CN105050800A - 用于针对添加制造借助于低压使粉末床稳定的方法 - Google Patents

Abstract

<b>用于针对添加的制造方法通过低压使粉末床（2）稳定的装置（10）以及方法，其中该装置包括：-至少在一侧敞开的容器（1），包括底部、至少一个侧壁以及容器开口；-在底部中或者底部上方的以及/或者在至少一个侧壁中的过滤器（3），其中由过滤器（3）占据的面相应于底部或侧壁的面，并且其中该过滤器（3）基本上透不过围绕粉末床（2）的粉末；以及-在容器（1）的底部处的以及/或者在容器（1）的侧壁处的或者在过滤器（3）的背对容器开口的侧面上的接口（4），其中调整该接口（4），从而能够连接到抽吸泵上，使得布置在容器（1）中的粉末床（2）通过由抽吸泵产生的低压朝过滤器（3）进行挤压并且得到稳定。</b>

Description

用于针对添加制造借助于低压使粉末床稳定的方法

技术领域

本发明涉及添加的制造方法的领域以及原型制造（ Protoypensfertigung ）或者说快速原型设计（ Rapid Prototyping ）的领域。

背景技术

用于添加制造的方法与如铣削、钻孔以及腐蚀的减法的区别在于，其将材料融合成一个部件。为此，材料必须处于其本身没有确定形状却可以置于一种形状的状态中。如可揉捏的物块、膏、粉末、液体等原材料满足该目的。在直观的理解中，可揉捏的物块以及膏可形成一种结构，而在粉末和液体中情况并非直接是如此。通常在粉末中借助于辅助材料、例如粘结剂实现颗粒的结合。液体、例如可流动的颗粒悬浮物可以通过干燥或者从液体向固体的相过渡稳定地用于构造一种结构。一类早期的用于添加制造的方法形成了基于粉末的方法，其中粉末颗粒堆叠成通常 50 到 200 μ m 厚的层，并且在每个所述层中借助于局部施加粘结剂或者借助于由激光射线引起的局部熔化相互连接。基于粘结剂的粉末方法在美国剑桥（ Cambrige ）的麻省理工学院（ Massachusetts Institute of Technology ）和基于激光的粉末方法在美国奥斯汀 (Austin) 的德州大学（ University of Texas ）在上世纪 80 年代末 90 年代初得到发展，并且作为 3D 打印或者说选择性激光烧结得到公开。两种方法目前在当时很多的添加制造方法之间找到其固定的位置并且在制成的部件数量方面无疑属于当前主要的方法。除了连续优化基于所述两个方法的技术之外，在 30 年里自其发明起在 3D 打印或者说选择性激光烧结中没有出现重要的进一步发展。

在基于作为粉末的原料的分层构造的添加制造方法中，包围在粉末床中的结构（部件）的稳定是有问题的。如至今为止基于粉末的方法的重要问题实际上在于，粉末床、也就是所有通过层结构堆叠的然而没有结合成部件的粉末材料在构造过程（ Aufbauprozess ）中没有足够地支撑所包围的结构（部件）。在涂覆新的粉末层时，已经固化的结构能够在粉末床中移动，这导致结构中的缺陷直至该结构的完全损耗。出于该原因，在基于粉末的添加的制造技术中除了有待制造的部件之外，利用相应的制造技术额外构造所谓的支撑结构。该支撑结构将有待构造的部件与工作平台锚固并且由此将其固定在设备的结构空间的坐标系中。

此外，当要实现特别复杂的几何形状时，需要支撑结构。在真正的添加的制造过程之后，支撑结构的除去需要额外的处理步骤，该处理步骤是耗时的并且几乎不能自动化，并且因此阻碍如其可以通过添加制造而实现的独立制造。由此提出了大体上使粉末床稳定的任务，可以完全放弃支撑结构，然而不影响制造过程本身，并且对于不妨碍从粉末床中取出部件更重要。具有相互粘结的颗粒的粉末床例如阻碍从粉末床中简单地取出部件。尤其在部件的难以接近的位置处除去不属于部件的粉末会是有问题的。最后一点特别即使在除去支撑结构时也是非常有问题的，并且会在设计用于基于粉末的添加制造的部件时引起明显的限制。

在构造过程之后必须将支撑结构与真正的部件分开。该过程是耗时的并且几乎不能自动化。

发明内容

借助于下面所描述的技术可以在最大程度上回避该问题。通过使用真空泵以及多孔的、在其上堆叠粉末层用于构造过程（ Bauprozess ）的平台在粉末床处施加低压。施加低压会在粉末床中建立压降并且通过原则上多孔的粉末床吸收空气或者相应特别输入的生产气体。由此产生的气流可以将沿着气流方向、也就是沿着构造平台的方向作用的额外的力作用到每个单个粉末颗粒上。由此固定各个颗粒并且使粉末床稳定。因为包括构造平台和粉末床的系统是多孔的，所以一旦不再维持低压、也就是例如停止真空泵时，则压力梯度快速减小。由此能够接通气流并且避免影响在施加粘结剂时的打印过程或者在选择性烧结过程中的加热过程。气流就在最需要稳定粉末床的时刻接通，也就是在涂覆另一粉末层时接通。在此出现的力是最大的风险，即所述部件在构造过程中会在粉末床中移动并且由此会使其轮廓变形。

惊人的是，空气流在粉末床中分布地多么均匀。出于该缘故，通过形成密封的部件例如通过选择性激光熔化金属粉末可以对粉末床中空气流产生干扰，不一定在气流的按本发明实现的稳定作用方面有问题。空气流简单地围绕部件流动。这通过以下情况变得有利，即在粉末颗粒之间的较小通道中基本上层流（也就是气体中没有涡流形成的流动）占优势，并且层流会均匀地分布在包围密封部件的通道中。为此，对沿着所有三个空间方向足够敞开的空隙（孔隙（ Porosität ））提供多孔的粉末床。

在这方面提出了按权利要求 1 所述的用于稳定粉末床的装置，按权利要求 16 所述的用于由包括粉末的材料分层地使部件成形的方法，按权利要求 23 所述的用于通过在粉末床中分层地固化粉末状的材料来添加制造部件的方法，以及按权利要求 24 所述的装置的应用。

根据第一实施方式，提出了用于针对添加的制造方法通过低压来使粉末床稳定的装置，其包括 - 至少在一侧敞开的容器，该容器包括底部、至少一个侧壁以及容器开口； - 在底部中或者底部上方的以及 / 或者在所述至少一个侧壁中的过滤器，其中由过滤器占据的面相应于底部的面或者侧壁的面，并且其中过滤器基本上透不过围绕粉末床的粉末；以及 - 在容器的底部处的并且 / 或者在容器的侧壁处的或者在过滤器的背对容器开口的侧面上的接口（ Anschluss ），其中调整该接口用于能够连接到抽吸泵上，从而通过由抽吸泵产生的低压将布置在容器中的粉末床朝过滤器进行挤压并且得到稳定。

所述实施方式的优点从首先至少部分松动的粉末装料（ Pulversch ü ttung ）的在对粉末床抽真空时出现的固化中获得。该固化在于在外部大气压力的影响下对粉末装料进行压实（ Verdichtung ）。这种压实促使各个粉末晶粒的位置稳定以及通过所选择的制造过程局部相互粘结、熔化或者以其它方式相互连接的包含大量相邻的粉末晶粒的区域（工作范围）稳定。那么细的在粉末床内部产生的结构能够可靠地保持并且克服机械载荷得到稳定。在以新鲜的还未加工的粉末的新层补充 (auff ü llen ) 通常分层构造的粉末床时，在粉末床中例如产生必要时易损结构的机械载荷。在例如用刮板补充已经存在于容器中的粉末床时，不仅会出现压力载荷而且也会出现剪切载荷。这种剪切载荷会导致必要时仅仅部分固化的结构中的裂缝，或者引起固化的或者部分固化的工作范围的完全剪断。在借助于刮板或者空心刮板进行涂覆时所产生的压力载荷同样会在粉末床中以及嵌入其中的结构中引起干扰。所提出的装置的另一优点在于，其仅仅要求简单的并且由此能够简单替换或者能够简单更换的组件。所描述的过滤器例如可以由合适的确定尺寸的毛毡层或者合适的确定尺寸的玻璃料（ Fritte ）制成。粉末床的如所描述的实现的固化的另一优点从能够放弃并行于目标结构（使用成果）有待生产的支撑结构中获得。根据目标结构的空间上的复杂性，要求并行地生产合适的支撑结构会需要很大的制造花费。现在可以放弃这种额外花费。在这个背景下，降低了每个物体的材料花费，因为粉末现在仅仅用于生产直接使用的结构（使用成果）。此外，一方面通过取消为了生产支撑结构至今所需的步骤，另一方面通过简化地出模并且现在不再需要除去支撑结构，来降低每次运用所需要的在时间和成本上的花费。

根据另一实施方式，提出了一种装置，其中底部或者布置在底部上方的过滤器（ 3 ）相对于侧壁或者相对于侧壁中的过滤器平齐地或者呈直角地进行布置。由此，布置在底部上方的粉末床沿着一侧由侧壁的指向粉末床的侧表面进行限制。在此，侧壁的侧表面可以 - 根据结构 - 直接由侧壁本身或者由集成到侧壁中的过滤器形成。

所述实施方式提供了以下优点，即在底部和侧壁之间呈角度构造的粉末床从四个侧面可自由接近。这例如实现了粉末固化的不同技术相互间的组合。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中容器具有两个相互平行布置的侧壁以及过滤器，该过滤器相应地与侧壁平齐地且基本上与侧壁的相互对置的面呈角度地定向，并且在保持其定向的情况下可以在侧壁之间自由地运动。

该实施方式的优点例如从所描述的装置的简单并且坚固的构造方式中获得。例如可以在相同高度的两个相互对置的壁之间在两侧敞开的凹处中产生粉末床，其方式是用粉末填充所述壁之间的中间空间分别直至两个相互对置的壁的上边缘。在粉末床的第一层的第一局部固化或者说结构化之后，在上面以层补充粉末床，其方式是位于两个相互对置的壁之间的底板下降了一段步长。通过在侧面两侧敞开的构造方式可以使多余的粉末从两侧出来，或者说在形成相应的有材料及粘度特征的料堆角（ Sch ü ttwinkel ）的情况下流出。有利地要么将底板构造成过滤器，要么将至少一个侧壁构造成过滤器。由此，至少在底板下降期间以及在涂覆新层期间能够通过抽吸泵的在该步骤期间施加的或者通过永久施加的低压来稳定粉末床。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中过滤器实施为输送带，该输送带横向于相互对置的侧壁可运动地进行布置。

所述实施方式的优点从以下方案中获得，即完全从所述装置中除去在分层构造的粉末床中逐渐分层构造的物体，而不必相对于两个相互对置的壁的位置改变刮板和 / 或分别用于固化松动的粉末的工具（例如激光器、喷嘴、辐射源、打印头…）的各自的定向。这可以简单地通过沿着所述两个敞开的侧面的方向进给底板来进行，其方式是前移底板、如输送带。当过滤器布置在底部侧时，可以在维持施加在过滤器上的低压的情况下进行这种前移。由此也在进给步骤期间支撑带有包含在其中的结构的粉末床。如果所述两个与底部呈直角布置的侧壁中的至少一个装备有过滤器，那么在前移底板之前中断侧面的过滤器至抽吸泵的连接。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中实施为输送带的过滤器可以相对于输送方向呈直角地进行调节。优选该过滤器可以进行高度调节，其中高度相应于所述实施为输送带的过滤器到所述两个侧壁中的至少一个的上边缘的距离。

对于粉末床或者说目标结构的在此所描述的分层的构造来说，提供了以下优点，即可以分别如此调整层高度，从而存在对于所涉及的层的粉末的所希望的固化的最佳条件，其方式是通过降低底板来调节相应所希望的层厚度。例如可以根据所制定的结构元件的复杂性改变相应涂覆的粉末床的层厚度。

前面所述的实施方式的特征的组合提供了连续制造的优点：如果要生产第一结构，那么将包含其的粉末床从加工区域中输出，随后准备底板用于新的粉末床的第一层的结构化。例如可以提高用作容器下限的滤板并且用刮板弄平位于其上的粉末，其中通过抽吸泵建立低压。添加处理的下一个周期随后与其衔接。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中实施为输送带的过滤器可以步进式地沿着输送方向运动。

该实施方式的优点与前面所描述的那些一致。尤其通过输送带的运动方向定义了机器方向，开辟了生产线的优点。此外，所产生的形状的长度在该设备形状中几乎不受限制，因为原则上没有对粉末床沿着输送带（带式运输机）方向的长度进行限制。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中过滤器能够在容器中相对于容器开口、尤其远离容器开口或者朝容器开口运动。

该实施方式的优点在于底板所希望的位置的精确起动的可行性，从而实现粉末床的相应所希望的层厚度。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中容器开口是容器的上面的开口，并且过滤器可以以限定尺寸的步长步进式地下降。

从限定的步幅中针对泵的优化的吸气功率获得了固化的或者部分固化的结构的限定的层厚度。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中过滤器可以如此下降，使得过滤器到基本上通过容器开口的开口横截面定义的平面的距离在整个由过滤器占据的面的上方均匀地变化。

所述实施方式的优点在于所获得的层结构的较高的可重复性以及在 CAD 模型中构想出的并且以真实的物体（原型）实现的层结构的直接类似性或者说可转移性。

根据另一实施方式提出了一种装置，还包括用于对粉末床进行抽真空的抽吸泵。

前面的实施方式基于以下方案，即粉末床在外部的（大气压的）压力的影响下朝容器的底部和 / 或侧壁进行挤压并且如此进行稳定。这可以有利地在维持在粉末床中下降的压力梯度的情况下实现。为了形成该压力梯度，通过调整的抽吸泵来补充所描述的装置。调整的抽吸泵实现了每时间单位足够高的体积流并且有利地进行调整，从而根据粉末床的所实现的层厚度或者说高度以及大小维持强度始终不变的压力梯度。由此能够防止粉末床的已经固化的区域的事后发生的下沉并且由此防止嵌入结构的损坏的可能的危险。

根据另一实施方式提出一种装置，其中将通道或者凹槽布置在容器的底部中在过滤器完全下降到容器底部上时确保通过过滤器在整个由过滤器占据的面的上方对粉末床进行均匀地抽真空。

对于具有刚性布置的底板的装置的结构来说，该底板将粉末床带到在可运动地并且平行地布置在底板上方的滤板上，获得了即使滤板完全下降也可以均匀地并且大面积地形成压力梯度的优点。所指定的通道和 / 或凹槽可以星状地、网状地或者以其它有规律的形式进行布置。其允许均匀地导出用抽吸泵输送的流体并且如此防止已经固化的粉末床事后突然的收缩。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中过滤器和 / 或底部的漏斗形状确保了通过过滤器对粉末床进行均匀地抽真空。

所述实施方式的优点在于对粉末床中建立的压力梯度进行额外的均匀化。

根据另一实施方式提出了一种装置，其中所述粉末床至少分段地包围至少部分分层构造的部件或者这种部件的一部分，并且 / 或者在连接到接口上的抽吸泵的运行期间进行稳定以及支撑。

所述实施方式的优点在很大程度上与开头所描述的优点一致。

根据另一实施方式提出了一种用于由包括作为粉末床提供的粉末的材料分层地使部件成形的方法，其包括： - 将至少一层材料涂覆到过滤器上； - 在材料的至少一层中形成分层构造的部件的层； - 在材料的至少一层和过滤器的背离材料的侧面之间通过产生低压来建立压力梯度，其中在压力梯度的作用下被压实的至少一层使分层构造的部件的所形成的层稳定并且对其进行支撑； - 可选地重复步骤涂覆、形成以及建立压力梯度，直到部件在粉末床中完全成形，该粉末床通过重复分层地将材料涂覆在过滤器上构成； - 所述部件出模。所述方法步骤可以以任意的顺序相互结合，或者相互独立地重复或者相互组合。

所述实施方式的可能的优点从对额外的并且在取出固化的部件之后无功能的支撑元件以及结构的放弃中获得，该支撑元件以及结构引起额外的材料、时间以及成本需求。

根据另一实施方式，所提出的方法还包括通过输入气体借助于由此在实施为过滤器的工作平台的面对粉末床的侧面上的或者说在包含粉末床的容器中所产生的超压来增强所建立的压力梯度。

所述实施方式的优点从以下方案中获得，即在其它区域内可以调整反正已经由流过颗粒填充物（ Partikelpackung ）的气体施加到粉末颗粒上的力。尤其可以增强该力，因为过滤器（工作平台）虽然是透气的，但是粉末不会渗入过滤器中或者穿过过滤器。

根据所述实施方式的修改方案在惰性气体和 / 或活性气体（ Reaktivgas ）中选择输入的气体。这种选择取决于所使用的粉末和 / 或选择的粘结剂的类型。

根据所使用的粉末的类型或者说粉末颗粒相互间的在层的内部位置分辨地 (ortsaufgelöst) 实现的连接的类型获得优点。如此，惰性气体的存在帮助防止颗粒仅仅在填充压力 (Packungsdruck) 下无意地凝结。空隙中活性气体的存在同样可以在例如激光诱导的加热中引起层的激光暴露的颗粒的简化的位置分辨的连接。这要么实现了改善的选择性并且由此实现了更大的结构精度，要么实现了制成的模制品从粉末床中简化地取出。

根据另一实施方式提出，将在过滤器的背对材料的侧面上输入的气体积聚并且可选地进行压缩，并且 - 几乎在回路中 - 在粉末床的自由表面的侧面上并且 / 或者在过滤器的面对材料的侧面上将其重新输入粉末床。

从节省对于随着制成的部件的取出而结束的完整的制造周期所需的气体量中获得了优势。设备例如需要持久连续的气体输入，而对于特定数量的制造周期来说例如用包括设置用于输入的生产气体的液化气球形瓶来控制。

根据另一实施方式提出，在面对材料的侧面上的大气具有大于 0Pa 的压力。

从总体较高的力中获得了优势，利用该力将所实现的填料的颗粒相互挤压并且在此临时地固定位置（ lagefixieren ）。

根据另一实施方式提出了一种方法，其中交替地以材料的涂覆实现压力梯度的建立。

由此不连续建立的压力梯度的优点从在很大程度上不受流体流动影响的固化的方案中获得。用于固化的局部的温度增高例如可以在相应工具的功率以及停留时间相同时维持较长时间，因为在流经的流体的影响下没有提前冷却固化的结构。

根据另一实施方式提出了一种方法，其中在步骤涂覆、成形以及可选的重复期间连续地维持压力梯度。

所述实施方式的优点可以为使用干燥的粉末块产生，因为在所有与可能的损坏同时出现的步骤中保持并且支撑该干燥的粉末块且保护分层铸造的结构。

根据另一实施方式提出了一种用于通过在粉末床中分层地固化粉末状的材料而添加制造部件的方法，包括至少在粉末床中暂时地建立压力梯度并且由此实现对粉末床的压实且使该分层固化的材料稳定，从而在涂覆未固化的粉末状的材料期间在未使用额外的支撑结构的情况下使分层固化的材料稳定且固定分层固化的材料。

所述实施方式的优点从对通常所需的支撑结构的放弃中获得，该支撑结构的生产需要额外的材料、时间以及成本花费。

根据另一实施方式提出了前面所描述的使用和下面更详细解释的用于基于粉末的添加的制造的装置。

使用所描述的装置的优点为了通过节省材料、时间以及成本在粉末床中制造原型、铸型以及模型而获得。

上面所描述的实施方式能够任意地相互组合。

根据下面的描述以及附带的权利要求获得其它实施方式、修改方案以及改进方案。

按本发明，通过在与过滤器似乎分开的容器的背对粉末床的侧面上施加真空并且 / 或者通过在过滤器的面对粉末床的侧面上在容器中施加超压来如此稳定粉末床，从而能够取消支撑结构的构造。

近年来对制造工业提出了要求，尤其在发展以及原型制造的领域中变化很大。更多数量的生产变型方案在更大的复杂性中会不断地提高对原型的需求。在主导概念（ Leitbegriffe ）“快速原型设计”、“快速制造”或者“添加制造”下产生了大量新颖的技术，借助于所述技术能够实现对较灵活的制造方法的要求。

所述方法的重要的特征是利用随后对加工装置进行控制从 CAD 几何数据中建立处理控制数据。所有这些方法的共同之处是以下特征。

没有通过材料剥蚀进行造型，而是通过附加材料或者通过材料从液态向固态的相过渡进行造型，或者说对粉末状的原材料进行压紧（ Kompaktierung ）。

所有方法直接由 CAD 数据构造由有限厚度的层组成的部件几何形状（ Teilgeometrie ），其通过切片过程（ Slice-Prozess ）实现。

选择性激光烧结（ SLS ）原本为了由尼龙、聚碳酸酯和蜡组成的粉末得到发展并且随后转用于金属粉末上。在反应器中将粉末层局部烧结到粉末床上，其中通过使用激光器实现烧结温度。

选择性激光熔化（ SLM ）是选择性激光烧结（ SLS ）的进一步发展并且用于通过形成熔相（ Schmelzphase ）能够几乎完全压实的粉末，其中通过使用激光器到达熔化温度。

打印使用聚合物的、金属的或者陶瓷的粉末用于涂覆借助于局部喷射粘结剂所固化的层。为了喷射粘结剂使用类似于喷墨打印机的技术。

通过松散的粉末填料的较低的强度，也就是在基于粉末的处理的粉末床中用于添加制造的粉末通常除了真正的部件之外还要构造支撑结构。该支撑结构的任务是将部件相对于构造平台固定并且由此固定在设备的坐标系中。这种支撑结构的构造是耗时的。尤其在结束构造过程之后随后从真正的部件中取出支撑结构不能自动化。

在 3D 打印的情况下，松动的粉末床的飞来飞去的粉末颗粒导致打印头变脏并且导致打印喷嘴的粘结。在使用最细的陶瓷粉末时，该粉末例如用于增加烧结活性或者用于构造陶瓷部件的特别细晶的组织（ Gef ü ge ），这通常增强了负面特征。

所提出的通过产生低压至少暂时稳定用于添加制造的粉末床并且由此实现的粉末床的固化允许克服所描述的缺点。

通过在很大程度上均匀地将压力施加到粉末床上可以将各个颗粒固定在粉末床中并且由此固定粉末床的整个结构。位于粉末床中的已经用相应的制造方法构成的结构由此得到了稳定并且固定在设备的坐标系中。由此取消了对支撑结构的需求，这引起显著的时间节省，因为不再构造该支撑结构并且在结束构造过程之后不必再从部件中除去支撑结构。

为了稳定所建立的压力根据所提出的方法通过包围粉末床的外部大气而产生，其方式是在粉末床的底部处产生低压。

用于添加制造的设备的粉末床通常通过上面敞开的容器封住。在许多设备中可以在高度方面调节该容器的底部并且尤其在产生新的粉末成之前降低层厚度，从而在容器中提供为了添加新层所需的容积。按本发明现在将底部如此设计为过滤器，使得其是透气的，然而在此粉末不能渗入过滤器中或者穿过过滤器。

根据附图 1 现在可以在过滤器的一侧上产生低压，其方式是例如将抽吸泵或真空本如此连接到容器上，从而将过滤器上方所产生的低压传递到多孔的粉末床上。

通过粉末床中由此产生的从粉末床的表面到过滤器的连续的气流以及由此建立的压力梯度将各个颗粒固定在粉末床中。

所产生的压力差有利的为一个大气压。

根据所提出的装置以及基于此的方法的示例性的实施方式，除了在一侧施加在多孔的平台的背对粉末床的侧面上的低压（真空），在面对粉末床的侧面上、也就是在粉末床的自由表面的侧面上产生超压并且用于在粉末床中形成压降、尤其用于增强压降。

相应调整的装置或者说基于此的方法的优点从以下情况中获得，即现在也可以在粉末床中建立高于 1 巴的压力差。相应作用到颗粒上的力依此更大并且支撑作用也足够用于允许构造显著更细的结构、然而造成粉末床的多孔性减少的较小颗粒层。

所提出的方法或者说为其转化所提出的装置的显著优点在于能够完全放弃耗时并且成本较高地使用支撑结构的方案。在基于粉末的添加的制造过程中不仅支撑结构的构造而且该支撑结构的除去都是耗时并且成本较高的，因为其不是真正部件的组成部分。尤其从真正的部件中除去支撑结构几乎不能自动化。因此，取消构造支撑结构有很高的经济利益。

根据我们的认识，为了在添加的制造过程中稳定粉末床至今为止没有使用真空。因为借助于低压引起的稳定是可变的，也就是在时间上能暂时地实现，所以本发明能够直接转用于许多基于粉末的添加的制造过程上，而例如不影响部件从粉末中的出模过程。这奠定了所提出的装置以及其使用的较高的经济意义的基础。

附图说明

附图说明了示例性的实施方式并且与说明书一起用于解释所提出的方法的原理。

具体实施方式

图 1 尤其示出了粉末床（ 2 ），该粉末床在所示出的实施方式中由四侧通过封闭 (geschlossen) 的壁（ 1 ）限制。可以朝所述壁运动的过滤器（ 3 ）向下封闭粉末床并且允许通过在相应的接口（ 4 ）或者说进气管（ 4 ）处抽吸大气而施加真空。向上可以接近粉末床，用于涂覆限定厚度的其它粉末层并且用于借助于施加粘结剂、激光烧结以及其它相应于各自基于粉末的添加制造方法的固化概念进行局部固化。通过过滤器施加真空引起了粉末床的稳定。

按本发明实现的完全放弃支撑结构具有其它重要的优点。支撑结构将部件在其构造的每个阶段中固定在结构平台上。但是，部件中的应力（其通过在 3D 打印处理中施加及干燥粘结剂或者在局部激光烧结中在每层中通过热梯度产生）不会被相应固化的层区域的在层结构的范围内可容忍的较小的松弛运动补偿。由此，这种应力至少部分地以支撑结构进行固定，并且在除去支撑结构之后可能引起部件的不可逆转的并且几乎不能预见的变形和损坏。

与之相反，在按本发明没有支撑结构的层中通过局部产生的应力造成的极小的松弛运动在构造后续的层期间得到补偿。也就是所述部件一开始就无应力地构造。相应地，在取出部件时也不会在部件中存在会使部件变形或损坏的应力。

根据实际的实施例，借助于 3D 打印在使用这里所描述的装置或者说基于此的方法的情况下由陶瓷的骨替代材料制成模型体。这种至今为止只能借助于通过支撑结构形成的支撑而获得的部件现在在没有支撑结构的情况下自由地围绕粉末床形成。

原则上所描述的方法适合于所有三种材料分类（ Werkstoffklasse ），适合于聚合物、陶瓷以及金属材料。所述方法的另一优点的事实是为了层的涂覆总是要求粉末的良好的流动性。这意味着不允许低于粉末的确定的最小颗粒尺寸。在具有太细的颗粒的粉末中，颗粒之间的粘附力与由于重力而作用到颗粒上的力差不多大，这反作用于均匀的流动并且由此反作用于均匀的层结构。然而使用更细的粉末具有许多优点，例如构造更薄的层的可行性，这意味着更高的结构精度，或者随后更好地压实通过烧结形成的部件，因为更小的颗粒烧结能力更强。借助于低压（压差）在多孔的粉末床中形成的气流（必要时空气流）现在允许使用更细的粉末，因为每个单个颗粒除了重力之外还承受通过气流引起的沿着粉末床表面的方向的额外的力。这有利地简化了均匀的层结构，即使没有最佳流动性的粉末的情况下。

虽然在此示出并且描述了特殊的实施方式，但是在本发明的范围内可以合适地修改所示出的实施方式，而不离开本发明的保护范围。下面的权利要求示出了非强制的（ bindend ）第一实验以普遍限定本发明。

参考文献

附图标记列表

1 容器；

2 粉末，粉末床；

3 过滤器，滤网结构；

4 用于抽吸泵的接口；进气管

10 用于针对添加制造使粉末床稳定的装置。

Claims (24)

1.用于针对添加的制造方法通过低压使粉末床（2）稳定的装置（10），包括：

-至少在一侧敞开的容器（1），包括底部、至少一个侧壁以及容器开口；

-在底部中或者底部上方的以及/或者在所述至少一个侧壁中的过滤器（3），其中由所述过滤器（3）占据的面相应于所述底部或侧壁的面，并且其中所述过滤器（3）基本上透不过围绕所述粉末床（2）的粉末；以及

-在所述容器（1）的底部处的以及/或者在所述容器（1）的侧壁处的或者在所述过滤器（3）的背对所述容器开口的侧面上的接口（4），其中调整所述接口（4），从而能够连接到抽吸泵上，

使得布置在所述容器（1）中的粉末床（2）通过由所述抽吸泵产生的低压朝所述过滤器（3）进行挤压并且得到稳定。

2.按权利要求1所述的装置（10），其中，所述底部或者布置在所述底部上方的过滤器（3）相对于侧壁或者相对于所述侧壁中的过滤器平齐地并且呈直角地进行布置。

3.按权利要求1或2所述的装置（10），其中，所述容器（1）具有两个相互平行布置的侧壁以及至少一个过滤器（3），所述至少一个过滤器相应地与所述侧壁平齐地且基本上与所述侧壁的相互对置的面呈直角地进行定向，并且能够在保持其定向的情况下在所述侧壁之间自由地运动。

4.按上述权利要求中任一项所述的装置（10），还包括：

-连接到所述容器开口上的或者能够与所述容器开口连接的压缩装置，所述压缩装置能够通过用压力加载的气体将压力施加到所述粉末床（2）上。

5.按权利要求4所述的装置（10），其中，在泵、压缩机和/或压缩气瓶中选择所述压缩装置。

6.按上述权利要求中任一项所述的装置（10），其中，所述过滤器（3）实施为输送带，所述输送带横向于相互对置的侧壁能够运动地进行布置。

7.按权利要求6所述的装置（10），其中，实施为输送带的过滤器（3）能够相对于输送方向呈直角地进行调节。

8.按权利要求6或7所述的装置（10），其中，实施为输送带的过滤器能够步进式地沿着输送方向运动。

9.按权利要求1到8所述的装置（10），其中，所述过滤器（3）能够在所述容器（1）中相对于容器开口、尤其远离所述容器开口或者朝所述容器开口进行运动。

10.按权利要求1到9中任一项所述的装置（10），其中，所述容器开口是所述容器（1）的上面的开口，并且所述过滤器（3）能够以限定尺寸的步长步进式地下降。

11.按权利要求10所述的装置（10），其中，所述过滤器（3）能够下降，使得所述过滤器（3）到基本上通过所述容器开口的开口横截面定义的平面的距离在整个由所述过滤器（3）占据的面上均匀地变化。

12.按上述权利要求中任一项所述的装置（10），还包括用于对所述粉末床进行抽真空的抽吸泵。

13.按上述权利要求中任一项所述的装置（10），其中，将通道或者凹槽布置在所述容器（1）的底部中在过滤器（3）完全下降到所述容器的底部上时确保通过所述过滤器（3）在整个由所述过滤器（3）占据的面上对所述粉末床（2）进行均匀地抽真空。

14.按上述权利要求中任一项所述的装置（10），其中，所述过滤器（3）的和/或所述底部的漏斗形状确保了通过所述过滤器（3）对所述粉末床（2）进行均匀地抽真空。

15.按上述权利要求中任一项所述的装置（10），其中，所述粉末床（2）至少分段地包围至少部分分层构造的部件或者这种部件的一部分，并且/或者在连接到所述接口（4）上的抽吸泵的运行期间进行稳定和支撑。

16.用于由包括作为粉末床（2）提供的粉末的材料分层地使部件成形的方法，包括：

-将至少一层材料涂覆到过滤器（3）上；

-在所述至少一层材料中形成分层构造的部件的层；

-通过产生低压在所述至少一层材料和所述过滤器（3）的背对材料的侧面之间建立压力梯度，其中在所述压力梯度的作用下压实的所述至少一层使分层构造的部件的所形成的层稳定并且支撑分层构造的部件的所形成的层；

-可选地重复步骤涂覆、形成以及建立压力梯度，直到所述部件在粉末床（2）中完全成形，所述粉末床通过重复分层地将材料涂覆在所述过滤器上构成；

-所述部件出模。

17.按权利要求16所述的方法，还包括：

-通过输入气体通过在所述粉末床（2）的自由表面的侧面上和/或所述过滤器（3）的面对材料的侧面上产生超压来增强所建立的压力梯度。

18.按权利要求17所述的方法，其中，在惰性气体和/或活性气体中选择输入的气体。

19.按权利要求17或18所述的方法，还包括：

-将输入的气体积聚并且/或者压缩在所述过滤器（3）的背对材料的侧面上，并且

-在所述粉末床（2）的自由表面的侧面上和/或在所述过滤器（3）的面对材料的侧面上重新输入积聚的并且/或者压缩的气体。

20.按权利要求17到19中任一项所述的方法，其中，在面对材料的侧面上的大气具有>0Pa的压力。

21.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中，交替地用涂覆材料来实现压力梯度的建立。

22.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤涂覆、形成以及可选的重复期间连续地维持压力梯度。

23.用于通过在粉末床（2）中分层地固化粉末状的材料来添加地制造部件的方法，包括在所述粉末床（2）中至少暂时地建立压力梯度并且由此实现所述粉末床（2）的压实以及分层固化的材料的稳定，从而在涂覆未固化的粉末状的材料期间在未使用额外支撑结构的情况下使分层固化的材料稳定并且固定分层固化的材料。

24.按权利要求1到15中任一项所述的装置（10）用于基于粉末的添加制造的应用。