WO2026093214A1 - 3d-druckvorrichtung mit verfahrbarem gasstrom - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks umfasst einen Träger (10), der dazu ausgebildet ist, mehrere Rohstoffpulverschichten aufzunehmen sowie eine Bestrahlungseinheit (11), die dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere Bestrahlungsstrahlen (110a-d) auf vorbestimmte Stellen (100a-d) einer obersten Rohstoffpulverschicht zu richten, um das Rohstoffpulver an den vorbestimmten Stellen (100a-d) zu verfestigen. Ferner umfasst die Vorrichtung (1) zumindest einen Gaseinlass (13) sowie zumindest einen Gasauslass (14), die derart zueinander angeordnet und eingerichtet sind, dass im Betrieb der Vorrichtung (1) ein Gasstrom (G) von dem Gaseinlass (13) oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht in Richtung des Gasauslasses (14) fließt. Der Gaseinlass (13) und der Gasauslass (14) sind dazu ausgebildet, oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht des Trägers (10) gemeinsam entlang einer ersten Achse (A1) translatorisch bewegt zu werden.

Description

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Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Max-Brose-Straße 1 96450 Coburg

3D-Druckvorrichtung mit verfahrbarem Gasstrom

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks.

Bei der Pulverbettfusion handelt es sich um ein additives Fertigungsverfahren, bei dem pulverförmige Rohstoffe, wie Metalle, Keramik oder Polymere, mittels einer Energiequelle wie einem Laser- oder Elektronenstrahl zu dreidimensionalen (3D) Werkstücken verarbeitet werden. Hierzu wird eine Rohstoffpulverschicht mittels eines Pulverauftragsgerätes auf einen Träger aufgetragen. Anschließend wird das Rohmaterialpulver je nach gewünschter Geometrie des herzustellenden Werkstückes ortsselektiv einer Strahlung ausgesetzt. Durch die in die Rohstoffpulverschicht eindringende Strahlung kommt es zu einer Erwärmung und in weiterer Folge zum Schmelzen bzw. Sintern der Rohstoffpulverpartikel. Auf die bereits strahlenbehandelte Rohstoffpulverschicht werden dann sukzessive weitere Rohstoffpulverschichten aufgetragen, bis das Werkstück die gewünschte Form und Größe hat. Beispiele für Pulverbettfusionsverfahren sind das selektive Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM), das selektive Lasersintern (Selective Laser Sintering, SLS) sowie das Elektronenstrahlschmelzen.

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Mittels Pulverbettfusion lassen sich 3D-Werkstücke verschiedenster Art, wie für Prototypen, Werkzeuge, Bauteile oder medizinische Prothesen, auf Basis von CAD-Daten herstellen. Ein solches Fertigungsverfahren wird daher auch als 3D-Druck bezeichnet.

Bei einem 3D- Druckprozess entstehen jedoch regelmäßig unerwünschte Nebenprodukte, wie beispielsweise Schmauch oder Schweißspritzer. Zum Abtransport solcher Nebenprodukte wird die oberste Rohstoffpulverschicht auf dem Träger, die der Strahlung zum Schmelzen bzw. Sintern ausgesetzt ist, daher üblicherweise mit einem Gasstrom überströmt. Oftmals werden hierzu (inerte) Schutzgase wie Argon oder Stickstoff verwendet. Derartige Schutzgase können in der im Druckerraum enthaltenen Luft befindliche Gase, wie Sauerstoff, verdrängen und so die zur Herstellung des entsprechenden Werkstücks verwendeten Rohstoffe vor unerwünschten chemischen Reaktionen, wie zum Beispiel Oxidation, schützen. Um die Eigenschaften der herzustellenden Werkstücke auf dem gesamten Baufeld der Druckvorrichtung konstant zu halten, ist daher ein gleichmäßiger und homogener Gasstrom erforderlich. Insbesondere hat sich eine laminare Gasströmung als besonders vorteilhaft erwiesen.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass mit zunehmender Größe der Druckerbauräume das Aufrechterhalten einer gleichmäßigen Gasströmung nur noch schwierig bis gar nicht mehr realisierbar ist. Problematisch bei verhältnismäßig großen Druckerbauräumen und im Falle einer Verwendung mehrerer Laser in einer Druckvorrichtung kann zudem sein, dass trotz eines möglichst gleichmäßigen Gasstroms mitunter diejenigen Laser nicht arbeiten können, die in der Schmauchfahne eines parallel arbeitenden stromabwärts liegenden Lasers liegen, der auf derselben Strömungsachse liegt. Eine von einem Laser ausgehende stromaufwärts ziehende Schmauchfahne kann nämlich die Strahlrichtung eines stromaufwärts in der Zugrichtung der Schmauchfahne liegenden parallel arbeitenden Lasers in ungewünschter Weise beeinflussen. Dies kann die Produktivität bei 3D- Druckvorrichtungen mit einer Vielzahl an Lasern erheblich beeinträchtigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Produktivität und Produktionsqualität von 3D-Druckvorrichtungen, insbesondere mit großen Bauräumen, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Träger, der dazu ausgebildet ist, mehrere Rohstoffpulverschichten aufzunehmen.

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Im Rahmen der vorliegenden Offenlegung wird eine Ebene, die parallel zu einer Oberfläche des Trägers der Vorrichtung (und daher parallel zu einer obersten Schicht aus Rohmaterialpulver) verläuft, als x-y-Ebene eines hierin verwendeten kartesischen Koordinatensystems definiert. Weiterhin wird eine Richtung senkrecht zu dieser Ebene als z-Richtung definiert. Der Querschnitt des Trägers in der x-y-Ebene kann die Größe eines Baufeldes definieren. Beispielsweise ist der Querschnitt des Trägers rechteckig. Das Baufeld ist diejenige Fläche, auf der Werkstücke mittels der Vorrichtung durch Bestrahlungseinwirkung erzeugbar sind. Das Baufeld wird vorzugsweise definiert durch die Flächenerstreckung der obersten Schicht an Rohstoffmaterial. Das Baufeld verläuft parallel zu der Oberfläche des Trägers (und daher parallel zu der obersten Schicht aus Rohmaterialpulver).

Der Träger kann in z-Richtung beweglich sein, um nach Abschluss eines Bestrahlungsvorgangs einer obersten Schicht aus Rohstoffpulver abgesenkt zu werden, sodass durch eine Pulverauftragsvorrichtung eine neue Schicht aus Rohstoffpulver aufgetragen werden kann.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Bestrahlungseinheit. Die Bestrahlungseinheit ist dazu ausgebildet, einen oder mehrere Bestrahlungsstrahlen auf vorbestimmte Stellen einer obersten Rohstoffpulverschicht zu richten, um das Rohstoffpulver an den vorbestimmten Stellen zu verfestigen. Zweckmäßigerweise kann die Bestrahlungseinheit eine Strahlungsquelle, wie beispielsweise einen Laser, umfassen. Alternativ zu einem Laser kann auch eine Teilchenquelle, beispielsweise eine Elektronenquelle, vorgesehen sein. Je nach Strahlungsquelle kann das Verfestigen des Rohstoffmaterials also im Falle eines Lasers mittels SLM, d.h. durch Schmelzen, oder SLS, also durch Sintern, oder bei Einsatz einer Elektronenquelle mittels Elektronenstrahlschmelzen erfolgen.

Ferner umfasst die Vorrichtung zumindest einen Gaseinlass sowie zumindest einen Gasauslass. Der Gaseinlass und der Gasauslass sind dazu eingerichtet, dass im Betrieb der Vorrichtung ein Gasstrom von dem Gaseinlass oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht in Richtung des Gasauslasses fließt. Dazu ist über den Gaseinlass ein Gas, wie beispielsweise ein (inertes) Schutzgas einströmbar. Der Gaseinlass kann eine Gasquelle oder auch eine Gasdurchführung sein, über die ein Gas aus einer (separaten) Gasquelle einströmbar ist. Über den Gasauslass wiederum kann (das über den Gaseinlass einströmbare) Gas austreten. Vorzugsweise ist der Gasauslass derart ausgebildet, dass dieser (das über den Gaseinlass einströmbare) Gas gezielt ansaugen und abführen kann.

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Dadurch kann ein Gasstrom zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass fließen.

Beispielsweise kann der Gasauslass dazu eine Absaugvorrichtung umfassen.

Der Gaseinlass und der Gasauslass sind derart angeordnet, dass im Betrieb der Vorrichtung ein Gasstrom von dem Gaseinlass oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht in Richtung des Gasauslasses fließt. Beispielsweise sind der Gaseinlass und der Gaseinlass in der x-y-Ebene einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch ist ein Gasstrom erzeugbar, der parallel zur obersten Rohstoffpulverschicht fließt. Dadurch ist wiederum ein gleichmäßiger Gasstrom in der x-y-Ebene oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht zum Abtransport unerwünschter Nebenprodukte, wie Schmauch, erzeugbar.

Weiter sind der Gaseinlass und der Gasauslass dazu ausgebildet, oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht des Trägers gemeinsam entlang einer (ersten) Achse translatorisch bewegt zu werden. Die (erste) Achse verläuft vorzugsweise parallel zur Oberfläche des Trägers und/oder zur x-y-Ebene. Die (erste) Achse kann im Falle eines rechteckigen Querschnitts des Trägers beispielsweise entlang, d.h. parallel zu, einer Seite des rechteckigen Querschnitts verlaufen. Der Gaseinlass und der Gasauslass sind also oberhalb des Baufeldes gemeinsam bewegbar. Dies erlaubt, insbesondere bei großen Baufeldern, den Abstand zwischen Gaseinlass und Gasauslass derart, d.h. niedrig genug zu wählen, damit eine gleichmäßige und homogene, insbesondere eine laminare Strömung zwischen Gaseinlass und Gasauslass erzeugbar und während des Betriebes der Vorrichtung durch das Bewegen von Gaseinlass und Gasauslass über das Baufeld auch aufrechterhaltbar ist. Zugleich erlaubt die translatorische Bewegbarkeit von Gaseinlass und Gasauslass, auch bei einem Abstand von Gaseinlass und Gasauslass, der schmaler ist als eine Längserstreckung des Baufeldes, dennoch das gesamte Baufeld abzufahren bzw. im jeweiligen Arbeitsbereich der Bestrahlungseinrichtung eine besonders gleichmäßige und laminare Gasströmung und damit einen besonders effizienten und zuverlässigen Abtransport von unerwünschten Nebenprodukten sowie ggf. einen besonders zuverlässigen Schutz der herzustellenden Werkstücke vor unerwünschten chemischen Reaktionen zu erlauben.

In einem Beispiel ist der Abstand von Gaseinlass und Gasauslass zueinander - unabhängig von deren Position in der Vorrichtung - konstant. Dies erlaubt das Aufrechterhalten eines konstanten und damit besonders gleichmäßigen und homogenen Gasstroms trotz Bewegung von Gaseinlass und Gasauslass während des Betriebes der Vorrichtung. Damit wird ein besonders gleichmäßiger Abtransport von unerwünschten

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Nebenprodukten entlang des gesamten Verfahrweges des Gasstromes im Betrieb der Vorrichtung gewährt.

In einem Beispiel ist der Träger flächig ausgebildet ist. Das bedeutet, dass Längen- und Breitenerstreckung des Trägers in der x-y-Ebene jeweils größer ist als dessen Höhenerstreckung in z-Richtung. Die Erstreckung des Trägers in der x-y-Ebene wird im Folgenden auch als Haupterstreckungsebene des Trägers bezeichnet. Die (erste) Achse kann parallel zur Haupterstreckungsebene des flächigen Trägers verlaufen. Damit wird sichergestellt, dass der während des Betriebes der Vorrichtung zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass fließende Gasstrom entlang des Verfahrweges jede Stelle der Oberfläche des Trägers respektive der obersten Rohstoffpulverschicht zum einen erreicht und zum anderen an jeder Stelle des Baufeldes die zu bearbeitende Rohstoffpulverschicht in einem möglichst gleichen Abstand (in z-Richtung) überströmt. Damit wird eine besonders gleichmäßige und konstante Gasströmung entlang des gesamten Baufeldes und damit ein besonders zuverlässiges Freihalten der Arbeitsbereiche der Bestrahlungseinrichtung vor unerwünschten Nebenprodukten gewährt.

Der Gasstrom kann bei Betrieb der Vorrichtung parallel zur (ersten) Achse verlaufen. Insbesondere sind der Gaseinlass und der Gasauslass derart angeordnet und eingerichtet, dass der im Betrieb der Vorrichtung zwischen ihnen fließende Gasstrom parallel zur (ersten) Achse verläuft. Dies erlaubt, dass auch während des Verfahrens des Gaseinlasses und Gasauslasses entlang der (ersten) Achse mögliche durch die Bewegung von Gaseinlass und Gasauslass auftretende Störungen, z.B. Turbulenzen, des Gasstromes möglichst unterbunden und somit ein möglichst laminarer Gasstrom während des gesamten Verfahrweges von Gaseinlass und Gaseinlass aufrechterhalten werden kann. Der Verfahrweg bzw. die Verfahrrichtung von Gaseinlass und Gasauslass ist exemplarisch entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gasstromes. Auf diese Weise kann stromaufwärts ziehender Schmauch in die entgegengesetzte Richtung des Verfahrweges ziehen. Damit wird sichergestellt, dass bei Betrieb der Vorrichtung im Arbeitsbereich der Bestrahlungseinheit, der sich entsprechend dem Verfahrweg immer stromabwärts in Bezug zur vorherigen Position des Gaseinlasses und Gasauslasses befindet, kein Schmauch in den Strahlbereich der Bestrahlungsstrahlen zieht. Dies erlaubt eine besonders hohe Produktivität der Vorrichtung.

In einem Beispiel sind der Gaseinlass und der Gasauslass auf einer gemeinsamen Bewegungsachse angeordnet sind. Die Bewegungsachse ist hier - in Abgrenzung zur (ersten) Achse, die eine Raumachse ist - eine mechanisches Bauteil, wie z.B. eine

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Linearachse. Dies hat den Vorteil, dass nur wenige Bauteile und insbesondere nur ein gemeinsamer (Linear-)Antrieb notwendig sind, um den Gaseinlass und den Gasauslass zu verfahren. Zudem erlaubt das Verfahren des Gaseinlasses und des Gasauslasses mittels einer gemeinsamen Bewegungsachse ein besonders gleichmäßiges gemeinsames Verfahren von Gaseinlass und Gasauslass und somit das Aufrechterhalten eines besonders konstanten Gasstromes während des Verfahrens. Die (gemeinsame) Bewegungsachse verläuft vorzugsweise parallel zur (ersten) Achse.

Die Bestrahlungseinheit kann dazu ausgebildet sein, im Betrieb der Vorrichtung Bestrahlungsstrahlen (lediglich) auf denjenigen Bereich der obersten Rohstoffpulverschicht zu richten, der (gerade) von dem Gasstrom überströmt wird. Dadurch ist es möglich, den Arbeitsbereich, d.h. denjenigen Bereich, in dem Bestrahlungsstrahlen auf die oberste Rohstoffpulverschicht gerichtet und zugleich ein Gasstrom erzeugt wird, insbesondere bei großen Baufeldern möglichst gering zu halten. Dadurch können vor allem bei Mehrlasersystemen Störfaktoren, wie stromaufwärts ziehende Schmauchfahnen von über dem Baufeld parallel arbeitenden Lasern, unterbunden und somit die Produktivität der Vorrichtung erhöht werden. Zudem erlaubt diese Ausgestaltung, den Abstand von Gaseinlass und Gasauslass möglichst gering zu halten und zumindest derart zu gestalten, dass eine laminare, d.h. besonders gleichmäßige und homogene Strömung während des Betriebes der Vorrichtung an jeder Stelle des Baufeldes gewährt werden kann.

Die Bestrahlungseinheit kann einen oder mehrere Laser umfassen. Entsprechend können die Bestrahlungsstrahlen Laserstrahlen sein. Die Bestrahlung mit Laserstrahlen bewirkt ein besonders präzises und detailgenaues Fertigen von dreidimensionalen Werkstücken. Entsprechende Verfahren, die mit der vorgeschlagenen Vorrichtung durchgeführt werden können, sind beispielsweise das selektive Laserschmelzen (SLM) oder das selektive Lasersintern (SLS).

In einem Beispiel umfasst die Vorrichtung zwei Gaseinlässe und zwei Gasauslässe. Dabei kann jeweils ein Gaseinlass und ein Gasauslass in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der (ersten) Achse und insbesondere in der x-y-Ebene einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann jeweils ein Gasstrom zwischen jeweils einem Gaseinlass und einem Gasauslass fließen. Vorzugsweise sind die Gaseinlässe und Gasauslässe jeweils im Wechsel, d.h. Gaseinlass - Gasauslass - Gaseinlass - Gasauslass, und/oder entlang der (ersten) Achse hintereinander angeordnet. Eine solche Anordnung mit mehreren Gaseinlässen und Gasauslässen erlaubt, einen größeren und bevorzugt (nahezu) das

2024 374 WO Seite 7 gesamte Baufeld bei einem möglichst kurzen Verfahrweg der einzelnen Gaseinlässe und Gasauslässe zu überströmen. Ein möglichst kurzer bzw. kleiner Verfahrweg geht mit weniger Störungen des Gasstromes einher und erlaubt ein noch zuverlässigeres Aufrechterhalten eines konstanten Gasstromes zwischen den jeweiligen Gasein- und - auslässen. Zudem ist es mit mehreren Gaseinlässen und Gasauslässen, also auch mit mehreren Arbeitsbereichen möglich, dass mehrere Laser parallel arbeiten, was wiederum die Produktivität der Vorrichtung erhöht.

In einer Variante sind die Gaseinlässe und die Gasauslässe in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die parallel zur x-y-Ebene verläuft. In dieser Variante können die Gaseinlässe und die Gasauslässe auf einer gemeinsamen Bewegungsachse angeordnet sein und allesamt gemeinsam oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht verfahren werden. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen zur gemeinsamen Bewegungsachse Bezug genommen.

Die Ausführungsvarianten, die bisher in Bezug auf einen Gaseinlass und einen Gasauslass beschrieben wurden und auch im Folgenden beschrieben werden, sind beliebig übertragbar auf den zweiten Gaseinlass und den zweiten Gasauslass. Beispielsweise können die jeweiligen Abstände von Gaseinlass und Gasauslass zueinander identisch sein.

Das Rohstoffpulver kann beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung sein, wie z.B. aus oder mit Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder Nickel. Das Rohstoffpulver kann jedoch auch keramisch oder ein Kunststoff, beispielsweise ein Polymer sein oder umfassen.

In einem Beispiel hat eine Seite des Trägers, insbesondere des Baufeldes, eine Länge von mindestens 600 mm. Der Träger kann exemplarisch eine rechteckige Querschnittsfläche in der x-y-Ebene aufweisen. Entsprechend kann eine Seitenlänge der rechteckigen Querschnittsfläche des Trägers mindestens 600 mm betragen. Dadurch kann die Vorrichtung groß gebaut werden, was wiederum mit einem verhältnismäßig großen Baufeld einhergeht, auf dem eine Vielzahl von dreidimensionalen Werkstücken in einem gemeinsamen Druckverfahren hergestellt werden kann.

Die Vorrichtung kann ferner eine Beschichtungseinheit zum Beschichten des mittels der Vorrichtung hergestellten Werkstücks umfassen. Beispielsweise kann nach dem Herstellen des 3D- Werkstücks dessen Oberfläche mittels der Beschichtungseinheit veredelt werden. Die Beschichtungseinheit kann oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht entlang einer

2024 374 WO Seite 8 zweiten Achse translatorisch bewegbar sein. Das Vorsehen einer Beschichtungseinheit in der Vorrichtung erlaubt das Fertigen und Veredeln des dreidimensionalen Werkstücks mit nur einer Vorrichtung. Dadurch, dass die Beschichtungseinheit ebenfalls bewegbar sein kann, kann sich diese über das gesamte Baufeld bewegen und sämtliche hergestellte Werkstücke beschichten.

Die erste Achse und die zweite Achse können unabhängig voneinander sein. Beispielsweise können die erste Achse und die zweite Achse, insbesondere in Bezug auf die Haupterstreckungsrichtung des Trägers, senkrecht zueinander verlaufen. In Bezug auf die z-Richtung können die erste Achse und die zweite Achse windschief zueinander verlaufen. Diese Variante erlaubt ein unabhängiges Verfahren von Gaseinlass und Gasauslass einerseits und Beschichtungseinheit andererseits. So ist es z.B. denkbar, die Beschichtungseinheit nur zu aktivieren und translatorisch über das Baufeld zu bewegen, wenn auch wirklich eine auf die Herstellung des Werkstücks folgende Beschichtung des Werkstücks vorgesehen ist. Andernfalls können im Hinblick auf die Verfahrensökonomie lediglich Gaseinlass und Gasauslass über das Baufeld bewegt werden.

In einerweiteren Variante können die erste Achse und die zweite Achse parallel zueinander verlaufen. Dies erlaubt das Verfahren der Beschichtungseinheit in dieselbe Richtung über das Baufeld wie des Gaseinlasses und des Gasauslasses. Beispielsweise ist die Beschichtungseinheit auf derselben Bewegungsachse angeordnet ist wie der Gaseinlass und der Gasauslass. Dies erlaubt ein gemeinsames Verfahren über das Baufeld und insbesondere ein Bestrahlen der obersten Rohstoffpulverschicht und gleichzeitiges oder zumindest unmittelbar nachfolgendes Beschichten der verfestigten Rohstoffpulvers. Damit wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die ein noch effizienteres und verfahrensökonomischeres Herstellen von dreidimensionalen Werkstücken erlaubt.

In dieser Variante können jeweils ein Gasauslass und ein Gaseinlass auf einer (gemeinsamen) Seite der Beschichtungseinheit in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Achse angeordnet sein. Dies erlaubt eine beidseitige Beschichtung in Bezug auf das Baufeld, d.h. entweder nur jeweils auf einer Seite der Beschichtungseinheit oder gleichzeitig auf beiden Seiten.

Der (jeweilige) Gaseinlass kann ferner in dieser Variante in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse und der zweiten Achse näher an der Beschichtungseinheit angeordnet sein als der (jeweilige) Gasauslass. Insbesondere ist die Beschichtungseinheit in dieser Variante in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten

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Achse und der zweiten Achse zwischen den Gaseinlässen angeordnet. Dies erlaubt einen Abtransport von unerwünschten Nebenprodukten wie Schmauch weg von dem Arbeitsfeld der Beschichtungseinheit.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: In einem ersten Schritt wird eine Rohstoffpulverschicht auf einen Träger aufgetragen. In einem zweiten Schritt werden ein oder mehrere Bestrahlungsstrahlen auf einen oder mehrere vorbestimmte Stellen der Rohstoffpulverschicht mittels einer Bestrahlungseinheit gerichtet, um das Rohstoffpulver an der einen oder den mehreren vorbestimmten Stellen zu verfestigen. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest während des Richtens der Bestrahlungsstrahlen auf vorbestimmte Stellen der Rohstoffpulverschicht ein Gasstrom von einem Gaseinlass in Richtung eines Gasauslasses oberhalb der Rohstoffpulverschicht fließt. Der Gaseinlass und der Gaseinlass werden gemeinsam entlang einer Achse oberhalb der Rohstoffpulverschicht translatorisch bewegt, wobei die Bestrahlungsstrahlen in einem Bereich auf die Rohstoffpulverschicht gerichtet werden, der zum Zeitpunkt des Bestrahlens von dem Gasstrom zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass überströmt wird. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Angaben zur Vorrichtung Bezug genommen.

Optional ist vorgesehen, nach Abschluss oder während eines Bestrahlungsvorgangs der obersten Rohstoffpulverschicht eine Beschichtungseinheit über das Baufeld translatorisch zu verfahren, um bereits hergestellte (Teil-)Bereiche des herzustellenden Werkstücks zu beschichten, insbesondere zu veredeln. Es kann auch vorgesehen sein, dass erst nach Wiederholen der vorbeschriebenen Verfahrensschritte und vollständigem Herstellen sämtlicher Werkstücke auf dem Baufeld diese mittels einer translatorisch über das Baufeld bewegbaren Beschichtungseinheit beschichtet werden.

Das Verfahren wird insbesondere mit einer Vorrichtung nach einer beliebigen, hierein beschriebenen Ausgestaltung durchgeführt.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1A eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mit einem über einem Baufeld bewegbaren Gaseinlass und Gasauslass sowie einer Beschichtungseinheit;

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Fig. 1 B die Vorrichtung gemäß Fig. 1A, wobei der Gaseinlass und der Gaseinlass über dem Baufeld in eine andere Position verfahren wurden;

Fig. 2A eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mit jeweils zwei über einem Baufeld bewegbaren Gaseinlässen und Gasauslässen sowie einer Beschichtungseinheit;

Fig. 2B die Vorrichtung gemäß Fig. 2A, wobei die Gaseinlässe und Gasauslässe über dem Baufeld in einer andere Position verfahren wurden;

Fig. 3A eine schematische Draufsicht eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mit jeweils zwei über einem Baufeld bewegbaren Gaseinlässen und Gasauslässen sowie einer Beschichtungseinheit, wobei die Gaseinlässe, Gasauslässe und die Beschichtungseinheit entlang einer gemeinsamen Achse bewegbar sind;

Fig. 3B die Vorrichtung gemäß Fig. 3A, wobei die Gaseinlässe und Gasauslässe gemeinsam mit der Beschichtungseinheit über dem Baufeld in eine andere Position verfahren wurden;

Fig. 3C die Vorrichtung gemäß Fig. 3A, wobei das Arbeitsfeld auf dem Baufeld verlagert wurde;

Fig. 4 Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks.

Fig. 1A-3C zeigen eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Träger 10, der dazu ausgebildet ist, mehrere Schichten Rohstoffmaterialpulver aufzunehmen. Zu Beginn eines Herstellungsprozesses eines dreidimensionalen Werkstückes kann beispielsweise mittels einer Pulverauftragungsvorrichtung eine Schicht Rohstoffpulver, wie z.B Metallpulver, auf den Träger 10 als oberste Rohstoffpulverschicht (nicht dargestellt) aufgetragen werden. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Bestrahlungseinheit 11. Die Bestrahlungseinheit 11 ist dazu ausgebildet, einen oder mehrere Bestrahlungsstrahlen 110a-d auf vorbestimmte Stellen 100a-d der obersten Rohstoffpulverschicht zu richten. Das Rohstoffpulver kann an

2024 374 WO Seite 11 den vorbestimmten Stellen ortsselektiv verfestigt werden. Die vorbestimmten Stellen 100a- d auf der obersten Schicht des Rohstoffpulvers, auf die Bestrahlungsstrahlen 110a-d gerichtet werden, entsprechen dabei einer (Teil-)Geometrie eines herzustellenden Werkstücks.

Der Träger 10 erstreckt sich im gezeigten Beispiel in der x-y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems. Der T räger 10 ist ferner in z-Richtung beweglich, um nach Abschluss eines Bestrahlungsvorgangs der obersten Schicht aus Rohstoffpulver abgesenkt zu werden, sodass z.B. durch eine Pulverauftragsvorrichtung eine neue Schicht aus Rohstoffpulver aufgetragen werden kann.

Im gezeigten Beispiel ist der Träger 10 flächig ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass Längen- und Breitenerstreckung des Trägers 10 in der x-y-Ebene jeweils größer ist als dessen Höhenerstreckung in z-Richtung. Konkret weist der Träger 10 vorliegend eine Querschnittsfläche in der x-y-Ebene in Form einer rechteckigen Fläche auf. Die Erstreckung des Trägers 10 in der x-y-Ebene bildet die Haupterstreckungsebene E des Trägers 10.

Der Querschnitt des Trägers 10 in der x-y-Ebene kann die Größe eines Baufeldes 12 definieren. Das Baufeld 12 ist diejenige Fläche, auf der Werkstücke mittels der Vorrichtung 1 durch Bestrahlungseinwirkung hergestellt werden. Mit anderen Worten wird das Baufeld 12 definiert durch die Flächenerstreckung der obersten Schicht an Rohstoffmaterial in der x-y-Ebene. Das Baufeld 12 verläuft parallel zur Querschnittsfläche des Trägers 10 (und daher parallel zu einer obersten Schicht aus Rohmaterialpulver). Beispielsweise hat eine Seite der Querschnittsfläche des Trägers 10 in der x-y-Ebene, insbesondere des Baufeldes 12, eine Länge von mindestens 600 mm.

Die Bestrahlungseinheit 11 kann eine Strahlungsquelle, wie beispielsweise einen Laser, umfassen. Alternativ zu einem Laser kann auch eine Teilchenquelle, wie beispielsweise eine Elektronenquelle, vorgesehen sein. Je nach Strahlungsquelle können die Bestrahlungsstrahlen 110a-d also beispielsweise Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen sein. In einer bevorzugten Variante ist die Strahlungsquelle ein Laser und die Bestrahlungsstrahlen 110a-d dementsprechend Laserstrahlen. Beispielsweise umfasst die Bestrahlungseinheit einen Ytterbium-Faserlaser.

Die Bestrahlungseinheit 11 ist dazu ausgebildet, die Bestrahlungsstrahlen 110a-d selektiv auf die oberste Rohstoffpulverschicht auf dem T räger 10 zu strahlen. Auf diese Weise kann

2024 374 WO Seite 12 das Rohstoffmaterialpulver in der obersten Rohstoffpulverschicht - je nach gewünschter Geometrie des herzustellenden Werkstücks - ortsselektiv mit Energiestrahlung beaufschlagt und verfestigt werden.

Das Rohstoffpulver kann beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung sein, aber auch keramisch oder Kunststoff sein.

Wie ferner in den Fig. 1A-3C zu sehen, umfasst die Vorrichtung 1 zumindest einen Gaseinlass 13 sowie einen Gasauslass 14. Über den Gaseinlass 13 ist ein Gas in die Vorrichtung 1 einströmbar. Der Gaseinlass 13 kann eine Gasquelle selbst oder eine Gasdurchführung sein, über die ein Gas aus einer (separaten) Gasquelle einströmbar ist. Über den Gasauslass 14 wiederum ist ein, vorliegend das über den Gaseinlass 13 einströmbare, Gas aus der Vorrichtung 1 und/oder in einen Gaskreislauf ausströmbar. Vorzugsweise ist der Gasauslass 14 dazu ausgebildet, das (über den Gaseinlass einströmbare) Gas anzusaugen und abzuführen. Beispielsweise kann der Gasauslass 14 dazu eine Absaugvorrichtung (nicht dargestellt) umfassen. Durch das Einströmen eines Gases über den Gaseinlass 13 und Ansaugen und Abführen des Gases durch den Gasauslass 14 ist ein Gasstrom G vom Gaseinlass 13 in Richtung des Gasauslasses 14 erzeugbar.

Der Gaseinlass 13 und der Gasauslass 14 sind oberhalb der Oberfläche des Trägers 10 angeordnet. Auf diese Weise kann im Betrieb der Vorrichtung 1 ein Gasstrom G von dem Gaseinlass 13 oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht in Richtung des Gasauslasses 14 fließen. Im gezeigten Beispiel sind der Gaseinlass 13 und der Gaseinlass 14 in der x-y- Ebene einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch ist ein Gasstrom erzeugbar, der parallel zur obersten Rohstoffpulverschicht fließt.

Der Gasstrom G ist im gezeigten Beispiel durch parallel verlaufene Pfeile ausgehend vom Gaseinlass 13 zum Gasauslass 14 dargestellt. Dies symbolisiert einen vorzugsweise laminaren Gasstrom G.

Der Gaseinlass 13 und der Gasauslass 14 sind dazu ausgebildet, oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht des Trägers 10 gemeinsam entlang einer ersten Achse A1 translatorisch bewegt zu werden. Die erste Achse A1 verläuft parallel zur Oberfläche des Trägers 10 und auch zur x-y-Ebene. Zudem verläuft die erste Achse A1 parallel zum Baufeld 12. Weiterhin verläuft die (erste) Achse A1 im gezeigten Beispiel parallel zu einer Seite der insbesondere rechteckigen Querschnittsfläche des Trägers 10.

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Der Gaseinlass 13 und der Gasauslass 14 sind also oberhalb des Baufeldes 12 gemeinsam bewegbar. Auf diese Weise ist ein gleichmäßiger und homogener laminarer Gasstrom G zwischen dem (jeweiligen) Gaseinlass 13 und Gasauslass 14 erzeugbar. Der von dem Gaseinlass 13 zum Gasauslass 14 fließende Gasstrom G ist oberhalb des Baufeldes 12 durch translatorisches Bewegen des Gaseinlasses 13 und des Gasauslasses 14 verschiebbar und zugleich aufrechterhaltbar.

Der Abstand von Gaseinlass 13 und Gasauslass 14 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen (jeweils) kleiner als die (minimale) Längserstreckung der Haupterstreckungsebene E des Trägers 10 und auch des Baufeldes 12. Zudem ist im gezeigten Beispiel der Abstand von Gaseinlass 13 und Gasauslass 14 zueinander - unabhängig von deren Position in der Vorrichtung 1 - konstant. Dies erlaubt das Aufrechterhalten eines konstanten und damit besonders gleichmäßigen und homogenen Gasstroms G trotz Bewegung von Gaseinlass 13 und Gasauslass 14 während des Betriebes der Vorrichtung 1. Damit wird ein besonders gleichmäßiger Abtransport von unerwünschten Nebenprodukten entlang des gesamten Verfahrweges des Gasstromes G im Betrieb der Vorrichtung 1 gewährt.

In den gezeigten Beispielen sind der Gaseinlass 13 und der Gasauslass 14 auf einer gemeinsamen Bewegungsachse 15 angeordnet. Die Bewegungsachse 15 ist hier - in Abgrenzung zur ersten Achse A1 , die eine Raumachse ist - ein mechanisches Bauteil, wie z.B. eine Linearachse. Die Bewegungsachse 15 verläuft vorliegend parallel zur ersten Achse A1.

In den Beispielen gemäß Fig. 2A bis 30 umfasst die Vorrichtung 1 zwei Gaseinlässe 13 und zwei Gasauslässe 14. Dabei ist jeweils ein Gaseinlass 13 und ein Gasauslass 14 in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse A1 und insbesondere in der x-y- Ebene einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann jeweils ein Gasstrom G zwischen jeweils von einem Gaseinlass 13 und einem Gasauslass 14 fließen. Im Beispiel gemäß Fig. 2A und 2B sind die Gaseinlässe 13 und Gasauslässe 14 im Wechsel, d.h. Gaseinlass - Gasauslass - Gaseinlass - Gasauslass entlang der ersten Achse A1 hintereinander angeordnet. Bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2A und 2B sind die Verfahrwege der einzelnen Gaseinlässe 13 und Gasauslässe 14 kürzer als in dem Beispiel gemäß Fig. 1A und 1 B. Ein möglichst kurzer bzw. kleiner Verfahrweg geht mit weniger Störungen des Gasstromes G während des Verfahrens einher und erlaubt ein noch

2024 374 WO Seite 14 zuverlässigeres Aufrechterhalten eines konstanten Gasstromes G zwischen dem jeweiligen Gaseinlass 13 und Gasauslass 14.

Im gezeigten Beispiel gemäß Fig. 2A und 2B sind die Gaseinlässe 13 und Gasauslässe 14 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die parallel zur x-y-Ebene verläuft. In dieser Variante sind die Gaseinlässe 13 und Gasauslässe 14 auf einer gemeinsamen Bewegungsachse 15 oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht angeordnet. Auf diese Weise können alle Gaseinlässe 13 und Gasauslässe 14 gemeinsam mit nur einem Bauteil entlang der ersten Achse A1 verfahren werden.

Die Bestrahlungseinheit 11 ist dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Vorrichtung 1 Bestrahlungsstrahlen 110a-d (lediglich) auf denjenigen Bereich der obersten Rohstoffpulverschicht zu richten, der (gerade) von dem Gasstrom G überströmt wird. Der Gasstrom G definiert somit einen Arbeitsbereich A für die Bestrahlungseinheit 11. Der Arbeitsbereich A ist derjenige Bereich, in dem Bestrahlungsstrahlen 110a-d auf die oberste Rohstoffpulverschicht gerichtet und zugleich ein Gasstrom G erzeugt wird. Dies ist insbesondere in den Fig. 1A-2B veranschaulicht. Von Fig. 1A zu Fig 1 B bewegen sich Gaseinlass 13 und Gasauslass 14 in eine Verfahrrichtung V von links nach rechts über das Baufeld 12. Es werden immer nur in demjenigen Bereich der obersten Rohstoffpulverschicht Bestrahlungsstrahlen 110a-d auf vorbestimmte Stellen 100a-d durch die Bestrahlungseinheit 11 gerichtet, die von dem Gasstrom G überströmt werden. Dieser Bereich ist der dargestellte Arbeitsbereich A. In den Fig. 2A und 2B wiederum sind jeweils zwei Gaseinlässe 13 und zwei Gasauslässe 14 und somit zwei Arbeitsbereiche A vorgesehen. In den beiden Arbeitsbereichen A arbeiten mehrere Bestrahlungsstrahlen gleichzeitig bzw. parallel.

In den gezeigten Beispielen ist jeweils (genau) eine Bestrahlungseinheit 11 vorgesehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass insbesondere im Falle mehrerer Arbeitsbereiche A auch mehrere Bestrahlungseinheiten 11 vorgesehen sind, insbesondere eine Bestrahlungseinheit 11 pro Arbeitsbereich A. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass die Bestrahlungseinheit 11 sich entlang der ersten Achse A1 und/oder entlang der Verfahrrichtung V mitbewegen kann, wie dies z.B. in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist.

Die Vorrichtung 1 umfasset in den gezeigten Beispielen gemäß Fig. 1A bis 30 ferner eine Beschichtungseinheit 16. Die Beschichtungseinheit 16 ist dazu ausgebildet, mittels der Vorrichtung 1 hergestellte Werkstücke oder schon während des Verfahrens hergestellte

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(Teil-)Bereiche davon zu beschichten. Beispielsweise kann nach dem Herstellen eines 3D- Werkstücks dessen Oberfläche mittels der Beschichtungseinheit 16 veredelt werden. Die Beschichtungseinheit 16 ist vorliegend oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht entlang einer zweiten Achse A2 translatorisch bewegbar. Die Beschichtungseinheit 16, kann sich auf diese Weise über das gesamte Baufeld 12 (translatorisch) entlang der zweiten Achse A2 bewegen.

Die erste Achse A1 und die zweite Achse A2 können unabhängig voneinander sein, wie dies in den Beispielen gemäß Fig. 1A-1 B sowie Fig. 2A-2B gezeigt ist. In diesen Beispielen verlaufen die erste Achse A1 und die zweite Achse A2 in Bezug auf die Haupterstreckungsebene E des Trägers 10 senkrecht zueinander. In Bezug auf die z- Richtung verlaufen die erste Achse A1 und die zweite Achse A2 vorliegend windschief zueinander. Diese Variante erlaubt ein unabhängiges Verfahren der Gaseinlässe 13 und Gasauslässe 14 einerseits und Beschichtungseinheit 16 andererseits. Dies erlaubt, die Beschichtungseinheit 16 nur im Bedarfsfall translatorisch über das Baufeld zu bewegen, d.h. wenn auch wirklich eine auf die Herstellung eines Werkstücks folgende Beschichtung des Werkstücks vorgesehen ist.

In einer weiteren Variante, wie sie in Fig. 3A-3C dargestellt ist, verlaufen die erste Achse A1 und die zweite Achse A2 parallel zueinander. Dies erlaubt das Verfahren der Beschichtungseinheit 16 in dieselbe Richtung über das Baufeld 12 wie der Gaseinlässe 13 und der Gasauslässe 14. Im gezeigten Beispiel ist die Beschichtungseinheit 16 auf derselben Bewegungsachse 15 angeordnet wie die Gaseinlässe 13 und die Gasauslässe 14. Dies erlaubt ein gemeinsames Verfahren über das Baufeld 12 und insbesondere ein Bestrahlen der obersten Rohstoffpulverschicht und gleichzeitiges oder zumindest unmittelbar nachfolgendes Beschichten der verfestigten Rohstoffpulvers.

In dem Beispiel mit zwei Gaseinlässen 13 und zwei Gasauslässen 14 gemäß Fig. 3A bis 3C sind jeweils ein Gasauslass 13 und ein Gaseinlass 14 auf einer gemeinsamen Seite der Beschichtungseinheit 16 in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der zweiten Achse A2 angeordnet sein. Dies erlaubt eine beidseitige Beschichtung in Bezug auf das Baufeld 12, d.h. entweder nur jeweils auf einer Seite der Beschichtungseinheit 16 oder gleichzeitig auf beiden Seiten.

Der (jeweilige) Gaseinlass 13 ist in dem Beispiel gemäß Fig. 3A-3C in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse A1 und/oder der zweiten Achse A2 näher an der Beschichtungseinheit angeordnet als der (jeweilige) Gasauslass 14. Die

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Beschichtungseinheit 16 ist in diesem Beispiel in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse A1 und/oder der zweiten Achse A2 zwischen den Gaseinlässen 13 angeordnet. Dies erlaubt einen Abtransport von unerwünschten Nebenprodukten wie Schmauch weg dem Arbeitsfeld der Beschichtungseinheit 16.

Die Verfahrrichtung V von Gaseinlass 13 und Gaseinlass 14 verläuft in den Figuren 1A-3B entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gasstromes G. Je nach Anordnung kann jedoch auch die Strömungsrichtung mit der Verfahrrichtung V zusammenfallen, wie beispielsweise in Fig. 3C gezeigt.

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks, insbesondere mit einer Vorrichtung 1 der weiter oben genannten Art. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte (optional in genau der angegebenen) Reihenfolge: In einem ersten Schritt S1 wird eine Rohstoffpulverschicht auf einen Träger 19 aufgetragen. In einem zweiten Schritt S2 werden ein oder mehrere Bestrahlungsstrahlen 110a-d auf einen oder mehrere vorbestimmte Stellen 100a-d der Rohstoffpulverschicht mittels einer Bestrahlungseinheit 11 gerichtet, um das Rohstoffpulver an der einen oder den mehreren vorbestimmten Stellen 100a-d zu verfestigen. Es ist vorgesehen, dass zumindest während des Richtens der Bestrahlungsstrahlen 110a-d auf vorbestimmte Stellen 100a-d der Rohstoffpulverschicht ein Gasstrom G von einem Gaseinlass 13 in Richtung eines Gasauslasses 14 oberhalb der Rohstoffpulverschicht fließt. Parallel zum zweiten Schritt S2 und oder in einem dritten Schritt S3 werden der Gaseinlass 13 und der Gaseinlass 14 gemeinsam entlang einer (ersten) Achse A1 oberhalb der Rohstoffpulverschicht translatorisch bewegt. Die Bestrahlungsstrahlen 110a-d werden (nur) in einem Bereich auf die Rohstoffpulverschicht gerichtet, der zum Zeitpunkt des Bestrahlens von dem Gasstrom G zwischen dem Gaseinlass 13 und dem Gasauslass 14 überströmt wird.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.

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Bezugszeichenliste

I Vorrichtung

10 Träger

100a-d vorbestimmte Stellen

I I Bestrahlungseinheit

110a-d Bestrahlungsstrahlen

12 Baufeld

13 Gaseinlass

14 Gasauslass

15 Bewegungsachse

16 Beschichtungseinheit

A Arbeitsbereich

A1 (erste) Achse

A2 (zweite) Achse

E Haupterstreckungsebene

G Gasstrom

S1-S3 Verfahrensschritte

V Verfahrrichtung

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Claims

Seite 18 Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks, umfassend

- einen Träger (10), der dazu ausgebildet ist, mehrere Rohstoffpulverschichten aufzunehmen;

- eine Bestrahlungseinheit (11), die dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere Bestrahlungsstrahlen (110a-d) auf vorbestimmte Stellen (100a-d) einer obersten Rohstoffpulverschicht zu richten, um das Rohstoffpulver an den vorbestimmten Stellen (100a-d) zu verfestigen;

- zumindest einen Gaseinlass (13) sowie zumindest einen Gasauslass (14), die derart zueinander angeordnet und eingerichtet sind, dass im Betrieb der Vorrichtung (1) ein Gasstrom (G) von dem Gaseinlass (13) oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht in Richtung des Gasauslasses (14) fließt; wobei der Gaseinlass (13) und der Gasauslass (14) dazu ausgebildet sind, oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht des Trägers (10) gemeinsam entlang einer ersten Achse (A1) translatorisch bewegt zu werden.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von Gaseinlass (13) und Gasauslass (14) zueinander unabhängig von deren Position in der Vorrichtung (1) konstant ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) flächig ausgebildet ist und die erste Achse (A1) parallel zur Haupterstreckungsebene (E) des flächigen Trägers (10) verläuft.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb der Vorrichtung (1) der Gasstrom (G) parallel zur ersten Achse (A1) verläuft.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (13) und der Gasauslass (14) auf einer gemeinsamen Bewegungsachse (15) angeordnet sind, die parallel zur ersten Achse (A1) verläuft.

6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, im Betrieb

2024 374 WO Seite 19 der Vorrichtung (1) Bestrahlungsstrahlen (110a-d) auf denjenigen Bereich der obersten Rohstoffpulverschicht zu richten, der von dem Gasstrom (G) überströmt wird.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinheit (11) einen oder mehrere Laser umfasst und die Bestrahlungsstrahlen (110a-d) Laserstrahlen sind.

8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gaseinlässe (13) und zwei Gasauslässe (14) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Gasauslass (13) und ein Gaseinlass (14) in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse (A1) einander gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass jeweils ein Gasstrom (G) zwischen dem Gasauslass (13) und dem Gaseinlass (14) fließen kann.

9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohstoffpulver Metall ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite des Trägers (10) eine Länge von mindestens 600 mm hat.

11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beschichtungseinheit (16) zum Beschichten des mittels der Vorrichtung (1) hergestellten Werkstücks, wobei die Beschichtungseinheit (16) oberhalb der obersten Rohstoffpulverschicht entlang einer zweiten Achse (A2) translatorisch bewegbar ist.

12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (A1) und die zweite Achse (A2) senkrecht zueinander verlaufen.

13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (A1) und die zweite Achse (A2) parallel zueinander verlaufen.

14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, sofern rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinheit (16) auf derselben Bewegungsachse (15) angeordnet ist wie der Gaseinlass (13) und der Gasauslass (14).

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15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, sofern rückbezogen auf Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Gasauslass (13) und ein Gaseinlass (14) auf einer Seite der Beschichtungseinheit (16) in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse (A1) und zweiten Achse (A2) angeordnet ist.

16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass

(13) in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse (A1) und der zweiten Achse (A2) näher an der Beschichtungseinheit (16) angeordnet ist als der Gasauslass

(14), insbesondere wobei sich die Beschichtungseinheit (16) in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten Achse (A1) und der zweiten Achse (A2) zwischen den Gaseinlässen (13) befindet.

17. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst und insbesondere mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird:

- Aufträgen einer Rohstoffpulverschicht auf einen Träger (10);

- Richten von einem oder mehreren Bestrahlungsstrahlen (110a-d) auf einen oder mehrere vorbestimmte Stellen (100a-d) der Rohstoffpulverschicht mittels einer Bestrahlungseinheit (11), um das Rohstoffpulver an der einen oder den mehreren vorbestimmten Stellen (100a-d) zu verfestigen; wobei zumindest während des Richtens der Bestrahlungsstrahlen (110a-d) auf vorbestimmte Stellen (100a-d) der Rohstoffpulverschicht ein Gasstrom (G) von einem Gaseinlass (13) in Richtung eines Gasauslasses (14) oberhalb der Rohstoffpulverschicht fließt, wobei der Gaseinlass (13) und der Gaseinlass (14) gemeinsam entlang einer Achse (A1) oberhalb der Rohstoffpulverschicht translatorisch bewegt werden, und wobei die Bestrahlungsstrahlen (110a-d) in einem Bereich auf die Rohstoffpulverschicht gerichtet werden, der zum Zeitpunkt des Bestrahlens von dem Gasstrom (G) zwischen dem Gaseinlass (13) und dem Gasauslass (14) überströmt wird.

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