DE102020128028A1 - Device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahlbündels, einem Bearbeitungskopf, der entweder mit einer Strahlführung an die Lichtquelle gekoppelt ist, so dass das Lichtstrahlbündel zum Bearbeitungskopf geführt wird, oder die Lichtquelle unmittelbar am Bearbeitungskopf angeordnet ist, so dass ein Lichtstrahlbündel vom Bearbeitungskopf auf einen Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, wobei der Bearbeitungskopf beweglich gelagert ist, so dass das Lichtstrahlbündel auf eine beliebige Stelle im Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Bearbeitungsköpfe zum jeweiligen Lenken eines Lichtstrahlbündels auf dem Bearbeitungsbereich vorgesehen sind, und die Bearbeitungsköpfe jeweils auf einem Schlitten angeordnet sind, welcher entlang einer Traverse verfahrbar ist. Hierdurch kann Pulver gleichzeitig an mehreren Stellen geschmolzen bzw. gesintert werden. Vorzugsweise sind die Bearbeitungsköpfe auf Schwenkarmen angeordnet. Dies erlaubt eine sehr einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Vorrichtung.The invention relates to a device for the generative manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, with a light source for generating a light beam, a processing head, which is either coupled to the light source with a beam guide so that the light beam is guided to the processing head, or the light source is arranged directly on the processing head so that a light beam can be directed from the processing head to a processing area, the processing head being movably mounted so that the light beam can be directed to any point in the processing area. The invention is characterized in that a plurality of processing heads are provided for respectively directing a bundle of light beams on the processing area, and the processing heads are each arranged on a carriage which can be moved along a traverse. This allows powder to be melted or sintered at several points at the same time. The processing heads are preferably arranged on swivel arms. This allows a very simple and inexpensive configuration of the device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns.The present invention relates to a device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering.

Aus der DE 10 2016 222 068 A1 geht eine Vorrichtung und ein Verfahren zur generativen Bauteilfertigung mit mehreren räumlich getrennten Stahlführungen hervor. Ein Bearbeitungskopf weist mehrere optische Schaltelemente auf, über die mehrere Strahlen auf die Zielposition gerichtet werden können. Der Bearbeitungskopf ist an einer Linearachse verschiebbar ausgerichtet. Die Linearachse ist wiederrum verschiebbar an einer dazu senkrecht stehenden Linearachse montiert. Hierdurch ist eine X-Y-Bewegung möglich. Die Laserstrahlquelle oder - quellen sind auf der Linearachse befestigt.From the DE 10 2016 222 068 A1 a device and a method for generative component production with several spatially separated steel guides emerge. A processing head has a number of optical switching elements, via which a number of beams can be directed to the target position. The processing head is slidably aligned on a linear axis. The linear axis is, in turn, slidably mounted on a linear axis that is perpendicular to it. This enables an XY movement. The laser beam source or sources are mounted on the linear axis.

Die WO 2018/202643 A1 offenbart eine Vorrichtung zur additiven Herstellung durch selektives Lasersintern. Ein oder mehrere Laser sind einen oder mehreren Laserköpfen zugeordnet. Über die Strahlenteiler werden diese Laser auf die einzelnen Köpfe verteilt. Die Köpfe sind über Schienen in X- und Y-Richtung verschiebbar. Die Köpfe können unabhängig voneinander verfahren werden. Die Lichtzuführung zu den Köpfen wird durch Spiegel realisiert.the WO 2018/202643 A1 discloses an apparatus for additive manufacturing by selective laser sintering. One or more lasers are associated with one or more laser heads. These lasers are distributed to the individual heads via the beam splitter. The heads can be moved on rails in the X and Y directions. The heads can be moved independently of each other. The light is supplied to the heads by mirrors.

Aus der US 10,399,183 B2 geht ein additives Herstellungsverfahren hervor, bei dem ein optischer Kopf über eine Glasfaser mit einem Laserstrahl versorgt wird. Hierdurch können mehrere Laserstrahlen zum selben Kopf geleitet und aus diesem parallel ausgeführt werden. Hierdurch sind parallele Schmelzpunkte an der Oberfläche des Pulverbettes möglich.From the US 10,399,183 B2 is an additive manufacturing process in which an optical head is supplied with a laser beam via a glass fiber. This allows multiple laser beams to be directed to the same head and exited in parallel. This allows parallel melting points on the surface of the powder bed.

Ein ähnliches Verfahren ist in der US 10,399,145 B2 beschrieben.A similar procedure is in US 10,399,145 B2 described.

In der US 2015/0283612 A1 , der US 2014/0198365 A1 und der JP2009-65 09A sind selektive Lasersintervorrichtung offenbart, die mehrere optische Köpfe aufweisen, die Laserstrahlen auf ein Pulverbett richten können. Diese Köpfe können selber nicht in X- und Y-Richtung verfahren werden, sondern lenken den Laserstrahl über Spiegel in die entsprechenden Positionen. Der Vorteil hierbei ist, dass ein Ortswechsel des Laserbrenn-punktes schnell geschehen kann. Die Köpfe müssen hierbei jedoch vergleichsweise weit von dem Pulverbett entfernt sein und können nur eine begrenzte Fläche beleuchten.In the U.S. 2015/0283612 A1 , the US 2014/0198365 A1 and the JP2009-65 09A discloses selective laser sintering apparatus having multiple optical heads capable of directing laser beams onto a bed of powder. These heads cannot be moved in the X and Y directions themselves, but direct the laser beam to the appropriate positions via mirrors. The advantage here is that the location of the laser focal point can be changed quickly. In this case, however, the heads must be comparatively far away from the powder bed and can only illuminate a limited area.

Die DE 10 053 742 C5 , die US 9,011,136 B1 und die CN 206065685 U zeigen Vorrichtungen zum Sintern mit Kreuzschlittenanordnung, ein additives Herstellungsverfahren mit mehreren Köpfen für Kunststoffdruck sowie eine Vorrichtung mit einem Kopf der sowohl ein 3D-Druck als auch ein 3D-Schneidelement aufweist.the DE 10 053 742 C5 , the US 9,011,136 B1 and the CN 206065685 U show devices for sintering with a cross slide arrangement, an additive manufacturing process with multiple heads for plastic printing and a device with a head that has both a 3D print and a 3D cutting element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, zu schaffen, welche einfach ausgebildet ist, eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit erlaubt und mit welcher 3D-Bauteile mit hoher Präzision gefertigt werden können.The invention is based on the object of creating a device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, which is of simple design, allows a high production speed and with which 3D components can be manufactured with high precision.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a device having the features of claim 1, by a device having the features of claim 14, by a device having the features of claim 19 and by a device having the features of claim 25. Advantageous configurations are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, umfasst eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahlbündels, einen Bearbeitungskopf, der entweder mit einer Strahlführung an die Lichtquelle gekoppelt ist, so dass das Lichtstrahlbündel zum Bearbeitungskopf geführt wird, oder die Lichtquelle ist unmittelbar am Bearbeitungskopf angeordnet, so dass ein Lichtstrahlbündel vom Bearbeitungskopf auf einen Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, wobei der Bearbeitungskopf beweglich gelagert ist, so dass das Lichtstrahlbündel auf unterschiedliche Stellen im Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann.A device according to the invention for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, comprises a light source for generating a light beam, a processing head, which is either coupled to the light source with a beam guide so that the light beam is guided to the processing head, or the light source is arranged directly on the processing head so that a light beam can be directed from the processing head to a processing area, the processing head being movably mounted so that the light beam can be directed to different points in the processing area.

Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Bearbeitungsköpfe zum jeweiligen Lenken eines Lichtstrahlbündels auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sind, und die Bearbeitungsköpfe jeweils an einem Schlitten angeordnet sind, welcher entlang einer Traverse verfahrbar ist.The device is characterized in that a plurality of processing heads are provided for respectively directing a bundle of light beams onto the processing area, and the processing heads are each arranged on a carriage which can be moved along a traverse.

Durch das Vorsehen mehrerer Bearbeitungsköpfe können mehrere Lichtstrahlbündel gleichzeitig auf den Bearbeitungsbereich gerichtet werden, so dass parallel mehrere Stellen im Bearbeitungsbereich geschmolzen bzw. gesintert werden können. Die Bearbeitungsköpfe sind auf bzw. an einem Schlitten angeordnet und entlang einer Traverse verfahrbar. Dies erlaubt ein einfaches und zuverlässiges Positionieren der Bearbeitungsköpfe über den Bearbeitungsbereich.By providing several processing heads, several bundles of light beams can be directed onto the processing area at the same time, so that several points in the processing area can be melted or sintered in parallel. The processing heads are arranged on or on a carriage and can be moved along a traverse. This allows easy and reliable positioning of the processing heads over the processing area.

Vorzugsweise sind die Bearbeitungsköpfe jeweils mittels eines schwenkbaren Schwenkarmes an jeweils einem der Schlitten angeordnet. Durch das Vorsehen derartiger Schwenkarme für die Bearbeitungsköpfe können die Bearbeitungsköpfe schnell über einen großen Abschnitt des Bearbeitungsbereiches an einer beliebigen Stelle positioniert werden. Dieser Abschnitt erstreckt sich um die Traverse, entlang der jeweilige Schlitten mit dem jeweiligen Bearbeitungskopf verfahrbar ist in einem Bereich um die Schwenkachse des Schwenkarmes, der sich zu beiden Seiten um eine Breite erstreckt, die der Länge des Schwenkarms entspricht. Dieser Abschnitt ist somit streifenförmig um die Traversen mit einer Breite, die etwa der doppelten Länge der Schwenkarme entspricht. Dieser streifenförmige Abschnitt wird im Folgenden als Abdeckungsbereich bezeichnet, da die Bearbeitungsköpfe, die an den Schlitten einer Traverse angeordnet sind, an einer beliebigen Position innerhalb des Abdeckungsbereichs angeordnet werden können und somit im Abdeckungsbereich an einer beliebigen Stelle den Bearbeitungsbereich mit einem Lichtstrahlbündel beaufschlagen bzw. abdecken können.The machining heads are preferably each arranged on one of the carriages by means of a pivotable swivel arm. By providing such swivel arms for the machining heads, the machining heads can quickly cover a large section of the machining area ches can be positioned anywhere. This section extends around the traverse, along which the respective carriage with the respective machining head can be moved in an area around the pivot axis of the pivot arm, which extends on both sides by a width that corresponds to the length of the pivot arm. This section is thus in the form of a strip around the traverses with a width which corresponds to approximately twice the length of the swivel arms. This strip-shaped section is referred to below as the coverage area, since the processing heads, which are arranged on the carriage of a traverse, can be arranged at any position within the coverage area and thus apply a light beam bundle or cover the processing area at any point in the coverage area be able.

Es kann zweckmäßig sein, die Bearbeitungsköpfe nur in einem eingeschränkten Winkelbereich der Schwenkarme zu positionieren, denn je stärker die Schwenkarme den Bearbeitungskopf von der Traverse wegschwenken, desto ungenauer wird die Position des Bearbeitungskopfes in Richtung parallel zur Traverse. Der Winkelbereich kann bspw. auf einen maximalen Schwenkwinkel bzgl. der Traverse von maximal 60° bzw. maximal 45° beschränkt werden. Bei einem maximalen Schwenkwinkel von 45° verringert sich die Breite des Abdeckungsbereichs auf eine Länge des Schwenkarms.It can be expedient to position the processing heads only in a limited angular range of the swivel arms, because the more the swivel arms swivel the processing head away from the traverse, the more imprecise the position of the processing head becomes in the direction parallel to the traverse. The angular range can be limited, for example, to a maximum pivoting angle with respect to the traverse of a maximum of 60° or a maximum of 45°. With a maximum swivel angle of 45°, the width of the coverage area is reduced to the length of the swivel arm.

Die Vorrichtung kann mehrere Traversen aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Traversen sind vorzugsweise derart beabstandet, dass die Abdeckungsbereiche sich von benachbarten Traversen überlappen.The device can have several traverses which are arranged parallel to one another. The trusses are preferably spaced such that the coverage areas overlap from adjacent trusses.

Entlang den Schwenkarmen kann die Strahlführung für das jeweilige Lichtstrahlbündel mittels Reflektorelemente ausgebildet sein. Dies ermöglicht sehr leichte Schwenkarme, welche ein geringes Rotationsträgheitsmoment besitzen, so dass sie schnell an eine beliebige Drehposition geschwenkt werden können.The beam guidance for the respective bundle of light beams can be formed along the swivel arms by means of reflector elements. This allows for very light swivel arms that have a low rotational moment of inertia so that they can be quickly swiveled to any rotational position.

Die Schwenkarme sind vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet. An einem jeden von der Schwenkachse des Schwenkarmes entfernten Ende kann ein Spiegel zum Lenken des jeweiligen Lichtstrahlbündels auf dem Bearbeitungsbereich vorgesehen sein.The swivel arms are preferably made of plastic, in particular made of fiber-reinforced plastic. A mirror can be provided at each end remote from the pivot axis of the pivot arm for directing the respective light beam onto the processing area.

Die Strahlführungen können zumindest teilweise als Lichtleiter ausgebildet sein. Der Lichtleiter kann sich von der Lichtquelle bis zum jeweiligen Bearbeitungskopf erstrecken. Der jeweilige Lichtleiter kann jedoch auch lediglich von der Lichtquelle bis zum schwenkbar gelagerten Ende des jeweiligen Schwenkarms geführt sein und dort mit seinem Ende so angeordnet sein, dass das Lichtstrahlbündel in eine Strahlführung entlang dem Schwenkarm einkoppelt, welche mittels Reflektorelemente ausgebildet ist. Eine solche Ausführung weist den Vorteil auf, dass der Schwenkarm um 360° oder mehr gedreht werden kann, ohne dass der Lichtleiter gedreht werden muss. Das Ende des Lichtleiters, an dem das Licht vom Lichtleiter in die Strahlführung am Schwenkarm eingekoppelt wird, kann bezüglich des Schlittens, an dem der Schwenkarm befestigt ist, ortsfest angeordnet sein.The beam guides can be designed at least partially as light guides. The light guide can extend from the light source to the respective processing head. However, the respective light guide can also only be guided from the light source to the pivoted end of the respective swivel arm and its end arranged there in such a way that the light beam couples into a beam guide along the swivel arm, which is formed by means of reflector elements. Such an embodiment has the advantage that the pivoting arm can be rotated through 360° or more without the light guide having to be rotated. The end of the light guide, at which the light from the light guide is coupled into the beam guide on the swivel arm, can be arranged stationary with respect to the carriage on which the swivel arm is attached.

Das Ende des Lichtleiters kann alternativ ortsfest derart am Schwenkarm angeordnet sein, so dass das Lichtstrahlbündel in Richtung zum freien Ende des Schwenkarms abgegeben wird, vorzugsweise parallel zum Schwenkarm. Am freien Ende des Schwenkarms kann ein Reflektorelement zum Lenken des jeweiligen Lichtstrahlbündels auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Umlenkspiegel.The end of the light guide can alternatively be arranged stationary on the swivel arm in such a way that the bundle of light rays is emitted in the direction of the free end of the swivel arm, preferably parallel to the swivel arm. At the free end of the swivel arm, a reflector element can be provided for directing the respective bundle of light beams onto the processing area, such as a deflection mirror, for example.

Das Reflektorelement kann ein parabolischer Spiegel oder ein Spiegel mit Freiformfläche zum Bündeln des Lichtes sein, so dass im Strahlengang keine optische Linse notwendig ist.The reflector element can be a parabolic mirror or a mirror with a free-form surface for focusing the light, so that no optical lens is required in the beam path.

Die Traversen, auf welchen die Schlitten beweglich gelagert sind, können ortsfest angeordnet sein. Dies ist insbesondere in Verbindung mit einer Ausführung mit an Schwenkarmen angeordneten Bearbeitungsköpfen vorteilhaft, da eine solche ortsfeste Anordnung wesentlich einfacher zur Vermeidung von Kollisionen unterschiedlicher Schwenkarme ansteuerbar ist, als bei einer Vorrichtung, bei welcher die Schwenkarme schwenkbar, die Schlitten entlang der Traversen verfahrbar und die Traversen selbst quer zu ihrer Längsrichtung verfahrbar sind. Zudem kann mit einer ortsfesten Anordnung der Traversen und Schwenkarmen an den Schlitten mit einigen wenigen Traversen eine vollständige Abdeckung des Bearbeitungsbereichs erzielt werden, sofern die Schwenkarme nicht zu kurz ausgebildet sind. Da die an den freien Enden der Schwenkarme angeordneten Bearbeitungsköpfe sehr leicht ausgebildet sein können, beispielsweise lediglich durch einen kleinen Spiegel, kann auch bei längeren Schwenkarmen mit einer Länge von zum Beispiel zumindest 10 cm, vorzugsweise zumindest 15 cm, uns insbesondere zumindest 20 cm ein geringes Rotationsträgheitsmoment erzielt werden.The traverses on which the carriages are movably mounted can be stationary. This is particularly advantageous in connection with an embodiment with processing heads arranged on swivel arms, since such a stationary arrangement can be controlled much more easily to avoid collisions between different swivel arms than with a device in which the swivel arms can be swiveled, the carriages can be moved along the traverses and the Traverses themselves are movable transversely to their longitudinal direction. In addition, with a stationary arrangement of the traverses and swivel arms on the carriages, complete coverage of the processing area can be achieved with a few traverses, provided the swivel arms are not too short. Since the processing heads arranged at the free ends of the swivel arms can be designed very lightly, for example only with a small mirror, even with longer swivel arms with a length of, for example, at least 10 cm, preferably at least 15 cm, and in particular at least 20 cm, a small Rotational moment of inertia can be achieved.

Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass ein oder mehrere Traversen nachgerüstet werden können. Hierdurch kann einerseits der Bearbeitungsbereich nachträglich vergrößert werden und andererseits die Dichte an Traversen und damit an Bearbeitungsköpfen in einem vorbestimmten Bearbeitungsbereich erhöht werden. Bei einer Erhöhung der Dichte der Traversen und damit einer Verringerung des Abstandes der Traversen kann es zweckmäßig sein, die Schwenkarme austauschbar am Schlitten zu befestigen, so dass bei kürzerem Abstand zwischen den Traversen entsprechend kürzere Schwenkarme eingesetzt werden können.The device can be designed in such a way that one or more traverses can be retrofitted. As a result, on the one hand, the processing area can be subsequently enlarged and, on the other hand, the density of traverses and thus of processing heads can be increased in a predetermined processing area. With an increase Due to the density of the traverses and thus a reduction in the distance between the traverses, it can be expedient to fasten the swivel arms to the carriage in an interchangeable manner, so that correspondingly shorter swivel arms can be used if the distance between the traverses is shorter.

Vorzugsweise sind auf jeder Traverse zumindest zwei unabhängig voneinander verfahrbare Schlitten gelagert, wobei ein jeder Schlitten einen Bearbeitungskopf aufweist. Es können auch mehr als zwei Schlitten, zum Beispiel drei oder vier Schlitten, pro Traverse vorgesehen sein.Preferably, at least two carriages that can be moved independently of one another are mounted on each traverse, with each carriage having a processing head. More than two carriages, for example three or four carriages, can also be provided per traverse.

Vorzugsweise sind mehrere Lichtquellen vorgesehen, welche jeweils einem oder mehreren Bearbeitungsköpfen zugeordnet sind. Die Lichtquellen sind vorzugsweise Laser, insbesondere COz-Laser oder ND:YAG-Laser. COz-Laser werden vor allem zum Schmelzen oder Sintern von Kunststoffpulver ND:YAG-Laser zum Schmelzen oder Sintern von Metallpulver eingesetzt. Ein solcher COz-Laser weist bspw. eine Lichtleistung von 30 W bis 70 W und ein ND:YAG-Laser von 100 W bis 1.000 W und mehr auf. Die Lichtquellen können auch Leuchtdioden, insbesondere Super-Lumineszenz-Leuchtdioden, und/oder Halbleiterlaser sein.A plurality of light sources are preferably provided, each of which is assigned to one or more processing heads. The light sources are preferably lasers, in particular CO2 lasers or ND:YAG lasers. COz lasers are mainly used for melting or sintering of plastic powder ND:YAG lasers for melting or sintering of metal powder. Such a COz laser has, for example, a light output of 30 W to 70 W and an ND:YAG laser of 100 W to 1,000 W and more. The light sources can also be light-emitting diodes, in particular super-luminescent light-emitting diodes, and/or semiconductor lasers.

Durch das Vorsehen mehrerer Lichtquellen und mehrerer Bearbeitungsköpfe, welche unabhängig voneinander im Bearbeitungsbereich positioniert werden können, ist es möglich, dass an mehreren Stellen im Bearbeitungsbereich gleichzeitig Pulver geschmolzen bzw. gesintert wird, um ein 3D-Bauteil herzustellen. Dieses gleichzeitige Schmelzen oder Sintern des Pulvers erhöht die Fertigungsgeschwindigkeit der generativen Fertigung mit der vorliegenden Vorrichtung gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen erheblich. Selbst wenn die Bearbeitungsköpfe an den einzelnen Stellen etwas länger verbleiben, kann eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit erzielt werden. Hierdurch ist es möglich, dass Lichtquellen mit vergleichsweise geringer Lichtleistung verwendet werden können. Dies senkt erheblich die Kosten der Vorrichtung.By providing several light sources and several processing heads, which can be positioned independently of one another in the processing area, it is possible for powder to be melted or sintered at several points in the processing area at the same time in order to produce a 3D component. This simultaneous melting or sintering of the powder increases the production speed of the generative production with the present device compared to conventional devices. Even if the processing heads remain at the individual points a little longer, a high production speed can be achieved. This makes it possible for light sources with a comparatively low light output to be used. This significantly reduces the cost of the device.

Zum Verteilen des Lichtstrahlbündels einer der Lichtquellen auf unterschiedliche Strahlführung kann ein Multiplexer vorgesehen sein. Ein solcher Multiplexer ist vorzugsweise bei sehr lichtstarken Lichtquellen zweckmäßig, mit welchen das Pulver mit kurzen Impulsen geschmolzen bzw. gesintert werden kann. Die Vorrichtung weist vorzugsweise im Bearbeitungsbereich ein Pulverbett auf, in dem sich Pulver befinden kann, das mittels der Lichtstrahlbündel selektiv aufgeschmolzen wird.A multiplexer can be provided for distributing the bundle of light rays from one of the light sources to different beam paths. Such a multiplexer is preferably useful in the case of very intense light sources with which the powder can be melted or sintered with short pulses. The device preferably has a powder bed in the processing area, in which powder can be located, which is selectively melted by means of the light beam bundle.

Das Pulver kann ein Metallpulver oder Kunststoffpulver sein.The powder can be metal powder or plastic powder.

Die einzelnen Schwenkarme können in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, um so Kollisionen beim Bewegen der Schwenkarme zu vermeiden.The individual swivel arms can be arranged at different heights in order to avoid collisions when moving the swivel arms.

Die einzelnen Lichtquellen können so ausgebildet sein, dass sie Lichtstrahlbündel mit unterschiedlichen Frequenzen bzw. unterschiedlichen Frequenzbereichen und/oder unterschiedlichen Intensitäten abgeben. Hierdurch kann der selektive Schmelz- bzw. Sintervorgang individuell gesteuert werden. Dies erlaubt bspw. eine Steuerung der Porosität des hiermit hergestellten Produktes.The individual light sources can be designed in such a way that they emit light beams with different frequencies or different frequency ranges and/or different intensities. This allows the selective melting or sintering process to be controlled individually. This allows, for example, control of the porosity of the product manufactured with it.

Die Lichtstrahlbündel können auch unterschiedlich stark auf den Bearbeitungsbereich fokussiert werden. Die Fokussierung kann beispielsweise mittels eines Objektives und/oder einer Höhenverstellung der Bearbeitungsköpfe eingestellt werden.The bundles of light beams can also be focused to different degrees on the processing area. The focus can be set, for example, by means of a lens and/or a height adjustment of the processing heads.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann Pulver in einem Pulverbett gleichzeitig an mehreren Stellen geschmolzen bzw. gesintert werden.With the device according to the invention, powder in a powder bed can be melted or sintered at several points at the same time.

In der gesamten Vorrichtung kann eine Inertgasatmosphäre ausgebildet sein, insbesondere eine Stickstoff- und/oder Argonatmosphäre. Durch den Einsatz einer Inertgasatmosphäre kann eine Oxidation des Pulvers bzw. des Bauteils während der Bauteilfertigung verhindert werden. Bei der Ausbildung und Aufrechterhaltung der Inertgasatmosphäre ist es möglich, Schmutzpartikel auf einfache Weise aus dem Inneren der Vorrichtung zu filtern.An inert gas atmosphere, in particular a nitrogen and/or argon atmosphere, can be formed in the entire device. By using an inert gas atmosphere, oxidation of the powder or the component can be prevented during component manufacture. When forming and maintaining the inert gas atmosphere, it is possible to easily filter dirt particles out of the interior of the device.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, vorgesehen, mit einem Bearbeitungstisch mit einer vorzugsweise horizontalen Tischplatte, die eine Auflagefläche für das Pulverbett bildet, wobei der Bearbeitungstisch über eine die Tischplatte zumindest partiell seitlich begrenzende Wandung verfügt, und wobei die Tischplatte und die Wandung gemeinsam den Bearbeitungsbereich definieren. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wandung vorzugsweise senkrecht zur Tischplatte verfahrbar ist.According to a further aspect of the invention, a device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, is provided, with a processing table with a preferably horizontal table top, which forms a support surface for the powder bed, the processing table having a table top at least partially laterally delimiting wall has, and wherein the table top and the wall together define the processing area. The device is characterized in that the wall can be moved preferably perpendicularly to the tabletop.

Beim Fertigen eines Bauteils wird die Wandung jeweils nach einer oder mehreren erzeugten Bauteilschichten relativ zum Bearbeitungstisch vertikal verfahren. Hierfür kann die Oberseite der Wandung zu Beginn der Bauteilfertigung mit der Tischplatte des Bearbeitungstisches eine ebene Fläche ausbilden. Auf die Tischplatte wird Pulver aufgetragen und glattgestrichen. Eine Pulverschicht kann eine Dicke von etwa 20 µm - 100 µm betragen. Im Anschluss wird die erste Bauteilschicht durch Verbinden zumindest eines Teils der Pulverpartikel geschaffen. Das Verbinden kann durch Aufschmelzen und Abkühlen, durch Sintern oder durch lokales Auftragen eines Bindemittels erfolgen. Nach der Fertigung der ersten Bauteilschicht kann die Wandung um die Höhe der ersten Bauteilschicht nach oben verfahren werden. Auf diese Weise wird zwischen der Wandung und der Auflagefläche eine Kammer gebildet. In dieser Kammer wird das Pulverbett gebildet. Das Pulverbett umfasst die bereits gebildete Bauteilschicht und das restliche, nicht miteinander verbundene Pulver. Anschließend kann eine weitere Pulverschicht aufgetragen, glattgestrichen und eine zweite Bauteilschicht gefertigt werden. Die Wandung kann im Anschluss erneut um die Schichtdicke der zweiten Bauteilschicht höhenverstellt werden. Die von der Wandung und der Auflagefläche gebildete Kammer wird auf diese Weise in vertikaler Richtung vergrößert und umfasst dann die beiden Bauteilschichten und das restliche, nicht miteinander verbundene Pulvermaterial. Die vorgenannten Schritte werden so oft wiederholt bis das Bauteil vollständig gefertigt ist. Die Wandung, welche in der Regel leichter als der Bearbeitungstisch ausgebildet ist, kann mit geringem Aufwand verfahren werden. Die Wandung kann nach einem oder nach mehreren gebildeten Schichten verfahren werden.When manufacturing a component, the wall is moved vertically relative to the processing table after one or more component layers have been produced. For this purpose, the upper side of the wall can form a flat surface with the table top of the processing table at the beginning of the component production. Powder is applied to the table top and smoothed out. A layer of powder can be about 20 µm - 100 µm thick. The first component layer is then created by connecting at least some of the powder particles. The connection can be made by melting zen and cooling, by sintering or by local application of a binder. After the production of the first component layer, the wall can be moved upwards by the height of the first component layer. In this way, a chamber is formed between the wall and the bearing surface. The powder bed is formed in this chamber. The powder bed comprises the component layer that has already been formed and the remaining powder that is not connected to one another. Another layer of powder can then be applied, smoothed out and a second component layer can be produced. The height of the wall can then be adjusted again by the layer thickness of the second component layer. The chamber formed by the wall and the bearing surface is enlarged in the vertical direction in this way and then includes the two component layers and the remaining powder material that is not connected to one another. The aforementioned steps are repeated until the component is completely manufactured. The wall, which is generally designed to be lighter than the processing table, can be moved with little effort. The wall can be moved after one or more layers have been formed.

Es ist vorteilhaft, wenn der Bearbeitungstisch ortsfest und nicht verfahrbar ausgebildet ist. Somit kann der bekannte Aufbau, nämlich dass der Bearbeitungstisch während der Bauteilfertigung relativ zu der den Bearbeitungstisch umgebenden, feststehenden Wandung nach unten verfahren wird, umgekehrt werden. Bei einer Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen mit einer Grundfläche des Bearbeitungstisches von 1,5 m x 1 m und einem Hub von 0,5 m ergibt sich ein Arbeitsvolumen von 0,75 m3. Wird dieses Arbeitsvolumen mit Aluminiumpulver ausgefüllt, dann wiegt der Inhalt etwa 2 t. Bei Stahlpulver beträgt das Gewicht etwa 6 t. Da lediglich die Wandung, die in der Regel deutlich leichter als der Bearbeitungstisch und der darauf befindliche additiv gefertigte Gegenstand ist, verfahren werden muss, kann ein kleiner und kostengünstiger Antrieb verwendet werden. Der Aufbau des Bearbeitungstisches kann gleichzeitig besonders kostengünstig aber dennoch stabil ausgeführt sein, da eine Verfahrbarkeit des Bearbeitungstisches nicht notwendig ist. Die Gesamtkosten der Vorrichtung werden dadurch weiter reduziert.It is advantageous if the processing table is designed to be stationary and cannot be moved. The known structure, namely that the processing table is moved downwards relative to the fixed wall surrounding the processing table during the production of the component, can thus be reversed. A device for the additive manufacturing of components with a base area of the processing table of 1.5 mx 1 m and a stroke of 0.5 m results in a working volume of 0.75 m 3 . If this working volume is filled with aluminum powder, the content weighs around 2 t. In the case of steel powder, the weight is around 6 t. Since only the wall, which is usually significantly lighter than the processing table and the additively manufactured object located on it, has to be moved, a small and inexpensive drive can be used. At the same time, the structure of the processing table can be designed to be particularly cost-effective but still stable, since the processing table does not need to be able to be moved. This further reduces the overall cost of the device.

Zum vertikalen Verstellen der Wandung kann beispielsweise ein elektrischer, pneumatischer und/oder hydraulischer Antrieb verwendet werden.For example, an electric, pneumatic and/or hydraulic drive can be used to adjust the wall vertically.

Die Wandung kann an ihrem oberen Rand mit einem sich nach außen horizontal vorstehenden Kragen versehen sein, der verhindert, dass Pulver auf ein Fundament in Bereiche fällt, die dafür nicht vorgesehen sind. Der Kragen kann lediglich auf einer Seite des Pulverbettes vorgesehen sein oder an mehreren oder sogar umlaufend ausgebildet sein.The wall can be provided at its upper edge with a collar which projects horizontally outwards and which prevents powder from falling onto a foundation in areas which are not intended for this. The collar can only be provided on one side of the powder bed or can be formed on several or even circumferentially.

Die Wandung kann aus mehreren Wandabschnitten ausgebildet sein, wobei die Wandabschnitte einzeln und/oder gemeinsam verfahrbar sind. Es können dann einzelne Wandabschnitte unabhängig voneinander verfahren werden. Die Wandung kann somit auf eine Vielzahl von möglichen Anwendungsfällen eingestellt werden.The wall can be formed from several wall sections, the wall sections being movable individually and/or together. Individual wall sections can then be moved independently of one another. The wall can thus be adjusted to a large number of possible applications.

Es kann ein Auftragsspender zum Auftragen von selektiv zu schmelzendem oder zu sinterndem Pulver auf den Bearbeitungstisch bzw. auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sein. Der Auftragsspender kann in horizontaler Richtung über den Bearbeitungstisch verfahrbar sein, um das Pulver über den gesamten Bearbeitungsbereich verteilen zu können. Der Auftragsspender kann eine Rakel aufweisen oder an eine Rakel gekoppelt sein, so dass das aufgetragene Pulver glattgestrichen wird. Durch den Einsatz eines Auftragsspenders kann der Bauraum bzw. die Grundfläche der Vorrichtung verringert werden, da auf einen Vorratszylinder verzichtet werden kann. Der Einsatz eines Vorratszylinders anstelle eines Auftragsspenders kann jedoch vorteilhaft sein, um die Verwirbelung der Atmosphäre im Inneren der Vorrichtung zu verringern, die durch Bewegung des Auftragsspenders verursacht wird.An application dispenser for applying powder to be selectively melted or sintered to the processing table or to the processing area can be provided. The order dispenser can be moved horizontally over the processing table in order to be able to distribute the powder over the entire processing area. The application dispenser can have a squeegee or be coupled to a squeegee so that the applied powder is smoothed out. The installation space or the base area of the device can be reduced by using an order dispenser, since a storage cylinder can be dispensed with. However, the use of a storage cylinder instead of an order dispenser can be advantageous in order to reduce the turbulence of the atmosphere inside the device caused by movement of the order dispenser.

Die Wandung kann gemeinsam mit wenigstens einer weiteren Komponente verfahrbar sein, vorzugsweise einer Lichtquelle und/oder einem Bearbeitungskopf und/oder einer Rakel und/oder einem Auftragsspender zum Auftragen von Pulvermaterial und/oder einem Vorratszylinder. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Bearbeitungsköpfe gemeinsam mit der Wandung höhenverstellbar sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Bearbeitungsköpfe immer den gleichen Abstand zum Bearbeitungsbereich bzw. zur Oberfläche des Pulverbettes aufweisen. Ein aufwendiges Einstellen eines optimalen Abstandes zwischen dem Bearbeitungskopf und dem Bearbeitungsbereich kann somit ebenso entfallen, wie das erneute Fokussieren bzw. Einstellen einer Optik des Bearbeitungskopfes. Dem Fachmann ist bekannt, welche Komponenten, abhängig vom Aufbau der Vorrichtung, während der Bauteilfertigung einen gleichbleibenden Abstand zur Wandung oder zum Bearbeitungsbereich oder zueinander bevorzugt aufweisen sollten. Diese Komponenten können gekoppelt mit der Wandung verfahrbar ausgestaltet sein. Es ist dann lediglich ein einziger Antrieb zum Verfahren dieser Komponenten relativ zum Bearbeitungstisch notwendig, wodurch der Aufbau einfach ausgebildet ist.The wall can be moved together with at least one other component, preferably a light source and/or a processing head and/or a squeegee and/or an application dispenser for applying powder material and/or a storage cylinder. It is particularly advantageous if the height of the processing heads can be adjusted together with the wall. In this way it can be ensured that the processing heads are always at the same distance from the processing area or from the surface of the powder bed. A complex setting of an optimal distance between the processing head and the processing area can thus be dispensed with, as can refocusing or adjusting the optics of the processing head. The person skilled in the art knows which components, depending on the structure of the device, should preferably have a constant distance from the wall or from the processing area or from one another during component manufacture. These components can be designed to be movable coupled to the wall. Only a single drive is then required to move these components relative to the machining table, as a result of which the design is simple.

Die Wandung kann in Abhängigkeit von der Dicke der nächsten zu bildenden Bauteilschicht verfahren werden. Es ist möglich, dass die einzelnen Bauteilschichten unterschiedliche Dicken aufweisen. So können bei der Fertigung einzelne Bauteilschichten dicker ausgebildet sein als andere, wenn es in den entsprechenden Bauteilbereichen nicht auf eine hohe Formteilgenauigkeit ankommt. Kommt es in einzelnen Bauteilbereichen hingegen auf eine hohe Formgenauigkeit an, so kann die zu fertigende Bauteilschicht eine geringere Dicke aufweisen. Auf diese Weise kann die Bauteilfertigung in einzelnen Bauteilbereichen und damit insgesamt beschleunigt werden. Das Bauteil kann somit in Abhängigkeit von der in den jeweiligen Bereichen geforderten Formgenauigkeit besonders schnell gefertigt werden.The wall can vary depending on the thickness of the next component layer to be formed will drive. It is possible that the individual component layers have different thicknesses. During production, individual component layers can be made thicker than others if high molding accuracy is not important in the corresponding component areas. If, on the other hand, a high degree of dimensional accuracy is required in individual component areas, the component layer to be manufactured can have a smaller thickness. In this way, component production can be accelerated in individual component areas and thus overall. The component can thus be manufactured particularly quickly, depending on the dimensional accuracy required in the respective areas.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Sammelvorrichtung vorgesehen, vorzugsweise ausgebildet als Sammelbecken, um überschüssiges Pulver aufzunehmen, das aus dem Bearbeitungsbereich gelangt. Während der Fertigung kann Pulver aus dem Bearbeitungsbereich gelangen, beispielsweise kann Pulver durch die Rakel von dem Bearbeitungstisch bzw. von der Tischplatte oder von dem Kragen geschoben werden. Dieses überschüssige Pulver kann von der Sammelvorrichtung aufgenommen werden. In einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Sammelvorrichtung durch ein Auffang- bzw Sammelbecken gebildet sein, in welches das überschüssige Pulver hineinfällt. Dieses überschüssige Pulver kann dann gesammelt und wiederverwendet werden. Das Sammelbecken kann teilweise oder vollständig um den Arbeitstisch, die Wandung und/oder den Kragen angeordnet sein, so dass überschüssiges Pulver, welches von dem Arbeitstisch, der Wandung und/oder dem Kragen gestrichen wird, in das Sammelbecken fallen kann.In a preferred embodiment, a collecting device is provided, preferably in the form of a collecting basin, for collecting excess powder which comes out of the processing area. During production, powder can get out of the processing area, for example powder can be pushed through the squeegee from the processing table or from the table top or from the collar. This excess powder can be picked up by the collection device. In a particularly simple embodiment, the collecting device can be formed by a collecting or collection basin into which the excess powder falls. This excess powder can then be collected and reused. The collection basin may be positioned partially or completely around the worktable, wall and/or collar so that excess powder brushed off the worktable, wall and/or collar can fall into the collection basin.

Es kann eine Absaugung und ein Filter vorgesehen sein, um das überschüssige Pulver abzusaugen, zu filtern und wiederzuverwenden. Das von der Sammelvorrichtung aufgenommene Pulver wird abgesaugt, anschließend einem Filter zugeführt und in einem Kreislauf wieder zum Bearbeitungsbereich gefördert. Der Filter kann zu große und/oder bereits miteinander verbundene Pulverkörner und/oder Schmutzpartikel ausfiltern. Ein Filter kann beispielsweise eine Filtergröße von 120 µm aufweisen, so dass lediglich Partikel den Filter passieren können, die eine Korngröße kleiner als 120 µm aufweisen. Je nach verwendetem Pulver und Pulverkorngrößen können unterschiedliche Filtergrößen verwendet werden. Das so gereinigte Pulvermaterial kann zur Wiederverwendung einem Vorratsbehälter und/oder dem Auftragsspender zugeführt werden. Durch diese Rezirkulation des Pulvermaterials kann der Materialverlust gering gehalten werden. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass keine bereits miteinander verbundenen Pulverkörner wiederverwendet oder Schmutzpartikel verwendet werden. Die Verwendung von bereits miteinander verbundenen Pulverkörnern oder Schmutzpartikeln kann zu Ungenauigkeiten oder Fehlstellen im 3D-Bauteil führen und die Stabilität bzw. Festigkeit negativ beeinflussen. Die Genauigkeit und Qualität der Bauteilfertigung können durch Einsatz einer Absaugung und eines Filters weiterhin in hohem Maße sichergestellt werden.A suction and filter can be provided to suck off, filter and reuse the excess powder. The powder picked up by the collecting device is sucked off, then fed to a filter and conveyed back to the processing area in a circuit. The filter can filter out powder grains and/or dirt particles that are too large and/or already connected to one another. A filter can have a filter size of 120 μm, for example, so that only particles with a particle size of less than 120 μm can pass through the filter. Different filter sizes can be used depending on the powder and powder grain sizes used. The powder material cleaned in this way can be fed to a storage container and/or the order dispenser for reuse. This recirculation of the powder material allows the loss of material to be kept low. At the same time, it can be ensured that no powder grains that are already connected to one another are reused or dirt particles are used. The use of powder grains or dirt particles that are already connected to each other can lead to inaccuracies or defects in the 3D component and negatively affect stability or strength. The accuracy and quality of the component production can still be ensured to a high degree by using an extraction system and a filter.

Der Arbeitstisch kann temperiert sein und auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden. Auf diese Weise können Spannungen im Bauteil, insbesondere in den ersten Schichten vermieden werden. Beim Herstellen eines Metallbauteils kann der Arbeitstisch beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 100 °C und 300 °C erhitzt werden, bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 150 °C und 200 °C. Beim generativen Fertigen eines Kunststoffbauteils kann die Temperatur des Arbeitstisches geringer sein und beispielsweise zwischen 40 °C und 120 °C betragen, bevorzugt zwischen 60 °C und 100 °C. Die Temperatur kann jeweils an das verwendete Material angepasst werden.The work table can be tempered and maintained at a predetermined temperature. In this way, stresses in the component, especially in the first layers, can be avoided. When producing a metal component, the work table can be heated, for example, to a temperature between 100°C and 300°C, preferably to a temperature between 150°C and 200°C. During the additive manufacturing of a plastic component, the temperature of the worktable can be lower and can be between 40°C and 120°C, for example, preferably between 60°C and 100°C. The temperature can be adjusted to the material used.

Bevorzugt ist eine Optik, insbesondere eine Zoom-Optik vorgesehen, um die Fokussierung des emittierten Lichtstrahlbündels zu ändern. Die Fokussierung des Lichtstrahlbündels kann auf einfache Weise an unterschiedliche Abstände zum Bearbeitungsbereich angepasst werden. Gleichzeitig können durch eine gezielte Fokuseinstellung der Energieeintrag und die bestrahlte Fläche verändert werden.Optics, in particular zoom optics, are preferably provided in order to change the focusing of the emitted light beam. The focussing of the light beam can be easily adjusted to different distances from the processing area. At the same time, the energy input and the irradiated area can be changed by a targeted focus setting.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns vorgesehen, mit wenigstens einer beweglichen Komponente, vorzugsweise einem Bearbeitungskopf und/oder einem Bearbeitungstisch und/oder einer Wandung und/oder einer Rakel und/oder einem Auftragsspender, und einem Antrieb zum Verfahren der beweglichen Komponente. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Abstandssensor zur vorzugsweise elektrooptischen Entfernungsmessung vorgesehen. Der Abstandssensor kann an oder auf der beweglichen Komponente angeordnet sein und den Abstand zu einem anderen Objekt, bzw. die Entfernung zwischen Sensor und dem anderen Objekt, messen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Abstandssensor an einem anderen Objekt angeordnet ist und den Abstand zu der beweglichen Komponente misst. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der beweglichen Komponente und einem anderen Objekt jederzeit gemessen und bestimmt werden. According to a further aspect of the invention, a device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, is provided with at least one movable component, preferably a processing head and/or a processing table and/or a wall and/or a squeegee and/or an order dispenser, and a drive for moving the movable component. The device is characterized in that at least one distance sensor is provided for preferably electro-optical distance measurement. The distance sensor can be arranged on or on the movable component and can measure the distance to another object or the distance between the sensor and the other object. However, it is also possible for the distance sensor to be arranged on another object and to measure the distance from the movable component. In this way, the distance between the moving component and another object can be measured and determined at any time.

Bevorzugt ist der Abstandssensor ortsfest angeordnet, um den Abstand zwischen dem Sensor und der beweglichen Komponente zu messen. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen einem Fixpunkt und der beweglichen Komponente jederzeit gemessen und bestimmt werden. Die bewegliche Komponente kann ein Referenzobjekt aufweisen, wobei der Abstandssensor das Referenzobjekt erfasst und den Abstand zum Referenzobjekt misst. Als Referenzobjekt kann beispielsweise ein Reflektor, insbesondere ein Prismenreflektor, verwendet werden. Der Abstandssensor kann schwenkbar ausgebildet sein, um auf das Referenzobjekt ausgerichtet werden zu können.The distance sensor is preferably arranged in a stationary manner in order to measure the distance between the sensor and the movable component. This way the distance between a fix point and the moving component can be measured and determined at any time. The movable component can have a reference object, with the distance sensor detecting the reference object and measuring the distance from the reference object. For example, a reflector, in particular a prism reflector, can be used as a reference object. The distance sensor can be pivotable in order to be able to be aligned with the reference object.

Die Entfernungsmessung kann mittels Triangulation und/oder Messung der Phasenlage und/oder Messung der Laufzeit erfolgen. Bei einer Entfernungsmessung durch Messung der Phasenlage wird ein Laserstrahl emittiert. Die Phasenverschiebung des reflektierten Laserstrahls oder dessen Modulation gegenüber dem ausgesandten Strahl ist entfernungsabhängig. Diese Phasenverschiebung kann gemessen und benutzt werden, um die zurückgelegte Distanz zu ermitteln. Die Entfernungsmessung mittels Messung der Phasenlage weist eine hohe Genauigkeit auf. Bei der Lasertriangulation wird ein Lichtstrahl auf das Messobjekt fokussiert und mit einer daneben im Sensor befindlichen Kamera, einer ortsauflösenden Photodiode oder einer CCD-Zeile beobachtet. Ändert sich die Entfernung des Messobjektes vom Sensor, so ändert sich auch der Winkel, unter dem der Lichtpunkt beobachtet wird und damit die Position seines Abbildes auf dem Fotoempfänger. Aus der Positionsänderung wird mit Hilfe der Winkelfunktionen die Entfernung des Objektes vom Laserprojektor berechnet. Die Entfernungsmessung mittels Triangulation ist einfach, kostengünstig und dennoch sehr präzise. Bei der Messung der Laufzeit wird ein Lichtpuls oder ein modulierter Lichtstrahl ausgesandt. Die Laufzeit ist die Zeit, die der Lichtstrahl benötigt, um von der Quelle zu einem Reflektor, zumeist einem Retroreflektor, und wieder zurück zur Quelle zu laufen. Durch Messen dieser Laufzeit kann über die Lichtgeschwindigkeit die Distanz zwischen Quelle und Objekt ermittelt werden. Zur Abstandsmessung können alternativ oder zusätzlich auch Sensoren verwendet werden, die Linien oder Flächen bzw. Ebenen abtasten, oder räumliche Messungen vornehmen können, wie beispielsweise Stereokameras zur dreidimensionalen Lokalisierung eines oder mehrerer Objekte. Entsprechende Sensoren müssen aufgrund ihres großen Aufnahmebereichs nicht verschwenkbar ausgebildet sein.The distance can be measured by means of triangulation and/or measurement of the phase position and/or measurement of the propagation time. A laser beam is emitted when measuring the distance by measuring the phase position. The phase shift of the reflected laser beam or its modulation in relation to the emitted beam depends on the distance. This phase shift can be measured and used to determine the distance traveled. The distance measurement by measuring the phase position has a high level of accuracy. With laser triangulation, a light beam is focused on the measurement object and observed with a camera located next to the sensor, a spatially resolving photodiode or a CCD line. If the distance between the measurement object and the sensor changes, the angle at which the point of light is observed also changes, and with it the position of its image on the photo receiver. The distance of the object from the laser projector is calculated from the change in position with the help of angle functions. Distance measurement using triangulation is simple, inexpensive and yet very precise. When measuring the transit time, a light pulse or a modulated light beam is emitted. Travel time is the time it takes for the light beam to travel from the source to a reflector, usually a retroreflector, and back to the source. By measuring this transit time, the distance between the source and the object can be determined using the speed of light. As an alternative or in addition, sensors can also be used to measure distances, which can scan lines or areas or planes, or can carry out spatial measurements, such as stereo cameras for three-dimensional localization of one or more objects. Corresponding sensors do not have to be pivotable due to their large recording area.

An Stelle von optischen Sensoren können auch andere Sensoren, wie z.B. Ultraschallsensoren oder Sensoren, welche mittels der Laufzeit von Funkwellen den Abstand bestimmen, verwendet werden.Instead of optical sensors, other sensors, such as ultrasonic sensors or sensors that determine the distance using the propagation time of radio waves, can also be used.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Steuer- und Regelungsvorrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass die bewegliche Komponente in Abhängigkeit von der gemessenen Entfernung zwischen dem Abstandssensor und der beweglichen Komponente in eine Sollposition verfahrbar ist. Der Einsatz von Abstandssensoren zusammen mit einer Steuer- und Regelung ermöglicht den Einsatz einer kostengünstigen und besonders leichten Bewegungseinrichtung zum Verfahren der beweglichen Komponente. Eine kostengünstige und leichte Bewegungseinrichtung ist weist eine geringe Genauigkeit in der Positionierung auf, ist dafür aber besonders schnell verfahrbar. Die Position der beweglichen Komponente kann in Abhängigkeit vom Abstand der beweglichen Komponente zu dem Abstandssensor geregelt werden. Je mehr sich die bewegliche Komponente ihrer Sollposition annähert, desto langsamer kann die Komponente verfahren werden. Es kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass die bewegliche Komponente die Sollposition exakt erreichen kann. Die Bewegungseinrichtung kann einfach und vor allem leicht und günstig ausgebildet sein, da die Präzision der Bewegung und Positionierung durch die Abstandsmessung und die Regelung in einer geschlossenen Regelschleife sichergestellt wird. Als Regler können Proportional-Regler, sogenannte P-Regler, Proportional-Integral-Regler, sogenannte PI-Regler, und/oder Proportional-Integral-Differential-Regler, sogenannte PID-Regler, in der Regelschleife eingesetzt werden.In an advantageous embodiment, a control and regulation device is provided which is designed in such a way that the movable component can be moved into a target position depending on the measured distance between the distance sensor and the movable component. The use of distance sensors together with a control and regulation enables the use of an inexpensive and particularly light moving device for moving the moving component. A low-cost and lightweight movement device has low positioning accuracy, but can be moved particularly quickly. The position of the moveable component can be regulated depending on the distance of the moveable component from the distance sensor. The more the moving component approaches its target position, the slower the component can be moved. In this way it can be ensured that the movable component can reach the target position exactly. The movement device can be designed in a simple and, above all, light and inexpensive manner, since the precision of the movement and positioning is ensured by the distance measurement and the regulation in a closed control loop. Proportional controllers, so-called P controllers, proportional-integral controllers, so-called PI controllers, and/or proportional-integral-derivative controllers, so-called PID controllers, can be used as controllers in the control loop.

Es können zwei, vorzugsweise drei Abststandssensoren zur Entfernungsmessung zwischen den Abstandssensoren und der beweglichen Komponente vorgesehen sein, um die räumliche Position der beweglichen Komponente zu bestimmen. Wird die bewegliche Komponente lediglich in einer Ebene verfahren, das heißt in zwei Dimensionen, kann ihre Position durch die Abstandsmessung von zwei Abstandssensoren exakt bestimmt werden. Durch die Messung von drei Abständen zwischen der beweglichen Komponente und drei ortsfesten angeordneten Abstandssensoren, kann die räumliche Position der beweglichen Komponente in drei Dimensionen exakt bestimmt werden. Wird die bewegliche Komponente lediglich in einer Richtung verfahren, so kann auch ein Sensor zur Entfernungsmessung ausreichend sein.Two, preferably three, distance sensors can be provided for distance measurement between the distance sensors and the movable component in order to determine the spatial position of the movable component. If the movable component is only moved in one plane, i.e. in two dimensions, its position can be determined exactly by measuring the distance using two distance sensors. By measuring three distances between the movable component and three stationary distance sensors, the spatial position of the movable component can be precisely determined in three dimensions. If the movable component is only moved in one direction, one sensor for distance measurement can also be sufficient.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehr als drei Abstandssensoren und wenigstens zwei bewegliche Komponenten vorgesehen, wobei jede bewegliche Komponente in jeder Position von wenigstens drei Abstandssensoren zur Entfernungsmessung erfassbar ist. Dabei kann ein Abstandssensor zur Abstandmessung zwischen sich und beiden beweglichen Komponenten verwendet werden. In Abhängigkeit von den Positionen einer ersten beweglichen Komponente, kann ein Abstandssensor von dieser ersten beweglichen Komponente derart verdeckt sein, dass eine Abstandsmessung zu einer zweiten beweglichen Komponente nicht möglich ist. In einem solchen Fall, kann die Entfernungsmessung über einen anderen Abstandssensor erfolgen, der über einen direkten optischen Zugang zu der zweiten beweglichen Komponente verfügt. Dies ermöglicht, dass für jede Positionsbestimmung einer beweglichen Komponente durch Abstandsmessung auf verschiedene oder die gleichen Abstandssensoren zurückgegriffen wird.In a preferred embodiment, more than three distance sensors and at least two moving components are provided, with each moving component being able to be detected in any position by at least three distance sensors for distance measurement. A distance sensor can be used to measure the distance between itself and the two moving components. Depending on the positions of a first movable component, a distance sensor can be covered by this first movable component in such a way that a distance measurement to a second movable component is not possible. In such a case, the distance can be measured using another distance sensor that has direct optical access to the second movable component. This makes it possible to use different or the same distance sensors for each position determination of a movable component by distance measurement.

Die Abstandssensoren können ortsfest in der Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise über einem Träger mit dem Fundament der Vorrichtung verbunden sein. Die Abstandssensoren können über eine Abstandsmessung die Position der Oberfläche des Pulverbettes bestimmen und im Anschluss mit Hilfe einer weiteren Abstandsmessung die Position einer beweglichen Komponente, beispielsweise eines Bearbeitungskopfes ermitteln. Der Bearbeitungskopf kann in Abhängigkeit von der Position des Pulverbettes, also der Höhe des Pulverbettes, in eine Sollposition verfahren werden, um den geforderten Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf und der Oberfläche des Pulverbettes einzustellen. Das Verfahren eines oder mehrerer Bearbeitungsköpfe in ihre Sollposition kann dabei mit Hilfe der oben beschriebenen Steuer- und Regelungsvorrichtung erfolgen. Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere Abstandssensoren mit einem Bearbeitungskopf verbunden bzw. auf diesem angeordnet sind und der Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf und der Pulverbettoberfläche bestimmt wird, um anschließend die Bearbeitungsköpfe auf einen Sollabstand zur Oberfläche des Pulverbettes zu verfahren.The distance sensors can be arranged in a stationary manner in the device, for example connected to the foundation of the device via a carrier. The distance sensors can determine the position of the surface of the powder bed via a distance measurement and then determine the position of a movable component, for example a processing head, with the aid of a further distance measurement. Depending on the position of the powder bed, ie the height of the powder bed, the processing head can be moved into a target position in order to set the required distance between the processing head and the surface of the powder bed. One or more machining heads can be moved into their desired position with the aid of the control and regulation device described above. It is also possible that one or more distance sensors are connected to a processing head or arranged on it and the distance between the processing head and the powder bed surface is determined in order to then move the processing heads to a target distance from the surface of the powder bed.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Position eines oder mehrerer Bearbeitungsköpfe in Abhängigkeit von der Position der verfahrbaren Wandung, insbesonderer einer Oberkante und/oder einer waagerechen Oberfläche, eingestellt wird. Zur Ermittlung des Abstandes zwischen der verfahrbaren Wandung und dem Bearbeitungskopf kann ein oder mehrere Abstandssensoren mit dem Bearbeitungskopf verbunden und/oder ortsfest in der Vorrichtung angeordnet sein.In addition, it is also possible for the position of one or more processing heads to be adjusted as a function of the position of the movable wall, in particular an upper edge and/or a horizontal surface. To determine the distance between the moveable wall and the processing head, one or more distance sensors can be connected to the processing head and/or arranged in a stationary manner in the device.

Anstelle der Position eines oder mehrerer Bearbeitungsköpfe kann auch die Position einer Traverse oder eine andere Komponente einer Bewegungsrichtung, beispielsweise eines Schlittens, bestimmt und relativ zu der verfahrbaren Wandung oder der Oberfläche des Pulverbettes positioniert werden. Hierzu kann ein oder mehrere Abstandssensoren direkt mit der Traverse verbunden sein und den Abstand zur Oberfläche des Pulverbettes messen.Instead of the position of one or more processing heads, the position of a traverse or another component of a movement direction, for example a carriage, can be determined and positioned relative to the movable wall or the surface of the powder bed. For this purpose, one or more distance sensors can be connected directly to the traverse and measure the distance to the surface of the powder bed.

Auf die gleiche Weise kann auch eine Rakel relativ zu der Pulverbettoberfläche oder einer verfahrbaren Wandung positioniert werden. Wenigstens ein Abstandssensor kann hierfür mit der Rakel verbunden oder ortsfest in der Vorrichtung angeordnet sein.In the same way, a squeegee can also be positioned relative to the powder bed surface or a movable wall. For this purpose, at least one distance sensor can be connected to the squeegee or arranged in a stationary manner in the device.

Auch kann ist es möglich sein, einen Auftragsspender in Abhängigkeit von der Position der verfahrbaren Wandung oder der Pulverbettoberfläche zu positionieren. Hierzu kann der Auftragsspender wenigstens einen Abstandssensoren aufweisen oder es kann wenigstens ein Abstandssensor ortsfest in der Vorrichtung angeordnet sein.It can also be possible to position an order dispenser depending on the position of the movable wall or the powder bed surface. For this purpose, the order dispenser can have at least one distance sensor or at least one distance sensor can be stationarily arranged in the device.

Auch die verfahrbare Wandung kann relativ zur Oberfläche des Pulverbettes verfahren werden, beispielsweise auf eine Position, die um eine Schichtdicke höher als das Pulverbett liegt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Abstandssensoren ortsfest in der Vorrichtung angeordnet sind.The movable wall can also be moved relative to the surface of the powder bed, for example to a position that is one layer thicker than the powder bed. To this end, it is advantageous if the distance sensors are arranged in a stationary manner in the device.

Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Vorratszylinder relativ zu einem Bearbeitungstisch zu verfahren. Bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art kann auch der Bearbeitungstischgeregelt verfahren werden. So kann der Bearbeitungstisch beispielsweise nach der Fertigstellung einer Bauteilschicht um eine definierte Schichtdicke abgesenkt werden, um eine neue Pulverschicht auftragen zu können. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den Bearbeitungsköpfen und der Oberfläche der Pulverschicht für jede zu erstellende Bauteilschicht konstant gehalten werden. Die Abstandssensoren sind dann bevorzugt ortsfest in der Vorrichtung angeordnet.In addition, it is also possible to move a storage cylinder relative to a processing table. With a device of the aforementioned type, the processing table can also be moved in a controlled manner. For example, after the completion of a component layer, the processing table can be lowered by a defined layer thickness in order to be able to apply a new layer of powder. In this way, the distance between the processing heads and the surface of the powder layer can be kept constant for each component layer to be created. The distance sensors are then preferably arranged in a stationary manner in the device.

Es können auch mehrere Komponenten gemeinsam miteinander gekoppelt verfahren werden. So kann beispielsweise eine Rakel zusammen mit einem oder mehreren Bearbeitungsköpfen und/oder zusammen mit einem Auftragsspender geregelt auf einen jeweils in vertikaler Richtung erforderlichen Abstand zur Oberfläche des Pulverbettes positioniert werden. Der vertikale Abstand zwischen der Rakel und den Bearbeitungsköpfen und/oder dem Auftragsspender ist dann zu jedem Zeitpunkt gleich.Several components can also be moved coupled together. For example, a squeegee together with one or more processing heads and/or together with an order dispenser can be positioned in a controlled manner at a distance from the surface of the powder bed that is required in each case in the vertical direction. The vertical distance between the squeegee and the processing heads and/or the order dispenser is then the same at all times.

Es können jeder beweglichen Komponente jeweils drei Abstandssensoren zur Entfernungsmessung fest zugeordnet sein. Dieselben drei Abstandssensoren können für jede Entfernungsmessung derselben beweglichen Komponente zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abstandssensoren für jede Entfernungsmessung einer Komponente neu zugeordnet werden. Auf diese Weise können jeder beweglichen Komponente bei jeder neuen Entfernungsmessung teilweise oder vollständig andere Abstandssensoren zugeordnet werden als bei einer vorhergehenden Entfernungsmessung.Each movable component can be permanently assigned three distance sensors for distance measurement. The same three distance sensors can be associated with the same moving component for each distance measurement. However, it is also possible for the distance sensors to be reassigned to a component for each distance measurement. In this way, for each new distance measurement, each movable component can be assigned partially or completely different distance sensors than for a previous distance measurement.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, vorgesehen, mit einer Glasplatte, deren Oberfläche eine Auflagefläche für Pulver bildet, einem Bearbeitungsbereich oberhalb der Glasplatte, einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahlbündels, einem unterhalb der Glasplatte angeordneten Bearbeitungskopf, der entweder mit einer Strahlführung an die Lichtquelle gekoppelt ist, so dass das Lichtstrahlbündel zum Bearbeitungskopf geführt wird, oder die Lichtquelle unmittelbar am Bearbeitungskopf angeordnet ist, so dass ein Lichtstrahlbündel vom Bearbeitungskopf durch die Glasplatte auf den Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, wobei der Bearbeitungskopf beweglich gelagert ist, so dass das Lichtstrahlbündel auf unterschiedliche Stellen im Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Bearbeitungsköpfe zum jeweiligen Lenken eines Lichtstrahlbündels durch die Glasplatte auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sind, wobei die Bearbeitungsköpfe jeweils an einem Schlitten angeordnet sind, welcher entlang einer Traverse verfahrbar ist. Bei der vorgenannten Vorrichtung kann Pulver auf die Oberfläche der Glasplatte abgelegt werden, beispielsweise mithilfe eine Auftragsspenders. Die Glasplatte bildet dabei eine Auflagefläche für das Pulver. Eine Rakel kann zum Glattstreichen der Pulverschicht vorgesehen sein. Im Anschluss kann ein Stützkörper auf die Pulverschicht aufgelegt werden. Ein Lichtstrahlbündel kann von einem Bearbeitungskopf, der unterhalb der Glasplatte angeordnet ist, durch die Glasplatte auf die entsprechenden Bereiche mit Pulver gelenkt werden. Das Pulver kann selektiv aufgeschmolzen oder gesintert und miteinander verbunden werden, wodurch eine erste Bauteilschicht auf dem Stützkörper ausgebildet wird. Die gebildete Bauteilschicht kann anschließend zusammen mit dem Stützkörper angehoben werden. Hierzu kann eine Hebevorrichtung zum unterstützenden Greifen und Anheben des Bauteils bzw. der Bauteilschichten in vertikaler Richtung vorgesehen sein. Das noch auf der Glasplatte befindliche Pulver kann von dieser entfernt werden. Es kann dann erneut Pulver auf der Glasplatte aufgebracht werden. Die bereits gebildete Bauteilschicht kann auf das aufgetragene Pulver aufgelegt werden. Durch erneutes Lenken eines Lichtstrahlbündels auf den Bearbeitungsbereich, kann die neue Bauteilschicht gebildet und mit der ersten Bauteilschicht verbunden werden. Diese Schritte können beliebig oft wiederholt werden, bis das Bauteil vollständig ausgebildet ist. Das Bauteil wird dabei von oben nach unten gefertigt werden. Bei diesem Aufbau der Vorrichtung kann Material eingespart werden, da das Pulver lediglich in den Bereichen abgelegt werden kann, wo eine Bauteilschicht ausgebildet werden soll. Es ist dann nicht notwendig, die gesamte Glasplatte mit Pulver zu bedecken. Die Glasplatte muss deutlich weniger Gewicht tragen, da das Bauteil von der Hebevorrichtung gehalten wird und die Glasplatte somit lediglich das Pulverbett für die zu bildende, neue Bauteilschicht trägt. Die bereits gebildeten Bauteilschichten sind frei zugänglich und nicht von Pulver umschlossen. Daher kann das Bauteil bereits während der Fertigung weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch spanende Bearbeitung des Bauteils.According to a further aspect of the invention is a device for the additive manufacturing of Components, in particular by means of selective melting or sintering, provided with a glass plate, the surface of which forms a contact surface for powder, a processing area above the glass plate, a light source for generating a light beam, a processing head arranged below the glass plate, which is either connected with a beam guide to the light source is coupled so that the light beam is guided to the processing head, or the light source is arranged directly on the processing head so that a light beam can be directed from the processing head through the glass plate onto the processing area, with the processing head being movably mounted so that the light beam is on different places in the processing area can be steered. The device is characterized in that a plurality of processing heads are provided for guiding a light beam through the glass plate onto the processing area, with the processing heads each being arranged on a carriage which can be moved along a traverse. In the device mentioned above, powder can be deposited on the surface of the glass plate, for example with the aid of an application dispenser. The glass plate forms a support surface for the powder. A squeegee can be provided to smooth out the layer of powder. A supporting body can then be placed on the powder layer. A light beam can be directed through the glass plate onto the corresponding areas with powder from a processing head which is arranged below the glass plate. The powder can be selectively melted or sintered and bonded together, thereby forming a first component layer on the support body. The component layer formed can then be raised together with the supporting body. For this purpose, a lifting device can be provided for supporting gripping and lifting of the component or the component layers in the vertical direction. The powder still on the glass plate can be removed from it. Powder can then be applied again to the glass plate. The already formed component layer can be placed on the applied powder. By directing a light beam onto the processing area again, the new component layer can be formed and connected to the first component layer. These steps can be repeated any number of times until the component is fully formed. The component will be manufactured from top to bottom. With this structure of the device, material can be saved since the powder can only be deposited in the areas where a component layer is to be formed. It is then not necessary to cover the entire glass plate with powder. The glass plate has to carry significantly less weight, since the component is held by the lifting device and the glass plate thus only carries the powder bed for the new component layer to be formed. The component layers that have already been formed are freely accessible and are not surrounded by powder. Therefore, the component can already be further processed during production, for example by machining the component.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können bedarfsweise miteinander kombiniert werden. Die vorbeschriebenen Aspekte der Erfindung sind nicht auf die durch die gewählte Absatzformatierung vorgegeben Kombinationen von Erfindungsmerkmalen beschränkt.The embodiments of the invention described above can be combined with one another as required. The aspects of the invention described above are not limited to the combinations of inventive features specified by the selected paragraph formatting.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnungen und der Zeichnungen selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen.Further features of the present invention result from the following description of the invention based on the drawings and the drawings themselves. All features described and/or illustrated form the subject matter of the present invention, either alone or in any combination, regardless of their summary in the claims or their reciprocal relationships.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen schematisch in:

  • 1 eine Prozesskammer einer Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen in einer seitlichen Schnittansicht,
  • 2 einen Vorratszylinder und ein Pulverbett in der Draufsicht mit mehreren Bearbeitungsköpfen, welche über dem Pulverbett frei anordbar sind, in einer Draufsicht,
  • 3a einen Schwenkarm zur Positionierung eines Bearbeitungskopfes, wobei eine Strahlführung aus einem Lichtleiter ausgebildet ist, der sich von einer Lichtquelle zum Bearbeitungskopf erstreckt,
  • 3b einen weiteren Schwenkarm, der an seinem freien Ende eine Lichtquelle aufweist in der Seitenansicht,
  • 3c einen weiteren Schwenkarm, bei dem eine Strahlführung als Lichtleiter ausgebildet ist, welche sich von der Lichtquelle bis zu dem Schwenkgelenk des Schwenkarms erstreckt, wobei entlang dem Schwenkarm eine mittels Reflektorelemente ausgebildete Strahlführung vorgesehen ist, in einer schematischen, seitlichen Schnittansicht,
  • 3d einen weiteren Schwenkarm mit einem gepumpten Laser, wobei Lichtpumpe und Resonator räumlich getrennt angeordnet sind in einer Seitenansicht,
  • 3e einen weiteren Schwenkarm, bei dem eine Strahlführung als Lichtleiter ausgebildet ist, welche sich von der Lichtquelle bis zu Schwenkarm erstreckt und sein der Lichtquelle entferntes Ende parallel zum Schwenkarm angeordnet ist und zum freien Ende des Schwenkarms 18 zeigt, wobei am freien Ende des Schwenkarms ein Reflektorelement zum Umlenken des Lichtstrahlbündels vorgesehen ist, in einer schematischen, seitlichen Schnittansicht,
  • 4 eine zweite Ausführungsform einer Prozesskammer einer Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen in einer seitlichen Schnittansicht,
  • 5 einen Schwenkarm zur Positionierung eines Bearbeitungskopfes mit Sensoren zur Erfassung der räumlichen Position des Bearbeitungskopfes in einer Seitenansicht,
  • 6 einen Ablauf zur Einstellung der räumlichen Position des in 5 gezeigten Bearbeitungskopfes und
  • 7 einen Bearbeitungstisch mit einer Glasplatte und mehreren Bearbeitungsköpfen, die unterhalb der Glasplatte frei anordbar sind, in einer seitlichen Schnittansicht.
The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawings. The drawings show schematically in:
  • 1 a process chamber of a device for the additive manufacturing of components in a side sectional view,
  • 2 a storage cylinder and a powder bed in a top view with several processing heads, which can be freely arranged above the powder bed, in a top view,
  • 3a a swivel arm for positioning a processing head, wherein a beam guide is formed from a light guide that extends from a light source to the processing head,
  • 3b another swivel arm, which has a light source at its free end in the side view,
  • 3c a further swivel arm, in which a beam guide is designed as a light guide, which extends from the light source to the swivel joint of the swivel arm, wherein a beam guide designed by means of reflector elements is provided along the swivel arm, in a schematic, lateral sectional view,
  • 3d another swivel arm with a pumped laser, with the light pump and resonator being arranged spatially separately in a side view,
  • 3e another swivel arm, in which a beam guide is designed as a light guide which extends from the light source to the swivel arm and its end remote from the light source is arranged parallel to the swivel arm and points to the free end of the swivel arm 18, a reflector element for deflecting the light beam being provided at the free end of the swivel arm, in a schematic, side sectional view,
  • 4 a second embodiment of a process chamber of a device for the additive manufacturing of components in a side sectional view,
  • 5 a swivel arm for positioning a processing head with sensors for detecting the spatial position of the processing head in a side view,
  • 6 a procedure for adjusting the spatial position of the in 5 processing head shown and
  • 7 a side sectional view of a processing table with a glass plate and several processing heads that can be freely arranged below the glass plate.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, welche im Vorliegenden kurz als „3D-Drucker“ 1 bezeichnet wird, erläutert. Ein solcher 3D-Drucker 1 weist eine allseitig abgeschlossene Prozesskammer 2 auf, in welcher sich ein Pulverbett 3 und ein Vorratszylinder 4 befindet (1, 2). Im Vorratszylinder 4 ist ein Vorratskolben 5 angeordnet, welcher mittels einer ersten Hubkolben-/Zylindereinheit 6 vertikal angehoben oder abgesenkt werden kann. Das Pulverbett 3 ist gleichermaßen aus einem zylinderförmigen und in der Draufsicht etwa rechteckförmigen Körper ausgebildet, in dem ein Produktionskolben 7 vertikal verschieblich gelagert ist, welcher mittels einer zweiten Hubkolben-/Zylindereinheit 8 betätigbar ist. Das Pulverbett bildet einen Bearbeitungsbereich, in dem ein 3D-Bauteil 31 hergestellt werden kann.An exemplary embodiment of a device for the additive manufacturing of components, which is briefly referred to as “3D printer” 1 in the present case, is explained below. Such a 3D printer 1 has a process chamber 2 that is closed on all sides, in which there is a powder bed 3 and a storage cylinder 4 ( 1 , 2 ). A storage piston 5 is arranged in the storage cylinder 4 and can be raised or lowered vertically by means of a first lifting piston/cylinder unit 6 . The powder bed 3 is likewise formed from a cylindrical body which is approximately rectangular when viewed from above, in which a production piston 7 is mounted so that it can move vertically and which can be actuated by means of a second reciprocating piston/cylinder unit 8 . The powder bed forms a processing area in which a 3D component 31 can be produced.

Der Vorratszylinder 4 und das Pulverbett 3 befinden sich in der Prozesskammer 2. Das Pulverbett 3 ist angrenzend an den Vorratszylinder 4 angeordnet. Es ist eine Rakel 9 vorgesehen, welche in Bewegungsrichtung 10 (1) derart verfahrbar ist, dass aus dem Vorratszylinder 4 ein darin vorgehaltenes Pulver 11 in das Pulverbett 3 gestrichen werden kann. Mit der Rakel 9 wird somit eine oberflächliche Pulverschicht des Vorratszylinders 4 auf die Oberfläche in dem Pulverbett 3 übertragen. Durch schrittweises Anheben des Vorratskolbens 5 und schrittweises Absenken des Produktionskolbens 7 kann die Oberfläche des Pulvers 11 im Pulverbett 3 und im Vorratszylinder 4 in etwa auf dem gleichen Niveau gehalten werden.The storage cylinder 4 and the powder bed 3 are located in the process chamber 2 . The powder bed 3 is arranged adjacent to the storage cylinder 4 . A squeegee 9 is provided, which in the direction of movement 10 ( 1 ) can be moved in such a way that a powder 11 stored in the storage cylinder 4 can be spread into the powder bed 3 . A superficial powder layer of the storage cylinder 4 is thus transferred to the surface in the powder bed 3 with the squeegee 9 . By gradually raising the storage piston 5 and gradually lowering the production piston 7, the surface of the powder 11 in the powder bed 3 and in the storage cylinder 4 can be kept at approximately the same level.

Im Bereich oberhalb des Pulverbetts 3 ist eine Bewegungseinrichtung 12 zum Bewegen einer Vielzahl von Bearbeitungsköpfen 13 vorgesehen.In the area above the powder bed 3 there is a moving device 12 for moving a large number of processing heads 13 .

Die Bewegungseinrichtung 12 umfasst mehrere Traversen 14, welche sich quer über das Pulverbett 3 erstrecken. Die Traversen 14 sind zueinander parallel angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Traversen 14 vorgesehen (1, 2). Die mittlere Traverse 14 ist etwas höher als die beiden äußeren Traversen 14 angeordnet.The moving device 12 comprises a plurality of cross members 14 which extend across the powder bed 3 . The traverses 14 are arranged parallel to one another. In the present embodiment, three traverses 14 are provided ( 1 , 2 ). The middle traverse 14 is arranged somewhat higher than the two outer traverses 14 .

Die Traversen 14 weisen einen etwa rechteckförmigen Querschnitt auf, mit jeweils einem an den vertikalen Längsseitenflächen 15 vorstehenden Schienenprofil 16, die sich über die gesamte Länge der Traverse 14 erstrecken (3a-3e). An den Schienenprofilen 16 einer jeden Traverse 14 sind jeweils zwei Schlitten 17 in Längsrichtung der Traversen 14 verschieblich gelagert. Die Schlitten 17 können selbsttätig mittels einer Antriebseinrichtung entlang der jeweiligen Traverse 14 bewegt werden. Die Antriebseinrichtung kann einen von einem externen Motor angetriebenen Antriebsriemen umfassen, der an den jeweiligen Schlitten 17 gekoppelt ist. Es kann jedoch auch im Schlitten 17 selbst ein Antriebsmechanismus, wie zum Beispiel ein von einem Motor angetriebenes Antriebsrad vorgesehen sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Schlitten mittels eines Linearmotors anzutreiben, wobei dann am Schlitten 17 und an der Traverse 14 die entsprechenden Antriebsmittel und Antriebsgegenmittel vorzusehen sind.The traverses 14 have an approximately rectangular cross-section, each with a rail profile 16 projecting on the vertical longitudinal side surfaces 15, which extend over the entire length of the traverse 14 ( 3a-3e ). On the rail profiles 16 of each traverse 14, two carriages 17 are displaceably mounted in the longitudinal direction of the traverses 14. The carriages 17 can be moved automatically along the respective traverse 14 by means of a drive device. The drive device can comprise a drive belt driven by an external motor, which is coupled to the respective carriage 17 . However, a drive mechanism such as a drive wheel driven by a motor can also be provided in the carriage 17 itself. In principle, it is also possible to drive the carriage by means of a linear motor, in which case the corresponding drive means and counter-drive means are to be provided on the carriage 17 and on the traverse 14 .

Am Schlitten 17 ist ein Schwenkarm 18 mittels eines Schwenkgelenks 19 angeordnet. Der Schwenkarm 18 ist mit dem Schwenkgelenk 19 um eine vertikale Schwenkachse 20 drehbar gelagert. Am Schlitten 17 ist ein Schrittmotor (nicht dargestellt) zum Drehen des Schwenkarms 18 um die Schwenkachse 20 vorgesehen. Am von der Schwenkachse 20 entfernten Ende des Schwenkarms 18 ist der Bearbeitungskopf 13 vorgesehen, der bei dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Ende 22 einem Lichtleiter 21 und einer an dem Ende 22 des Lichtleiters 21 angeordneten optischen Linse 23 ausgebildet ist. Der Bearbeitungskopf 13 ist derart angeordnet, dass ein in dem Lichtleiter geführtes Lichtstrahlbündel 24 vertikal nach unten abgegeben wird.A swivel arm 18 is arranged on the carriage 17 by means of a swivel joint 19 . The swivel arm 18 is rotatably mounted with the swivel joint 19 about a vertical swivel axis 20 . A stepper motor (not shown) is provided on the carriage 17 for rotating the swivel arm 18 about the swivel axis 20 . The machining head 13 is provided at the end of the pivot arm 18 remote from the pivot axis 20 3a shown embodiment is formed by an end 22 of a light guide 21 and an optical lens 23 arranged at the end 22 of the light guide 21 . The processing head 13 is arranged in such a way that a light beam bundle 24 guided in the light guide is emitted vertically downwards.

Der Lichtleiter ist aus einer biegsamen optischen Faser ausgebildet. Die optische Faser kann bspw. eine Glasfaser oder eine optische Polymerfaser sein.The light guide is formed from a flexible optical fiber. The optical fiber can be, for example, a glass fiber or a polymer optical fiber.

Der Schrittmotor und das Schwenkgelenk 19 sind sehr nahe an der Schwenkachse angeordnet. Hierdurch ist die wesentliche Masse der mit dem Schwenkarm 18 drehbaren Teile um die Schwenkachse 20 konzentriert. Der Schwenkarm 18 selbst ist vergleichsweise leicht, so dass das Rotationsträgheitsmoment gering ist und der Schwenkarm 18 schnell und präzise um die Schwenkachse 20 gedreht werden kann.The stepper motor and pivot joint 19 are located very close to the pivot axis. As a result, the essential mass of the parts that can be rotated with the pivot arm 18 is concentrated around the pivot axis 20 . The swivel arm 18 itself is comparatively light, so that the rotational moment of inertia is low and the swivel arm 18 can be rotated about the swivel axis 20 quickly and precisely.

Der Lichtleiter 21 führt zu einer Lichtquelle 25, welche ein Stück entfernt von dem Schwenkarm 18 angeordnet ist. Die Lichtquelle 25 ist vorzugsweise ein Laser, insbesondere ein CO2-Laser oder ein ND:YAG-Laser oder ein Faserlaser. Die Lichtquelle 25 kann auch ein Halbleiter-Laser oder eine Leuchtdiode, insbesondere eine Super-Lumineszenz-Leuchtdiode sein.The light guide 21 leads to a light source 25 which is arranged at a distance from the swivel arm 18 . The light source 25 is preferably a laser, in particular a CO 2 laser or an ND:YAG laser or a fiber laser. The light source 25 can also be a semiconductor laser or a light-emitting diode, in particular a super-luminescent light-emitting diode.

Es kann auch ein Array von Lichtquellen 25 vorgesehen sein, das für jeden Bearbeitungskopf 13 eine Lichtquelle 25 aufweist.An array of light sources 25 can also be provided, which has a light source 25 for each processing head 13 .

Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen des Schwenkarms erläutert, welche genauso wie die oben anhand von 3a beschriebene Ausführungsform ausgebildet sind, sofern nichts anderes angegeben ist.Further embodiments of the swivel arm are explained below, which are just like those above with reference to FIG 3a embodiment described are formed, unless otherwise specified.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Schwenkarms 18 (3b) ist die Lichtquelle 25 zusammen mit der optischen Linse 23 unmittelbar am von der Schwenkachse 20 entfernten Ende des Schwenkarms 18 derart angeordnet, dass ein Lichtstrahlbündel 24 vertikal nach unten ausgesendet werden kann. Im Übrigen ist der Schwenkarm 18 genauso ausgebildet, wie bei der oben erläuterten Ausführungsform gemäß 3a.In an alternative embodiment of the swivel arm 18 ( 3b ) the light source 25 together with the optical lens 23 is arranged directly at the end of the swivel arm 18 remote from the swivel axis 20 in such a way that a light beam 24 can be emitted vertically downwards. Otherwise, the swivel arm 18 is designed in exactly the same way as in the embodiment according to FIG 3a .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform (3c) ist eine Strahlführung von der Lichtquelle 25 bis zum Schlitten 17 mittels eines Lichtleiters 26 und entlang dem Schwenkarm 18 mittels Reflektorelementen 27, 28 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Reflektorelemente 27, 28 jeweils als Spiegel ausgebildet. Sie können jedoch auch durch andere, ein Lichtstrahlbündel ablenkende optische Elemente, wie zum Beispiel Prismen oder dergleichen, dargestellt werden.According to another embodiment ( 3c ) is a beam guide from the light source 25 to the carriage 17 by means of a light guide 26 and along the swivel arm 18 by means of reflector elements 27, 28 is formed. In the present exemplary embodiment, the reflector elements 27, 28 are each designed as mirrors. However, they can also be represented by other optical elements that deflect a light beam, such as prisms or the like.

Der Schwenkarm 18 ist als hohles Kunststoffrohr ausgebildet, das insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen kann. Ein solches Kunststoffrohr ist sehr leicht und steif.The swivel arm 18 is designed as a hollow plastic tube, which can consist in particular of a fiber-reinforced plastic. Such a plastic tube is very light and stiff.

Das Schwenkgelenk 19 weist eine vertikal verlaufende Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsloch 29 auf. Benachbart oberhalb dem Durchgangsloch 29 ist das von der Lichtquelle 25 entfernte Ende des Lichtleiters 26 zusammen mit einer Kopplungslinse 30 angeordnet, so dass das von der Lichtquelle 25 erzeugte Lichtstrahlbündel über den Lichtleiter 26 übertragen und von dort in das Durchgangsloch 29 des Schwenkgelenks 19 eingekoppelt wird. Unterhalb des Durchgangslochs 29 ist ein erstes Reflektorelement 27 angeordnet, das das Lichtstrahlbündel 24 derart umlenkt, dass das Lichtstrahlbündel 24 in Richtung zum freien Ende des Schwenkarms 18 gelenkt wird. Am freien, von der Schwenkachse 20 entfernten Ende des Schwenkarms 18 ist das zweite Reflektorelement 28 angeordnet, das das Lichtstrahlbündel 24 vertikal nach unten ablenkt. Optional kann in dem Strahlengang zwischen dem Ende des Lichtleiters 26, welches benachbart zum Schwenkgelenk 19 angeordnet ist, und dem zweiten Reflektorelement 28 eine optische Linse 30 zum Bündeln des Lichtstrahlbündels vorgesehen sein. Anstelle der optischen Linse 30 kann auch ein Objektiv vorgesehen sein, mit welchem der Grad der Bündelung des Lichtstrahlbündels verändert werden kann.The swivel joint 19 has a vertically extending through-opening or through-hole 29 . The end of the light guide 26 remote from the light source 25 is arranged adjacent above the through hole 29 together with a coupling lens 30, so that the light beam generated by the light source 25 is transmitted via the light guide 26 and from there is coupled into the through hole 29 of the swivel joint 19. A first reflector element 27 is arranged below the through-hole 29 and deflects the light beam 24 in such a way that the light beam 24 is directed towards the free end of the swivel arm 18 . The second reflector element 28 is arranged at the free end of the swivel arm 18 remote from the swivel axis 20 and deflects the light beam 24 vertically downwards. Optionally, an optical lens 30 can be provided in the beam path between the end of the light guide 26, which is arranged adjacent to the swivel joint 19, and the second reflector element 28 for bundling the light beam bundle. Instead of the optical lens 30, a lens can also be provided, with which the degree of bundling of the light beam can be changed.

Das erste und/oder zweite Reflektorelement 27, 28 kann derart geformt sein, bspw. als Parabolspiegel oder Freiformspielgel, so dass er das reflektierte Licht bündelt. Hierdurch ist es nicht notwendig eine optische Linse im Strahlengang anzuordnen oder es kann eine optische Linse mit geringer Brechkraft im Strahlengang vorgesehen sein.The first and/or second reflector element 27, 28 can be shaped in such a way, for example as a parabolic mirror or free-form mirror, that it bundles the reflected light. As a result, it is not necessary to arrange an optical lens in the beam path, or an optical lens with a low refractive power can be provided in the beam path.

Beim Bewegen des Bearbeitungskopfes 13 mittels des Schwenkarms 18 wird der Lichtleiter 26 lediglich entlang der Traverse 14 mit seinem im Schlitten 17 angeordneten Ende bewegt. Der Schwenkarm 18 kann eine Drehbewegung ausführen, die keinen Einfluss auf die Position des Lichtleiters 26 hat. Hierdurch ist es möglich, dass der Schwenkarm 18 eine oder mehrere vollständige Umdrehungen durchführen kann, ohne dass hierdurch die Funktionalität des Lichtleiters 26 beeinträchtigt wird, da sie bei einer solchen Drehbewegung des Schwenkarms 18 nicht mitgenommen wird.When the processing head 13 is moved by means of the swivel arm 18 , the light guide 26 is only moved along the traverse 14 with its end arranged in the carriage 17 . The pivoting arm 18 can rotate, which has no effect on the position of the light guide 26 . This makes it possible for the swivel arm 18 to be able to complete one or more complete revolutions without the functionality of the light guide 26 being impaired as a result, since it is not carried along during such a rotary movement of the swivel arm 18 .

Mit einer solchen Anordnung kann man somit eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen 13 jeweils mittels eines Schwenkarms an einem entlang den Traversen 14 verfahrbaren Schlitten 17 vorsehen, wobei sichergestellt ist, dass die einzelnen Lichtleiter 26 sich nicht miteinander verheddern können. Hierdurch lässt sich einfach ein 3D-Drucker 1 schaffen, welcher zumindest acht, vorzugsweise zumindest zwölf und insbesondere zumindest sechzehn Bearbeitungsköpfe aufweist, die allesamt gleichzeitig oder quasi gleichzeitig mit einem Lichtstrahlbündel 24 beaufschlagt werden können.With such an arrangement, a large number of processing heads 13 can be provided, each by means of a swivel arm on a carriage 17 that can be moved along the traverses 14, with it being ensured that the individual light guides 26 cannot become tangled with one another. This makes it easy to create a 3D printer 1 which has at least eight, preferably at least twelve and in particular at least sixteen processing heads, all of which can be subjected to a light beam bundle 24 simultaneously or quasi-simultaneously.

Die Lichtquellen 25 können im Dauerbetrieb (cw) oder im Pulsbetrieb (pw) das Lichtstrahlbündel erzeugen. Bei einer gepulsten Lichtquelle 25 mit einer hohen Lichtintensität kann es auch zweckmäßig sein, eine Lichtquelle 25 mehreren Bearbeitungsköpfen 13 zuzuordnen, wobei dann ein Multiplexer zwischen der Lichtquelle 25 und den jeweiligen Bearbeitungsköpfen 13 angeordnet ist, so dass mit dem Multiplexer das von der Lichtquelle erzeugte Lichtstrahlbündel eindeutig einem der mehreren Bearbeitungsköpfe 13 zugeleitet wird. Der Wechsel zwischen den einzelnen Bearbeitungsköpfen 13 kann so schnell erfolgen, dass der Wechsel im Vergleich zum Schmelz- oder Sintervorgang so schnell ist, dass die einzelnen, hieran gekoppelten Bearbeitungsköpfe 13 als quasi gleichzeitig mit einem Lichtstrahlbündel 24 beaufschlagt betrachtet werden können.The light sources 25 can generate the light beam in continuous operation (cw) or in pulsed operation (pw). In the case of a pulsed light source 25 with a high light intensity, it can also be expedient to assign a light source 25 to a plurality of processing heads 13, in which case a multiplexer is then installed between the light source 25 and the respective bear processing heads 13 is arranged, so that the light beam generated by the light source is clearly one of the multiple processing heads 13 fed to the multiplexer. The change between the individual processing heads 13 can take place so quickly that the change is so quick compared to the melting or sintering process that the individual processing heads 13 coupled thereto can be regarded as being acted upon more or less simultaneously by a light beam 24 .

Eine weitere Ausführungsform des Schwenkarms (3d) weist als Lichtquelle einen gepumpten Laser mit einer Lichtpumpe 32 und einem Resonator 33 auf, welche über einen Lichtleiter 34 miteinander verbunden sind. Der Resonator umfasst ein aktives Medium, das vorzugsweise aus einem Festkörper besteht und das mittels von der Lichtpumpe 32 abgegebenen Pumplicht 35 angeregt oder gepumpt wird.Another embodiment of the swivel arm ( 3d ) has a pumped laser with a light pump 32 and a resonator 33 as the light source, which are connected to one another via an optical fiber 34 . The resonator comprises an active medium, which preferably consists of a solid body and which is excited or pumped by means of pumped light 35 emitted by the light pump 32 .

Der Resonator 33 ist zusammen mit der optischen Linse 23 unmittelbar am von der Schwenkachse 20 entfernten Ende des Schwenkarms 18 derart angeordnet, dass ein Lichtstrahlbündel 24 vertikal nach unten ausgesendet werden kann. Die Lichtpumpe 32 ist am Schlitten 17 derart angeordnet, dass sie die Schwenkbewegung des Schwenkarms nicht mitmacht. Die Lichtpumpe 32 umfasst in der Regel einen oder mehrere Halbleiterlaser und einen Kühlkörper mit Kühlrippen. Die Lichtpumpe ist wesentlich schwerer als der Resonator 33 und die optische Linse 23. Da nur der Resonator 33 und die optische Linse 23 und nicht die Lichtpumpe 32 bewegt werden, ist das Rotationsträgheitsmoment des Schwenkarms 18 gering.The resonator 33 is arranged together with the optical lens 23 directly at the end of the swivel arm 18 remote from the swivel axis 20 in such a way that a light beam 24 can be emitted vertically downwards. The light pump 32 is arranged on the carriage 17 in such a way that it does not participate in the pivoting movement of the pivoting arm. The light pump 32 typically includes one or more semiconductor lasers and a heat sink with cooling fins. The light pump is much heavier than the resonator 33 and the optical lens 23. Since only the resonator 33 and the optical lens 23 are moved and not the light pump 32, the rotational moment of inertia of the swing arm 18 is small.

Bei dieser Ausführungsform ist die Lichtpumpe 32 am Schlitten 17 angeordnet. Die Lichtpumpe 32 kann jedoch auch unabhängig bzw. entfernt vom Schlitten 17 angeordnet sein.In this embodiment, the light pump 32 is arranged on the carriage 17 . However, the light pump 32 can also be arranged independently or at a distance from the carriage 17 .

Diese Ausführungsform kann auch dahingehend abgewandelt werden, dass an Stelle des Lichtleiters 34 eine Strahlführung mit Reflektorelementen vorgesehen ist, wie sie in 3c gezeigt ist. Dann kann der Lichtleiter 34 entweder vollständig entfallen oder nur bis zum Schlitten 17 geführt werden, wenn die Lichtpumpe entfernt vom Schlitten 17 angeordnet ist.This embodiment can also be modified in that, instead of the light guide 34, a beam guide with reflector elements is provided, as is shown in 3c is shown. Then the light guide 34 can either be omitted completely or only guided up to the carriage 17 when the light pump is arranged away from the carriage 17 .

Als gepumpter Laser wird vorzugsweise ein ND:YAG-Laser und als Lichtpumpe ein oder mehrere Laserdioden mit einer Wellenlänge von 808 nm verwendet. Es kann jedoch auch ein anderer Laser, wie z.B. ein Yb:YAG-Laser vorgesehen sein.An ND:YAG laser is preferably used as the pumped laser and one or more laser diodes with a wavelength of 808 nm are used as the light pump. However, another laser such as a Yb:YAG laser can also be provided.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform (3e) ist eine Strahlführung von der Lichtquelle 25 bis zum Schwenkarm 18 mittels eines Lichtleiters 26 ausgebildet. Der Lichtleiter 26 ist von der Lichtquelle 25 bis zum Schwenkarm 18 geführt, wobei der Lichtleiter 26 mit seinem von der Lichtquelle 25 entfernten Ende unterhalb des Schwenkarms 18 im Bereich des Schlittens 17 angeordnet ist. Der Lichtleiter 26 ist derart mit dem Schwenkarm 18 verbunden, dass der Lichtleiter 26 im Bereich des Schlittens 17 entlang des Schwenkarms geführt ist und sein der Lichtquelle 25 entferntes Ende zum freien Ende des Schwenkarms 18 zeigt. Am freien Ende des Schwenkarms 18 ist ein Reflektorelement 28 angeordnet, das als Spiegel ausgebildet ist. Das Reflektorelement 28 kann jedoch auch durch andere, ein Lichtstrahlbündel 24 ablenkendes optisches Element, wie zum Beispiel ein Prisma oder dergleichen, dargestellt werden.According to another embodiment ( 3e ) is a beam guide from the light source 25 to the swivel arm 18 by means of a light guide 26 is formed. The light guide 26 is guided from the light source 25 to the swivel arm 18 , the light guide 26 being arranged with its end remote from the light source 25 below the swivel arm 18 in the region of the carriage 17 . The light guide 26 is connected to the swivel arm 18 in such a way that the light guide 26 is guided along the swivel arm in the area of the carriage 17 and its end remote from the light source 25 points towards the free end of the swivel arm 18 . At the free end of the pivot arm 18, a reflector element 28 is arranged, which is designed as a mirror. However, the reflector element 28 can also be represented by other optical elements that deflect a light beam 24, such as a prism or the like.

Ein von der Lichtquelle 25 abgegebenes Lichtstrahlbündel 24 wird von dem Lichtleiter 26 übertragen und derart an seinem von der Lichtquelle 25 entfernten Ende abgegeben, dass das Lichtstrahlbündel 24 entlang des Schwenkarms 18 in Richtung zum Reflektorelement 28 gelenkt wird, vorzugsweise parallel zum Schwenkarm. Am freien Ende des Schwenkarms 18 ist das zweite Reflektorelement 28 angeordnet, das das Lichtstrahlbündel 24 nach unten auf den Bearbeitungsbereich umlenkt. Optional kann in dem Strahlengang zwischen dem Ende des Lichtleiters 26 und dem Reflektorelement 28 eine optische Linse 30 zum Bündeln des Lichtstrahlbündels 24 vorgesehen sein. Anstelle der optischen Linse 30 kann auch ein Objektiv vorgesehen sein, um den Grad der Bündelung des Lichstrahlbündels 24 verändern zu können und/oder das Reflektorelement 28 entsprechend gekrümmt ausgebildet sein.A light beam 24 emitted by the light source 25 is transmitted by the light guide 26 and emitted at its end remote from the light source 25 in such a way that the light beam 24 is directed along the swivel arm 18 towards the reflector element 28, preferably parallel to the swivel arm. The second reflector element 28 is arranged at the free end of the swivel arm 18 and deflects the light beam 24 downward onto the processing area. Optionally, an optical lens 30 for focusing the light beam 24 can be provided in the beam path between the end of the light guide 26 and the reflector element 28 . Instead of the optical lens 30, a lens can also be provided in order to be able to change the degree of bundling of the light beam 24 and/or the reflector element 28 can be designed with a corresponding curvature.

Beim Bewegen des Bearbeitungskopfes 13 mittels des Schwenkarms 18 wird lediglich das von der Lichtquelle 25 entfernte Ende des Lichtleiters 26 mitgeführt. Der Schwenkarm 18 kann bei dieser Ausführungsform besonders leicht ausgebildet sein, da lediglich geringe Lasten aufgenommen werden müssen. Ein entsprechend ausgebildeter Schwenkarm 18 besitzt lediglich ein geringes Rotationsträgheitsmoment, so dass dieser schnell an eine beliebige Drehposition geschwenkt werden kann. Auch das Verfahren des Schlittens 17 kann aufgrund des geringen Gewichts des Schwenkarms 18 besonders schnell erfolgen.When the processing head 13 is moved by means of the swivel arm 18, only the end of the light guide 26 remote from the light source 25 is carried along. In this embodiment, the swivel arm 18 can be designed to be particularly light, since only small loads have to be absorbed. A correspondingly designed swivel arm 18 has only a low rotational moment of inertia, so that it can be quickly swiveled to any rotational position. The carriage 17 can also be moved particularly quickly due to the low weight of the swivel arm 18 .

Mit einer solchen Anordnung kann somit eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen 13 jeweils mittels eines Schwenkarms 18 an einem entlang den Traversen 14 verfahrbaren Schlitten 17 vorsehen sein, wobei sichergestellt ist, dass die einzelnen Lichtleiter 26 sich nicht miteinander verheddern können. Hierdurch lässt sich einfach ein 3D-Drucker 1 schaffen, welcher zumindest acht, vorzugsweise zumindest zwölf und insbesondere zumindest sechzehn Bearbeitungsköpfe 13 aufweist, die allesamt gleichzeitig oder quasi gleichzeitig mit einem Lichtstrahlbündel 24 beaufschlagt werden können.With such an arrangement, a large number of processing heads 13 can be provided, each by means of a swivel arm 18 on a carriage 17 that can be moved along the traverses 14, with it being ensured that the individual light guides 26 cannot become tangled with one another. This makes it easy to create a 3D printer 1 which has at least eight, preferably at least twelve and in particular at least sixteen bears processing heads 13, all of which can be acted upon simultaneously or quasi-simultaneously with a light beam 24.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Traversen 14 und damit auch die daran angebrachten Schwenkarme 18 auf unterschiedlichem Niveau angeordnet (1: mittlere Traverse höher als die seitlichen Traversen), so dass die Schwenkarme 18, die an der mittleren Traverse 14 angeordnet sind, nicht mit den Schwenkarmen 18 kollidieren können, welche an den äußeren Traversen 14 angeordnet sind. Das Niveau der Schwenkarme 18 kann auch unterschiedlich ausgebildet sein, wenn alle Traversen auf gleicher Höhe angeordnet sind. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass die Schwenkgelenke 19 an den einzelnen Schlitten 17 unterschiedlich hoch angebracht sind.In the present exemplary embodiment, the traverses 14 and thus also the swivel arms 18 attached thereto are arranged at different levels ( 1 : central traverse higher than the lateral traverses), so that the pivoting arms 18, which are arranged on the central traverse 14, cannot collide with the pivoting arms 18, which are arranged on the outer traverses 14. The level of the pivoting arms 18 can also be designed differently if all the traverses are arranged at the same height. This can be accomplished, for example, in that the swivel joints 19 are attached to the individual carriages 17 at different heights.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Traversen 14 ortsfest angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch möglich, dass die Traversen horizontal und quer zu ihrer Längsrichtung bewegt werden können. Eine solche Ausgestaltung der Bewegungseinrichtung 12 erfordert jedoch eine komplexere Steuerung, dass die einzelnen Schwenkarme 18 nicht kollidieren. Daher ist grundsätzlich die Anordnung mit ortsfesten Traversen 14 bevorzugt. Eine solche Ausgestaltung der Bewegungseinrichtung 12 erlaubt eine einfache Skalierung des 3D-Druckers, indem beispielsweise zusätzliche Schlitten an die bestehenden Traversen angesetzt werden oder eine oder mehrere zusätzliche Traversen angebracht werden, um die Fertigungsgeschwindigkeit zu erhöhen.In the exemplary embodiment explained above, the traverses 14 are stationary. Within the scope of the invention, however, it is possible that the traverses can be moved horizontally and transversely to their longitudinal direction. However, such a design of the movement device 12 requires a more complex control, so that the individual swivel arms 18 do not collide. Therefore, the arrangement with stationary trusses 14 is generally preferred. Such a design of the movement device 12 allows for a simple scaling of the 3D printer, for example by attaching additional carriages to the existing traverses or by attaching one or more additional traverses in order to increase the production speed.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Schwenkarme 18 nicht in Vertikalrichtung verstellbar. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch möglich, entweder am Schlitten 17 eine Einrichtung zum Verstellen der vertikalen Position des Schwenkarms 18 vorzusehen oder die Traversen 14 und/oder die gesamte Bewegungseinrichtung 12 in der vertikalen Position verstellbar auszubilden. Dies kann insbesondere zweckmäßig sein, um beim Abstreichen des Pulverbetts 3 mittels der Rakel 9 ausreichend Platz für die Bewegung der Rakel zwischen dem Pulverbett 3 und den Schwenkarmen 18 zu schaffen und nachdem die Rakel 9 sich wieder außerhalb des Bereiches des Pulverbettes 3 befindet, können die Schwenkarme 18 abgesenkt werden, um mit den Bearbeitungsköpfen 13 möglichst nahe an der Oberfläche des sich im Pulverbett 3 befindlichen Pulvers zu befinden.In the exemplary embodiment explained above, the swivel arms 18 cannot be adjusted in the vertical direction. Within the scope of the invention, however, it is possible either to provide a device for adjusting the vertical position of the swivel arm 18 on the carriage 17 or to design the traverses 14 and/or the entire movement device 12 to be adjustable in the vertical position. This can be particularly useful in order to create sufficient space for the movement of the squeegee between the powder bed 3 and the swivel arms 18 when squeegeeing the powder bed 3 using the squeegee 9 and after the squeegee 9 is again outside the area of the powder bed 3, the Swivel arms 18 are lowered in order to be as close as possible to the surface of the powder in the powder bed 3 with the processing heads 13 .

Die Lichtquellen 25 für die einzelnen Bearbeitungsköpfe 13 können identisch ausgebildet sein und jeweils ein Lichtstrahlbündel mit der gleichen Intensität und der gleichen Frequenz bzw. dem gleichen Frequenzbereich erzeugen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, unterschiedliche Lichtquellen für die unterschiedlichen Bearbeitungsköpfe vorzusehen, mit welchen Licht mit unterschiedlichen Frequenzen oder Frequenzbereichen ausgestrahlt wird und/oder mit unterschiedlichen Intensitäten. Es können auch Lichtquellen vorgesehen sein, mit welchen die Wellenlänge des Lichtes über einen bestimmten Bereich abstimmbar ist. Derartige in der Frequenz abstimmbare Laser sind bekannt und weisen in der Regel einen Halbleiterverstärker auf.The light sources 25 for the individual processing heads 13 can be of identical design and each produce a light beam bundle with the same intensity and the same frequency or the same frequency range. However, it is also possible within the scope of the invention to provide different light sources for the different processing heads, with which light is emitted with different frequencies or frequency ranges and/or with different intensities. Light sources can also be provided with which the wavelength of the light can be tuned over a specific range. Such frequency-tunable lasers are known and usually have a semiconductor amplifier.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass gleichzeitig durch die mehreren Bearbeitungsköpfe 13 unterschiedliche Stellen des im Pulverbett 3 befindlichen Pulvers 11 mit Licht und damit mit Wärme beaufschlagt werden können und gleichzeitig aufgeschmolzen bzw. gesintert werden können. Hierdurch wird der Fertigungsvorgang parallelisiert und erheblich gegenüber herkömmlichen 3D-Druckern beschleunigt. Es kann somit sehr schnell ein 3D-Bauteil 31 (1) erzeugt werden.One advantage of the present invention is that the multiple processing heads 13 can simultaneously apply light and thus heat to different locations of the powder 11 in the powder bed 3 and simultaneously melt or sinter it. As a result, the manufacturing process is parallelized and significantly accelerated compared to conventional 3D printers. A 3D component 31 ( 1 ) be generated.

Die Bearbeitungsköpfe 13 können sehr präzise über dem Pulverbett 3 positioniert werden, wodurch hochgenaue 3D-Bauteile gefertigt werden können.The processing heads 13 can be positioned very precisely over the powder bed 3, as a result of which highly precise 3D components can be manufactured.

Die Bewegungseinrichtung 12 für die Bearbeitungsköpfe 13 ist sehr einfach ausgebildet und ist im Vergleich zu 3D-Druckern mit ähnlicher Leistungsfähigkeit wesentlich kostengünstiger herstellbar.The movement device 12 for the processing heads 13 is of very simple design and can be produced much more cost-effectively in comparison to 3D printers with a similar level of performance.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform eines zweiten Ausführungsbeispiels erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel umfasst wie das erste Ausführungsbeispiel ein Prozesskammer 2, ein Pulverbett 3, eine Rakel 9 und zumindest einen Bearbeitungskopf 13. Gleiche Teile des zweiten Ausführungsbeispiel sind mit dem gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Obige Erläuterungen gelten für gleiche Teile, sofern unten keine anderen Ausführungen hierzu gemacht sind. Die Prozesskammer 2 kann eine Einrichtung zum Zuführen einer Inertgasatmosphäre aufweisen, um eine Oxidation des Pulvers 11 während der Bauteilherstellung zu vermeiden.A first embodiment of a second exemplary embodiment is explained below. Like the first exemplary embodiment, the second exemplary embodiment comprises a process chamber 2, a powder bed 3, a squeegee 9 and at least one processing head 13. Identical parts of the second exemplary embodiment are denoted by the same reference symbols as in the first exemplary embodiment. The above explanations apply to the same parts, unless other statements are made below. The process chamber 2 can have a device for supplying an inert gas atmosphere in order to avoid oxidation of the powder 11 during component production.

In der Prozesskammer 2 ist ein Bearbeitungstisch 36 mit einer Tischplatte 37 vorgesehen. Der Bearbeitungstisch 36 weist Temperierkanäle 38 auf, um die Tischplatte 37, auch Auflagefläche genannt, auf eine gewünschte Temperatur zu temperieren. Durch eine Temperierung der Tischplatte 38 können Spannungen im Bauteil, insbesondere in den ersten Bauteilschichten, verringert oder vollständig abgebaut bzw. verhindert werden.A processing table 36 with a table top 37 is provided in the process chamber 2 . The processing table 36 has tempering channels 38 in order to temper the table top 37, also called the bearing surface, to a desired temperature. By controlling the temperature of the table top 38, stresses in the component, in particular in the first component layers, can be reduced or completely eliminated or prevented.

In der Prozesskammer 2 ist der Bearbeitungskopf 13 gleichermaßen wie beim ersten Ausführungsbeispiel an einer Bewegungseinrichtung 12 (in 4 nicht dargestellt) vorgesehen, um ein Lichtstrahlbündel 24 auf den Bearbeitungstisch 36 zu lenken. Der Bearbeitungskopf 13 kann jedoch auch ortsfest angeordnet sein und mit einer Ablenkeinrichtung, welche z.B. zwei bewegliche Spiegel aufweist, kann das vom Bearbeitungskopf abgegebene Lichtstrahlbündel auf einen beliebigen Punkt im Pulverbett 3 gelenkt werden.In the process chamber 2, the processing head 13 is mounted on a moving device 12 (in 4 not shown) provided to direct a light beam 24 onto the processing table 36. However, the processing head 13 can also be stationary and the light beam bundle emitted by the processing head can be directed to any desired point in the powder bed 3 with a deflection device which has, for example, two movable mirrors.

Anstelle eines einzelnen Bearbeitungskopfes 13 kann auch eine Bewegungseinrichtung 12 mit mehreren Bearbeitungsköpfen 13 vorgesehen sein, wie es in den 1 bis 3d gezeigt ist.Instead of a single processing head 13, a moving device 12 with a plurality of processing heads 13 can also be provided, as is shown in FIGS 1 until 3d is shown.

In der Prozesskammer ist ein Auftragsspender 39 vorgesehen, der eine Vorratskammer 40 für Pulver 11 und eine schließbare Auftragsöffnung 41 aufweist, durch die das Pulver 11 die Vorratskammer 40 zum Auftragen auf den Bearbeitungstisch 36 verlassen kann. Der Auftragsspender 39 weist eine Rakel 9 zum Glattstreichen des im Pulverbett 3 aufgetragenen Pulvers 11 auf.An application dispenser 39 is provided in the process chamber, which has a storage chamber 40 for powder 11 and a closable application opening 41 through which the powder 11 can leave the storage chamber 40 for application to the processing table 36 . The application dispenser 39 has a squeegee 9 for smoothing out the powder 11 applied in the powder bed 3 .

Der Bearbeitungstisch 36 ist in horizontaler Richtung von einer Wandung 42 umgeben. Die Wandung 42 umschließt mit geringem Spiel die Tischplatte 37 des Bearbeitungstisches 36.The processing table 36 is surrounded by a wall 42 in the horizontal direction. The wall 42 encloses the table top 37 of the processing table 36 with little play.

Die Wandung 42 ist über mehrere Hubzylinder 43 mit einem Fundament 44 des 3D-Druckers 1 verbunden. Die Hubzylinder 43 können die Wandung 42 relativ zum Bearbeitungstisch 36 in vertikaler Richtung höhenverstellen. Die Wandung 42 kann somit seitlich am Bearbeitungstisch 36 ein Stück nach oben vorstehen und damit einen Hohlraum begrenzen, der das Pulverbett 3 bildet. Der Bearbeitungstisch 36 kann über Dämpfer mit dem Fundament 44 verbunden sein, um eine Übertragung von Stößen und Schwingungen auf den Bearbeitungstisch 36 zu verringern oder zu verhindern.The wall 42 is connected to a base 44 of the 3D printer 1 via a plurality of lifting cylinders 43 . The lifting cylinders 43 can adjust the height of the wall 42 relative to the processing table 36 in the vertical direction. The wall 42 can thus protrude a little upwards at the side of the processing table 36 and thus delimit a cavity which forms the powder bed 3 . The processing table 36 may be connected to the foundation 44 via isolators to reduce or prevent the transmission of shock and vibration to the processing table 36 .

Der Auftragsspender 39 ist an einen Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) gekoppelt, mit dem der Auftragsspender 39 horizontal quer über den Bearbeitungstisch 36 und damit parallel zur Tischplatte 37 des Bearbeitungstisches 36 bewegt werden kann. Der Bewegungsmechanismus des Auftragsspenders 39 ist an die Wandung 42 derart gekoppelt, dass der Bewegungsmechanismus mit der Wandung 42 gemeinsam angehoben oder abgesenkt wird. Hierdurch befindet sich eine Unterkante 45 der Rakel 9 immer auf dem Niveau eines oberen Randes 46 der Wandung 42.The order dispenser 39 is coupled to a movement mechanism (not shown) with which the order dispenser 39 can be moved horizontally across the processing table 36 and thus parallel to the table top 37 of the processing table 36 . The movement mechanism of the order dispenser 39 is coupled to the wall 42 in such a way that the movement mechanism is raised or lowered together with the wall 42 . As a result, a lower edge 45 of the doctor blade 9 is always at the level of an upper edge 46 of the wall 42.

Die Höhenverstellung der Wandung 42 kann mit weiteren Komponenten in der Prozesskammer gekoppelt sein. So kann auch der Bearbeitungskopf 13 zusammen mit der Wandung 42 verfahren werden. Auf diese Weise bleibt der vertikale Abstand zwischen dem Bearbeitungstisch 36 und dem Bearbeitungskopf 13 bzw. zwischen dem Bearbeitungskopf 13 und der Wandung 42 bei jeder zu fertigenden Bauteilschicht konstant. Das Lichtstrahlbündel 24 muss dann nicht vor jeder Fertigung einer weiteren Bauteilschicht neu auf die Fertigungsebene fokussiert werden. Die Prozessführung der Bauteilfertigung kann hierdurch beschleunigt werden.The height adjustment of the wall 42 can be coupled with other components in the process chamber. The machining head 13 can also be moved together with the wall 42 in this way. In this way, the vertical distance between the processing table 36 and the processing head 13 or between the processing head 13 and the wall 42 remains constant for each component layer to be manufactured. The bundle of light beams 24 then does not have to be refocused onto the production level before each production of a further component layer. The process control of the component production can be accelerated as a result.

Die Wandung 42 kann an ihrem oberen Rand mit einem sich nach außen horizontal vorstehenden Kragen 47 versehen sein, der verhindert, dass Pulver auf das Fundament in Bereichen fällt, die dafür nicht vorgesehen sind. Der Kragen 47 kann lediglich auf einer Seite des Pulverbettes 3 vorgesehen sein oder an mehreren oder sogar umlaufend ausgebildet sein.The wall 42 may be provided with an outwardly horizontally projecting collar 47 at its upper edge to prevent powder from falling onto the foundation in areas not intended for it. The collar 47 can only be provided on one side of the powder bed 3 or can be formed on several or even circumferentially.

Eine Sammelvorrichtung, ausgebildet als Sammelbecken 48 ist um den Bearbeitungstisch 36 bzw. um den Kragen 47 angeordnet, um überschüssiges Pulver 11, das beispielsweise von der Rakel 9 vom Bearbeitungstisch 36 oder vom Kragen 47 gestrichen wird, aufzufangen. Das Sammelbecken 48 ist an eine Absaugung 49 angeschossen, die das aufgefangene Pulver 11 einem Filter 50 zuführt. Im Filter 50 werden Partikel über einer bestimmten Korngröße zurückgehalten, beispielsweise Partikel mit einer Korngrößer von mehr 120 µm. Entsprechend auszufilternde Partikel können beispielsweise Schmutzpartikel oder bereits miteinander verbundene Pulverpartikel sein. Das im Filter 50 gefilterte Pulvermaterial wird dann über eine Versorgungsleitung 51 dem Auftragsspender 39 zur Wiederverwendung zugeführt. Auf diese Weise wird ein rezirkulierender Kreislauf geschaffen, durch den überschüssiges Pulver 11 wiederverwendet werden kann, wodurch eine Materialeinsparung erreicht werden kann.A collecting device, embodied as a collecting basin 48, is arranged around the processing table 36 or around the collar 47, in order to collect excess powder 11 which, for example, is removed from the processing table 36 or from the collar 47 by the squeegee 9. The collection basin 48 is connected to a suction device 49 which supplies the collected powder 11 to a filter 50 . Particles larger than a certain grain size are retained in the filter 50, for example particles with a grain size of more than 120 μm. Particles to be filtered out accordingly can be, for example, dirt particles or powder particles that are already connected to one another. The powder material filtered in the filter 50 is then fed via a supply line 51 to the order dispenser 39 for reuse. In this way, a recirculating circuit is created, through which excess powder 11 can be reused, as a result of which material savings can be achieved.

Der Bearbeitungstisch 36 kann in dieser Ausführungsform besonders einfach und damit kostengünstig ausgebildet sein, da der Bearbeitungstisch 36 nicht bewegt werden muss. Bei der generativen Fertigung von Bauteilen, muss der Bearbeitungstisch 36 aufgrund der hohen Materialdichte zum Tragen von hohen Lasten ausgelegt sein. Weist der Bearbeitungstisches beispielsweise eine Auflagefläche von 1,5 m x 1 m und einem Hub von 0,5 m auf, so ergibt sich ein Arbeitsvolumen von 0,75 m3. Wird dieses Arbeitsvolumen mit Aluminiumpulver ausgefüllt, dann wiegt der Inhalt etwa 2 t. Bei Stahlpulver beträgt das Gewicht etwa 6 t. Die zu verfahrenden Komponenten, wie die Wandung 42 und ggf. weitere Komponenten (Auftragsspender 39, Rakel 9, Bearbeitungskopf 13), sind deutlich leichter als ein Bearbeitungstisch 36 mit einem großen Arbeitsvolumen. Deshalb ist es möglich, diese Komponenten mit einem deutlich kleiner dimensionierten Antrieb zu verfahren, wodurch die Anschaffungskosten aber auch die Betriebskosten gesenkt werden können. Gleichzeitig wird auch der Aufbau des 3D-Druckers 1 vereinfacht.In this embodiment, the processing table 36 can be designed in a particularly simple and therefore cost-effective manner, since the processing table 36 does not have to be moved. In the additive manufacturing of components, the processing table 36 must be designed to carry high loads due to the high material density. For example, if the processing table has a support surface of 1.5 mx 1 m and a stroke of 0.5 m, this results in a working volume of 0.75 m 3 . If this working volume is filled with aluminum powder, the content weighs around 2 t. In the case of steel powder, the weight is around 6 t. The components to be moved, such as the wall 42 and possibly other components (order dispenser 39, squeegee 9, processing head 13), are significantly lighter than a processing table 36 with a large working volume. Therefore it is possible to use these components to move with a significantly smaller dimensioned drive, whereby the acquisition costs but also the operating costs can be reduced. At the same time, the structure of the 3D printer 1 is also simplified.

In 4 ist die Prozesskammer 2 zu Beginn der generativen Fertigung eines Bauteils dargestellt. Zum Auftragen des Pulvers 11 auf den Bearbeitungstisch 36 verfährt der Auftragsspender 39 in Bewegungsrichtung 10 über den gesamten Bearbeitungstisch 36. Das aufgetragene Pulver 11 wird durch die Rakel 9 glattgestrichen. Anschließend kann die erste Bauteilschicht durch ein Lichtstrahlbündel 24 gebildet werden. Nach der Fertigung der ersten Bauteilschicht wird die Wandung 42 um die Höhe der ersten Bauteil- bzw. Pulverschicht nach oben verfahren. Der Auftragsspender 39 wird gekoppelt mit der Wandung 42 um dieselbe Höhe nach oben verfahren. Anschließend werden die vorgenannten Schritte wiederholt, bis das Bauteil vollständig gefertigt ist. Die Wandung 42 bildet dabei zusammen mit dem Bearbeitungstisch 36 ein in die Höhe mitwachsendes Pulverbett 3 aus.In 4 the process chamber 2 is shown at the beginning of the additive manufacturing of a component. To apply the powder 11 to the processing table 36, the application dispenser 39 moves in the direction of movement 10 over the entire processing table 36. The applied powder 11 is smoothed out by the squeegee 9. The first component layer can then be formed by a light beam 24 . After the production of the first component layer, the wall 42 is moved upwards by the height of the first component or powder layer. The order dispenser 39 is coupled to the wall 42 by the same height upwards. The aforementioned steps are then repeated until the component is completely manufactured. The wall 42 forms, together with the processing table 36, a powder bed 3 that grows with the height.

Die Wandung 42 kann in Abhängigkeit von der Dicke der nächsten zu bildenden Bauteilschicht verfahren werden. Es ist möglich, dass die Bauteilschichten jeweils unterschiedliche Dicken aufweisen. So können bei der Fertigung einzelne Bauteilschichten dicker ausgebildet sein als andere, wenn es in den entsprechenden Bauteilbereichen nicht auf eine hohe Formteilgenauigkeit ankommt. Auf diese Weise kann die Bauteilfertigung in einzelnen Bauteilbereichen beschleunigt werden und damit auch insgesamt besonders schnell erfolgen. Kommt es in einzelnen Bauteilbereichen hingegen auf eine hohe Formgenauigkeit an, so kann die zu fertigende Bauteilschicht eine geringe Dicke aufweisen. Das Bauteil kann damit in Abhängigkeit von der in den jeweiligen Bereichen geforderten Formgenauigkeiten besonders schnell gefertigt werden.The wall 42 can be moved depending on the thickness of the next component layer to be formed. It is possible for the component layers to each have different thicknesses. During production, individual component layers can be made thicker than others if high molding accuracy is not important in the corresponding component areas. In this way, the component production can be accelerated in individual component areas and thus also take place particularly quickly overall. If, on the other hand, a high degree of dimensional accuracy is required in individual component areas, the component layer to be manufactured can have a small thickness. The component can thus be manufactured particularly quickly, depending on the dimensional accuracy required in the respective areas.

Gemäß einer zweite Ausführungsform des zweiten Ausführungsbeispiels kann die Bewegungseinrichtung 12 für den bzw. die Bearbeitungsköpfe 13 mechanisch von der Wandung 42 entkoppelt sein, so dass beide unabhängig voneinander bewegt werden können (5). Die Bearbeitungsköpfe 13 sind jeweils über einen Schwenkarm 18, ein Schwenkgelenk 19 und einen Schlitten 17 mit einer Traverse 14 verbunden. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist am Schlitten 17 eine Vertikalbewegungseinrichtung vorgesehen, so dass der Bearbeitungskopf in Vertikalrichtung beweglich angeordnet ist. In 5 ist zur einfacheren optischen Darstellung lediglich ein einziger Bearbeitungskopf 13 gezeigt.According to a second embodiment of the second exemplary embodiment, the movement device 12 for the processing head or heads 13 can be mechanically decoupled from the wall 42 so that both can be moved independently of one another ( 5 ). The machining heads 13 are each connected to a traverse 14 via a swivel arm 18 , a swivel joint 19 and a carriage 17 . In contrast to the first exemplary embodiment, a vertical movement device is provided on the carriage 17, so that the machining head is arranged so that it can move in the vertical direction. In 5 only a single processing head 13 is shown for a simpler visual representation.

Der Bearbeitungskopf 13 weist eine optische Linse 23 auf, um das von ihm abgegebene Lichtstrahlbündel 24 auf die Oberfläche des Pulverbettes zu fokussieren. In der Prozesskammer 2 sind drei Abstandssensoren 52 ortsfest angeordnet. Die Abstandssensoren 52 sind zur elektrooptischen Abstandsmessung zwischen den Abstandssensoren 52 und dem Bearbeitungskopf 13 ausgebildet. Zur Messung des Abstandes zwischen den Abstandssensoren 52 und dem Bearbeitungskopf 13 ist an dem Bearbeitungskopf 13 ein Referenzelement 53, beispielsweise ein Reflektor, insbesondere ein Prismenreflektor, für optische Strahlenbündel 54 angeordnet. ,The processing head 13 has an optical lens 23 in order to focus the light beam 24 emitted by it onto the surface of the powder bed. Three distance sensors 52 are stationarily arranged in the process chamber 2 . The distance sensors 52 are designed for electro-optical distance measurement between the distance sensors 52 and the processing head 13 . To measure the distance between the distance sensors 52 and the processing head 13, a reference element 53, for example a reflector, in particular a prismatic reflector, for optical beams 54 is arranged on the processing head 13. ,

Die Abstandssensoren 52 sind ortsfest aber schwenkbar in der Prozesskammer 2 angeordnet, so dass ein jeweiliges vom Abstandssensor 52 abgegebenes optisches Strahlbündel 54 dem Referenzelement 53 nachgeführt werden kann. Die Abstandssensoren 52 sind mit einer Steuer- und Regelungsvorrichtung 55 verbunden. Aus den drei gemessenen Abständen zwischen dem Bearbeitungskopf 13 und den drei Abstandssensoren 52 kann die räumliche Position des Bearbeitungskopfes 13 exakt bestimmt werden. Mit Hilfe der Steuer- und Regelungsvorrichtung 55 kann der Bearbeitungskopf 13 zielgenau in eine gewünschte Position im dreidimensionalen Raum verfahren werden. Die Positionierung des Bearbeitungskopfes 13 wird über die Abstandsmessungen geregelt.The distance sensors 52 are stationarily but pivotably arranged in the process chamber 2 so that a respective optical beam bundle 54 emitted by the distance sensor 52 can track the reference element 53 . The distance sensors 52 are connected to a control and regulation device 55 . From the three measured distances between the processing head 13 and the three distance sensors 52, the spatial position of the processing head 13 can be determined exactly. With the help of the control and regulation device 55, the machining head 13 can be moved precisely into a desired position in three-dimensional space. The positioning of the processing head 13 is regulated via the distance measurements.

Hierdurch ist es möglich, die Bewegung des Bearbeitungskopfes 13 von der Bewegung der Wandung 42 zu entkoppeln und dennoch das abgegebene Lichtstrahlbündel 24 exakt auf die Oberfläche des Pulverbettes zu fokussieren.This makes it possible to decouple the movement of the processing head 13 from the movement of the wall 42 and still focus the emitted light beam 24 exactly onto the surface of the powder bed.

Vorzugsweise sind an der Wandung 42, insbesondere ihrem oberen Rand, ein oder mehr Referenzelemente 53 vorgesehen, welche von den Abstandssensoren abgetastet werden können, um die Höhe der Wandung 42 zu bestimmen. Hierdurch kann die relative Position des bzw. der Bearbeitungsköpfe 13 und der Wandung 42 erfasst werden.One or more reference elements 53 are preferably provided on the wall 42, in particular its upper edge, which can be scanned by the distance sensors in order to determine the height of the wall 42. In this way, the relative position of the processing head(s) 13 and the wall 42 can be detected.

An Stelle die Höhe der Wandung 42 zu erfassen kann auch die Höhe des Pulverbettes 3 mit einem geeigneten Sensor abgetastet werden. Dann können die Bearbeitungsköpfe 13 direkt bzgl. der Höhe des Pulverbettes 3 ausgerichtet werden.Instead of detecting the height of the wall 42, the height of the powder bed 3 can also be scanned with a suitable sensor. Then the processing heads 13 can be aligned directly with respect to the height of the powder bed 3 .

Der Antrieb, mit dem der Schlitten 17 und das Schwenkgelenk 19 verfahren werden, wird von der Steuer- und Regelungsvorrichtung 55 in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Bearbeitungskopfes 13 gesteuert. Hierfür kann der Bearbeitungskopf 13 langsamer verfahren werden, je näher er seiner Sollposition kommt. Auf diese Weise kann auch mit einer günstigen und an sich nicht sehr exakte Bewegungseinrichtung 12 der Bearbeitungskopf 13 exakt in eine Sollposition überführet werden, wobei die Genauigkeit der Position alleine durch die Abstandsmessung mittels der Abstandssensoren 52 festgelegt wird. Auf diese Weise können die Gesamtkosten des 3D-Druckers 1 gesenkt werden, da die Abstandssensoren 52 kostengünstig sind und gleichzeitig eine kostengünstigere Bewegungseinrichtung 12 bzw. ein kostengünstigerer Antrieb verwendet werden kann.The drive with which the carriage 17 and the swivel joint 19 are moved is controlled by the control and regulation device 55 as a function of the current position of the machining head 13 . For this purpose, the processing head 13 can be moved more slowly the closer it comes to its target position. In this way, the machining head 13 can also be transferred exactly into a desired position with a cheap and not very precise movement device 12 per se Accuracy of the position is determined solely by the distance measurement using the distance sensors 52. In this way, the overall costs of the 3D printer 1 can be reduced since the distance sensors 52 are inexpensive and at the same time a more cost-effective movement device 12 or a more cost-effective drive can be used.

Der in 5 gezeigte Aufbau zur Steuerung und Regelung eines Bearbeitungskopfes 13 kann auch verwendet werden, um andere Komponenten, beispielsweise eine Rakel 9, einen Auftragsspender 39, eine Wandung 42 oder eine beliebige andere bewegliche Komponente mit Hilfe einer Regelschleife zielgenau zu positionieren.the inside 5 The structure shown for controlling and regulating a processing head 13 can also be used to precisely position other components, for example a squeegee 9, an application dispenser 39, a wall 42 or any other movable component with the aid of a control loop.

Im zweiten Ausführungsbeispiel werden optische Abstandssensoren 52 zum Messen der Abstände zwischen den Referenzelementen 53 und den Abstandssensoren 52 verwendet. Derartige Abstandssensoren 52 sind kostengünstig und besitzen eine sehr hohe Auflösung. Sie können mittels Triangulation den Abstand zum Referenzelement 53 bestimmen. Bei der Triangulation wird ein optisches Strahlbündel 54, beispielsweise ein Laserstrahl auf das Messobjekt fokussiert und mit einer daneben im Abstandssensor 52 befindlichen Kamera, einer ortsauflösenden Photodiode oder einer CCD-Zeile beobachtet. Ändert sich die Entfernung des Messobjektes vom Sensor, so ändert sich auch der Winkel, unter dem der Lichtpunkt beobachtet wird und damit die Position seines Abbildes auf dem Fotoempfänger. Aus der Positionsänderung wird mit Hilfe der Winkelfunktionen die Entfernung des Objektes vom Laserprojektor berechnet. Die Entfernungsmessung mittels Triangulation ist sehr einfach und kostengünstig. Bei geringen Anforderungen an die Genauigkeit kann auch die Strahlung einer Leuchtdiode als Lichtstrahlbündel verwendet werden.In the second exemplary embodiment, optical distance sensors 52 are used to measure the distances between the reference elements 53 and the distance sensors 52 . Such distance sensors 52 are inexpensive and have a very high resolution. You can use triangulation to determine the distance to the reference element 53. During the triangulation, an optical bundle of rays 54, for example a laser beam, is focused on the measurement object and observed with a camera located next to it in the distance sensor 52, a spatially resolving photodiode or a CCD line. If the distance between the measurement object and the sensor changes, the angle at which the point of light is observed also changes, and with it the position of its image on the photo receiver. The distance of the object from the laser projector is calculated from the change in position with the help of angle functions. Distance measurement using triangulation is very simple and inexpensive. If the requirements for accuracy are low, the radiation from a light-emitting diode can also be used as the light beam bundle.

Die Entfernungsmessung kann auch durch Messung der Phasenlage erfolgen. Bei der Messung der Phasenlage wird ein optisches Strahlbündel 54, beispielsweise ein Laserstrahl, emittiert. Die Phasenverschiebung des reflektierten Laserstrahls gegenüber dem ausgesandten Strahl ist entfernungsabhängig. Diese Phasenverschiebung kann gemessen und benutzt werden, um die zurückgelegte Distanz zu ermitteln. Die Entfernungsmessung mittels Messung der Phasenlage weist eine hohe Genauigkeit auf.The distance can also be measured by measuring the phase position. When measuring the phase position, an optical beam 54, for example a laser beam, is emitted. The phase shift of the reflected laser beam compared to the emitted beam depends on the distance. This phase shift can be measured and used to determine the distance traveled. The distance measurement by measuring the phase position has a high level of accuracy.

Bei einer Entfernungsmessung über die Laufzeit wird ein zeitlich kurzer Lichtpuls, ein konstanter Lichtstrahl oder eine Lichtmodulation ausgesandt. Die Pulslaufzeit ist die Zeit, die der Lichtstrahl benötigt, um von der Quelle, zu einem Reflektor und wieder zurück zur Quelle zu laufen. Durch Messen dieser Laufzeit kann über die Lichtgeschwindigkeit die Distanz zwischen Quelle und Objekt ermittelt werden. Zur Abstandsmessung können auch Sensoren verwendet werden, die Linien oder Flächen bzw. Ebenen abtasten, wie beispielsweise Stereokameras zur dreidimensionalen Lokalisierung eines oder mehrerer Objekte. Entsprechende Sensoren müssen aufgrund ihres großen Aufnahmebereichs nicht verschwenkbar ausgebildet sein.When measuring distance over the transit time, a short light pulse, a constant light beam or a light modulation is emitted. The pulse transit time is the time it takes for the light beam to travel from the source, to a reflector, and back to the source. By measuring this transit time, the distance between the source and the object can be determined using the speed of light. Sensors that scan lines or areas or planes, such as stereo cameras for the three-dimensional localization of one or more objects, can also be used to measure the distance. Corresponding sensors do not have to be pivotable due to their large recording area.

Vorgenannte Abstandssensoren 52 werden beispielsweise von der Firma Micro-Epsilon hergestellt und vertrieben.The aforementioned distance sensors 52 are manufactured and sold, for example, by the company Micro-Epsilon.

An Stelle von optischen Sensoren können auch andere Sensoren, wie z.B. Ultraschallsensoren oder Sensoren, welche mittels der Laufzeit von Funkwellen den Abstand bestimmen, verwendet werden.Instead of optical sensors, other sensors, such as ultrasonic sensors or sensors that determine the distance using the propagation time of radio waves, can also be used.

Unabhängig von der Art der Sensoren liegt der Vorteil darin, dass die Position der Bearbeitungsköpfe aufgrund der Regelschleife sehr exakt eingestellt werden kann. Dies kann auch zum Bestimmen der Position der lediglich in einer Ebene verfahrbaren Bearbeitungsköpfe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.Regardless of the type of sensor, the advantage is that the position of the processing heads can be set very precisely thanks to the control loop. This can also be used to determine the position of the machining heads that can only be moved in one plane according to the first exemplary embodiment.

Zum zielgenauen Positionieren kann nach dem Start die Ist-Position der beweglichen Komponente, beispielsweise des Bearbeitungskopf 13 erfasst werden (6). Hierzu kann der Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf 13 und dem jeweiligen Abstandssensor 52 gemessen werden. Die Erfassung der Ist-Position erfolgt dabei durch eine Abstandsmessung mit Hilfe der Abstandssensoren 52 aus 5. Aus den drei Abstandsmessungen kann die Ist-Position des Bearbeitungskopfes auf einfache Weise bestimmt werden. Entspricht die Ist-Position der Soll-Position, so ist nicht weiter zu veranlassen und die Bauteilfertigung kann fortgesetzt werden.For precise positioning, the actual position of the movable component, for example the processing head 13, can be recorded after the start ( 6 ). For this purpose, the distance between the processing head 13 and the respective distance sensor 52 can be measured. The actual position is detected by measuring the distance using the distance sensors 52 5 . The actual position of the processing head can be determined in a simple manner from the three distance measurements. If the actual position corresponds to the target position, no further action is required and the component production can be continued.

Die Position der beweglichen Komponente, beispielsweise des Bearbeitungskopfes 13, kann absolut im Raum bestimmt werden. Die Position der beweglichen Komponente kann jedoch auch relativ zu einer weiteren Komponente bestimmt werden. Im letztgenannten Fall wird der Abstand zwischen den beiden Komponenten bestimmt.The position of the movable component, for example the machining head 13, can be determined absolutely in space. However, the position of the movable component can also be determined relative to another component. In the latter case, the distance between the two components is determined.

Die Ist-Position der beweglichen Komponente kann in jeder Raumrichtung bzw. in Bezug auf jede Achse einzeln und nacheinander bis zum Erreichen der Soll-Position geregelt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Position der beweglichen Komponente in allen drei Raumrichtungen bzw. bezüglich aller Achsen gleichzeitig zu regeln.The actual position of the moving component can be controlled individually and sequentially in each spatial direction or in relation to each axis until the target position is reached. However, it is also possible to simultaneously regulate the position of the movable component in all three spatial directions or in relation to all axes.

Die Abstandssensoren 52 können ortsfest in der Prozesskammer 2 des 3D-Druckers 1, angeordnet sein, beispielsweise können die Abstandssensoren 52 über einen Träger mit dem Fundament 44 des 3D-Druckers 1 verbunden sein. Die Abstandssensoren 52 können über eine Abstandsmessung die Position der Oberfläche des Pulverbettes 3 bestimmen und im Anschluss mit Hilfe einer weiteren Abstandsmessung die Position einer beweglichen Komponente, beispielsweise eines Bearbeitungskopfes 13 ermitteln. Der Bearbeitungskopf 13 kann in Abhängigkeit von der Position des Pulverbettes 3, also der Höhe des Pulverbettes 3, in eine Sollposition verfahren werden, um einen erforderlichen Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf 13 und der Oberfläche des Pulverbettes 3 einzustellen. Das Verfahren eines oder mehrerer Bearbeitungsköpfe 13 in ihre Sollposition kann dabei mit Hilfe der oben beschriebenen Steuer- und Regelungsvorrichtung 55 erfolgen. Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere Abstandssensoren 52 mit einem Bearbeitungskopf 13 verbunden bzw. auf diesem angeordnet sind und der Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf 13 und der Pulverbettoberfläche direkt bestimmt wird, um anschließend die Bearbeitungsköpfe 13 auf einen Sollabstand zur Oberfläche des Pulverbettes 3 zu verfahren.The distance sensors 52 can be stationary in the process chamber 2 of the 3D printer 1, anord net, for example the distance sensors 52 can be connected to the foundation 44 of the 3D printer 1 via a carrier. The distance sensors 52 can determine the position of the surface of the powder bed 3 via a distance measurement and then determine the position of a movable component, for example a processing head 13, with the aid of a further distance measurement. Depending on the position of the powder bed 3, ie the height of the powder bed 3, the processing head 13 can be moved into a desired position in order to set a required distance between the processing head 13 and the surface of the powder bed 3. One or more machining heads 13 can be moved to their desired position with the aid of the control and regulation device 55 described above. It is also possible for one or more distance sensors 52 to be connected to or arranged on a processing head 13 and for the distance between the processing head 13 and the powder bed surface to be determined directly in order to then move the processing heads 13 to a target distance from the surface of the powder bed 3 proceedings.

Entspricht die Ist-Position nicht der Sollposition, so wird im Anschluss die Position des Bearbeitungskopfes 13 modifiziert. Hierfür kann ein Antrieb gestartet und die Verfahrgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 13 in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Ist-Position und der Sollposition eingestellt werden. Je kleiner der Abstand zwischen der Ist-Position und der Soll-Position ist, desto geringer kann die Verfahrgeschwindigkeit gewählt werden. Nach einer festgelegten Zeiteinheit und/oder einer definiert zurückgelegten Strecken kann die Ist-Position erneut erfasst und anschließend ggf. modifiziert werden. Es ist auch möglich, die Ist-Position kontinuierlich zu erfassen. Auf diese Weise kann eine geschlossene Regelschleife geschaffen werden. Durch diese Regelung ist es möglich, mit einer einfachen, günstigen und an sich nicht sehr exakte Bewegungseinrichtung 12 den Bearbeitungskopf 13 exakt in eine Sollposition zu überführen. Die Genauigkeit der Positionierung wird alleine durch die Abstandsmessung mittels der Abstandssensoren 52 festgelegt.If the actual position does not correspond to the target position, then the position of the processing head 13 is modified. For this purpose, a drive can be started and the traversing speed of the processing head 13 can be adjusted as a function of the distance between the actual position and the target position. The smaller the distance between the actual position and the target position, the lower the traversing speed that can be selected. After a fixed unit of time and/or a defined distance covered, the actual position can be recorded again and then modified if necessary. It is also possible to record the actual position continuously. In this way, a closed control loop can be created. This regulation makes it possible to move the processing head 13 exactly into a desired position with a simple, inexpensive and not very precise movement device 12 . The accuracy of the positioning is determined solely by the distance measurement using the distance sensors 52 .

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Position der Bearbeitungsköpfe 13 in Abhängigkeit von der Position der verfahrbaren Wandung 42, insbesonderer einer Oberkante und/oder einer waagerechen Oberfläche, eingestellt wird. Hierzu kann wenigstens ein Abstandssensor 52 mit den Bearbeitungsköpfen 13 verbunden oder ortsfest im 3D-Drucker 1 angeordnet sein.In addition, it is also possible for the position of the processing heads 13 to be adjusted as a function of the position of the movable wall 42, in particular an upper edge and/or a horizontal surface. For this purpose, at least one distance sensor 52 can be connected to the processing heads 13 or arranged in a stationary manner in the 3D printer 1 .

Anstelle der Position eines oder mehrerer Bearbeitungsköpfe 13 kann auch die Position einer Traverse 14 oder eine andere Komponente einer Bewegungsrichtung 12, beispielsweise eines Schlittens 17, bestimmt und relativ zu der verfahrbaren Wandung 42 oder der Oberfläche des Pulverbettes 3 positioniert werden. Hierzu kann die Traverse 14 einen oder mehrere Abstandssensoren 52 aufweisen und den Abstand zur Oberfläche des Pulverbettes 3 messen.Instead of the position of one or more processing heads 13, the position of a traverse 14 or another component of a movement direction 12, for example a carriage 17, can be determined and positioned relative to the movable wall 42 or the surface of the powder bed 3. For this purpose, the traverse 14 can have one or more distance sensors 52 and measure the distance to the surface of the powder bed 3 .

Auf die gleiche Weise kann auch eine Rakel 9 relativ zu der Pulverbettoberfläche oder einer verfahrbaren Wandung 42 positioniert werden. Ein oder mehrere Abstandssensoren 52 können dann mit der Rakel 9 verbunden sein und/oder ortsfest im in der Prozesskammer 2 angeordnet sein.A squeegee 9 can also be positioned relative to the powder bed surface or a movable wall 42 in the same way. One or more distance sensors 52 can then be connected to the squeegee 9 and/or arranged in a stationary manner in the process chamber 2 .

Es ist auch möglich, einen Auftragsspender 39 in Abhängigkeit von der Position der verfahrbaren Wandung 42 bzw. der Oberfläche des Pulverbettes 3 zu positionieren. Hierzu kann der Auftragsspender 39 wenigstens einen Abstandssensor 52 aufweise und/oder es kann wenigstens ein Abstandssensor 52 ortsfest in der Prozesskammer 2 des 3D-Druckers 1 angeordnet sein.It is also possible to position an order dispenser 39 depending on the position of the movable wall 42 or the surface of the powder bed 3 . For this purpose, the order dispenser 39 can have at least one distance sensor 52 and/or at least one distance sensor 52 can be arranged stationarily in the process chamber 2 of the 3D printer 1 .

Es kann auch die verfahrbare Wandung 42 relativ zur Oberfläche des Pulverbettes 3 verfahren werden, beispielsweise auf eine Position, die um eine Schichtdicke höher als das Pulverbett 3 liegt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Abstandssensoren 52 ortsfest in der Prozesskammer 2 angeordnet sind und den Abstand zwischen der verfahrbaren Wandung 42 und der Oberfläche des Pulverbettes 3 bestimmen.The movable wall 42 can also be moved relative to the surface of the powder bed 3, for example to a position which is higher than the powder bed 3 by a layer thickness. To this end, it is advantageous if the distance sensors 52 are arranged in a stationary manner in the process chamber 2 and determine the distance between the movable wall 42 and the surface of the powder bed 3 .

Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Vorratszylinder 4 relativ zu einem Bearbeitungstisch zu verfahren. Bei bekannten 3D-Druckern 1 kann auch der Bearbeitungstisch 36, ausgebildet als Produktionskolben 7 geregelt verfahren werden. So kann der Produktionskolben beispielsweise nach der Fertigstellung einer Bauteilschicht um eine definierte Schichtdicke abgesenkt werden, um eine neue Pulverschicht auftragen zu können. Die Abstandssensoren 52 sind dann bevorzugt ortsfest in der Prozesskammer 2 des 3D-Druckers 1 angeordnet.In addition, it is also possible to move a supply cylinder 4 relative to a processing table. In known 3D printers 1, the processing table 36, designed as a production piston 7, can also be moved in a controlled manner. For example, after the completion of a component layer, the production piston can be lowered by a defined layer thickness in order to be able to apply a new layer of powder. The distance sensors 52 are then preferably arranged in a stationary manner in the process chamber 2 of the 3D printer 1 .

Es können auch mehrere bewegliche Komponenten gemeinsam miteinander gekoppelt verfahren werden. So kann beispielsweise eine Rakel 9 zusammen mit einem oder mehreren Bearbeitungsköpfen 13 und/oder gemeinsam mit einem Auftragsspender 39 geregelt auf einen jeweils in vertikaler Richtung erforderlichen Abstand zur Oberfläche des Pulverbettes 3 positioniert werden. Der vertikale Abstand zwischen der Rakel 9 und den Bearbeitungsköpfen 13 und/oder dem Auftragsspender 39 ist dann zu jedem Zeitpunkt gleich.It is also possible for several moving components to be moved together coupled to one another. For example, a squeegee 9 together with one or more processing heads 13 and/or together with an order dispenser 39 can be positioned in a controlled manner at a distance from the surface of the powder bed 3 that is required in each case in the vertical direction. The vertical distance between the squeegee 9 and the processing heads 13 and/or the order dispenser 39 is then the same at all times.

Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform eines dritten Ausführungsbeispiels erläutert. Gleiche Teile des dritten Ausführungsbeispiel sind mit dem gleichen Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Obige Erläuterungen gelten für gleiche Teile, sofern unten keine anderen Ausführungen hierzu gemacht sind.Another embodiment of a third exemplary embodiment is explained below. Identical parts of the third exemplary embodiment are denoted by the same reference symbols as in the first and second exemplary embodiment. The above explanations apply to the same parts, unless other statements are made below.

In der Prozesskammer 2 ist eine Glasplatte 56 horizontal als Tischplatte 37 des Bearbeitungstisches 36 angeordnet. Unterhalb der Glasplatte 56 ist eine Bewegungseinrichtung 12 zum Bewegen einer Vielzahl von Bearbeitungsköpfen 13 vorgesehen.A glass plate 56 is arranged horizontally in the process chamber 2 as a table top 37 of the processing table 36 . A moving device 12 for moving a plurality of processing heads 13 is provided below the glass plate 56 .

Die Bewegungseinrichtung 12 umfasst drei Traversen 14, welche sich unterhalb der Glasplatte 56 quer erstrecken. Die Traversen 14 sind zueinander parallel angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die mittlere Traverse 14 etwas niedriger als die beiden äußeren Traversen 14 angeordnet.The movement device 12 comprises three crossbeams 14 which extend transversely below the glass plate 56 . The traverses 14 are arranged parallel to one another. In the present exemplary embodiment, the middle traverse 14 is arranged somewhat lower than the two outer traverses 14 .

Die Bewegungseinrichtung 12 weist, wie in den 1 und 2 beschrieben, an jeder Traverse 14 zwei Schlitten 17 mit jeweils einem Schwenkarm 18 auf. An den Schwenkarmen 18 ist jeweils wenigstens ein Bearbeitungskopf 13 angeordnet. Der Schwenkarm 18 kann wie in den 3a-3d ausgebildet sein.The movement device 12 has, as in the 1 and 2 described, on each traverse 14 has two carriages 17 each with a swivel arm 18 . At least one machining head 13 is arranged on each of the swivel arms 18 . The swing arm 18 can as in the 3a-3d be trained.

In der Prozesskammer 2 ist oberhalb der Glasplatte ein Stützkörper 57 angeordnet, auf dessen Unterseite 58 das Bauteil gefertigt wird. Die erste Bauteilschicht wird auf der Unterseite 58 gebildet und kann mit dem Stützkörper 57 verbunden sein. Der Stützkörper 57 ist zusammen mit dem Bauteil 31 in vertikaler Bewegungsrichtung 59 verfahrbar bzw. verstellbar. Hierzu kann eine Hebevorrichtung 60 zum Greifen und Anheben des Bauteils 31 vorgesehen sein.In the process chamber 2, a supporting body 57 is arranged above the glass plate, on the underside 58 of which the component is manufactured. The first component layer is formed on the underside 58 and can be connected to the support body 57 . The support body 57 can be moved or adjusted together with the component 31 in the vertical movement direction 59 . For this purpose, a lifting device 60 for gripping and lifting the component 31 can be provided.

Zur generativen Fertigung eines 3D-Bauteils 31 kann Pulver 11 von einem in 6 nicht dargestellten Auftragsspender 39 lediglich auf der gesamten Glasplatte 56 abgelegt werden. Die Glasplatte 53 dient dabei als Auflagefläche für das Pulver 11. Das Pulver kann von einer in 6 nicht dargestellten Rakel 9 glattgestrichen werden, wodurch eine Pulverschicht 61 gebildet wird. Der Stützkörper 57 wird daraufhin auf das Pulver 11 aufgelegt. Anschließend wird das Pulver 11 mithilfe der von den Bearbeitungsköpfen 13 emittierten Lichtstrahlbündel 24 selektiv geschmolzen oder gesintert und zu einer Bauteilschicht verbunden. Die Bauteilschicht kann dann mit dem Stützkörper verbunden sein. Die Bauteilschicht wird anschließend zusammen mit dem Stützkörper 57 angehoben. Die Hebevorrichtung 60 kann dabei zum Greifen und Anheben der Bauteilschicht unterstützend eingesetzt werden. Das nicht verwendete Pulver 11 kann daraufhin von der Glasplatte 56 entfernt werden, um zu verhindern, dass einzelne miteinander verbundene Pulverkörner bei der Fertigung der nächsten Bauteilschicht verwendet werden. Der Auftragsspender 39 kann dann erneut Pulver 11 auf die Glasplatte ablegen und es kann eine erneute Pulverschicht 61 ausgebildet werden. Anschließend wird das Bauteil auf der neuen Pulverschicht 61 abgelegt. Das Pulvermaterial wird aufgeschmolzen oder gesintert, wodurch eine neue Bauteilschicht gebildet wird, die gleichzeitig mit der vorherigen Bauteilschicht verbunden wird. Die vorgenannten Schritte werden wiederholt, bis das Bauteil 31 vollständig gefertigt ist. Das Bauteil 31 wird auf diese Weise von oben nach unten gefertigt.For the additive manufacturing of a 3D component 31, powder 11 of one in 6 Order dispensers 39 (not shown) can only be placed on the entire glass plate 56 . The glass plate 53 serves as a support surface for the powder 11. The powder can be drawn from an in 6 Not shown squeegee 9 are smoothed, whereby a powder layer 61 is formed. The supporting body 57 is then placed on the powder 11 . The powder 11 is then selectively melted or sintered with the aid of the light beams 24 emitted by the processing heads 13 and connected to form a component layer. The component layer can then be connected to the support body. The component layer is then raised together with the supporting body 57 . The lifting device 60 can be used to support the gripping and lifting of the component layer. The unused powder 11 can then be removed from the glass plate 56 in order to prevent individual powder grains which are connected to one another from being used in the manufacture of the next component layer. The order dispenser 39 can then deposit powder 11 again on the glass plate and a new powder layer 61 can be formed. The component is then placed on the new powder layer 61 . The powdered material is melted or sintered, forming a new component layer that is simultaneously bonded to the previous component layer. The above steps are repeated until the component 31 is completely manufactured. The component 31 is manufactured in this way from top to bottom.

BezugszeichenlisteReference List

11
3D-Drucker3D printer
22
Prozesskammerprocess chamber
33
Pulverbettpowder bed
44
Vorratszylinderstorage cylinder
55
Vorratskolbenstorage flask
66
Hubkolben-/ZylindereinheitReciprocating/cylinder unit
77
Produktionskolbenproduction pistons
88th
Hubkolben-/ZylindereinheitReciprocating/cylinder unit
99
Rakelsqueegee
1010
Bewegungsrichtungdirection of movement
1111
Pulverpowder
1212
Bewegungseinrichtungmoving device
1313
Bearbeitungskopfprocessing head
1414
Traversetraverse
1515
Längsseitenflächelong side face
1616
Schienenprofilrail profile
1717
SchlittenSleds
1818
Schwenkarmswivel arm
1919
Schwenkgelenkswivel joint
2020
Schwenkachsepivot axis
2121
Lichtleiterlight guide
2222
EndeEnd
2323
Optische Linseoptical lens
2424
Lichtstrahlbündellight beam
2525
Lichtquellelight source
2626
Lichtleiterlight guide
2727
Reflektorelementreflector element
2828
Reflektorelementreflector element
2929
Durchgangsöffnungpassage opening
3030
Optische Linseoptical lens
3131
3D-Bauteil3D component
3232
Lichtpumpelight pump
3333
Resonatorresonator
3434
Lichtleiterlight guide
3535
Pumplichtpump light
3636
Bearbeitungstischprocessing table
3737
Tischplattetabletop
3838
Temperierkanaltempering channel
3939
Auftragsspenderorder dispenser
4040
Vorratskammerpantry
4141
Auftragsöffnungorder opening
4242
Wandungwall
4343
Hubzylinderlifting cylinder
4444
Fundamentfoundation
4545
Unterkantebottom edge
4646
Randedge
4747
Kragencollar
4848
Sammelbeckenreservoir
4949
Absaugungsuction
5050
Filterfilter
5151
Versorgungsleitungsupply line
5252
Abstandssensordistance sensor
5353
Referenzelementreference element
5454
Strahlbündelbeam bundle
5555
Steuer- und Regelungsvorrichtungcontrol and regulation device
5656
Glasplatteglass plate
5757
Stützkörpersupporting body
5858
Unterseitebottom
5959
Bewegungsrichtungdirection of movement
6060
Hebevorrichtunglifting device
6161
Pulverschichtpowder layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (25)

Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, mit einer Lichtquelle (25) zum Erzeugen eines Lichtstrahlbündels (24), einem Bearbeitungskopf (13), der entweder mit einer Strahlführung an die Lichtquelle (25) gekoppelt ist, so dass das Lichtstrahlbündel (24) zum Bearbeitungskopf (13) geführt wird, oder die Lichtquelle (25) unmittelbar am Bearbeitungskopf (13) angeordnet ist, so dass ein Lichtstrahlbündel (24) vom Bearbeitungskopf (13) auf einen Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, wobei der Bearbeitungskopf (13) beweglich gelagert ist, so dass das Lichtstrahlbündel (24) auf unterschiedliche Stellen im Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bearbeitungsköpfe (13) zum jeweiligen Lenken eines Lichtstrahlbündels (24) auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sind, und die Bearbeitungsköpfe jeweils an einem Schlitten (17) angeordnet sind, welcher entlang einer Traverse (14) verfahrbar ist.Device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, with a light source (25) for generating a light beam (24), a processing head (13) which is coupled to the light source (25) either with a beam guide, so that the light beam (24) is guided to the processing head (13), or the light source (25) is arranged directly on the processing head (13), so that a light beam (24) can be directed from the processing head (13) onto a processing area, the processing head (13) is movably mounted so that the light beam (24) can be directed to different points in the processing area, characterized in that a plurality of processing heads (13) are provided for respectively directing a light beam (24) to the processing area, and the processing heads each are arranged on a carriage (17) which can be moved along a traverse (14). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsköpfe (13) jeweils mittels eines schwenkbaren Schwenkarmes (18) an jeweils einem der Schlitten (17) angeordnet sind.device after claim 1 , characterized in that the processing heads (13) are each arranged by means of a pivotable swivel arm (18) on one of the slides (17). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest entlang den Schwenkarmen (18) die Strahlführung für das jeweilige Lichtstrahlbündel (24) mittels Reflektorelementen (27, 28) ausgebildet ist.device after claim 2 , characterized in that at least along the swivel arms (18) the beam guidance for the respective light beam (24) is formed by means of reflector elements (27, 28). Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkarme (18) aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind und/oder an einem jeden von einer Schwenkachse (20) entfernten Ende ein Reflektorelement (28) zum Lenken des jeweiligen Lichtstrahlbündels (24) auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sind.device after claim 2 or 3 , characterized in that the swivel arms (18) are made of plastic, in particular fiber-reinforced plastic, and/or a reflector element (28) for directing the respective light beam (24) onto the processing area is provided at each end remote from a swivel axis (20). . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den von einer Rotationsachse (20) entfernten freien Enden der Schwenkarme (18) jeweils eine der Lichtquellen (25) oder jeweils ein Resonator (33) eines als Lichtquelle (25) dienenden Lasers angeordnet sind.Device according to one of claims 2 until 4 , characterized in that one of the light sources (25) or one resonator (33) of a laser serving as the light source (25) is arranged on the free ends of the swivel arms (18) remote from an axis of rotation (20). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlführungen vorgesehen und zumindest teilweise als Lichtleiter (21, 26) ausgebildet sind.Device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that a plurality of beam guides are provided and are designed at least partially as light guides (21, 26). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallel zueinander und in einer Ebene angeordnete Traversen (14) vorgesehen sind.Device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that several traverses (14) arranged parallel to one another and in one plane are provided. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Traversen (14) ortsfest angeordnet sind.device after claim 7 , characterized in that the traverses (14) are stationary. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Traverse (14) zumindest zwei unabhängig voneinander verfahrbare Schlitten (17) gelagert sind, wobei ein jeder Schlitten (17) einen Bearbeitungskopf (13) aufweist.Device according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that on each traverse (14) at least two independently movable carriages (17) are mounted, each carriage (17) having a processing head (13). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lichtquellen (25), insbesondere ein Array von Leuchtdioden und/oder Halbleiterlaser, vorgesehen sind, wobei eine jede Lichtquelle (25) einem oder mehreren Bearbeitungsköpfen (13) zugeordnet ist.Device according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that a plurality of light sources (25), in particular an array of light-emitting diodes and/or semiconductor lasers, are provided, each light source (25) being assigned to one or more processing heads (13). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multiplexer zum Verteilen des Lichtstrahlbündels einer der Lichtquellen (25) auf unterschiedliche Strahlführungen, welche zu jeweils einem der Bearbeitungsköpfe (13) führen, vorgesehen ist.Device according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that a multiplexer for distributing the light beam of one of the light sources (25) to different beam guides, which each lead to one of the processing heads (13), is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass mehrere Bearbeitungsköpfe (13) gleichzeitig bewegt und/oder gleichzeitig mit einem Lichtstrahlbündel (24) beaufschlagt werden können.Device according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that a control device is provided which is designed in such a way that a plurality of machining heads (13) can be moved simultaneously and/or a light beam (24) can be applied to them simultaneously. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulverbett (3) vorgesehen ist, das den Bearbeitungsbereich bildet.Device according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that a powder bed (3) is provided, which forms the processing area. Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Bearbeitungstisch (36) mit einer vorzugsweise horizontalen Tischplatte (37), die eine Auflagefläche für ein Pulverbett (3) bildet, wobei der Bearbeitungstisch (36) über eine die Tischplatte (37) zumindest partiell seitlich begrenzende Wandung (42) verfügt, und wobei die Tischplatte (37) und die Wandung (42) gemeinsam den Bearbeitungsbereich definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (42) vorzugsweise senkrecht zur Tischplatte (37) verfahrbar ist.Device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, preferably according to one of Claims 1 until 13 , with a processing table (36) with a preferably horizontal table top (37) which forms a support surface for a powder bed (3), the processing table (36) having a wall (42) at least partially laterally delimiting the table top (37), and wherein the table top (37) and the wall (42) together define the processing area, characterized in that the wall (42) can be moved preferably perpendicularly to the table top (37). Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (42) gemeinsam mit wenigstens einer weiteren Komponente verfahrbar ist, vorzugsweise einer Lichtquelle (25) und/oder einem Bearbeitungskopf (13) und/oder einer Rakel (9) und/oder einem Auftragsspender (39) und/oder einem Vorratszylinder (4).device after Claim 14 , characterized in that the wall (42) can be moved together with at least one other component, preferably a light source (25) and/or a processing head (13) and/or a squeegee (9) and/or an order dispenser (39) and/or a storage cylinder (4). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auftragsspender (39) zum Auftragen von selektiv zu schmelzendem oder zu sinterndem Pulver (11) auf die Tischplatte (37) vorgesehen ist.Device according to one of Claims 1 until 15 , characterized in that an application dispenser (39) for applying powder (11) to be selectively melted or sintered to the table top (37) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sammelvorrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise ausgebildet als Sammelbecken (48), um überschüssiges Pulver (11) aufzunehmen, das aus dem Bearbeitungsbereich gelangt ist.Device according to one of Claims 1 until 16 , characterized in that a collection device is provided, preferably designed as a collection basin (48) to collect excess powder (11) that has escaped from the processing area. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugung (49) und ein Filter (50) vorgesehen sind, um das überschüssige Pulver abzusaugen, zu filtern und wiederverwenden zu können.device after Claim 17 , characterized in that a suction device (49) and a filter (50) are provided in order to be able to suck off the excess powder, filter it and reuse it. Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit wenigstens einer beweglichen Komponente, vorzugsweise einem Bearbeitungskopf (13) und/oder einem Bearbeitungstisch (36) und/oder einer Wandung (42) und/oder einer Rakel (9) und/oder einem Auftragsspender (39), und einem Antrieb zum Verfahren der beweglichen Komponente, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abstandssensor (52) zur vorzugsweise elektrooptischen Entfernungsmessung vorgesehen ist.Device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, preferably according to one of Claims 1 until 18 , with at least one movable component, preferably a processing head (13) and/or a processing table (36) and/or a wall (42) and/or a squeegee (9) and/or an application dispenser (39), and a drive for Method of moving component, characterized in that at least one distance sensor (52) is provided for preferably electro-optical distance measurement. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (52) ortsfest angeordnet ist, um den Abstand zwischen dem Abstandssensor (52) und der beweglichen Komponente zu messen.device after claim 19 , characterized in that the distance sensor (52) is arranged stationary to measure the distance between the distance sensor (52) and the movable component. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Regelungsvorrichtung (55) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass die bewegliche Komponente in Abhängigkeit von der gemessenen Entfernung zwischen dem Abstandssensor (52) und der beweglichen Komponente in eine Sollposition verfahrbar ist.device after claim 19 or 20 , characterized in that a control and regulation device (55) is provided, which is designed such that the movable component can be moved into a desired position depending on the measured distance between the distance sensor (52) and the movable component. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, vorzugsweise drei Abstandssensoren (52) zur Entfernungsmessung zwischen den Abstandssensoren (52) und der beweglichen Komponente vorgesehen sind, um die räumliche Position der beweglichen Komponente zu bestimmen.Device according to one of claims 19 until 21 , characterized in that two, preferably three, distance sensors (52) are provided for distance measurement between the distance sensors (52) and the movable component in order to determine the spatial position of the movable component. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Abstandssensoren (52) und wenigstens zwei bewegliche Komponenten vorgesehen sind, wobei jede Komponente in jeder Position von wenigstens drei Abstandssensoren (52) zur Entfernungsmessung erfassbar ist.Device according to one of claims 19 until 22 , characterized in that at least three distance sensors (52) and at least two movable components are provided, each component being detectable in any position by at least three distance sensors (52) for distance measurement. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder beweglichen Komponente jeweils drei Abstandssensoren (52) zur Entfernungsmessung fest zugeordnet sind.Device according to one of claims 19 until 22 , characterized in that each movable component is permanently assigned three distance sensors (52) for distance measurement. Vorrichtung zum generativen Fertigen von Bauteilen, insbesondere mittels selektiven Schmelzens oder Sinterns, bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Glasplatte (56), deren Oberfläche eine Auflagefläche für Pulver (11) bildet, einem Bearbeitungsbereich oberhalb der Glasplatte (56), einer Lichtquelle (25) zum Erzeugen eines Lichtstrahlbündels (24), einem unterhalb der Glasplatte (56) angeordneten Bearbeitungskopf (13), der entweder mit einer Strahlführung an die Lichtquelle (25) gekoppelt ist, so dass das Lichtstrahlbündel (24) zum Bearbeitungskopf (13) geführt wird, oder die Lichtquelle (25) unmittelbar am Bearbeitungskopf (13) angeordnet ist, so dass ein Lichtstrahlbündel (24) vom Bearbeitungskopf (13) durch die Glasplatte (56) auf den Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, wobei der Bearbeitungskopf (13) beweglich gelagert ist, so dass das Lichtstrahlbündel (24) auf unterschiedliche Stellen im Bearbeitungsbereich gelenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bearbeitungsköpfe (13) zum jeweiligen Lenken eines Lichtstrahlbündels (24) durch die Glasplatte (53) auf den Bearbeitungsbereich vorgesehen sind, wobei die Bearbeitungsköpfe (13) jeweils an einem Schlitten (17) angeordnet sind, welcher entlang einer Traverse (14) verfahrbar ist.Device for the additive manufacturing of components, in particular by means of selective melting or sintering, preferably according to one of Claims 1 until 13 , with a glass plate (56) whose surface forms a supporting surface for powder (11), a processing area above the glass plate (56), a light source (25) for generating a light beam (24), a processing head arranged below the glass plate (56). (13), which is either coupled to the light source (25) with a beam guide so that the light beam (24) is guided to the processing head (13), or the light source (25) is arranged directly on the processing head (13) so that a light beam (24) can be directed from the processing head (13) through the glass plate (56) to the processing area, the processing head (13) being movably mounted so that the light beam (24) can be directed to different points in the processing area, thereby characterized in that a plurality of processing heads (13) are provided for respectively directing a light beam (24) through the glass plate (53) onto the processing area, where in which the processing heads (13) are each arranged on a carriage (17) which can be moved along a traverse (14).
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