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WO2019068792A1 - Verfahren zur schichtweisen additiven herstellung dreidimensional ausgebildeter bauteile - Google Patents

Verfahren zur schichtweisen additiven herstellung dreidimensional ausgebildeter bauteile Download PDF

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WO2019068792A1
WO2019068792A1 PCT/EP2018/076967 EP2018076967W WO2019068792A1 WO 2019068792 A1 WO2019068792 A1 WO 2019068792A1 EP 2018076967 W EP2018076967 W EP 2018076967W WO 2019068792 A1 WO2019068792 A1 WO 2019068792A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
height
detected
distances
formation
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/076967
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Scheithauer
Steven Weingarten
Eric SCHWARZER
Robert JOHNE
Philipp HORN
Johannes Abel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of WO2019068792A1 publication Critical patent/WO2019068792A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
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    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the invention relates to a method for layerwise additive production of three-dimensionally formed components. With such methods, components can be manufactured flexibly and with geometries that can not or only with great difficulty be produced with conventional casting methods or processes in which machining is carried out.
  • the invention should not be used in additive processes in which powdered material is applied in layers and then locally defined under the influence of a deflectable energy beam or via the introduction of a binder liquid, a solidification of the material in the respective uppermost layer is performed.
  • These are, for example, selective laser sintering or selective laser melting or 3D powdering (Bender jetting).
  • powdery material or a material of pasty consistency in layers on a construction platform in such a way that the individual layers have different contours, so that a virtually arbitrarily three-dimensionally designed component can be produced.
  • predefined, calculated or from a database related process or process parameters are used, from which the target values for the height of the deposited material emerge or the setpoint values for the height can be calculated.
  • the component can also be a semi-finished product, which has preferably been obtained by a different production method.
  • the respective spatially resolved heights or distances are compared with predetermined target values, so that at a detected deviation, in which too low a height or too large a distance has occurred at a corresponding position additional material is applied before another layer on the surface is applied when the detected deviation (s) exceed a predetermined level.
  • This balancing of deviations can be achieved by a suitable adaptation of
  • Dosage parameters can be achieved.
  • setpoints can either be set or calculated before the construction process or their calculation or determination takes place during the ongoing manufacturing process. However, it is preferred if a deviation from a specification in the case of an order of a layer applied directly following the layer or if a compensation of the deviation when applying a layer is not possible, this compensation in a carried out several successive layers
  • a locally defined adaptation of the process or process parameters can also take place, so that the detected deviation is compensated for by an increased amount of deposited material in this local area during the formation of at least one subsequently to be formed layer
  • the process or process parameters are adjusted at a corresponding position during material application for the subsequent formation of a further layer a smaller amount of material is applied than the amount originally intended for this layer at this locally defined location.
  • the stored process or process parameters are used if non-significant deviations between setpoints and actual values have been detected. An adaptation of process or process parameters can then be omitted.
  • the manufacture of the component can be carried out by a printing process in which at least one print head is moved accordingly, or by laser deposition welding.
  • the surface of the layer can be detected with an optical scanning unit, and the respective heights of the surface or the distances of this layer can be detected in a spatially resolved manner and used for comparison with corresponding heights or distances at the respective positions.
  • a setpoint-actual value comparison can be carried out on the basis of predefined or calculated in the manufacturing process setpoint values and detected thereby deviations from setpoints for corresponding heights or distances new setpoints can be determined in the training by appropriately adapted process or process parameters and the resulting changed amounts of material that are applied in the range of detected deviations in a training at least one subsequent trainee layer, can be considered.
  • a computer program should be designed so that it can make this adjustment, without any intervention, in particular an intervention by an operator, from the outside is required.
  • the CAD model for the respective component as well as distance or height information acquired with at least one sensor can be used and taken into account.
  • Triggering a production order for the order of an additional layer or in a locally defined surface area in which a too large deviation from a predetermined setpoint has been detected, which is only possible with the order of an additional layer. can be the same.
  • Dosing parameters in a database and adaptation of the process model which includes the relationships between Dosierparametern and in particular drop properties.
  • the control can be used on a Cartesian coordinate system and the x, y and z coordinates are used.
  • At least one distance sensor can be used to determine the distance.
  • One or more distance sensor (s) may be arranged during the detection of a respective distance in a plane which is arranged at a constant distance to a plane, which in turn parallel to the surface of the individual layers or parallel to a reference plane, for example Level of a construction platform on which a component is formed in layers, is aligned.
  • distance sensors optical sensors, laser-optical sensors, Hall sensors, radar sensors, sensors for optical interferometry, confocal sensors, sensors for triangulation or sensors for determining transit times can be used.
  • the method for the production of the component can be a printing method in which at least one print head is appropriately positioned by its movement.
  • a material having a pasty consistency for example a polymer or a suspension having a viscosity suitable for printing, can be used to form the individual layers.
  • the solidification can be removed by curing, polymerization, the removal of a solvent, a thermal treatment in the liquid and / or organic components and sintering takes place.
  • the printing can be done by depositing individual drops next to each other or by depositing more or less long strands.
  • the solid contained can be used for layer formation.
  • the production can also be carried out by laser deposition welding, in which pulverulent material is applied locally defined and fused or sintered with the energy of at least one laser beam.
  • the mentioned solidification of the respective layer can also be achieved by drying, in which liquid constituents are sufficiently removed.
  • Polymers can be crosslinked by an energy input or at least partially polymerized. An energy input can be achieved by suitable irradiation.
  • the surface can be detected with an optical scanning unit and, in this case, the position or height of the respective heights or distances of the surface can be detected in a spatially resolved manner and used for comparison with corresponding heights or distances at the respective positions.
  • a distance sensor with a print head or a laser processing head can be moved synchronously with.
  • Deviations from nominal values continuously during the formation of a layer can be recognized, the required capacity of an electronic control can be reduced, since only data for the formation of a single layer must be processed and transmitted simultaneously. So far, a CAD model has been completely in layers of a given
  • Thickness or single points of a defined volume decomposed There was an assignment of process or process parameters to the individual layers / points. Then, the layer / point information of the respective layer is transferred either completely (very large amount of data) or individually (streaming) to the device for manufacturing a component. With a complete transfer, a very large amount of data has to be taken into account, which leads to a high computational effort. In the case of a single transfer, there has hitherto been no adaptation of the process or process parameters after determining the actual contour. Reactions to deviations that occur during the manufacturing process are not possible.
  • the derivation of the process parameters from the process model and the target contour can also take place and the adaptation by the variation of the process parameters in one the subsequent trainees or individual points. This can lead to a deterioration of the accuracy in the manufacture of a component. As a result, however, the time required for the production can be reduced.
  • individual layers or regions of layers with different materials may be formed. So layers of different materials can be formed on top of each other. It is also possible to form graded layers in which, for example, the proportion of solids, the particle sizes of a solid or the composition of a material mixture in a suspension or a powder changes successively from layer to layer.
  • a layer can also be formed with different materials in different areas of the layer, areas with different particle sizes or modified composition of a material mixture.
  • the properties of a component produced in this way can be influenced in a differentiated way locally.
  • the final component properties can be formed by a subsequent sintering process. In this case, locally differentiated properties can also be formed.
  • the surface of the individual layers may be formed into surface regions having a predetermined size and geometric shape and to perform the spatially resolved determination of the heights and distances within the individual surface regions.
  • the setpoint / actual value comparison for each individual surface area can be carried out separately and used for the control of the next layer formation.
  • the size of the individual surfaces depends on the efficiency of the computing technology, the desired resolution and the required productivity.
  • the surface of a surface of a trainee layer can be virtually divided into surface areas for spatially resolved detection of distances to at least one distance sensor, not shown, or to a height measuring device.
  • a setpoint / actual value comparison for each individual surface area can be carried out separately and used for the control of the next layer formation.
  • a metering device for printing or a laser processing head or its powder feed can be moved to the respective position and the additional material application there in the required amount and the respective required material before the next succeeding layer is formed above. This can be repeated several times if necessary.
  • a metered quantity of material to be applied locally can be moved by targeted variation of process or process parameters, in particular the drop size and shape, the speed with which a print head is moved in a printing process, or the variation of the time intervals should be set accordingly.
  • each suspension / powder mixture / filament has a different metering behavior.
  • the volume properties (volume, height, width, shape) of the applied material can be changed by varying the process or process parameters within a suspension-specific interval.
  • a layer height should first be determined, which can be achieved for all suspensions / powder mixtures / filaments. This can be done by comparison with a database, by the operator's default, or by methods such as Big data, artificial intelligence or machine learning.
  • Figure 1 is a perspective view of a layer of an additive of a plurality of juxtaposed materials to be formed component over the surface of a virtual construction field.
  • a component is produced additively by means of a printing method in which a three-dimensionally movable printhead can be used.
  • Three materials (2.1, 2.2 and 2.3) of pasty consistency, in which a solid forms a suspension with at least one liquid, are printed drop by drop layer by layer.
  • the virtual building platform (1) is divided into surface areas (lxy) for a spatially resolved detection of distances to at least one distance sensor, not shown, or to a height measuring device.
  • the individual surface areas (lxy) are in an electronic memory each target values with a predetermined height or a distance of the surface of the respective individual layers to be formed with the corresponding setpoints, in particular to the respective x- and y-coordinates of a Cartesian coordinate system for the spatially resolved recording and execution saved the setpoint / actual value comparison.
  • the respective setpoint value for one of the surface area (lxy) can be the respective z-coordinate and both have been predefined for all layers or can be calculated during the process. A calculation of the nominal values can only take place during the production process and then for each individual layer.
  • the setpoints do not need to be pre-set / created for the entire part, but can be calculated based on the CAD model information and process or process parameters via the process model.
  • the spatially resolved detection of heights or distances and comparison of nominal values carried out it could be ascertained in this example that the heights above the surface areas 1.2.x and 1.4.x have been formed at the correct height. Since above the surface areas 1.1.x and 1.3.x after the first material deposit, too small a height or too great a distance, ie a deviation from the nominal value of the CAD-
  • Material quantity is adjusted by targeted variation of the dosing parameters. This can be done by influencing the droplet size or shape, the speed of movement of a printhead in a printing process or the variation of the time intervals between the individual
  • the computer program used for the control of the production process can influence the formation of the next following layer so that at the positions of the surface regions 1.1.x material with a correspondingly smaller amount is applied by the printing, so that the height of the surface of this layer reach the corresponding new desired value can.
  • the areas of the virtual construction field l.x.y are each selected as a square area.
  • Each suspension / powder mixture / filament has a different metering behavior.
  • the volume properties (volume, height, width, shape) of the applied material can be changed by varying the process parameters in a suspension-specific interval.
  • a layer height must first be determined which can be achieved for all suspensions / powder mixtures / filaments. This can be done by comparing with a database be done by the operator or via methods such as big data or machine learning.

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Abstract

Bei dem Verfahren wird Werkstoff schichtweise übereinander aufgetragen. Dabei werden Prozess- oder Verfahrensparameter genutzt, aus denen die Sollwerte für die Höhe des abgelegten Werkstoffes hervorgehen oder die Sollwerte für die Höhe berechnet werden können. Es erfolgt eine ortsaufgelöste Erfassung der Höhe des aufgetragenen Werkstoffs als Istwert der Höhe des Werkstoffes. Der Abstand der Oberfläche des aufgetragenen Werkstoffs als Istwert der Höhe des abgelegten Werkstoffes bestimmt. Die jeweiligen ortsaufgelöst bestimmten Höhen oder Abstände werden mit vorgegebenen oder berechneten Sollwerten verglichen, so dass bei einer erfassten Abweichung zusätzlich Werkstoff aufgetragen wird, bevor eine weitere Schicht auf der Oberfläche aufgebracht wird oder eine lokal definiert Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter erfolgt, so dass die erfasste Abweichung bei der Ausbildung einer nachfolgenden Schicht kompensiert wird. Es kann auch bei einer Abweichung mit zu großer Höhe oder zu kleinem Abstand beim Werkstoffauftrag für eine weitere Schicht eine kleinere Menge an Werkstoff aufgetragen werden.

Description

Verfahren zur schichtweisen additiven Herstellung dreidimensional ausgebildeter Bauteile
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schichtweisen additiven Herstellung dreidimensional ausgebildeter Bauteile. Mit solchen Verfahren können Bauteile flexible und mit Geometrien hergestellt werden, die mit herkömmlichen Gießverfahren oder Verfahren bei denen eine spanende Bearbeitung erfolgt, nicht oder nur sehr aufwändig herstellbar sind.
Die Erfindung soll nicht bei additiven Verfahren eingesetzt werden, bei denen pulverförmiger Werkstoff schichtweise aufgetragen und dann lokal definiert unter dem Einfluss eines auslenkbaren Energiestrahls oder über die Einbringung einer Binderflüssigkeit eine Verfestigung des Werkstoffs in der jeweiligen obersten Schicht durchgeführt wird. Dies sind beispielsweise das selektive Lasersintern oder das selektive Laserschmelzen bzw. der 3D Pulverdruck (bin- der jetting). Zur Ausbildung dreidimensionaler Bauteile ist es bekannt, pulverförmigen Werkstoff oder einen Werkstoff mit pastöser Konsistenz schichtweise so auf einer Bauplattform aufzubringen, dass die einzelnen Schichten unterschiedliche Konturen aufweisen, so dass ein nahezu beliebig dreidimensional gestal- tetes Bauteil hergestellt werden kann.
Dabei kann es aber zu Dosierfehlern oder zu einer von einer Vorgabe abweichenden Verfestigung an Positionen einer Schicht kommen, so dass die jeweils zuletzt ausgebildete oberste Schicht an Positionen entweder zu hoch oder zu tief ausgebildet worden ist. Außerdem kommt es bei der Dosierung unterschiedlicher Materialien, z.B. bei der additiven Herstellung von Multimaterial- bauteilen, oftmals zu unterschiedlichen Tropfenvolumina, die in unterschiedlichen Tropfenhöhen resultieren können. Um diesen Abweichungen entgegen zu treten, wurde bisher eine Glättung durch eine Verformung oder durch einen Werkstoffabtrag durchgeführt. Beides führt aber zu einem erhöhten Herstellungsaufwand, da der Prozess der eigentlichen Herstellung dazu unterbrochen werden muss oder Nacharbeiten erforderlich werden. Außerdem kann es bei einer Verformung oder auch bei einem Werkstoffabtrag infolge eines Energieeintrages lokal zu Veränderungen des Werkstoffs kommen, die die Eigenschaften des Bauteils nachteilig beeinflussen können oder eine zusätzliche thermische Behandlung, wie z.B. einem Glühen, erforderlich machen. Ein Abtrag von Material reduziert zudem die Auftragsrate und damit die Produktivität sowie Materialausnutzung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine sichere den Vorgaben für die Herstellung eines jeweiligen Bauteils berücksichtigende Herstellung dreidimensionaler Bauteile durch additive schichtweise Herstellung anzugeben, bei denen sich der zusätzliche Herstellungsaufwand durch Vermei- dung von Zusatz- oder Nachbearbeitung reduzieren lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeich- neten Merkmalen realisiert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur schichtweisen additiven Herstellung dreidimensional ausgebildeter Bauteile wird ein pulverförmiger oder in pastöser Form vorliegender Werkstoff schichtweise einer vorgegebenen Kontur entsprechend auf einer Bauplattform oder einer Oberfläche eines Bauteils übereinander aufgetragen und der jeweilige Werkstoff in jeder Schicht soweit verfestigt, dass nachfolgend ein weiterer Werkstoffauftrag erfolgen kann.
Zur Ablage des Werkstoffes werden vordefinierte, berechnete oder aus einer Datenbank bezogene Prozess- oder Verfahrensparameter genutzt, aus denen die Sollwerte für die Höhe des abgelegten Werkstoffes hervorgehen oder die Sollwerte für die Höhe berechnet werden können.
Nach oder unmittelbar bei dem Auftrag des Werkstoffs einer Schicht wird eine ortsaufgelöste Erfassung der Höhe des aufgetragenen Werkstoffs ausgehend von der Oberfläche der Bauplattform oder der Oberfläche eines Bauteils bis zur Oberfläche der obersten Schicht oder der Abstand der Oberfläche des aufgetragenen Werkstoffs an der bis dahin obersten Schicht zu mindestens einem Abstandssensor bestimmt. Es kann sich bei dem Bauteil auch um ein Halbzeug handeln, das bevorzugt mit einem anderen Herstellungsverfahren erhalten worden ist.
Die jeweiligen ortsaufgelöst bestimmten Höhen oder Abstände werden mit vorgegebenen Sollwerten verglichen, so dass bei einer erfassten Abweichung, bei dem eine zu geringe Höhe oder ein zu großer Abstand aufgetreten ist, an einer dementsprechenden Position zusätzlich Werkstoff aufgetragen wird, bevor eine weitere Schicht auf der Oberfläche aufgebracht wird, wenn die erfasste(n) Abweichung(en) ein vorgegebenes Maß überschreiten. Dieser Ausgleich von Abweichungen kann durch eine geeignete Anpassung von
Dosierparametern erreicht werden.
Diese Sollwerte können dabei entweder vor dem Bauprozess festgelegt oder berechnet werden oder deren Berechnung bzw. Festlegung erfolgt während des laufenden Fertigungsprozesses. Bevorzugt ist es aber, wenn eine Abweichung von einer Vorgabe bei einem Auftrag einer unmittelbar auf die Schicht folgend aufgetragenen Schicht oder falls ein Ausgleich von der Abweichung beim Auftrag einer Schicht nicht möglich ist, dieser Ausgleich bei einem Auf- trag mehrerer nachfolgender Schichten erfolgt
Es kann erfindungsgemäß auch eine lokal definiert Anpassung der Prozessoder Verfahrensparameter erfolgen, so dass die erfasste Abweichung über eine erhöhte Menge an abgelegten Werkstoff in diesem lokalen Bereich bei der Ausbildung mindestens einer nachfolgend auszubildenden Schicht kompensiert wird
Bei einer erfassten Abweichung, bei dem eine zu große Höhe oder ein zu klei- ner Abstand aufgetreten ist und die Abweichung ein vorgegebenes Maß überschreitet, wird an einer dementsprechenden Position beim Werkstoffauftrag für die nachfolgende Ausbildung einer weiteren Schicht durch die Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter eine kleinere Menge an Werkstoff aufgetragen, als die Menge, die ursprünglich für diese Schicht an dieser lokal definierten Stelle vorgesehen war.
Es werden also die hinterlegten Prozess- oder Verfahrensparameter genutzt, wenn nicht-signifikante Abweichungen zwischen Soll- und Istwerten erfasst worden sind. Eine Anpassung von Prozess- oder Verfahrensparametern kann dann unterlassen werden.
Die Herstellung des Bauteils kann mit einem Druckverfahren, bei dem mindestens ein Druckkopf entsprechend bewegt wird, oder durch Laserauftragsschweißen durchgeführt werden.
Nach Ausbildung einer Schicht kann die Oberfläche der Schicht mit einer optischen Scaneinheit erfasst und dabei die jeweiligen Höhen der Oberfläche oder der Abstände dieser Schicht ortsaufgelöst erfasst und für den Vergleich mit entsprechenden Höhen oder Abständen an den jeweiligen Positionen genutzt werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, unmittelbar bei der Ausbildung einer Schicht an den einzelnen Positionen den Abstand zu einem Abstandssensor zu erfassen und die ortsaufgelöst erfassten Abstände für den Vergleich mit entspre- chenden Werten an den jeweiligen Positionen zu nutzen. Nach der ortsaufgelösten Erfassung der Höhen oder Abstände einer Schicht können die bei dem Vergleich erkannten Abweichungen bei der Steuerung für die Ausbildung der nachfolgend auszubildenden Schicht, durch Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter berücksichtigt werden.
Mit einem Computerprogramm kann ein Soll-Istwertvergleich anhand von vorgegebenen oder im Fertigungsprozess berechneten Sollwerten durchgeführt werden und bei dabei erkannten Abweichungen von Sollwerten für entsprechende Höhen oder Abstände können neue Sollwerte bestimmt werden, die bei der Ausbildung durch entsprechend angepasste Prozess- oder Verfahrensparameter und daraus resultierenden veränderten Werkstoffmengen, die im Bereich von erfassten Abweichungen bei einer Ausbildung mindestens einer nachfolgend auszubildenden Schicht appliziert werden, berücksichtigt werden können.
Dabei sollte ein Computerprogramm so ausgestaltet sein, dass es diese Anpassung vornehmen kann, ohne dass ein Eingriff, insbesondere ein Eingriff von einem Bediener, von außen erforderlich ist. Mit einem entsprechenden Computerprogramm kann man dabei folgende
Aufgaben ausführen:
Bestimmung neuer Sollwerte für den Ausgleich von Abweichungen von einer Vorgabe, insbesondere durch Durchführung eines Soll- /Istwertvergleichs des Abstandes oder der Höhe, der bis zu diesem
Zeitpunkt übereinander ausgebildeten Schichten. Dabei kann das CAD- Modell für das jeweilige Bauteil sowie mit mindestens einem Sensor erfasste Abstands- oder Höheninformationen genutzt und berücksichtigt werden.
- Anpassung von Dosierparametern für den Auftrag mindestens einer nachfolgend aufzutragenden Schicht unter Berücksichtigung von mit dem Computerprogramm bestimmten neuen Sollwerten
- Auslösen eines Fertigungsauftrags für den Auftrag einer zusätzlichen Schicht oder in einem lokal definierten Oberflächenbereich, in dem ei- ne zu große Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert erfasst worden ist, die nur mit dem Auftrag einer zusätzlichen Schicht ausge- glichen werden kann.
Übertragung der Soll- und Istwertinformationen sowie von
Dosierparametern in eine Datenbank und Anpassung des Prozessmo- delles, das die Zusammenhänge zwischen Dosierparametern und insbesondere Tropfeneigenschaften umfasst.
Protokollierung der erfassten Messwerte und der vorgenommenen Veränderungen am Fertigungsprogramm für ein jeweiliges Bauteil.
Bei der ortsaufgelösten Erfassung und der Steuerung kann auf ein kartesisches Koordinatensystem zurückgegriffen und die x-, y- und z-Koordinaten genutzt werden.
Für die Bestimmung des Abstandes kann mindestens ein Abstandssensor eingesetzt werden. Ein oder mehrere Abstandssensor(en) kann/können während der Erfassung eines jeweiligen Abstandes in einer Ebene angeordnet sein, die in einem konstanten Abstand zu einer Ebene angeordnet ist, die wiederum parallel zur Oberfläche der einzelnen Schichten bzw. parallel zu einer Bezugsebene, beispielsweise der Ebene einer Bauplattform, auf der ein Bauteil schichtweise ausgebildet wird, ausgerichtet ist. Als Abstandssensoren können optische Sensoren, laseroptische Sensoren, Hallsensoren, Radarsensoren, Sensoren zur optischen Interferometrie, Sensoren der Konfokaltechnik, Sensoren zur Triangulation oder Sensoren zur Bestimmung von Laufzeiten eingesetzt werden.
Wie bereits bei der Beschreibungseinleitung zum Ausdruck gebracht, kann das Verfahren für die Herstellung des Bauteils ein Druckverfahren sein, bei dem mindestens ein Druckkopf entsprechend durch seine Bewegung positioniert wird. Dabei kann zur Ausbildung der einzelnen Schichten ein Werkstoff mit pastöser Konsistenz, beispielsweise ein Polymer oder eine Suspension mit zum Drucken geeigneter Viskosität eingesetzt werden. Die Verfestigung kann durch Aushärten, Polymerisation, die Entfernung eines Lösungsmittels, eine thermische Behandlung bei der flüssige und/oder organische Komponenten entfernt werden und eine Sinterung erfolgt. Das Drucken kann durch Ablegen einzelner Tropfen nebeneinander oder durch Ablegen mehr oder weniger langer Stränge erfolgen. Bei einem Einsatz einer Suspension kann der enthaltene Feststoff zur Schichtausbildung genutzt werden. Die Herstellung kann auch durch Laserauftragsschweißen, bei dem pulverför- miger Werkstoff lokal definiert aufgebracht und mit der Energie mindestens eines Laserstrahles verschmolzen bzw. versintert wird, erfolgen.
Die angesprochene Verfestigung der jeweiligen Schicht kann auch durch eine Trocknung erreicht werden, bei der flüssige Bestandteile in ausreichendem Maß entfernt werden. Polymere können durch einen Energieeintrag vernetzt oder zumindest teilweise polymerisiert werden. Ein Energieeintrag kann durch geeignete Bestrahlung erreicht werden.
Beim Einsatz aufgeschmolzener thermoplastischer Polymere kann deren Verfestigung einfach infolge von Abkühlung erreicht werden. Nach Ausbildung einer Schicht kann die Oberfläche mit einer optischen Scaneinheit erfasst und dabei die jeweiligen Höhen oder die Abstände der Oberfläche dieser Schicht ortsaufgelöst erfasst und für den Vergleich mit entsprechenden Höhen oder Abständen an den jeweiligen Positionen genutzt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, unmittelbar bei der Ausbildung einer Schicht an den einzelnen Positionen den Abstand zu mindestens einem Abstandssensor zu erfassen und die ortsaufgelöst erfassten Abstände für den Vergleich mit entsprechenden Sollwerten an den jeweiligen Positionen zu nut- zen. Dazu kann beispielsweise ein Abstandssensor mit einem Druckkopf oder einem Laserbearbeitungskopf synchron mit bewegt werden.
Anders als gegenwärtig besteht mit der Erfindung die Möglichkeit, nicht das gesamte Bauteil auf einmal in Schichten zu zerlegen und alle Informationen zur Erstellung all dieser Schichten gleichzeitig auf die Fertigungsanlage zu übertragen. Vielmehr sollen dabei immer nur die aktuellen Schichtinformationen übertragen werden, danach die momentanen Istgeometrien erfasst und mit den anvisierten Sollgeometrien verglichen werden. Anschließend erfolgt die Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter für die nächste auszu- bildende Schicht und deren Übertragung an die Fertigungsanlage. Da somit
Abweichungen von Sollwerten kontinuierlich bei der Ausbildung einer Schicht erkannt werden können, kann die erforderliche Kapazität einer elektronischen Steuerung reduziert werden, da lediglich Daten für die Ausbildung einer einzigen Schicht gleichzeitig bearbeitet und übertragen werden müssen. Bisher wurde ein CAD-Modell vollständig in Schichten einer vorgegebenen
Dicke oder einzelner Punkte eines definierten Volumens zerlegt. Es erfolgte eine Zuordnung von Prozess- oder Verfahrensparametern zu den einzelnen Schichten/Punkten. Dann werden die Schicht-/Punktinformationen der jeweiligen Schicht entweder vollständig (- sehr große Datenmenge) oder einzeln (Streaming) an die Vorrichtung zur Fertigung eines Bauteils übergeben. Bei einer vollständigen Übergabe ist eine sehr große Datenmenge zu berücksichtigen, was zu einem hohen Rechenaufwand führt. Bei einer einzelnen Übergabe erfolgt bisher keine Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter nach Ermittlung der IST-Kontur. Reaktionen auf Abweichungen, die während des Herstellungsprozesses auftreten, sind nicht möglich.
Im Gegensatz dazu kann das bei der Erfindung einsetzbaren Computerprogramm nur die jeweils aktuelle Schicht berücksichtigen. Aus den Daten zur Vorgabe der Geometrie (CAD-Modell) können zunächst nur die Daten extra- hiert und verwendet werden, die zur Ausbildung einer ersten Schicht notwendig sind. Dabei wird eine Vorgabe der Schichtdicke und Zuordnung der Prozess- oder Verfahrensparameter (manuell oder aus Datenbank) und/oder eine Vorgabe der verwendeten Werkstoffe und Ableitung der zu erwartenden Schichtdicke und der notwendigen Prozess- oder Verfahrensparameter aus der Datenbank berücksichtigt und dann erfolgt die Ausbildung der nachfolgend auszubildenden Schicht mit gleichzeitiger Berechnung der zu erwartenden Sollkontur aus dem Prozessmodell unter Berücksichtigung von mit dem Computerprogramm bestimmten neuen Sollwerten, die durch entsprechend lokal definiert dosierten Auftrag entsprechender Werkstoffmengen erfasste Abweichungen kompensieren können.
Durch Bestimmung der Ist-Kontur und einen Soll-/lstwertvergleich können Abweichungen von Vorgaben (Sollwerten) bei der Ausbildung der nachfolgend auszubildenden Schicht oder Punkte unter Berücksichtigung der Ist-Kontur anstelle der Soll-Kontur sowie der CAD-Daten des Bauteils durch Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter für diese nächste Schicht oder einzel- ner Punkte durch zusätzlichen oder reduzierten Werkstoffauftrag durch Anpassung des Prozessmodells berücksichtigt werden. Diese Anpassung kann mittels eines Computerprogramms erreicht werden. Dabei könne bei mit dem Soll-/lstwertvergleich erkannten Abweichungen neue Sollwerte und dazugehörige Prozess- / Dosierparameter bestimmt werden, mit denen lokal definiert durch einen entsprechend angepassten Werkstoffauftrag die erkannten Abweichungen bei der Ausbildung mindestens einer nachfolgend auszubildenden Schicht oder einzelnen Punkten kompensiert werden können.
Falls die Berechnung der Soll-Ist-Abweichung sowie die Anpassung der Prozess- oder Verrfahrensparameter für die nächste Schicht zu lange dauert, kann auch die Ableitung der Prozessparameter aus dem Prozessmodell sowie der Soll-Kontur erfolgen und die Anpassung durch die Variation der Prozessparameter in einer der darauffolgend auszubildenden Schichten oder einzelner Punkte erfolgen. Dies kann zu einer Verschlechterung der Genauigkeit bei der Fertigung eines Bauteils führen. Dadurch kann aber die für die Fertigung erforderliche Zeit reduziert werden.
Bei der Erfindung können einzelne Schichten oder Bereiche von Schichten mit unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet werden. So können Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen übereinander ausgebildet werden. Es besteht auch die Möglichkeit gradierte Schichten auszubilden, bei denen sich beispielsweise der Anteil an Feststoff, die Partikelgrößen eines Feststoffes oder die Zusammensetzung eines Werkstoffgemisches in einer Suspension oder einem Pulver sukzessive von Schicht zu Schicht ändert.
Eine Schicht kann aber auch mit unterschiedlichen Werkstoffen in verschiedenen Bereichen der Schicht, Bereiche mit unterschiedlichen Partikelgrößen oder veränderter Zusammensetzung eines Werkstoffgemisches ausgebildet werden.
Es können so Bauteile, die lokal definiert mit unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, hergestellt werden.
Dadurch können die Eigenschaften eines so hergestellten Bauteils lokal differenziert beeinflusst werden. Bei Verwendung partikelgefüllter Suspensionen können die finalen Bauteileigenschaften durch einen anschließenden Sinter- prozess ausgebildet werden. Dabei können ebenfalls lokal differenzierte Eigenschaften ausgebildet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, die Oberfläche der auszubildenden einzelnen Schichten in Oberflächenbereiche mit vorgegebener Größe und geometrischer Gestalt einzuteilen und die ortsaufgelöste Bestimmung der Höhen und Abstände innerhalb der einzelnen Oberflächenbereiche vorzunehmen. Dabei kann der Soll-/lstwertvergleich für jeden einzelnen dieser Oberflächenbereiche gesondert durchgeführt und für die Steuerung der nächstfolgenden Schichtausbildung genutzt werden. Wie groß die einzelnen Flächen sind, ist abhängig von der Leistungsfähigkeit der Rechentechnik, der gewünschten Auflösung sowie der benötigten Produktivität.
Die Oberfläche einer Oberfläche einer auszubildenden Schicht kann virtuell in Oberflächenbereiche für eine ortsaufgelöste Erfassung von Abständen zu mindestens einem nicht gezeigten Abstandssensor oder zu einer Höhenmes- seinrichtung aufgeteilt werden.
Vorteilhaft kann ein Soll-/lstwertvergleich für jeden einzelnen Oberflächenbereich gesondert durchgeführt und für die Steuerung der nächstfolgenden Schichtausbildung genutzt werden.
Ein Abgleich mit den benachbarten Volumenelementen/Flächenbereichen an einem Bauteil während seiner Fertigung sollte vorgenommen werden, da bei einem Druckverfahren das erreichbare Tropfenvolumen eines Tropfens, das erforderliche Volumen über einem einzelnen Flächenbereich übersteigen kann. Ein zusätzlicher oder veränderter Werkstoffauftrag beeinflusst die umliegenden Bereiche.
Es besteht bei der Erfindung die Möglichkeit, zusätzlich Werkstoff an Positionen aufzutragen, bei denen eine zu kleine Höhe oder ein zu großer Abstand erfasst worden ist, vor der Ausbildung einer darüber angeordneten nachfolgenden Schicht, mit zusätzlichem Werkstück zu beschicken. Dazu kann mittels der ortsaufgelöst erfassten Höhen oder Abstände neben der jeweiligen Position auch die erforderliche Werkstoff menge berechnet werden, mit der ein Ausgleich der Differenz des tatsächlichen Höhen- oder Abstandsmesswert vom Sollwert ausgeglichen werden kann.
In diesem Fall kann eine Dosiereinrichtung zum Drucken oder ein Laserbear- beitungskopf bzw. dessen Pulverzuführung an die jeweilige Position bewegt und die zusätzliche Werkstoffapplikation dort in der erforderlichen Menge und dem jeweils erforderlichen Werkstoff erfolgen, bevor die nächstfolgende Schicht darüber ausgebildet wird. Dies kann falls erforderlich mehrfach wiederholt werden. Bei nacheinander durchzuführenden Dosierprozessen kann bei der Ausbildung einer Schicht oder von Oberflächenbereichen von Schichten eine dosierte lokal definiert zu applizierende Werkstoffmenge durch gezielte Variation von Prozess- oder Verfahrensparametern, insbesondere der Tropfengröße und -form, der Geschwindigkeit mit der ein Druckkopf bei einem Druckverfahren bewegt wird oder die Variation der Zeitintervalle ent- sprechend eingestellt werden.
Bei sehr kleinen Flächen im virtuellen Baufeld muss auch immer ein Abgleich mit den benachbarten Flächen des virtuellen Baufeldes erfolgen, da das abgelegte Volumen immer größer als das Volumen der betrachteten Schicht über der Fläche des virtuellen Baufeldes sein wird und eine (zusätzliche) Materialablage auch die umgebenden Bereiche beeinflusst.
Üblicherweise weist jede Suspension/Pulvermischung/Filament ein anderes Dosierverhalten auf. Dabei können die Volumeneigenschaften (Volumen, Höhe, Breite, Form) des aufgetragenen Materials durch die Variation der Prozess- oder Verfahrensparameter innerhalb eines suspensionsspezifischen Intervall verändert werden.
Wenn mehrere verschiedene Suspensionen/Pulvermischungen/Filamente parallel verarbeitet werden sollen, sollte zunächst eine Schichthöhe ermittelt werden, die für alle Suspensionen/Pulvermischungen/Filamente erreicht werden kann. Dies kann durch den Abgleich mit einer Datenbank, durch die Vorgabe des Bedieners oder über Methoden, wie z.B. Big Data, künstliche Intelligenz oder maschinelles Lernen erfolgen.
Wenn zwei Suspensionen/Pulvermischungen/Filamente parallel verarbeitet werden, bei denen es keine Überlappungen der suspensionsspezifischen Intervalle bezüglich der erzielbaren Höhe bzw. erreichbaren Dicke einer einzelnen Schicht gibt, ist es auch möglich, dass eine Schichtdicke ausgewählt wird, die für eine erste Suspension/Pulvermischung/Filament erreichbar ist und für die jeweils andere Suspension/Pulvermischung/Filament über einen mehrmaligen schichtweisen Auftrag erreichbar ist. Die andere Suspension kann dabei so oft schichtweise nacheinander aufgebracht werden, bis die Dicke der einen Schicht, die mit der ersten Suspension erreicht worden ist, erreicht wurde.
Mit der Erfindung kann auf die bisher erforderlichen Nachbearbeitungen oder Zwischenbearbeitungsschritte zu Glättung bzw. den Ausgleich von Höhenunterschieden verzichtet werden, was die in der Beschreibungseinleitung genannten Nachteile vermeidet.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Schicht eines additiv aus mehreren, nebeneinander abgelegten Materialien auszubildenden Bauteils über der Oberfläche eines virtuellen Baufeldes.
Bei dem gezeigten Beispiel wird ein Bauteil additiv mittels eines Druckverfahrens, bei dem ein dreidimensional bewegbarer Druckkopf eingesetzt werden kann, hergestellt. Dabei werden drei Werkstoffe (2.1, 2.2 und 2.3) mit pastö- ser Konsistenz, bei dem ein Feststoff mit mindestens einer Flüssigkeit eine Suspension bildet, tropfenweise Schicht für Schicht aufgedruckt.
Die virtuelle Bauplattform (1) ist dabei in Oberflächenbereiche (l.x.y) für eine ortsaufgelöste Erfassung von Abständen zu mindestens einem nicht gezeigten Abstandssensor oder zu einer Höhenmesseinrichtung aufgeteilt. Für die einzelnen Oberflächenbereiche (l.x.y) sind in einem elektronischen Speicher jeweils Sollwerte mit einer vorgegeben Höhe oder eines Abstandes der Oberfläche der jeweils auszubildenden einzelnen Schichten mit den entsprechenden Sollwerten, insbesondere zu den jeweiligen x- und y-Koordinaten eines karte- sischen Koordinatensystems für die ortsaufgelöste Erfassung und Durchfüh- rung des Soll-/lstwertvergleichs gespeichert. Der jeweilige Sollwert für einen der Oberflächenbereich (l.x.y) kann dabei die jeweilige z-Koordinate sein und sowohl vorab für alle Schichten vorgegeben wurden sein oder während des Prozesses berechnet werden. Eine Berechnung der Sollwerte kann erst wäh- rend des Herstellungsprozesses und dann für jede einzelne Schicht erfolgen.
Die Sollwerte müssen nicht vorher für das gesamte Bauteil vorgegeben/erstellt, sondern können je nach CAD-Modellinformationen und Prozessoder Verfahrensparametern über das Prozessmodell berechnet werden. Bei oder nach der ortsaufgelösten Erfassung von Höhen bzw. Abständen und durchgeführtem Sollwertvergleich, konnte bei diesem Beispiel festgestellt werden, dass die Höhen über den Oberflächenbereichen 1.2.x sowie 1.4.x in korrekter Höhe ausgebildet worden sind. Da über den Oberflächenbereichen 1.1.x und 1.3.x nach der ersten Werkstoffablage eine zu kleine Höhe oder ei- nen zu großen Abstand, also eine Abweichung vom Sollwert des CAD-
Datensatzes detektiert wurde, erfolgte vor der Erstellung der nächsten Schicht eine erneute Werkstoffablage (2.1.b bzw. 2.3.b). Dazu wurden die Bereiche 1.1.x und 1.3.x erneut mit dem Druckkopf angesteuert und die jeweils erforderliche Werkstoff menge mit dem entsprechenden Werkstoff für die jeweilige Position dosiert appliziert, um an dieser Position die vorgegebene Höhe der
Oberfläche der entsprechend dann obersten Schicht zu erreichen. Für die Bereiche 1.1.x und 1.3.x wurden mit einem Computerprogramm neue Sollwerte bestimmt, die die erfassten Abweichungen bei einer Werkstoffapplikation auf diesen Bereichen 1.1.x und 1.3.x kompensieren.
Da anschließend in einer erneuten Überprüfung in den Bereichen 1.1.x eine zu große Höhe bzw. ein zu kleiner Abstand in Bezug zu einem Abstandssensor ermittelt wurde, erfolgt in dieser Schicht kein weiterer Werkstoffauftrag in diesen Bereichen. Die ermittelte Überhöhung wird aber bei der Erstellung der nächsten Schicht mit berücksichtigt (nicht dargestellt), indem die dosierte
Werkstoffmenge durch gezielte Variation der Dosierparameter entsprechend eingestellt wird. Dies kann durch Beeinflussung der Tropfengröße oder -form, die Geschwindigkeit der Bewegung eines Druckkopfes bei einem Druckverfahren oder die Variation der Zeitintervalle zwischen den einzelnen
Dosierprozessen erreicht werden. In den Bereichen 1.3.x wird auch nach der zweiten Dosierung eine zu kleine Höhe oder ein zu großer Abstand detektiert, so dass diese Bereiche 1.3.x nochmals mit dem Druckkopf angesteuert werden und die jeweils erforderliche Werkstoffmenge mit dem entsprechenden Werkstoff für die jeweilige Position dosiert appliziert wird, um an dieser Position die vorgegebene Höhe zu erreichen.
Das eingesetzte Computerprogramm für die Steuerung des Fertigungsprozesses kann die Ausbildung der nächstfolgenden Schicht so beeinflussen, dass an den Positionen der Oberflächenbereiche 1.1.x Werkstoff mit entsprechend kleinerer Menge durch das Drucken appliziert wird, so dass die Höhe der Oberfläche dieser Schicht den entsprechenden neuen Sollwert erreichen kann.
Bei diesem Beispiel sind die Bereiche des virtuellen Baufeldes l.x.y jeweils als quadratische Fläche gewählt. Es können aber auch andere geometrische Formen anstelle oder zusätzlich in Kombination zu den quadratischen gewählt werden.
#Noch ein paar Gedanken:
Bei sehr kleinen Flächen im virtuellen Baufeld muss auch immer ein Abgleich mit den benachbarten Flächen des virtuellen Baufeldes erfolgen, da das abgelegte Volumen immer größer als das Volumen der betrachteten Schicht über der Fläche des virtuellen Baufeldes sein wird und eine (zusätzliche) Materialablage auch die umgebenden Bereiche beeinflusst.
Jede Suspension/Pulvermischung/Filament weist ein anderes Dosierverhalten auf. Dabei können die Volumeneigenschaften (Volumen, Höhe, Breite, Form) des aufgetragenen Materials durch die Variation der Prozessparameter in einem suspensionsspezifischen Intervall verändert werden.
Wenn mehrere verschiedene Suspensionen/Pulvermischungen/Filamente parallel verarbeitet werden sollen, muss zunächst eine Schichthöhe ermittelt werden, die für alle Suspensionen/Pulvermischungen/Filamente erzielt werden kann. Dies kann durch den Abgleich mit einer Datenbank, durch die Vor- gäbe des Bedieners oder über Methoden wie Big Data oder Maschinelles Lernen erfolgen.
Wenn zwei Suspensionen/Pulvermischungen/Filamente parallel verarbeitet werden, bei denen es keine Überlappungen der Intervalle bezüglich der erzielbaren Höhe gibt, ist es auch möglich, dass eine Schichtdicke ausgewählt wird, die für eine Suspension/Pulvermischung/Filament erzeugbar ist und für die andere Suspension/Pulvermischung/Filament über den mehrmaligen Auftrag erzielbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur schichtweisen additiven Herstellung dreidimensional ausgebildeter Bauteile, bei dem ein pulverförmiger oder in pastöser Form vorliegender Werkstoff schichtweise einer vorgegebenen Kontur entsprechend auf einer Bauplattform oder einer Oberfläche eines Bauteils übereinander aufgetragen und der jeweilige Werkstoff in jeder Schicht soweit verfestigt wird, dass nachfolgend ein weiterer Werkstoffauftrag erfolgen kann und dabei zur Ablage des Werkstoffes vordefinierte, berechnete oder aus einer Datenbank bezogene Prozess- oder Verfahrensparameter genutzt werden, aus denen die Sollwerte für die Höhe des abgelegten Werkstoffes hervorgehen oder die Sollwerte für die Höhe berechnet werden können und nach oder unmittelbar bei dem Auftrag des Werkstoffs einer Schicht eine ortsaufgelöste Erfassung der Höhe des aufgetragenen Werkstoffs ausgehend von der Oberfläche der Bauplattform bis zur Oberfläche der obersten Schicht als Istwert der Höhe des abgelegten Werkstoffes bestimmt wird oder der Abstand der Oberfläche des aufgetragenen Werkstoffs an der bis dahin obersten Schicht als Istwert der Höhe des abgelegten Werkstoffes in der aktuell aufgetragenen Schicht zu mindestens einem Abstandssensor bestimmt und die jeweiligen ortsaufgelöst bestimmten Höhen oder Abstände mit vorgegebenen oder im Fertigungsprozess berechneten Sollwerten verglichen werden, so dass bei einer erfassten Abweichung, bei dem eine zu geringe Höhe oder ein zu großer Abstand aufgetreten ist, an einer dementsprechenden Position zusätzlich Werkstoff aufgetragen wird, bevor eine weitere Schicht auf der Oberfläche aufgebracht wird, wenn die erfassten Abweichungen ein vorgegebenes Maß überschreiten, oder eine lokal definiert Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter erfolgt, so dass die erfasste Abweichung über eine erhöhte Menge an abgelegten Werkstoff in diesem lokalen Bereich bei der Ausbildung mindestens einer nachfolgend auszubildenden Schicht kompensiert wird oder
bei einer erfassten Abweichung, bei dem eine zu große Höhe oder ein zu kleiner Abstand aufgetreten ist und die Abweichung ein vorgegebenes Maß überschreitet, an einer dementsprechenden Position beim Werkstoffauftrag für die nachfolgende Ausbildung einer weiteren Schicht durch die Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter eine kleinere Menge an Werkstoff aufgetragen wird, als die Menge, die ursprünglich für diese Schicht an dieser lokal definierten Stelle vorgesehen war.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Bauteils mit einem Druckverfahren, bei dem mindestens ein Druckkopf entsprechend bewegt wird, oder
durch Laserauftragsschweißen durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausbildung einer Schicht die Oberfläche der Schicht mit einer optischen Scaneinheit erfasst und dabei die jeweiligen Höhen der Oberfläche oder der Abstände dieser Schicht ortsaufgelöst erfasst und für den Vergleich mit entsprechenden Höhen oder Abständen an den jeweiligen Positionen genutzt werden oder unmittelbar bei der Ausbildung einer Schicht an den einzelnen Positionen der Abstand zu einem Abstandssensor erfasst und die ortsaufgelöst erfassten Abstände für den Vergleich mit entsprechenden Werten an den jeweiligen Positionen genutzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ortsaufgelösten Erfassung der Höhen oder Abstände einer Schicht die bei dem Vergleich erkannten Abweichungen bei der Steuerung für die Ausbildung der nachfolgend auszubildenden Schicht, durch Anpassung der Prozess- oder Verfahrensparameter berücksichtigt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Computerprogramm ein Soll-Istwertvergleich anhand von vorgegebenen oder im Fertigungsprozess berechneten Sollwerten durchgeführt wird und bei dabei erkannten Abweichungen von Sollwerten für entsprechende Höhen oder Abstände neue Sollwerte bestimmt werden, die bei der Ausbildung durch entsprechend an- gepasste Prozess- oder Verfahrensparameter und daraus resultierenden veränderten Werkstoff mengen, die im Bereich von erfassten Abweichungen bei einer Ausbildung mindestens einer nachfolgend auszubildenden Schicht appliziert werden, berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche einer Oberfläche einer auszubildenden Schicht virtuell in Oberflächenbereiche (l.lx, 1.2.x, 1.3.x, 1.4.x 2.1.x, 2.2 und 2.3.x) für eine ortsaufgelöste Erfassung von Abständen zu mindestens einem nicht gezeigten Abstandssensor oder zu einer Höhenmesseinrichtung aufgeteilt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-/lstwertvergleich für jeden einzelnen Oberflächenbereich (l.lx, 1.2.x, 1.3.x, 1.4.x 2.1.x, 2.2 und 2.3.x) gesondert durchgeführt und für die Steuerung der nächstfolgenden Schichtausbildung genutzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dosierte lokal definiert zu applizierende Werkstoffmenge durch gezielte Variation von Prozess- oderVerfahrenspa- rametern, insbesondere der Tropfengröße und -form, der Geschwindigkeit mit der ein Druckkopf bei einem Druckverfahren bewegt wird oder die Variation der Zeitintervalle zwischen den einzelnen nacheinander durchzuführenden Dosierprozessen bei der Ausbildung einer Schicht oder Oberflächenbereichen (l.lx, 1.2.x, 1.3.x, 1.4.x 2.1.x, 2.2 und 2.3.x) von Schichten entsprechend eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Schichten oder Oberflächenbereiche (l.lx, 1.2.x, 1.3.x, 1.4.x 2.1.x, 2.2 und 2.3.x) von Schichten mit unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kompensation von erfassten Abweichungen von Sollwerten, Daten für die Ausbildung einer einzigen Schicht gleichzeitig berücksichtigt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorgabe der verwendeten Werkstoffe und Ableitung der zu erwartenden Schichtdicke und der notwendigen Prozessparameter aus einer Datenbank bei der Ausbildung der nachfolgend auszubildenden Schicht mit gleichzeitiger Berechnung der zu erwartenden Sollkontur aus einem Prozessmodell unter Berücksichtigung von mit dem Computerprogramm bestimmten neuen Sollwerten berücksichtigt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile, die lokal definiert mit unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, hergestellt werden.
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