DE202020004011U1 - Device for the production of at least one metal body using 3D printing - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers (2) mittels 3D-Druck mit wenigstens einem Laser mit einem Laserkopf (5), einer Materialzufuhreinrichtung (8) und einer Bauplattform (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplattform (1) ein Boden (1) eines Behälters zur Aufnahme eines in den Behälter in Schichten einzubringenden Pulvers von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern (3) ist und dass der Behälter wenigstens eine in ihrer Höhe gegenüber dem Boden (1) veränderbare Wand (4) zur Aufnahme der schichtweise in den Behälter eingebrachten Metallpartikel und/oder Metallkörner (3) aufweist, wobei die Wand (4) zur Höhenverstellung mit wenigstens einem Antrieb so verbunden ist, dass die Wand (4) wenigstens die jeweilig einzubringende Schicht von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern (3) überragt, dass der Laserkopf in x- und y-Richtung über den Behälter bewegbar ist und dass der Laserkopf (5) und die Materialzufuhreinrichtung (8) in ihrer Höhe gegenüber dem Boden (1) als Bauplattform (1) des Behälters geführt verfahrbar sind.

Figure DE202020004011U1_0000
Device for producing at least one metal body (2) by means of 3D printing with at least one laser with a laser head (5), a material feed device (8) and a construction platform (1), characterized in that the construction platform (1) has a floor (1) a container for receiving a powder of metal particles and / or metal grains (3) to be introduced into the container in layers, and that the container has at least one wall (4), which is variable in height relative to the base (1), for receiving the layers introduced into the container Has metal particles and / or metal grains (3), the wall (4) being connected to at least one drive for height adjustment in such a way that the wall (4) projects beyond at least the respective layer of metal particles and / or metal grains (3) to be introduced so that the The laser head can be moved over the container in the x and y directions and that the height of the laser head (5) and the material feed device (8) relative to the floor (1) as a construction plan attform (1) of the container are guided.
Figure DE202020004011U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers mittels 3D-Druck mit wenigstens einem Laser, einer Materialzufuhreinrichtung und einer Bauplattform.The invention relates to devices for producing at least one metal body by means of 3D printing with at least one laser, a material feed device and a construction platform.

Ein 3D-Druck ist bekannterweise ein Fertigungsverfahren, wobei Material schichtweise aufgetragen und beispielsweise durch bereichsweises Schmelzen der Schicht dreidimensionale Körper hergestellt werden.As is known, 3D printing is a manufacturing process in which material is applied in layers and, for example, three-dimensional bodies are produced by melting the layer in areas.

So ist beispielsweise durch die Druckschrift DE 199 53 000 C2 ein Verfahren und eine Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern bekannt, wobei Körper maßgenau, konturscharf schnell und mit hoher Dichte herstellbar sind. Dabei werden durch die Verwendung zweier Strahlungsquellen Körper konturscharf durch Sintern oder Schmelzen realisiert. Mittels des ersten Lasers wird die Kontur erzeugt, während der zweite Laser der schnellen Realisierung des Innenraumes dient.For example, through the publication DE 199 53 000 C2 a method and a device for the rapid production of bodies are known, with bodies being able to be produced with precise dimensions, sharp contours, quickly and with high density. By using two radiation sources, bodies are realized with sharp contours by sintering or melting. The contour is generated using the first laser, while the second laser is used to quickly create the interior.

Die Druckschrift DE 699 11 178 T2 beschreibt ein Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Lasersinterung und eine Vorrichtung dafür, wobei Pulver oder Pulvergemisch in einer Hochtemperaturzelle auf eine Temperatur in der Umgebung deren Sintertemperatur erhitzt und die Schicht auf dieser Temperatur gehalten wird. Danach werden Schichtbereiche durch das Einwirken von Laserstrahlen gesintert.The pamphlet DE 699 11 178 T2 describes a method for the rapid production of a prototype by laser sintering and a device therefor, wherein powder or powder mixture is heated in a high-temperature cell to a temperature in the vicinity of the sintering temperature and the layer is kept at this temperature. Thereafter, layer areas are sintered by the action of laser beams.

Durch die Druckschrift DE 11 2014 004 561 T5 ist ein Laserauftragschweißen mit programmierter Strahlgrößenjustierung bekannt. Dabei wird der Laserstrahl verwendet, um pulverförmiges Metall auf einer Oberfläche aufzuschmelzen und zu verfestigen. Der Laserstrahl wird dazu in einem Raster über die mit Pulver bedeckte Oberfläche verfahren, um den Werkstoff über einer Fläche abzuscheiden, die größer als die Grundfläche des Laserstrahls ist.Through the print DE 11 2014 004 561 T5 laser deposition welding with programmed beam size adjustment is known. The laser beam is used to melt and solidify powdered metal on a surface. To do this, the laser beam is moved in a grid over the powder-covered surface in order to deposit the material over an area that is larger than the base area of the laser beam.

Die Druckschrift DE 20 2008 013 569 U1 beinhaltet eine Einrichtung zum Aufbringen von Schichtstrukturen auf wenigstens ein Substrat mittels Laserauftragschweißen. Die Einrichtung besteht aus einer feststehenden Zufuhrvorrichtung für Partikel, einem festplatzierten Scanner für die Laserstrahlen eines Lasers, einer bewegbaren Positioniereinrichtung für das Substrat und einem Datenverarbeitungssystem. Mittels des Scanners werden die Laserstrahlen bereichsweise auf dem Substrat schnell abgelenkt und fokussiert, wobei zugeführte Partikel auf dem Substrat oder bereits entstandene Schweißpunkte geschweißt werden. Damit werden vorbestimmte geschlossene Schichten, Schichten in Linienform, Schichten als Punktraster, dreidimensionale Schichtstrukturen einzeln oder in wenigstens einer Kombination ausgebildet. Das Aufbringen der Schicht erfolgt bereichsweise mittels einer Breitstrahldüse.The pamphlet DE 20 2008 013 569 U1 includes a device for applying layer structures to at least one substrate by means of laser deposition welding. The device consists of a fixed feeding device for particles, a fixed scanner for the laser beams of a laser, a movable positioning device for the substrate and a data processing system. By means of the scanner, the laser beams are quickly deflected and focused in areas on the substrate, with particles fed in being welded onto the substrate or weld points that have already been created. In this way, predetermined closed layers, layers in line form, layers as point grids, three-dimensional layer structures are formed individually or in at least one combination. The layer is applied in certain areas using a wide-jet nozzle.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, große und schwere Metallkörper durch pulverbettbasiertes Lasersintern und/oder Laserschmelzen additiv einfach herzustellen.The invention specified in claim 1 is based on the object of simply adding large and heavy metal bodies by means of powder bed-based laser sintering and / or laser melting.

Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in claim 1.

Die Einrichtungen zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers mittels 3D-Druck mit wenigstens einem Laser, einer Materialzufuhreinrichtung und einer Bauplattform zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass schwere Metallkörper durch pulverbettbasiertes Lasersintern und/oder Laserschmelzen additiv einfach herstellbar sind.The devices for producing at least one metal body by means of 3D printing with at least one laser, a material feed device and a construction platform are characterized in particular by the fact that heavy metal bodies can be easily produced additively by powder bed-based laser sintering and / or laser melting.

Dazu ist die Bauplattform ein Boden eines Behälters zur Aufnahme eines in den Behälter in Schichten einzubringenden Pulvers von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern. Der Behälter weist wenigstens eine in ihrer Höhe gegenüber dem Boden veränderbare Wand zur Aufnahme der schichtweise in den Behälter eingebrachten Metallpartikel und/oder Metallkörner auf, wobei die Wand zur Höhenverstellung mit wenigstens einem Antrieb so verbunden ist, dass die Wand wenigstens die jeweilig einzubringende Schicht von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern überragt. Der Laserkopf ist in x- und y-Richtung über den Behälter bewegbar. Weiterhin sind der Laserkopf und die Materialzufuhreinrichtung in ihrer Höhe gegenüber dem Boden des Behälters geführt verfahrbar.For this purpose, the building platform is a base of a container for receiving a powder of metal particles and / or metal grains to be introduced into the container in layers. The container has at least one height-adjustable wall for receiving the metal particles and / or metal grains introduced into the container in layers, the wall for height adjustment being connected to at least one drive so that the wall has at least the respective layer of Metal particles and / or metal grains surmounted. The laser head can be moved over the container in the x and y directions. Furthermore, the height of the laser head and the material feed device can be moved in a guided manner relative to the bottom of the container.

Vorteilhafterweise besitzt die Einrichtung zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers einen Behälter zur Aufnahme der schichtweise einzubringenden Metallpartikel und/oder Metallkörner mit einem fest fixierten Boden. Ein ansonsten notwendiger absenkbarer Boden wird vermieden. Damit können große und schwere Metallkörper als Bauteile aus Metall durch pulverbettbasiertes Lasersintern und/oder Laserschmelzen erzeugt werden. Der Boden als Bauplattform verbleibt während der Realisierung des Metallkörpers in seiner Position. So können auch Bauteile mit Dimensionen im Kubikmeterbereich mit mehreren Tonnen an Gewicht realisiert werden. Das Austreten der jeweilig aufzubringenden Schicht der Metallpartikel und/oder Metallkörner wird durch die in ihrer Höhe gegenüber dem Boden veränderbare Wand verhindert. Die Höhenverstellung erfolgt dabei jeweils entsprechend der Dicke der aufzubringenden Schicht. Der Metallkörper wird im Metallpulver und/oder in den Metallkörnern so realisiert, dass dieser von Metallpulver und/oder Metallkörnern umgeben ist. Damit wird die Höhenverstellung der Wand gewährleistet. Gleichzeitig wird verhindert, dass sich Bereiche des Bauteils mit Bereichen der Wand durch Sintern oder Schmelzen verbinden. Bei realisiertem Bauteil befindet sich das Bauteil bis auf die Oberseite im Metallpulver und/oder in den Metallkörnern. Die Metallkörner können dazu auch als Schüttgut schichtweise eingebracht werden.The device for producing at least one metal body advantageously has a container for receiving the metal particles and / or metal grains to be introduced in layers with a firmly fixed base. An otherwise necessary lowerable floor is avoided. This means that large and heavy metal bodies can be produced as metal components by powder bed-based laser sintering and / or laser melting. The floor as a construction platform remains in its position during the realization of the metal body. In this way, components with dimensions in the cubic meter range and weighing several tons can be realized. The exit of the respective layer of metal particles and / or metal grains to be applied is prevented by the wall, which can be changed in height relative to the floor. The height adjustment takes place in each case according to the thickness of the layer to be applied. The metal body is implemented in the metal powder and / or in the metal grains in such a way that it is surrounded by metal powder and / or metal grains. This will adjust the height of the wall guaranteed. At the same time, areas of the component are prevented from joining areas of the wall through sintering or melting. When the component is implemented, the component is located in the metal powder and / or in the metal grains except for the upper side. The metal grains can also be introduced in layers as bulk material.

Der so gewählte apparative Aufbau ermöglicht das Erzeugen sehr großer und schwerer Bauteile aus Metall. Ein derartiger Aufbau ist durch eine Kombination eines oder mehrerer Laser und einfachen Achssystemen zum geführten Verfahren des Laserkopfes und der Materialzufuhreinrichtung einfach zu realisieren. Die Achssysteme können dazu als x-, y- und z-Positioniereinrichtungen ausgeführt sein. Durch eine verschiebbare, eine rollbare oder klappbare Wand wird das Entweichen des Metallpulvers und/oder der Metallkörner verhindert. Zur Realisierung des Bauteils sind bis auf die Wand keine zusätzlichen Zwischenwände notwendig. Das Bauteil wird durch das das Bauteil umgebende Metallpulver und/oder die das Bauteil umgebenden Metallkörner in seiner Position gehalten.The apparatus structure selected in this way enables very large and heavy components to be produced from metal. Such a structure can be easily implemented by combining one or more lasers and simple axis systems for the guided movement of the laser head and the material feed device. For this purpose, the axis systems can be designed as x, y and z positioning devices. The escape of the metal powder and / or the metal grains is prevented by a movable, rollable or foldable wall. Apart from the wall, no additional partition walls are necessary to implement the component. The component is held in its position by the metal powder surrounding the component and / or the metal grains surrounding the component.

Zur Höhenverstellung der Wand und zu den Bewegungen des Laserkopfes können die jeweiligen Antriebe mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, welche insbesondere ein Datenverarbeitungssystem sein kann. Während der Realisierung des Bauteils als Metallkörper werden die Wand, der Laserkopf und die Materialzufuhreinrichtung in Baurichtung des Bauteils bewegt.To adjust the height of the wall and to move the laser head, the respective drives can be connected to a control device, which can in particular be a data processing system. During the realization of the component as a metal body, the wall, the laser head and the material feed device are moved in the construction direction of the component.

Der Laser oder mehrere Laser kann/können Laserstrahlführungskomponenten entweder in Form einer Glasfaser/Glasfasern oder wenigstens einem Spiegel aufweisen. Weiterhin kann wenigstens eine Fokussiereinrichtung vorhanden sein. Eine Lasereinheit zur Bestrahlung des Metallpulvers und/oder der Metallkörner kann einen oder mehrere Laserstrahlengänge enthalten und mittels jeweils einer Fokussieroptik pro Strahlengang einen überlagernden Brennfleck hoher Leistung erzeugen. Hierdurch können hohe Leistungen beispielsweise durch Kombination mehrerer Laser und damit mehrerer Laserstrahlen eingesetzt werden, um die Effizienz der Herstellung des Bauteils durch den Einsatz ökonomisch günstiger Laser trotz hoher mittlerer Leistung zu steigern.The laser or a plurality of lasers can have laser beam guidance components either in the form of a glass fiber / glass fibers or at least one mirror. Furthermore, at least one focusing device can be present. A laser unit for irradiating the metal powder and / or the metal grains can contain one or more laser beam paths and, by means of one focusing optics per beam path, can generate a superimposed focal point of high power. In this way, high powers can be used, for example by combining several lasers and thus several laser beams, in order to increase the efficiency of the production of the component through the use of economically favorable lasers despite high average power.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 9 angegeben.Advantageous configurations of the invention are specified in claims 2 to 9.

Die Einrichtung kann vorteilhafterweise eine parallel zum Boden führbare Rakel zur Verteilung der als Pulver eingebrachten Metallpartikel und/oder der als Schüttgut eingebrachten Metallkörner aufweisen. Diese ist mit einer Antriebsvorrichtung zum Führen der Rakel über die Oberfläche der in den Behälter eingebrachten Metallpartikel und/oder Metallkörner und zur Höhenverstellung der Rakel gegenüber dem Boden des Behälters verbunden.The device can advantageously have a doctor blade which can be guided parallel to the floor for distributing the metal particles introduced as powder and / or the metal grains introduced as bulk material. This is connected to a drive device for guiding the doctor blade over the surface of the metal particles and / or metal grains introduced into the container and for adjusting the height of the doctor blade relative to the bottom of the container.

Der Boden kann in einer Ausführungsform mit einer Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung verbunden sein.In one embodiment, the base can be connected to a heating device and / or cooling device.

Der Laserkopf kann mit einer Antriebsvorrichtung so verbunden sein, dass die Rakel und der Laserkopf zusammen in ihrer Höhe gegenüber dem Boden geführt verfahren werden.The laser head can be connected to a drive device in such a way that the doctor blade and the laser head are moved together in their height relative to the floor.

Der Laserkopf kann in einer Ausführungsform beabstandet zu einer Rotationsachse angeordnet sein. Weiterhin ist dieser Laserkopf mit einem Rotationsantrieb so verbunden, dass der Laserkopf um die Rotationsachse rotiert. Damit können die Laserstrahlen in einer gewissen Vorzugsrichtung beispielsweise als Linie überlagert werden, so dass sich eine längere Wechselwirkungszeit der Laserstrahlung mit dem Metallpulver und/oder der Metallkörner ergibt. Hierzu verfügt der Laserkopf über die Rotationsachse, um diagonale Fahrten über das Metallpulverbett und/oder das Metallkörnerbett entlang einer frei wählbaren Vorzugsrichtung zu ermöglichen.In one embodiment, the laser head can be arranged at a distance from an axis of rotation. Furthermore, this laser head is connected to a rotary drive so that the laser head rotates around the axis of rotation. The laser beams can thus be superimposed in a certain preferred direction, for example as a line, so that a longer interaction time of the laser radiation with the metal powder and / or the metal grains results. For this purpose, the laser head has the axis of rotation to enable diagonal journeys over the metal powder bed and / or the metal grain bed along a freely selectable preferred direction.

Die Wand des Behälters kann insbesondere eine verschiebbare, eine aufrollbare oder klappbare Wand sein. Eine klappbare Wand kann so mehrere Segmente aufweisen, die gelenkig miteinander verbunden sein können, so dass diese auf- und zusammenklappbar ist.The wall of the container can, in particular, be a movable, rollable or foldable wall. A foldable wall can thus have several segments which can be articulated to one another so that it can be opened and collapsed.

Die Wand kann aus Segmenten bestehen, die einzeln oder zusammen in ihrer Höhe verstellbar sind.The wall can consist of segments that are individually or collectively adjustable in height.

Die Materialzufuhreinrichtung kann insbesondere eine Breitstrahldüse sein, welche über eine Fördereinrichtung mit einem Reservoir von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern verbunden ist.The material feed device can in particular be a wide jet nozzle which is connected to a reservoir of metal particles and / or metal grains via a conveying device.

Die Einrichtung kann in einer Ausführungsform wenigstens eine Fräseinheit, eine Schleifeinheit und/oder eine Poliereinheit besitzen. Die Fräseinheit, die Schleifeinheit und/oder die Poliereinheit ist mit einer x-, y- und z-Positioniereinrichtung verbunden, so dass die Fräseinheit, die Schleifeinheit und/oder die Poliereinheit in einer Ebene parallel und in der Höhe gegenüber dem Metallkörper geführt verfahrbar ist. Damit kann eine Insitu-Nachbearbeitung der erzeugten Sinterspuren und/oder Schmelzspuren erfolgen.In one embodiment, the device can have at least one milling unit, one grinding unit and / or one polishing unit. The milling unit, the grinding unit and / or the polishing unit is connected to an x-, y- and z-positioning device so that the milling unit, the grinding unit and / or the polishing unit can be moved in a plane parallel and in height relative to the metal body . In this way, the sintering traces and / or melting traces produced can be reworked in situ.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in principle in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigt:

  • 1 eine Einrichtung zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers mittels 3D-Druck.
It shows:
  • 1 a device for the production of at least one metal body by means of 3D printing.

Eine Einrichtung zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers 2 mittels 3D-Druck besteht im Wesentlichen aus wenigstens einem Laser mit einem in x-, y- und z-Richtung bewegbaren Laserkopf 5, einer in ihrer Höhe verfahrbaren Materialzufuhreinrichtung 8, einer Bauplattform 1 in Form eines Bodens 1 eines Behälters mit wenigstens einer in ihrer Höhe gegenüber dem Boden 1 veränderbaren Wand 4 und wenigstens einem Antrieb zur Höhenverstellung der Wand 4.A device for producing at least one metal body 2 by means of 3D printing consists essentially of at least one laser with a laser head that can be moved in the x, y and z directions 5 , a material feed device that can be moved in height 8th , a building platform 1 in the form of a floor 1 a container with at least one at its height relative to the ground 1 changeable wall 4th and at least one drive for adjusting the height of the wall 4th .

Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers 2 mittels 3D-Druck in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows a device for producing at least one metal body 2 using 3D printing in a basic representation.

Die Bauplattform 1 des Metallkörpers 2 in Form eines Bauteils ist der Boden 1 des Behälters zur schichtweisen Aufnahme des einzubringenden Pulvers von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern 3, der feststehend angeordnet ist. Der Behälter besitzt wenigstens eine in ihrer Höhe gegenüber dem Boden 1 veränderbare Wand 4, die zur Höhenverstellung mit dem Antrieb so verbunden ist, dass die Wand 4 wenigstens die jeweilig einzubringende Schicht von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern 3 überragt. Dazu kann die Wand 4 des Behälters eine verschiebbare, aufrollbare/abrollbare oder klappbare Wand 4 sein, die Segmente besitzen oder Module aufweisen kann. Die Segmente sind dazu fest oder beweglich so miteinander verbunden, dass Segmente oder Module zusammen mit dem Boden 1 und der Wand 4 einen dichten in Richtung Laserkopf 5 offenen Behälter ausbilden. Dazu können die Segmente über Drehgelenke 11 miteinander verbunden sein, so dass diese zu Paketen klappbar ist. Die Wand 4 ist dazu mit einem ersten Rahmen 12 verbunden, der in seiner Höhe gegenüber dem Boden 1 als Bauplattform 1 verfahrbar ist.The build platform 1 of the metal body 2 in the form of a component is the floor 1 of the container for receiving the powder of metal particles and / or metal grains to be introduced in layers 3 which is fixedly arranged. The container has at least one height relative to the ground 1 changeable wall 4th that is connected to the drive for height adjustment so that the wall 4th at least the respective layer of metal particles and / or metal grains to be introduced 3 towers. The wall can do this 4th of the container has a sliding, rollable / unrollable or foldable wall 4th that can have segments or modules. For this purpose, the segments are connected to one another in a fixed or movable manner so that the segments or modules together with the floor 1 and the wall 4th a dense one towards the laser head 5 Form open container. For this purpose, the segments can have swivel joints 11 be connected to each other so that they can be folded into packages. The wall 4th comes with a first frame 12 connected, its height relative to the ground 1 as a building platform 1 is movable.

Der Laserkopf 5 ist in x- und y-Richtung über den Behälter und damit dem Boden 1 als Bauplattform 1 bewegbar. Dazu befindet sich dieser in einem zweiten Rahmen 13, der in seiner Höhe sowohl gegenüber dem ersten Rahmen 12 und dem Boden 1 als Bauplattform 1 verfahrbar ist.The laser head 5 is in the x and y directions over the container and thus the floor 1 as a building platform 1 movable. This is located in a second frame 13 that is both in height compared to the first frame 12 and the ground 1 as a building platform 1 is movable.

Die Materialzufuhreinrichtung 8 befindet sich in einem dritten Rahmen 14 zwischen dem ersten Rahmen 12 und dem zweiten Rahmen 13. Der dritte Rahmen 14 ist in seiner Höhe gegenüber dem Boden 1 als Bauplattform 1 geführt verfahrbar. Die Materialzufuhreinrichtung 8 kann so als eine in wenigstens einer Richtung geführt verfahrbare Breitstrahldüse ausgebildet sein, die zum Aufbringen der Schicht von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern 3 entsprechend ausgebildet ist. Darüber hinaus kann diese auch mit einer x- und y-Positioniereinrichtung im dritten Rahmen 14 verbunden sein, so dass die jeweilige Schicht flächig in den Behälter einbringbar ist. Die Breitstrahldüse ist dazu über eine Fördereinrichtung mit einem Reservoir von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern 3 verbunden.The material feeder 8th is in a third frame 14th between the first frame 12 and the second frame 13 . The third frame 14th is at its height from the ground 1 as a building platform 1 guided movable. The material feeder 8th can thus be designed as a wide jet nozzle that can be moved in at least one direction and is used for applying the layer of metal particles and / or metal grains 3 is designed accordingly. In addition, this can also be done with an x and y positioning device in the third frame 14th be connected, so that the respective layer can be introduced flat into the container. For this purpose, the wide jet nozzle is via a conveying device with a reservoir of metal particles and / or metal grains 3 connected.

Zur jeweiligen Bewegung sind die Rahmen 12, 13, 14 mit bekannten Linearantrieben verbunden. Darüber hinaus können die Rahmen 12, 13, 14 an Säulen 15 geführt angeordnet sein. Die Säulen 15 können sich auf einer Grundplatte 16 befinden.The frames are for each movement 12 , 13 , 14th connected to known linear actuators. In addition, the frame 12 , 13 , 14th on pillars 15th be arranged guided. The columns 15th can be on a base plate 16 are located.

Die Einrichtung kann in einer Ausführungsform eine parallel zum Boden 1 führbare Rakel 6 zur Verteilung der als Pulver eingebrachten Metallpartikel und/oder der als Schüttgut eingebrachten Metallkörner 3 aufweisen. Die Rakel 6 ist mit einer Antriebsvorrichtung zum Führen der Rakel 6 über die Oberfläche der in den Behälter eingebrachten Metallpartikel und/oder Metallkörner 3 und zur Höhenverstellung der Rakel 6 gegenüber dem Boden 1 des Behälters verbunden. Die Antriebsvorrichtung kann so aus Linearantrieben bestehen. Die Rakel 6 kann sich auch geführt verfahrbar im dritten Rahmen 13 befinden.In one embodiment, the device can be parallel to the ground 1 guidable squeegee 6th for distributing the metal particles introduced as powder and / or the metal grains introduced as bulk material 3 exhibit. The squeegee 6th is with a drive device for guiding the squeegee 6th over the surface of the metal particles and / or metal grains introduced into the container 3 and to adjust the height of the doctor blade 6th opposite the ground 1 of the container connected. The drive device can thus consist of linear drives. The squeegee 6th can also be guided in the third frame 13 are located.

Der Laserkopf 5 ist über eine Laserfaser 7 mit dem Laser verbunden. Es können auch mehrere Laser über Laserfasern mit dem Laserkopf 5 verbunden sein. Weiterhin kann der Laserkopf 5 in einer Ausführungsform beabstandet zu einer Rotationsachse angeordnet und mit einem Rotationsantrieb so verbunden sein, dass der Laserkopf 5 um die Rotationsachse rotiert.The laser head 5 is via a laser fiber 7th connected to the laser. It can also use multiple lasers via laser fibers with the laser head 5 be connected. Furthermore, the laser head 5 In one embodiment, it can be arranged at a distance from an axis of rotation and connected to a rotary drive so that the laser head 5 rotated around the axis of rotation.

Der Boden 1 des Behälters und damit die Bauplattform 1 kann in einer Ausführungsform oder in Ausführungsformen mit einer Heizeinrichtung 9 und/oder Kühleinrichtung 10 verbunden sein.The floor 1 of the container and thus the building platform 1 can in one embodiment or in embodiments with a heating device 9 and / or cooling device 10 be connected.

Weiterhin kann die Einrichtung in einer Ausführungsform wenigstens eine Fräseinheit, eine Schleifeinheit und/oder eine Poliereinheit besitzen. Diese ist oder sind mit einer x-, y- und z-Positioniereinrichtung verbunden, so dass die Fräseinheit, die Schleifeinheit und/oder die Poliereinheit in einer Ebene parallel und in der Höhe gegenüber dem Metallkörper 2 geführt verfahrbar ist. Die Positioniereinrichtung kann Linearantriebe besitzen.Furthermore, in one embodiment, the device can have at least one milling unit, one grinding unit and / or one polishing unit. This is or are connected to an x, y and z positioning device, so that the milling unit, the grinding unit and / or the polishing unit are parallel in a plane and at the same height as the metal body 2 is guided. The positioning device can have linear drives.

Der Laser und die Antriebe des Ausführungsbeispiels, des Ausführungsbeispiels mit der Ausführungsform oder den Ausführungsformen einzeln oder in Kombination können mit einer Steuereinrichtung beispielsweise in Form eines Datenverarbeitungssystem zur schichtweisen Herstellung des Metallkörpers 2 im Behälter verbunden sein. Darüber hinaus ist bei Vorhandensein des Rotationsantriebs, dieser mit der Steuereinrichtung verbunden.The laser and the drives of the exemplary embodiment, the exemplary embodiment with the embodiment or the embodiments, individually or in combination, can be used with a control device, for example in the form of a data processing system, for manufacturing the metal body in layers 2 be connected in the container. In addition, if the rotary drive is present, it is connected to the control device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19953000 C2 [0003]DE 19953000 C2 [0003]
  • DE 69911178 T2 [0004]DE 69911178 T2 [0004]
  • DE 112014004561 T5 [0005]DE 112014004561 T5 [0005]
  • DE 202008013569 U1 [0006]DE 202008013569 U1 [0006]

Claims (9)

Einrichtung zur Herstellung wenigstens eines Metallkörpers (2) mittels 3D-Druck mit wenigstens einem Laser mit einem Laserkopf (5), einer Materialzufuhreinrichtung (8) und einer Bauplattform (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplattform (1) ein Boden (1) eines Behälters zur Aufnahme eines in den Behälter in Schichten einzubringenden Pulvers von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern (3) ist und dass der Behälter wenigstens eine in ihrer Höhe gegenüber dem Boden (1) veränderbare Wand (4) zur Aufnahme der schichtweise in den Behälter eingebrachten Metallpartikel und/oder Metallkörner (3) aufweist, wobei die Wand (4) zur Höhenverstellung mit wenigstens einem Antrieb so verbunden ist, dass die Wand (4) wenigstens die jeweilig einzubringende Schicht von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern (3) überragt, dass der Laserkopf in x- und y-Richtung über den Behälter bewegbar ist und dass der Laserkopf (5) und die Materialzufuhreinrichtung (8) in ihrer Höhe gegenüber dem Boden (1) als Bauplattform (1) des Behälters geführt verfahrbar sind.Device for producing at least one metal body (2) by means of 3D printing with at least one laser with a laser head (5), a material feed device (8) and a construction platform (1), characterized in that the construction platform (1) has a floor (1) a container for receiving a powder of metal particles and / or metal grains (3) to be introduced into the container in layers, and that the container has at least one wall (4), which is variable in height relative to the base (1), for receiving the layers introduced into the container Has metal particles and / or metal grains (3), the wall (4) being connected to at least one drive for height adjustment in such a way that the wall (4) projects beyond at least the respective layer of metal particles and / or metal grains (3) to be introduced so that the The laser head can be moved over the container in the x and y directions and that the height of the laser head (5) and the material feed device (8) in relation to the floor (1) as a construction Platform (1) of the container are guided. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine parallel zum Boden (1) führbare Rakel (6) zur Verteilung der als Pulver eingebrachten Metallpartikel und/oder der als Schüttgut eingebrachten Metallkörner (3) aufweist und dass die Rakel (6) mit einer Antriebsvorrichtung zum Führen der Rakel (6) über die Oberfläche der in den Behälter eingebrachten Metallpartikel und/oder Metallkörner (3) und zur Höhenverstellung der Rakel (6) gegenüber dem Boden (1) des Behälters verbunden ist.Establishment according to Claim 1 , characterized in that the device has a doctor blade (6) which can be guided parallel to the floor (1) for distributing the metal particles introduced as powder and / or the metal grains (3) introduced as bulk material and that the doctor blade (6) with a drive device for guiding the squeegee (6) is connected via the surface of the metal particles and / or metal grains (3) introduced into the container and for adjusting the height of the squeegee (6) relative to the bottom (1) of the container. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (1) mit einer Heizeinrichtung (9) und/oder Kühleinrichtung (10) verbunden ist.Establishment according to Claim 1 , characterized in that the base (1) is connected to a heating device (9) and / or cooling device (10). Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserkopf (5) mit einer Antriebsvorrichtung so verbunden ist, dass die Rakel (6) und der Laserkopf (5) zusammen in ihrer Höhe gegenüber dem Boden (1) geführt verfahrbar sind.Setup according to the Protection claims 1 and 2 , characterized in that the laser head (5) is connected to a drive device such that the doctor blade (6) and the laser head (5) can be moved together in their height relative to the floor (1). Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserkopf (5) beabstandet zu einer Rotationsachse angeordnet ist und dass der Laserkopf (5) mit einem Rotationsantrieb so verbunden ist, dass der Laserkopf (5) um die Rotationsachse rotiert.Establishment according to Claim 1 , characterized in that the laser head (5) is arranged at a distance from an axis of rotation and that the laser head (5) is connected to a rotary drive so that the laser head (5) rotates around the axis of rotation. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) des Behälters eine verschiebbare, aufrollbare und/oder klappbare Wand (4) ist.Establishment according to Claim 1 , characterized in that the wall (4) of the container is a movable, rollable and / or foldable wall (4). Einrichtung nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) aus Segmenten besteht.Establishment according to Claim 6 , characterized in that the wall (4) consists of segments. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialzufuhreinrichtung (8) eine Breitstrahldüse ist, welche über eine Fördereinrichtung mit einem Reservoir von Metallpartikeln und/oder Metallkörnern (3) verbunden ist.Establishment according to Claim 1 , characterized in that the material feed device (8) is a wide jet nozzle which is connected to a reservoir of metal particles and / or metal grains (3) via a conveying device. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung wenigstens eine Fräseinheit, eine Schleifeinheit und/oder eine Poliereinheit besitzt, dass die Fräseinheit, die Schleifeinheit und/oder die Poliereinheit mit einer x-, y- und z-Positioniereinrichtung verbunden ist, so dass die Fräseinheit, die Schleifeinheit und/oder die Poliereinheit in einer Ebene parallel und in der Höhe gegenüber dem Metallkörper (2) geführt verfahrbar ist.Setup according to the Protection claims 1 and 4th , characterized in that the device has at least one milling unit, a grinding unit and / or a polishing unit, that the milling unit, the grinding unit and / or the polishing unit is connected to an x, y and z positioning device, so that the milling unit, the grinding unit and / or the polishing unit can be moved in a plane parallel and guided in height relative to the metal body (2).
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