DE102014200402A1

DE102014200402A1 - A method of manufacturing a component comprising at least one material layer having at least two different materials and components with regard to a material property

Info

Publication number: DE102014200402A1
Application number: DE102014200402.0A
Authority: DE
Inventors: Theresa Swetly; Rainer-Michael Hucke
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie ein Bauteil, insbesondere ein Rapid-Prototyping-Bauteil, welches aus wenigstens einer Materialschicht aufweisend zumindest zwei hinsichtlich einer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien gebildet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
– Anordnen der jeweils eine Mehrzahl von Volumeneinheiten aufweisenden Materialien mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens, sodass die Volumeneinheiten der Materialien in vordefinierter Anordnung aneinander angeordnet werden und benachbarte Volumeneinheiten miteinander einen Kontaktbereich ausbilden, und
– stoffschlüssiges Verbinden der Materialien benachbarter Volumeneinheiten innerhalb wenigstens des Kontaktbereiches.The present invention relates to a method for producing a component and to a component, in particular a rapid prototyping component, which is formed from at least one material layer comprising at least two different materials with regard to a material property, the method comprising the following steps:
Arranging the materials each having a plurality of volume units by means of a rapid prototyping method so that the volume units of the materials are arranged in a predefined arrangement against each other and adjacent volume units form a contact area with one another, and
- cohesive bonding of the materials of adjacent volume units within at least the contact area.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Rapid-Prototyping-Bauteils, welches aus wenigstens einer Materialschicht aufweisend zumindest zwei hinsichtlich einer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien gebildet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil, insbesondere ein Rapid-Prototyping-Bauteil, welches eine Materialschicht aus zumindest zwei hinsichtlich zumindest einer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien aufweist.The present invention relates to a method for producing a component, in particular a rapid prototyping component, which is formed from at least one material layer comprising at least two different materials with regard to a material property. Furthermore, the invention relates to a component, in particular a rapid prototyping component, which has a material layer of at least two different materials with respect to at least one material property.

Grundlegend sind Fertigungsverfahren bekannt, welche auf einer schichtweisen Herstellung eines Bauteils basieren, wobei beispielsweise das Rapid-Prototyping einen Teilbereich eines entsprechenden Fertigungsverfahrens darstellt. Diese Fertigungsverfahren sind auch bekannt unter der Bezeichnung der additiven beziehungsweise generativen Fertigung beziehungsweise Fertigungsverfahren. Das Rapid-Prototyping-Fertigungsverfahren ist folglich ein Fertigungsverfahren, mit dem auf schnelle und wirtschaftliche Weise Prototypenbauteile erzeugt werden können, welche auf einer schichtweisen Fertigung basieren. Bekannte Rapid-Prototyping-Verfahren sind beispielsweise das Stereolithographie-Verfahren, das selektive Laser-Sintern, der 3D-Druck oder auch das Fused-Deposition-Modeling. Beim Rapid-Prototyping-Verfahren beziehungsweise dem generativen Fertigungsverfahren ist die Geometrieerzeugung auf Basis von einzelnen Schichten der klassische Ansatz, um einen entsprechend dreidimensionalen Körper herzustellen. Die Schichten haben dabei eine sehr geringe Höhe von circa 20 bis 200 μm. Mithilfe der generativen beziehungsweise additiven Fertigungsverfahren ist es folglich möglich Bauteile mit nahezu jeder denkbaren Geometrie zu erzeugen, sodass diese Fertigungsverfahren sich durch eine hohe Flexibilität, insbesondere hinsichtlich des Designs, auszeichnen, wobei hierbei aufgrund der Dauer der Erzeugung eines Bauteils lediglich geringe Stückzahlen, wie insbesondere für den Prototypenbau ausreichend, hergestellt werden können. Die für die additiven beziehungsweise generativen Fertigungsverfahren und insbesondere für das Rapid-Prototyping-Verfahren zu verwendenden Materialien unterscheiden sich jedoch maßgeblich von den Serienmaterialien. So weisen zumindest ein Teil der für die Rapid-Prototyping-Verfahren zu verwendenden Materialien, wie beispielsweise photosensitives Epoxidharz oder akrylbasierte Photopolymere, eine deutlich geringere Glasübergangstemperatur auf als die Serienmaterialien. Demzufolge weicht auch die Schlagzähigkeit der Rapid-Prototyping-Materialien in den einzelnen Temperaturbereichen, wie der Niedertemperatur, d. h. bis –30°C, der Raumtemperatur, d. h. bis 23°C, und/oder der Hochtemperatur, d. h. bis 85°C, von denen der Serienmaterialien um beispielsweise circa den Faktor 50 ab. Demzufolge weicht ebenfalls das Elastizitätsmodul der jeweiligen Rapid-Prototyping-Materialien von dem der Serienmaterialien um beispielsweise circa den Faktor 50 ab. Des Weiteren führt insbesondere der schichtweise Aufbau der Rapid-Prototyping-Materialien zu einer Anisotropie der Bauteile, welche jedoch bei den Spritzgussbauteilen selbst nicht nachzuweisen ist. Folglich liegt eine entsprechend große Diskrepanz zwischen den Serienmaterialien und den Rapid-Prototyping-Materialien und insbesondere deren Verhalten vor, sodass die Materialkennwerte der Rapid-Prototyping-Materialien folglich nicht denen der Serienmaterialien entsprechen und unterschiedliche Bauteileigenschaften aufweisen.Fundamentally, production methods are known which are based on a layer-by-layer production of a component, wherein, for example, rapid prototyping represents a subarea of a corresponding production method. These manufacturing methods are also known under the name of the additive or additive manufacturing or manufacturing process. The rapid prototyping manufacturing process is thus a manufacturing process that can be used to rapidly and economically produce prototype components based on a layered manufacturing process. Known rapid prototyping methods are, for example, the stereolithography method, the selective laser sintering, the 3D printing or the fused deposition modeling. In the case of the rapid prototyping method or the generative production method, geometry generation on the basis of individual layers is the classical approach in order to produce a correspondingly three-dimensional body. The layers have a very low height of about 20 to 200 microns. With the help of generative or additive manufacturing methods, it is consequently possible to produce components with virtually any conceivable geometry, so that these production methods are characterized by high flexibility, in particular with regard to the design, whereby due to the duration of the production of a component only small quantities, such as in particular sufficient for prototype construction, can be produced. However, the materials to be used for the additive or generative production methods and in particular for the rapid prototyping method differ significantly from the series materials. Thus, at least some of the materials to be used for the rapid prototyping processes, such as, for example, photosensitive epoxy resin or acrylic-based photopolymers, have a significantly lower glass transition temperature than the series materials. As a result, the impact resistance of the rapid prototyping materials in the individual temperature ranges, such as the low temperature, d. H. to -30 ° C, the room temperature, d. H. to 23 ° C, and / or the high temperature, d. H. up to 85 ° C, of which the series materials by, for example, about a factor of 50 from. Accordingly, also the modulus of elasticity of the respective rapid prototyping materials deviates from that of the series materials by, for example, about a factor of 50. Furthermore, in particular the layered structure of the rapid prototyping materials leads to anisotropy of the components, which, however, can not be detected in the injection-molded components themselves. Consequently, there is a correspondingly large discrepancy between the series materials and the rapid prototyping materials and in particular their behavior, so that the material characteristics of the rapid prototyping materials consequently do not correspond to those of the series materials and have different component properties.

Das unterschiedliche Materialverhalten der Rapid-Prototyping-Materialien hinsichtlich der Serienmaterialien hat entsprechende Nachteile, wie beispielsweise bei deren Einsatz in unterschiedlichen Bauteilversuchen. So werden beispielsweise einzelne Bauteile eines Fahrzeuges bei dessen Entwicklung im Zeitraffer einem Lebenszyklustest, wie beispielsweise einem Schütteltest, einer Sonnensimulation, oder auch einem Klimawechseltest unterworfen, sodass anhand der einzelnen Bauteilversuchsergebnisse, basierend zum Beispiel auf einer Festigkeitsmessung, einer Steifigkeitsmessung oder einer taktilen Vermessung der Bauteile, insbesondere die Qualität und die Lebensdauer der einzelnen Bauteile und folglich des entsprechend daraus zusammengesetzten Fahrzeuges eruiert werden können. Die Herstellung von Serienbauteilen auf entsprechenden Serienwerkzeugen nimmt jedoch eine sehr lange Zeitspanne in Anspruch, insbesondere da entsprechende Serienwerkzeuge für das in der Entwicklung befindliche Fahrzeug und insbesondere dessen einzelner Bauteile vornehmlich zuerst selbst entwickelt und hergestellt werden müssen. Hierbei kann es folglich vorkommen, dass der Entwicklungsstand, in dem die Serienbauteile für den Versuch angeliefert werden, zum Zeitpunkt der Lieferung bereits veraltet ist und nicht mehr zur Versuchsabsicherung verwendet werden kann.The different material behavior of the rapid prototyping materials with regard to the series materials has corresponding disadvantages, as for example in their use in different component tests. Thus, for example, individual components of a vehicle during its development in the time-lapse subjected to a life cycle test, such as a shaking test, a solar simulation, or a climate change test, so based on the individual component test results, based for example on a strength measurement, a stiffness measurement or a tactile measurement of the components , In particular, the quality and life of the individual components and consequently of the vehicle assembled therefrom can be determined. However, the production of serial components on corresponding series tools takes a very long period of time, in particular since corresponding series tools for the vehicle under development and in particular of its individual components primarily first have to be developed and manufactured themselves. In this case, it may happen that the state of development in which the series components are delivered for the trial is already obsolete at the time of delivery and can no longer be used for trial protection.

Die Verwendung von Rapid-Prototyping-Bauteilen, insbesondere für den Bauteilversuch, würde Letztgenannten in der Vorentwicklung zeitlich vorziehbar machen, sodass auf die Entwicklung der Serienwerkzeuge und folglich auf die Herstellung von Serienbauteilen für die entsprechenden Versuchsreihen verzichtet werden könnte. Aufgrund des hierdurch entstehenden Zeitgewinns wäre es möglich, dass eventuell auftretende Probleme frühzeitig erkannt werden können, sodass auch in einer frühen Periode der Entwicklung entsprechende Abhilfemaßnahmen eingeleitet werden können. Dies führt nicht nur zu einer Zeitersparnis bei der Entwicklung einzelner Produkte beziehungsweise deren Bauteilen, sondern folglich auch zu einer Kostenersparnis bei der Entwicklung, insbesondere da eventuelle Probleme beziehungsweise Schwierigkeiten bei der Herstellung der Bauteile oder deren Bauteileigenschaften zeitlich deutlich vor Beginn des Serienanlaufs erkannt und behoben werden können. Die aktuell bekannten Rapid-Prototyping-Materialien besitzen jedoch nicht die Eigenschaft, welche die Serienmaterialien aufweisen, sodass folglich eine Vergleichbarkeit zwischen den Eigenschaften der Rapid-Prototyping-Materialien und der Eigenschaften des Serienmaterials, welches folglich später im Produkt zur Anwendung gelangt, nicht möglich ist. Demzufolge ist es auch momentan nicht möglich, Rapid-Prototyping-Materialien beispielsweise für Tests hinsichtlich der Fahrzeugsicherheit, den sogenannten Crash-Tests, zur Verfügung zu stellen, insbesondere da die heute bekannten Rapid-Prototyping-Materialien (RP-Materialien) sehr spröde sind und folglich leicht splittern. Eine Splitterung von Bauteilen behindert jedoch die Bildauswertung mittels Highspeed-Kameras, sodass eine Auswertung nicht möglich ist. Aufgrund der Materialdiskrepanz zwischen den Serienbauteilen und den Rapid-Prototyping-Bauteilen ist der Einsatz von Rapid-Prototyping-Bauteilen beispielsweise in Kleinserien mit bekannten Rapid-Prototyping-Materialien grundlegend nicht möglich, auch wenn dieser Einsatz sehr wirtschaftlich wäre, da eine Serienfertigung mit einer großen Stückzahl für die Herstellung von Kleinserienprodukten nicht erforderlich ist.The use of rapid prototyping components, in particular for the component test, would make the latter advance in time in the predevelopment, so that could be dispensed with the development of series tools and consequently on the production of series components for the corresponding test series. Due to the resulting gain in time, it would be possible for any problems that may arise to be detected early on, so that appropriate remedial measures can be taken at an early stage of development. This not only saves time in the development of individual products or their components, but also in a cost savings the development, especially since any problems or difficulties in the manufacture of components or their component properties can be detected and corrected in time significantly before the start of series production. However, the currently known rapid prototyping materials do not have the property exhibited by the series materials, so that comparability between the properties of the rapid prototyping materials and the properties of the series material, which consequently subsequently is used in the product, is not possible , Consequently, it is currently not possible to provide rapid prototyping materials, for example for vehicle safety tests, the so-called crash tests, in particular since the rapid prototyping materials (RP materials) known today are very brittle and therefore, splinter easily. However, a fragmentation of components hinders the image evaluation by means of high-speed cameras, so that an evaluation is not possible. Due to the material discrepancy between the series components and the rapid prototyping components, the use of rapid prototyping components, for example, in small batches with known rapid prototyping materials is fundamentally not possible, even if this application would be very economical because a series production with a large Quantity is not required for the production of small series products.

Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und insbesondere ein Bauteil zur Verfügung zu stellen, mittels welchen die voranstehend beschriebenen Nachteile behoben werden können. Demzufolge ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und insbesondere ein additives beziehungsweise generatives Fertigungsverfahren, wie beispielsweise ein Rapid-Prototyping-Verfahren, zur Verfügung zu stellen, mittels welchen ein Bauteil und insbesondere ein Rapid-Prototyping-Bauteil hergestellt werden kann, welches mechanische sowie thermische Bauteileigenschaften besitzt, die mit denen eines Serienbauteils vorteilhaft identisch oder zumindest vergleichbar sind, wobei zudem ein Vorliegen einer Anisotropie bei den jeweiligen Rapid-Prototyping-Bauteile verhindert werden soll. Es ist folglich die Aufgabe der Erfindung, Rapid-Prototyping-Bauteile herzustellen, welche je nach Applikation zu den Serienbauteilen zumindest vergleichbare Eigenschaften aufweisen, wobei die Herstellung der Rapid-Prototyping-Bauteile schnell und kostengünstig zu erfolgen hat.It is therefore the object of the invention to provide a method for producing a component and in particular a component, by means of which the disadvantages described above can be eliminated. Accordingly, it is the object of the invention to provide a method for producing a component and in particular an additive or additive manufacturing method, such as a rapid prototyping method, by means of which a component and in particular a rapid prototyping component can be produced which has mechanical and thermal component properties which are advantageously identical or at least comparable to those of a series component, wherein in addition a presence of anisotropy in the respective rapid prototyping components should be prevented. It is therefore the object of the invention to produce rapid prototyping components, which have at least comparable properties depending on the application to the series components, wherein the production of rapid prototyping components has to be done quickly and inexpensively.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Rapid-Prototyping-Bauteils, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird die voranstehende Aufgabe gelöst durch ein Bauteil, insbesondere Rapid-Prototyping-Bauteil mit den Merkmalen den Anspruches 6. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Außerdem kann das erfindungsgemäße Bauteil mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.The above object is achieved by a method for producing a component, in particular a rapid prototyping component, with the features of claim 1. Furthermore, the above object is achieved by a component, in particular rapid prototyping component having the features of claim 6 Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the method according to the invention apply, of course, also in connection with the component according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be. In addition, the component according to the invention can be produced by the method according to the invention.

Es wird folglich ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Rapid-Prototyping-Bauteils, welches aus wenigstens einer Materialschicht aufweisend zumindest zwei hinsichtlich einer Materialschicht unterschiedlichen Materialien gebildet wird, beansprucht, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

– Anordnen der jeweils eine Mehrzahl von Volumeneinheiten aufweisenden Materialien mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens, sodass die Volumeneinheiten der Materialien in vordefinierter Anordnung aneinander angeordnet werden und benachbarte Volumeneinheiten miteinander einen Kontaktbereich ausbilden, und
– stoffschlüssiges Verbinden der Materialien benachbarter Volumeneinheiten innerhalb wenigstens des Kontaktbereiches.

Accordingly, a method is claimed for producing a component, in particular a rapid prototyping component, which is formed from at least one material layer comprising at least two materials which are different with regard to a material layer, the method comprising the following steps:

Arranging the materials each having a plurality of volume units by means of a rapid prototyping method so that the volume units of the materials are arranged in a predefined arrangement against each other and adjacent volume units form a contact area with one another, and
- cohesive bonding of the materials of adjacent volume units within at least the contact area.

Da die konventionelle Materialentwicklung, welche zwar dazu beitragen könnte, dass die vorgenannten Probleme behoben werden könnten, eines längeren Zeitraumes bedarf, bis ein entsprechendes Material entwickelt wurde, wird im Rahmen der Erfindung folglich versucht, mittels konventioneller additiver beziehungsweise generativer Fertigungsverfahren und hierfür verwendbarer Materialien ein Rapid-Prototyping-Material zu erzeugen, welches den mechanischen sowie auch thermischen Eigenschaften des später zu verwendenden Serienbauteils gleicht. Vorteilhaft werden folglich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Materialeigenschaften durch eine Kombination von mehreren und insbesondere mindestens zwei Materialien bzw. Rapid-Prototyping-Materialien auf mikroskopischer Ebene gemäß einer höheren Ordnung von Volumeneinheiten beziehungsweise Voxeln maßgeschneidert. Unter einem Voxel bzw. einer Volumeneinheit wird hierbei das dreidimensionale Äquivalent eines Pixels verstanden, wobei es sich bei einer Volumeneinheit um einen Körper mit einer isotropen Eigenschaft handelt. Durch das erfindungsgemäße Anordnen einer Mehrzahl von Volumeneinheiten aneinander kann folglich ein Körper beziehungsweise ein Bauteil mit isotropen Eigenschaften hergestellt werden. Den Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet das Serienbauteil, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise das erfindungsgemäße Rapid-Prototyping-Verfahren nachgebildet werden soll. Das später in Fahrzeugen einzusetzende Serienbauteil und insbesondere dessen Material sowie dessen Eigenschaften und Geometrie sind durch die Entwicklung beziehungsweise den Entwickler vorteilhaft vorgegeben und hinreichend bekannt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll nun ein Rapid-Prototyping-Bauteil, kurz RP-Bauteil, hergestellt werden, welches hinsichtlich dessen mechanischer und thermischer Eigenschaften dem späteren Serienbauteil vorteilhaft gleicht oder zumindest hinreichend ähnelt. Das bedeutet, dass dessen relevante Materialkennwerte, wie zum Beispiel dessen Zugfestigkeit, dessen Elastizitätsmodul, dessen Schlagzähigkeit und/oder auch dessen Zugfähigkeit mit denen des Serienmaterials zu vergleichen sind. Hierfür wird vorteilhaft das entwickelte Serienbauteil auf dessen Geometrie und dessen zugrundeliegendes Serienmaterial reduziert, sodass in einem nachfolgenden Schritt die Materialeigenschaften des Serienmaterials durch den mikroskopischen Bauteilaufbau auf Basis von vornehmlich zwei oder auch mehr Materialien bzw. Rapid-Prototyping-Materialien, kurz RP-Materialien, mit einer unterschiedlichen Eigenschaft, beispielsweise hinsichtlich deren Shorehärte oder auch Elastizität, angenähert werden können. Hierfür werden die mindestens zwei RP-Materialien entsprechend einer höheren Ordnung, das bedeutet hinsichtlich hierarchischer Gesichtspunkte, insbesondere in Form von zueinander angeordneten Volumeneinheiten miteinander kombiniert. Vorteilhaft werden folglich mittels eines 3D-Drucks oder insbesondere eines Fertigungsverfahrens, welches die Möglichkeit besitzt, mindestens zwei oder auch mehr Materialien volumeneinheitengenau aufzutragen, die mindestens zwei Materialien vorteilhaft gleichzeitig in Form von Volumeneinheiten beziehungsweise Voxeln beispielsweise auf einem Trägermedium zum Erzeugen einer ersten Materialschicht aneinander angeordnet aufgetragen. Hierbei bilden die Volumeneinheiten der Materialien insbesondere in deren Randbereichen einen Kontaktbereich aus, innerhalb welchem sich die aneinander angeordneten beziehungsweise benachbarten Volumeneinheiten und insbesondere das Material der einander benachbarten Volumeneinheiten stoffschlüssig miteinander verbinden kann. Insbesondere bei einem Vorliegen von benachbarten Volumeneinheiten unterschiedlichen Materials ist es möglich, dass sich in zumindest in einem Bereich des Kontaktbereiches die einander unterschiedlichen Materialien der benachbarten Volumeneinheiten wenigstens bereichsweise derart vermengen, dass folglich zwischen den benachbarten Volumeneinheiten ein Überlappungsbereich entsteht. Vorteilhaft weist der Überlappungsbereich beide Materialien der einander benachbarten Volumeneinheiten auf, wobei diese Materialien innerhalb des Überlappungsbereiches und zumindest in einem Bereich des Überlappungsbereiches vorteilhaft in vergleichbarer Konzentration bzw. Menge vorliegen können. Es ist jedoch auch denkbar, dass zwischen benachbarten Volumeneinheiten gleichen Materials ein Überlappungsbereich im Bereich des Kontaktbereiches entsteht, in welchem sich die Materialien der benachbarten Volumeneinheiten vorteilhaft vermengen und miteinander stoffschlüssig verbinden. Da es sich hierbei jedoch um eine Vermengung gleicher Materialien einzelner benachbarter Volumeneinheiten handelt, könnte man im Nachfolgenden auch lediglich von einem Kontaktbereich bei benachbarten Volumeneinheiten gleichen Materials sprechen, während man von einem Überlappungsbereich bei benachbarten Volumeneinheiten unterschiedlichen Materials sprechen könnte. Vorteilhaft weisen jedoch alle benachbarten Volumeneinheiten, unabhängig welchen Materials, Überlappungsbereiche, insbesondere in deren Kontaktbereichen, in welchen die Volumeneinheiten andere benachbarte Volumeneinheiten kontaktieren, auf. Insbesondere zur Bildung einer ersten Materialschicht, bestehend aus wenigstens zwei Materialien, welche in Form von einzelnen Volumeneinheiten aneinander angeordnet sind, wird die erste Materialschicht auf einem Träger beziehungsweise Trägermaterial beziehungsweise Trägermedium beispielsweise innerhalb eines 3D-Druckers aufgebracht. In welcher hierarchischen beziehungsweise vordefinierten Anordnung die Volumeneinheiten der einzelnen Materialien zueinander, insbesondere innerhalb einer ersten Schicht beziehungsweise innerhalb der Schichten untereinander, angeordnet werden, bestimmt sich vornehmlich aus den gewünschten Materialeigenschaften des Endmaterials des RP-Bauteils. Das bedeutet, dass je nach zu erzielender Materialeigenschaft des RP-Bauteiles eine bestimmte Menge an beispielsweise zähem zu einer bestimmten Menge an beispielsweise elastischem Material in definierter Weise zueinander angeordnet werden muss. Folglich kann das RP-Material aus einer oder mehreren einzelnen Schichten bestehen, wobei jede Schicht zueinander eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen kann. Vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein schlagzähes, den Materialeigenschaften des zu ersetzenden Serienbauteils entsprechendes RP-Bauteil hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich folglich von den konventionellen Materialentwicklungsmethoden, welche oftmals sehr zeitaufwendig und mühsam sind und auch nicht immer den gewünschten Erfolg liefern. Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens kann folglich ein RP-Bauteil innerhalb kurzer Zeit und folglich kostengünstig gemäß den hinsichtlich des Serienbauteils gestellten Anforderungen entwickelt werden.Since the conventional material development, which could indeed contribute to the above-mentioned problems being remedied, requires a longer period of time until a corresponding material has been developed, attempts are therefore made within the scope of the invention to use conventional additive or additive manufacturing processes and materials which can be used for this purpose To produce rapid prototyping material, which is similar to the mechanical and thermal properties of the later-to-use series component. Advantageously, by means of the method according to the invention, material properties are tailored by a combination of several and in particular at least two materials or rapid prototyping materials at the microscopic level according to a higher order of volume units or voxels. Here, a voxel or a volume unit is understood to be the three-dimensional equivalent of a pixel, wherein a volume unit is a body having an isotropic property. By arranging a plurality of volume units according to the invention to one another, consequently, a body or a component with isotropic properties can be produced. The starting point of the method according to the invention is the series component, which by the inventive method or the inventive rapid prototyping method to be emulated. The series component to be used later in vehicles and in particular its material and its properties and geometry are advantageously predetermined by the development or the developer and are sufficiently known. The method according to the invention is now intended to produce a rapid prototyping component, RP component for short, which, with regard to its mechanical and thermal properties, advantageously equals or at least resembles the later series component. This means that its relevant material properties, such as its tensile strength, its modulus of elasticity, its impact strength and / or its tensile strength, are comparable to those of the series material. For this purpose, the developed series component is advantageously reduced to its geometry and its underlying series material, so that in a subsequent step, the material properties of the series material through the microscopic component structure based on primarily two or more materials or rapid prototyping materials, RP materials, short, with a different property, for example, in terms of their Shore hardness or elasticity, can be approximated. For this purpose, the at least two RP materials corresponding to a higher order, that is combined with respect to hierarchical aspects, in particular in the form of mutually arranged volume units combined. Advantageously, by means of a 3D printing or in particular a manufacturing process, which has the ability to apply at least two or more materials volume units accurately, the at least two materials advantageously simultaneously in the form of volume units or voxels, for example, on a support medium for producing a first layer of material together applied. In this case, the volume units of the materials form, especially in their edge regions, a contact region within which the juxtaposed or adjacent volume units and in particular the material of the adjacent volume units can connect to one another in a material-locking manner. In particular, in the presence of adjacent volume units of different material, it is possible that at least in one area of the contact area, the mutually different materials of the adjacent volume units at least partially mix such that an overlap region thus arises between the adjacent volume units. Advantageously, the overlapping region has both materials of the adjacent volume units, wherein these materials can advantageously be present in a comparable concentration or amount within the overlap region and at least in a region of the overlap region. However, it is also conceivable that an overlapping area in the region of the contact area arises between adjacent volume units of the same material, in which the materials of the adjacent volume units advantageously mix and connect to one another in a material-locking manner. However, since this is a mixing of the same materials of individual adjacent volume units, one could only talk about one contact area in the case of adjacent volume units of the same material, while one could speak of an overlapping area for adjacent volume units of different material. Advantageously, however, all adjacent volume units, irrespective of which material, have overlapping areas, in particular in their contact areas in which the volume units contact other adjacent volume units. In particular for the formation of a first material layer, consisting of at least two materials which are arranged in the form of individual volume units, the first material layer is applied to a carrier or carrier material or carrier medium, for example within a 3D printer. The hierarchical or predefined arrangement of the volume units of the individual materials relative to one another, in particular within a first layer or within the layers, is determined primarily by the desired material properties of the final material of the RP component. This means that, depending on the material property of the RP component to be achieved, a certain amount of, for example, tough material has to be arranged in a defined manner with respect to one another to a certain amount of, for example, elastic material. Consequently, the RP material may consist of one or more individual layers, wherein each layer may have a different material composition to each other. Advantageously, with the method according to the invention, an impact-resistant RP component corresponding to the material properties of the series component to be replaced can be produced. The inventive method thus differs from the conventional material development methods, which are often very time consuming and tedious and also do not always provide the desired results. Thanks to the method according to the invention, consequently, an RP component can be developed within a short time and consequently cost-effectively in accordance with the requirements with regard to the series component.

Im Rahmen der Erfindung ist es folglich möglich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einen alternierenden Bereich zu bilden, innerhalb welchem die Volumeneinheiten zumindest zweier Materialien alternierend zueinander angeordnet werden. Das bedeutet, dass beispielsweise wenigstens eine Volumeneinheit eines ersten Materials sich mit wenigstens einer Volumeneinheit eines zweiten Materials hinsichtlich deren Anordnung zueinander in einer Ebene innerhalb einer ersten Materialschicht abwechselt, sodass vorteilhaft eine gleichmäßige Verteilung der einzelnen Materialien innerhalb der ersten Materialschicht vorhanden ist. So ist es folglich auch denkbar, dass sich die Anordnung von zwei oder mehr Volumeneinheiten eines ersten Materials sich innerhalb einer Ebene der ersten Materialschicht mit der Anordnung von zwei oder mehr Volumeneinheiten eines zweiten Materials in alternierender Weise abwechselt. Folglich ist es auch möglich, dass mehr als zwei Materialien Verwendung finden, wobei die Materialien in Form von Volumeneinheiten derart alternierend angeordnet werden, dass innerhalb der Materialschicht eine im Wesentlichen identische Materialverteilung der mehr als zwei Materialien vorhanden ist.In the context of the invention, it is therefore possible by means of the method according to the invention to form an alternating region, within which the volume units of at least two Materials are arranged alternately to each other. This means that, for example, at least one volume unit of a first material alternates with at least one volume unit of a second material with respect to their arrangement in a plane within a first material layer, so that there is advantageously a uniform distribution of the individual materials within the first material layer. Thus, it is therefore also conceivable that the arrangement of two or more volume units of a first material alternates within a plane of the first material layer with the arrangement of two or more volume units of a second material in an alternating manner. Consequently, it is also possible that more than two materials are used, wherein the materials are arranged in the form of volume units such that there is an essentially identical material distribution of the more than two materials within the material layer.

Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren möglich, dass beispielsweise zur Bildung eines sequenziellen Bereiches die Volumeneinheiten wenigstens eines der mindestens zwei Materialien sequentiell zueinander angeordnet werden. Das bedeutet, dass zumindest ein Bereich innerhalb einer Materialschicht des Rapid-Prototyping-Materials und entsprechend des Rapid-Prototyping-Bauteils vorhanden ist, innerhalb welchem beispielsweise lediglich ein einzelnes Material und insbesondere eines der Rapid-Prototyping-Materialien vorliegt. So ist es folglich auch möglich, dass die Volumeneinheiten schichtweise nebeneinander und/oder übereinander wenigstens abschnittsweise hinsichtlich des Materials in alternierender oder sequentieller Reihenfolge zur Erzeugung der wenigstens einen Materialschicht angeordnet werden. Dies bedeutet, dass es möglich ist, dass das Rapid-Prototyping-Bauteil wenigstens eine Materialschicht und vornehmlich eine Mehrzahl an Materialschichten und insbesondere aufeinander aufgebauten Materialschichten aufweist, welche eine Mehrzahl an alternierenden und/oder eine Mehrzahl an sequentiellen Bereichen aufweisen kann/können. Die vordefinierte Anordnung beziehungsweise die hierarchische Anordnung der Volumeneinheiten innerhalb einer Materialschicht beziehungsweise hinsichtlich einzelner Materialschichten untereinander bestimmt sich durch das zu erzielende Endmaterial, bestehend aus wenigstens zwei hinsichtlich wenigstens einer ihrer Materialeigenschaften unterschiedlichen Materialien.In the context of the invention, it is furthermore possible for the volume units of at least one of the at least two materials to be arranged sequentially relative to one another, for example to form a sequential region. This means that at least one region is present within a material layer of the rapid prototyping material and corresponding to the rapid prototyping component, within which there is for example only a single material and in particular one of the rapid prototyping materials. Thus, it is thus also possible for the volume units to be arranged side by side and / or one above another in layers at least in sections with respect to the material in alternating or sequential order for producing the at least one material layer. This means that it is possible for the rapid prototyping component to have at least one material layer and primarily a plurality of material layers and in particular stacked material layers, which may have a plurality of alternating and / or a plurality of sequential regions. The predefined arrangement or the hierarchical arrangement of the volume units within a material layer or with respect to individual material layers with one another is determined by the end material to be achieved, comprising at least two different materials with regard to at least one of their material properties.

Demzufolge ist es insbesondere in Berücksichtigung einer zu erzielenden definierten Materialeigenschaft des Bauteils mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, wenigstens die Dimensionen der Kontaktbereiche der aneinander angeordneten Volumeneinheiten und/oder die Größe der Volumeneinheiten und/oder die Form der Volumeneinheiten zu definieren und/oder eine hierarchische Anordnung beziehungsweise eine vordefinierte Anordnung der Volumeneinheiten der Materialien zueinander festzulegen. Demzufolge ist es vorteilhaft möglich, ein Rapid-Prototyping-Bauteil herzustellen, welches eine Materialeigenschaft besitzt, die der Materialeigenschaft eines Serienbauteils zumindest weitestgehend entspricht. Hierbei basiert die gezielte Einstellung der Materialeigenschaft des Rapid-Prototyping-Materials auf einer Auswahl von mindestens zwei sich hinsichtlich wenigstens einer ihrer Materialeigenschaften unterscheidenden Materialien, der Kenntnis über die Materialeigenschaften der wenigstens zwei Materialien, der Kenntnis über die mikroskopische Struktur der Bauteile auf Basis von Volumeneinheiten, bestehend aus den Materialien, sowie auch der Größe des Kontaktbereiches oder des sich bildenden Überlappungsbereiches.Accordingly, in particular in consideration of a defined material property of the component to be achieved by means of the method according to the invention, it is possible to define at least the dimensions of the contact regions of the juxtaposed volume units and / or the size of the volume units and / or the shape of the volume units and / or a hierarchical arrangement or to define a predefined arrangement of the volume units of materials to each other. Accordingly, it is advantageously possible to produce a rapid prototyping component which has a material property which at least largely corresponds to the material property of a series component. In this case, the targeted adjustment of the material property of the rapid prototyping material is based on a selection of at least two different materials with regard to at least one of their material properties, knowledge of the material properties of the at least two materials, knowledge of the microscopic structure of the components based on volume units , consisting of the materials, as well as the size of the contact area or the forming overlap area.

Im Rahmen der Erfindung werden unter Verwendung eines Simulationsverfahrens aus einer Vielzahl von möglichen miteinander kombinierbaren Materialien wenigstens zwei Materialien ausgewählt. Als Simulationsverfahren kann beispielsweise ein Finite-Elemente-Simulationsverfahren Verwendung finden, um ein Rapid-Prototyping-Bauteil mit einer definierten Materialeigenschaft gezielt zu erzeugen. Als Eingangsgrößen für das Simulationsverfahren dienen die bekannten Materialeigenschaften der für das Rapid-Prototyping-Bauteil zu verwendenden mindestens zwei Materialien, welche zur Erzeugung eines Rapid-Prototyping-Bauteils mit Serienbauteileigenschaften Verwendung finden sollen. Demzufolge werden aus einer Vielzahl von Materialien mindestens zwei Materialien zur Erzeugung des Rapid-Prototyping-Bauteils ausgewählt, wobei diese Materialien in Form von Volumeneinheiten in definierter Anordnung zueinander zur Bildung zumindest einer ersten Materialschicht auf beispielweise einen Materialträger beziehungsweise einem Materialträgermedium oder auch zur Bildung einer zweiten Materialschicht, welche auf der ersten Materialschicht aufgebracht wird, aufgetragen.Within the scope of the invention, at least two materials are selected using a simulation method from a multiplicity of possible materials which can be combined with one another. As a simulation method, for example, a finite element simulation method can be used to selectively produce a rapid prototyping component with a defined material property. The known material properties of the at least two materials to be used for the rapid prototyping component, which are to be used to produce a rapid prototyping component with serial component properties, serve as input variables for the simulation method. Accordingly, at least two materials for producing the rapid prototyping component are selected from a plurality of materials, these materials in the form of volume units in a defined arrangement to each other to form at least a first material layer on, for example, a material carrier or a material carrier medium or to form a second Material layer, which is applied to the first material layer applied.

Das erfindungsgemäße Bauteil, welches insbesondere ein Rapid-Prototyping-Bauteil ist, weist wenigstens eine Materialschicht aus zumindest zwei hinsichtlich zumindest einer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien auf. Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Bauteil dadurch aus, dass jedes der Materialien eine Mehrzahl von Volumeneinheiten aufweist bzw. in Form von vorteilhaft einer Mehrzahl von Volumeneinheiten zur Bildung einer Materialschicht angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind benachbarte Volumeneinheiten in vordefinierter Anordnung aneinander angeordnet, wobei die benachbarten Volumeneinheiten einen Kontaktbereich miteinander ausbilden, in welchem die Materialien der benachbarten Volumeneinheiten zumindest bereichsweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die hier genannten Volumeneinheiten beziehungsweise Voxel sind die auf mikroskopischer Ebene betrachteten dreidimensionalen Äquivalente eines Pixels, wobei eine Volumeneinheit selbst keine bestimmte Form aufweist. So ist es auch denkbar, dass ein Voxel beziehungsweise eine Volumeneinheit beispielsweise eine kubische, kugelförmige oder gar prismatische Form hat. Mittels einer Aneinanderreihung von insbesondere isotropen Volumeneinheiten beziehungsweise Volumenpixeln beziehungsweise Voxeln ist es folglich möglich, ein dreidimensionales Bauteil und insbesondere ein Rapid-Prototyping-Bauteil schnell und kostengünstig herzustellen. Dieses Rapid-Prototyping-Bauteil, welches insbesondere ein Fahrzeugbauteil eines beispielsweise Landfahrzeuges, wie eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens oder Zweirades, eines Luftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Flugzeuges, eines Wasserfahrzeuges, wie beispielsweise eines Schiffes oder auch ein Bauteil einer Fertigungsmaschine beziehungsweise -anlage ist, kann insbesondere mittels eines additiven beziehungsweise generativen Fertigungsverfahren und insbesondere eines 3D-Druckverfahrens hergestellt werden, bei welchem es ermöglicht wird mindestens zwei RP-Materialien gleichzeitig zur Gestaltung einer RP-Bauteilgeometrie anzuordnen. Das folglich erfindungsgemäße Bauteil dient vorteilhaft dazu in frühen Phasen der Produktentwicklung durchzuführenden Tests Anwendung zu finden, sodass das zu entwickelnde Endprodukt hinsichtlich seiner einzelnen Bauteile frühzeitig bewertet und mögliche auftretende Fehler frühzeitig erkannt werden können, wodurch eine deutlich kostengünstigere und schnellere Entwicklung des Endproduktes ermöglicht werden kann. Das erfindungsgemäße Bauteil weist demzufolge vorteilhaft mindestens eine Materialschicht und vornehmlich auch mehr als eine Materialschicht auf, wobei die Materialschichten vorteilhaft übereinander angeordnet werden beziehungsweise aufeinander aufbauend aufgebracht werden, um ein insbesondere dreidimensionales Bauteil zu erzeugen. Jede Materialschicht weist vornehmlich mindestens zwei miteinander kombinierte Materialien auf, wobei jedes dieser Materialien sich insbesondere hinsichtlich zumindest einer Materialeigenschaft, wie beispielsweise dessen Shorehärte oder auch dessen Temperaturbeständigkeit oder dessen Beständigkeit gegen chemische Einflüsse usw. voneinander unterscheiden. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein im Wesentliches sprödes RP-Material mit einem im Wesentlichen elastischen RP-Material zu einem Endmaterial kombiniert wird, wobei jedes der mindestens zwei RP-Materialien bzw. Materialien in Form von Volumeneinheiten beziehungsweise Voxeln auf beispielsweise einem Trägermedium oder auf beispielsweise einer ersten Schicht beziehungsweise einem Materialschichtträger aufgetragen wird, sodass die Volumeneinheiten der einzelnen Materialien insbesondere in deren Kontaktbereichen einander derart kontaktieren, dass die Materialien untereinander eine stoffschlüssige Verbindung eingehen können.The component according to the invention, which is in particular a rapid prototyping component, has at least one material layer of at least two different materials with respect to at least one material property. In this case, the component according to the invention is characterized in that each of the materials has a plurality of volume units or is advantageously arranged in the form of a plurality of volume units for forming a material layer. According to the invention adjacent volume units are arranged in a predefined arrangement to each other, wherein the adjacent volume units form a contact area with each other, in which the materials of the adjacent volume units at least partially cohesively connected to each other. The volume units or voxels mentioned here are the three-dimensional equivalents of a pixel viewed at the microscopic level, wherein a volume unit itself has no specific shape. Thus, it is also conceivable that a voxel or a volume unit, for example, has a cubic, spherical or even prismatic shape. By means of a juxtaposition of particular isotropic volume units or volume pixels or voxels, it is consequently possible to produce a three-dimensional component and in particular a rapid prototyping component quickly and inexpensively. This rapid prototyping component, which is in particular a vehicle component of an example of a land vehicle, such as a passenger car, truck or two-wheeler, an aircraft, such as an aircraft, a watercraft, such as a ship or a component of a production machine or plant can in particular by means of an additive or generative manufacturing method and in particular a 3D printing method, in which it is possible to arrange at least two RP materials at the same time for designing an RP component geometry. The component according to the invention therefore advantageously serves to find applications to be carried out in early stages of product development, so that the end product to be developed can be evaluated early with regard to its individual components and possible errors can be detected early, thereby enabling a significantly more cost-effective and faster development of the end product , The component according to the invention therefore advantageously has at least one material layer and in particular more than one material layer, wherein the material layers are advantageously arranged one above the other or applied to one another in order to produce a particularly three-dimensional component. Each material layer has primarily at least two materials combined with one another, each of which differ from one another, in particular with regard to at least one material property, such as its Shore hardness or else its temperature resistance or resistance to chemical influences. Thus, for example, it is conceivable that a substantially brittle RP material is combined with a substantially elastic RP material to form a final material, wherein each of the at least two RP materials or materials in the form of volume units or voxels on, for example, a carrier medium or is applied to, for example, a first layer or a material layer carrier, so that the volume units of the individual materials contact each other in particular in their contact areas such that the materials can enter into a cohesive connection with each other.

Folglich ist es möglich, dass das Bauteil zumindest einen alternierenden Bereich aufweist, innerhalb welchem die Volumeneinheiten zumindest zweier Materialien alternierend zueinander angeordnet sind. Im Sinne von alternierend bedeutet dies folglich, dass sich die Volumeneinheiten der einzelnen Materialien aneinandergereiht abwechseln, sodass beispielsweise eine Volumeneinheit eines spröden Materials neben einer Volumeneinheit eines im Wesentlichen elastischen Materials angeordnet ist usw. Hierbei ist es jedoch auch denkbar, dass zwei oder mehr als zwei Volumeneinheiten eines identischen Materials nebeneinander angeordnet sind, während nachfolgend wiederum zwei oder mehr Volumeneinheiten des anderen Materials benachbart angeordnet werden, um einen alternierenden Bereich auszubilden. Innerhalb einer ersten Materialschicht werden die Volumeneinheiten folglich in einer ersten Ebene (xy-Ebene) benachbart zueinander angeordnet, wobei sich jede Volumeneinheit auch in eine weitere Ebene (xz-Ebene oder yz-Ebene) erstreckt. Beim Aufbringen einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht wird folglich das dreidimensionale Bauteil mittels zweier Schichten aufgebaut, wobei auch die von der ersten Schicht benachbart zu der zweiten Schicht angeordneten Volumeneinheiten alternierend zueinander aufgebracht werden können.Consequently, it is possible that the component has at least one alternating region, within which the volume units of at least two materials are arranged alternately to one another. In the sense of alternating, this consequently means that the volume units of the individual materials alternate in a row, so that, for example, a volume unit of a brittle material is arranged next to a volume unit of a substantially elastic material, etc. However, it is also conceivable that two or more than two Volume units of an identical material are arranged side by side, while subsequently again two or more volume units of the other material are arranged adjacent to form an alternating area. Within a first material layer, the volume units are consequently arranged adjacent to one another in a first plane (xy plane), wherein each volume unit also extends into a further plane (xz plane or yz plane). When applying a second layer on the first layer, consequently, the three-dimensional component is constructed by means of two layers, whereby the volume units arranged adjacent to the second layer from the first layer can also be applied alternately to one another.

Es ist des Weiteren denkbar, dass das Bauteil zumindest einen sequentiellen Bereich aufweist, innerhalb welchem die Volumeneinheiten wenigstens eines der mindestens zwei Materialien sequentiell aneinander angeordnet sind. Demzufolge ist es folglich denkbar, dass zumindest eine erste Materialschicht aus einer Vielzahl von Volumeneinheiten eines einzelnen Materials besteht, welche benachbart beziehungsweise angrenzend zueinander innerhalb dieser Materialschicht angeordnet sind. Folglich bildet eine Mehrzahl von Volumeneinheiten eines einzelnen Materials den benannten sequentiellen Bereich. Ein entsprechender sequentieller Bereich eines ersten Materials kann sich auch an einen sequentiellen Bereich eines zweiten oder dritten oder weiteren Materials anordnen.It is furthermore conceivable that the component has at least one sequential region, within which the volume units of at least one of the at least two materials are arranged sequentially against one another. Accordingly, it is therefore conceivable that at least one first material layer consists of a plurality of volume units of a single material, which are arranged adjacent to or adjacent to each other within this material layer. Thus, a plurality of volume units of a single material form the designated sequential area. A corresponding sequential region of a first material may also be arranged on a sequential region of a second or third or further material.

Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren möglich, dass der alternierende Bereich bzw. die alternierenden Bereiche oder der sequenzielle Bereich bzw. die sequentiellen Bereiche beliebig miteinander kombinierbar sind. Das bedeutet, dass eine Materialschicht aus einer Vielzahl von alternierenden und/oder sequentiellen Bereichen bestehen kann. Des Weiteren ist es auch denkbar, dass beispielsweise eine erste Materialschicht lediglich aus einem alternierenden Bereich besteht, während eine zweite, auf der ersten Materialschicht angeordnete Materialschicht aus einem sequentiellen Bereich mit Volumeneinheiten eines ersten oder eines zweiten Materials besteht, während beispielsweise eine dritte, auf der zweiten Materialschicht angeordnete Materialschicht aus einer Kombination aus einem oder zwei alternierenden Bereichen und/oder einem oder mehreren sequentiellen Bereich besteht. Der Kombination von sequentiellen Bereichen und alternierenden Bereichen innerhalb der einzelnen Materialschichten sowie auch hinsichtlich der einzelnen Materialschichten zueinander ist keine Grenze gesetzt, sodass je nach zu erzielender Materialeigenschaft des RP-Bauteils, welche zumindest durch die Materialeigenschaft das Serienmaterial definiert wird, eine beliebige Anordnung der Volumeneinheiten der einzelnen Materialien zueinander ermöglicht werden kann.In the context of the invention, it is furthermore possible for the alternating region or the alternating regions or the sequential region or the sequential regions to be combined with one another as desired. This means that a material layer can consist of a plurality of alternating and / or sequential regions. Furthermore, it is also conceivable that, for example, a first material layer consists only of an alternating region, while a second, arranged on the first material layer Material layer consists of a sequential area with volume units of a first or a second material, while, for example, a third, arranged on the second material layer material layer consists of a combination of one or two alternating areas and / or one or more sequential area. There is no limit to the combination of sequential regions and alternating regions within the individual material layers and also with regard to the individual material layers, so that any arrangement of the volume units depends on the material property of the RP component to be achieved, which is defined by the material property at least by the material property the individual materials can be made possible to each other.

Im Rahmen der Erfindung ist es folglich denkbar, dass die Materialien sich zumindest hinsichtlich einer der folgenden chemischen, physikalischen und/oder optischen Materialeigenschaften unterscheiden: des Zugmoduls oder des Elastizitätsmoduls, der Bruchdehnung, der Zugfestigkeit, der Schlagfestigkeit, der Dämpfung, der Glasübergangstemperatur, der Reakitivität, der Transluzenz, der Transparenz, der Wärmeformstabilität, der Maßtreue, der Temperaturbeständigkeit, der Licht- und Strahlungsbeständigkeit, der elektrische Leitfähigkeit, der Wärmeleitfähigkeit, des Materialschrumpfes oder hinsichtlich einer vergleichbaren Materialeigenschaft. So ist es folglich möglich, dass die mindestens zwei Materialien, welche zur Bildung des Endmaterials und folglich des RP-Bauteils verwendet werden, sich zumindest durch eine der oben genannten Materialeigenschaften oder hinsichtlich einer vergleichbaren chemischen, physikalischen und/oder auch optischen Materialeigenschaft unterscheiden, wobei es auch möglich ist, dass die Materialien sich hinsichtlich zweier oder mehrerer derartiger Eigenschaften voneinander unterscheiden können.In the context of the invention, it is therefore conceivable that the materials differ at least with regard to one of the following chemical, physical and / or optical material properties: tensile modulus or modulus of elasticity, elongation at break, tensile strength, impact strength, damping, glass transition temperature Reactivity, translucency, transparency, heat dimensional stability, dimensional accuracy, temperature resistance, light and radiation resistance, electrical conductivity, thermal conductivity, shrinkage, or comparable material properties. Thus, it is thus possible that the at least two materials used to form the final material, and thus the RP component, will differ at least one of the above-mentioned material properties or a comparable chemical, physical and / or optical material property it is also possible that the materials may differ from each other in terms of two or more such properties.

Das erfindungsgemäße Bauteil kann im Rahmen der Erfindung mittels eines Verfahrens gemäß wenigstens einem der vorangegangen Ansprüche 1 bis 5, das bedeutet mittels eines zuvor genannten Verfahrens, hergestellt sein.In the context of the invention, the component according to the invention can be produced by means of a method according to at least one of the preceding claims 1 to 5, which means by means of a previously mentioned method.

Bei dem beschriebenen Bauteil ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu den Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Rapid-Prototyping-Bauteils, gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.In the described component, all the advantages that have already been described for the method for producing a component, in particular a rapid prototyping component, according to the first aspect of the invention.

Eine mikroskopische Struktur des Endmaterials eines erfindungsgemäßen Bauteils sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauteils werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:A microscopic structure of the end material of a component according to the invention and a method for producing such a component are explained in more detail below with reference to drawings. Each show schematically:

1 eine Draufsicht auf eine sich in einer x-y-Ebene erstreckenden mikroskopische Struktur eines Endmaterials eines Rapid-Prototyping-Bauteils bestehend aus zwei RP-Materialien, 1 4 is a plan view of an xy-plane-extending microscopic structure of a final material of a rapid prototyping component consisting of two RP materials;

2 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur des Endmaterials der 1, erstreckend in einer x-z-Ebene, 2 a plan view of the microscopic structure of the final material of 1 extending in an xz plane,

3 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur des Endmaterials der 1, erstreckend in einer y-z-Ebene, 3 a plan view of the microscopic structure of the final material of 1 extending in a yz plane,

4 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus zwei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend alternierende Bereiche, 4 a top view of the microscopic structure of a composite of two RP materials end material, having alternating areas,

5 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus zwei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend sequenzielle Bereiche, 5 a top view of the microscopic structure of a composite of two RP materials end material comprising sequential areas,

6 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus zwei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend alternierende und sequenzielle Bereiche, 6 a top view of the microscopic structure of a composite of two RP materials end material, having alternating and sequential areas,

7 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus drei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend alternierende Bereiche, 7 a top view of the microscopic structure of a composite of three RP materials end material, having alternating areas,

8 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus drei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend sequenzielle Bereiche, 8th a top view of the microscopic structure of an assembled from three RP materials end material, comprising sequential areas,

9 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus drei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend alternierende und sequenzielle Bereiche, 9 a top view of the microscopic structure of a composite of three RP materials end material, having alternating and sequential areas,

10 eine Draufsicht auf die mikroskopische Struktur eines aus zwei RP-Materialien zusammengesetzten Endmaterials, aufweisend alternierende und sequenzielle Bereiche zur Darstellung von Kontaktbereichen und Überlappungsbereichen, und 10 a plan view of the microscopic structure of a composite of two RP materials end material, comprising alternating and sequential areas for the representation of contact areas and overlapping areas, and

11 einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Rapid-Prototyping-Bauteils, Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 11 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. 11 an exemplary sequence of the inventive method for producing a rapid prototyping component according to the invention, elements with the same function and mode of action are in the 1 to 11 each provided with the same reference numerals.

In der 1 ist eine Draufsicht auf eine mikroskopische Struktur eines Endmaterials 1, eines Bauteils 10 beziehungsweise insbesondere eines Rapid-Prototyping-Bauteils 10, welches aus wenigstens zwei Materialien 3 und 4 bzw. zwei RP-Materialien 3, 4 besteht, gezeigt, wobei sich das Endmaterial 1 in einer x-y-Ebene erstreckt, Das erste Material 3 ist dabei beispielsweise ein sehr sprödes beziehungsweise unelastisches beziehungsweise steifes Material, während das zweite Material 4 beispielsweise ein sehr elastisches beziehungsweise weiches Material ist. Wie in der 1 gezeigt, weist das Endmaterial 1 des Bauteils 10 insgesamt sechs aufeinander bzw. übereinander aufgebrachte Schichten 1.1 bis 1.6 auf, wobei jede der Schichten 1.1 bis 1.6 jeweils das erste Material 3 sowie das zweite Material 4 aufweist, wobei die Materialien 3, 4 jeweils in Form von Volumeneinheiten 2.1 beziehungsweise 2.2 aneinander angeordnet vorliegen. Jede der in y-Richtung betrachtet übereinander angeordneten und sich weiterhin in x-Richtung sowie z-Richtung erstreckenden Materialschichten 1.1 bis 1.6 weist folglich achtzehn Volumeneinheiten 2.1 des Materials mit dem Bezugszeichen 3 sowie achtzehn Volumeneinheiten 2.2 des Materials mit dem Bezugszeichen 4 auf, wobei die Volumeneinheiten 2.1 des ersten Materials 3 abwechselnd mit den Volumeneinheiten 2.2 des zweiten Materials 4 in alternierender Weise aneinander angeordnet sind. Diese alternierende Anordnung der Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 der Materialien 3 bzw. 4 innerhalb einer sich in x-Richtung und z-Richtung erstreckenden Materialschicht 1.1 bis 1.10 liegt folglich auch in den Materialschichten bzw. Materialebenen 1.6 bis 1.12 vor, welche sich folglich in y-Richtung und z-Richtung erstrecken. In den Grenzbereichen zwischen den Volumeneinheiten 2.1 des ersten Materials 3 und den Volumeneinheiten 2.2 des zweiten Materials 4 bilden sich Kontaktbereiche 5 aus, in denen die Materialien 3, 4 der Volumeneinheiten 2.1, 2.2 einander kontaktieren. In Bereichen der Kontaktbereiche 5 kann es zudem zu einem stoffschlüssigen Verbinden der Materialien 3 beziehungsweise 4 der einzelnen Volumeneinheiten 2.1 beziehungsweise 2.2 kommen, wobei beispielsweise eine Volumeneinheit 2.1 des ersten Materials 3 zumindest teilweise im Kontaktbereich 5 in die Volumeneinheit 2.2 des zweiten Materials 4 eintritt und andersherum, sodass sich in Bereichen des Kontaktbereichs 5 folglich auch Überlappungsbereiche 6 ausbilden können, in denen beiden Materialien 3, 4 von aneinander angrenzenden bzw. benachbarten Volumeneinheiten 2.1, 2.2 in einem definierten und vorteilhaft vorherbestimmbaren Mischungsverhältnis zueinander vorliegen. Vorteilhaft werden die beiden Materialien 3, 4 mittels eines 3D-Druckverfahrens gemeinsam angeordnet, wobei auch jedes Fertigungsverfahren eingesetzt werden kann, mittels welchem mehrere Materialien voxelgenau beziehungsweise volumeneinheitengenau aufgetragen werden können, um eine gewünschte Hierarchie, wie beispielsweise die in 1 gezeigte alternierende Anordnung der einzelnen Volumeneinheiten 2.1 beziehungsweise 2.2 zueinander miteinander kombinieren zu können, um entsprechende Rapid-Prototyping-Bauteile zu erzeugen. Bei einer Drehung des Bauteiles 10 um die in 1 gezeigte x-Achse, wird deutlich, dass das Bauteil 10 und folglich das Endmaterial 1 des Bauteils 10 sich auch in z-Richtung erstreckt, wobei die einzelnen Volumeneinheiten 2.1, 2.2 der beiden Materialien 3, 4 in den Materialschichten bzw. Materialebenen 1.13–1.18, welche sich in z-Richtung erstrecken, ebenfalls alternierend angeordnet sind. Dies in Berücksichtigung zusammen mit der in 3 gezeigten Ansicht des Bauteils 10 und insbesondere des Endmaterials 1 des Rapid-Prototyping-Bauteils 10 auf mikroskopischer Ebene zeigt deutlich, dass die hierarchische und insbesondere vordefinierte Anordnung der Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 der beiden Materialien 3 und 4 in allen drei Raumrichtungen x, y, und z realisiert werden kann. Das in den 1 bis 3 gezeigte Bauteil weist folglich eine dreidimensionale Geometrie auf, welche sich in x-, y- und z-Richtung im Wesentlichen in Kubusform erstreckt und vorteilhaft aus sechs sich jeweils in x-, y- und z-Richtung betrachteten Ebene erstreckt, wobei die das Endmaterial 1 bildenden Materialien 3, 4 in Form von kubusförmigen Volumeneinheiten 2.1, 2.2 derart in jeder Schicht aneinander geordnet sind, dass die beiden ausgewählten RP-Materialien 3, 4 abwechselnd aneinander und folglich in alternierender Weise aneinander angeordnet sind. Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Bauteil 10 handelt es sich vornehmlich um ein Bimaterial-Rapid-Prototyping-Bauteil, welches folglich aus zwei zueinander hinsichtlich wenigstens einer ihrer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien 3, 4 besteht.In the 1 is a plan view of a microscopic structure of a final material 1 , a component 10 or in particular a rapid prototyping component 10 which at least two materials 3 and 4 or two RP materials 3 . 4 is shown, with the final material 1 extending in an xy plane, the first material 3 is for example a very brittle or inelastic or rigid material, while the second material 4 For example, a very elastic or soft material. Like in the 1 shown has the end material 1 of the component 10 a total of six superimposed layers 1.1 to 1.6 on, with each of the layers 1.1 to 1.6 each the first material 3 as well as the second material 4 having, wherein the materials 3 . 4 each in the form of volume units 2.1 respectively 2.2 arranged one above the other. Each of the material layers arranged one above the other in the y-direction and continuing to extend in the x-direction and z-direction 1.1 to 1.6 thus has eighteen volume units 2.1 of the material with the reference numeral 3 as well as eighteen volume units 2.2 of the material with the reference numeral 4 on, where the volume units 2.1 of the first material 3 alternating with the volume units 2.2 of the second material 4 are arranged in an alternating manner to each other. This alternate arrangement of volume units 2.1 respectively. 2.2 of the materials 3 respectively. 4 within a material layer extending in the x-direction and z-direction 1.1 to 1.10 is therefore also in the material layers or material layers 1.6 to 1.12 which consequently extend in the y-direction and z-direction. In the border areas between the volume units 2.1 of the first material 3 and the volume units 2.2 of the second material 4 contact areas form 5 in which the materials 3 . 4 the volume units 2.1 . 2.2 contact each other. In areas of contact areas 5 It can also lead to a cohesive joining of the materials 3 respectively 4 the individual volume units 2.1 respectively 2.2 come, for example, a volume unit 2.1 of the first material 3 at least partially in the contact area 5 in the volume unit 2.2 of the second material 4 entering and vice versa, so in areas of contact area 5 consequently also overlapping areas 6 can train in which both materials 3 . 4 of adjacent or adjacent volume units 2.1 . 2.2 exist in a defined and advantageously predeterminable mixing ratio to each other. Advantageous are the two materials 3 . 4 arranged jointly by means of a 3D printing process, wherein any manufacturing method can be used, by means of which a plurality of materials can be applied voxelgenau or volume unit exactly to a desired hierarchy, such as those in 1 shown alternating arrangement of the individual volume units 2.1 respectively 2.2 to combine with each other to produce corresponding rapid prototyping components. Upon rotation of the component 10 around the in 1 shown x-axis, it becomes clear that the component 10 and therefore the final material 1 of the component 10 also extends in the z-direction, wherein the individual volume units 2.1 . 2.2 of the two materials 3 . 4 in the material layers or material layers 1.13 - 1.18 which extend in the z-direction, are also arranged alternately. This in conjunction with the in 3 shown view of the component 10 and in particular the final material 1 of the rapid prototyping component 10 At the microscopic level clearly shows that the hierarchical and especially predefined arrangement of volume units 2.1 and 2.2 of the two materials 3 and 4 in all three spatial directions x, y, and z can be realized. That in the 1 to 3 Consequently, the component shown has a three-dimensional geometry which extends in the x-, y- and z-direction essentially in cube form and advantageously extends from six planes viewed in the x-, y- and z-direction, respectively, the end material 1 forming materials 3 . 4 in the form of cuboidal units of volume 2.1 . 2.2 arranged in such a way in each layer that the two selected RP materials 3 . 4 alternately to each other and thus arranged in an alternating manner to each other. In the in the 1 to 3 shown component 10 it is primarily a Bimaterial rapid prototyping component, which consequently consists of two different materials with respect to at least one of their material properties 3 . 4 consists.

In Berücksichtigung der grundlegend bekannten 3D-Druckverfahren, deren Auflösung im Bereich von 16 μm liegt, ist es folglich möglich, beispielsweise Volumeneinheiten 2.1, 2.2 zu bilden, welche eine Mindestkantenlänge von circa 16 μm in jeder der drei Dimensionen aufweisen, sodass eine Volumeneinheit 2.1, 2.2 folglich ein Mindestvolumen von beispielsweise 16³ μm³ aufweist.Considering the fundamentally known 3D printing processes whose resolution is in the range of 16 μm, it is therefore possible, for example, volume units 2.1 . 2.2 having a minimum edge length of about 16 μm in each of the three dimensions, so that one unit volume 2.1 . 2.2 consequently has a minimum volume of, for example, 16 ³ μm ³ .

Vorteilhaft ist es möglich, dass die beiden Materialien 3, 4 insbesondere zur Bildung eines Überlappungsbereiches 6 in deren Kontaktbereichen 5 zusammen auf beispielsweise einem Trägermedium zur Bildung einer ersten Schicht 1.1 beziehungsweise einer auf der ersten Schicht 1.1 aufgetragenen zweiten Schicht 1.2 beziehungsweise weiteren Schicht 1.3 bis 1.6 aufgetragen werden. Die Volumeneinheiten 2.1, 2.2 werden, wie in den 1 bis 3 gezeigt, in folglich drei Dimensionen beziehungsweise in x-, y- und z-Richtung entsprechend einer höheren Ordnung beispielsweise alternierend hinsichtlich der beiden unterschiedlichen Materialien 3 und 4 angeordnet.Advantageously, it is possible that the two materials 3 . 4 in particular for forming an overlap region 6 in their contact areas 5 together on, for example, a support medium to form a first layer 1.1 or one on the first layer 1.1 applied second layer 1.2 or further layer 1.3 to 1.6 be applied. The volume units 2.1 . 2.2 be like in the 1 to 3 shown in three dimensions or in the x, y and z direction corresponding to a higher order, for example, alternately with respect to the two different materials 3 and 4 arranged.

Vorteilhaft wird mit der Anordnung von mindestens zwei hinsichtlich ihrer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien 3, 4 in Form von Volumeneinheiten 2.1, 2.2 eine gezielte Einstellung von Materialkennwerten auf mikroskopischer Ebene ermöglicht, wobei hierfür auch die hierarchische beziehungsweise vordefinierte Anordnung beziehungsweise Struktur der einzelnen Volumeneinheiten 2.1, 2.2 zur Bildung mindestens einer Materialschicht 1.1 bis 1.6 zur gezielten Beeinflussung der Parameter des zu erzeugenden Bauteils 10 dient. Vorteilhaft wird zudem mittels der Anordnung von Materialien 3, 4 unterschiedlicher Eigenschaft in Form von Volumeneinheiten 2.1, 2.2 die Anisotropie, welche aus der schichtweisen Fertigung resultiert, durch eine gezielte Einstellung der Parameter kompensiert, um folglich isotrope Bauteile 10 herstellen zu können.It is advantageous with the arrangement of at least two different materials with regard to their material properties 3 . 4 in the form of volume units 2.1 . 2.2 a targeted adjustment of material properties at the microscopic level allows, including the hierarchical or predefined arrangement or structure of the individual volume units 2.1 . 2.2 to form at least one layer of material 1.1 to 1.6 for selectively influencing the parameters of the component to be produced 10 serves. It is also advantageous by means of the arrangement of materials 3 . 4 different property in the form of volume units 2.1 . 2.2 the anisotropy resulting from the layered manufacturing compensated by a targeted adjustment of the parameters, thus isotropic components 10 to be able to produce.

In der 4 ist beispielhaft eine Anordnung der Volumeneinheiten 2.1 beziehungsweise 2.2 innerhalb von einzelnen Materialschichten 1.1 bis 1.6 gezeigt, wodurch sich ein alternierender Bereich 30 innerhalb der Materialschichten 1.1 bis 1.6 ausbildet. Das in den 4 bis 6 gezeigte Bauteil 10 weist folglich eine Vielzahl von in y-Richtung betrachtet übereinander angeordneten Materialschichten 1.1 bis 1.6 auf, welche jeweils aus zwei Materialien 3, 4 in Form von zueinander angeordneten Volumeneinheiten 2.1, 2.2 bestehen, wobei die einzelnen Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 der Materialien 3 und 4 in alternierender Weise zueinander angeordnet sind, wie insbesondere in der 4 oder bereits vorausgehend in den 1 bis 3 gezeigt.In the 4 is an example of an arrangement of the volume units 2.1 respectively 2.2 within individual material layers 1.1 to 1.6 shown, resulting in an alternating area 30 within the material layers 1.1 to 1.6 formed. That in the 4 to 6 shown component 10 consequently has a multiplicity of material layers arranged one above the other in the y-direction 1.1 to 1.6 on, each of two materials 3 . 4 in the form of mutually arranged volume units 2.1 . 2.2 exist, with the individual volume units 2.1 and 2.2 of the materials 3 and 4 are arranged in an alternating manner to each other, in particular in the 4 or already in the previous 1 to 3 shown.

Dagegen weist das Bauteil 10, wie in der 5 gezeigt, insbesondere sequentielle Bereiche 20.1 und 20.2 auf, wobei der erste sequentielle Bereich 20.1, in x-Richtung betrachtet, aus insgesamt drei zueinander benachbart angeordneten Volumeneinheiten 2.1 des ersten Materials 3 besteht, während der sequentielle Bereich 20.2, in x-Richtung betrachtet, aus drei zueinander benachbart angeordneten Volumeneinheiten 2.2 des zweiten Materials 4 besteht. Beide sequentiellen Bereiche 20.1 und 20.2 sind in einer in x-Richtung betrachteten Materialschichtebene 1.1 bis 1.6 benachbart zueinander angeordnet. Die in der 5 gezeigten sequentiellen Bereiche 20.1 und 20.2 können folglich in alternierender Weise vorliegen. Zudem weist jede Volumeneinheit 2.1, 2.2 Kontaktbereiche 5 auf, in welchen sich das Material der Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 kontaktiert. Insbesondere zwischen den Volumeneinheiten 2.1 des ersten Materials 3 und den Volumeneinheiten 2.2 des zweiten Materials 4 bilden sich im Bereich der Kontaktbereiche 5 Überlappungsbereiche 6, in welchen sich die Materialien 3 und 4 der einzelnen Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 stoffschlüssig miteinander verbinden. Zudem ist es möglich, dass auch in den Bereichen der Kontaktbereiche 6, in welchen sich Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 gleichen Materials 3 oder 4, wie innerhalb der sequenziellen Bereiche 20.1 oder 20.2 gezeigt, aneinander anordnen, Überlappungsbereiche 6 ausgebildet werden. In diesen Überlappungsbereichen 6 zwischen Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 gleichen Materials 3 oder 4 findet folglich eine vorteilhaft stoffschlüssige Verbindung eines gleichen Materials statt, sodass eine Größe bzw. Ausbreitung eines derartigen Überlappungsbereiches 6 nicht genau bestimmt bzw. angegeben werden kann. So ist es möglich, dass der Überlappungsbereich 6, insbesondere zwischen Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 gleichen Materials 3 oder 4, nahezu den Größenwert „Null” aufweist und folglich lediglich in Form eines Kontaktbereiches 5, in welchem sich die Materialien 3 bzw. 4 der Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 lediglich zumindest abschnittsweise kontaktieren, besteht. Dies wird im nachfolgenden auch anhand der Figurenbeschreibung zu der 10 nochmals verdeutlicht.In contrast, the component 10 , like in the 5 shown, in particular sequential areas 20.1 and 20.2 on, with the first sequential range 20.1 , viewed in the x direction, from a total of three juxtaposed volume units 2.1 of the first material 3 exists while the sequential area 20.2 , viewed in the x direction, from three mutually adjacent volume units 2.2 of the second material 4 consists. Both sequential areas 20.1 and 20.2 are in a material layer plane viewed in the x direction 1.1 to 1.6 arranged adjacent to each other. The in the 5 shown sequential areas 20.1 and 20.2 can thus be present in an alternating manner. In addition, each volume unit has 2.1 . 2.2 contact areas 5 on, in which the material of the volume units 2.1 and 2.2 contacted. In particular, between the volume units 2.1 of the first material 3 and the volume units 2.2 of the second material 4 form in the area of contact areas 5 overlapping areas 6 in which the materials are 3 and 4 the individual volume units 2.1 and 2.2 connect materially together. It is also possible that also in the areas of contact areas 6 in which are volume units 2.1 respectively. 2.2 same material 3 or 4 as within the sequential areas 20.1 or 20.2 shown, arrange each other, overlapping areas 6 be formed. In these overlapping areas 6 between volume units 2.1 respectively. 2.2 same material 3 or 4 Consequently, an advantageous cohesive connection of a same material takes place, so that a size or spread of such an overlap region 6 can not be precisely determined or specified. So it is possible that the overlap area 6 , in particular between volume units 2.1 respectively. 2.2 same material 3 or 4 , has almost the size value "zero" and consequently only in the form of a contact area 5 in which the materials are 3 respectively. 4 the volume units 2.1 respectively. 2.2 only contact at least in sections, there is. This will be described in the following also with reference to the description of the figures for the 10 again clarified.

In der 6 ist dagegen eine im Wesentlichen willkürliche Anordnung der einzelnen Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 gezeigt, sodass folglich sich insbesondere die in x-Richtung erstreckenden Materialschichten 1.1 bis 1.6 sowie in y-Richtung erstreckende Materialebenen 1.7 bis 1.12 Volumeneinheiten 2.1 beziehungsweise 2.2 der Materialien 3 beziehungsweise 4 aufweisen, die derart variabel zueinander angeordnet sind, dass sequentielle Bereiche 20.1 und 20.2 sich mit alternierenden Bereichen 30 abwechseln. Wie in der 6 gezeigt, weist folglich die sich in x-Richtung erstreckende Materialschicht 1.1 des Bauteils 10 einen alternierenden Bereich 30, bestehend aus einer Volumeneinheit 2.2 des zweiten Materials 4 und einer benachbart darin anliegenden Volumeneinheit 2.1 des ersten Materials 3 auf, wobei sich an diesen alternierenden Bereich 30 ein erster sequentieller Bereich 20.1, bestehend aus zwei Volumeneinheiten 2.1 des ersten Materials 3 anordnet. An den ersten sequentiellen Bereich 20.1 schließt ein zweiter sequentieller Bereich 20.2 an, welcher aus zwei Volumeneinheiten 2.2 des zweiten Materials 4 besteht. Die Ausbildung der Bereiche hinsichtlich alternierender Bereiche sowie sequentieller Bereiche und die Anzahl der innerhalb der Bereiche anzuordnenden Volumeneinheiten bestimmt sich vorteilhaft nach dem zu erzielenden Endmaterial 1 des Bauteils 10, welches vorteilhaft eine vergleichbare Materialeigenschaft aufweisen soll, wie das in der Serienproduktion im Endprodukt einzusetzende Serienbauteil. Vorteilhaft weist das Rapid-Prototyping-Bauteil 10 eine derart vergleichbare Eigenschaft zu einem möglich einsetzbaren Serienbauteil auf, sodass dieses insbesondere in der Kleinserienfertigung ein mögliches Serienbauteil sogar ersetzen kann. Die 7 bis 8 zeigen eine Anordnung von insgesamt sechs sich jeweils in x-, y- sowie auch z-Richtung erstreckenden Materialschichten mit Volumeneinheiten 2.1 bis 2.3 und folglich ein Bauteil 100 bestehend aus einem Endmaterial 20, welches folglich drei hinsichtlich zumindest einer Materialeigenschaft unterschiedliche Materialien 3, 4 und 7 aufweist. Die 7 zeigt vergleichbar zu der 4 die Anordnung von alternierenden Bereichen 30 der Volumeneinheiten 2.1 bis 2.3 der Materialien 4, 5 und 7 innerhalb der jeweiligen Materialschichten 1.1 bis 1.6. Demzufolge wird folglich eine Volumeneinheit 2.1 des Materials 3 benachbart zu einer Volumeneinheit 2.2 des Materials 4, welche wiederum benachbart zu einer Volumeneinheit 2.3 des Materials 7 aufgebracht wird, angeordnet. Der dritten Volumeneinheit 2.3 des Materials 7 kann dann beispielsweise wieder eine Volumeneinheit 2.1 des Materials 3 nachfolgend angeordnet werden usw.In the 6 on the other hand is a substantially arbitrary arrangement of the individual volume units 2.1 and 2.2 Consequently, in particular, the material layers extending in the x-direction are shown 1.1 to 1.6 as well as in the y-direction extending material levels 1.7 to 1.12 volume units 2.1 respectively 2.2 of the materials 3 respectively 4 have, which are arranged so variable to each other that sequential areas 20.1 and 20.2 deal with alternating areas 30 alternate. Like in the 6 As a result, the material layer extending in the x-direction is shown 1.1 of the component 10 an alternate area 30 consisting of one volume unit 2.2 of the second material 4 and a volume unit adjacent thereto 2.1 of the first material 3 on, taking on this alternate area 30 a first sequential area 20.1 , consisting of two volume units 2.1 of the first material 3 arranges. At the first sequential area 20.1 closes a second sequential area 20.2 on, which consists of two volume units 2.2 of the second material 4 consists. The formation of the regions with respect to alternating regions and sequential regions and the number of volume units to be arranged within the regions are advantageously determined by the end material to be obtained 1 of the component 10 which should advantageously have a comparable material property, such as the standard component to be used in series production in the final product. Advantageously, the rapid prototyping component 10 Such a comparable property to a possible usable serial component, so that this can even replace a possible series component even in small batch production. The 7 to 8th show an arrangement of a total of six each extending in the x-, y- and z-direction material layers with volume units 2.1 to 2.3 and consequently a component 100 consisting of a final material 20 , which consequently has three different materials with regard to at least one material property 3 . 4 and 7 having. The 7 shows comparable to the 4 the order of alternating areas 30 the volume units 2.1 to 2.3 of the materials 4 . 5 and 7 within the respective material layers 1.1 to 1.6 , Consequently, consequently, a volume unit 2.1 of the material 3 adjacent to a volume unit 2.2 of the material 4 which in turn is adjacent to a volume unit 2.3 of the material 7 is applied, arranged. The third volume unit 2.3 of the material 7 can then, for example, again a volume unit 2.1 of the material 3 be arranged below, etc.

Die in 8 gezeigte Anordnung einzelner sequentieller Bereiche 20.1, 20.2 und 20.3 der sich in x-Richtung erstreckenden Materialschichten 1.1 bis 1.6 entspricht im Wesentlichen der in 5 gezeigten Anordnung der sequentiellen Bereiche 20.1 und 20.2, wobei das in der 8 gezeigte Bauteil 10 und insbesondere dessen Endmaterial 1 vornehmlich aus drei zumindest hinsichtlich einer Materialeigenschaft unterschiedlichen Materialien 3, 4 und 7 besteht. Folglich wird beispielsweise, in x-Richtung betrachtet, in der ersten Materialschichte 1.1 ein aus dem ersten Material 3 bestehender sequentieller Bereich 20.1 benachbart zu einem zweiten sequentiellen Bereich 20.2, welcher aus dem zweiten Material 4 besteht, benachbart zu einem dritten sequentiellen Bereich 20.3, welcher wiederum aus einem dritten Material 7 besteht, angeordnet, wobei jeder der sequentiellen Bereiche 20.1 bis 20.3, wie in der 8 beispielhaft gezeigt, aus jeweils zwei Volumeneinheiten 2.1 bis 2.3 bestehen kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass mehr als zwei Volumeneinheiten 2.1 bis 2.3 in sequentieller Reihenfolge nacheinander angeordnet sind, um einen entsprechenden sequentiellen Bereich 20.1 bis 20.3 zu bilden. Hinsichtlich der in y-Richtung betrachteten Materialebenen 1.7 bis 1.12 wechseln sich folglich die einzelnen Volumeneinheiten 2.1 bis 2.3 in alternierender Weise ab, sodass insbesondere die jede der hier beispielhaft betrachtete Materialebenen 1.7–1.12, welche sich in y-Richtung erstrecken, jeweils zwei alternierende Bereiche 30.1 und 30.2 aufweisen, innerhalb welchem sich die Volumeneinheiten 2.2 bis 2.3 der einzelnen Materialien 3, 4, 7 in deren Anordnung abwechseln. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die einzelnen Materialebenen 1.7 bis 1.12 aus aneinander angeordneten sequenziellen Bereichen bestehen. Hierfür wäre es möglich, dass in y-Richtung betrachtet zumindest in einer ersten 1.1 und zweiten Materialschicht 1.2 Volumeneinheiten 2.1, 2.2 oder 2.3 eines gleichen Materials 3, 4 oder 7 angrenzend zueinander angeordnet wären.In the 8th shown arrangement of individual sequential areas 20.1 . 20.2 and 20.3 the material layers extending in the x-direction 1.1 to 1.6 is essentially the same as in 5 shown arrangement of the sequential areas 20.1 and 20.2 , where in the 8th shown component 10 and in particular its final material 1 primarily of three different materials, at least with regard to a material property 3 . 4 and 7 consists. Thus, for example, as viewed in the x-direction, the first material layer becomes 1.1 one from the first material 3 existing sequential area 20.1 adjacent to a second sequential area 20.2 which is made of the second material 4 is adjacent to a third sequential area 20.3 which in turn consists of a third material 7 consists, arranged, each of the sequential areas 20.1 to 20.3 , like in the 8th shown by way of example, each consisting of two volume units 2.1 to 2.3 can exist. However, it is also conceivable that more than two volume units 2.1 to 2.3 arranged in sequential order one after the other, around a corresponding sequential area 20.1 to 20.3 to build. Regarding the material planes considered in the y-direction 1.7 to 1.12 Consequently, the individual volume units change 2.1 to 2.3 in an alternating manner, so that in particular each of the material levels considered here by way of example 1.7 - 1.12 which extend in the y-direction, two alternating regions 30.1 and 30.2 have, within which the volume units 2.2 to 2.3 the individual materials 3 . 4 . 7 alternate in their arrangement. However, it would also be conceivable that the individual material levels 1.7 to 1.12 consist of sequentially arranged sequential areas. For this it would be possible that viewed in the y-direction, at least in a first 1.1 and second material layer 1.2 volume units 2.1 . 2.2 or 2.3 a same material 3 . 4 or 7 would be arranged adjacent to each other.

Das in 9 beispielhaft gezeigte Bauteil 100 weist folglich ein Endmaterial 20 auf, welches vergleichbar zu der 6 aus einer Vielzahl von Materialschichten 1.1 bis 1.6 besteht, die jeweils unterschiedlich zueinander ausgestaltet sind, wobei jede der Materialschichten 1.1 bis 1.6 aus einem oder mehreren alternierenden Bereichen und/oder aus einem oder mehreren sequentiellen Bereichen bestehen kann. Wie beispielsweise die sich in x-Richtung erstreckende Materialschicht 1.1 zeigt, kann ein sequentieller Bereich 20.1, welcher aus Volumeneinheiten 2.1 des Materials 3 besteht, benachbart zu einem sequentiellen Bereich 20.3, welcher wiederum aus Volumeneinheiten 2.3 des Materials 7 besteht, angeordnet sein. Die auf der ersten Materialschicht 1.1 aufgebrachte Materialschicht 1.2, welche sich ebenfalls unter anderem in x-Richtung erstreckt, weist dagegen lediglich einen sequentiellen Bereich auf, welcher aus einer Vielzahl von Volumeneinheiten 2.2 des Materials 4 besteht. Folglich ist die Anordnung der Volumeneinheiten 2.1 bis 2.3 der einzelnen Materialien 3, 4 und 7 hinsichtlich des herzustellenden Endmaterials festzulegen und anzuordnen.This in 9 exemplified component 100 thus has a final material 20 on, which comparable to the 6 from a variety of material layers 1.1 to 1.6 each configured differently from each other, each of the material layers 1.1 to 1.6 may consist of one or more alternating areas and / or one or more sequential areas. Such as the extending in the x-direction material layer 1.1 shows, can be a sequential area 20.1 , which consists of volume units 2.1 of the material 3 is adjacent to a sequential area 20.3 , which in turn consists of volume units 2.3 of the material 7 exists, be arranged. The on the first material layer 1.1 applied material layer 1.2 which also extends, inter alia, in the x-direction, on the other hand, has only a sequential region, which consists of a plurality of volume units 2.2 of the material 4 consists. Consequently, the arrangement of the volume units 2.1 to 2.3 the individual materials 3 . 4 and 7 determine and arrange with regard to the final material to be produced.

In der 10 ist eine Draufsicht auf die Volumeneinheitenanordnung eines aus zwei Materialien 3 und 4 bestehenden Bauteiles 10 aufgezeigt. Hierbei wird insbesondere innerhalb der sich in z-Richtung erstreckenden Materialschichtebene eine Volumeneinheit 2.1 oder 2.2 eines Materials 3 oder 4 von einer Mehrzahl an Volumeneinheiten 2.1 oder 2.2 des anderen Materials 3 oder 4 umlagert. Aufgrund bzw. trotz der in der 10 gezeigten Volumeneinheitenanordnung findet im Wesentlichen eine Gleichverteilung der Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 unterschiedlicher Materialien 3 und 4 innerhalb des Bauteils 10 statt, sodass das Bauteil 10 vorteilhaft aus gleichen Teilen des Materials 3 und des Materials 4 besteht (50/50). Es ist des Weiteren denkbar, dass insbesondere zwischen den Volumeneinheiten 2.1 des Materials 3 oder 2.2 des Materials 4 vorteilhaft zumindest ein Kontaktbereich 5 ausgebildet wird, innerhalb welchem sich die gleichen Materialien 3 bzw. 4 der Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 zumindest abschnittsweise kontaktieren. Es ist zudem auch denkbar, dass durch eine verdichtete bzw. aneinander angeordnete Anreihung der Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 mit gleichen Materialien 3 bzw. 4 auch ein Kontaktbereich 6 ausgebildet wird, innerhalb welchem sich das Material 3 bzw. 4 der einen Volumeneinheit 2.1 bzw. 2.2 mit dem gleichen Material 3 bzw. 4 einer benachbarten Volumeneinheit 2.1 bzw. 2.2 vorteilhaft stoffschlüssig verbindet, wobei der insbesondere zwischen Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 gleichen Materials 3 bzw. 4 vorliegende Überlappungsbereich 6 sich entweder bis in die Materialschichten der einzelnen Volumeneinheiten 2.1 bzw. 2.2 hinein erstrecken kann, oder lediglich in deren Grenzbereichen und folglich im Kontaktbereich 5, in welchem sich die Materialien 3 bzw. 4 der Volumeneinheiten zumindest abschnittsweise kontaktieren, besteht. Wie in der 10 gezeigt, bildet sich zwischen Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 unterschiedlichen Materials 3 und 4 vorteilhaft immer ein Überlappungsbereich 6 aus, innerhalb welchem sich die unterschiedlichen Materialien 3 und 4 der benachbarten Volumeneinheiten 2.1 und 2.2 miteinander vermengen und vorteilhaft stoffschlüssig verbinden können.In the 10 Figure 11 is a top view of the volume unit array of one of two materials 3 and 4 existing components 10 demonstrated. In this case, in particular within the material layer plane extending in the z-direction, a volume unit is formed 2.1 or 2.2 of a material 3 or 4 of a plurality of volume units 2.1 or 2.2 of the other material 3 or 4 besieged. Because of or despite the in the 10 shown volume unit arrangement essentially finds a uniform distribution of the volume units 2.1 and 2.2 different materials 3 and 4 within the component 10 instead, so the component 10 advantageous from equal parts of the material 3 and the material 4 exists (50/50). It is also conceivable that in particular between the volume units 2.1 of the material 3 or 2.2 of the material 4 advantageously at least one contact area 5 is formed, within which the same materials 3 respectively. 4 the volume units 2.1 respectively. 2.2 contact at least in sections. It is also conceivable that by a condensed or juxtaposed arrangement of the volume units 2.1 respectively. 2.2 with the same materials 3 respectively. 4 also a contact area 6 is formed, within which the material 3 respectively. 4 one volume unit 2.1 respectively. 2.2 with the same material 3 respectively. 4 an adjacent volume unit 2.1 respectively. 2.2 advantageously cohesively connects, in particular between volume units 2.1 respectively. 2.2 same material 3 respectively. 4 present overlap area 6 either into the material layers of the individual volume units 2.1 respectively. 2.2 can extend into it, or only in their border areas and consequently in the contact area 5 in which the materials are 3 respectively. 4 the volume units at least partially contact exists. Like in the 10 shown forms between volume units 2.1 and 2.2 different material 3 and 4 always advantageous an overlap area 6 inside, within which the different materials 3 and 4 the adjacent volume units 2.1 and 2.2 mix together and advantageously connect cohesively.

Die in den 1 bis 10 gezeigten Darstellungen hinsichtlich der Volumeneinheiten und Materialien sowie der Materialschichten sind lediglich als beispielhaft zu verstehen, um verdeutlichen zu können, welche Anordnung die einzelnen Volumeneinheiten der unterschiedlichen Materialien zueinander aufweisen können. Dazu abweichende Anordnungen oder eine Mehrzahl an einzelnen in zumindest einer Materialeigenschaft angeordneten unterschiedlichen Materialien werden hierdurch nicht ausgeschlossen. Des Weiteren ist es möglich, dass die einzelnen Volumeneinheiten auch eine zu den in den 1 bis 10 dargestellten Formen abweichende Form aufweisen. So ist es auch möglich, dass die Volumeneinheiten beispielsweise eine kugelförmige oder eierförmige oder prismenförmige Form besitzen.The in the 1 to 10 The illustrations shown with regard to the volume units and materials as well as the material layers are only to be understood as exemplary in order to be able to illustrate which arrangement the individual volume units of the different materials can have relative to one another. Deviating arrangements or a plurality of individual different materials arranged in at least one material property are thereby not excluded. Furthermore, it is possible that the individual volume units also one of the in the 1 to 10 Shown forms have different shape. Thus, it is also possible that the volume units have, for example, a spherical or egg-shaped or prismatic shape.

In der 11 ist schematisch der Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Prototypen-Bauteils bestehend aus wenigstens zwei Materialien, welche sich hinsichtlich zumindest einer Materialeigenschaft voneinander unterscheiden, aufgezeigt. So wird in einem ersten Schritt S1, welcher den Beginn des Verfahrens symbolisiert, das für das Bauteil erforderliche Serienmaterial festgelegt. Insbesondere werden folglich die Eigenschaft des Serienmaterials und die Form des Serienbauteils, welches aus dem Serienmaterial hergestellt wird, definiert. In Betrachtung des Interieurs beispielweise eines Kraftfahrzeuges wäre es folglich möglich, dass insbesondere für einen Crash-Versuch des Kraftfahrzeuges die Mittelkonsole des Fahrzeuges mittels eines Rapid-Prototyping-Bauteils nachkonstruiert wird.In the 11 schematically the process of a method for producing a prototype component consisting of at least two materials, which differ from each other in terms of at least one material property, shown. Thus, in a first step S1, which symbolizes the beginning of the process, the series material required for the component is determined. In particular, consequently, the property of the series material and the shape of the series component made from the series material are defined. Considering the interior, for example of a motor vehicle, it would thus be possible for the center console of the vehicle to be reconstructed by means of a rapid prototyping component, in particular for a crash attempt of the motor vehicle.

Hierzu ist es folglich möglich, dass in einem zweiten Schritt S2 die Materialstruktur und insbesondere der Aufbau des Rapid-Prototyping-Materials mittels eines entsprechenden Simulationsverfahrens und vorteilhaft eines Finite-Elemente-Simulationsverfahrens simuliert wird, wobei für die Anwendung des Simulationsverfahrens Erkenntnisse und Messreihen aus beispielsweise der Bruchmechanik und der Materialwissenschaft, welche in einem Versuchsschritt S_v vorausgegangenen Versuchen erlangt wurden, zur Verfügung stehen. Demzufolge werden insbesondere Kenntnisse über die Eigenschaften der einzelnen Rapid-Prototyping-Materialien unter anderem als Grundlage für die Simulation eines Rapid-Prototyping-Bauteils, welches aus zwei sich hinsichtlich wenigstens einer Materialeigenschaft unterscheidenden Materialien besteht, angewandt. So ist es insbesondere denkbar, dass im Rahmen der Simulation eines Rapid-Prototyping-Bauteils insbesondere eine definierte Auswahl von wenigstens zwei Materialien, wie in Schritt S3.1 gezeigt, eine Auswahl der Form der Volumeneinheiten der einzelnen Materialien, wie in Schritt S3.2 gezeigt, eine Auswahl der Größe der Volumeneinheiten der Materialien, wie in Schritt S3.3 gezeigt, eine Auswahl der Größe der Kontakt- und/oder Überlappungsbereiche der einzelnen Volumeneinheiten der Materialien, wie in Schritt S3.4 gezeigt, und/oder eine Auswahl der vordefinierten beziehungsweise hierarchischen Anordnung der Volumeneinheiten der Materialien, wie in Schritt S3.5 gezeigt, erfolgt. Durch die Bestimmung der Form und Größe sowie der Anordnung der einzelnen Volumeneinheiten der ausgewählten RP-Materialien zueinander sowie durch die Auswahl der Materialien selbst ist es möglich ein Rapid-Prototyping-Bauteil, welches Materialeigenschaften aufweist, die vergleichbar und vornehmlich identisch zu den Materialeigenschaften eines Serienbauteils sind, gezielt zu erzeugen. Wird beispielsweise ein RP-Bauteil aus zwei RP-Materialien gebildet, wobei beide RP-Materialien eine unterschiedliche Schlagzähigkeit aufweisen, entsteht ein Endmaterial eines RP-Bauteils mit einer neuen zu beiden RP-Materialien unterschiedlichen Schlagzähigkeit. Wenn folglich das Endmaterial eine Schlagzähigkeit von 96,2 kJ/m² gemäß DIN EN ISO 179 aufweist, wurde diese beispielsweise im Vergleich zu der Schlagzähigkeit des ersten der beiden RP-Materialien, welches zum Beispiel eine Schlagzähigkeit von 10,9 kJ/m² gemäß DIN EN ISO 179 aufweist, um nahezu den Faktor 10 vergrößert. Demzufolge ist es möglich ein RP-Bauteil zu erzeugen, welches ein Endmaterial aufweist, bei dem beispielsweise die Schlagzähigkeit um nahezu 100% gesteigert werden kann.For this purpose, it is therefore possible that in a second step S2, the material structure and in particular the structure of the rapid prototyping material by means of a corresponding simulation method and advantageously a finite element simulation method is simulated, for the application of the simulation process knowledge and series of measurements, for example Fracture mechanics and materials science, which were obtained in an experimental step S _v previous attempts are available. Accordingly, knowledge about the properties of the individual rapid prototyping materials, inter alia, is used as a basis for the simulation of a rapid prototyping component, which consists of two materials differing with regard to at least one material property. It is thus conceivable, in particular, for the simulation of a rapid prototyping component, in particular a defined selection of at least two materials, as shown in step S3.1, to select the shape of the volume units of the individual materials, as in step S3.2 shown, a selection of the size of the volume units of the materials, as shown in step S3.3, a selection of the size of the contact and / or overlap areas of the individual volume units of materials, as shown in step S3.4, and / or a selection of predefined or hierarchical arrangement of the volume units of the materials, as shown in step S3.5, takes place. By determining the shape and size as well as the arrangement of the individual volume units of the selected RP materials to each other and by the selection of the materials itself, it is possible a rapid prototyping component, which has material properties comparable and primarily identical to the material properties of a series component are to generate targeted. If, for example, an RP component is formed from two RP materials, with both RP materials having a different impact resistance, a final component of an RP component is created with a new impact resistance that differs from the two RP materials. Thus, if the final material has an impact resistance of 96.2 kJ / m ² according to DIN EN ISO 179 For example, this was compared to the impact resistance of the first of the two RP materials, which has an impact resistance of 10.9 kJ / m ² , for example DIN EN ISO 179 has increased by almost a factor of 10. Accordingly, it is possible to produce an RP component having a final material in which, for example, the impact resistance can be increased by almost 100%.

Folglich kann durch eine geschickte Kombination von zwei oder mehr Rapid-Prototyping-Materialien zu einem Endmaterial ein Rapid-Prototyping-Bauteil erzeugt werden, dessen Eigenschaften mit denen des Serienmaterials zumindest vergleichbar sind. Vorteilhaft muss dadurch die konstruktive Auslegung eines Bauteils nicht mehr wie bisher auf Basis der auf dem Markt verfügbaren Materialien erfolgen, sondern vielmehr wird das Endmaterial auf die entsprechenden Anforderungen angepasst, indem das Endmaterial des RP-Bauteils aus einer geschickten Kombination mindestens zwei und vornehmlich mehrere RP-Materialien besteht. Aufgrund der Verwendung des Rapid-Prototyping-Verfahrens bietet sich zudem der Vorteil der schichtweisen Fertigung, wodurch nahezu jede Bauteilgeometrie realisiert werden kann. Demzufolge muss das RP-Bauteil nicht durch eine konstruktive Gestaltung den Belastungen geometrisch angepasst werden, vielmehr kann es eine beliebige komplexe Geometrie aufweisen, welche der Anforderung der Applikation bestmöglich entspricht. Demzufolge kann in einem nachfolgenden Schritt S4, welcher auch das Ende des Verfahrens darstellt, das Rapid-Prototyping-Bauteil erzeugt werden, welches in einem dem Verfahren nachfolgenden Schritt S5, beispielsweise in Form eines Endproduktes in einer Kleinserie eingesetzt werden oder auch für Bauteilversuche zur Verifizierung der möglichen Serienbauteile herangezogen werden. Vorteilhaft kann durch die Herstellung eines Rapid-Prototyping-Bauteils gemäß dem vorangegangenen Verfahren ein Bauteil geschaffen werden, bei welchem keine Gussradien vorgehalten werden müssen und bei welchem scharfe Ecken und Kanten, welche zu einer inakzeptablen Bunkerbildung führen können, welche vornehmlich bei Serienbauteilen und insbesondere Gussteilen bestehen, vermieden werden können. Zudem ist es vorteilhaft möglich, mittels der erfindungsgemäß hergestellten Rapid-Prototyping-Bauteile weiche und insbesondere runde Strukturen zu erstellen, wie es beispielsweise bei einem Verschweißen von Materialien nicht ermöglicht werden kann. Vorteilhaft können sogar kinematische, bewegliche Elemente in einem entsprechenden Prozess gefertigt werden.Thus, by a clever combination of two or more rapid prototyping materials to a final material, a rapid prototyping component can be produced whose properties are at least comparable to those of the series material. Advantageously, the constructive design of a component no longer has to take place on the basis of the materials available on the market, but rather the final material is adapted to the corresponding requirements by the final material of the RP component from a skilful combination of at least two and especially several RP Materials. Due to the use of the rapid prototyping method, there is also the advantage of layered production, which means that almost any component geometry can be realized. As a result, the RP component does not have to be geometrically adapted to the loads by a structural design; rather, it can have any complex geometry which best meets the requirements of the application. Accordingly, in a subsequent step S4, which also represents the end of the method, the rapid prototyping component can be produced, which can be used in a subsequent step S5, for example in the form of a final product in a small series or for component tests for verification the possible serial components are used. Advantageously, by the production of a rapid prototyping component according to the preceding method, a component can be provided in which no casting radii must be held and in which sharp corners and edges, which can lead to an unacceptable bunker formation, which primarily in series components and in particular castings exist, can be avoided. In addition, it is advantageously possible to create soft and, in particular, round structures by means of the rapid prototyping components produced according to the invention, as can not be made possible, for example, when welding materials. Advantageously, even kinematic, movable elements can be manufactured in a corresponding process.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Bauteils (RP-Bauteils) müssen die Materialien selbst nicht mehr als zu beeinflussende Faktoren verstanden werden. Vielmehr ist es möglich eine Bauteilauslegung zu realisieren, bei welcher das Material selbst verändert wird, sodass neue und insbesondere auch komplexe Geometrien erzeugt werden können.Thanks to the method according to the invention and the component according to the invention (RP component), the materials themselves no longer need to be understood as factors to be influenced. Rather, it is possible to realize a component design in which the material itself is changed, so that new and especially complex geometries can be generated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: EndmaterialFinal
1.11.1: erste sich in x-Richtung erstreckende Materialschichtfirst material layer extending in the x-direction
1.21.2: zweite sich in x-Richtung erstreckende Materialschichtsecond material layer extending in the x-direction
1.31.3: dritte sich in x-Richtung erstreckende Materialschichtthird material layer extending in the x-direction
1.41.4: vierte sich in x-Richtung erstreckende Materialschichtfourth layer of material extending in the x-direction
1.51.5: fünfte sich in x-Richtung erstreckende Materialschichtfifth layer of material extending in the x-direction
1.61.6: sechste sich in x-Richtung erstreckende Materialschichtsixth layer of material extending in the x-direction
1.71.7: erste sich in y-Richtung erstreckende Materialebenefirst material plane extending in the y-direction
1.81.8: zweite sich in y-Richtung erstreckende Materialebenesecond material plane extending in the y-direction
1.91.9: dritte sich in y-Richtung erstreckende Materialebenethird material plane extending in the y-direction
1.101.10: vierte sich in y-Richtung erstreckende Materialebenefourth extending in the y-direction material plane
1.111.11: fünfte sich in y-Richtung erstreckende Materialebenefifth material plane extending in the y-direction
1.121.12: sechste sich in y-Richtung erstreckende Materialebenesixth material plane extending in the y-direction
1.131.13: erste sich in z-Richtung erstreckende Materialebenefirst material plane extending in the z-direction
1.141.14: zweite sich in z-Richtung erstreckende Materialebenesecond material plane extending in the z-direction
1.151.15: dritte sich in z-Richtung erstreckende Materialebenethird material plane extending in the z-direction
1.161.16: vierte sich in z-Richtung erstreckende Materialebenefourth in the z-direction extending material level
1.171.17: fünfte sich in z-Richtung erstreckende Materialebenefifth material plane extending in the z-direction
1.181.18: sechste sich in z-Richtung erstreckende Materialebenesixth material plane extending in the z-direction
2.12.1: erste Volumeneinheitfirst volume unit
2.22.2: zweite Volumeneinheitsecond volume unit
2.32.3: dritte Volumeneinheitthird volume unit
33: erstes Materialfirst material
44: zweites Materialsecond material
55: Kontaktbereichcontact area
66: Überlappungsbereichoverlap area
77: drittes Materialthird material
1010: Bauteil/Rapid Prototyping-BauteilComponent / Rapid Prototyping Component
1111: EndmaterialFinal
20.120.1: erster sequenzieller Bereichfirst sequential range
20.220.2: zweiter sequenzieller Bereichsecond sequential range
20.320.3: dritter sequenzieller Bereichthird sequential range
3030: alternierender Bereichalternating area
30.130.1: erster alternierender Bereichfirst alternating area
30.230.2: zweiter alternierender Bereichsecond alternating area
100100: Bauteil/Rapid Prototyping-BauteilComponent / Rapid Prototyping Component
S1S1: Schritt 1/StartStep 1 / Start
S2S2: Schritt 2/SimulationStep 2 / Simulation
S3.1S3.1: Teilschritt 3 zur Auswahl der mindestens zwei MaterialienSub-step 3 to select the at least two materials
S3.2S3.2: Teilschritt 3 zur Auswahl der Form der VolumeneinheitenSub-step 3 to select the shape of the volume units
S3.3S3.3: Teilschritt 3 zur Auswahl der Größe der VolumeneinheitenSub-step 3 to select the size of the volume units
S3.4S3.4: Teilschritt 3 zur Auswahl der Größe der Kontaktbereiche und/oder Überlappungsbereiche der VolumeneinheitenSub-step 3 for selecting the size of the contact areas and / or overlapping areas of the volume units
S3.5S3.5: Teilschritt 3 zur Auswahl der vordefinierten Anordnung der VolumeneinheitenSub-step 3 to select the predefined arrangement of the volume units
S4S4: Schritt S4/Erzeugung des Bauteils/EndeStep S4 / Creation of the component / end
S5S5: Schritt 5/nachfolgender SchrittStep 5 / next step
S_v S _v: Versuchsschritttrial step
xx: x-Achse/x-Richtungx-axis / x-direction
yy: y-Achse/y-Richtungy-axis / y-direction
zz: z-Achse/z-Richtungz-axis / z-direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN ISO 179 [0044]
DIN EN ISO 179 [0044]

Claims

Method for producing a component ( 10 . 100 ), in particular a rapid prototyping component ( 10 . 100 ), which consists of at least one layer of material ( 1.1 - 1.6 ) comprising at least two different material properties ( 3 . 4 . 7 ), the method comprising the following steps: arranging each of a plurality of volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) ( 3 . 4 . 7 ) by means of a rapid prototyping method so that the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) of materials ( 3 . 4 . 7 ) are arranged in a predefined arrangement to each other and adjacent volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) with each other a contact area ( 5 ), and - cohesive bonding of the materials ( 3 . 4 . 7 ) of adjacent volume units within at least the contact area ( 5 ).

Method according to claim 1, characterized in that to form an alternating region ( 30 . 30.1 . 30.2 ) the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) at least two materials ( 3 . 4 . 7 ) are arranged alternately to each other.

Method according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that to form a sequential region ( 20.1 . 20.2 . 20.3 ) the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) at least one of the at least two materials ( 3 . 4 . 7 ) are arranged sequentially to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least the dimensions of the contact areas ( 5 ) of the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) and / or the size of the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) and / or the shape of the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) and / or a hierarchical arrangement of the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) of materials ( 3 . 4 . 7 ) is fixed to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that using a simulation method of a plurality of possible combinable materials ( 3 . 4 . 7 ) at least two materials ( 3 . 4 . 7 ) to be selected.

Component ( 10 . 100 ), in particular rapid prototyping component ( 10 . 100 ), which comprises at least one layer of material ( 1.1 - 1.6 ) of at least two different materials with regard to at least one material property ( 3 . 4 . 7 ), characterized in that each of the materials ( 3 . 4 . 7 ) a plurality of volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ), wherein adjacent volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) are arranged in a predefined arrangement to each other, wherein the adjacent volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) a contact area ( 5 ) in which the materials ( 3 . 4 . 7 ) of the adjacent volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) are connected to each other at least partially cohesively.

Component ( 10 . 100 ) according to claim 6, characterized in that the component ( 10 . 100 ) at least one alternating area ( 30 . 30.1 . 30.2 ) within which the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) at least two materials ( 3 . 4 . 7 ) are arranged alternately to each other.

Component ( 10 . 100 ) according to one of the preceding claims 6 or 7, characterized in that the component ( 10 . 100 ) at least one sequential area ( 20.1 . 20.2 . 20.3 ) within which the volume units ( 2.1 . 2.2 . 2.3 ) at least one of the at least two materials ( 3 . 4 . 7 ) are arranged sequentially against each other.

Component ( 10 . 100 ) according to one of the preceding claims 6 to 8, characterized in that alternating regions ( 30 . 30.1 . 30.2 ) and / or sequential regions ( 20.1 . 20.2 . 20.3 ) can be combined with each other as desired.

Component ( 10 . 100 ) according to one of the preceding claims 6 to 9, characterized in that the materials ( 3 . 4 . 7 ) differ in at least one of the following material properties: tensile modulus or modulus of elasticity, elongation at break, tensile strength, impact strength, damping, glass transition temperature, reactivity, translucency, transparency, heat dimensional stability, dimensional accuracy, temperature stability, Light and radiation resistance, electrical conductivity, thermal conductivity, material shrinkage or comparable material properties.

Component ( 10 . 100 ) according to one of the preceding claims 6 to 10, characterized in that the component ( 10 . 100 ) is produced by a method according to at least one of the preceding claims 1 to 5.