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1. WO2020221484 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A COMPONENT BY ADDITIVE MANUFACTURING USING A FREE-FORM PROCESS

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[ DE ]

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils durch additive Fertigung mittels eines Freiraumverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel len eines Bauteils durch additive Fertigung mittels eines Freiraumverfahrens. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, welche zur Durchführung des Verfahrens aus gebildet ist.

Derzeit gewinnen additive Herstellverfahren zunehmend an Be deutung, da sie signifikante Vorteile in Formgebungsfreiheit, Endkonturnähe, Flexibilität und Schnelligkeit gegenüber kon ventionellen Herstellungsverfahren besitzen, welche oftmals Arbeitsvorgänge wie Sägen, Fräsen, Drehen, Schweißen, Kleben, Schrauben oder dergleichen umfassen.

Als additive Herstellungsverfahren kommen neben Pulverbett verfahren insbesondere sogenannte Freiraumverfahren zum Ein satz. Als Freiraumverfahren werden generative Herstellverfah ren bezeichnet, bei denen ein Auftrag auf das Bauteil in ei nem freien Raum erfolgt, ohne den Umweg über ein Pulverbett. Beim Freiraumverfahren können bekannte Schweißtechniken wie Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Lichtbogen schweißen, wie etwa drahtbasiertes oder Metall-Pulver-Auftragsschweißen, verwendet werden, welche bereits hohe Auf tragsraten und damit kurze Herstellzeiten aufweisen. Grund sätzlich kommen alle Schweißverfahren in Betracht, die eine ausreichende Genauigkeit, Geschwindigkeit und Werkstoffbe schaffenheit gewährleisten können.

Bei Freiraumverfahren können dreidimensional gestaltete Bau teile durch schrittweises Aufträgen von Schweißgut generiert werden. Auf eine bestehende Struktur (z.B. Bauraumboden, Vor material, Halbzeug, Rohteil, generative Struktur) wird Lage für Lage Schweißgut dergestalt aufgebracht, dass eine ge wünschte Bauteilform erreicht oder ausgefüllt wird. Somit wird eine zusammenhängende Struktur aus Schweißgut geschaf fen .

Für Freiraum Verfahren, bei dem eine relativ große Wärmemenge eingebracht werden kann, ist die abführbare Wärme begrenzend für die über einen längeren Zeitraum erreichbare Auftragsra te. Dabei ist eine Wärmeabfuhr in eine gekühlte Bauplattform, mittels Wärmeleitung, mit zunehmender Bauhöhe des Bauteils schwierig. Eine Wärmeabfuhr mittels konvektiver Gas-/Luftkühlung, weist hingegen Nachteile in der Wirksamkeit, Gleichmäßigkeit und hinsichtlich der Prozessrückwirkung auf (Einfluss auf den Schweißprozess, z.B. Schutzgasschweißen) .

Ausgehend vom zuvor beschrieben Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Her stellen eines Bauteils durch additive Fertigung mittels eines Freiraumverfahrens bereit zu stellen, bei dem eine große Wär memenge abgeführt werden und somit eine hohe Auftragsrate er reicht werden kann. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorlie genden Erfindung, eine Vorrichtung, welche zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist, bereit zu stellen.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merk male des unabhängigen Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Patentan spruchs 9 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegen stand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch additive Fertigung mittels eines Freiraumverfahren, bei dem mittels einer Wärmequelle und lokalem Aufschmelzen von Schmelzgut durch die Wärmequelle, ein schrittweiser Aufbau des Bauteils erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass das Bauteil zumindest zeitweise, während der Herstellung, durch zumindest teilweises in Kontakt bringen mit einer Kühlflüs- sigkeit, welches eine niedrigere Temperatur als die Wärme quelle aufweist, gekühlt wird.

Auf Grund der höheren Dichte und der besseren Wärmeleitfähig keit der Kühlflüssigkeit gegenüber einem Gas lässt sich eine deutlich höhere Wärmeabfuhr und damit eine deutlich höhere Auftragsrate erzielen. Gleichzeitig werden Prozessrückwirkun gen auf das Schmelzbad oder den möglichen Schutzgasstrom ei ner Schweißquelle minimiert.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Bauteil zumindest zeitweise, während der Her stellung, durch zumindest teilweises besprühen mit der Kühl flüssigkeit gekühlt wird. Durch das Besprühen des Bauteils mit der Kühlflüssigkeit kann das Bauteil ganz gezielt, auch lokal, gekühlt werden. Hierdurch ist auch eine gezielte Wär mebehandlung des Bauteils möglich. Die abführbare Wärmemenge kann auf einfache Weise durch eine Regelung des Kühlflüssig-keitsmassenstroms erfolgen. Die Kühlflüssigkeit kühlt das Bauteil dabei konvektiv und durch Verdampfung.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Bauteil zumindest zeitweise, während der Herstellung, durch zumindest teilweises einbringen in ein Flüssigkeitsbad gekühlt wird.

Durch das Einbringen zumindest eines Teils des bereits herge stellten Teils des Bauteils in ein Flüssigkeitsbad kann eine besonders hohe Wärmeabfuhr und somit eine besonders hohe Auf tragsrate erzielt werden. Durch einen geeigneten Abstand des Flüssigkeitsbades zur aktuellen Position der Wärmequelle (Ort des Auftrags) können die Prozessrückwirkungen minimiert wer den und ein Einfluss auf das Schmelzbad und/oder die Wärme quelle und/oder einen möglichen Schutzgasstrom weitgehend ausgeschlossen werden. Die konvektive Kühlung durch das Flüs sigkeitsbad kann durch freie Konvektion, also natürliche Um wälzung, oder auch durch eine erzwungene Konvektion, d.h. durch aktive Umströmung des Bauteils, erfolgen. Durch die Art der Umwälzung kann die Wärmeabfuhr gesteuert werden und damit insbesondere eine Temperaturschichtung innerhalb des Flüssig- keitsbad unterbunden werden. Hierdurch kann die Wärmeabfuhr deutlich verbessert und damit die Auftragsrate deutlich er höht werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah rens sieht vor, dass sich die Wärmequelle bei der additiven Fertigung des Bauteils stets oberhalb eines Flüssigkeitsspie gels des Flüssigkeitsbads befindet. Hierdurch wird sicherge stellt, dass es zu keiner negativen Beeinflussung durch die Kühlflüssigkeit auf das Schmelzbad und/oder die Wärmequelle und/oder einen möglichen Schutzgasstrom kommt. Die Einstel lung eines geeigneten Flüssigkeitspegels für das Flüssig keitsbad ist für den Wärmestrom zwischen dem Wärmeeintrag durch die Wärmequelle und der Kühlflüssigkeit elementar. Je geringer die Höhendifferenz zwischen dem Flüssigkeitspegel und dem Wärmeeintrag durch die Wärmequelle ist, desto größer ist bei sonst gleichbleibenden Gegebenheiten der Wärmestrom. Dieser wirkt sich positiv auf die mögliche Auftragsleistung aus. Auf der anderen Seite sind die sich einstellenden Tempe raturgradienten ausschlaggebend für die erreichbaren Werk stoffeigenschaften, sowie für auftretende Eigenspannungen und Verzüge. Weiterhin ist ein ausreichender Abstand zwischen der Schweißposition (Wärmeeinbringung) und dem Flüssigkeitspegel erforderlich, um Prozessrückwirkungen zu minimieren.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemä ßen Verfahrens sieht vor, dass die Kühlposition, d.h. die Po sition der Sprüheinwirkung bzw. die Höhe des Flüssigkeitspe gels, so angepasst wird, dass der Abstand zwischen der Flüs sigkeitspegels und der Wärmequelle konstant oder im Wesentli chen konstant bleibt. Dies kann beispielsweise dadurch er reicht werden, dass mit fortschreitender Herstellung, also mit zunehmender Bauteilhöhe, der Flüssigkeitspegel des Flüs sigkeitsbades entsprechend angehoben wird. Hierdurch kann beispielsweise bei annähernd gleichbleibender Bauteildicke eine im Wesentlichen gleichbleibende Wärmestromdichte er reicht werden, welche vorteilhaft für eine reproduzierbare Auftragung und eine hohe Auftragsrate ist.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfin-dungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Kühlintensität entsprechend eines Fertigungsfortschrittes und/oder eines Temperaturfeldes des Bauteils angepasst wird. Als Kühlinten sität wird dabei die Gesamtheit der Einwirkungen der Kühlein richtung, z. B. Position, Sprühintensität, Flüssigkeitsspie gel, Temperatur und Art des Kühlmediums, Bezug zum vorliegen den Temperaturfeld, etc. angesehen. Besonders bevorzugt wird dabei die Kühlintensität so angepasst, dass die Wär

mestromdichte einer prozesstechnischen Vorgabe entspricht.

Die prozesstechnische Vorgabe kann dabei beispielsweise durch schweißtechnische Randbedingungen, geprägt durch, Bauteil, Werkstoff, Verfahren, Geometrie, ermittelt werden.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Kühlflüssigkeit im Kreiskreislauf geführt wird. Durch den Flüssigkeitskreislauf kann die Kühlflüssig keit wiederverwendet werden, wodurch sich ein besonders Res sourcen schonendes Verfahren ergibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des zuvor beschriebene erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen ei nes Bauteils durch additive Fertigung mittels eines Freiraum verfahren, umfassend wenigstens eine Wärmequelle zum lokalen Aufschmelzen von Schmelzgut durch die Wärmequelle, zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung wenigstens ein Behält nis aufweist, innerhalb dessen das Bauteil zumindest teilwei se herstellbar ist und in welchem das Bauteil mit der Kühl flüssigkeit in Kontakt gebracht werden kann.

Das Behältnis ermöglicht das prozessparallele in Kontakt bringen des in Fertigung befindlichen Bauteils mit der Kühl flüssigkeit und verhindert, dass Kühlflüssigkeit in und durch die Vorrichtung fließen kann. Der Behälter ist dabei vorzugs weise so ausgebildet, dass er ein Flüssigkeitsbad aufnehmen kann, um eine erfindungsgemäße Tauchkühlung durch das zumin dest zeitweise einbringen, des Bauteils während der Herstel- lung, durch zumindest teilweises eintauchen in ein Flüssig keitsbad zu ermöglichen.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Steuerung/Regelung umfasst, durch die die Höhe des Flüssigkeitspegels des Flüssigkeitsba des regulierbar ist. Hierdurch kann der Flüssigkeitspegel des Flüssigkeitsbades an den Prozessfort

schritt/Bauteilfortschritt angepasst werden. Über die Höhe des Flüssigkeitspegels lässt sich auf einfache Weise die Wär meabfuhr regulieren und die prozesstechnischen Vorgaben ein-halten. Um den Flüssigkeitspegel mit dem Prozessfortschritt zu koordinieren und die jeweils richtige Flüssigkeitshöhe einzustellen, kann eine direkte oder eine indirekte Kopplung mit der Steuerung/Regelung vorgesehen werden. Bei der direk ten Kopplung erfolgt die Einstellung des Flüssigkeitspegels bzw. die Pegeländerung mit Hilfe der Maschinensteuerung (Vor richtungssteuerung) , diese gibt die Pegelhöhe vor und die Einstellung erfolgt mit Hilfe von Stellgliedern (Pumpen, Ven tilen) . Bei der indirekten Kopplung ermittelt eine mit der Maschinensteuerung verbundene Einrichtung (z.B. aus Daten der Maschinensteuerung, aus Messwerten, einem Temperaturfeld, ei ner hergestellten Bauteilgeometrie oder anderen Daten) den erforderlichen Flüssigkeitspegel bzw. die erforderliche Pege länderung und stellt diese ein. Auch eine Kombination aus di rekter und indirekter Kopplung ist möglich.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Wärmequelle armgeführt oder achsengeführt ist. Beide Führungen erlauben eine flexible und genaue Füh rung der Wärmequelle und dadurch eine exakte Fertigung des Bauteils. Bei der Armführung erfolgt die Führung der Wärme quelle ähnlich wie die Führung eines Schweißkopfes bei

Schweißrobotern. Bei einer achsgeführten Wärmequelle können beispielsweise Portale vorgesehen werden, die in einem vorge gebenen Abstand zur Schweißposition angeordnet sind.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Behältnis eine feste Wandung oder eine höhenveränderliche Wandung aufweist. Ein Behältnis mit fester Wandung stellt die einfachste Möglichkeit dar, setzt aller ding voraus, das die Führung und/oder das auszubildende Bau teil so ausgebildet ist, dass die Führung der Wärmequelle während des Herstellungsprozesses alle notwendigen Koordina tenpunkte anfahren kann. Insbesondere bei achsgeführten Wär mequellen, die an Portalen befestigt sind und die in einem vorgegebenen Abstand zur Schweißposition anzuordnen sind, kann ein Behältnis mit höhenveränderlicher Wandung von Vor teil sein, bei dem analog zum erforderlichen Flüssigkeitspe gel die Wandung geführt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Behältnis mit einem Flüssigkeitskreislauf in Wirkverbindung steht. Hierdurch kann die Kühlflüssigkeit ressourcenschonend im Kreislauf geführt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor richtung sieht vor, dass der Flüssigkeitskreislauf einen Wär metauscher umfasst. Hierdurch kann auf einfache Weise die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme abgeführt werden bevor die Kühlflüssigkeit erneut dem Kühlprozess zugeführt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Flüssigkeitskreislauf einen Flüssigkeitsfilter umfasst. Mit Hilfe des Flüssigkeitsfilters können Verschmutzungen durch den Schweißprozess bei der addi tiven Fertigung aus der Kühlflüssigkeit gefiltert werden.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfin dungsgemäße Vorrichtung eine deutlich größere Wärmemenge pro zessparallel abgeführt werden und somit eine deutlich höhere Auftragsrate erreicht werden kann.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zu sammen mit den dazugehörigen erfindungsgemäßen Verfahren nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt :

Fig.l: ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungs gemäße Vorrichtung;

Fig.2: ein zweites Ausführungsbeispiel für eine

erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die Figuren zeigen jeweils stark vereinfachte und schemati sche Darstellungen der Vorrichtung. Gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Bauteile sind figurübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung eines Bauteils 2 mittels eines Freiraumverfahrens abgebildet, die nachfolgend im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Ver fahren erläutert wird. Die Vorrichtung 1 weist eine Wärme quelle (Schweißkopf) 3 auf, welche zum Aufschmelzen von

Schmelzgut ausgebildet ist. Durch das lokale Aufschmelzen des Schmelzgut mittels der Wärmequelle 3 erfolgt ein schrittwei ser Aufbau des Bauteils 2. Die Wärmequelle ist im Ausfüh rungsbeispiel armgeführt, ähnlich wie dies bei Schweißköpfen an Schweißrobotern realisiert wird. Die Vorrichtung 1 umfasst des Weiteren ein Behältnis 7, welches auf einem Maschinenbett 13 befestigt ist. Das Behältnis 7 weist einen Boden 14 sowie feste Wandungen 9 auf. Der Boden 14 dient als Basis auf wel chem das Bauteil 2 aufgebaut wird. Das Aufträgen der ersten Lage kann entweder auf dem Boden 14 oder auch auf einem Vor material, Halbzeug, Rohteil oder einer generativen Struktur, welche sich auf dem Boden 14 befindet, erfolgen. Um die Wär me, die dem Bauteil 2 bei der Herstellung durch die Wärme quelle 3 zugeführt wird, möglichst effektiv abzuführen und damit eine hohe Auftragsrate zu ermöglichen, wird das Bauteil 2 zumindest zeitweise, während der Herstellung, durch zumin- dest teilweises in Kontakt bringen mit einer Kühlflüssigkeit, welches eine niedrigere Temperatur als die Wärmequelle 3 auf weist, gekühlt. Das in Kontakt bringen des Bauteils 2 mit der Kühlflüssigkeit kann durch zumindest teilweises besprühen mit der Kühlflüssigkeit und/oder eintauschen in ein Flüssigkeits bad erfolgen. In beiden Fällen dient das Behältnis 7 zur Auf nahme der Kühlflüssigkeit. Beim dargestellten prozessparalle len Tauchkühlen wird ein Flüssigkeitsbad 4 in das Behältnis 7 eingelassen und das Bauteil 2 durch zumindest zeitweises und zumindest teilweises einbringen in das Flüssigkeitsbad 4, ge kühlt. Die Prozesswärme wird dabei vom Bauteil 2 an das Flüs sigkeitsbad 4 abgegeben und das Bauteil hierdurch gekühlt.

Die Wärmeabgabe an das Flüssigkeitsbad erfolgt dabei im We sentlichen durch Konvektion und zum geringeren Teil durch Verdampfen der Kühlflüssigkeit. Um die Wärmeabgabe an das Flüssigkeitsbad 4 zu erhöhen kann durch eine Umwälzung der Kühlflüssigkeit eine erzwungene Konvektion realisiert werden. Die Umwälzung der Kühlflüssigkeit erhöht die Wärmeübertragung und verhindert eine Temperaturschichtung innerhalb des Flüs sigkeitsbads 4. Die Umwälzung der Kühlflüssigkeit erfolgt dadurch, dass die Kühlflüssigkeit in einem Kreislauf 6 ge führt wird. Der Kreislauf 6 weist eine Umwälzpumpe 15 auf, die die Kühlflüssigkeit im Kreislauf 6 fördert. Der Kreislauf 6 weist weiterhin einen Wärmetauscher 11 auf, über den die Prozesswärme aus dem Kreislauf abgeführt werden kann. Des Weiteren ist im Kreislauf 6 eine Reinigungs-/Filterein-richtung 12 angeordnet, um Verschmutzungen durch den Schweiß prozess aus der Kühlflüssigkeit zu filtern.

Neben einer erzwungenen Konvektion durch Umwälzung der Kühl flüssigkeit kann die Wärmeabfuhr auch über die Einstellung des Flüssigkeitspegels 5 des Flüssigkeitsbads 4 positiv be einflusst werden. Je höher der Flüssigkeitspegel 5 (respekti ve die Flüssigkeitshöhe h2) , bezogen auf die Bauteilhöhe h ist, desto geringer ist die Höhe hi, welche die Höhe be schreibt, um die das Bauteil 2 aus dem Flüssigkeitsbad 4 her ausragt, und desto größer ist die Wärmeabfuhr, was sich posi tiv auf die maximale Auftragsleistung auswirkt. Auf der ande- ren Seite wirkt sich die Höhe hi auf den sich einstellenden Temperaturgradienten innerhalb des Bauteils 2 aus, welcher für die erreichbaren Werkstoffeigenschaften, sowie für die auftretenden Eigenspannungen und Verzüge verantwortlich ist. Die optimale Höhe h2 bzw. der optimale Flüssigkeitspegel 5, sind daher individuell für jedes Bauteil zu ermitteln und einzustellen. Dabei ist die optimale Höhe h2 auch abhängig vom Bauteilfortschritt und damit zeitlich nicht konstant. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Flüssigkeitspegel 5 mit fortschreitendem Bauteilfortschritt, d.h. mit zunehmender Bauteilhöhe anzuheben.

Die Anhebung des Flüssigkeitspegels 5 kann dabei in einfacher Form dadurch realisiert werden, dass der Abstand zwischen dem Flüssigkeitspegel 5 und der Wärmequelle 3 konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird.

Eine andere Möglichkeit der Anpassung des Flüssigkeitspegels 5 und somit der Kühlintensität kann entsprechend des Ferti gungsfortschrittes und/oder eines Temperaturfeldes des Bau teils 2 erfolgen. Dabei wird die Kühlintensität vorzugsweise so angepasst, dass die Wärmestromdichte konstant ist oder ei ner prozesstechnischen Vorgabe entspricht. Prozesstechnisch wird der optimale Flüssigkeitspegel 5 von verschiedenen Pro zessparametern unter anderem vom spezifischen Schweißprozess (Höhe des lokalen Energieeintrags, Schweißfolge, momentane Lagentemperatur,...), der Bauteilgeometrie (Wanddicke, Quer schnittsübergänge,...) sowie den Bauteilanforderungen (erfor derliche Werkstoffeigenschaften, zulässige Eigenspannungen, Verzüge,...) beeinflusst.

Bei der Anhebung des Flüssigkeitspegels 5 ist stets auf einen ausreichenden Abstand zwischen der Wärmequelle 3 und dem Flüssigkeitspegel 5 zu achten, um Prozessrückwirkungen zu mi nimieren .

Um den Flüssigkeitspegel 5 mit dem jeweiligen Prozessfort schritt zu koordinieren und die jeweilige optimale Höhe h2 einzustellen, weist die Vorrichtung 1 eine entsprechende Steuerungs-/Regelungseinheit 8 auf. Die Steuerung/Regelung kann mittels einer direkten oder indirekten Kopplung erfol gen. Bei der direkten Kopplung gibt die Steuerung den Pegel, beziehungsweise die Pegeländerung vor und stellt dies mit Hilfe von Stellgliedern (Pumpen, Ventilen) ein. Bei der indi rekten Kopplung ermittelt eine externe Einrichtung (z.B. aus den Daten der Maschinensteuerung oder aus Messwerten) den er forderlichen Flüssigkeitspegel 5 und stellt diesen ein. Auch eine Kombination aus direkter und indirekter Koppelung ist möglich .

Als Kühlflüssigkeit eignen sich alle Flüssigkeiten, die die auftretenden Temperaturen und Wärmeströme ertragen können, beispielsweise Wasser, wässrige Lösungen, Öle, Thermoöle, Ge mische/ Emulsionen oder organische Flüssigkeiten. Ist bei der Flüssigkeit mit einer Verdampfung zu rechnen, so ist die Flüssigkeit einsprechend aufzufüllen. Hierzu kann die Kühl flüssigkeit aus einem Reservoir oder aus einem Leitungssystem entnommen werden (und bei Bedarf in das Reservoir/ Leitungs system abgegeben werden) .

Optional kann die Vorrichtung 1 eine Absaugeinrichtung 17 um fassen, um unerwünschte Dämpfe oder Ausgasungen abzusaugen. Die kann erforderlich sein, um eine Aufkonzentration/ ein Niederschlagen verdampfenden Kühlmittels zu verhindern (z.B. Wasserdampf) oder um Ausgasungen aus dem Arbeitsraum abzufüh ren (Öldunst, Aerosole,...) . Die Absaugung kann mit einem Fil ter und/ oder einem Kühler versehen sein.

Fig. 2 zeigt eine zweite bevorzugte Aus führungs form einer er findungsgemäßen Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung eines Bauteils 2 mittels eines Freiraumverfahrens. Die Vorrichtung 1 weist im Wesentlichen den gleichen grundsätzlichen Aufbau wie die Vorrichtung 1 im Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 1 auf, auf dessen Beschreibung verwiesen wird. Im Gegen satz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Wärmequelle 3 nicht arm- sondern achsengeführt. Die achsengeführte Wärme- quelle ist hierzu an Portalen befestigt. Die in einem vorge gebenen Abstand zur Schweißposition angeordnet sind. Um die erforderliche Zugänglichkeit für die Wärmequelle 3 während des gesamten Herstellungsprozesses zu gewährleisten, ist das Behältnis 7 mit höhenveränderlichen Wandungen 10 ausgebildet. Diese können analog mit dem Flüssigkeitspegel 5 des Flüssig-keitsbads 4 angehoben werden. Die höhenveränderlichen Wandun gen 10 können dabei mittels Wellenrohren, Kompensatoren oder Gummiwandungen realisiert werden. Dabei können die Gummiwan dungen ähnlich der Ausführung von Druckluftfederungen bei Fahrzeugen, in einem S-förmigen Verlauf geführt werden. So weit erforderlich sind die höhenveränderlichen Wandungen 10 vor Einwirkungen durch den Schweißprozess zu schützen. Hierzu können beispielsweise lokale Abdeckungen zum Schutz gegen Spritzer oder herabfallendes Schmelzgut vorgesehen werden.

Die Anpassung der Wandungshöhe kann durch eine Kopplung mit der Steuerungs-/Regelungseinheit 8 realisiert werden. Die Hö he der Wandung kann beispielsweise durch mechanische oder elektrische Stellelemente eingestellt werden, z.B. hydrauli sche oder pneumatische Zylinder, Gewindespindeln, Stellmoto ren, Seiltriebe, Verzahnungen, usw. Zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Anhebens sind Hebelanordnungen oder mehrere pa rallele Stellelemente vorzusehen. Auch eine selbsttätige Hö heneinstellung, z.B. durch Aufschwimmen auf dem Flüssigkeits pegel 5 oder durch Schwimmerschalter ist möglich.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in einer ersten (durchgezogene Linien) und in einer zweiten (gestrichelte Linien) Position. In der zweiten Position ist die Bauteilhöhe um die Höhe h3 angewachsen, entsprechend ist Wärmequelle 3, der Flüssig keitspegel 5 und die höhenveränderliche Wandung 10 um den gleichen Betrag h3 angehoben worden. Durch die höhenveränder liche Wandung 10 wird dabei stehts die Zugänglichkeit der Wärmequelle 3 sichergestellt.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch das erfin dungsgemäße Verfahren und die erfindungsmäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, eine im Vergleich zum Stand der Technik, große Wärmemenge abgeführt werden und somit eine ho he Auftragsrate erzielt werden kann.