WO2009015619A2 - Device for producing three-dimensional objects - Google Patents

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WO2009015619A2 PCT/DE2008/000852 DE2008000852W WO2009015619A2 WO 2009015619 A2 WO2009015619 A2 WO 2009015619A2 DE 2008000852 W DE2008000852 W DE 2008000852W WO 2009015619 A2 WO2009015619 A2 WO 2009015619A2
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Definitions

  • the invention / innovation relates to an apparatus for the production of three-dimensional objects by successive solidification of layers of a powder-shaped building material.
  • the solidification is effected by the action of an electromagnetic radiation, in particular a laser radiation at the respective cross sections of the objects corresponding points, the radiation, in particular laser radiation is controlled by a computer-controlled computer via a powder layer, which is to be consolidated.
  • the device itself has a carrying device for carrying the object with a fixed or height-adjustable support, which has an upper side facing the object. Above the support is provided a coating device for applying layers of the powdered material to the support device or a previously formed layer.
  • the powders may be of different types, it is known to fuse different steel powder, for special areas and powder of other types are used ,
  • the invention has for its object to form a device with the features of the preamble of claim 1 such that it allows end-side machining of relatively elongated prefabricated components. If it is spoken of end, then it is also a two-sided processing of the corresponding components includes.
  • This object is achieved in that the carrier is provided with at least one fürsteckausNeillung through which a particular elongated prefabricated body can be inserted substantially pointing down, are approached at its upwardly facing end by successive solidification of layers of the building material, the three-dimensional sub-object can.
  • prefabricated bodies When talking about elongate, prefabricated bodies, they are long slender parts addressed, which may represent, for example, the shape of screw mandrels, heating or cooling elements for the field of mold making and the like.
  • Such prefabricated bodies can also be prefabricated by a generative process, they are then installed in the prefabricated state, so that an upwardly facing surface in the region of the carrier is arranged, which can then be generatively provided by powder compaction with a partial object.
  • the Naturalsteckaus brieflyung is adapted to receive the elongate body and to fix in its upper part, for which purpose different measures and sealing elements can be provided.
  • a carrier is provided with a plurality of fürsteckaus basicallystead, so that in a single operation a plurality of sub-objects are applied to elongated prefabricated body.
  • the surface of the carrier in the region of the at least one through-hole has a recess into which, for example, a holding insert or a blind insert can be inserted.
  • a holding insert or a blind insert can be inserted.
  • a bottom region of a building chamber which is arranged under the support, is provided with the through-recesses of the housing
  • Extension recesses lie in the vertical direction just below the fürsteckaus strictly traditions so that elongated domes, rods, tubes and the like have vertically downwards and do not run when lowering the support during the construction passage, the elongated prefabricated parts with their lower end to a floor of a building chamber.
  • a base plate of the device arranged at a distance below the bottom region is provided with further extension recesses corresponding to the through-hole recesses. This makes it possible to machine elongated parts up to a length of 50 cm.
  • the through holes in the carrier plate can be sealed with blind inserts if e.g. in a plurality of naturalsteckausappelgeber only one or two fürsteckaus traditions are occupied with elongated objects. Between the holding inserts, the blind inserts or upwardly facing head ends of the elongated prefabricated part and the carrier is a mutual screwing possible as attachment.
  • the carrier can have a plurality of threaded bores or other screw holes around the through-holes.
  • the insertion recesses can advantageously be arranged peripherally around a central support element of the support.
  • the carrier is designed as an exchange carrier, i. can be removed from the central support member of the device, then a carrier provided with fürsteckaus principlestown can be exchanged in a carrier without fürsteckausEnglishept or one with a different arrangement or number of fürsteckausappelgeber. This increases the variability and possible use of the device.
  • a carrier provided with fürsteckausappellus can be exchanged in a carrier without fürsteckausEnglishept or one with a different arrangement or number of naturalsteckausappel. This increases the variability and possible use of the device.
  • a plurality of upper side to be provided with a partial object elongated parts can be pushed through.
  • the central support element is advantageously designed as a zero-point clamping system, so that the carrier can be used easily and positionally secure.
  • the carrier can be both height adjustable, as well as rigidly embedded within the device.
  • the material is applied by means of a screen coater and height-adjustable side walls.
  • an adapter which is fixed in a through-hole that this can also accommodate a plurality of elongated parts and which can be removed together with the finished parts (prefabricated parts plus molded thereon sub-objects) from the carrier.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device with height-adjustable support, in which a carrier is provided with a Quisteckaus Principleung under which in a bottom region of the installation space and in a base plate of the device extension recesses are provided.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a device with non-height-adjustable support, with a centrally arranged through-hole.
  • the device 1 comprises a support device 2 which comprises a height-adjustable support 3, which is fastened in its central region 4 to a central support element 5, which can be moved up and down via a height adjustment drive 6 within a construction chamber, not shown.
  • the building chamber is closed at the bottom by a bottom portion 7, which is connected by a columnar base 8 with a base plate 31 of the device 1.
  • a support device 2 which comprises a height-adjustable support 3, which is fastened in its central region 4 to a central support element 5, which can be moved up and down via a height adjustment drive 6 within a construction chamber, not shown.
  • the building chamber is closed at the bottom by a bottom portion 7, which is connected by a columnar base 8 with a base plate 31 of the device 1.
  • a columnar base 8 with a base plate 31 of the device 1.
  • the support 3 is provided with at least one through-hole 20, through which the elongate prefabricated body 21 can be inserted substantially pointing downwards.
  • the elongated body 21 is formed in the embodiment in the manner of a screw and has a head end 22 which is fixed in the region of the through-hole 20.
  • the surface 10 of the carrier 3 is provided in the region of the through-hole 20 with a recess 23 into which, for example, a holding insert 40 can be used to receive the elongate member 21 or fits into the head end 22 directly.
  • the holding inserts 40 can be replaced by blind inserts 41, so that a conventional surface 10 of the carrier 3 is achieved without recesses. Both the holding inserts 40, as well as the blind inserts 41 close the surface 10 powder-tight.
  • the bottom region 7, which is arranged under the support 3, of the construction chamber not shown in more detail is provided with an extension recess 30 corresponding to the through-hole recess 20 of the support 3.
  • a base plate 31 of the device 1 which is arranged at a distance below the bottom area of the construction chamber, has a further extension recess 32, wherein the extension recess 30 in the bottom area 7 and the further extension recess 32 arranged underneath in the base plate 31 are connected to a shaft 33 pointing vertically downwards, by which prevents powder material that reaches the bottom portion 7 of the building chamber, can come into the machine area, in which eg the height adjustment drive 6 is arranged. It is conceivable to provide under the further extension recess 32 a collecting container which can be emptied after a construction process, if building powder falls through the shaft 33 downwards.
  • the shaft 33 also has a sealing function, since a construction chamber is usually kept under a protective gas atmosphere during the construction process, and the protective gas atmosphere can then extend into the region of the shaft 33 (and optionally into the area of a collecting container).
  • the shaft 33 may be formed, for example, as a flexible hose 34 or as a bellows.
  • FIG. 2 an alternative embodiment of the subject invention is shown, in which the carrier 3 (the machine table) is rigid and thus not BUnverlagerbar formed.
  • the carrier 3 is via fastening means 50 with the Base plate 31 connected.
  • a shaft 33 is arranged, in which a body 21 protrudes at least partially.
  • the body 21 is connected via a holding insert 40 either to the shaft 33 or the carrier 3.
  • the building material 51 is stored in storage containers 52 and fed to the building area 55 either via a conventional coater 53 and / or via a screen coater 54.
  • the walls 56 forming the storage container 52 are vertically displaceable and thus movable relative to the building area 55.
  • the conventional coater 53 is displaceable at least horizontally (arrow B) and the screen coater 54 at least horizontally and vertically (arrow C).
  • the non-consolidated building material 51 which is located within the building area 55, is held within the apparatus 1 either by height-displaceable sidewalls of the building area 55 (not shown) or, for example, by deliberate solidification of the building material 51 in the edge area of the building area 55.
  • Both the contact surfaces of the holding insert 40 with the body 21, and the contact surfaces of the walls 56 with the solidified, the wall 57 of the building area 55 forming contact surfaces are constructed at least powder-tight, for example with the aid of sealing lips.

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Abstract

The invention relates to a device for producing three-dimensional objects by successive consolidation of layers of a pulverulent build-up material, which can be consolidated by means of electromagnetic radiation, in particular laser radiation, at the locations corresponding to the respective object cross sections, wherein the device has a carrying device (2) for carrying the object with a carrier (3) having a top side (10) facing toward the object and wherein a coating device for applying layers of the material to the carrying device (2) or a previously formed layer is provided, and also an irradiating device which is used for irradiating layers of the material at the locations corresponding to the respective object cross section, wherein the carrier (3) is provided with at least one insertion recess (20) through which an especially elongate, prefabricated body (21) can be inserted substantially pointing downward, it being possible for a three-dimensional partial object to be integrally formed on the upwardly pointing end (head end 22) of said body by means of successive consolidation of layers of the build-up material.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen ObjektenDevice for producing three-dimensional objects
Die Erfindung/Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pul verförmigen Aufbaumaterials. Die Verfestigung geschieht durch Einwirkung einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere einer Laserstrahlung an den den jeweiligen Querschnitten der Objekte entsprechenden Stellen, wobei die Strahlung, insbesondere Laserstrahlung mit Hilfe eines Scanners computergesteuert über eine Pulverschicht gelenkt wird, die es zu verfestigen gilt.The invention / innovation relates to an apparatus for the production of three-dimensional objects by successive solidification of layers of a powder-shaped building material. The solidification is effected by the action of an electromagnetic radiation, in particular a laser radiation at the respective cross sections of the objects corresponding points, the radiation, in particular laser radiation is controlled by a computer-controlled computer via a powder layer, which is to be consolidated.
Die Vorrichtung selbst weist eine Tragvorrichtung zum Tragen des Objektes mit einem festen oder höhenverstellbaren Träger auf, der eine dem Objekt zugewandten Oberseite hat. Oberhalb vom Träger ist eine Beschichtungseinrichtung zum Aufbringen von Schichten des pulverförmigen Materials auf die Tragvorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht vorgesehen.The device itself has a carrying device for carrying the object with a fixed or height-adjustable support, which has an upper side facing the object. Above the support is provided a coating device for applying layers of the powdered material to the support device or a previously formed layer.
Derartige Vorrichtungen werden auf dem Gebiet des Rapid Prototypings des Rapid Manufacturings und des Rapid Toolings und damit auch zum Herstellen von Endprodukten verwendet, wobei die Pulver unterschiedlicher Art sein können, es ist bekannt, unterschiedliche Stahlpulver zu verschmelzen, für Sonderbereiche werden auch Pulver anderer Art eingesetzt.Such devices are used in the field of rapid prototyping of rapid manufacturing and rapid tooling and thus also for the production of end products, the powders may be of different types, it is known to fuse different steel powder, for special areas and powder of other types are used ,
Darüber hinaus ist es bekannt geworden, die herzustellenden Objekte nicht insgesamt generativ aufzubauen, d.h. insgesamt durch verfestigtes Pulver, sondern insbesondere formunkritische Teile auf andere Weise zu fertigen, diese in die Baukammer einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes einzusetzen und auf entsprechende Oberflächen generativ weitere Bestandteile der Objekte aufzubauen. Um einen solchen Fall geht es bei der vorliegenden Anmeldung. Bei derartigen Verfahren können z.B. in dem vorgefertigten Teil Kühlkanäle vorgesehen sein, die sich dann in dem generativ aufgebauten Teil der Vorrichtung fortsetzen und dort mit einem speziellen, komplizierten Verlauf versehen werden.Moreover, it has become known not to generatively construct the objects to be produced, i. To produce a total of solidified powder, but in particular formunkritische parts in another way to use them in the building chamber of a device with the features of the preamble and build on corresponding surfaces generative other components of the objects. This is the case with the present application. In such methods, e.g. be provided in the prefabricated part of cooling channels, which then continue in the generatively constructed part of the device and there are provided with a special, complicated course.
Schwierigkeiten bestehen dann, wenn auf relativ lange Teile endseitig ein generativ aufgebauter Abschnitt aufgebaut werden soll. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart auszubilden, daß sie endseitige Bearbeitung von relativ langgestreckten vorgefertigten Bauteilen ermöglicht. Wenn von endseitig gesprochen wird, dann ist damit auch eine beidendseitige Bearbeitung der entsprechenden Bauteile umfaßt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Träger mit wenigstens einer Durchsteckausnehmung versehen ist, durch welche ein insbesondere langgestreckter vorgefertigter Körper im wesentlichen nach unten weisend eingesteckt werden kann, an dessen nach oben weisenden Ende durch sukzessives Verfestigen von Schichten des Aufbaumaterials das dreidimensionale Teilobjekt angefahren werden kann.Difficulties exist when a generatively constructed section is to be built on relatively long parts end. The invention has for its object to form a device with the features of the preamble of claim 1 such that it allows end-side machining of relatively elongated prefabricated components. If it is spoken of end, then it is also a two-sided processing of the corresponding components includes. This object is achieved in that the carrier is provided with at least one Durchsteckausnehmung through which a particular elongated prefabricated body can be inserted substantially pointing down, are approached at its upwardly facing end by successive solidification of layers of the building material, the three-dimensional sub-object can.
Wenn von langgestreckten, vorgefertigten Körpern die Rede ist, dann sind damit lange schlanke Teile angesprochen, die beispielsweise die Form von Schraubdornen, Heiz- oder Kühlelementen für den Bereich des Formenbaus und dergleichen darstellen können. Derartige vorgefertigte Körper können ebenfalls durch ein generatives Verfahren vorgefertigt sein, sie werden dann im vorgefertigten Zustand eingebaut, so daß eine nach oben weisende Fläche im Bereich des Trägers angeordnet ist, die dann generativ durch Pulververfestigung mit einem Teilobjekt versehen werden kann. Die Durchsteckausnehmung ist geeignet, den langgestreckten Körper aufzunehmen und in seinem oberen Bereich zu fixieren, wozu unterschiedliche Maßnahmen und Dichtelemente vorgesehen sein können.When talking about elongate, prefabricated bodies, they are long slender parts addressed, which may represent, for example, the shape of screw mandrels, heating or cooling elements for the field of mold making and the like. Such prefabricated bodies can also be prefabricated by a generative process, they are then installed in the prefabricated state, so that an upwardly facing surface in the region of the carrier is arranged, which can then be generatively provided by powder compaction with a partial object. The Durchsteckausnehmung is adapted to receive the elongate body and to fix in its upper part, for which purpose different measures and sealing elements can be provided.
Vorteilhafterweise ist ein Träger mit einer Mehrzahl von Durchsteckausnehmungen versehen, so daß in einem Arbeitsgang eine Mehrzahl von Teilobjekten auf langgestreckte vorgefertigte Körper aufgebracht werden.Advantageously, a carrier is provided with a plurality of Durchsteckausnehmungen, so that in a single operation a plurality of sub-objects are applied to elongated prefabricated body.
Vorteilhafterweise weist die Oberfläche des Trägers im Bereich der wenigstens einen Durchsteckausnehmung eine Vertiefung auf, in die beispielsweise ein Halteeinsatz oder ein Blindeinsatz einsetzbar ist. Es ist aber auch möglich, den Träger so auszubilden, daß er einen „Kopf des langgestreckten Körpers unmittelbar aufnimmt, so daß der langgestreckte Körper ohne Adapterstück unmittelbar an dem Träger befestigt wird. Zwischen einem nach oben weisenden Kopfende des langgestreckten vorgefertigten Teils und der Ausnehmung im Träger besteht in diesem Fall eine Formabstimmung.Advantageously, the surface of the carrier in the region of the at least one through-hole has a recess into which, for example, a holding insert or a blind insert can be inserted. But it is also possible to form the carrier so that it receives a "head of the elongated body immediately, so that the elongated body is attached without adapter piece directly to the carrier. Between an upwardly facing head end of the elongated prefabricated part and the recess in the carrier in this case is a shape adjustment.
Um besonders lange vorgefertigte Teile bearbeiten zu können, ist ein unter dem Träger angeordneter Bodenbereich einer Baukammer mit zu den Durchsteckausnehmungen desIn order to be able to process prefabricated parts for a particularly long time, a bottom region of a building chamber, which is arranged under the support, is provided with the through-recesses of the housing
Trägers korrespondierenden Verlängerungsausnehmungen versehen. DieseCarrier corresponding extension recesses provided. These
Verlängerungsausnehmungen liegen in Vertikalrichtung genau unter den Durchsteckausnehmungen, so daß langgestreckte Dome, Stäbe, Rohre und dergleichen senkrecht nach unten weisen und beim Absenken des Trägers während des Baufortganges die langgestreckten vorgefertigten Teile nicht mit ihren unteren Ende an einen Boden einer Baukammer anlaufen. Für besonders lange Teile ist es vorgesehen, daß eine mit Abstand unter dem Bodenbereich angeordnete Grundplatte der Vorrichtung mit weiteren zu den Durchsteckausnehmungen korrespondierenden Verlängerungsausnehmungen versehen ist. Dies ermöglicht es, langgestreckte Teile bis zu einer Länge von 50 cm zu bearbeiten.Extension recesses lie in the vertical direction just below the Durchsteckausnehmungen so that elongated domes, rods, tubes and the like have vertically downwards and do not run when lowering the support during the construction passage, the elongated prefabricated parts with their lower end to a floor of a building chamber. For particularly long parts, it is provided that a base plate of the device arranged at a distance below the bottom region is provided with further extension recesses corresponding to the through-hole recesses. This makes it possible to machine elongated parts up to a length of 50 cm.
Die Durchsteckausnehmungen in der Trägerplatte können mit Blindeinsätzen abgedichtet werden, wenn z.B. bei einer Mehrzahl von Durchsteckausnehmungen nur eine oder zwei Durchsteckausnehmungen mit langgestreckten Gegenständen besetzt sind. Zwischen den Halteeinsätzen, den Blindeinsätzen oder nach oben weisenden Kopfenden des langgestreckten vorgefertigten Teiles und dem Träger ist als Befestigung eine gegenseitige Verschraubung möglich.The through holes in the carrier plate can be sealed with blind inserts if e.g. in a plurality of Durchsteckausnehmungen only one or two Durchsteckausnehmungen are occupied with elongated objects. Between the holding inserts, the blind inserts or upwardly facing head ends of the elongated prefabricated part and the carrier is a mutual screwing possible as attachment.
In vorteilhafter Weise kann der Träger um die Durchsteckausnehmungen herum eine Mehrzahl von Gewindebohrungen oder sonstigen Schraublöchern aufweisen.Advantageously, the carrier can have a plurality of threaded bores or other screw holes around the through-holes.
Die Durchsteckausnehmungen können vorteilhafterweise peripher um ein zentrales Trägerelement des Trägers herum angeordnet werden.The insertion recesses can advantageously be arranged peripherally around a central support element of the support.
Wenn der Träger als Austauschträger ausgebildet ist, d.h. von dem zentralen Trägerelement der Vorrichtung abgenommen werden kann, dann kann ein mit Durchsteckausnehmungen versehener Träger in einem Träger ohne Durchsteckausnehmungen oder einen solchen mit einer anderen Anordnung oder Anzahl von Durchsteckausnehmungen ausgetauscht werden. Dies erhöht die Variabilität und Einsatzmöglichkeit der Vorrichtung. In eine Durchsteckausnehmung können auch eine Mehrzahl von oberseitig mit einem Teilobjekt zu versehenen langgestreckten Teilen durchgesteckt werden.If the carrier is designed as an exchange carrier, i. can be removed from the central support member of the device, then a carrier provided with Durchsteckausnehmungen can be exchanged in a carrier without Durchsteckausnehmungen or one with a different arrangement or number of Durchsteckausnehmungen. This increases the variability and possible use of the device. In a Durchsteckausnehmung a plurality of upper side to be provided with a partial object elongated parts can be pushed through.
Das zentrale Trägerelement ist vorteilhafterweise als Nullpunktspannsystem ausgebildet, so daß der Träger einfach und positioniersicher eingesetzt werden kann.The central support element is advantageously designed as a zero-point clamping system, so that the carrier can be used easily and positionally secure.
Der Träger kann sowohl höhenverstellbar, als auch starr innerhalb der Vorrichtung eingebettet sein. Beispielsweise erfolgt bei einem starr angeordneten Träger der Materialauftrag mittels eines Siebbeschichter und höhenverstellbaren Seitenwänden. - A -The carrier can be both height adjustable, as well as rigidly embedded within the device. For example, in a rigidly arranged carrier, the material is applied by means of a screen coater and height-adjustable side walls. - A -
Es gilt für einen Adapter, der in einer Durchsteckausnehmung fixiert wird, daß dieser auch eine Mehrzahl von langgestreckten Teilen aufnehmen kann und die zusammen mit den fertiggestellten Teilen (vorgefertigte Teile zzgl. daran angeformte Teilobjekte) vom Träger entnommen werden können.It applies to an adapter which is fixed in a through-hole that this can also accommodate a plurality of elongated parts and which can be removed together with the finished parts (prefabricated parts plus molded thereon sub-objects) from the carrier.
Es ist aber auch möglich, den Träger gemeinsam mit den daran befestigten fertiggestellten Objekten und den daran angeordneten langgestreckten Teilen durch Herausziehen der Teile aus den Verlängerungsausnehmungen nach oben aus dem Bauraum zu entnehmen. Dies ermöglicht es, einen Träger mit vielen Objekten zu versehen und den Träger mit einen vorbereiteten Austauschträger auszutauschen, an dem bereits eine Mehrzahl von langgestreckten Körpern befestigt ist, die dann in einem nachfolgenden Bauvorgang mit Teilobjekten versehen werden.But it is also possible to remove the carrier together with the finished objects attached thereto and the elongate parts arranged thereon by pulling the parts out of the extension recesses upwards out of the installation space. This makes it possible to provide a carrier with many objects and replace the carrier with a prepared exchange carrier, to which a plurality of elongated bodies is already attached, which are then provided in a subsequent construction process with sub-objects.
Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigenThe invention is explained in more detail with reference to advantageous embodiments in the drawing figures. These show
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit höhenverstellbarem Träger, bei welcher ein Träger mit einer Durchsteckausnehmung versehen ist, unter der in einem Bodenbereich des Bauraumes und in einer Grundplatte der Vorrichtung Verlängerungsausnehmungen vorgesehen sind;Figure 1 is a schematic representation of a device with height-adjustable support, in which a carrier is provided with a Durchsteckausnehmung under which in a bottom region of the installation space and in a base plate of the device extension recesses are provided.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit nicht höhenverstellbarem Träger, mit einem zentral angeordneten Durchsteckteil.Fig. 2 is a schematic representation of a device with non-height-adjustable support, with a centrally arranged through-hole.
Zunächst wird auf Zeichnungsfigur 1 Bezug genommen. Die Vorrichtung 1 weist eine Tragvorrichtung 2 auf, die einen höhenverstellbaren Träger 3 umfaßt, der in seinem Mittelbereich 4 an einem zentralen Trägerelement 5 befestigbar ist, das über einen Höhenverstellantrieb 6 innerhalb einer nicht dargestellten Baukammer nach oben und unten verfahren werden kann. Die Baukammer ist unten durch einen Bodenbereich 7 abgeschlossen, der durch eine säulenartige Basis 8 mit einer Grundplatte 31 der Vorrichtung 1 verbunden ist. Selbstverständlich sind zur Lagerung eines Bauraumes auch andere Konstruktionen denkbar.First, reference is made to drawing Figure 1. The device 1 comprises a support device 2 which comprises a height-adjustable support 3, which is fastened in its central region 4 to a central support element 5, which can be moved up and down via a height adjustment drive 6 within a construction chamber, not shown. The building chamber is closed at the bottom by a bottom portion 7, which is connected by a columnar base 8 with a base plate 31 of the device 1. Of course, other constructions are conceivable for storage of a space.
Ebenfalls nicht dargestellt, ist eine Vorrichtung zur Erzeugung insbesondere einer Laserstrahlung, d.h. ein Laser, dessen Strahl über eine nicht dargestellte Scannereinrichtung computergesteuert auf die nach oben weisende Oberfläche 10 des Trägers 3 gerichtet werden kann. Um aufgabengemäß langgestreckte Teile an ihrem einen Ende mit einem Teilobjekt generativ versehen zu können, ist der Träger 3 mit wenigstens einer Durchsteckausnehmung 20 versehen, durch die der langgestreckte vorgefertigte Körper 21 im wesentlichen nach unten weisend eingesteckt werden kann. Der langgestreckte Körper 21 ist beim Ausführungsbeispiel nach Art einer Schraube ausgebildet und weist ein Kopfende 22 auf, das im Bereich der Durchsteckausnehmung 20 befestigt ist.Also not shown, is a device for generating in particular a laser radiation, ie a laser, the beam of which can be directed via a scanner device, not shown, computer controlled on the upwardly facing surface 10 of the support 3. In order to be able to generatively provide elongated parts at one end with a part object, the support 3 is provided with at least one through-hole 20, through which the elongate prefabricated body 21 can be inserted substantially pointing downwards. The elongated body 21 is formed in the embodiment in the manner of a screw and has a head end 22 which is fixed in the region of the through-hole 20.
Die Oberfläche 10 des Trägers 3 ist im Bereich der Durchsteckausnehmung 20 mit einer Vertiefung 23 versehen, in die beispielsweise ein Halteeinsatz 40 zur Aufnahme des langgestreckten Teils 21 eingesetzt werden kann oder in die direkt das Kopfende 22 hineinpaßt. Die Halteeinsätze 40 können durch Blindeinsätze 41 ausgewechselt werden, damit wird eine herkömmliche Oberfläche 10 des Trägers 3 ohne Ausnehmungen erreicht. Sowohl die Halteeinsätze 40, als auch die Blindeinsätze 41 schließen die Oberfläche 10 pulverdicht ab.The surface 10 of the carrier 3 is provided in the region of the through-hole 20 with a recess 23 into which, for example, a holding insert 40 can be used to receive the elongate member 21 or fits into the head end 22 directly. The holding inserts 40 can be replaced by blind inserts 41, so that a conventional surface 10 of the carrier 3 is achieved without recesses. Both the holding inserts 40, as well as the blind inserts 41 close the surface 10 powder-tight.
Wie in Figur 1 deutlich zu sehen, ist der unter dem Träger 3 angeordnete Bodenbereich 7 der nicht näher dargestellten Baukammer mit einer zu der Durchsteckausnehmung 20 des Trägers 3 korrespondierende Verlängerungsausnehmung 30 versehen. Eine unter dem Bodenbereich der Baukammer mit Abstand angeordnete Grundplatte 31 der Vorrichtung 1 weist eine weitere Verlängerungsausnehmung 32 auf, wobei die Verlängerungsausnehmung 30 im Bodenbereich 7 und die darunter angeordnete weitere Verlängerungsausnehmung 32 in der Grundplatte 31 mit einem senkrecht nach unten weisenden Schacht 33 verbunden sind, durch welchen verhindert wird, daß Pulvermaterial, das auf den Bodenbereich 7 der Baukammer gelangt, in den Maschinenbereich kommen kann, in welchem z.B. der Höhenverstellantrieb 6 angeordnet ist. Es ist denkbar, unter der weiteren Verlängerungsausnehmung 32 einen Auffangbehälter vorzusehen, der nach einem Bauvorgang entleert werden kann, falls Baupulver durch den Schacht 33 nach unten fällt.As can clearly be seen in FIG. 1, the bottom region 7, which is arranged under the support 3, of the construction chamber not shown in more detail is provided with an extension recess 30 corresponding to the through-hole recess 20 of the support 3. A base plate 31 of the device 1, which is arranged at a distance below the bottom area of the construction chamber, has a further extension recess 32, wherein the extension recess 30 in the bottom area 7 and the further extension recess 32 arranged underneath in the base plate 31 are connected to a shaft 33 pointing vertically downwards, by which prevents powder material that reaches the bottom portion 7 of the building chamber, can come into the machine area, in which eg the height adjustment drive 6 is arranged. It is conceivable to provide under the further extension recess 32 a collecting container which can be emptied after a construction process, if building powder falls through the shaft 33 downwards.
Der Schacht 33 hat darüber hinaus noch eine abdichtende Funktion, da in der Regel eine Baukammer beim Bauvorgang unter einer Schutzgasatmosphäre gehalten wird, die Schutzgasatmosphäre kann sich dann bis in den Bereich des Schachtes 33 (und gegebenenfalls in den Bereich eines Auffangbehälters) erstrecken. Der Schacht 33 kann beispielsweise als flexibler Schlauch 34 oder als Faltenbalg ausgebildet sein.The shaft 33 also has a sealing function, since a construction chamber is usually kept under a protective gas atmosphere during the construction process, and the protective gas atmosphere can then extend into the region of the shaft 33 (and optionally into the area of a collecting container). The shaft 33 may be formed, for example, as a flexible hose 34 or as a bellows.
In Zeichnungsfigur 2 ist eine alternative Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, bei dem der Träger 3 (der Maschinentisch) starr und damit nicht höhenverlagerbar ausgebildet ist. Der Träger 3 ist über Befestigungsmittel 50 mit der Grundplatte 31 verbunden. In einer Ausnehmung des Trägers 3 ist ein Schacht 33 angeordnet, in den ein Körper 21 zumindest bereichsweise hineinragt. Der Körper 21 ist über einen Halteeinsatz 40 entweder mit dem Schacht 33 oder dem Träger 3 verbunden. Oberhalb des Kopfendes 22 des Körpers 21 ist ein bereits aus verfestigtem Pulver bestehender Bereich 24 auf den Körper 21 aufgebaut. Das Baumaterial 51 wird in Vorratsbehältern 52 bevorratet und entweder über einen herkömmlichen Beschichter 53 und/oder über einen Siebbeschichter 54, dem Baubereich 55 zugeführt. Im Fall des herkömmlichen Beschichters 53 sind die den Vorratsbehälter 52 bildenden Wandungen 56 höhenverlagerbar und damit relativ zu dem Baubereich 55 bewegbar. Der herkömmliche Beschichter 53 ist zumindest horizontal (Pfeil B) und der Siebbeschichter 54 zumindest horizontal und vertikal (Pfeil C) verlagerbar. Das nicht verfestigte Baumaterial 51, das sich innerhalb des Baubereichs 55 befindet, wird entweder durch höhenverlagerbare Seitenwandungen des Baubereichs 55 (nicht dargestellt) oder beispielsweise durch eine gezielte Verfestigung des Baumaterials 51 im Randbereich des Baubereichs 55 vor unkontrolliertem Verlagern innerhalb der Vorrichtung 1 gehalten.In drawing figure 2, an alternative embodiment of the subject invention is shown, in which the carrier 3 (the machine table) is rigid and thus not höhenverlagerbar formed. The carrier 3 is via fastening means 50 with the Base plate 31 connected. In a recess of the carrier 3, a shaft 33 is arranged, in which a body 21 protrudes at least partially. The body 21 is connected via a holding insert 40 either to the shaft 33 or the carrier 3. Above the head end 22 of the body 21, a region 24 already made of solidified powder is built up on the body 21. The building material 51 is stored in storage containers 52 and fed to the building area 55 either via a conventional coater 53 and / or via a screen coater 54. In the case of the conventional coater 53, the walls 56 forming the storage container 52 are vertically displaceable and thus movable relative to the building area 55. The conventional coater 53 is displaceable at least horizontally (arrow B) and the screen coater 54 at least horizontally and vertically (arrow C). The non-consolidated building material 51, which is located within the building area 55, is held within the apparatus 1 either by height-displaceable sidewalls of the building area 55 (not shown) or, for example, by deliberate solidification of the building material 51 in the edge area of the building area 55.
Sowohl die Berührflächen des Halteeinsatzes 40 mit dem Körper 21, als auch die Berührflächen der Wandungen 56 mit dem verfestigten, die Wandung 57 des Baubereichs 55 bildenden Berührflächen sind zumindest pulverdicht konstruiert, beispielsweise unter Zuhilfenahme von Dichtungslippen. Both the contact surfaces of the holding insert 40 with the body 21, and the contact surfaces of the walls 56 with the solidified, the wall 57 of the building area 55 forming contact surfaces are constructed at least powder-tight, for example with the aid of sealing lips.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vorrichtung1 device
2 Tragvorrichtung2 carrying device
3 Träger3 carriers
4 Mittelbereich v. 34 mid-range v. 3
5 Trägerelement5 carrier element
6 Höhenverstellantrieb6 height adjustment drive
7 Bodenbereich7 floor area
8 Basis8 base
10 Oberfläche v. 310 surface v. 3
20 Durchsteckausnehmung20 push-through recess
21 Körper21 bodies
22 Kopfende22 head end
23 Vertiefung23 deepening
24 Bereich v. 2124 area v. 21
30 Verlängerungsausnehmung v. 730 extension recess v. 7
31 Grundplatte v. 131 base plate v. 1
32 Verlängerungsausnehmung v. 3132 extension recess v. 31
33 Schacht33 shaft
34 Schlauch34 hose
40 Halteeinsatz40 holding insert
41 Blindeinsatz41 dummy insert
50 Befestigungsmittel50 fasteners
51 Baumaterial51 building material
52 Vorratsbehälter52 reservoir
53 Beschichter53 coater
54 Siebbeschichter54 screen coater
55 Baubereich55 construction area
56 Wandung v. 5256 wall v. 52
57 Wandung v. 5557 wall v. 55
A Pfeil v. 56A arrow v. 56
B Pfeil v. 53B arrow v. 53
C Pfeil v. 54 C arrow v. 54

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung verfestigbaren1. Device for the production of three-dimensional objects by successive solidification of layers of a pulverulent, solidified by means of electromagnetic radiation, in particular laser radiation
Aufbaumaterials an den den jeweiligen Querschnitten der Objekte entsprechendenConstruction material at the respective cross sections of the objects corresponding
Stellen, wobei die Vorrichtung eine Tragvorrichtung (2) zum Tragen des Objektes mit einem Träger (3) mit einer dem Objekt zugewandten Oberseite (10) aufweist und eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen von Schichten des Materials auf dieWherein the apparatus comprises a support device (2) for supporting the object with a support (3) having an upper side (10) facing the object, and a coating device for applying layers of the material to the object
Tragvorrichtung (2) oder eine zuvor gebildete Schicht vorgesehen ist, sowie eineCarrying device (2) or a previously formed layer is provided, as well as a
Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen von Schichten des Materials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen dient,Irradiation device for irradiating layers of the material at the locations corresponding to the respective cross-section of the object,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Träger (3) mit wenigstens einer Durchsteckausnehmung (20) versehen ist, durch welche ein insbesondere langgestreckter, vorgefertigter Körper (21) im wesentlichen nach unten weisend einsteckbar ist, an dessen nach oben weisenden Ende (Kopfende 22) durch sukzessives Verfestigen von Schichten des Aufbaumaterials ein dreidimensionales Teilobjekt anformbar ist.the carrier (3) is provided with at least one push - through recess (20) through which a particularly elongated, prefabricated body (21) can be inserted substantially downwardly, at its upwardly pointing end (head end 22) by successive solidification of layers of the Aufbaumaterials a three-dimensional sub-object is formable.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Träger (3) eine Mehrzahl von Durchsteckausnehmungen (20) aufweist.the carrier (3) has a plurality of Durchsteckausnehmungen (20).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,3. Apparatus according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
die Oberfläche (10) des Trägers (3) im Bereich der wenigstens einenthe surface (10) of the carrier (3) in the region of at least one
Durchsteckausnehmung (20) eine Vertiefung (23) aufweist. Through recess (20) has a recess (23).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,4. Apparatus according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
in die Vertiefung (23) ein Halteeinsatz (40) zur Aufnahme des langgestreckten Teils (21) einsetzbar ist.in the recess (23) is a holding insert (40) for receiving the elongate member (21) can be inserted.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,5. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
in die Vertiefung (23) ein nach oben weisendes Kopfende (22) des langgestreckten vorgefertigten Körpers (21) einsetzbar ist, auf welches das Teilobjekt durchin the recess (23) an upwardly facing head end (22) of the elongated prefabricated body (21) can be inserted, on which the part object by
Verfestigung von pulverförmigem Material aufbringbar ist.Solidification of powdered material can be applied.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,6. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Träger (3) höhenverstellbar ist und ein unter dem Träger (3) angeordneter Bodenbereich (7) einer Baukammer mit zu den Durchsteckausnehmungen (20) des Trägers (3) korrespondierenden Verlängerungsausnehmungen (30) versehen ist.the support (3) is height-adjustable, and a bottom region (7) of a building chamber arranged below the support (3) is provided with extension recesses (30) corresponding to the through-recesses (20) of the support (3).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,7. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
eine mit Abstand unter dem Bodenbereich (7) angeordnete Grundplatte (31) der Vorrichtung (1) mit zu den Durchsteckausnehmungen (20) korrespondierenden weiteren Verlängerungsausnehmungen (32) versehen ist.a base plate (31) of the device (1) arranged at a distance below the base region (7) is provided with further extension recesses (32) corresponding to the through-hole recesses (20).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß8. Device according to one of the preceding claims 6 and 7, characterized in that
zwischen den Verlängerungsausnehmungen (30) und den weiteren Verlängerungsausnehmungen (32) ein Schacht (33) angeordnet ist.between the extension recesses (30) and the further extension recesses (32) a shaft (33) is arranged.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,9. Apparatus according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Schacht (33) gasdicht ausgebildet mit der Baukammer verbunden ist.the shaft (33) formed gastight connected to the building chamber.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,10. Apparatus according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Schacht (33) als flexibler Schlauch oder als Faltenbalg ausgebildet ist.the shaft (33) is designed as a flexible hose or as a bellows.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,11. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
die Durchsteckausnehmungen (20) mit Blindeinsätzen (41) abdichtbar sind.the Durchsteckausnehmungen (20) with blind inserts (41) are sealable.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 - 11,12. Device according to one of the preceding claims 4 - 11,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
die Halteeinsätze (40) oder Blindeinsätze (41) im Bereich der Durchsteckausnehmungen (20) mit dem Träger (3) verschraubbar sind.the holding inserts (40) or blind inserts (41) can be screwed to the carrier (3) in the region of the through-holes (20).
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß13. Device according to one of the preceding claims 4 - 12, characterized in that
die nach oben weisenden Seiten der Halteeinsätze (40) oder Blindeinsätze (41) in verschraubtem Zustand mit der Oberseite des Trägers (3) fluchten.the upwardly facing sides of the holding inserts (40) or blind inserts (41) in the screwed state with the top of the carrier (3) are aligned.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,14. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Träger (3) eine Mehrzahl von Gewindebohrungen aufweist.the carrier (3) has a plurality of threaded bores.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,15. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
die Durchsteckausnehmungen (20) peripher um ein zentrales Trägerelement (5) des Trägers (3) herum angeordnet sind.the insertion recesses (20) are arranged peripherally around a central support element (5) of the support (3).
16 Vorrichtung nach Anspruch 14,16 Apparatus according to claim 14,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
das zentrale Trägerelement (5) als Nullpunktspannsystem ausgebildet ist.the central carrier element (5) is designed as zero-point clamping system.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,17. Device according to claim 15 or 16,
gekennzeichnet durchmarked by
eine kreisförmige Anordnung einer Mehrzahl von Durchsteckausnehmungen (20).a circular arrangement of a plurality of Durchsteckausnehmungen (20).
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
der Träger (3) als Austauschträger ausgebildet ist und ein mit Durchsteckausnehmungen (20) versehener Träger (3) in einen Träger (3) ohne Durchsteckausnehmungen (20) oder einer anderen Anordnung und/oder Anzahl von Durchsteckausnehmungen (20) austauschbar ist.the carrier (3) is designed as a replacement carrier and a carrier (3) provided with through-holes (20) is exchangeable in a carrier (3) without through-holes (20) or another arrangement and / or number of through-holes (20).
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,19. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
in eine Durchsteckausnehmung (20) eine Mehrzahl von oberseitig mit einem Teilobjekt zu versehenden langgestreckten Körpern (21) durchsteckbar ist.a plurality of elongated bodies (21) to be provided on the upper side with a partial object can be pushed through into a through-insertion recess (20).
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,20. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
in einem Halteeinsatz (40) eine Mehrzahl von vorbereiteten langgestreckten Körpern (21) befestigbar ist.in a holding insert (40) a plurality of prepared elongate bodies (21) can be fastened.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,21. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der vorgefertigte langgestreckte Körper (21) wenigstens einen Kanal zurthe prefabricated elongated body (21) at least one channel for
Durchleitung eines Mediums aufweist, der sich in dem durch das generative Verfahren am oberen Ende des vorgefertigten Teils (21) angebrachten Teilobjekt fortsetzt.Passing through a medium that continues in the sub-object attached by the generative method at the upper end of the prefabricated part (21).
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
die Durchsteckausnehmung (20) eine langgestreckte Form aufweist.the through-hole (20) has an elongated shape.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,23. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
die die Durchsteckausnehmung (20) umgebende Vertiefung (23) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.the indentation (20) surrounding recess (23) has a substantially rectangular cross-section.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,24. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Träger (3) gemeinsam mit den daran befestigten fertiggestellten Teilobjekten und den langgestreckten Körpern (21) durch Herausziehen der Körper aus den Verlängerungsausnehmungen (30, 32) nach oben aus dem Bauraum entnehmbar ist.the support (3), together with the completed sub-objects attached thereto and the elongate bodies (21), can be removed from the installation space by pulling the bodies out of the extension recesses (30, 32) upwards.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,25. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
ein mit langgestreckten Körpern (21) vorbestückter Träger (3) durch Einführen der Körper in die Verlängerungsausnehmungen (30, 32) von oben in die Vorrichtung (1) einsetzbar ist. a carrier (3) pre-equipped with elongate bodies (21) can be inserted from above into the device (1) by inserting the bodies into the extension recesses (30, 32).
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