CN107614247A - 用于添加式制造三维物体的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于添加式制造三维物体(2)的系统(1)，包括：‑可运动的、模块式的功能单元(12a‑12d)；‑隧道结构(21)；‑设备(3)，其设置用于通过借助于能量束(5)依次逐层选择地照射和因此固化被构造的建造材料层来添加式制造三维物体(2)，其中，设备(3)具有连接段(26)，设备(3)通过连接段与隧道结构(21)可连接或相连接，由此模块式的功能单元(12a‑12d)可从设备(3)出发运动到隧道结构(21)中或反之亦然；‑填充和/或排空装置(13)，其设置用于用建造材料(4)填充运动到填充和/或排空装置(13)的填充区(14)中的功能单元(12a‑12d)的容纳空间和/或用于排空位于运动到填充和/或排空装置(13)的排空区(15)中的功能单元(12a‑12d)的容纳空间中的建造材料(4)，其中，填充和/或排空装置(13)具有连接段(26)，填充和/或排空装置(13)通过连接段与隧道结构(21)可连接或相连接，由此模块式的功能单元(12a‑12d)可从填充和/或排空装置(13)出发运动到隧道结构(21)中或反之亦然。

Description

用于添加式制造三维物体的系统
技术领域
本发明涉及一种用于添加式制造三维物体的系统。
背景技术
这种用于添加式或者说生成式制造三维物体的系统本身是已知的。相应的系统除了其它方面以外包括用于添加式制造三维物体的设备。要制造的三维物体借助于相应的设备进行添加式制造。
在相应的系统中使用模块式的功能单元是已知的。相应的功能单元如例如建造模块、计量模块、溢流模块，通常具有用于容纳在添加式建造过程的范围中要被固化的或在添加式建造过程的范围中没有固化的建造材料的容纳空间。各自的容纳空间的填充和/或排空过程有时可能是耗时的，因为它们不能容易地实现自动化。
在关于三维物体的部分或全自动化的添加式制造方面始终存在对相应系统的改进的需要。这也适用于各自的功能单元侧的容纳空间的填充和/或排空过程。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种与此相比改进的、用于添加式制造三维物体的系统。
该目的通过一种按照权利要求1所述的用于添加式制造三维物体的系统实现。从属权利要求涉及系统的特别的实施形式。
在此处描述的系统一般地用于添加式地或者说生成式地制造三维物体、也就是说例如技术构件或技术构件组。
系统包括用于通过依次逐层选择地照射和因此固化由可借助于至少一个能量束固化的建造材料构成的单个建造材料层而添加式地制造至少一个三维物体(在以下简称为“物体”)的至少一个设备。可固化的建造材料可以是金属粉末、塑料粉末和/或陶瓷粉末。金属粉末、塑料粉末或陶瓷粉末也可以理解为不同的金属、塑料或陶瓷的粉末混合物。对于金属粉末适用的是，金属粉末也可以是由至少一种金属合金制成的粉末。能量束可以是激光束。设备相应地可以是用于实施选择性激光熔化方法(简称SLM方法)或者选择性激光烧结方法(简称SLS方法)的设备。系统相应地可以是用于实施选择性激光熔化方法(简称SLM方法)或者选择性激光烧结方法(简称SLS方法)的系统。
基于与物体相关的建造数据来实施依次逐层选择地照射和因此依次逐层选择地固化为了添加式制造物体而要固化的建造材料层。建造数据一般描述了要制造的物体的几何上的或几何结构上的设计。建造数据例如可以是要制造的物体的CAD数据或可以包含这种数据。
设备包括用于实施添加式建造过程通常所需的全部功能部件。相应的功能部件例如有：用于在建造平面中形成要选择性地照射的建造材料层的覆层器装置和用于产生能量束以选择地照射借助于覆层器装置在建造平面中构造的、要选择性地照射的建造材料层的照射装置，该照射装置包括例如一个或多个被构造成或包括激光二极管元件的照射元件。功能部件通常布置在设备的一个必要时也被称为或视为机壳的、通常可惰性化的壳体结构中。
系统此外包括至少一个模块式的功能单元(“功能单元”)。功能单元的模块式的结构由被称为“模块”的壳体结构产生，在该壳体结构中容纳有各自的功能单元的各个功能组成部件。壳体结构决定功能单元的外部几何构型。以下示例性地列举出相应的功能单元：
功能单元可以被设计成建造模块。建造模块包括至少一个在通常为腔室状的容纳空间(“建造室”)中以可相对于建造模块的基体运动的方式、尤其是以可相对于建造模块的基体调节高度的方式被支承的建造板或承载板，在该建造板或承载板上可以进行至少一个三维物体的添加式建造。建造模块在添加式制造三维物体的范围中尤其用于在实施添加式建造过程期间支承要制造的物体。
功能单元也可以被设计成计量模块。计量模块包括至少一个被设置用于容纳在添加式制造三维物体的范围中要固化的建造材料的、通常为腔室状的容纳空间，必要时计量模块还包括用于从容纳空间中计量配给确定量的在添加式制造物体的范围中要固化的建造材料的计量装置。计量模块在添加式制造三维物体的范围中尤其用于提供(计量配给)确定量的要固化的建造材料，该要固化的建造材料借助于覆层器装置在形成限定的建造材料层的情况下被均匀地分布在建造平面中。
但是功能单元也可以被设计成溢流模块。溢流模块包括至少一个被设置用于容纳在添加式制造三维物体的范围中没有固化的建造材料的、通常为腔室状的容纳空间。溢流模块在添加式制造三维物体的范围中尤其用于容纳没有固化的、从用于添加式制造的设备的建造室或过程室中要去除的或被去除的建造材料。
功能单元也可以被设计成处理模块/搬运模块。处理模块包括至少一个被设置用于容纳至少一个被添加式地制造的物体的、通常为腔室状的容纳空间。通过合适的接口可以实现进到用于“拆包/拆出”物体的容纳空间中的进入或接近可能性。这种进入或接近可以通过操作者(“手套箱”)或通过机械手实施。
与其具体的功能设计无关地，各功能单元是可运动的；如以下得出的那样，各功能单元因此可以在系统的不同的固定不动的、也就是说不可运动的、通常与地基牢固连接的组成部件之间(往返)运动。
系统此外包括至少一个填充和/或排空装置。填充和/或排空装置被设置用于用建造材料填充被运动到填充和/或排空装置的填充区中的功能单元的容纳空间和/或用于排空位于被运动到填充和/或排空装置的排空区中的功能单元的容纳空间中的建造材料并且为此相应地具有填充区和/或排空区。必要时可以存在一个组合的填充和排空区、也就是说一个在其中不仅能填充建造材料而且能排空建造材料的区域。填充和/或排空装置可以至少关于相应的填充过程被称为“填充站”。
在填充区中可以向被运动到填充区中的功能单元的容纳空间填充建造材料。填充区包括至少一个合适的填充装置。填充装置可以包括至少一个输送装置用以输送要被填充到各自的容纳空间中的建造材料。输送装置例如可以设计成流产生装置，该流产生装置被设置用于产生填充(鼓风)流用以将建造材料填充到各自的容纳空间中。流产生装置例如可以被设计成或包括鼓风装置。
在排空区中可以排空被运动到排空区中的功能单元的容纳空间。排空区包括至少一个合适的排空装置。排空装置可以包括至少一个输送装置用以输送要从各自的容纳空间中排空的建造材料。为此排空装置可以被设计成流产生装置，该流产生装置被设置用于产生排空(抽吸)流用以从各自的容纳空间中排空建造材料。流产生装置例如可以被设计成或包括泵装置。
当然，填充和/或排空装置可以储存多种(在化学上)不同的建造材料，由此可以向不同的功能单元单独地填充不同的建造材料。被运动到填充区中的第一功能单元例如可以被填充以钢粉末，被运动到这个或另一个填充区中的第二功能单元例如可以被填充以铝粉末。以类似的方式，可以单独地排空不同的功能单元；因此(在化学上)不同的建造材料可以从不同的功能单元中排空和相互分开地储存、再处理，等等。
填充和/或排空装置有利地被布置在或构造在可惰性化的壳体结构中。属于填充和/或排空装置的壳体结构因此可以是可惰性化的，也就是说在该壳体结构中可以形成和维持惰性的气氛。以类似的方式，在壳体结构中可以形成和维持确定的压力水平，也就是说例如超压或负压。
系统此外包括隧道结构。隧道结构具有至少一个隧道段，至少一个功能单元可以在该隧道段中或通过该隧道段运动。在一个相应的隧道段中设计或布置有至少一个运动路径或运动轨迹(在以下“运动路径”)，沿着该运动路径功能单元可以运动通过隧道段。当然可能的是，在一个隧道段中至少部分地设计或布置有多个运动路径，也就是说例如在一个或多个平面中相邻地、尤其是平行地布置的运动路径。相应的运动路径可以实现功能单元在各自的隧道段中或通过各自的隧道段的被引导的运动。
隧道结构或该隧道结构所属的隧道段的功能在于，将系统的至少两个不同的固定不动的组成部件直接地或间接地、也就是说例如在中间连接有该系统的至少一个另外的隧道段和/或另外的固定不动的组成部件的情况下相互连接起来。系统的各个固定不动的组成部件的连接实现了相应功能单元在系统的各个固定不动的组成部件之间的往返运动。各个功能单元通过隧道结构的运动尤其可以是全自动化的。经由一个或多个隧道段例如可以将系统所属的固定不动的用于添加式制造三维物体的设备(“建造站”)与系统所属的固定不动的填充和/或排空装置(“填充站”)连接起来。功能单元在建造站和填充站之间的示例性的运动在更下面还要专门地讨论。
原则上可能的是，功能单元从系统的第一固定不动的组成部件出发运动返回到系统的另一个固定不动的组成部件所沿的运动路径不同于该功能单元从设备的固定不动的组成部件出发运动到另一个固定不动的组成部件所沿的运动路径。功能单元在系统的各个固定不动的组成部件之间的运动路径的选择可以基于确定的功能单元的确定的优先级别来进行。与较低优先级别的功能单元相比，可以为较高优先级别的功能单元选择就路程而言较短的或较快的运动路径。同样地，与较低优先级别的功能单元相比，可以使较高优先级别的功能单元以较高的速度运动。
为了使功能单元运动，系统包括至少一个输送装置。该输送装置可以与(由马达驱动的)驱动装置耦联，经由该驱动装置可以产生使至少一个功能单元运动的驱动力。
输送装置可以包括至少一个在隧道结构侧布置或构造的输送件，该输送件被设置用于使功能单元运动。这种输送件例如可以是机械的输送件，也就是说例如带式输送器、链式输送器或辊子输送器，通过其在各隧道段内的空间上的延伸，带式输送器、链式输送器或辊子输送器限定一个输送路段和因此限定一个运动路径，功能单元可以沿着该运动路径运动。相应的输送件例如可以在底部侧或壁侧布置在或构造在隧道段的壁上。
这个或一个输送装置可以包括至少一个在功能单元侧布置或构造的输送件，该输送件被设置用于，使装备了该输送件的功能单元运动。这种输送件例如可以是被集成到各自的功能单元中的由(电)马达驱动的驱动装置。这样可以扩大功能单元的运动自由度，因为例如围绕垂直的轴线的旋转运动是可能的。
对在系统中、尤其是在隧道结构中运动的功能单元的全部运动的控制经由中央控制装置来实施，中央控制装置有利地直接地或间接地例如基于无线电地与各个功能单元通信，功能单元为此可以被装备合适的通信装置。在控制装置中，有利地存在对于各自的功能单元在系统或隧道结构内的运动重要的全部信息，也就是说尤其是各自的运动信息也就是说例如速度信息、各自的位置信息也就是说例如出发地信息和目的地信息、各自的优先级别信息，等等。对在系统中或在隧道结构中运动的功能单元的运动的控制可以全自动地进行。
各个隧道段分别限制至少一个空腔，至少一个功能单元可以在该空腔中运动。此外，各个隧道段的几何结构上的设计可以任意地选择，条件是至少一个功能单元可以在该隧道段中或通过该隧道段运动。各个隧道段分别可以具有例如圆的、略圆的或多角形的横截面。关于其纵向延伸，各个隧道段分别可以至少部分地、尤其是完全地直线延伸或至少部分地、尤其是完全地弧线或弯曲地延伸。当然，各个隧道段分别可以由多个隧道段分段形成，这些隧道段分段可以相互连接或被相互连接，以形成相应的隧道段。
各个隧道段分别可以通入到至少另一个例如与这个隧道段成角度地延伸的隧道段中。隧道结构可以——类似于从铁路交通中已知的轨道系统或铁轨系统——包括多个在限定的位置上彼此通入对方中的隧道段。多个隧道段可以至少部分地并排地、在上面层叠地或在下面层叠地延伸。隧道结构因此可以包括多个至少部分地并排地、在上面层叠地或在下面层叠地、因此在不同的(水平的和/或垂直的)平面中延伸的隧道段。
各个隧道段分别是可惰性化的，也就是说在该隧道段中可以形成和维持惰性气氛。以类似的方式可以在各自的隧道段中形成和维持确定的压力水平，也就是说例如过压或负压。
为了能够与隧道结构连接，系统的单个、多个或全部固定不动的组成部件可以具有连接段，经由该连接段，系统的固定不动的组成部件可以与隧道结构连接或被与隧道结构连接。
具体地，设备具有至少一个连接段，经由该连接段设备可以与隧道结构连接或被与隧道结构连接。因此功能单元可以从设备出发运动到隧道结构中或从隧道结构出发运动到设备中。
与设备类似地，填充和/或排空装置也具有至少一个连接段，通过该连接段填充和/或排空装置可以与隧道结构连接或被与隧道结构连接。因此，功能单元可以从填充和/或排空装置出发运动到隧道结构中或从隧道结构出发运动到填充和/或排空装置中。功能单元因此可以通过隧道结构在设备和填充和/或排空装置之间往返运动。
也可能的是，在系统的各个固定不动的组成部件中，尤其是在设备中或在填充和/或排空装置中，分别布置或构造隧道结构的至少一个隧道段，该隧道段通过各自的连接段与至少一个在系统的各个固定不动的组成部件、尤其是设备或填充和/或排空装置外部布置或构造的隧道段连通。
具体地，例如“空的”计量模块可以从设备出发，也就是说例如从位于设备内部的隧道段出发，通过隧道结构被运动到填充和/或排空装置中，也就是说例如被运动到位于填充和/或排空装置内部的隧道段中，在那里被填充并通过隧道结构运动返回到设备中。与此类似地，“满的”溢流模块可以从设备出发通过隧道结构运动到填充和/或排空装置中，在那里被排空并通过隧道结构运动返回到设备中。
总之，提供了一种尤其是在添加式制造三维物体的可自动化性方面被改进的用于添加式制造三维物体的系统。尤其是各个功能单元的填充和/或排空过程是可自动化的。特别是在三维物体的可自动化的添加式批量生产方面形成该系统的有利性。
填充和/或排空装置可以配设有检测装置。检测装置通常包括至少一个按照硬件和/或软件方式实施的检测元件。通过检测装置可以检测不同的检测参数，这提高了填充和/或排空装置的功能性和实用性。被检测装置检测到的全部检测参数可以经由必要时无线的数据或通信网络传输给至少一个通信对象、也就是说例如系统的中央控制装置。
检测装置可以被设置用于检测被运动到填充和/或排空装置的填充区中和/或排空区中的功能单元。因此通过相应设置的检测装置可以检测，功能单元是否被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中。在检测到功能单元被运动到填充区或排空区中的情况下，此外可以检测，功能单元具体是哪种类型。被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元或其类型的检测例如可以以光学方式、也就是说例如借助于光学扫描过程或以机械方式、也就是说例如借助于检测作用到布置或构造在填充区和/或排空区中的重量传感器装置上的、功能单元的重量来进行。
检测装置(也)可以被设置用于检测被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的至少一个功能元件的至少一个状态参数、尤其是功能能力/可靠性。因此通过相应设置的检测装置可以检测功能单元的确定的功能元件的确定的状态参数、也就是说尤其是功能能力。对于建造模块的示例而言，例如可以检测，被可运动地支承的建造板是否具有按照规定的功能能力。为此，检测装置例如可以将合适的控制信息传输给与被可运动地支承的建造板耦联的驱动装置并且例如在通过控制信息确定的驱动条件下实施对建造板运动的在地点上和/或在时间上分辨的检测(监控)。所检测到的建造板的运动能够推断出建造板的可运动的支承的功能能力。
检测装置(也)可以被设置用于检测在被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的、尤其是至少部分地用建造材料填充的容纳空间内部的至少一个——尤其是物理的——状态参数。通过相应设置的检测装置可以检测在功能单元侧的容纳空间内部的确定的、尤其是物理的状态参数，也就是说例如气氛、压力、湿度、温度，等等。对于计量模块或溢流模块的示例而言，例如可以检测，在各自的容纳空间内部具有何种气氛、压力、湿度、温度，等等。所检测到的在容纳空间内部的状态参数尤其能够推断出位于功能单元中的建造材料的品质或可加工性或可再使用性。相应的状态参数的检测可以借助于合适的、例如测量探针式地构造的检测元件实施，该检测元件通过为此设置的功能单元侧的接口检测相应的状态参数。功能单元侧的接口例如可以通过通到功能单元侧的容纳空间处和/或中的进入可能性实现。
当然，检测装置(也)可以被设置用于检测被容纳在被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的容纳空间中的建造材料的尤其是物理的状态参数。通过相应设置的检测装置一般可以检测位于功能单元侧的容纳空间内部的建造材料的确定的、尤其是物理的状态参数，也就是说例如密度、湿度、温度，等等。对于计量模块或溢流模块的示例而言，例如可以检测，对于建造材料具有何种密度、湿度、温度，等等。所检测到的在容纳空间内部的状态参数尤其能够推断出位于功能单元中的建造材料的品质或可加工性或可再使用性。相应的状态参数的检测也可以借助于合适的、例如测量探针状地构造的检测元件来进行，该检测元件经由为此设置的功能单元侧的接口检测相应的状态参数。功能单元侧的接口也例如可以通过通到功能单元侧的容纳空间处和/或中的进入可能性实现。
最后，检测装置例如(也)可以被设置用于检测在被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的容纳空间中的建造材料的填充高度。因此通过相应设置的检测装置可以检测位于功能单元侧的容纳空间中的建造材料的填充高度。对于计量模块或溢流模块的示例而言，因此可以检测，在各自的容纳空间内部中具有何种填充高度。所检测到的填充高度尤其能够推断出计量模块或溢流模块的填充或排空的必要性。相应的填充高度的检测在此也可以借助于合适的、例如测量探针状地构造的检测元件进行，该检测元件经由为此设置的功能单元侧的接口检测相应的填充高度。功能单元侧的接口在此也可以例如通过通到功能单元侧的容纳空间处和/或中的进入可能性实现。
鉴于可经由相应设置的检测装置检测的检测参数，填充和/或排空装置此外可以包括一定的装置或至少与这种装置连接，通过该装置可以依据所检测的检测参数采取一定的措施，例如以便影响要填充到功能单元侧的容纳空间中的或要从功能单元侧的容纳空间中排空的建造材料的品质或可加工性或可再使用性：
填充和/或排空装置例如可配设有或被配设一个调温装置，该调温装置被设置用于对被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的容纳空间进行调温和/或用于对容纳在被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的容纳空间中的建造材料进行调温。对容纳空间或建造材料的调温(对此通常可以理解为加热)，例如可以通过(直接地)对功能单元调温和/或通过控制(激活)在功能单元侧设置的调温部件也就是说例如加热元件来进行。为了调温功能单元，调温装置可以经由合适的连接部件或接口将被相应调温的调温流体例如引入到功能单元侧的调温通道结构中。为了控制(激活)在功能单元侧设置的调温部件，调温装置可以经由合适的连接部件或接口将控制信息传输给相应的在功能单元侧设置的调温部件，关于控制信息也可以理解为简单的电力供给。
此外，填充和/或排空装置可配设有或被配设惰性化装置，该惰性化装置被设置用于使被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元的至少一个尤其是至少部分地用建造材料填充的容纳空间惰性化。为了使容纳空间惰性化，惰性化装置可以经由合适的连接部件或接口和与该连接部件或接口可耦联的或相耦联的抽吸装置将非惰性的气体或气体混合物例如空气从容纳空间中抽出，和/或经由合适的连接部件或接口和与该连接部件或接口可耦联的或相耦联的鼓风装置将惰性的气体或气体混合物例如氩气、二氧化碳、氮气等等引入容纳空间中。
填充和/或排空装置此外可以被配设筛滤装置，该筛滤装置被设置用于对要被填充到被运动到填充区和/或排空区中的功能单元的容纳空间中的建造材料进行筛滤和/或用于对被从被运动到填充区和/或排空区中的功能单元的容纳空间中排空的建造材料进行筛滤。相应的筛滤装置能够筛滤要被填充到功能单元侧的容纳空间中的建造材料和/或被从功能单元侧的容纳空间中排空的建造材料。必要时可由马达驱动的筛滤装置可以包括至少一个必要时可由马达驱动的筛滤元件，该筛滤元件被设置用于筛滤出确定的颗粒尺寸(粒级)。
填充和/或排空装置此外可配设有或被配设固定装置，该固定装置被设置用于位置固定地固定被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元。相应的固定装置能够使被运动到填充和/或排空装置的填充区或排空区中的功能单元相对于填充区和/或排空区精确地和稳定地定向和布置并且由此提高填充和/或排空装置的安全性。固定装置可以包括至少一个尤其是机械地和/或磁性地作用的、例如机械的销子、凸起等等或可磁化的或磁性的磁体元件形式的固定元件，该固定元件在固定状态下这样地作用于要固定的功能单元，使得功能单元被精确地和稳定地布置和定向。当然，可以在功能单元侧设置对应的、尤其是机械的或磁性的配对固定元件，例如形式为用于机械的固定销子的承座或形式为可磁化的或磁性的磁体元件。
为了控制填充和/或排空装置的运行，也就是说尤其是也控制填充和/或排空装置的上面所述的可选的装置(也就是说调温装置、惰性化装置或固定装置)中的至少一个装置的运行，填充和/或排空装置可以包括控制装置。该控制可以基于至少一个通过检测装置(如果存在的话)检测到的检测参数来进行。对调温装置的运行的控制例如可以依据所检测到的建造材料的温度来进行，以便按照需要地调节建造材料的温度。以相应的方式，对惰性化装置的运行的控制可以依据在功能单元侧的容纳空间内部检测到的气氛和/或检测到的压力来进行，以便按照需要地使容纳空间惰性化。
附图说明
本发明借助于在附图中的实施例进行详细解释。在此示出：
图1是按照一个实施例的用于添加式制造三维物体的系统的原理图；
图2是按照图1中所示的实施例的系统的一个局部的原理图；和
图3是按照一个实施例的填充和/或排空装置的原理图。
具体实施方式
图1在俯视图中示出按照一个实施例的用于添加式制造三维物体2、也就是说例如技术构件或技术构件组的系统1的原理图。
系统1包括一个或多个用于通过依次逐层选择地照射和因此固化各个由可借助于能量束5固化的建造材料4构成的建造材料层来添加式制造三维物体2的固定不动的设备3(“建造站”)(设备3的详细的功能上的细节由图2中得出)。可固化的建造材料4例如可以是金属粉末。能量束5可以是激光束。设备3相应地可以是用于实施选择性激光熔化方法(简称SLM方法)或选择性激光烧结方法(简称SLS方法)的设备。系统1相应地可以是用于实施选择性激光熔化方法(简称SLM方法)或选择性激光烧结方法(简称SLS方法)的系统。
设备3包括用于实施添加式建造过程所需的全部功能部件。视为相应的功能部件的有，如通过水平定向的双箭头指示的，可运动地被支承的、用于在建造平面7中形成要被选择地照射的建造材料层的覆层器装置6，和用于产生能量束5以选择地照射借助于覆层器装置6在建造平面7中形成的、要被选择地照射的建造材料层的照射装置9，该照射装置包括例如一个或多个被构造成激光二极管元件或者包括这种激光二极管元件的照射元件8。这些功能部件被布置在设备3的、限定过程室11的壳体结构10中。过程室11是可惰性化的，在过程室11中因此可以形成和维持一种保护气体气氛、例如氩气气氛和/或一定的压力水平。
系统1包括多个模块式的功能单元12。功能单元12的模块式的结构由被称为“模块”的、(基本上)决定各自的功能单元12的外部几何构型的壳体结构(没有详细标示)得到，在该壳体结构中容纳相应的功能单元12的各个功能组成部件。
第一示例性的功能单元12a被设计成建造模块。这种建造模块包括在也被称为“建造室”的、腔室状的容纳空间(没有详细标示)中相对于建造模块的基体可运动地、尤其是高度可调地被支承的建造板或承载板(没有详细标示)，在该建造板或承载板上可以进行至少一个三维物体2的添加式建造。这种建造模块在添加式制造三维物体2的范围中用于在实施添加式建造过程期间支承要制造的物体2，参见在图2中示出的设备3。系统1可以包括多个相应的第一功能单元12a。
第二示例性的功能单元12b被设计成计量模块。这种计量模块包括被设置用于容纳在添加式制造三维物体的范围中要固化的建造材料2的、腔室状的容纳空间(没有详细标示)和用于从容纳空间中计量配给确定的量的要固化的建造材料2的计量装置(没有详细标示)。这种计量模块用于在添加式制造三维物体2的范围中提供(计量配给)确定的量的要固化的建造材料2，该建造材料借助于覆层器装置6在形成限定的建造材料层的条件下被均匀地分布在建造平面7中，参见在图2中示出的设备3。系统1可以包括多个相应的第二功能单元12b。
第三示例性的功能单元12c被设计成溢流模块。这种溢流模块包括被设置用于容纳在添加式制造三维物体2的范围中没有固化的建造材料4的、腔室状的容纳空间(没有详细标示)。溢流模块用于在添加式制造三维物体2的范围中容纳没有固化的、从设备3的过程室11中要清除的或被清除的建造材料4。系统1可以包括多个相应的第三功能单元12c。
第四示例性的功能单元12d被设计成处理模块/搬运模块。这种处理模块包括至少一个被设置用于容纳至少一个添加式制造的物体2的腔室状的容纳空间(没有详细标示)。经由合适的接口(没有示出)可以实现为了“拆包”物体2而进入容纳空间中的进入或接近可能性。该进入或接近可以通过操作者(“手套箱”)或通过机械手来进行。系统1可以包括多个相应的第四功能单元12d。
如以下得出的那样，各个功能单元12a-12d可以在系统1的不同的、固定不动的、也就是说不可运动的、通常与地基固定连接的组成部件之间往返运动。
系统1包括一个或多个固定不动的填充和/或排空装置13。填充和/或排空装置13被设置用于用建造材料4填充被运动到填充和/或排空装置13的填充区14中的功能单元12a-12d的容纳空间和/或用于排空位于被运动到填充和/或排空装置13的排空区14中的功能单元12a-12d的容纳空间中的建造材料4。填充和/或排空装置13可以至少关于相应的填充过程被称为“填充站”。
填充和/或排空装置13形成在可惰性化的壳体结构20中。在壳体结构20中可以形成和维持惰性的气氛或确定的压力水平，也就是说例如超压或负压。
在填充区14中，可以用建造材料4填充被运动到填充区14中的功能单元12a-12d的容纳空间。在图2中示出的局部部分中示例性地示出用建造材料4填充第二功能单元12b也就是说计量模块的容纳空间。填充区14包括填充装置16。填充装置16包括用于输送要被填充到相应容纳空间中的建造材料4的输送装置17。输送装置17例如可以设计成流产生装置、尤其是鼓风装置，该流产生装置被设置用于产生用于将建造材料4填充到相应容纳空间中的填充(鼓风)流。
在排空区15中可以排空被运动到排空区15中的功能单元12a-12d的容纳空间。在图2中示出的局部部分中示例性地示出从第三功能单元12c也就是说溢流模块的容纳空间中排空建造材料4。排空区15包括排空装置18。排空装置18包括用于输送要从相应容纳空间中排空的建造材料4的输送装置19。排空装置18例如可以设计成流产生装置、尤其是泵装置，该流产生装置被设置用于产生用于从相应容纳空间中排空建造材料4的排空(抽吸)流。
填充和/或排空装置13可以储存多种(在化学上)不同的建造材料4，由此可以用不同的建造材料4单独地填充不同的功能单元12a-12d。第一被运动到填充区14中的功能单元12a-12d例如可以被填充钢粉末，第二被运动到填充区14中的功能单元12a-12d例如可以被填充铝粉末。以类似的方式可以单独地排空不同的功能单元12a-12d；因此(在化学上)不同的建造材料4可以被从不同的功能单元12a-12d中排空并且相互独立地储存、再处理等等。
系统1此外包括隧道结构21。隧道结构21具有多个隧道段22，功能单元12a-12d可在隧道段中或通过隧道段运动。在隧道段22中分别设计或布置有至少一个运动路径23，沿着该运动路径，功能单元12a-12d可以运动通过隧道段22。在一个隧道段22中可以至少部分地在一个或多个平面中构造或布置多个运动路径23，也就是说例如相邻地、尤其是并行地布置的运动路径23。相应的运动路径实现功能单元12a-12d在隧道段22中或通过隧道段的被引导的运动。
借助于图1可以看见，一个隧道段22可以通入到至少一个另外的、例如与这个隧道段成角度地延伸的隧道段22中。隧道结构21——类似于从铁路交通中已知的轨道系统或铁轨系统——包括多个在限定的位置上彼此通入对方中的隧道段22(为此也参见图1中的相应的隧道段22的虚线的图示)。多个隧道段22可以至少部分地相互并排地、在上面层叠地或在下面层叠地延伸。隧道结构因此可以包括多个至少部分地相互并排地、在上面层叠地或在下面层叠地、因此在不同的(水平的和/或竖直的)平面中延伸的隧道段22。
隧道段22是可惰性化的，也就是说，在隧道段中可以形成和维持一种惰性气氛和一定的压力水平、也就是说例如过压或负压。
隧道结构21或属于该隧道结构的隧道段22的功能在于，使系统1的不同的固定不动的组成部件、也就是说例如设备3和填充和/或排空装置13直接地或间接地、也就是说例如在中间连接有系统1的至少一个另外的隧道段21和/或另外的固定不动的组成部件的条件下相互连接起来。系统1的各个固定不动的组成部件的连接实现了各个功能单元12a-12d在系统1的各个固定不动的组成部件之间的往返运动。各功能单元通过隧道结构21的运动可以全自动化地实现。经由一个或多个隧道段22例如可以将固定不动的设备3(“建造站”)与固定不动的填充和/或排空装置13(“填充站”)连接起来。
为了使各功能单元12a-12d运动，系统1包括与(马达驱动的)驱动装置耦联的输送装置24，经由该输送装置可以产生使功能单元12a-12d运动的驱动力。输送装置24可以包括在隧道结构侧布置或构造的输送件25(参见图2)，该输送件被设置用于，使功能单元12a-12d运动。输送件25例如可以是机械的输送件，也就是说例如带式输送器、链式输送器或辊子输送器，该输送件通过其在隧道段22内的在空间上的延伸限定了一个输送路段和进而运动路径23，功能单元12a-12d可以沿着该输送路段和运动路径运动。借助于图2可以看见，相应的输送件例如可以在底部侧或壁侧被布置在或构造在隧道段21的壁上。
也可以设想，输送装置24包括在功能单元侧布置或构造的输送件25，该输送件被设置用于，使装备了该输送件的功能单元12a-12d运动(参见图2)。这种输送件25例如可以是集成到各自的功能单元12a-12d中的(电)马达驱动的驱动装置(没有详细标示)。这样可以扩大功能单元12a-12d的运动灵活性，因为例如围绕垂直的轴线的旋转运动是可能的。
一个或多个功能单元12a-12d在系统1的各个固定不动的组成部件之间的运动路径的选择可以基于一定的功能单元12a-12d的一定的优先级别来进行。与较低优先级别的功能单元12a-12d相比，可以为较高优先级别的功能单元12a-12d选择就路程而言较短的或较快的运动路径23。同样地，与较低优先级别的功能单元12a-12d相比，可以使较高优先级别的功能单元12a-12d以较高的速度运动。
对在隧道结构21中运动的功能单元12a-12d的全部运动的控制经由中央控制装置28实施，该中央控制装置宜直接地或间接地与相应的功能单元12a-12d例如基于无线电地通信，功能单元为此可以装备有合适的通信装置(没有详细标示)。在控制装置28中存在有与功能单元12a-12d在隧道结构21内的运动相关的全部信息，也就是说尤其是各自的运动信息即例如速度信息、各自的位置信息即例如出发地信息和目的地信息、各自的优先级别信息，等等。对在隧道结构21中运动的功能单元12a-12d的运动的控制可以全自动地实施。
为了能够与隧道结构21连接，系统1的固定不动的组成部件具有连接段26，经由该连接段，系统的固定不动的组成部件与隧道结构21可连接或相连接。借助于图2可以看见设备3的连接段26，通过该连接段设备3与隧道结构21、也就是说与隧道段22相连接。相应的功能单元12a-12d可以从设备3出发运动到隧道结构21中或从隧道结构21出发运动到设备3中。类似于设备3，填充和/或排空装置13也具有连接段26，通过该连接段，填充和/或排空装置13与隧道结构21、就是说与隧道段22相连接。因此功能单元12a-12d可以从填充和/或排空装置13出发运动到隧道结构21中或从隧道结构21出发运动到填充和/或排空装置13中。
在系统1的各个固定不动的组成部件中，也就是说例如在设备3中或在填充和/或排空装置13中，分别也布置或构造隧道结构21的隧道段22，该隧道段经由各自的连接段26与在系统1的相应的固定不动的组成部件外部布置或构造的隧道段22连通(参见图2)。
图3示出填充和/或排空装置13的原理图，借此解释填充和/或排空装置13的某些修改。
在图3中示出的填充和/或排空装置13被配设了检测装置29。检测装置29包括按照硬件和/或软件方式实施的检测元件(没有示出)，通过该检测元件可以检测不同的检测参数。由检测装置29检测的全部检测参数可以经由——必要时无线的——数据或通信网络(没有示出)传输给至少一个通信对象、也就是说例如系统1的控制装置28。
检测装置28可以被设置用于检测运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d。通过检测装置28因此可以检测，功能单元12a-12d是否被运动到填充区14和/或排空区15中。在检测到功能单元12a-12d被运动到填充区14和/或排空区15中的情况下，进一步还可以检测，功能单元12a-12d具体为何种类型。对被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d或其类型的检测可以光学地、也就是说例如借助于光学扫描过程或机械地、也就是说例如借助于对作用到在填充区14和/或排空区15中布置或构造的重量传感器装置30上的、功能单元12a-12d的重量的检测来进行。
检测装置29(也)可以被设置用于检测被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的至少一个功能元件的至少一个状态参数、尤其是功能能力。因此通过检测装置28可以检测功能单元12a-12d的特定的功能元件的特定的状态参数、也就是说尤其是功能能力。对于建造模块(参见第一功能单元12a)的例子而言，例如可以检测，被可运动地支承的建造板或承载板27是否具有按照规定的功能能力。为此，检测装置例如可以将合适的控制信息传输给与建造板或承载板27耦联的驱动装置(没有示出)并且例如可以在通过控制信息确定的驱动条件下实施对建造板27的运动的地点和/或时间分辨的检测(监控)。
检测装置29(也)可以被设置用于检测在被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的、尤其是至少部分地被建造材料4填充的容纳空间内部的至少一个尤其是物理的状态参数。通过检测装置29可以检测在功能单元侧的容纳空间内部的确定的、也就是说尤其是物理的状态参数，也就是说例如气氛、压力、湿度、温度，等等。对于计量模块或溢流模块(参见第二、第三功能单元12b、12c)的例子而言，例如可以检测，在各自的容纳空间内部具有何种气氛、压力、湿度、温度，等等。相应的状态参数的检测可以借助于合适的、例如测量探针式地构造的检测元件(没有示出)来实施，该检测元件通过为此设置的功能单元侧的接口检测相应的状态参数。功能单元侧的接口例如可以通过通到功能单元侧的容纳空间处和/或中的进入可能性来实现。
此外，检测装置29(也)可以被设置用于检测被容纳在被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的容纳空间中的建造材料4的尤其是物理的状态参数。通过检测装置29可以一般地检测在位于功能单元侧的容纳空间内部的建造材料4的特定的、也就是说尤其是物理的状态参数，也就是说例如密度、湿度、温度，等等。对于计量模块或溢流模块(参见第二、第三功能单元12b、12c)的例子而言，例如可以检测，建造材料4具有何种密度、湿度、温度，等等。相应的状态参数的检测又可以借助于合适的、例如测量探针状地构造的检测元件(没有示出)来进行，该检测元件经由为此设置的功能单元侧的接口检测相应的状态参数。功能单元侧的接口可以又例如通过通到功能单元侧的容纳空间处和/或中的进入可能性实现。
最后，检测装置29例如(也)可以被设置用于检测在被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的容纳空间中的建造材料4的填充高度。因此通过检测装置29可以检测位于功能单元侧的容纳空间中的建造材料4的填充高度。对于计量模块或溢流模块(参见第二、第三功能单元12b、2c)的例子而言，因此可以检测，在各自的容纳空间内部中具有何种填充高度。相应的填充高度的检测在此也可以借助于合适的、例如测量探针状地构造的检测元件(没有示出)进行，该检测元件经由为此设置的功能单元侧的接口检测相应的填充高度。功能单元侧的接口在此也可以例如通过通到功能单元侧的容纳空间处和/或中的进入可能性实现。
填充和/或排空装置13此外可以包括特定的装置，通过该装置可以依据各被检测到的检测参数采取一定的措施，以便例如影响要填充到功能单元侧的容纳空间中的或要从功能单元侧的容纳空间中排空的建造材料4的品质或可加工性或可再使用性：
填充和/或排空装置13被配设有调温装置31，该调温装置被设置用于对被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的容纳空间进行调温和/或用于对被容纳在被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的容纳空间中的建造材料4进行调温。对容纳空间或建造材料4的调温(对此通常可以理解为加热)可以通过(直接地)调温功能单元12a-12d和/或通过控制(激活)设置在功能单元侧的调温部件(没有示出)也就是说例如加热元件来进行。
此外，填充和/或排空装置13被配设了惰性化装置32，该惰性化装置被设置用于使被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d的用建造材料4填充的容纳空间惰性化。为了使容纳空间惰性化，惰性化装置31可以经由合适的连接部件(没有示出)或接口和与该连接部件或接口可耦联的或相耦联的抽吸装置(没有示出)将非惰性的气体或气体混合物例如空气从容纳空间中抽出和/或与该连接部件或接口可耦联的或相耦联的鼓风装置(没有示出)将惰性的气体或气体混合物例如氩气、二氧化碳、氮气等等引入容纳空间中。
填充和/或排空装置13此外被配设了筛滤装置36，该筛滤装置被设置用于筛滤在要被填充到被运动到填充区14中的功能单元12a-12d的容纳空间中的建造材料4和/或用于筛滤被从被运动到排空区15中的功能单元12a-12d的容纳空间中排空的建造材料4。可马达驱动的筛滤装置36能够筛滤要被填充到功能单元侧的容纳空间中的建造材料4和/或被从功能单元侧的容纳空间中排空的建造材料4。筛滤装置36包括至少一个筛滤元件(没有详细标示)，该筛滤元件被设置用于筛滤出确定的颗粒尺寸(粒级)。
填充和/或排空装置13此外还被配设了固定装置33，该固定装置被设置用于位置固定地固定被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d。固定装置33能够使被运动到填充区14和/或排空区15中的功能单元12a-12d相对于填充区14和/或排空区15精确而稳定地定向和布置。固定装置33包括尤其是机械地和/或磁性地作用的、例如机械的销子或磁体元件形式的固定元件34，所述固定元件在固定状态下这样地作用于要固定的功能单元12a-12d上，使得该功能单元被精确而稳定地布置和定向。
为了控制填充和/或排空装置13的运行，也就是说也控制调温装置31、惰性化装置32、筛滤装置36和固定装置33的运行，填充和/或排空装置13可以包括自己的控制装置35。该控制可以基于至少一个通过检测装置29检测的检测参数来进行。
单个、多个或全部针对确定的实施例示出的特征可以转移到至少一个另外的实施例上。
附图标记列表：
1 系统
2 物体
3 设备
4 建造材料
5 能量束
6 覆层器装置
7 建造平面
8 照射元件
9 照射装置
10 壳体结构
11 过程室
12 功能单元
13 填充和/或排空装置
14 填充区
15 排空区
16 填充装置
17 输送装置
18 排空装置
19 输送装置
20 壳体结构
21 隧道结构
22 隧道段
23 运动路径
24 输送装置
25 输送件
26 连接段
27 建造板/承载板
28 控制装置
29 检测装置
30 重量传感器装置
31 调温装置
32 惰性化装置
33 固定装置
34 固定元件
35 控制装置
36 筛滤装置

Claims (10)

1.一种用于添加式地制造三维物体(2)的系统(1)，包括：
-至少一个可运动的、模块式的功能单元(12a-12d)，该功能单元具有被设置用于容纳建造材料(4)的容纳空间，
-隧道结构(21)，该隧道结构具有至少一个隧道段(22)，至少一个模块式的功能单元(12a-12d)能在隧道段中运动，
-至少一个设备(3)，该设备被设置用于通过借助于能量束(5)依次逐层选择地照射和因此固化所构造的建造材料层而添加式地制造三维物体(2)，其中，设备(3)具有连接段(26)，设备(3)通过该连接段与隧道结构(21)能连接或相连接，由此模块式的功能单元(12a-12d)能从设备(3)出发运动到隧道结构(21)中或从隧道结构(21)出发运动到设备(3)中，
-填充和/或排空装置(13)，该填充和/或排空装置被设置用于用建造材料(4)填充运动到填充和/或排空装置(13)的填充区(14)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间和/或用于排空位于运动到填充和/或排空装置(13)的排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间中的建造材料(4)，其中，填充和/或排空装置(13)具有连接段(26)，填充和/或排空装置(13)通过该连接段与隧道结构(21)能连接或相连接，由此模块式的功能单元(12a-12d)能从填充和/或排空装置(13)出发运动到隧道结构(21)中或从隧道结构(21)出发运动到填充和/或排空装置(13)中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，填充和/或排空装置(13)被布置在或构造在可惰性化的壳体结构(20)中。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统具有配设给填充和/或排空装置(13)的检测装置(29)，该检测装置被设置用于
-对运动到填充和/或排空装置(13)的填充区(14)中和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)进行检测，和/或
-对运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的至少一个功能元件的至少一个状态参数、尤其是功能能力进行检测，和/或
-对运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间内部的至少一个——尤其是物理的——状态参数进行检测，容纳空间尤其是至少部分地用建造材料(4)填充，和/或
-对被容纳在运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间中的建造材料(4)的填充高度进行检测，和/或
-对被容纳在运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间中的建造材料(4)的至少一个状态参数进行检测。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统具有配设给填充和/或排空装置(13)的调温装置(31)，该调温装置被设置用于对运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的至少一个——尤其是至少部分地用建造材料(4)填充的——容纳空间进行调温和/或用于对被容纳在运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间中的建造材料(4)进行调温。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统具有配设给填充和/或排空装置(13)的惰性化装置(32)，该惰性化装置被设置用于使运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的至少一个——尤其是至少部分地用建造材料(4)填充的——容纳空间惰性化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统具有配设给填充和/或排空装置(13)的筛滤装置(36)，该筛滤装置被设置用于对要被填充到运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间中的建造材料(4)进行筛滤和/或用于对从运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)的容纳空间中排空的建造材料(4)进行筛滤。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统具有配设给填充和/或排空装置(13)的固定装置(33)，该固定装置被设置用于位置固定地锁定运动到填充区(14)和/或排空区(15)中的功能单元(12a-12d)，其中，固定装置(33)包括至少一个——尤其是机械地和/或磁性地作用的——固定元件(34)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统具有配设给填充和/或排空装置(13)的控制装置(35)，该控制装置用于依据检测装置(29)的至少一个检测结果来控制填充和/或排空装置(13)的和/或调温装置(31)的和/或惰性化装置(32)的和/或筛滤装置(36)的和/或固定装置(33)的运行。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统具有输送装置(24)，其中，输送装置(24)包括至少一个在隧道结构侧布置或构造的输送件(25)，该在隧道结构侧布置或构造的输送件被设置用于使功能单元(12a-12d)运动，并且/或者输送装置包括至少一个在功能单元侧布置或构造的输送件(25)，该在功能单元侧布置或构造的输送件被设置用于使功能单元(12a-12d)运动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，
-功能单元(12a)被设计成建造模块，该建造模块包括被设置用于容纳建造板(27)的容纳空间，该建造板以相对于建造模块(2a)的基体可运动、尤其是高度可调的方式被支承，在该建造板上能添加式地制造三维物体(2)，或
-功能单元(12b)被设计成计量模块，该计量模块包括容纳空间(5)和计量装置，该容纳空间被设置用于容纳在添加式制造三维物体(2)的范围中要固化的建造材料(4)，该计量装置用于从容纳空间中计量配给确定量的在添加式制造三维物体(2)的范围中要固化的建造材料(4)，或
-功能单元(2)被设计成溢流模块(2b)，该溢流模块包括被设置用于容纳在添加式制造三维物体(2)的范围中未固化的建造材料(4)的容纳空间，或
-功能单元(12d)被设计成处理模块，该处理模块包括被设置用于容纳至少一个被添加式制造的物体(2)的容纳空间。
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