine Darstellung zur Illustration der Querschnittsform der Streben, wie sie bei dem Verfahren gemäß dem fünften, sechsten, siebten, achten oder neunten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen;
13 einen Abschnitt eines Objekts, sowie Teile von Stützstrukturen mit flächigen Komponenten und andersartigen Stütz-Teilstrukturen, die in einem Verfahren gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
14 einen Abschnitt eines Objekts sowie Teile einer Stützstruktur mit einer flächigen Komponente und einer Stütz-Teilstruktur, die in einem Verfahren gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
15 einen Abschnitt eines Objekts sowie eine flächige Komponente einer Stützstruktur, die in einem Verfahren gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, perspektivisch;
16 eine schematische Darstellung einer flächigen Komponente zur Anwendung in einem Verfahren gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
17 eine Querschnittsdarstellung der flächigen Komponente der 16;
18 eine Detailansicht D aus 17;
19 eine perspektivische Ansicht einer flächigen Komponente sowie eines Abschnitts eines Objekts, wie diese in einem Verfahren gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, wobei die flächige Komponente eine Perforation aufweist;
20 eine Detailansicht zur Illustration der in 19 gezeigten Perforation;
21 einen Abschnitt eines Objekts sowie einer flächigen Komponente einer Stützstruktur, die in einem Verfahren gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut wurden, wobei die flächige Komponente eine Perforation aufweist;
22 eine schematische Illustration zur Verdeutlichung der Positionierung von Öffnungen der Perforation, wie diese in 21 gezeigt ist;
23 eine weitere schematische Darstellung der Form einer Öffnung der Perforation der 21;
24 eine Stützstruktur mit einer flächigen Komponente, sowie einen Abschnitt eines Objekts, die in einem Verfahren gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel aufgebaut wurden, perspektivisch; und
25 eine Stützstruktur mit einer flächigen Komponente sowie mit Streben, und einen Abschnitt eines Objekts, die in einem Verfahren gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel aufgebaut wurden, perspektivisch.

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf das generative Fertigen eines Objekts als Halbzeug durch 3D-Druck desselben aus einem Metallmaterial erläutert. Es versteht sich aber, dass die Verfahren gemäß den nachfolgenden Ausführungsbeispielen auch im 3D-Druck mit anderen Ausgangsmaterialien Anwendung finden können.
Zur Illustration eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Objekts mittels generativer Fertigung aus einem Metallmaterial durch schichtweisen Aufbau des Objekts zeigt 1 ausschnittsweise eine flächige Komponente 4. Eine Haupterstreckungsfläche H, die in 1 zusätzlich durch Pfeile P verdeutlicht wird, ist im Wesentlichen eben. Die flächige Komponente 4 wird in einem generativen Fertigungsverfahren in Aufbaurichtung A schichtweise aufgebaut. Hierbei wird die flächige Komponente 4 mit einer Vielzahl von Beulen 5 ausgebildet. Die Beulen 5 stehen zu beiden Seiten der Haupterstreckungsfläche H, in 1 schematisch angedeutet, aus der Haupterstreckungsfläche H hervor. Die Beulen 5 werden gebildet, indem die flächige Komponente 4 in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen R1 und R2 jeweils mit einer Wellenform 6a bzw. 6b ausgebildet wird, siehe 1.
Bei der Fertigung eines in 2 nur angedeuteten Objekts 1, bei der sowohl das Objekt 1 als auch eine Stützstruktur 2, die die flächige Komponente 4 beinhaltet, schichtweise aufgebaut werden, wird das Objekt 1 über die Stützstruktur 2 an eine Unterlage 3, auf der der generative schichtweise Aufbau erfolgt, angebunden und somit gegenüber der Unterlage 3 fixiert und abgestützt. In 2 ist dargestellt, dass hierbei die flächige Komponente 4 von der Unterlage 3 aufrecht absteht, insbesondere im Wesentlichen entlang der Aufbaurichtung A, entlang der der schichtweise Aufbau des Objekts 1 und der Stützstruktur 2 erfolgt. Die Aufbaurichtung A entspricht bei dem ersten Ausführungsbeispiel einer vertikalen Richtung parallel und entgegengesetzt zu einer Wirkungsrichtung W der Schwerkraft, somit ist die Haupterstreckungsebene H der flächigen Komponente 4 im Wesentlichen senkrecht zur im Wesentlichen horizontalen Unterlage 3 ausgerichtet. Die flächige Komponente 4 ist über einen Fuß 7 an die Unterlage 3, die eine Trägerplattform bildet, angebunden.
Das Objekt 1 sowie die Stützstruktur 2 werden bei dem ersten Ausführungsbeispiel additiv aus einem Metallmaterial gefertigt. Hierbei unterliegen das Objekt 1 und die Stützstruktur 2 durch den Schweißprozess Spannungen. Mit Hilfe der Ausgestaltung der Stützstruktur 2 mit der flächigen Komponente 4 mit den Beulen 5 wird verhindert, dass aufgrund dieser Spannungen Risse insbesondere in der Stützstruktur 2 entstehen. Die Stützstruktur 2 fixiert das Objekt 1 gegenüber der Unterlage 3, verhindert unzulässige Deformationen des Objekts 1 aufgrund derartiger Spannungen, ist jedoch durch die Beulenstruktur hinreichend nachgiebig, um die Bildung von Rissen in der Stützstruktur 2 zu verhindern. Hierdurch wird die Prozesssicherheit beim Aufbau des Objekts 1 erheblich gesteigert, wobei eine derartige Anbindung mittels der Stützstruktur 2 sich einfach implementieren lässt. Mittels der Beulen 5 wird eine begrenzte Deformation der Stützstruktur 2 zugelassen.
Die flächige Komponente 4 bildet eine nachgiebige Struktur, die durch ihre Ausbeulung zu beiden Seiten der Haupterstreckungsfläche H eine Nachgiebigkeit in der ebenen Fläche H erzeugt. Die flächige Komponente 4 kann also in die durch die Pfeile P in 1 angedeuteten Richtungen beispielsweise etwas nachgeben. Durch Variieren der Stärke, d.h. Höhe oder Amplitude der Beulen 5, deren Anordnung und/oder durch Kappen von Beulenspitzen 8 (nicht dargestellt) kann die Nachgiebigkeit im Detail gesteuert werden. Sowohl eine Nachgiebigkeit durch Deformation in der Haupterstreckungsfläche H durch Dehnen oder Stauchen, als auch durch Verbiegen der flächigen Komponente 4 um eine Achse in der Haupterstreckungsfläche H, sind denkbar.
Durch Anbindung des Objekts 1 an die Unterlage 3 mittels der Stützstruktur 2 gemäß den 1 und 2 können auf effektive Weise die Nachteile einer zu starren wie auch einer zu nachgiebigen Anbindung des Objekts 1 vermieden werden.
Zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in 3 ein Bogen 15 schematisch dargestellt, wobei der Bogen 15 mit zwei Bogenabschnitten 16a, 16b gebildet ist. Die Bogenabschnitte 16a, 16b laufen in einer Aufbaurichtung A aufeinander zu und treffen sich in einer Spitze 17 des Bogens 15. Die Bogenabschnitte 16a und 16b verlaufen symmetrisch zu einer Mittelinie M15 des Bogens 15, wobei jeder der Bogenabschnitte 16a, 16b aus einem Abschnitt eines Kreisbogens mit dem Radius R16 gebildet ist. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht die Aufbaurichtung A im Wesentlichen einer vertikalen Richtung.
In 3 ist der Bogen 15 für das zweite Ausführungsbeispiel zweidimensional in einer Querschnittsansicht dargestellt, wobei es sich versteht, dass der Bogen 15 als ein dreidimensionaler Körper aufgebaut wird, der jedoch in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 3 im Wesentlichen konstant das in 3 gezeigte Querschnittsprofil aufweist.
Mit dem Bezugszeichen 11 sind in 3 ein mittels generativer Fertigung schichtweise zu erzeugendes Objekt, mittels des Bezugszeichens 13 eine Unterlage bezeichnet. Der Bogen 15 ist Bestandteil einer Stützstruktur 12 für einen überhängenden Abschnitt 11a des Objekts 11.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Bogen 15 ausgehend von der Unterlage 13 schichtweise aufgebaut. Um den überhängenden Abschnitt 11a, der in 3 von begrenzter seitlicher Ausdehnung ist, und beispielsweise bei diesem Ausführungsbeispiel schmal und lang geformt sein kann, gegenüber der Wirkung der Schwerkraft abzustützen, bildet in 3 der Bogen 15 eine Bogenstruktur 14 in einem ersten Bereich 12a der Stützstruktur 12. Auf der Bogenstruktur 14, in 3 im Bereich des oberen Endes des Bogens 15 nahe der Spitze 17, wird beim generativen, schichtweisen Aufbau der Stützstruktur 12 in einem zweiten Bereich 12b derselben eine kleinteilige, filigrane und brüchige Stütz-Teilstruktur 18, die in 3 nur schematisch angedeutet ist, auf Abschnitten der Außenseite des Bogens 15 schichtweise aufgebaut. Mittels der Stütz-Teilstruktur 18 kann der überhängende Abschnitt 11a des Objekts 11 flächig abgestützt werden. Ein großer Teil einer Distanz zwischen der Unterlage 13 und dem überhängenden Abschnitt 11a des Objekts 11 kann somit durch den Bogen 15 überbrückt werden, wodurch mittels der Stütz-Teilstruktur 18 der überhängende Abschnitt 11a präzise und genau abgestützt werden kann. Über kurze Distanzen ist eine derartige, verglichen mit dem Bogen 15 andersartige, filigrane und brüchige Stütz-Teilstruktur 18 zur flächigen Unterstützung effektiv.
In einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels könnte ein schmaler überhängender Abschnitt 11a des Objekts 11 ohne Zwischenschaltung der filigranen, brüchigen Stütz-Teilstruktur 18 direkt durch den oberen Bereich des Bogens 17 abgestützt werden.
Eine Wandstärke t des Bogens 15 kann beispielsweise 1,5 mm betragen. Die Bogenabschnitte 16a, 16b sind im Bereich der Spitze 17 vermittelt über eine in 3 zeichnerisch nicht näher dargestellte Ausrundung 17a auf der Innenseite des Bogens 15 verbunden, und die Spitze 17 selbst kann auf der Außenseite des Bogens 15 ebenfalls mit einer Rundung 17b versehen sein. Zudem können Rundungen 17c in Bereichen vorgesehen werden, in denen die Bogenabschnitte 16a, 16b auf der Unterlage 13 aufstehen. Durch das Anbringen von Radien zur Ausrundung können lokale Spannungen vermindert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts 21 mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts 21 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist in 4 illustriert. 4 zeigt, wie gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Stützstruktur 22 auf einer Unterlage 23, bei der es sich wiederum um eine Trägerplattform handelt, schichtweise aufgebaut wurde.
In einem ersten Bereich 22a der Stützstruktur 22 wurde eine Bogenstruktur 24 mit mehreren Bögen 25, 27, 29 schichtweise aufgebaut. Es sind drei Bögen 25 vorgesehen, die jeweils in sich symmetrisch aufgebaut sind und jeweils zwei Bogenabschnitte 26a und 26b aufweisen, die in einer Spitze 26c jeweils zusammenlaufen. Die Bogenabschnitte 26a, 26b laufen somit in Aufbaurichtung A aufeinander zu.
Der Bogen 27 ist ebenfalls in sich symmetrisch aufgebaut und weist zwei Bogenabschnitte 28a und 28b auf, die wiederum in Aufbaurichtung A aufeinander zu laufen und sich in einer Spitze 28c treffen. Der Bogen 29 ist ebenfalls in sich symmetrisch ausgebildet und weist zwei Bogenabschnitte 30a und 30b auf, die sich in einer Spitze 30c treffen.
Die Stützstruktur 22, siehe 4, ist in der Weise aufgebaut, dass die Bögen 25, 27, 29 in zwei Stockwerken 33 und 34 übereinander angeordnet sind. Hierbei bilden die nebeneinander aufgebauten Bögen 25 ein unterstes Stockwerk 33, dessen Bögen 25 direkt auf der Unterlage 23 schichtweise aufgebaut wurden, während die beiden verschieden hoch ausgebildeten Bögen 27 und 29 das nächste, oberhalb des Stockwerks 33 angeordnete zweite Stockwerk 34 bilden. Die Bögen 29 und 27 sind jeweils mit zwei Bögen 25 an deren jeweiliger Spitze 26c verbunden. Die Bögen 25, 27, 29 der Bogenstruktur 22 bilden eine stabile Stützkonstruktion, die in der Lage ist, einen vergleichsweise großen Abstand zwischen der Unterlage 23 und dem Objekt 21 in Aufbaurichtung A, also entlang der Vertikalen, zu überbrücken.
Die Stützstruktur 22 weist ferner einen zweiten Bereich 22b auf, wobei die Stützstruktur 22 in dem Bereich 22b mit einer im Vergleich zu den Bögen 25, 27, 29 andersartig ausgebildeten Stütz-Teilstruktur 38 ausgeführt ist. Die Stütz-Teilstruktur 38 ist vergleichsweise filigran und kleinteilig, und auf diese Weise in der Lage, den überhängenden Abschnitt 21a des Objekts 21 in großflächiger Weise zu unterstützen. Die Stütz-Teilstruktur 38 ist zudem derart schichtweise aufgebaut worden, dass sie relativ brüchig ist, was deren Entfernung, nachdem sie ihren Zweck erfüllt hat, erleichtert. 4 illustriert, wie mit Hilfe der Bogenstruktur 24 die Stütz-Teilstruktur 38 entlang der Aufbaurichtung A erheblich verkürzt wird. Die Stütz-Teilstruktur 38 muss also nicht den gesamten Abstand zwischen der Unterlage 23 und dem Abschnitt 21a des Objekts 21 ausfüllen, sondern die Bogenstruktur 24 und die Stütz-Teilstruktur 38 werden derart ausgebildet, dass die Stütz-Teilstruktur 38 von der Bogenstruktur 24 getragen wird und die Abstützung des Abschnitts 21a gegen die Bogenstruktur 24 erfolgt. Die Bögen 27 und 29 stellen hierfür jeweils einen Teil ihrer Außenseiten bereit. Durch deren bogenartige Gestaltung wird vorteilhaft die Stütz-Teilstruktur 38 erheblich verkürzt, wobei die Bogenabschnitte 28a,b und 30a,b derart aufgebaut werden, dass sie sich selbst stützen können, während sie schichtweise generativ erzeugt werden. Mit anderen Worten, beim Drucken der Bögen 27 und 29 müssen die Bögen 27, 29 nicht selbst unterstützt werden. Gleiches gilt auch für die Bögen 25 und deren Bogenabschnitte 26a,b. Durch Stapelung und Verschachtelung der Bögen 25, 27, 29 gelingt es, den flächigen „Support“, der durch die Stütz-Teilstruktur 38 erreicht wird, auch bei größerer Höhe über der Unterlage 23, und für die Abstützung umfangreicherer überhängender Abschnitte 21a, in ihrer Höhenerstreckung wirksam zu verkürzen. Material für die Stütz-Teilstruktur 38 wird eingespart, zudem kann der Abschnitt 21a des Objekts 21 vorteilhaft stabiler und genauer unterstützt werden, die Geometrie des Abschnitts 21a und dessen Position bleibt beim 3D-Druck besser erhalten, und Fehlerkosten durch Abbruch eines Fertigungszyklus oder durch ein fehlerbehaftetes Objekt werden vermieden.
Bei den Bögen 25, 27 und 29 der 4 sind die Bogenabschnitte 26a,b, 28a,b und 30a,b, wenngleich diese untereinander verschieden sind, jeweils aus zwei Kreisbogenabschnitten aufgebaut. Besonders deutlich wird dies in 4 für die Bögen 25 der untersten Etage 33, bei denen in deren oberem Bereich nahe der Spitze 26c ein geringerer Radius R26" vorgesehen ist, während der Radius R26' im unteren Bereich des Bogens 25 größer als R26" gewählt ist. Durch Variation der Radien der Kreisbogenstücke, aus denen die Bogenabschnitte 26a,b, 28a,b, 30a,b gebildet werden, kann eine geeignete lokale Neigung der Bogenabschnitte 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b eingestellt und zudem -je nach dem verfügbaren Platzangebot - auch Platz für die Bögen 25, 27, 29 eingespart werden. Bogenabschnitte, die jeweils mit maximal zwei Kreisbogenabschnitten gebildet sind, lassen sich vorteilhaft mit begrenztem Aufwand implementieren.
In 4 sind zusätzlich Bogenstücke 35 und 36 gezeigt, die von nach außen gerichteten Seiten des Bogenabschnitts 28a bzw. des Bogenabschnitts 30b des Bogens 27 bzw. 29 abstehend aufgebaut sind. Diese Bogenstücke vergrößern die für die Stütz-Teilstruktur 38 zur Verfügung stehende Trage- oder Stützfläche.
In Fußbereichen 25a, in denen die Bögen 25 von der Unterlage 23 ausgehend nach oben aufgebaut wurden, sind Ausrundungen vorgesehen. Zudem kann auch auf der Innenseite des Bogens 25, 27, 29 jeweils im Bereich der Spitze 26c, 28c bzw. 30c die durch das Zusammenlaufen der Bogenabschnitte 26a-b, 28a-b, 30a-b entstehende Kerbe mit einem Radius von bevorzugt zwischen etwa 0,5 mm und etwa 1,0 mm ausgerundet sein, um Spannungen zu vermindern. Eine Wandstärke t der Bögen 25, 27, 29 kann beispielsweise 1,5 mm betragen. Der Anschlussbereich der Bögen 27 und 29 an die Spitzen 26c kann derart gestaltet und ausgerundet werden, dass in diesen Anschlussbereichen die Wandstärke t in etwa erhalten bleibt oder zumindest nicht wesentlich unterschritten wird. Ausrundungen können ferner an Stellen vorgesehen werden, an denen die Bogenstücke 35, 36 an die Bogenabschnitte 28a bzw. 30b anschließen, um Kerbspannungen an diesen Stellen abzumildern.
Die 5 und 6 zeigen einen überhängenden Abschnitt 41a eines Objekts 41, wobei wiederum eine Stützstruktur 42 aufgebaut wurde, die eine Variante der Stützstruktur 22 der 4 darstellt und in einem ersten Bereich 42a eine Bogenstruktur 44 aufweist. 5 und 6 illustrieren, dass zwischen den beiden Bögen 27 und 29, zwischen deren zueinander gewandten Bogenabschnitten 30a und 28b, ein zusätzlicher, weiterer Bogen 45 aufgebaut wurde, wobei Bogenabschnitte 46a und 46b des Bogens 45, die sich in einer Spitze 46c treffen, von Außenflächen der Bogenabschnitte 28b bzw. 30a ausgehen. Ferner wird z. B. aus 5 auch ersichtlich, dass der Bogen 45 mit dessen Symmetrie- oder Mittelachse leicht gegen die Aufbaurichtung A geneigt sein kann.
Analog zu dem dritten Ausführungsbeispiel der 4 wird auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel der 5 und 6 eine filigrane und brüchige Stütz-Teilstruktur 48 in einem zweiten Bereich 42b der Stützstruktur 42 durch die mit den Bögen 25, 27, 29 und 45 gebildete Bogenstruktur 44 getragen. Die Bogenstruktur 44 weist, analog 4, ferner die beiden Bogenstücke 35 und 36 auf, wobei, siehe 5, insbesondere das Bogenstück 35 mit einer Krümmung in zwei Richtungen versehen ist. Zudem kann bei dem vierten Ausführungsbeispiel auf dem Bogenstück 36 ein weiterer, asymmetrischer Bogen 49 mit Bogenabschnitten 50a,b und einer Spitze 50c aufgebaut werden, für den die obigen Ausführungen zu den Bögen 25, 27, 29, 45, sofern sinnvoll, sinngemäß gelten. Mit Blick auf Ausrundungen in Bereichen, in denen Bogenabschnitte und/oder Bogenstücke aneinander anschließen, wird auf die obigen Ausführungen zu 4 verwiesen. Der Bogen 45 kann zudem als ein zusätzliches, drittes Stockwerk 47 der Bogenstruktur 44 ausbildend angesehen werden.
Bei den Ausführungsbeispielen der 3 bis 6 kann die Stütz-Teilstruktur 18, 38, 48 jeweils insbesondere mittels der von der Firma Materialise, Leuven, Belgien, angebotenen Software „magics“ erstellt werden. Die Bogenstruktur 14, 24, 44 kann beispielhaft eine vertikale Distanz von 50 mm oder mehr überbrücken.
Eine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel während eines schichtweisen Aufbaus eines Objekts 61 bei dessen generativer Fertigung ebenfalls schichtweise aufgebaute Stützstruktur 62 mit mehreren Streben 64 zeigt 7. Jede der Streben 64 erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Aufbaurichtung A des Objekts 61 von einer Unterlage 63 vertikal gerade aufwärts, sitzt auf der Unterlage 63 auf und stützt einen überhängenden Abschnitt 61a des Objekts 61 punktuell ab. Die Streben 64 erstrecken sich in 7 zwischen der Unterlage 63 und jeweils dem Abschnitt 61a.
Eine Querschnittsform 65 jeder der Streben 64 ist in 12 dargestellt. Die Querschnittsform 65 ist von kleeblattartiger Form, nach Art eines vierblättrigen Kleeblatts gebildet, und weist vier blattartige Teilbereiche 66a, 66b, 66c, 66d auf, welche sich von einer Mitte 67 der Querschnittsform 65 nach außen erstrecken.
Jeder der Teilbereiche 66a-d schließt an seinem von der Mitte 67 entfernten Ende 68a-d mit einer Halbkreisform 69a-d mit einem ersten Radius R69 ab, wobei der Übersichtlichkeit halber nur für die Halbkreisform 69a der Radius R69 in 12 eingezeichnet ist. In Umfangsrichtung U der Querschnittsform 65 jeweils benachbarte Teilbereiche 66a und 66b, 66b und 66c, 66c und 66d sowie 66d und 66a sind miteinander vermittelt über eine Viertelkreisform 70ab, 70bc, 70cd bzw. 70da verbunden. Die Viertelkreisformen 70ab, 70bc, 70cd und 70da weisen jeweils einen zweiten Radius R70 auf, der wiederum zur besseren Übersicht nur für die Viertelkreisformen 70ab, 70bc in 12 skizziert ist. Sämtliche aneinander anschließenden Teilstücke der umlaufenden Außenkontur der Querschnittsform 65, siehe 12, gehen tangential ineinander über, wodurch die Querschnittsform 65 keine Kanten oder scharfen Ecken in ihrer Außenkontur aufweist. Eine Beschichterklinge kann auf diese Weise wirkungsvoll geschont werden.
In 12 beträgt der zweite Radius R70 zwei Drittel des ersten Radius R69, mithin R69 = 1,5 R70. Kreismittelpunkte 71a, 71c und 71b, 71d, von denen ausgehend die Halbkreisformen 69a,c bzw. 69b,d jeweils durch den ersten Radius R69 definiert werden, weisen über die Mitte 67 der Querschnittsform 65 hinweg einen Abstand D69 auf. D69 beträgt in 12 das Vierfache des ersten Radius R69, somit D69 = 4 R69. Bei einem bevorzugten Beispiel kann R69 = 1,5 mm gewählt werden.
Bei dem in 7 illustrierten Ausführungsbeispiel kann das generativ erzeugte Objekt 61 nach dem vollständigen additiven Aufbau einer Wärmebehandlung, z. B. durch heißisostatisches Pressen, unterzogen werden. Bei dem Beispiel der 7 werden die Streben 64 anschließend, und vorzugsweise vor einer spanenden Nachbearbeitung, entfernt.
Eine Stützstruktur 82, die gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel während eines schichtweisen Aufbaus eines Objekts 81 bei der generativen Fertigung desselben schichtweise aufgebaut wurde, zeigt 8 ausschnittsweise. Das Objekt 81 kann zum Beispiel einen in 8 abschnittsweise angedeuteten Hauptkörper und einen oder mehrere davon abstehende(n) Körperbereich(e) aufweisen. Während einige Streben 84 der Stützstruktur 82 beispielsweise überhängende Abschnitte 81a des Hauptkörpers des Objekts 81 abstützen, können eine oder mehrere weitere der Streben 84 einen überhängenden Abschnitt 81b eines abstehenden Körperbereichs des Objekts 81 unterstützen. In 8 wurden die Streben 84 gemeinsam mit dem Objekt 81 schichtweise additiv aufgebaut und stehen im Wesentlichen vertikal, somit entlang der Aufbaurichtung A und parallel zu einer Wirkungsrichtung W der Schwerkraft, von einer Unterlage 83 gerade nach oben ab.
Die obigen Ausführungen zur Querschnittsform 65 der Streben 64, dargestellt in 12, gelten auch für die ebenfalls kleeblattartige Querschnittsform der Streben 84 in 8.
Eine weitere Stützstruktur 92, die gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel während eines schichtweisen Aufbaus eines Objekts 91 bei der generativen Fertigung desselben schichtweise aufgebaut wurde, zeigt 9, ebenfalls ausschnittsweise. Wiederum erstrecken sich Streben 94 der Stützstruktur 92 von einer Unterlage 93 insgesamt im Wesentlichen vertikal längs einer Aufbaurichtung A aufwärts zu einem plattenartigen Abschnitt 91a des Objekts 91, welcher schräg überhängend angeordnet ist und von den Streben 94 unterstützt wird. Das Objekt 91 ist bei dem siebten Ausführungsbeispiel mit mehreren langen, verzweigten und gebogenen Armen ausgebildet, jedoch in 9 nur ausschnittsweise abgebildet. Die Streben 94 können das Objekt 91 insbesondere auch bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung wirksam stützen.
Die obigen Ausführungen zur Querschnittsform 65 der Streben 64 gelten auch für die ebenfalls kleeblattartige Querschnittsform der Streben 94 der 9.
Der von den Streben 94 abgestützte Abschnitt 91a steht in der 9 schräg zur Unterlage 93. Bei dem siebten Ausführungsbeispiel ist der Anschluss jeder der Streben 94 an den Abschnitt 91a dadurch hergestellt worden, dass die Streben 94 jeweils geschwungen ausgebildet sind, insbesondere in einem oberen Bereich 94a derselben.
10 zeigt aussschnittsweise eine Stützstruktur 102, die in Übereinstimmung mit einem achten Ausführungsbeispiel während eines schichtweisen Aufbaus eines Objekts 101 schichtweise aufgebaut wurde. Das Objekt 101 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 10 mit einem Flansch 101b ausgebildet. Streben 104 der Stützstruktur 102 stützen überhängende Abschnitte 101a des Flansches 101b, und somit auch das Objekt 101, gegen eine Unterlage 103, auf der die generative Fertigung vorgenommen wird, ab. Die Streben 104 erstrecken sich in 10 im Wesentlichen vertikal entlang der Aufbaurichtung A und parallel zur Wirkungsrichtung W der Schwerkraft von der Unterlage 103 weg nach oben.
Auch die Querschnittsform der Streben 104 der 10 ist kleeblattartig ausgebildet, und es gelten die Ausführungen zur Querschnittsform 65 der Streben 64, siehe 12, mit Blick auf 10 in analoger Weise.
In 11 ist eine Stützstruktur 112 dargestellt, die gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel während eines schichtweisen Aufbaus eines Objekts 111 schichtweise aufgebaut wurde. Die Stützstruktur 112 stabilisiert generativ erzeugte Abschnitte 111a und 111b des Objekts 111 gegeneinander. Hierzu erstrecken sich Streben 114 der Stützstruktur 112 jeweils zwischen den Abschnitten 111a und 111b. Um die beiden Abschnitte 111a und 111b auf diese Weise stabilisierend zu verbinden, ist jede der beiden in 11 skizzierten Streben 114 entlang ihrer Längsrichtung gekrümmt ausgebildet. Eine Unterlage 113, auf der der schichtweise Aufbau des Objekts 111 und der Stützstruktur 112 vorgenommen wurde, sowie eine Aufbaurichtung A, sind ebenfalls in 11 angedeutet.
Mittels der Streben 114 kann somit eine Stabilisierung etwa des Abschnitts 111b gegen die Unterlage 113 erreicht werden, was sich etwa bei einem nachfolgenden heißisostatischen Pressen wiederum als vorteilhaft erweisen kann. Vorteilhaft stabilisieren die Streben 114 die Abschnitte 111a und 111b zudem während einer im weiteren Fertigungsprozess erfolgenden spanenden Bearbeitung gegeneinander. Ein Schwingen oder Vibrieren der Abschnitte 111a, 111b relativ zueinander wird somit vermieden oder verringert. Die erzielte Qualität der spanend bearbeiteten Oberflächen des Objekts 111 kann auf diese Weise weiter verbessert werden. Insbesondere wird es möglich, „Rattermarken“ beim Befräsen des Objekts 111 zu vermeiden.
Auch die Querschnittsform der Streben 114 der 11 ist kleeblattartig ausgebildet wie oben für die Querschnittsform 65 der Streben 64 im Detail ausgeführt.
Während bei den Ausführungsbeispielen der 8, 9 und 10 jeweils nach dem schichtweisen Aufbau des Objekts 81, 91, 101 und der Stützstruktur 82, 92, 102 eine Wärmebehandlung, etwa durch heißisostatisches Pressen, erfolgen kann und die Stützstruktur 82, 92, 102 nach der Wärmebehandlung vor oder im Zuge einer spanenden Bearbeitung entfernt wird, verbleibt die Stützstruktur 112 bei dem neunten Ausführungsbeispiel gemäß 11 sowohl während einer derartigen Wärmebehandlung als auch während der spanenden Bearbeitung mit den Abschnitten 111a und 111b verbunden. Auf diese Weise kann die Stützstruktur 112 ihre Stabilisierungsfunktion während der spanenden Bearbeitung erfüllen. Die Stützstruktur 112 mit den Streben 114 wird bei dem Ausführungsbeispiel der 11 erst nach dem Zerspanvorgang oder an dessen Ende von dem Objekt 111 abgetrennt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts 121 mittels generativer Fertigung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel illustriert 13. Das in 13 nur teilweise gezeigte Objekt 121 weist einen abstehenden Teil auf, der in 13 beispielhaft die Form einer Lasche mit einer Öffnung oder einem Auge aufweist. Der abstehende Teil steht im Wesentlichen waagerecht von einer im Wesentlichen senkrechten Außenfläche des Objekts 121 ab und bildet somit einen überhängenden Abschnitt 121a des Objekts 121. Auch in 13 ist eine Aufbaurichtung A, entlang der der schichtweise Aufbau des Objekts 121 erfolgt, eingezeichnet.
Die Stützstruktur 122 wird ebenfalls in Aufbaurichtung A zumindest zeitweise während des generativen Aufbauens des Objekts 121 schichtweise aufgebaut und dient der Unterstützung des Abschnitts 121a, welcher sich in einem Winkel von etwa 90 Grad in Bezug auf die Aufbaurichtung A erstreckt. Die Aufbaurichtung A entspricht der vertikalen Richtung und ist somit parallel zur Wirkungsrichtung W der Schwerkraft. Der Abschnitt 121a kann sich daher beim schichtweisen Aufbau nicht selbst stützen.
Der Abschnitt 121a wird bei dem Verfahren gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel in größerer Höhe über einer in 13 nicht eingezeichneten Unterlage aufgebaut. Eine entlang der Aufbaurichtung A begrenzte Höhenerstreckung der Stützstruktur 122 wird in 13 dadurch erzielt, dass die Stützstruktur 122 eine als ein Stützblech ausgebildete flächige Komponente 124 aufweist. Die flächige Komponente 124 wird schichtweise während der Erzeugung des Objekts 121 aufgebaut, d.h. mitgedruckt. Der Aufbau der flächigen Komponente 124 erfolgt in der Weise, dass die flächige Komponente 124 in einem Bereich 125 mit dem Objekt 121 verbunden ist und zudem in Aufbaurichtung A schräg vorwärts von dem Objekt 121 absteht. In Bezug auf die Aufbaurichtung A und die zu dieser parallele Wirkungsrichtung W der Schwerkraft beträgt ein Winkel ϑ, unter dem eine Haupterstreckungsfläche der flächigen Komponente 124 sich erstreckt, zwischen etwa 30 Grad und etwa 50 Grad, höchstens etwa 53 Grad. Mit anderen Worten, in Bezug auf eine im Wesentlichen horizontale Unterlage ist diese Haupterstreckungsfläche in einem Winkel ϑ' von zwischen 40 Grad und 60 Grad, mindestens etwa 37 Grad, geneigt. Mit einer solchen Winkelwahl kann vermieden werden, die flächige Komponente 124 selbst wiederum abstützen zu müssen.
Das Objekt 121 der 13 ist mit einem abgerundeten Querschnitt ausgebildet, und kann eine langgestreckte Form in vertikaler Richtung aufweisen. 13 zeigt, dass die flächige Komponente 124 in dem Übergangsbereich 125, in dem sie an das Objekt 121 anschließt und mit diesem verbunden ist, an die Außenkontur des Objekts 121 geometrisch angepasst ist, somit dieser gerundeten Außenkontur folgt, und sich nach vollständigem Aufbau der flächigen Komponente 124 zungen- oder lappenartig von dem Objekt 121 abstehend erstreckt.
Die flächige Komponente 124 trägt auf ihrer in 13 nach oben gewandten Seite eine Struktur 128, welche dem flächigen Abstützen des überhängenden Abschnitts 121a dient, sich selbst auf der flächigen Komponente 124 abstützt, und im Vergleich mit der flächigen Komponente 124 andersartig ausgebildet ist. Die Struktur 128 wird nachfolgend als Stütz-Teilstruktur 128 bezeichnet, bildet einen Bestandteil der Stützstruktur 122, und wurde bei dem Verfahren gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel derart schichtweise aufgebaut, dass die Stütz-Teilstruktur 128 einen relativ brüchigen und filigranen Aufbau aufweist.
Indem die flächige Komponente 124 vorgesehen wird, kann die zur Flächenunterstützung genutzte Stütz-Teilstruktur 128 vorteilhaft verkürzt werden. Die Stütz-Teilstruktur 128 muss also nicht auf einer womöglich in vertikaler Richtung, somit in Aufbaurichtung A, weit entfernten Unterlage aufgebaut werden. Auf diese Weise gelingt eine präzise flächige Abstützung des Abschnitts 121a. Ein Verformen oder Reißen der Stütz-Teilstruktur 128 wird vermieden, zudem kann Material und Druckzeit für diese eingespart werden.
Eine weitere Stützstruktur 122' für einen weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten überhängenden Abschnitt des Objekts 121, die der Stützstruktur 122 ähnlich ist, ist in 13 ebenfalls skizziert, wobei die Stützstruktur 122' wiederum eine flächige Komponente 124' aufweist, die analog der Komponente 124 von dem Objekt 121 absteht, in einem Bereich 125' eines Übergangs der Komponente 124' zu dem Objekt 121 mit dem Objekt 121 verbunden ist, und eine Stütz-Teilstruktur 128' trägt.
Die Stützstrukturen 122 und 122' der 13 sind bei dem schichtweisen Aufbau derselben im Bereich 125, 125' längs einer Kontur des Objekts 121 mit einer Perforation 129 bzw. 129' versehen worden. Die Perforation 129, 129' vermeidet zum Einen bei Pulverbettverfahren ein Ansammeln von pulverförmigem Ausgangsmaterial in einem Eckbereich zwischen dem Objekt 121 und einer Oberseite der flächigen Komponente 124 bzw. 124'. Zum Anderen kann die Perforation 129, 129' das Abtrennen der flächigen Komponente 124, 124' erleichtern, wenn diese nicht mehr benötigt wird. Das Abtrennen kann zum Beispiel entlang der Perforation 129, 129' manuell erfolgen, etwa durch Abbrechen, wodurch eine spätere spanende Bearbeitung zur Entfernung verbleibender Reste der flächigen Komponenten 124, 124' sowie das Verputzen bzw. Entgraten erleichtert werden.
Eine Stützstruktur 132, die bei einem Verfahren zur Herstellung eines Objekts 131 mittels generativer Fertigung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt, zeigt 14. Die Stützstruktur 132 weist eine flächige Komponente 134 und eine Stütz-Teilstruktur 138 auf, wobei die flächige Komponente 134 in einem Bereich 135 mit dem Objekt 131 verbunden ist. 14 zeigt, dass die geometrische Form der flächigen Komponente 134, insbesondere im Bereich einer Außenkante 134a derselben, zur Anpassung an einen zu unterstützenden überhängenden Abschnitt 131a des Objekts 131 variiert werden kann. Auch bei dem elften Ausführungsbeispiel ist eine Perforation 139 im Bereich 135 vorgesehen. Das Ausführungsbeispiel der 14 stellt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 13 dar, so dass ergänzend auf die Ausführungen zu 13 verwiesen werden kann.
Die leicht entfernbaren Stütz-Teilstrukturen 128, 128' und 138 in den 13, 14 können beispielsweise mit Hilfe der Software „magics“, die von der Firma Materialise, Leuven, Belgien, angeboten wird, generiert werden.
15 illustriert ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts 141 mittels generativer Fertigung gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel, welches wiederum eine Variante des zehnten Ausführungsbeispiels darstellt. Wiederum ist eine Stützstruktur mit einer flächigen Komponente 144 vorgesehen, wobei die flächige Komponente 144 ebenfalls eine Perforation 149 längs einer Kontur des Objekts 141 aufweist und eine in 15 nicht gezeigte brüchige Stütz-Teilstruktur analog den Strukturen 128, 128', 138 trägt. Eine Außenkante 144a der flächige Komponente 144 wurde bei dem Verfahren gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass die flächige Komponente 144 zwei ausgeprägte, vorstehende zungenartige Teilbereiche 144b und 144c aufweist.
In Varianten der zehnten bis zwölften Ausführungsbeispiele kann, in Übereinstimmung mit einem dreizehnten Ausführungsbeispiel, statt der Perforation 129, 129', 139, 149, oder zusätzlich zu der Perforation 129, 129', 139, 149, eine flächige Komponente 154 im Bereich 155 eines Übergangs derselben zu einem zu erzeugenden Objekt, in dem die flächige Komponente 154 mit dem Objekt verbunden ist, mit einer Sollbruchkante 156 ausgebildet werden. Die Sollbruchkante oder Sollbruchstelle 156 kann ein manuelles Abschälen der flächigen Komponente 154, wenn diese nicht mehr gebraucht wird, vom Objekt vereinfachen.
Eine flächige Komponente 154 in Übereinstimmung mit dem dreizehnten Ausführungsbeispiel ist in den 16 bis 18 skizziert, wobei es sich versteht, dass die flächige Komponente 154 wie bei den Ausführungsbeispielen der 13 bis 15 gemeinsam mit dem in 16-18 nicht gezeigten Objekt schichtweise aufgebaut wird. Die flächige Komponente 154 ist als ein Stützblech ausgebildet und beispielhaft im Wesentlichen mit der Form eines Kegelstumpf-Mantelabschnitts versehen, siehe 16. Einen Querschnitt B-B durch die flächige Komponente 154 zeigt 17, wobei wiederum ein Neigungswinkel ϑ der flächigen Komponente 154 gegen die Wirkungsrichtung W der Schwerkraft eingezeigt ist. Für den Winkel ϑ gelten die obigen Ausführungen zu 13.
Ein Detail D aus 17 zeigt 18. Über eine Fläche 157 ist die flächige Komponente 154 im Übergangsbereich 155 mit dem (in 18 ebenfalls nicht gezeigten) generativ herzustellenden Objekt verbunden. Hierfür ist die flächige Komponente 154 im Bereich 155 an die Kontur des herzustellenden Objekts angepasst. Die Sollbruchkante 156 wird in der Weise bereitgestellt, dass die flächige Komponente 154 im Bereich 155 und somit in der Nähe einer Oberfläche des Objekts, an der die flächige Komponente 154 über die Fläche 157 mit dem Objekt verbunden wird, mit einem verminderten Querschnitt 160 versehen wird.
Auf einer in Aufbaurichtung A gesehen unteren Seite der flächigen Komponente 154 ist diese im Bereich 155 mit einer Ausrundung mit einem Radius R161 versehen. Auf der entgegengesetzten, in Aufbaurichtung A gesehen oberen Seite der flächigen Komponente 154, auf der die flächige Komponente 154 mit der Wirkungsrichtung W der Schwerkraft den spitzen Winkel ϑ einschließt, weist die flächige Komponente 154 im Bereich 155 einen Rücksprung 162 auf, dessen Grund mit einer Ausrundung mit Radius R162 versehen ist. Der Radius R161 ist erheblich größer als der Radius R162. Beispielsweise kann R161 = 1,0 mm und R162 = 0,2 mm gewählt werden. Bei gleichzeitig hinreichend großer Fläche 157, über die die Verbindung der flächigen Komponente 154 mit dem Objekt erfolgt, kann der verminderte Querschnitt 160 nahe der Fläche 157 erzielt werden und ermöglicht eine einfache Entfernung der Komponente 154, nachdem diese ihren Zweck erfüllt hat.
Die Perforation 129, 129', 139, 149 wie zu den 13-15 weiter oben beschrieben, kann dadurch erreicht werden, dass die flächige Komponente 124, 124', 134, 144 im Bereich der Perforation mit einer Vielzahl von entlang einer Linie angeordneten Öffnungen versehen wird, die bei dem schichtweisen Aufbau der flächigen Komponente 124, 124', 134, 144 gebildet werden. Die Öffnungen können im Querschnitt zum Beispiel kreisförmig, oval oder rautenförmig sein, oder die Öffnungen können eine Innenoberfläche aufweisen, die jeweils als ein Abschnitt einer Kugeloberfläche ausgebildet wird.
Ein bevorzugte Variante der Perforation ist in den 19 und 20 unter Bezugnahme auf ein vierzehntes Ausführungsbeispiel gezeigt. 19 zeigt eine flächige Komponente 174 einer Stützstruktur, die bei einem Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts 171 zum Einsatz kommt. Längs einer Kontur des Objekts 171 ist die flächige Komponente 174 in einem Bereich 175, in dem sie an das Objekt 171 angebunden ist, mit einer Perforation 179 versehen, wobei die flächige Komponente 174 zur Bildung der Perforation 179 eine Vielzahl von Öffnungen 180 aufweist. Der besseren Übersicht halber sind nur einige der Öffnungen 180 mit Bezugszeichen versehen. Eine Innenoberfläche 181 der Öffnungen 180 ist jeweils als ein Abschnitt einer Kugeloberfläche ausgebildet. 20 zeigt schematisch, wie - beispielsweise mit Hilfe einer Konstruktionssoftware - je Öffnung 180 ein Kugelelement 182 von der zunächst durchgehend gedachten Grundform der flächigen Komponente 174 subtrahiert wird.
Eine weitere bevorzugte Variante der Perforation ist in den 21 bis 23 unter Bezugnahme auf ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel dargestellt. In Übereinstimmung mit dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel wird eine flächige Komponente 194 einer Stützstruktur längs einer Kontur eines generativ herzustellenden Objekts 191 mit einer Perforation 199 versehen. Die Perforation 199 wird mit Öffnungen 200 gebildet, die einen ovalen Querschnitt aufweisen. Bei einer schräg zur Aufbaurichtung A angeordneten flächigen Komponente 194 können ovale Öffnungen 200 vorteilhaft abrupte Änderungen in der zu belichtenden Fläche und somit abrupte Änderungen im Wärmeeintrag etwas abmildern. Die Öffnungen 200 können zum Beispiel ellipsenförmig sein, siehe 22 und 23.
Entlang einer Linie längs der Kontur des Objekts angeordnete Öffnungen zur Bildung der Perforation 129, 129', 139, 149, 179, 199 können in einem Abstand von ca. 0,1 mm bis ca. 1,5 mm zur Kontur des Objekts vorgesehen werden, wobei die Mitten benachbarter Öffnungen voneinander entlang der Kontur des Objekts im Abstand von etwa 1,0 mm bis etwa 2,0 mm angeordnet werden können. Entsprechende Mittenabstände D200 der elliptischen Öffnungen 200 entlang einer Linie 201 parallel zur Kontur des Objekts 191, mit D200 von ca. 1,0 mm bis ca. 2,0 mm, sind in 22 beispielhaft skizziert. Ein Abstand der Linie 201 zur Kontur des Objekts 191 ist mit D202 bezeichnet und kann ca. 0,1 mm bis ca. 1,5 mm betragen.
Es sei erwähnt, dass auch die unter Bezugnahme auf die 19 bis 23 beschriebenen Ausführungsbeispiele Varianten der Verfahren, wie sie mit Blick auf die 13 bis 15 beschrieben wurden, darstellen. Ergänzend wird daher auf die obigen Ausführungen zu den 13-15 verwiesen.
Eine Perforation 129, 129', 139, 149, 179, 199, wie vorstehend in Bezug auf die 13-15 und 19-23 beschrieben, kann zudem mit der Sollbruchkante 156 der 16 bis 18 kombiniert werden. Zum Beispiel ist eine derartige Kombination im Falle der 13, 14 und 15 bevorzugt. In diesem Fall kann die Perforation zum Beispiel vornehmlich das Herausrieseln von Pulver bei Pulverbettverfahren verbessern und Materialansammlungen verhindern, während die Sollbruchkante 156 dem verbesserten Entfernen der flächigen Komponente dient.
Die flächigen Komponenten 124, 124', 134, 144, 154, 174, 194 können jeweils als Stützbleche angesehen werden, die die Stütz-Teilstruktur (nur für die Beispiele der 13 und 14 zeichnerisch dargestellt) tragen und deren Verkürzung ermöglichen.
Auch bei den Ausführungsbeispielen der 13 bis 23 wird das jeweils additiv erzeugte Objekt, beispielsweise das Objekt 121, 131, 141, 171 oder 191, zusammen mit der jeweils aufgebauten Stützstruktur einer Wärmebehandlung, insbesondere einem heißisostatischen Pressen (HIP), unterzogen. Die Stützstruktur mit der jeweils bereitgestellten, in Aufbaurichtung A schräg vorwärts ausgerichteten flächigen Komponente 124, 124', 134, 144, 154, 174 oder 194, und der von dieser getragenen, nicht in allen Figuren gezeigten Stütz-Teilstruktur, kann hierbei vorteilhaft zusätzlich dazu genutzt werden, einer Verformung überhängender Abschnitte oder abstehender Teile des Objekts, etwa unter deren Eigengewicht, bei dem heißisostatischen Pressen entgegenzuwirken.
Nach der Wärmebehandlung können die gemäß den Ausführungsbeispielen der 13 bis 23 erhaltenen Objekte einer spanenden Nachbearbeitung unterzogen werden. Dabei wird die Stützstruktur zum Beispiel bereits vor der spanenden Bearbeitung manuell entfernt, könnte aber stattdessen auch während der spanenden Bearbeitung oder erst an deren Ende oder danach entfernt werden.
Alternativ kann die Stützstruktur bei den Ausführungsbeispielen der 13 bis 23 direkt nach dem generativen Aufbau des Objekts manuell entfernt werden.
Eine Stützstruktur 212, die bei einem Verfahren zur Herstellung eines Objekts 211 mittels generativer Fertigung gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt, zeigt 24. Das Objekt 211 ist nur abschnittsweise zeichnerisch dargestellt. Die Stützstruktur 212, die ebenso wie das Objekt 211 schichtweise aufgebaut wird, dient dazu, einen überhängenden Abschnitt 211a des Objekts 211 beim schichtweisen Aufbau entlang einer Linie abzustützen. Die Stützstruktur 212 weist eine flächige Komponente 214 auf, die aufrecht auf einer Unterlage 213 von dieser absteht und derart schichtweise aufgebaut wird, dass sie sich längs der Aufbaurichtung A des Objekts 211 erstreckt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 24 ist die flächige Komponente 214 als ein auf der Unterlage 213 senkrecht stehendes Stützblech mit einer Vielzahl von Durchbrüchen 215 ausgebildet. Die Durchbrüche 215 sind rautenförmig ausgebildet, wodurch die Durchbrüche 215 aufgrund der vorteilhaft nicht zu großen Neigung ihrer Innenflächen gegen die Wirkungsrichtung W der Schwerkraft nicht selbst wieder unterstützt werden müssen.
Zusätzlich ist die flächige Komponente 214 mit Rippen 216, welche sich ebenfalls entlang der Aufbaurichtung A von der Unterlage 213 weg erstrecken, versehen. Die Rippen 216 erstrecken sich nicht über die volle Höhe der flächigen Komponente 214, siehe 24. Mit Ausnahme der Rippen 216 ist die flächige Komponente 214 im Wesentlichen eben ausgebildet. Die Rippen 216 stabilisieren die relativ dünne flächige Komponente 214 gegen ungewollte Verformung etwa durch Wärmeeintrag beim schichtweisen Aufbau.
24 zeigt ferner, dass die flächige Komponente 214 in einem Bereich 217, in dem sie linienartig mit dem Objekt 211 verbunden ist, längs einer Kontur des Objekts 211 mit einer Perforation 219 ausgebildet wurde. Die Perforation 219 ist mit einer Vielzahl von in 24 nicht näher bezeichneten Öffnungen gebildet, die, wie zu den Ausführungsbeispielen der 13-15 und 19-23 beschrieben, kreisförmig, oval, elliptisch, rautenförmig, oder mit kugeliger Innenoberfläche, ausgebildet sein können. In 24 sind die Öffnungen der Perforation 219 erheblich kleiner als die Durchbrüche 215. Die entlang einer Linie 220 angeordneten Öffnungen der Perforation 219 dienen bei dem Ausführungsbeispiel der 24 dem leichteren Abtrennen der flächigen Komponente 214 von dem Objekt 211, wenn die Stützstruktur 212 nicht mehr gebraucht wird. Betreffend mögliche Abstände der Öffnungen der Perforation 219 voneinander und von einer Kontur des Objekts 211 wird auf die obigen Ausführungen, insbesondere zu 22, verwiesen.
Eine Stützstruktur 222, die bei einem Verfahren zur Herstellung eines Objekts 221 mittels generativer Fertigung gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt, ist in 25 dargestellt. Ein überhängender Abschnitt 221a des Objekts 221 wird gegen eine Unterlage 223 mittels der Stützstruktur 222 abgestützt. Die Stützstruktur 222 weist eine mit dem Objekt 221 verbundene flächige Komponente 224 auf, die wie bei dem sechzehnten Ausführungsbeispiel als ein auf der Unterlage 223 oder Trägerplattform senkrecht längs der Aufbaurichtung A stehendes Stützblech mit einer Vielzahl von rautenförmigen Durchbrüchen 225 ausgebildet ist und eine linienförmige Abstützung bietet. Auch die flächige Komponente 224 wird durch Rippen 226, die im Wesentlichen entlang der Aufbaurichtung A verlaufen, gegen Verformung verstärkt. Eine Höhe H226 der Rippen 226 entlang der Aufbaurichtung A kann beispielhaft zwischen etwa 80 Prozent und etwa 90 Prozent der Höhe H224 der flächigen Komponenten 224 an dieser Stelle betragen. Gleiches gilt für die Höhe der Rippen 216 im Verhältnis zur flächigen Komponente 214 der 24.
Eine weitere Unterstützung des Abschnitts 221a bieten in Übereinstimmung mit dem siebzehnten Ausführungsbeispiel mehrere sich entlang der Aufbaurichtung A erstreckende Streben 227, die jeweils eine Querschnittsform nach Art eines vierblättrigen Kleeblatts aufweisen, wie weiter oben unter Bezugnahme auf 12 näher beschrieben. Bezüglich der Streben 227 wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Auch bei den Ausführungsbeispielen der 24 und 25 kann das jeweils additiv erzeugte Objekt 211, 221, zusammen mit der Stützstruktur 212 bzw. 222 einer Wärmebehandlung, insbesondere einem heißisostatischen Pressen (HIP), unterzogen werden. Hierbei können die Stützstrukturen 212, 222 wiederum einer Verformung des Objekts bei dem heißisostatischen Pressen entgegenwirken.
Ferner können auch die erhaltenen Objekte 211, 221 nach einer derartigen Wärmebehandlung spanend bearbeitet werden, wobei die Stützstruktur 212, 222 bereits vor der spanenden Bearbeitung, während der spanenden Bearbeitung oder erst am Ende oder nach der spanenden Bearbeitung entfernt werden kann. Insbesondere im Falle der 24 wird es mit Hilfe der Perforation 219 möglich, die flächige Komponente 214 auf einfache Weise z. B. manuell zu entfernen.
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird zur generativen Fertigung, sowohl des Objekts, insbesondere des Objekts 1, 11, 21, 41, 61, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141, 171, 191, 211, 221, als auch der jeweiligen Stützstruktur, insbesondere der Stützstruktur 2, 12, 22, 42, 62, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 212, 222 ein Pulverbettverfahren benutzt, bei dem ein Ausgangsmaterial als Pulver schichtweise aufgetragen und zum Beispiel mittels eines Laserstrahls lokal belichtet und dadurch gesintert oder geschmolzen wird. Insbesondere selektives Lasersintern, selektives Laserschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen kommen in Betracht. Ferner kommt bei den Ausführungsbeispielen beispielsweise eine generative Fertigung durch Rapid Plasma Depositing in Betracht.
Die Aufbaurichtung A ist bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen parallel zur Vertikalen und somit parallel und entgegengesetzt zur Wirkungsrichtung W der Schwerkraft ausgerichtet.
Ferner werden bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Objekt und die Stützstruktur aus einem Metallmaterial additiv erzeugt, beispielsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Titan, einer Titanlegierung, einem Stahl wie insbesondere einem nickelbasierten Stahl, oder einer Nickelbasislegierung, beispielsweise für Anwendungen bei hohen Temperaturen. Die flächigen Komponenten 4, 124, 124', 134, 144, 154, 174, 194, 214, 224, die Rippen 216, 226, der Bogen oder die Bögen 15, 25, 27, 29, 45, 49, die Bogenstücke 35, 36, die Streben 64, 84, 94, 104, 114, 227 und die Stütz-Teilstruktur 18, 38, 48, 128, 128', 138, wenn vorhanden, werden jeweils aus dem gleichen Ausgangsmaterial schichtweise aufgebaut wie das Objekt. Die Unterlage, auf der der schichtweise Aufbau erfolgt, etwa die Unterlage 3, 13, 23, 63, 83, 93, 103, 113, 213, 223, ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen als eine Metallplatte ausgebildet, beispielsweise aus Titan, und kann auch als Trägerplattform oder Grundplatte bezeichnet werden.
Es sei angemerkt, dass ferner bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die flächige Komponente, die Rippen, der Bogen oder die Bögen, die Bogenstücke, und die Strebe oder die Streben, wenn vorhanden, mit Hilfe einer Vorrichtung zur generativen Fertigung mittels der gleichen Verarbeitungsparameter schichtweise aufgebaut werden wie das eigentlich zu erzeugende Objekt. Verarbeitungsparameter für die andersartige, filigrane und brüchige Stütz-Teilstruktur 18, 38, 48, 128, 128', 138, die bei einigen der Ausführungsbeispiele zur Anwendung kommt, können sich hingegen von den Verarbeitungsparametern für den Aufbau des Objekts unterscheiden. Auf diese Weise kann die Stütz-Teilstruktur mit Hilfe anderer Verarbeitungsparameter brüchig ausgeführt und schneller aufgebaut werden als das Objekt.
Mittels der vorstehend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele erläuterten Verfahren können insbesondere Bauteile für Luft- oder Raumfahrzeuge hergestellt werden. Die additiv erzeugten Objekte können Halbzeuge für die Herstellung der Bauteile darstellen, wobei das Bauteil insbesondere über Zwischenschritte eines heißisostatischen Pressens und einer spanenden Bearbeitung aus dem Halbzeug hergestellt wird. Mit Blick auf derartige Bauteile, die häufig komplex geformt sind, sind die im Vorstehenden beschriebenen Verfahren besonders geeignet, deren Maßhaltigkeit und Qualität zu verbessern und die Herstellkosten zu vermindern.
Die Verfahren gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen können insbesondere in der Weise durchgeführt werden, dass auf einem computerlesbaren Medium hinterlegte computerlesbare Anweisungen auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, wobei diese Anweisungen eine Vorrichtung oder Anordnung zur generativen Fertigung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele veranlassen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann hierbei einen Bestandteil der Vorrichtung oder Anordnung zur generativen Fertigung bilden oder mit dieser kommunizieren.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet.
Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Objekt
2: Stützstruktur
3: Unterlage
4: flächige Komponente
5: Beule
6a,b: Wellenform
7: Fuß
8: Beulenspitze
11: Objekt
11a: überhängender Abschnitt
12: Stützstruktur
12a: erster Bereich (Stützstruktur)
12b: zweiter Bereich (Stützstruktur)
13: Unterlage
14: Bogenstruktur
15: Bogen
16a,b: Bogenabschnitt
17: Spitze
17a-c: Rundung
18: Stütz-Teilstruktur
21: Objekt
21a: überhängender Abschnitt
22: Stützstruktur
22a: erster Bereich (Stützstruktur)
22b: zweiter Bereich (Stützstruktur)
23: Unterlage
24: Bogenstruktur
25: Bogen
25a: Fußbereich
26a,b: Bogenabschnitt
26c: Spitze
27: Bogen
28a,b: Bogenabschnitt
28c: Spitze
29: Bogen
30a,b: Bogenabschnitt
30c: Spitze
33: erstes Stockwerk
34: zweites Stockwerk
35: Bogenstück
36: Bogenstück
38: Stütz-Teilstruktur
41: Objekt
41a: überhängender Abschnitt
42: Stützstruktur
42a: erster Bereich
42b: zweiter Bereich
44: Bogenstruktur
45: Bogen
46a,b: Bogenabschnitt
46c: Spitze
47: drittes Stockwerk
48: Stütz-Teilstruktur
49: Bogen
50a,b: Bogenabschnitt
50c: Spitze
61: Objekt
61a: Abschnitt
62: Stützstruktur
63: Unterlage
64: Strebe
65: Querschnittsform
66a-d: blattartiger Teilbereich (Querschnittsform)
67: Mitte (Querschnittsform)
68a-d: Ende (blattartiger Teilbereich)
69a-d: Halbkreisform
70ab: Viertelkreisform
70bc: Viertelkreisform
70cd: Viertelkreisform
70da: Viertelkreisform
71a-d: Kreismittelpunkt
81: Objekt
81a,b: Abschnitt
82: Stützstruktur
83: Unterlage
84: Strebe
91: Objekt
91a: Abschnitt
92: Stützstruktur
93: Unterlage
94: Strebe
94a: oberer Bereich
101: Objekt
101a: Abschnitt
101b: Flansch
102: Stützstruktur
103: Unterlage
104: Strebe
111: Objekt
111a,b: Abschnitt
112: Stützstruktur
113: Unterlage
114: Strebe
121: Objekt
121a: Abschnitt
122: Stützstruktur
122': weitere Stützstruktur
124: flächige Komponente
124': flächige Komponente
125: Bereich
125': Bereich
128: Stütz-Teilstruktur
128': Stütz-Teilstruktur
129: Perforation
129': Perforation
131: Objekt
131a: Abschnitt
132: Stützstruktur
134: flächige Komponente
134a: Außenkante
135: Bereich
138: Stütz-Teilstruktur
139: Perforation
141: Objekt
144: flächige Komponente
144a: Außenkante
144b: Teilbereich
144c: Teilbereich
149: Perforation
154: flächige Komponente
155: Bereich
156: Sollbruchkante
157: Fläche
160: verminderter Querschnitt
162: Rücksprung
171: Objekt
174: flächige Komponente
175: Bereich
179: Perforation
180: Öffnung
181: Innenoberfläche
182: Kugelelement
191: Objekt
194: flächige Komponente
199: Perforation
200: Öffnung
201: Linie
211: Objekt
211a: überhängender Abschnitt
212: Stützstruktur
213: Unterlage
214: flächige Komponente
215: Durchbruch
216: Rippe
217: Bereich
219: Perforation
220: Linie
221: Objekt
221a: überhängender Abschnitt
222: Stützstruktur
223: Unterlage
224: flächige Komponente
227: Strebe
A: Aufbaurichtung
D69: Abstand
D200: Abstand
D202: Abstand
H: Haupterstreckungsfläche
H224: Höhe
H226: Höhe
M15: Mittenlinie
P: Pfeil
R1: Richtung
R2: Richtung
R16: Radius (Kreisbogenabschnitt)
R26': Radius (Kreisbogenabschnitt)
R26": Radius (Kreisbogenabschnitt)
R69: erster Radius
R70: zweiter Radius
R161: Radius
R162: Radius
t: Wandstärke
U: Umfangsrichtung
W: Wirkungsrichtung der Schwerkraft
ϑ: Winkel
ϑ': Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3026638 A1 [0006]
US 2016/0144574 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Objekts (1) mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts (1), wobei eine Stützstruktur (2) schichtweise aufgebaut wird, um das zu erzeugende Objekt (1) mittels der Stützstruktur (2) an eine Unterlage (3) anzubinden; wobei die Stützstruktur (2) mit einer flächigen, von der Unterlage (3) abstehenden Komponente (4) ausgebildet wird; und wobei die flächige Komponente (4) mit einer Vielzahl von Beulen (5) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Beulen (5) die flächige Komponente (4) in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen (R1, R2) jeweils mit einer Wellenform (6a, 6b) ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Objekts (11; 21; 41) mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts (11; 21; 41), wobei zusätzlich eine Stützstruktur (12; 22; 42) schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen zu erzeugenden überhängenden Abschnitt (11a; 21a; 41a) des Objekts (11; 21; 41) mittels der Stützstruktur (12; 22; 42) abzustützen; wobei die Stützstruktur (12; 22; 42) mit mindestens einem Bogen (15; 25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) ausgebildet wird; wobei der Bogen (15; 25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) mit Bogenabschnitten (16a, 16b; 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b; 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b, 46a, 46b, 50a, 50b), die im Wesentlichen in Aufbaurichtung (A) des Objekts (11; 21; 41) aufeinander zu laufen und sich in einer Spitze (17; 26c, 28c, 30c; 26c, 28c, 30c, 46c, 50c) des Bogens (15; 25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) treffen, gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bereich (12a; 22a; 42a) der Stützstruktur (12; 22; 42) eine Bogenstruktur (14; 24; 44) mit dem mindestens einen Bogen (15; 25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) ausgebildet wird, und dass in einem zweiten Bereich (12b; 22b; 42b) der Stützstruktur (12; 22; 42) eine im Vergleich zu dem mindestens einen Bogen (15; 25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) andersartige, insbesondere vergleichsweise filigrane und/oder brüchige, Stütz-Teilstruktur (18; 38; 48) ausgebildet wird, wobei die Bogenstruktur (14; 24; 44) und die Stütz-Teilstruktur (18; 38; 48) derart ausgebildet werden, dass die Bogenstruktur (14; 24; 44) die Stütz-Teilstruktur (18; 38; 48) trägt, und wobei bei dem Aufbau des überhängenden Abschnitts (11a; 21a; 41a) des Objekts (11; 21; 41) der überhängende Abschnitt (11a; 21a; 41a) von der Stütz-Teilstruktur (18; 38; 48) flächig gegen die Bogenstruktur (14; 24; 44) abgestützt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (22; 42) mehrere Bögen (25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) aufweist, wobei die Bögen (25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) in mindestens zwei Stockwerken (33, 34; 33, 34, 47) übereinander angeordnet ausgebildet werden, und dass hierbei die Bögen (25, 27, 29; 25, 27, 29, 45, 49) benachbarter Stockwerke (33, 34; 33, 34, 47) miteinander verbunden ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Objekts (61; 81; 91; 101; 111; 221) mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts (61; 81; 91; 101; 111; 221), wobei zusätzlich eine Stützstruktur (62; 82; 92; 102; 112; 222) schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen zu erzeugenden Abschnitt (61a; 81a, 81b; 91a; 101a; 111a, 111b; 221a) des Objekts (61; 81; 91; 101; 111; 221) mittels der Stützstruktur (62; 82; 92; 102; 112; 222) abzustützen und/oder mindestens einen zu erzeugenden Abschnitt (61a; 81a, 81b; 91a; 101a; 111a, 111b; 221a) des Objekts (61; 81; 91; 101; 111; 221) zu stabilisieren; wobei die Stützstruktur (62; 82; 92; 102; 112; 222) mit mindestens einer Strebe (64; 84; 94; 104; 114; 227) mit einer kleeblattartigen Querschnittsform (65), insbesondere einer Querschnittsform (65) nach Art eines vierblättrigen Kleeblatts, ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebe (64; 84; 94; 104; 227) derart ausgebildet wird, dass sie sich zwischen einer Unterlage (63; 83; 93; 103; 223) und dem Abschnitt (61a; 81a, 81b; 91a; 101a; 221a) des Objekts (61; 81; 91; 101; 111; 221) erstreckt, oder dass die Strebe (114) derart ausgebildet wird, dass sie sich zwischen dem Abschnitt (111a) des Objekts (111) und einem anderen Abschnitt (111b) des Objekts (111) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform (65) der Strebe (64; 84; 94; 104; 114; 227) mit mehreren, vorzugsweise vier, blattartigen Teilbereichen (66a-d), die sich von einer Mitte (67) der Querschnittsform (65) nach außen erstrecken, ausgebildet wird, wobei die Teilbereiche (66a-d) jeweils an deren von der Mitte (67) entferntem Ende (68a-d) mit einer Kreisbogenform (69a-d), insbesondere einer Halbkreisform (69a-d), mit einem ersten Radius (R69) abschließen, wobei jeweils in Umfangsrichtung (U) benachbarte Teilbereiche (66a-d) vermittelt über eine Kreisbogenform (70ab, 70bc, 70cd, 70da), insbesondere eine Viertelkreisform (70ab, 70bc, 70cd, 70da), mit einem zweiten Radius (R70) miteinander verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Objekts (121; 131; 141; 171; 191) mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts (121; 131; 141; 171; 191), wobei zumindest zeitweise während des Aufbaus des Objekts (121; 131; 141; 171; 191) zusätzlich eine Stützstruktur (122, 122'; 132) schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen zu erzeugenden überhängenden Abschnitt (121a; 131a) des Objekts (121; 131; 141; 171; 191) mittels der Stützstruktur (122, 122'; 132) abzustützen; wobei die Stützstruktur (122, 122'; 132) mit einer flächigen Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194) ausgebildet wird; wobei die flächige Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194) mit dem Objekt (121; 131; 141; 171; 191) verbunden und in Aufbaurichtung (A) des Objekts (121; 131; 141; 171; 191) schräg vorwärts von dem Objekt (121; 131; 141; 171; 191) abstehend ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (122, 122'; 132) ferner mit einer im Vergleich zu der flächigen Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194) andersartigen, insbesondere vergleichsweise filigranen und/oder brüchigen, Stütz-Teilstruktur (128, 128'; 138) ausgebildet wird, wobei die flächige Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194) und die Stütz-Teilstruktur (128, 128'; 138) in der Weise ausgebildet werden, dass die Stütz-Teilstruktur (128, 128'; 138) von der flächigen Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194) getragen wird und der überhängende Abschnitt (121a; 131a) des Objekts (121; 131; 141; 171; 191) von der Stütz-Teilstruktur (128, 128'; 138) flächig gegen die flächige Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194) abgestützt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Objekts (211; 221) mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts (211; 221), wobei eine Stützstruktur (212; 222) schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen überhängenden Abschnitt (211a; 221a) des zu erzeugenden Objekts (211; 221) mittels der Stützstruktur (212; 222) linienförmig abzustützen; wobei die Stützstruktur (212; 222) mit einer flächigen, sich im Wesentlichen längs der Aufbaurichtung (A) des Objekts (211; 221) erstreckenden Komponente (214; 224) ausgebildet wird, und wobei die flächige Komponente (214; 224) mit einer Vielzahl von Durchbrüchen (215; 225) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194; 214) im Bereich (125, 125'; 135; 155; 175; 217) eines Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt (121; 131; 141; 171; 191; 211), in dem die flächige Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194; 214) an das Objekt (121; 131; 141; 171; 191; 211) angebunden wird, längs einer Kontur des Objekts (121; 131; 141; 171; 191; 211) mit einer Perforation (129, 129'; 139; 149; 179; 199; 219) und/oder einer Sollbruchkante (156) ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Objekts (121; 131; 141; 171; 191; 211) mittels generativer Fertigung durch schichtweisen Aufbau des Objekts (121; 131; 141; 171; 191; 211), wobei eine Stützstruktur (122, 122'; 132; 212) schichtweise aufgebaut wird, um mindestens einen Abschnitt (121a; 131a; 211a) des zu erzeugenden Objekts (121; 131; 141; 171; 191; 211) mittels der Stützstruktur (122, 122'; 132; 212) abzustützen; wobei die Stützstruktur (122, 122'; 132; 212) mit einer flächigen Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194; 214) ausgebildet wird; wobei die flächige Komponente (124, 124'; 134; 144; 154; 174; 194; 214) mit dem Objekt (121; 131; 141; 171; 191; 211) verbunden und im Bereich (125, 125'; 135; 155; 175; 217) eines Übergangs derselben zu dem zu erzeugenden Objekt (121; 131; 141; 171; 191; 211), in dem die flächige Komponente (124,124'; 134; 144; 154; 174; 194; 214) an das Objekt (121; 131; 141; 171; 191; 211) angebunden wird, längs einer Kontur des Objekts (121; 131; 141; 171; 191; 211) mit einer Perforation (129, 129'; 139; 149; 179; 199; 219) und/oder einer Sollbruchkante (156) versehen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (1; 11; 21; 41; 61; 81; 91; 101; 111; 121; 131; 141; 171; 191; 211; 221) aus einem Metallmaterial generativ hergestellt wird.
Bauteil, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, welches unter Zuhilfenahme eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche herstellbar ist.
Computerlesbares Medium, aufweisend computerlesbare Anweisungen, welche bei Ausführung auf einer Datenverarbeitungseinrichtung eine Vorrichtung oder Anordnung zur generativen Fertigung, welche die Datenverarbeitungseinrichtung umfasst oder mit dieser kommuniziert, dazu veranlassen, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.