CN104640652A - 用于粉末基增材制造的机器和方法 - Google Patents

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Abstract

使用作用于工作区域(4)中的粉末层上的能量束(3)通过烧结或熔融粉末(2)从而增材制造三维制品的机器(1)，所述工作区域的上部通过构造衬里(41)限定，-所述构造衬里(41)固定地安装在框架(40)内，在所述衬里内制造所述制品，所述制品通过制造台(7)支撑，-所述制造台(7)当通过夯锤(31)的盖(32)以竖直平移方式驱动时在所述构造衬里(41)内滑动，-所述夯锤(31)的盖(32)沿着所述衬里的中心轴线设置。根据本发明，所述制造台(7)设置在输送容器(60)内，所述输送容器(60)可移除地设置在所述衬里和所述夯锤(31)之间，-所述机器包括用于使所述输送容器(60)竖直移动从而与所述构造衬里(41)接触的装置，和-所述容器在其顶部和底部处打开使得当所述夯锤(31)致动时，所述夯锤(31)的盖(32)可以使所述台(7)在所述输送容器(60)和所述构造衬里(41)之间转移，所述构造衬里(41)围绕所述台形成构造框架。

Description

用于粉末基增材制造的机器和方法
技术领域
本发明涉及一种用于粉末基增材制造的机器和方法，所述机器和方法通过使用能量束例如电磁辐射(例如激光束)或粒子束(例如电子束)烧结或熔融所述粉末的颗粒。所述粉末基增材制造方法使用能量束或粒子束造成粉状材料的层状物的选定区域的连续的逐层固结，经固结区域对应于三维制品的连续部段。
更具体地，本发明涉及一种用于在增材制造工作站和除去经制造制品的工作站之间输送三维制品的装置和方法，更具体地为采用可互换容器的类型，经制造制品位于所述可互换容器中。
背景技术
文献WO 90/03893描述了使用激光束通过粉状材料的连续的逐层固结制造三维制品的机器，所述机器使用可移动容器。所述容器包括制品支撑板和用于驱动该制品支撑板的竖直平移移动的装置。所述容器沿着在用于粉末的沉积、铺展和压缩的工作站和用激光束处理准备的粉末层的工作站之间的水平轨道移动。该方案的缺点在于如下事实：制品在容器内制造，所述容器额外包括驱动装置，这意味着器更重、更大并且因此更难以输送并且输送成本更高。除此之外，该容器需要非常精确地面对机器的每个工作站设置，因为如果没有非常精确地面对机器的每个工作站设置，存在经制造制品产生几何形状错误的风险。
文献US-6554600-B1公开了允许通过使用激光束烧结粉末制造三维制品的机器的另一个示例。该机器包括建造空间，在所述建造空间内设置可互换容器，所述可互换容器包括建造包封和用于支撑待制造制品的平台。待制造制品在容器内建造，然后在操作结束时从建造空间中移除所述容器。在一个替代形式中，除了包括平台和待制造制品之外，所述容器还包括用于支撑平台和用于平台的平移移动的机构。该构造的缺点在于，待输送的容器的较大体积和重量。在另一个替代形式中，容器的后壁包括竖直狭槽，用于将平台附接至致动平台的竖直平移的侧臂的装置装配至所述狭槽并且通过所述狭槽滑动。该构造的缺点在于，其要求板以悬臂方式被致动，这在致动臂上施加大量应力，特别是当粉末被压缩时或者当建造大尺寸构件时。此外，需要在竖直狭槽处设置复杂的密封装置从而避免粉末从容器中泄漏。除此之外，使平台与容器脱离并且安装新的平台是相当棘手的操作，因为平台需要相对于该容器非常精确地设置。
文献US-7204684-B2提出这样的技术方案，其中支承待制造制品的平台经由可互换容器内的支撑框架而得到安装。平台通过致动设备的钩状物竖直驱动地移动，所述致动设备位于容器外部并且通过穿过在容器的侧壁中形成的竖直通道而与平台接触。为了避免来自容器的粉末污染容器外部的空间，在支撑框架的外周处设置阶段式密封装置。框架因此包括被毡垫密封件覆盖的金属叶片，所述毡垫密封件在每个竖直通道处进行密封。且不说其如前述文献中那样通过悬臂系统致动的事实，该构造的进一步的缺点在于由所述增强的密封体系造成的摩擦，所述摩擦增加平台致动设备的推力负载。
文献US-6824714-B1描述了另一种使用激光烧结增材制造粉末基制品的机器的构造，所述机器包括可移动容器，通过链式传送机将所述可移动容器送至工作区域。所述容器形成用于制品的建造包封并且包括支撑制品的平台。由于其形成制品的建造空间，所述容器需要以高精确度制备。所述机器还包括在可移动容器和工作区域的槽之间和在独立于容器的竖直致动器和支撑平台之间进行联接的装置。为了使得容器正确地设置在机器的工作区域内，这些联接装置需要精密机构，所述精密机构仅当在容器和板之间存在极佳密封时才可以操作。这是因为如果粉末粒子污染容器和板锁定机构，这些机构将变得不可操作。
各种现有技术提议的一个共有问题在于，在可互换容器的生产中需要高精确度。这是因为由于制品实际上在容器内制备，该容器需要非常精密的制造和组装公差，因此增加了其制造成本。
另一个问题在于，当制造制品时由于粉末粒子造成的机器污染。在上述文献WO 90/03893中已经提出一种方案，特别是由于机器合并了抽吸设备，在分布于工作区域的粉末层已经紧实之后所述抽吸设备吸出剩余的粉末残留。然而，在熔融之前进行的所述抽吸存在从已经制备的粉末层中移出粒子的风险并且增加了制造制品所用的时间。
此外，文献DE 10 2006 032 025描述了粉末基增材制造机器，其中通过在底架上安装建造套管并且使其与相应尺寸的活塞组合，在机器的底架内形成制品的建造空间的框架可以减小至小于最初预料的制品的尺寸。所述文献没有描述用于输送制品的可移动容器，因此装载和卸载制品的操作是费力的。
另一种用于修改工作空间的方案描述于文献DE 10 2010 020 416，由于不存在用于输送制品的可移动容器，其存在与前述文献相同的缺点。
文献WO 2007/003244和DE 10 2009 015 130本身描述了允许输送已经在粉末基增材制造机器中制造的制品的可移动容器。所述容器形成用于待制造制品的建造包封，因此所述容器需要非常精确地以非常精密的公差制备。此外，所述容器包括用于制品的建造板的竖直移动的装置，使得输送操作更为困难。
发明内容
因此本发明的目的是减轻上文所述的至少一个缺点并且提出使用能量束进行三维制品的粉末基增材制造的机器和方法，所述机器和方法允许容易地装载和卸载机器的工作空间，同时允许以高精确度和低制造成本制造三维制品。
通过使用作用于工作区域中的粉末层上的能量束通过烧结或熔融粉末从而增材制造三维制品的机器实现这些目的，所述工作区域的上部通过建造套管限定，所述建造套管固定地安装在底架中，在所述套管中制造所述制品，所述制品通过建造板支撑，所述建造板当通过致动气缸的盖以竖直平移方式驱动时在所述建造套管内滑动，所述致动气缸的盖沿着所述套管的中心轴线设置，所述机器的特征在于，所述建造板设置在输送容器内，所述输送容器可移除地设置在所述套管和所述致动气缸之间，所述机器包括用于使所述输送容器竖直移动从而与所述建造套管接触的装置，和所述容器在其顶部和底部处打开使得当所述致动气缸致动时，所述致动气缸的盖可以使所述板在所述输送容器和所述建造套管之间转移，所述建造套管围绕所述板形成建造包封。
本发明的机器因此包括建造套管，所述建造套管的侧壁限定建造包封，在所述建造包封内当连续设置在板上的粉末层凝固时通过使建造板在套管内逐步移动直至获得制品的点从而制造三维制品。所述机器还包括具有建造板的输送容器，在制造操作开始时所述输送容器允许将空板带至机器内并且安装在机器内，并且在制造操作结束时允许从机器中输出经制造制品及其板。所述机器还包括使输送容器竖直移动从而与套管接触的装置。所述容器因此可以容易地插在套管的下方，一旦容器就位，容器可以容易地稳固地挤压机器的建造套管使得粉末因此可以限制在容器内。
根据本发明，所述输送容器可移除地安装在所述建造套管和致动气缸之间，所述建造套管本身相对于机器的底架固定地安装，所述致动气缸致动建造板的竖直平移移动，并且所述致动气缸的轴线与建造套管的开口的中心轴线对齐。开口的中心轴线意指穿过开口的几何中心或穿过板的重心(所述重心相对于该开口完美地位于中心)的轴线。因此，当所述容器插入机器内时，使板相对于致动气缸正确地设置，通过致动气缸将板转移至建造套管内，所述建造套管具有与机器相同的参考系。这允许使用简化的可移除容器，所述可移除容器仅具有输送制品、板和可能的粉末的功能并且其制造公差不如建造套管的制造公差那么精密，同时允许以高精确度制造三维制品。
所述容器和建造套管被设计成各自接收经制造制品，因此它们优选地各自具有至少等于经制造制品的高度。更具体地，形成建造包封的套管的尺寸使得其能够容纳具有最大高度Hmax的制品，而容器需要具有的深度对应于制品高度Hmax加上板的厚度以及板和容器底部之间的剩余空间的厚度。
优选地，致动气缸盖的中心轴线与所述套管的中心轴线对齐，并且设置转位装置用于在所述容器和机器的底架之间转位，并且设置定中心装置用于在板和致动气缸的盖之间定中心。
致动气缸和因此致动气缸的盖位于容器的外部。致动气缸盖沿着机器的参考系与工作套管对齐。板在致动气缸盖上位于中心并且容器本身相对于底架并且因此相对于套管转位，使得组件更容易安装并且促进板相对于工作套管的正确定位。
在一个替代形式中，所述转位装置包括推杆，所述推杆属于固定地安装在底架上的箱体并且与在输送容器的底部中形成的孔合作。
在另一个替代形式中，所述转位装置包括栓钉，所述栓钉在套管的底部边沿上形成并且与在输送容器的顶部边沿上形成的开口合作。
有利地，所述定中心装置包括两个完全对立的孔，所述孔设置在板的底面上并且与设置在致动气缸的盖的正面上的突出部合作。
因此，仅使用两个突出部，特别是一个突出部为棱柱形状并且构成打开定中心特征用于避免板围绕轴线Z(垂直于板的平面的轴线)旋转，完全对立的突出部具有圆柱形状并且构成完整定中心特征用于避免沿着轴线X和Y(属于板的平面的相交轴线)的平移移动，板可以相对于致动气缸的盖完美地位于中心。
优选地，所述板在所述套管内和在所述容器内自由滑动。
可以自由滑动的板意指不具有与建造套管或与容器的内腔接触的外周密封件的板。不存在所述密封件使得有可能避免与套管和容器的内壁的摩擦并且使得有可能降低板致动气缸处的负载。在实验室中进行的测试的过程中发现，对于根据粉末粒径清楚限定的滑动空隙和对于适应于粉末粒径的套管内壁表面粗糙度，活塞可以滑动而滑动间隙不会被粉末粒子堵住。此外，尽管某些粉末粒子(包括最微细的粉末粒子)成功地横越板和套管之间的间隙，这些粉末粒子被设置在下方的可互换容器收集。
有利地，所述板在所述输送容器内滑动的滑动空隙大于所述板在所述套管内滑动的滑动空隙。
滑动空隙意指一方面在套管和板之间留下的间隙，另一方面在容器的内部空间(板在所述空间中移动)和板之间留下的间隙，从而允许板移动。根据本发明，优选围绕板的外周或至少在两个构件最接近的点处测得的在套管和容器之间的滑动空隙大于在容器的内部空间和板之间测得(在板的外周或至少在两个构件最接近的点处测得)的相同空隙。这意味着可以制备具有用于接收板的空间的容器，所述板具有的尺寸大于套管的中心开口的尺寸，因此可以简化容器的制造，板仅需在套管内进行精确引导。
优选地，所述输送容器包括经密封的柔性绑腿，所述绑腿设置在所述板和容器的底部壁之间。
其提供的优点在于，将粉末限制在容器内并且保护机器及其环境不被粉末粒子污染，特别是在板的外周处不存在密封件的情况下。
有利地，所述套管在其外周上包括侧向开口，当容器设置在下方时，所述侧向开口与容器连通。
为了获得均匀沉积在工作区域的整个表面面积上的粉末层，通常将粉末铺展在比工作区域的表面面积更广阔并且因此超过机器的套管的外周延伸一定距离的表面面积上。通过在套管的外周中形成侧向开口，可以通过以密封方式设置在建造套管下方的容器完全地回收铺展的过量粉末。本发明的容器因此具有收集来自制品的制造操作的粉末的功能和从具有经制造制品的机器中输出粉末的功能。
优选地，所述输送容器包括内腔用于接收所述建造板，所述腔被外周通路包围，所述外周通路在其顶部处与所述侧向开口连通。
所述容器因此以箱体的形式制备，所述箱体具有限定外周通路的竖直双壁。这使得有可能将外周粉末储存在容器内并且降低板致动装置上的负载(所述负载受机器结构的反作用)，同时减少容器内腔中的粉末量，由此板能够下降直至容器的底部。外周通路的尺寸(宽度和高度)被设定为使得该通路可以储存在制品的制造过程中已铺展但是未熔融的粉末量。
优选地，所述致动气缸经由中间板驱动所述建造板。
这使得有可能简化建造板的构造并且更容易从容器中移除建造板，例如通过将绑腿的附接装置设置在中间板上和容器底部中。
在本发明的一个优选的替代形式中，所述竖直移动装置包括框架，所述框架以水平平移移动的方式被致动。
所述框架有利地设置在所述容器的下方使得致动气缸穿过所述框架。所述框架的水平平移移动因此不与致动气缸的移动干扰，这意味着(致动气缸和容器的)两个致动和移动可以分离从而实现更大的结构简单性和组件的操作简单性。因此，通过单个构件(即框架)的移动，有可能挤压容器的一个或多个点并且保证容器竖直平移移动从而与套管接触。
在本发明的另一个替代形式中，所述竖直移动装置使用致动气缸在其朝向套管进行的靠近移动中的冲程的一部分。
本发明还提出使用作用于根据本发明的前述任一项权利要求的机器的工作区域中的粉末层上的能量束通过烧结或熔融粉末从而增材制造三维制品的方法，所述工作区域的上部通过固定的建造套管限定，在所述建造套管中制造所述制品，所述制品通过建造板支撑，所述建造板当通过致动气缸的盖以竖直平移方式驱动时在所述建造套管内滑动，所述致动气缸的盖沿着所述套管的中心轴线设置，所述方法的特征在于：
-所述板设置在输送容器内，和
-所述输送容器可移除地设置在所述套管和所述致动气缸之间，
-输送容器竖直移动直至其与建造套管接触，
-所述容器在其顶部和底部处打开，和
-使用所述致动气缸使所述板在所述输送容器和所述建造套管之间转移，所述建造套管围绕所述板形成建造包封。
有利地，本发明的方法包括依次由如下组成的制造步骤：
-将制品支撑板带至所述建造套管的顶部，
-在所述建造板上沉积粉末层，
-使用预先建立的熔融策略熔融粉末粒子，
-逐层重复沉积和熔融步骤同时在所述建造套管内逐渐向下降低所述建造板直至获得所述制品，
-将建造板降低至输送容器的底部，
-移动致动气缸直至其与所述建造板脱离，
-从机器中移除输送容器。
附图说明
通过说明书的剩余部分(所述剩余部分得到如下附图的支持)，将更好地理解本发明：
-图1为根据本发明的机器的横截面的示意图；
-图2为本发明的机器所装配的容器在制品的制造过程中在工作位置下的横截面的示意图；
-图3为本发明的机器所装配的容器在制品制造操作结束时的横截面的示意图，所述容器仍然固定至机器的底架；
-图4为本发明的机器所装配的容器在制品制造操作结束时的横截面的示意图，所述容器与机器的底架脱离并且致动气缸收缩；
-图5至7以立体图和侧视图显示了将容器致动器安装在本发明的机器内的一个示例；
-图8至10显示了本发明的机器所装配的容器的一个实施方式的立体图、纵向截面图和仰视图；
-图11以横截面图显示了本发明的实施方式的一个替代形式中的本发明的机器所装配的容器。
具体实施方式
在各个附图中，相同或相似的元件带有相同的附图标记。因此不有系统地重复描述它们的结构和功能。
图1示意性地显示了用于增材制造构件20的机器1的一个示例性实施方式。如在本申请前文所述，本发明实际上可用于通过使用能量束例如电磁辐射(例如激光束)或粒子束(例如电子束)烧结或全部熔融所述粉末的粒子的所有类型的粉末基增材制造。
能量源(在该情况下为激光源10)发射激光束11，通过检流镜12控制所述激光束11的方向。光学透镜14允许束11聚焦在工作区域4上从而以精确花纹加热粉末顶层2，并且因此选择性地造成粉末熔融。在通过激光束处理一个粉末层之后，建造板7降低一个单位厚度(所述单位厚度对应于粉末层的厚度)并且用新的粉末层覆盖等，从而逐层形成构件20。取决于能量束的类型和所使用的粉末，粉末层的厚度可以从数微米(例如10μm)变化至数百微米(例如500μm＝0.5mm)。当构件20完成时，即当用于建造构件20所需的所有层已经连续凝固时，构件从工作区域中移除。
机器1还包括分层设备50，所述分层设备50允许将新的粉末层施加至工作区域4。图1的分层设备50包括进料斗5和铺展辊6，所述铺展辊6用于在工作区域4上铺展粉末2。进料斗5在其下部处包括计量加入辊8，所述计量加入辊8包括凹槽8a，所述凹槽8a的目的是将精确量或剂量的粉末2从料斗5输送至铺展辊6。分层设备50进一步包括紧实辊9。粉末层的最终厚度因此为两个连续操作的结果。第一厚度通过铺展辊6限定，该厚度随后减小并且通过紧实辊9的作用变得更均匀。紧实辊9随着进料斗5和铺展辊6移动。进料斗5、铺展辊6和紧实辊9被一个或多个托架支托，所述托架能够在粉末储存装置(未示出)和工作区域4之间移动。
工作区域4在机器1的固定底架40内通过套管41限定，建造板7在所述套管41内滑动，该建造板通过致动气缸31以竖直平移的方式驱动，如图1中双头箭头所示。套管41固定至底架40，固定地安装在底架40上或者与底架40一体地制备。套管41具有圆形、方形或矩形或任何其它合适形状的横截面，并且面向激光源10的作用区域设置在底架40内。套管41包括用于使板7穿过的中心开口43和侧向通道或开口42。侧向开口42在套管41的外周在其整个高度上形成，从而允许在分层的过程中移除过量的粉末2。板7具有与套管41相同形状的横截面和与套管41相似的尺寸，板7在套管41内以空隙j1滑动。板7形成用于待建造三维制品的支撑件。套管41构成制品的建造包封并且具有的高度至少等于待建造三维制品的高度加上板7的厚度。
致动气缸31属于平移移动组件30。致动气缸意指升降设备，例如缩放类型或优选包括管状体类型的升降设备，刚性杆在所述管状体内以平移方式移动从而允许在其端部处的移动和速度的传递。致动气缸31可以为液压、气动或电动类型。在本发明的实施方式的一个优选的替代形式中，使用电动致动气缸，可以非常精确地控制所述电动致动气缸的杆的移动。平移移动组件30包括固定至机器的底架40的外部箱体和用于引导致动气缸31的平移移动的装置(图中未示出)。致动气缸31在组件30的外部箱体内在升高位置(图2)和降低位置(图4)之间以平移移动的方式被引导，致动气缸31的盖32旨在与板7接合。为了简化附图并且使附图更清楚，除了致动气缸30之外省略了组件30的各个构件，所述致动气缸30的竖直移动允许更好地描述本发明。
根据本发明，机器1包括输送容器60，在所述输送容器60中设置板7，所述容器设置在套管41下方并且在顶部和底部处打开使得制动气缸31的盖32可以在输送容器60和套管41之间转移板7。输送容器60在套管41下方安装在底架40内，例如通过沿着底架40的水平轨道滑动。在图2中所示的实施方式中，输送容器60包括侧向支承翅片64，所述侧向支承翅片64沿着底架40的水平轨道44滑动直至它们完全邻接，允许面对套管41精确设置。然后通过弹簧承载的推杆81竖直向上推动输送容器60从而稳固地挤压套管41，然后使用锁定设备80将输送容器60保持在该位置，所述锁定设备80包括使推杆81固定原位的装置。输送容器60的外周边沿包括密封件，所述密封件稳固地挤压套管41的对立面从而避免任何粉末离开输送容器60。
输送容器60包括内腔61，板7在所述内腔61中在致动气缸31的作用下以竖直平移的方式移动。内腔61的横截面具有与板7相似的形状和尺寸，板7的外周和内腔61的壁之间的空隙为j2，其中j2>j1。正如在图2和9中清楚可见，输送容器60以具有竖直双壁的箱体的形状制备，内腔61被外周通路62包围并且通过竖直壁68与外周通路62分离。外周通路62在其顶部处打开从而与底架40的开口42连通并且在其底部处封闭从而能够储存粉末2。竖直壁68的拐角为斜切的从而更好地朝向外周通路62引导粉末(板7在该情况下具有圆形或斜切拐角)。外周通路62的横截面大于相应开口42的横截面，外周通路62的尺寸能够储存在制造构件20所需的各个连续分层的过程中回收的所有量的粉末。输送容器60包括外周密封件67从而正面地密封套管41。
根据本发明的一个有利方面，建造板7在套管41内自由滑动，在板的外周上在板和套管41之间不设置密封件。这是因为在实验室中进行的测试的过程中发现，对于套管和板的一定粗糙度值和对于这些构件之间的空隙的一定值，来自工作区域的粉末粒子不会堵住建造套管41的内壁之间的间隙而是允许板7滑动。此外，为了保证将粉末正确地限制在输送容器60内并且保护机器1的其它构件，绑腿70设置在输送容器60的中心部分，绑腿70的底端71固定至内腔61的底部壁63而顶端72固定至板7的底面。
在本发明的一个优选的实施方式中，如图5至7中可见，机器1包括支撑箱体90，所述支撑箱体90固定在机器的底架40上并且将可移除或可移动输送容器60引入所述支撑箱体90。箱体90为平行六面体整体形状并且包括底部壁91、中心圆形通道92、封闭的侧壁和顶部边沿94，所述中心圆形通道92允许致动气缸31穿过，至少一个所述封闭的侧壁能够打开从而允许输送容器60穿过，所述顶部边沿94包括外周密封件95从而针对灰尘密封箱体90。四个推杆96、97通过箱体90的底部壁91突出，所述推杆96、97的竖直轴线设置在具有与通道92相同中心的矩形的拐角中。对角相对的推杆是相同的，两个推杆96各自具有锥形顶端而另两个推杆97各自具有圆柱形顶端。推杆96、97与在输送容器60中形成的相应形状的孔接合，正如下文将解释的。
当框架100本身通过致动器101以水平平移移动的方式驱动时，推杆96、97通过框架100以竖直平移移动的方式移动。更具体地，框架101为矩形形状，框架100的外部轮廓具有与箱体90的基部相似的尺寸。框架100沿着每个纵向侧面装配有凸轮102。凸轮102具有斜道103，安装在推杆96、97的底端处的随动件104沿着所述斜道103行进。凸轮102包括两个平行的斜道103，每个斜道103固定至侧部105的一个侧面。每个推杆96、97的底端装配有两个随动件104，每个随动件104与一个斜道103接触。斜道103为沟槽的形式，所述沟槽切入凸轮的厚度并且结束于柔性凸耳109。凸耳109为柔性梁，所述柔性梁能够吸收多个容器60之间的厚度差异，同时保证稳固地挤压套管41的输送容器60(更具体地为输送容器60的外周密封件67)足够紧固地固定。此外，在制造操作结束时当与底架40脱离时，斜道103允许容器逐渐降低。
在另一个替代形式(未示出)中，斜道103为刚性的，推杆96、97在该情况下设置有高度调节装置从而适应容器的高度并且保证容器保持稳固地挤压机器的套管41。
用于底部滚轴107、107’的四个安装支撑件106突出至箱体90的底部壁91的外部，这些底部滚轴以这样的方式设置使得两个滚轴107、107’与框架100的每个纵向侧部105的底部接触。两个滚轴107为V形滚轴，所述V形滚轴沿着V形轨道滑动从而侧向地引导框架100，另两个滚轴107’本身为与平坦轨道接触的平坦滚轴。顶部滚轴108以这样的方式固定至箱体90的底部壁91使得其挤压框架100的每个侧部105的顶部并且因此补偿该框架组装中的游隙。当由致动器101驱动时，框架100因此相对于箱体90以其水平平移移动的方式被引导。当安装在箱体90内时，致动器101有利地为电动类型并且以这样的方式操作从而锁定输送容器60。
图8至10显示了本发明的输送容器60的一个实施方式，所述输送容器60可以引入箱体90并且与箱体90的推杆96、97合作。正如在图10中清楚可见，底部壁63设置有将输送容器60连接至箱体90的推杆96、97的装置。因此，相对于开口66的中心完全对立的两个突出部各自包括圆形孔111，所述圆形孔111被设计成与锥形端部的推杆96接合从而将输送容器60设置在中心。相对于开口66的中心完全对立的两个另外的突出部各自包括椭圆形孔110，所述孔110被设计成与圆柱形端部的推杆97接合从而使输送容器60相对于箱体90定向。当输送容器60安装在箱体90内时，致动器101控制输送容器60的附接，所述输送容器60然后稳固地挤压套管40。
在本发明的实施方式的一个优选的替代形式中并且如图9中清楚所示，绑腿70通过中间板73固定在输送容器60内。中间板73与致动气缸31的盖32并且与板7(图8至10中未示出)接触并且当致动气缸31在降低位置时倚靠在输送容器60的底部上。用于支撑板7的竖直突出部设置在容器的底部中从而避免绑腿70被压碎。
板7和(如果存在的话)中间板73各自包括使一者相对于另一者并且相对于致动气缸31的盖32定中心的定中心装置98。因此，如图8和10中可见，中间板73包括两个完全对立的孔112、113，所述孔112、113与位于致动气缸31的盖32的正面上的突出部合作。中间板的正面114也设置有与盖32的突出部相同的突出部(第一突出部115在图8中可见，另一个突出部与第一突出部完全对立)从而与位于板7的底面上的孔合作。突出部115具有棱柱形状并且构成打开定中心特征，以用于避免板围绕轴线Z(垂直于板的平面的轴线)旋转，完全对立的突出部具有圆柱形状并且构成完整定中心特征用于避免沿着轴线X和Y(属于板的平面的相交轴线)的平移移动。
图11以在穿过板的对角线的竖直平面上得到的截面图显示了本发明的实施方式的一个替代形式。矩形横截面的工作套管41固定至机器的底架40。输送容器60具有平行六面体整体形状，在引入机器中并且位于工作套管41和致动气缸盖(在该图中未示出)之间的位置下显示。在输送容器60的底部中存在板7和绑腿70，所述板7和绑腿70通过外周支撑板固定并且制动气缸的盖穿过所述外周支撑板。机器包括转位装置99，所述转位装置99允许在制品的制造操作开始之前在容器的安装过程中使输送容器60相对于工作套管41定向。转位装置99包括两个在工作套管41的底部边沿上形成的设置在其对角线上的栓钉120，所述栓钉与在输送容器60的顶部边沿上形成的孔130合作。孔足够深使得其可以储存任何粉末残留而不会阻碍对栓钉120的引导。输送容器60通过移动装置(未示出)竖直移动并且以密封方式挤压工作套管41的底部边沿。举例而言，可以使用致动气缸的冲程的一部分从而使输送容器60朝向工作套管41移动。也设置定中心装置98，特别是两个完全对立的孔112、113(沿着板的相同对角线设置)并且与出于该目的设置在致动气缸31的盖32的正面上的突出部合作。这些突出部有利地为与参考图8至10所述的那些相同的类型。
在操作中，为了开始操作，为机器1提供输送容器60，在所述输送容器60内存在板7，所述板7经由绑腿70直接倚靠在输送容器60的底部上或者在一个替代形式中直接倚靠在中间板73上。输送容器60还包括绑腿70，所述绑腿70以压缩状态设置在容器的底部中。例如通过使输送容器60沿着轨道44滑动进入邻接位置，或者通过将输送容器60设置在推杆96、97上从而将输送容器60设置在套管41的下方。相对于套管41和相对于致动气缸31，容器位于与图4中所示位置相同的位置下。因此，输送容器60的顶部边缘65相对于套管的面对底面45以距离“e”位于工作套管41的下方。当输送容器60相对于机器的底架正确地设置时，使底架相对于套管41锁定的锁定设备80被致动，或者在一个替代形式中，框架100被赋予水平平移移动并且造成推杆96、97产生竖直平移移动从而使输送容器60稳固地挤压套管41，输送容器60在图3中所示的位置下。在构件20的整个制造过程中，输送容器60固定在该位置下。一旦容器固定至底架40，机器的控制装置允许致动气缸31以向上平移移动的方式致动直至致动气缸31的盖32支承板7的底面(或者如果存在的话，支承中间板73的底面)。
优选地，盖32经由真空、出于该目的设置在两个构件中的装置(图中未示出)固定在板7上。建造板7被致动气缸31向上推动，通过机器的控制装置控制，穿过内腔61和建造套管41直至达到与该套管的顶面相同的水平。板7此时准备接收来自分层设备50的粉末层。根据从机器1的控制单元接收的指令，沉积的粉末层通过激光束加热并且在其表面上的精确点处凝固。在第一粉末层凝固之后，板通过致动气缸31驱动从而降低与粉末层厚度相等的距离，使得可以通过新粉末层的沉积和凝固继续制造。在构件20的制造操作结束时，致动气缸31降低并且板7离开工作套管41，致动气缸继续其冲程直至支撑经制造制品的板7位于输送容器60的底部，如图3中所示。致动气缸盖32进一步降低并且与板7脱离。锁定设备80或框架100然后被致动从而使输送容器60与底架40脱离连接，如图4中可见。输送容器60此时可以从底架40中移除并且输送(通过操作者以手动方式，或者优选使用机械装置例如链式传送机、机械臂等以自动方式)至另一个工作站，所述另一个工作站允许从内腔61中回收构件20和板7并且允许回收外周通路62中存在的任何粉末2。
所使用的粉末优选为金属粉末或陶瓷粉末。根据所使用的能量束的类型和目标最终层厚度，粉末的优选粒径可以从数微米(例如5μm)变化至300或400μm。
可以设想本发明的其它替代形式和实施方式而不偏离这些权利要求的范围。

Claims (14)

1.使用作用于工作区域(4)中的粉末层上的能量束(3)通过烧结或熔融粉末(2)从而增材制造三维制品的机器(1)，所述工作区域的上部通过建造套管(41)限定
-所述建造套管(41)固定地安装在底架(40)中，在所述套管中制造所述制品，所述制品通过建造板(7)支撑
-所述建造板(7)当通过致动气缸(31)的盖(32)以竖直平移方式驱动时在所述建造套管(41)内滑动
-所述致动气缸(31)的盖(32)沿着所述套管的中心轴线设置，
所述机器的特征在于，所述建造板(7)设置在输送容器(60)内，所述输送容器(60)能够移除地设置在所述套管和所述致动气缸(31)之间，
-所述机器包括用于使所述输送容器(60)竖直移动从而与所述建造套管(41)接触的装置，和
-所述容器在其顶部和底部处打开使得当所述致动气缸(31)致动时，所述致动气缸(31)的盖(32)能够使所述板(7)在所述输送容器(60)和所述建造套管(41)之间转移，所述建造套管(41)围绕所述板形成建造包封。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述致动气缸盖(32)的中心轴线与所述套管(41)的中心轴线对齐，并且设置转位装置(99)用于在所述输送容器(60)和所述机器的底架(40)之间转位，并且设置定中心装置(98)用于在所述板(7)和所述致动气缸的盖(32)之间定中心。
3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述转位装置(99)包括推杆(96、97)，所述推杆(96、97)属于固定地安装在所述底架(40)上的箱体(90)并且与在所述输送容器(60)的底部中形成的孔(110、111)合作。
4.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述转位装置(99)包括栓钉(120)，所述栓钉(120)在所述套管(41)的底部边沿上形成并且与在所述输送容器(60)的顶部边沿上形成的开口(130)合作。
5.根据权利要求2至4任一项所述的机器，其特征在于，所述定中心装置(98)包括两个完全对立的孔(112、113)，所述孔(112、113)设置在所述板的底面上并且与设置在所述致动气缸(31)的盖(32)的正面上的突出部合作。
6.根据前述权利要求任一项所述的机器，其特征在于，所述板(7)在所述套管(41)内和在所述输送容器(60)内自由滑动。
7.根据前述权利要求任一项所述的机器，其特征在于，所述板(7)在所述输送容器(60)内滑动的滑动空隙大于所述板(7)在所述套管(41)内滑动的滑动空隙。
8.根据前述权利要求任一项所述的机器，其特征在于，所述输送容器(60)包括经密封的柔性绑腿(70)，所述绑腿(70)设置在所述板(7)和所述输送容器(60)的底部壁(63)之间。
9.根据前述权利要求任一项所述的机器，其特征在于，所述套管(41)在其外周上包括侧向开口(42)，当输送容器(60)设置在下方时，所述侧向开口(42)与输送容器(60)连通。
10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述输送容器(60)包括内腔(61)用于接收所述建造板(7)，所述腔被外周通路(62)包围，所述外周通路(62)在其顶部处与所述侧向开口(42)连通。
11.根据前述权利要求任一项所述的机器，其特征在于，所述致动气缸(31)经由中间板(73)驱动所述建造板(7)。
12.根据前述权利要求任一项所述的机器，其特征在于，所述竖直移动装置包括框架(100)，所述框架(100)以水平平移移动的方式被致动。
13.使用作用于根据前述权利要求任一项所述的机器的工作区域(4)中的粉末层上的能量束(3)通过烧结或熔融粉末(2)从而增材制造三维制品的方法，所述工作区域的上部通过如下限定
-固定的建造套管(41)，在所述建造套管(41)中制造所述制品，所述制品通过如下支撑
-建造板(7)，所述建造板(7)当通过如下以竖直平移方式驱动时在所述建造套管(41)内滑动
-致动气缸(31)的盖(32)，所述致动气缸(31)的盖(32)沿着所述套管的中心轴线设置，
所述方法的特征在于：
-所述板(7)设置在输送容器(60)内，和
-所述输送容器(60)能够移除地设置在所述套管(41)和所述致动气缸(31)之间，
-所述输送容器(60)竖直移动直至其与所述建造套管(41)接触，
-所述容器在其顶部和底部处打开，和
-使用所述致动气缸(31)使所述板(7)在所述输送容器(60)和所述建造套管(41)之间转移，所述建造套管(41)围绕所述板(7)形成建造包封。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括依次由如下组成的制造步骤：
-将制品支撑板带至所述建造套管(41)的顶部，
-在所述建造板(7)上沉积粉末层，
-使用预先建立的熔融策略熔融粉末粒子，
-逐层重复沉积和熔融步骤同时在所述建造套管(41)内逐渐向下降低所述建造板(7)直至获得所述制品，
-将所述建造板(7)降低至所述输送容器(60)的底部，
-移动所述致动气缸(31)直至其与所述建造板(7)脱离，
-从所述机器中移除所述输送容器(60)。
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