Mitwachsende Dichtung des Pulverbetts einer Laserstrahlschmelzanlagen durch eine mitgedruckte Begrenzung in der additiven Fertigung überdimensionierter Bauteile

// Fertigungstechnik // Maschinen- und Anlagenbau
Ref-Nr: 17120

Einleitung / Abstract

Die erfinderische Technologie bezieht sich auf die Fertigung von 3D-gedruckten Metallbauteilen, insbesondere mit großen Bauteilabmessungen. Es soll erreicht werden, dass ein Materialauftrag auch außerhalb des eigentlichen Bauraums der Fertigungsanlage möglich ist und eine Kontamination der Umgebung mit dem Pulver begrenzt wird.

Abb.1: Schematische Darstellung einer mitwachsenden Dichtung für die Fertigung überlanger Bauteile mittels LPBF.

Hintergrund

Mittels additiver Fertigungsverfahren, wie etwa dem selektiven Laserstrahlschmelzen, ist es möglich, dreidimensionale Bauteile zu fertigen bzw. auch auf ein Substratbauteil zusätzliche Bauteilbereiche hinzuzufügen. Die Bauteildimensionen werden aktuell durch die Baumraumgröße der Fertigungsanlage beschränkt. Auch müssen derzeit alle Bauteile vollständig in die Fertigungsanlage eingebracht werden und vollständig in einem Pulverbett platziert werden können, um eine Bearbeitung durchzuführen. Kleine Modifikationen an einem (Substrat-)Bauteil oder Reparaturarbeiten werden bei großen Bauteilabmessungen daher nur selten realisiert.

Lösung

Im Vergleich zum Stand der Technik soll durch die erfindungsgemäße Technologie die Beschränkung der zu verarbeitenden Bauteilabmessungen durch die geometrischen Abmessungen des Anlagenbauraums verringert bzw. überwunden werden. Dazu wird ein Bauteilbereich mit einer seitlichen Begrenzung sowie nach unten mit einem Blendensystem umschlossen. Auf der Blende wird das Pulver aufgebracht – sie fungiert als Bauplattform. Es ist vorgesehen, dass eine Abdichtung zur seitlichen Begrenzung im schichtweisen Druckprozess mitgedruckt wird. Als abschließenden Prozessschritt kann diese Dichtung oben vollständig geschlossen werden, sodass eine Kapsel gebildet wird, und das bearbeitete Bauteil mitsamt dem Pulver aus der Anlage entnommen werden kann. Eine Umgebungskontamination mit Pulver wird effektiv verhindert. Die Kapsel wird nachfolgend mit geeigneten Trennverfahren und das nicht verwendete Pulver mit einer Absaugung entfernt.

Vorteile

Mitgedruckte seitlich umschließende Dichtung und optional nach oben abschließende Kapselung verhindern eine Umgebungskontamination mit Pulver Verkleinerung des Bauschachts zur Senkung der benötigten Pulvermenge Bearbeitung bzw. Reparatur von großformatigen Bauteilen möglich

Anwendungsbereiche

Additive Fertigung, selektives Laserstrahlschmelzen (Laser Powder Bed Fusion, LPBF)

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