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DE102013223587A1 - Nivellier- und Glättungsschieber zur Generativen Herstellung von Bauteilen - Google Patents

Nivellier- und Glättungsschieber zur Generativen Herstellung von Bauteilen Download PDF

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DE102013223587A1
DE102013223587A1 DE102013223587.9A DE102013223587A DE102013223587A1 DE 102013223587 A1 DE102013223587 A1 DE 102013223587A1 DE 102013223587 A DE102013223587 A DE 102013223587A DE 102013223587 A1 DE102013223587 A1 DE 102013223587A1
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DE
Germany
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leveling
smoothing
powder
cutting
slide
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Withdrawn
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DE102013223587.9A
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English (en)
Inventor
Steffen Schlothauer
Thomas Hess
Wolfgang Schmidmayr
Julian Weber
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Aufbringen von Pulvermaterial auf einem Substrat oder einem vorher hergestellten Teil eines Bauteils mit einer Pulveraufbringeinrichtung, mit der eine als Schicht abzuscheidende Pulverlage auf dem Substrat oder dem Bauteil aufgebracht werden kann, wobei die Pulveraufbringeinrichtung einen Nivellier- und Glättungsschieber (8) aufweist, mit dem über das Pulver verfahren wird, um eine glatte, definierte Pulverlage zu erzeugen, wobei der Nivellier- und Glättungsschieber mindestens eine Schneideinrichtung (22) aufweist, die zum Abtrennen hervorstehender Hindernisse dient. Außerdem betrifft die Erfindung einen entsprechenden Nivellier- und Glättungsschieber (8) und ein Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Aufbringen von Pulvermaterial auf einem Substrat oder einem zuvor hergestellten Teil eines Bauteils. Mit einer Pulveraufbringungseinrichtung der Vorrichtung kann eine als Schicht abzuscheidende Pulverlage auf dem Substrat oder dem Bauteil aufgebracht werden, wobei die Pulveraufbringungseinrichtung einen Nivellier- und Glättungsschieber aufweist, mit dem über das Pulver verfahren wird, um eine glatte, definierte Pulverlage zu erzeugen. Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung auch einen derartigen Nivellier- und Glättungsschieber sowie ein entsprechendes Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Generative Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils werden in der Industrie für das sogenannte Rapid-Tooling, Rapid-Pototyping oder bei der Herstellung von Serienprodukten im Rahmen des Rapid-Manufacturing eingesetzt. Beispiele für generative Herstellungsverfahren sind das selektive Laserschmelzen, das selektive Lasersintern, das Elektronenstrahlschmelzen und vergleichbare Verfahren.
  • Bei diesen Verfahren wird das zu erzeugende Bauteil schichtweise aus Pulvermaterial aufgebaut, wobei das Pulvermaterial entsprechend der aufzubringenden Schicht in einer Pulverlage auf einem Substrat oder einem bereits hergestellten Teil eines Bauteils aufgebracht wird, um anschließend durch Aufschmelzen oder Sintern des Pulvers eine Verbindung des Pulvermaterials zu dem Bauteil zu schaffen.
  • Um eine Pulverlage auf dem Bauteil zu erzeugen kann ein Pulverbett verwendet werden, in welchem der bereits erzeugte Teil des Bauteils angeordnet ist und in der Richtung des Aufbaus des Bauteils von einer Pulverlage überdeckt ist, die selektiv entsprechend der Kontur des zu erzeugenden Bauteils auf dem Bauteil abgeschieden werden soll. Die Oberfläche des Pulverbetts wird dabei so gewählt, dass zwischen dem bereits erzeugten Bauteil und der Oberfläche des Pulverbetts die Pulverlage mit der gewünschten Dicke vorliegt, die im nächsten Schritt als Schicht auf dem Bauteil durch Aufschmelzen oder Sintern abgeschieden werden soll. Durch selektives Schmelzen oder Sintern entsprechend dem Schnittmuster des zu erzeugenden Bauteils in der jeweiligen Lage können dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden.
  • Zur Erzeugung der Pulverlage oberhalb des Bauteils im Pulverbett werden Nivellier- und Glättschieber eingesetzt, die das Pulvermaterial mit einer definierten Pulverbettoberfläche erzeugen, indem sie über das Pulverbett in einer definierten Höhe verfahren und so das Pulverbett in einer bestimmten Höhe einebnen. Beispiele hierfür sind in der DE 10 2006 056 422 B3 , der DE 10 2010 008 781 A1 , der US 7,047,098 B2 , der DE 10 2005 025 348 B4 oder der DE 102 369 07 A1 beschrieben.
  • Die DE 102 369 07 beschreibt einen Glättungsschieber, der so beschaffen ist, dass er bei der Einebnung und Nivellierung des Werkstoffpulvers lokal fixierten Hindernissen auf den bereits erzeugten Bauteil zonenweise nachgiebig ausweichen kann.
  • Allerdings besteht hierbei die Problematik, dass bei einer zu nachgiebigen Ausbildung des Schiebers die Qualität des erzeugten Pulverbetts hinsichtlich der Glätte und Exaktheit der Oberfläche des Pulverbetts nicht mehr erreicht werden kann, da bei ausreichend großem Widerstand des Pulvers die Nachgiebigkeit des Glättungsschiebers zu groß ist, sodass keine exakte Oberfläche des Pulverbetts erzeugt wird. Andererseits kann es bei einer zu geringen Nachgiebigkeit des Glättungsschiebers durch entsprechend harte bzw. feste Hindernisse zu einer Beschädigung des Schiebers kommen, sodass der beschädigte Schieber anschließend ebenfalls unebene bzw. undefinierte Pulverbettoberflächen erzeugt. Dies ist jedoch für die generative Herstellung nachteilhaft, da dadurch die Festigkeitseigenschaften der Bauteile negativ beeinflusst werden können.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen und insbesondere einen Nivellier- und Glättungsschieber sowie ein entsprechendes Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen bereitzustellen, bei dem die oben beschriebenen Probleme vermieden, beseitigt oder zumindest gemindert werden. Insbesondere ist es die Aufgabe, einen definierten und glatten Pulverauftrag für die schichtweise generative Herstellung von Bauteilen aus Pulvermaterial mit möglichst einfachen Mitteln zu bewerkstelligen.
  • TECHNISCHE LÖSUNG
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Nivellier- und Glättungsschieber mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Während im Stand der Technik versucht wird, das Problem mit für den Glättungsschieber vorliegenden Hindernissen dadurch zu lösen, dass der Glättungsschieber so nachgiebig gestaltet wird, dass er entsprechend durch elastische Verformung ausweichen kann (siehe DE 102 369 07 A1 ), geht die vorliegende Erfindung von der Idee aus, dass das auf dem Bauteil oder dem Substrat vorliegende Hindernis beseitigt oder zumindest verkleinert werden soll, damit ein Nivellier- und Glättungselement des Nivellier- und Glättungsschiebers eine definierte Pulverlage zur Bildung des generativ hergestellten Bauteils erzeugen kann. Entsprechend wird vorgeschlagen, einen Nivellier- und Glättungsschieber mit einer Schneideinrichtung zum Abtrennen hervorstehender Hindernisse zu versehen, sodass bei einer Nivellier- und Glättungsbewegung des Nivellier- und Glättungsschiebers zur Erzeugung einer glatten definierten Pulverlage gleichzeitig störende Hindernisse abgetrennt werden können. Dadurch kann eine glatte und definierte Pulverlage ohne störende Hindernisse erzeugt werden und darüber hinaus kann auch vermieden werden, dass das bereits erzeugte Bauteil durch Verformung auf Grund der Kollision des Nivellier- und Glättungsschiebers mit dem Hindernis beschädigt wird und/oder der Nivellier- und Glättungsschieber durch Hindernisse so beschädigt wird, dass nachfolgend keine glatten Oberflächen mehr erzeugt werden können.
  • Die Schneideinrichtung kann hierzu eine spitz zulaufende Schneide insbesondere mit einem Schneidenwinkel, also dem Öffnungswinkel zwischen den Schneidflanken an der Schneidkante von kleiner 90°, insbesondere kleiner 45°, vorzugsweise kleiner 30° aufweisen, sodass ein leichtes Eingreifen der Schneide in das Material und das Abtrennen eines entsprechenden Hindernisses möglich wird.
  • Der Nivellier- und Glättungsschieber kann neben der Schneideinrichtung ein Nivellier- und Glättungselement aufweisen, welches für die eigentliche Nivellierung und Glättung der Pulverlage eingesetzt wird. Das Nivellier- und Glättungselement kann durch einen länglichen, insbesondere quaderartigen Formkörper mit einer Nivellier- und Glättkante und/oder einer Nivellier- und Glättfläche gebildet sein, wobei die Nivellier- und Glättkante und/oder die Nivellier- und Glättfläche eine Nivellierebene bei der Bewegung über das Pulverbett definieren, entsprechend der die Oberfläche des Pulverbetts ausgebildet wird.
  • Das Nivellier- und Glättungselement kann aus einer Platte oder einer Bürste mit einer Vielzahl von Borsten gebildet sein.
  • In gleicher Weise kann auch die Schneideinrichtung aus einer Platte oder einer Bürste gebildet sein. Die Schneideinrichtung sollte jedoch zur Erfüllung der Schneidfunktion eine ausreichend hohe Härte oder Festigkeit aufweisen und insbesondere härter bzw. fester als das Nivellier- und Glättungselement des Nivellier- und Glättungsschiebers ausgebildet sein, um sicher zu stellen, dass durch die Schneideinrichtung entsprechende Hindernisse soweit beseitigt werden können, dass diese von dem nachfolgenden Nivellier- und Glättungselement zumindest passiert werden können, beispielsweise durch eine entsprechend geringfügige elastische Verformung des Nivellier- und Glättungselements.
  • Entsprechend kann die Schneideinrichtung in Bezug auf das Nivellier- und Glättungselement an dem Nivellier- und Glättungsschieber so angeordnet sein, dass die Schneideinrichtung im Gebrauch dem Nivellier- und Glättungselement voraus läuft, also in der entsprechenden Bewegungsrichtung gesehen nach dem Nivellier- und Glättungselement am Nivellier- und Glättungsschiebers angeordnet ist. Als Bewegungsrichtung wird hierbei diejenige Bewegungsrichtung des Nivellier- und Glättungsschiebers definiert, bei welcher die Schneideinrichtung als erstes vor dem Nivellier- und Glättungselement über den Teil des zu erzeugenden Bauteils bzw. das Pulverbett bewegt wird. Die Bewegung des Nivellier- und Glättungsschiebers erfolgt dabei üblicherweise als lineare translatorische Bewegung in der Art einer Hin- und Herbewegung. Bei der entsprechenden Rückwärtsbewegung des Nivellier- und Glättungsschiebers kann der Nivellier- und Glättungsschieber angehoben werden und keine Nivellierung und Glättung durchführen oder er kann alternativ weiterhin eine Nivellier- und Glättungsfunktion ausüben, wobei dann allerdings keine Schutzfunktion durch die Schneideinrichtung gegeben ist, wenn lediglich eine Schneideinrichtung vorgesehen ist. Entsprechend kann nach einer Ausführungsform der Nivellier- und Glättungsschieber zwei Schneideinrichtungen aufweisen, sodass zwei Bewegungsrichtungen definiert sind, nämlich hin und zurück in entgegengesetzten Richtungen. Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn zur Steigerung der Effizienz bei der linearen Hin- und Herbewegung des Nivellier- und Glättungsschiebers, wie sie üblicherweise stattfindet, sowohl bei der Hinbewegung als auch bei der Rückbewegung eine Nivellier- und Glättungsfunktion ausgeführt werden soll.
  • Wie bereits erwähnt, weist das Nivellier- und Glättungselement des Nivellier- und Glättungsschiebers mindestens eine Nivellier- und Glättkante und/oder eine Nivellier- und Glättfläche auf, welche eine Nivellierebene definieren, die der gewünschten Oberfläche des Pulverbetts entspricht. Entsprechend definiert die Schneideinrichtung mit einer Schneidkante entsprechend der linearen Bewegung des Nivellier- und Glättungsschiebers eine Schneidebene. Schneidebene und Nivellierebene können beabstandet sein, wobei insbesondere die Schneidebene weiter entfernt von dem mit der Pulverlage zu versehenden Substrat oder Bauteil bzw. Teil eines Bauteils vorgesehen sein kann, sodass durch Bewegung der Schneidkante der Schneideinrichtung entlang der Schneidebene keine endgültige Nivellierung des Pulverbetts bzw. der Pulverlage erfolgt, sondern lediglich durch das Nivellier- und Glättelement.
  • Durch die Anordnung von Schneideinrichtung und Nivellier- und Glättelement an dem Nivellier- und Glättschieber mit voneinander beabstandeter Schneidebene und Glättebene wird zudem bewirkt, dass ein von dem zu beschichtenden Teil eines Bauteils oder Substrat hervorstehendes Hindernis nicht vollständig durch entsprechendes Abtrennen entfernt wird, sondern ein Resthindernis bestehen bleibt, welches über die geplante Nivellierebene hervorsteht. Allerdings wird der Abstand von Schneidebene und Nivellierebene so gewählt, dass das Nivellier- und Glättelement das dadurch erzeugte Resthindernis ohne Beschädigung überwinden kann und außerdem eine ausreichende Steifigkeit des Nivellier- und Glättelements gegeben sein kann, die eine glatte Erzeugung einer Pulverlagenoberfläche ermöglicht.
  • Sowohl Nivellier- und Glättungselement als auch Schneideinrichtung können als Bürste oder als Platte ausgebildet sein. Die jeweilige Steifigkeit und Festigkeit kann durch entsprechende Wahl des Materials sowie der Dimensionierung und der Anordnung der Borsten der Bürste oder der Platte eingestellt werden. So kann beispielsweise die als Schneideinrichtung dienende Platte aus einem entsprechend festen und steifen Material gebildet sein und/oder eine derartige Dicke oder Dimensionierung aufweisen, dass eine ausreichende Steifigkeit bzw. Härte/Festigkeit gegeben ist, um als Schneideinrichtung zu wirken. Gleiches gilt entsprechend für ein Nivellier- und Glättungselement.
  • Auch die Art der Anordnung des Nivellier- und Glättungselements bzw. einer Schneideinrichtung können Auswirkungen auf die Steifigkeit und Festigkeit haben. Wird beispielsweise eine Bürste als Schneideinrichtung oder Nivellier- und Glättungselement eingesetzt, so kann durch die Wahl des Durchmessers der Borsten, die Länge der freibeweglichen Enden der Borsten oder die Packungsdichte der Borsten die Steifigkeit und Festigkeit der entsprechenden Bürste eingestellt werden. Obwohl dadurch jegliche Kombination von Platten und Bürsten für die Schneideinrichtung und das Nivellier- und Glättungselement bei einem Nivellier- und Glättungschieber verwirklicht werden können, ist es bevorzugt, einen Nivellier- und Glättungsschieber vorzusehen, bei dem die Schneideinrichtung als Platte und das Nivellier- und Glättungselement als Bürste ausgebildet sind, oder dass die Schneideinrichtung ebenfalls als Bürste ausgebildet ist, wobei dann die Bürste der Schneideinrichtung mit entsprechend höherer Steifigkeit oder Festigkeit ausgebildet wird.
  • Die Flexibilität bzw. Steifigkeit von Nivellier- und Glättungselement und/oder Schneideinrichtung kann in Bewegungsrichtung und entgegengesetzter Richtung unterschiedlich sein, um beispielsweise einen entsprechenden Nivellier- und Glättungsschieber auch dann in der zur Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung für eine Nivellierung und Glättung einsetzen zu können, wenn nur eine Schneideinrichtung vorgesehen ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
  • 1 eine schematischen Darstellung einer Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen am Beispiel des selektiven Laserschmelzens;
  • 2 eine Schnittdarstellung durch eine Oberfläche eines Teils eines bereits erzeugten Bauteils mit einem Hindernis und der Darstellung der Schneidebene und der Nivellierebene gemäß der Erfindung;
  • 3 eine teilweise Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Nivellier- und Glättungsschieber;
  • 4 eine perspektivische Darstellung eines Nivellier- und Glättungselements; und in
  • 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schneideinrichtung eines erfindungsgemäßen Nivellier- und Glättungsschiebers.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
  • Die 1 zeigt in einer rein schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1, wie sie beispielsweise für das selektive Laserschmelzen zur generativen Herstellung eines Bauteils Verwendung finden kann. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Hubtisch 2, auf dessen Plattform ein Halbzeug 3 (Teil eines Bauteils) angeordnet ist, auf dem schichtweise Material abgeschieden wird, um ein dreidimensionales Bauteil zu erzeugen. Hierzu wird mittels des Schiebers 8 Pulver 10, das sich oberhalb eines Hubtisches 9 in einem Pulvervorrat befindet, schichtweise über das Halbzeug 3 geschoben und anschließend durch den Laserstrahl 13 eines Lasers 4 durch Aufschmelzen mit dem bereits vorhandenen Halbzeug 3 verbunden. Die Verbindung des Pulvermaterials in einer Pulverschicht mit dem Halbzeug 3 erfolgt durch den Laser 4 abhängig von der gewünschten Kontur des zu fertigenden Bauteils, sodass beliebige, dreidimensionale Formen erzeugt werden können. Entsprechend wird der Laserstrahl 13 über das Pulverbett 12 geführt, um durch unterschiedliche Auftreffpunkte auf dem Pulverbett entsprechend der Kontur des dreidimensionalen Bauteils in der der erzeugten Schichtebene entsprechenden Schnittebene Pulvermaterial aufzuschmelzen und mit dem bereits erzeugten Teil eines Bauteils oder einem anfänglich bereit gestellten Substrat zu verbinden. Hierbei kann der Laserstrahl 13 durch eine geeignete Ablenkeinheit über die Oberfläche des Pulverbetts 12 geführt werden und/oder das Pulverbett könnte gegenüber dem Laserstrahl 13 bewegt werden.
  • Um unerwünschte Reaktionen mit der Umgebungsatmosphäre beim Aufschmelzen oder Sintern zu vermeiden, kann der Prozess in einem abgeschlossenen Raum, der durch ein Gehäuse 11 der Vorrichtung 1 bereit gestellt wird, stattfinden und es kann zudem eine inerte Gasatmosphäre bereit gestellt, um beispielsweise Oxidation des Pulvermaterials und dergleichen beim Abscheiden zu vermeiden. Als inertes Gas kann beispielsweise Stickstoff verwendet werden, welches über eine nicht dargestellte Gasversorgung bereit gestellt wird.
  • Anstelle des Inertgases könnte auch ein anderes Prozessgas verwendet werden, wenn beispielsweise eine reaktive Abscheidung des Pulvermaterials gewünscht ist.
  • Darüber hinaus sind auch andere Strahlungsarten denkbar, wie beispielsweise Elektronenstrahlen oder andere Teilchenstrahlen oder Lichtstrahlen, die bei der Stereolithographie eingesetzt werden.
  • Der Schieber 8 ist gleichzeitig als Nivellier- und Glättungsschieber ausgebildet, um die Pulverlage oberhalb des Halbzeugs 3 zu glätten und auf eine bestimmte Lagendicke einzustellen. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass der Schieber 8 lediglich die grobe Bereitstellung des Pulvermaterials bewirkt und ein zusätzlicher (hier nicht gezeigt) Nivellier- und Glättungsschieber eingesetzt wird.
  • Der Nivellier- und Glättungsschieber 8 dient dazu, die gewünschte Dicke D der Pulverlage 5, wie sie in der Detailansicht der 1 dargestellt ist, definiert einzustellen und zudem dafür zu sorgen, dass die Oberfläche 6 der Pulverlage 5 glatt und eben ausgebildet ist, da ansonsten Ungenauigkeiten und Unregelmäßigkeiten im erzeugten Bauteil entstehen könnten.
  • Allerdings kann es vorkommen, dass auf der Oberfläche des Halbzeugs 3 Hindernisse 36 vorliegen, die weiter von dem Bauteil 3 hervorstehen, als die Dicke D der nächsten Pulverlage 5 sein soll (siehe 2). In diesem Fall kann der Schieber 8, wenn er die Pulverlage 5 mit der Dicke D aufbringt durch das Hindernis 36 beschädigt werden, sodass aufgrund des beschädigten Schiebers 8 die Oberfläche 6 nachfolgender Pulverlagen nicht mehr glatt ausgebildet werden kann.
  • Entsprechend weist der erfindungsgemäße Nivellier- und Glättungsschieber 8 eine Schneideinrichtung 22 auf, wie sie in 3 gezeigt ist. Die Schneideinrichtung 22 ist zusammen mit einem Nivellier- und Glättungselement 23 in einer Halterung 21 aufgenommen. Die Schneideinrichtung 22 ist in der durch den Pfeil 29 angegebenen Bewegungsrichtung des Nivellier- und Glättungsschiebers nach dem Nivellier- und Glättungselement 23 angeordnet, sodass es bei der Einsatzbewegung gemäß der Bewegungsrichtung 29 zuerst über das Halbzeug 3 bzw. das Pulverbett 12 fährt, während das Nivellier- und Glättungselement 23 nachläuft. Die Schneideinrichtung 22 weist eine Schneidkante 24 und eine Schneidfläche 25 auf. Die Schneidfläche 25 bzw. die Bewegungsebene der Schneidkante 24 definiert dabei eine Schneidebene 33, welche weiter von dem zu überfahrenden Halbzeug 3 beabstandet ist als die durch die Nivellier- und Glättkante 27 und Nivellier- und Glättfläche 28 des Nivellier- und Glättelements definierte Nivellierebene 32, sodass Nivellierebene 32 und Schneidebene 33 einen Abstand A zueinander aufweisen. Für ein Hindernis 36, wie es in 2 dargestellt ist, bedeutet dies, dass ein erster Teil 34 durch die Schneideinrichtung 22 abgetrennt wird, während durch das nachfolgende Nivellier- und Glättungselement 23 lediglich ein kleiner überstehender Teil 35 als Hindernis verbleibt. Wenn der Abstand A so gewählt ist, dass das der Schneideinrichtung 22 nachfolgende Nivellierungs- und Glättungselement 23 durch elastische Verformung ohne bleibende Schäden das Resthindernis 35 überwinden kann, so wird eine Beschädigung des Nivellier- und Glättungselements 23 wirksam verhindert. Gleichzeitig ist aber das Resthindernis 35 so klein, dass ein Überfahren dieses Hindernisses keine Beschädigung des Nivellier- und Glättelements 23 verursachen kann.
  • Beispielsweise kann die Schneideinrichtung 22 als steife und feste Platte aus einem Schnellarbeitsstahl gefertigt sein, während das Nivellier- und Glättungselement 23 als eine Bürste geformt sein kann, deren Borsten 26 (siehe 4) eine ausreichend hohe Elastizität aufweisen, sodass geringfügige Hindernisse, wie sie durch den Abstand A definiert sind, ohne bleibende Verformung und Beschädigung überwunden werden können. Ein Beispiel für ein Nivellier- und Glättungselement 23 in Form einer Bürste ist in einer perspektivischen Darstellung der 4 gezeigt.
  • Die 4 zeigt das quaderförmige Nivellier- und Glättungselement 23 mit einer Vielzahl von Borsten 26, die parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sind und beispielsweise durch eine Klemmhalterung 30 in der Halterung 21 des Nivellier- und Glättungsschiebers 8 gehalten sein können. Durch die Wahl der freien Länge L der Borsten 26 in der Einspannung 30, die Wahl der Packungsdichte der Borsten 26, des Materials der Borsten 26 sowie des Durchmessers der Borsten 26 kann die Steifigkeit bzw. Elastizität des Nivellier- und Glättungselements 23 eingestellt werden.
  • Dies gilt entsprechend auch für die Schneideinrichtung 22, falls diese ebenfalls durch eine Bürste realisiert ist, wobei die Schneideinrichtung 22 in der Aufnahme 31 der Halterung 21 aufgenommen ist. Konsequenterweise sollte die Bürste der Schneideinrichtung 22 jedoch eine höhere Festigkeit und Härte bzw. geringere Elastizität aufweisen, als die Bürste des Nivellier- und Glättungselements 23. Entsprechend kann die Schneideinrichtung 22 an weiteren Punkten der Halterung 21 gelagert sein, während das Nivellier- und Glättelement 23 zur Bereitstellung der erforderlichen Elastizität keine weiteren Lagerungspunkte aufweisen kann.
  • Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schneideinrichtung 22’, die eine spitz zulaufende Schneide an der Schneidkante 24’ aufweist. Durch die spitz zulaufende Schneide ist ein einfacheres Eindringen der Schneidkante 24’ in das abzutrennende Material möglich, sodass die Schneidleistung verbessert werden kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Änderungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006056422 B3 [0005]
    • DE 102010008781 A1 [0005]
    • US 7047098 B2 [0005]
    • DE 102005025348 B4 [0005]
    • DE 10236907 A1 [0005, 0010]
    • DE 10236907 [0006]

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Aufbringen von Pulvermaterial auf einem Substrat oder einem vorher hergestellten Teil eines Bauteils (3) mit einer Pulveraufbringeinrichtung, mit der eine als Schicht abzuscheidende Pulverlage auf dem Substrat oder dem Bauteil aufgebracht werden kann, wobei die Pulveraufbringeinrichtung einen Nivellier- und Glättungsschieber (8) aufweist, mit dem über das Pulver verfahren wird, um eine glatte, definierte Pulverlage zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Nivellier- und Glättungsschieber mindestens eine Schneideinrichtung (22) aufweist, die zum Abtrennen hervorstehender Hindernisse dient.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (8) eine spitz zulaufende Schneide, insbesondere mit einem Schneidenwinkel kleiner 90° aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nivellier- und Glättungsschieber ein Nivellier- und Glättungselement (23) aufweist, welches durch einen länglichen, insbesondere quaderartigen Formkörper mit mindestens einer Nivellier- und Glättkante, insbesondere einer Nivellier- und Glättfläche gebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nivellier- und Glättungsschieber (8) ein Nivellier- und Glättungselement (23) aufweist, welches aus einer Platte oder Bürste gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (22) aus einer Platte oder Bürsten gebildet ist, wobei die Schneideinrichtung eine höhere Härte oder Festigkeit als das Nivellier- und Glättungselement aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (22) beim Nivellier- und Glättungsschieber in Bewegungsrichtung des Nivellier- und Glättungsschiebers nach einem Nivellier- und Glättungselement (23) angeordnet ist, so dass die Schneideinrichtung im Gebrauch dem Nivellier- und Glättungselement voran läuft.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nivellier- und Glättungselement (23) des Nivellier- und Glättungsschiebers mit einer Nivellier- und Glättkante und/oder einer Nivellier- und Glättfläche eine Nivellierebene (32) definiert und dass die Schneideinrichtung (22) eine Schneidebene (33) definiert, wobei im Betrieb die Schneidebene weiter von dem mit der Pulverlage zu versehenden Substrat oder Teil eines Bauteils entfernt ist als die Nivellierebene.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexibilität oder Festigkeit eines Nivellier- und Glättungselements und/oder der Schneideinrichtung (22) des Nivellier- und Glättungsschiebers (8) durch Materialaufwahl, Dimensionierung und/oder Art der Anordnung einstellbar ist, wobei insbesondere die Flexibilität einer Bürste durch die Durchmesser der Borsten (26), die Länge der frei beweglichen Enden, die Materialwahl und/oder die Packungsdichte der Borsten einstellbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nivellier- und Glättungselement (23) des Nivellier- und Glättungsschiebers und/oder die Schneideinrichtung (22) so ausgebildet sind, dass die Flexibilität oder Steifigkeit in Bewegungsrichtung und der entgegengesetzten Richtung unterschiedlich sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nivellier- und Glättungselement (23) des Nivellier- und Glättungsschiebers (8) und/oder die Schneideinrichtung (22) aus Metall, insbesondere Schnellarbeitsstahl gebildet sind.
  11. Nivellier- und Glättungsschieber zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einer Schneideinrichtung zum Abtrennen hervorstehender Hindernisse.
  12. Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Aufbringen von Pulvermaterial auf einem Substrat oder einem vorher hergestellten Teil eines Bauteils (3), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder eines Nivellier- und Glättungsschiebers (8) nach Anspruch 11, bei welchem eine Pulverlage auf dem Substrat oder Bauteil aufgebracht wird und mit einem Nivellier- und Glättungsschieber auf eine bestimmte Pulverlagendicke glatt gestreift wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Glattstreifen ein Schneiden oder Scheren von hervorstehenden Hindernissen erfolgt.
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