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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/079018
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a component (100, 100A, 100B), comprising the following steps: a) creating a main body (10) in an additive manufacturing method, as a result of which the main body has a plurality of material layers (1, 2, 3,…) that lie one above the other in a first build direction (AR1) and b) applying at least one material web (20, 30) onto the outer contour of the main body by applying a plasticised material strand such that the at least one material web (20, 30) connects several of the material layers (1, 2, 3, …) to one another. The invention also relates to a device for producing a component and for carrying out the method.

Inventors:
FIEGER THIEMO (DE)
STAEVES JOHANNES (DE)
HAECKEL FELIX (DE)
SKRYNECKI NICOLAI (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/077834
Publication Date:
April 18, 2024
Filing Date:
October 09, 2023
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B23K9/04; B23K15/00; B23K26/342
Foreign References:
DE102020106001A12021-09-09
US11198252B22021-12-14
US20150266235A12015-09-24
US20170232679A12017-08-17
DE102021101984A12022-07-28
US20160151833A12016-06-02
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (100, 100A, 100B) mit den Schritten: a) Erzeugen eines Grundkörpers (10) in einem additiven Fertigungsverfahren, wodurch der Grundkörper eine Vielzahl von Materialschichten (1 , 2, 3,... ) aufweist, die in einer ersten Aufbaurichtung (AR1 ) übereinanderliegen und b) Aufbringen mindestens einer Materialbahn (20, 30) auf die Außenkontur des Grundkörpers durch Aufträgen eines plastifizierten Materialstrangs, so dass die mindestens eine Materialbahn (20, 30) mehrere der Materialschichten (1 , 2, 3, ... ) miteinander verbindet.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , bei dem das Aufbringen der mindestens eine Materialbahn (20, 30) mittels eines DED-Verfahrens erfolgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem in Schritt b) mehrere Materialbahnen (30, 31 , 32, ... ) nebeneinander auf der Außenkontur des Grundkörpers aufgebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei dem die mindestens eine Materialbahn (20) oder die mehreren Materialbahnen (20, 22, 24, 30, 31 ) in Lastrichtung des Bauteils (100) verläuft/verlaufen.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, mit dem weiteren Schritt: c) Erzeugen einer Zusatzstruktur (40) durch Aufbringen mindestens einer weiteren Materialbahn (42) auf der in Schritt b) erzeugten mindestens einen Materialbahn (20), derart, dass zwei oder mehr Materialbahnen (20, 42) in einer zweiten Aufbaurichtung (AR2) übereinanderliegen, wobei sich die zweite Aufbaurichtung (AR2) von der ersten Aufbaurichtung (AR1 ) unterscheidet und die zweite Aufbaurichtung (AR2) insbesondere quer zur ersten Aufbaurichtung (AR1 ) verläuft.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, bei dem die Materialbahn (20) oder die Materialbahnen (30, 31 , 32, ... ) oder die Zusatzstruktur (40) zumindest einen Außenkonturabschnitt des Bauteils (100) bilden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das Bauteil (100) ein Fahrzeugbauteil und insbesondere ein Karosseriestrukturbauteil oder Fahrwerksbauteil ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das Erzeugen des Grundkörpers (10) und das Aufbringen der mindestens einen Materialbahn (20, 30) mittels derselben Vorrichtung, insbesondere der Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 7 bis 10 erfolgt.

9. Vorrichtung (200) zur Herstellung eines Bauteils (100) mit: einer Aufbauplattform (210), die an einer ersten Positioniervorrichtung (220) angeordnet ist, wobei die erste Positioniervorrichtung (220) dazu eingerichtet ist, die Aufbauplattform (210) im Raum zu drehen und zu kippen, einer Druckvorrichtung (230) mit einer Düse (232) zum Austritt eines Materialstrangs, wobei die Druckvorrichtung (230) eingerichtet ist den Materialstrang zu plastifizieren, einer zweiten Positioniervorrichtung (240), an der die Druckvorrichtung (230) angeordnet ist und die dazu eingerichtet ist, die Düse (232) im Raum zu positionieren, einer Steuerungsvorrichtung (250), die dazu eingerichtet ist, die erste Positioniervorrichtung (220) und die zweite Positioniervorrichtung (240) anzusteuern um die Aufbauplattform (210) sowie die Düse (232) in vorgegebenen Positionen zu positionieren und die Drückvorrichtung (230) zu betreiben.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 9, bei der die erste Positioniervorrichtung (220) und/oder die zweite Positioniervorrichtung (240) ein mehrachsiger Industrieroboter ist.

11 . Vorrichtung nach Patentanspruch 9 oder 10, bei der die Druckvorrichtung (230) eingerichtet ist einen plastifizierten Materialstrang aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem Metallmaterial bereitzustellen.

12. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 9 bis 11 , bei der die Steuerungsvorrichtung (250) dazu eingerichtet ist, die Aufbauplattform (210) und die Düse (232) zeitgleich zu bewegen, insbesondere während die Druckvorrichtung (230) betrieben wird.

Description:
Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils unter Verwendung mindestens eines additiven Herstellungsverfahrens.

Es gibt eine Vielzahl an additiven Herstellungsverfahren. Alle Verfahren dieser Gruppe basieren auf dem sog. Schichtaufbauverfahren. Das bedeutet es werden Schicht für Schicht Bauteile generiert. Dies ermöglicht es sehr komplexe Bauteile herzustellen.

Jedoch weisen die mit additiven Herstellungsverfahren erzeugten Bauteile anisotrope Materialeigenschaften auf. „Anisotropie“ meint in diesem Zusammenhang, dass die Eigenschaften eines Materials je nach Krafteinwirkungsrichtung unterschiedlich sind. Dies liegt am schichtweisen Aufbauprozess, bei dem eine Schicht nach der anderen aufeinander aufgebracht wird. Die Aufbaurichtung entspricht üblicherweise der z-Richtung, also der Hochachse im Raum. Am Übergang von einer Schicht zur nächsten kommt es zu einer Materialschwächung aufgrund schlechter Schichthaftung. Üblicherweise sind Bauteile quer zur Aufbaurichtung deutlich stabiler und belastbarer als entlang der Aufbaurichtung. Dieses Problem sorgt dafür, dass Bauteile explizit für additive Verfahren ausgelegt und simuliert werden müssen. Wird ein bislang konventionell gefertigtes Bauteil durch ein schichtweise auftragendes, additives Verfahren erzeugt, kann es zu vorzeitigen Bauteilversagen kommen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben wie unter Verwendung von additiven Herstellungsverfahren verbesserte Bauteile hergestellt werden können. Insbesondere sollen die Bauteile hohen mechanischen Anforderungen genügen. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung nach Patentanspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils angegeben mit den Schritten: a) Erzeugen eines Grundkörpers in einem additiven Fertigungsverfahren, wodurch der Grundkörper eine Vielzahl von Matenalschichten aufweist, die in einer ersten Aufbaurichtung übereinanderliegen und b) Aufbringen mindestens einer Materialbahn auf die Außenkontur des Grundkörpers durch Aufträgen eines plastifizierten Materialstrangs, so dass die mindestens eine Materialbahn mehrere der Materialschichten miteinander verbindet.

Das herzustellende Bauteil weist neben einem Grundkörper also mindestens eine Materialbahn auf. Erst durch die Materialbahn oder mehrere Materialbahnen werden die gewünschten äußeren Abmessungen des Bauteils erreicht. Das Bauteil kann neben dem Grundkörper und der mindestens einen Materialbahn beispielsweise auch Bauteilelemente aufweisen, die bei der Herstellung des Grundkörpers oder dem Aufbringen der mindestens einen Materialbahn mit an den Grundkörper angebunden werden. Bei diesen Bauteilelementen kann es sich beispielsweise um Blechbauteile, vorzugsweise Blechprofile oder Gussbauteile handeln. Die Bauteilelemente können beispielsweise als Anbindungselemente zur Anbindung des Bauteils an weitere Bauteile ausgestaltet sein.

Vorzugsweise wird das Bauteil durch die mindestens eine Materialbahn finali- siert. Der Grundkörper wird mit einem additiven Herstellungsverfahren erzeugt. Hierbei wird der Grundkörper schichtweise aufgebaut, indem eine Vielzahl von Materialschichten nacheinander und übereinander auf einer Aufbauplattform angeordnet werden. Eine Materialschicht wird vorzugsweise in einer Aufbauebene erzeugt, wobei mehrere Aufbauebenen zur Erzeugung des Grundkörpers übereinander angeordnet werden. Die Materialschichten werden vorzugsweise durch Aufbringen und/oder Aufschmelzen und Verfestigen von Material in mehreren nebeneinander liegenden Reihen ausgebildet. Die Richtung, in welcher die Materialschichten übereinander liegen, wird als erste Aufbaurichtung bezeichnet. Der Grundkörper kann mit jedem additiven Fertigungsverfahren, wie z.B. 3-D-Druck, Lasersintern etc. ausgebildet werden und ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metallmaterial bzw. einer Metalllegierung ausgebildet.

Erfindungsgemäß wird nun mindestens eine Materialbahn so auf die Außenkontur des Grundkörpers aufgebracht, dass die mindestens eine Materialbahn mehrere der Materialschichten miteinander verbindet. Das Aufbringen der ersten Materialbahn erfolgt durch Ablegen eines plastifizierten Materialstrangs. Plastifizieren bezeichnet hierbei den Übergang eines Stoffes vom festen in einen verformbaren oder fließfähigen Zustand, es ist dann plastisch verformbar. Als Druckmaterial können vorzugsweise Polymere und Metalldrähte verwendet werden. Die Materialbahn wird außen auf den Grundkörper aufgetragen und erstreckt sich über mehrere der bereits vorhandenen Materialschichten des Grundkörpers. Insbesondere kann die mindestens eine Materialbahn alle Schichten des Grundkörpers miteinander verbinden. Hierzu wird zum Aufbringen der mindestens einen Materialbahn von der ersten Aufbaurichtung abgewichen. Beispielsweise kann die mindestens eine Materialbahn geneigt zur ersten Aufbaurichtung auf die Außenkontur des Grundkörpers aufgebracht werden oder quer zur ersten Aufbaurichtung. Hierdurch können die anisotropen Eigenschaften des Grundkörpers korrigiert werden. Anistrope Eigenschaften meint in diesem Kontext, dass - bedingt durch den schichtweisen Aufbau - der Grundkörper tendenziell eine Schwachheit entlang der Achse der Aufbaurichtung aufweist. Indem nun eine oder mehrere Materialbahnen die Schichten des Grundkörpers miteinander verbinden und überlagern, kann eine höhere Bauteilsteifigkeit und Bauteillebensdauer erreicht werden.

Besonders bevorzugt wird die mindestens eine Materialbahn mittels DED- Verfahren erzeugt. Das DED-Verfahren (Direct Energy Deposition-Verfahren) bezeichnet eine 3D-Druck Technologie, bei der mittels einer Druckvorrichtung mit einer Düse ein Materialstrang erzeugt wird und Schicht für Schicht zu einem 3D-gedruckten Objekt abgelegt wird. Das Druckmaterial wird plastifiziert (beispielsweise mittels Lichtbogen oder Laserstrahlung), auf die Oberfläche übertragen, erstarrt dort und bildet eine stoffschlüssige Verbindung mit dem darunterliegenden Material. Besonders bevorzugt wird als DED-Verfah- ren das WAAM Verfahren eingesetzt. Beim Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) wird ein Metalldraht unter Verwendung eines elektrischen Lichtbogens aufgeschmolzen und mittels eines Mehrachs-Manipulators in der gewünschten Form schichtweise auf dem Bauteil aufgebracht zur Erzeugung der gewünschten Materialbahn. Mit DED-Verfahren, im speziellen WAAM, können sehr hohe Materialauftragsraten erreicht werden, wodurch Bauteile deutlich wirtschaftlicher als mit anderen additiven Verfahren hergestellt werden können. Außerdem haben Bauteile hergestellt durch DED-Verfahren grobschlächtigere Oberflächen, welche sich wiederum besser für viele Nachbehandlungsverfahren wie z.B. das Tauchlackieren eignen. Zudem zeichnen sich Materialbahnen, die mit diesem Verfahren gefertigt werden, bei Verwendung eines entsprechenden Drahtwerkstoffs durch eine sehr hohe Duktilität aus.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass in Schritt b) mehrere Materialbahnen nebeneinander auf der Außenkontur des Grundkörpers aufgebracht werden. Vorzugsweise berühren oder überlappen sich be- nachbarte Materialbahnen, sodass sie eine zusammenhängende Schicht bilden. Hierdurch wird auf der Außenkontur eine Zusatzschicht gebildet, die den voranstehend beschriebenen Effekt noch verstärkt.

Hinsichtlich eines lastpfadgerechten Aufbaus des Bauteils ist es vorteilhaft, wenn in einer Ausgestaltung die mindestens eine Materialbahn oder die mehreren Materialbahnen in Lastrichtung des Bauteils verläuft/verlaufen. Derart kann die Bauteilfestigkeit erhöht werden und die Herstellung perform anterer Bauteile ist möglich.

In einer Variante kann das Verfahren den weiteren Schritt aufweisen: c) Erzeugen einer Zusatzstruktur durch Aufbringen mindestens einer weiteren Materialbahn auf der in Schritt b) erzeugten mindestens einen Materialbahn, derart, dass zwei oder mehr Materialbahnen in einer zweiten Aufbaurichtung übereinanderliegen, wobei sich die zweite Aufbaurichtung von der ersten Aufbaurichtung unterscheidet und die zweite Aufbaurichtung insbesondere quer zur ersten Aufbaurichtung verläuft. Derart ist eine selektive Materialaufdickung möglich, die es ermöglicht Radien oder Spitzen im darunterliegenden Materialaufbau auszugleichen. Hierdurch lässt sich die Gefahr von Spannungsrissen verringern. Zusätzlich kann die Zusatzstruktur in Form einer Versteifungsrippe oder ähnlichem ausgebildet werden. Die Zusatzstruktur ermöglicht eine höhere Bauteillebensdauer und schafft neue Gestaltungsfreiheiten hinsichtlich der Bauteilgeometrie.

Es ist besonders bevorzugt, wenn die Materialbahn oder die Materialbahnen oder die Zusatzstruktur zumindest einen Außenkonturabschnitt des Bauteils bilden. In einer Ausgestaltung können die Materialbahnen oder die Zusatzstruktur auf die gesamte Außenkontur des Bauteils bilden. Die Außenkontur des Bauteils trägt den Großteil der Bauteilbelastung. Indem die Materialbahn oder die Materialbahnen oder die Zusatzstruktur die Außenkontur des Bauteils mitgestalten, kann diese lastpfadgerecht ausgebildet werden. Dadurch ergeben sich mehr Freiheitsgrade hinsichtlich der Aufbaurichtung des Grundkörpers. Dieser kann hinsichtlich einer schnellen Fertigung optimiert werden. Beispielsweise kann der Grundkörper mit einem Lagenaufbau mit minimaler Fertigungszeit hergestellt werden und wird anschließend durch eine lastpfadgerechte Außenkontur oder Außenkonturabschnitte finalisiert. Hierdurch ergibt sich eine Zeitersparnis und eine Kostenreduzierung. Weiterhin können Treppenstufeneffekte an der Bauteiloberfläche des Grundkörpers ausgeglichen werden, was wiederum zu einer höheren Bauteillebensdauer führt. Weiterhin kann die Notwendigkeit von Nacharbeitsprozessen verringert werden.

Es ist besonders bevorzugt, wenn das Bauteil ein Fahrzeugbauteil und insbesondere ein Karosseriestrukturbauteil oder ein Fahrwerksbauteil ist.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils mit einer Aufbauplattform, die an einer ersten Positioniervorrichtung angeordnet ist, wobei die erste Positioniervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Aufbauplattform im Raum zu drehen und zu kippen. Die Aufbauplattform kann jede geeignete Form aufweisen und beispielsweise eine ebene Platte und/oder eine Stützstruktur aufweisen, die geeignet ist das herzustellende Bauteil abzustützen. Die Aufbauplattform kann für das Verfahren durch die erste Positioniervorrichtung positioniert und definiert im Raum gehalten werden.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine Druckvorrichtung mit einer Düse zum Austritt eines Materialstrangs auf, wobei die Druckvorrichtung eingerichtet ist den Materialstrang zu plastifizieren. Hierbei soll unter dem Begriff „Plastifizieren“ verstanden werden, dass das Material in einem verformbaren Zustand oder fließfähigen Zustand vorliegt, in dem es plastisch verformbar ist. Das Material verlässt die Düse als Strang, d.h. als ein ununterbrochenes Stück von Material. Die Druckvorrichtung ist an einer zweiten Positioniervorrichtung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die Düse im Raum zu positionieren. Die Aufbauplattform kann für das Verfahren durch die erste Positioniervorrichtung positioniert und definiert im Raum gehalten werden.

Die Vorrichtung beinhaltet weiterhin eine Steuerungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die erste Positioniervorrichtung und die zweite Positioniervorrichtung anzusteuern um die Aufbauplattform sowie die Düse in vorgegebenen Positionen zu positionieren und die Druckvorrichtung zu betreiben. Hierzu steht die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise in einer entsprechenden Wirkverbindung mit den Positioniervorrichtungen und der Druckvorrichtung.

Bei dieser Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, dass die Aufbaurichtung des Bauteilkörpers in Relation zur Plattform beliebig geändert werden kann und mehrere Aufbaurichtungen an einem Bauteilkörper realisiert werden können. Hierdurch lassen sich die bereits für das Verfahren beschriebenen Vorteile erzielen. Durch die beidseitige Positionierbarkeit von Plattform und Düse ist es möglich, den Aufbau immer in Richtung der Raumhochachse (z-Achse) durchzuführen.

Die Positioniervorrichtung ist vorzugsweise ein automatisiertes Mehrachssystem. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Positioniervorrichtung und/oder die zweite Positioniervorrichtung ein mehrachsiger, insbesondere mindestens 6-achsiger Industrieroboter. Durch die mehrachsige Positioniervorrichtung lässt sich eine freie Positionierung im Raum, insbesondere in allen sechs Raumachsen erzielen, wodurch optimale Freiheitsgrade erzielt werden. Weiterhin ermöglichen die Industrieroboter eine schnelle Positionierung in einem großen Arbeitsbereich und somit die schnelle Herstellung auch großer Bauteile. Die Druckvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen plastifizierten Materialstrang aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem Metallmaterial bereitzustellen. Eine derartige Druckvorrichtung kann beispielsweise als Kunststoffextrusionskopf ausgebildet sein, mittels dem ein Strang aus klassifiziertem Kunststoffmatenal ausgegeben wird. Beispielsweise kann die Drückvorrichtung auch ein metallisches Drahtmaterial mittels einer Energiequelle aufschmelzen. Beispielsweise kann als Energiequelle ein Widerstandsstrom oder ein Elektronenstrahl verwendet werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Laserstrahls oder Lichtbogens.

In einer Ausgestaltung ist die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Aufbauplattform und die Düse zeitgleich zu bewegen, insbesondere während die Druckvorrichtung betrieben wird. Dies ermöglicht das Mitkippen bzw. Mitdrehen des Bauteilkörpers während das Material aufgebracht wird. Beispielsweise können Bauteilkörper und Düse jeweils so zueinander angeordnet werden, dass der Materialstrang im Wesentlichen in Richtung der Gravitationskraft und im Wesentlichen senkrecht auf die Bauteilkörperoberfläche aufgebracht wird. Hierdurch können auch komplexe Bauteiloberflächen in optimaler Lage mit einer zusätzlichen Materialbahn versehen werden. Es ergibt sich ein besserer Materialauftrag und eine bessere Anbindung des Materials an den bereits vorhandenen Grundkörper.

Für das Verfahren ist es besonders vorteilhaft, wenn das Erzeugen des Grundkörpers und das Aufbringen der mindestens einen Materialbahn mittels derselben voranstehend beschriebenen Vorrichtung erfolgt. Hierdurch lassen sich nicht nur die für die Vorrichtung beschriebenen Vorteile und technischen Wirkungen erzielen, sondern darüber hinaus wird die Anzahl der erforderlichen Handhabungsvorgänge auf ein Minimum reduziert. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben sind, gelten auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "kann" verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1 zeigt Verfahrensschritte zur Herstellung eines beispielhaften Bauteils,

Figuren 2 und 3 beispielhafte Verfahrensschritte zur Herstellung weiterer Bauteile und

Figur 4 eine beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Bei dem in Figur 1 schematisch dargestellten Herstellungsverfahren wird zunächst ein Grundkörper 10 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens auf einer Aufbauplattform 210 erzeugt. Der Grundkörper wird aus mehreren Materialschichten 1 , 2, 3, ... aufgebaut, die in einer ersten Aufbaurichtung AR1 übereinanderliegen. Die Materialschichten 1 , 2, 3, ... werden nacheinander erzeugt. Beispielhaft wird jede Materialschicht in einem DED-Verfahren erzeugt, wozu ein plastifizierter Materialstrang mittels einer Druckvorrichtung 230 aus einer Düse 232 an einer vorgegebenen Position abgelegt wird. Grundsätzlich kann der Grundkörper 10 jedoch auch mit jedem anderen additiven Fertigungsverfahren erzeugt werden.

Zur Herstellung des Bauteils 100 wird nach dem Erzeugen des Grundkörpers 10 mindestens eine Materialbahn 20 auf die Außenkontur des Grundkörpers aufgebracht. In Figur 1 sind beispielhaft drei Materialbahnen 20, 22 und 24 dargestellt. Die Materialbahnen werden durch Ablegen des plastifizierten Materialstrangs mittels der Druckvorrichtung 230 erzeugt. Hierbei werden die Materialbahnen 20, 22, 24 derart in Relation zum Grundkörper 10 angeordnet, dass sie mehrere der Materialschichten 1 , 2, 3, ... miteinander verbinden. Figur 1 zeigt beispielhaft Materialbahnen, die quer über die Materialschichten verlaufen. Vorzugsweise werden die Materialbahnen mittels eines DED-Verfahrens und besonders bevorzugt mittels eines WAAM Verfahrens erzeugt.

Gemäß Figur 1 sind die Materialbahnen beabstandet zueinander an der Außenkontur des Grundkörpers 10 angeordnet. Alternativ ist es, wie in Figur 2 gezeigt, auch möglich, dass die Materialbahnen aneinander angrenzen bzw. sich teilweise überschneiden und eine zusammenhängende Materialschicht bilden (siehe Materialbahnen 30, 31 , 32, ... am Bauteil 100A). Auch bei dieser Ausgestaltung verläuft jede Materialbahn 30, 31 , 32 quer über mehrere Materialschichten 1 , 2, 3 des Grundkörpers 10 und verbindet diese miteinander.

Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei der auf dem Grundkörper 10 des Bauteils 100B eine Zusatzstruktur 40 ausgebildet wird. Die Zusatzstruktur 40 weist mindestens zwei Materialbahnen 20 und 42 auf, die in einer zweiten Aufbaurichtung AR2 übereinanderliegen. Die zweite Aufbaurichtung AR2 unterscheidet sich hierbei von der ersten Aufbaurichtung AR1 und verläuft im gezeigten Beispiel quer zu dieser. Auch in dieser Zusatzstruktur erstrecken sich die Materialbahnen über mehrere Matenalschichten 1 , 2, 3 und verbinden diese miteinander.

Zum Ablegen der Materialbahn(en) 20, 22, 24, 30, 31 , 32, 42 wird die Aufbauplattform 210 vorzugsweise gekippt und/oder ggf. gedreht, so dass die Ablage des Materialbahn(en) auf den darunter liegenden Grundkörper 10 vorzugsweise in Richtung der Schwerkraft erfolgen kann.

Das mit dem Verfahren hergestellte Bauteil 100, 100A, 100B kann neben dem Grundkörper 10 und der mindestens einen Materialbahn 20, 30 beispielsweise auch nicht dargestellte Bauteilelemente aufweisen, die bei der Herstellung des Grundkörpers 10 oder dem Aufbringen der mindestens einen Materialbahn 20, 30 mit an den Grundkörper 10 angebunden werden. Bei diesen Bauteilelementen kann es sich beispielsweise um Blechbauteile, vorzugsweise Blechprofile oder Gussbauteile handeln. Die Bauteilelemente können beispielsweise als Anbindungselemente zur Anbindung des Bauteils an weitere Bauteile ausgestaltet sein.

Figur 4 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 200 zur Herstellung eines Bauteils, vorzugsweise gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele. Die Vorrichtung 200 beinhaltet eine Aufbauplattform 210, die an einer ersten Positioniervorrichtung 220 angeordnet ist. Die erste Positioniervorrichtung 220 ist insbesondere ein mehrachsiger Industrieroboter. Die erste Positioniervorrichtung 220 ist dazu eingerichtet, die Aufbauplattform 210 im Raum zu drehen und zu kippen.

Weiterhin weist die Vorrichtung 200 eine Druckvorrichtung 230 auf mit einer Düse 232 zum Austritt eines Materialstrangs, wobei die Druckvorrichtung 230 eingerichtet ist den Materialstrang zu plastifizieren. Beispielsweise kann ein Drahtmaterial mittels Lichtbogen oder Laserstrahlung zum plastifizierten Materialstrang aufgeschmolzen werden. Die Druckvorrichtung 230 ist an einer zweiten Positioniervorrichtung 240 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die Düse 232 im Raum zu positionieren. Vorzugsweise ist die zweite Positioniervorrichtung 240 ein mehrachsiger Industrieroboter. Insbesondere kann die Düse in Relation zur Aufbauplattform 210 bzw. einem bereits hergestellten Bauteilabschnitt ausgerichtet werden.

Weiterhin ist eine Steuerungsvorrichtung 250 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die erste Positioniervorrichtung 220 und die zweite Positioniervorrichtung 240 anzusteuern um die Aufbauplattform 210 sowie die Düse 232 in vorgegebenen Positionen zu positionieren und die Druckvorrichtung 230 zu betreiben. Vorzugsweise werden Aufbauplattform und Düse so zueinander positioniert, dass die Materialbahn(en) 20, 22, 24, 30, 31 , 32, 42 an vorgegebener Stelle und insbesondere mit der Schwerkraft auf den Grundkörper 10 aufgebracht werden können

Die Steuerungsvorrichtung 250 kann vorzugsweise dazu eingerichtet sein, die Aufbauplattform 210 und die Düse 232 zeitgleich zu bewegen, insbesondere während die Druckvorrichtung 230 betrieben wird. Hierdurch wird eine optimale Ablage des plastifizierten Materialstrangs zur Erzeugung der Materi- albahn(en) 20, 22, 24, 30, 31 , 32, 42 auch an komplexen Geometrien möglich. Beispielsweise kann die Positionierung von Aufbauplattform und Düse so erfolgen, dass die Düse mit gleichbleibendem Abstand und stets senkrecht zur Kontur des Grundkörpers geführt wird.

Die voranstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere um den Grundkörper zu erzeugen sowie die Materialbahn(en) darauf abzulegen und so einen Handhabungsschritt einzusparen. Bezugszeichenliste

1 , 2, 3 Matenalschichten

10 Grundkörper

20, 22, 24, 30, 31 , 32, 42 Materialbahn

40 Zusatzstruktur

100, 100A, 100B Bauteil

200 Vorrichtung

210 Aufbauplattform

220 Positioniervorrichtung

230 Druckvorrichtung

232 Düse

240 Positioniervorrichtung

250 Steuerungsvorrichtung

AR1 , AR2 Aufbaurichtung