CN109414836A - 用于增材制造的涂覆机构和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于增材制造的涂覆机构(100)，该涂覆机构包括悬架(1)和一组涂覆元件(2、2a、2b)，这些涂覆元件布置并构造成以用于增材制造的基础材料涂覆制造平面(MP)，其中，涂覆元件联接至悬架，使得当在涂覆机构(100)的操作中相应的涂覆元件与制造平面(MP)中的障碍物(OBS)发生碰撞时，涂覆元件能够独立地从涂覆位置偏转到偏转位置。

Description

用于增材制造的涂覆机构和装置
技术领域
本发明涉及用于部件的增材制造的涂覆机构以及包括所述涂覆机构的相应装置。此外，本发明涉及包括该装置的设备。
背景技术
所提及的“部件”可以是任何陶瓷部件或金属部件。优选地，该部件描述了应用于涡轮机器、比如燃气涡轮机的流动路径中的部件。
术语“增材”在制造的背景下应特别表示逐层产生和/或自下而上的制造过程。如本文中描述的增材制造可以是快速成型或与快速成型相关。
如本文中描述的术语“增材制造”优选地涉及粉末床制造方法。
粉末床制造方法、比如选择性激光熔融或选择性激光烧结是用于例如由粉末材料制造、成型或制造零件或部件的相对公知的方法。用于这些方法的常规装置或设置通常包括制造或构建平台，在沉积(涂覆)基础材料的层之后，然后该基础材料可以例如通过激光束的能量被熔融并随后被固化，部件被逐层地构建在该平台上。层厚度由涂覆机或涂覆机构确定，该涂覆机或涂覆机构例如自动地在粉末床上移动并移除多余的材料。典型的层厚度达20μm或40μm。在制造期间，所述激光束在表面上扫描并熔融选定区域上的粉末，该选定区域可以由根据待制造部件的几何形状的CAD文件预先确定。
例如，从EP 2 910 362 A1已知一种增材制造的方法。
特别地，当新的粉末层借助于涂覆机或涂覆刀片而要被涂覆、即沉积到例如制造平面或粉末表面上时，例如由于待制造部件的热变形，涂覆机与所述部件可能发生碰撞。这是因为，所述零件或部件可能会升高超出制造平面或突出超出制造平面，并给涂覆机造成与零件碰撞的风险，并因此对整个设备或系统造成损坏。附加地或替换性地，所述碰撞可能导致构建作业故障，并因此导致部件或零件废弃(rejection)。
目前在SLM工艺中，粉末利用如下所述类型中的一种类型的涂覆机被输送并散布(“涂覆”、“沉积”、“分布”)在构建板或平台上。
已知一种实心的、直的、金属制的、不可移动和/或非挠性的刀片涂覆机。缺点是，该涂覆机不容许在涂覆机的移动范围内存在“障碍物”，例如在如所描述的、零件变形并上升超出粉末表面的情况下。因此，该零件在制造平面中形成障碍物，而涂覆机可能与该障碍物发生碰撞。
此外，使用实心的、直的聚合物制的、不可移动且非挠性的刀片。缺点是，这种涂覆机也不容许存在障碍物，例如在如所描述的、零件变形并上升超出粉末表面的情况下。结果，与零件的碰撞因构建作业中断或由于涂覆机损坏以及由损坏的涂覆机刀片随后引起的不均匀的粉末沉积而导致构建作业故障。而且，刀片的部分可能脱落并污染或弄脏粉状基础材料。此外，该刀片不能用于高温过程。
实心的、直的聚合物制的、且挠性的刀片也形成了现有技术，然而，其中虽然该涂覆机容许存在障碍物，但由于与零件的任何碰撞都可能导致刀片磨损，因此该涂覆机可能会致使粉末被涂覆机的聚合物材料污染。而且，该刀片不能用于高温过程。
此外，超级合金“刷”可能存在于现有技术中，特别是在涡轮机部件的增材制造的领域中。虽然这可能在一定程度上起作用，但是具有所述刷的涂覆机价格昂贵，并且可能由于刷状的几何形状而导致一定程度的层粗糙。
另一方面，由钢制成的刷还可能由于涂覆机和例如要增材制造的涡轮机部件之间的组分差异而造成粉末污染的风险。污染可能导致微结构缺陷和破坏期望的材料性能、比如断裂和蠕变应力耐久性。对于任何聚合物刷涂覆机都是如此。
发明内容
因此，本发明的目的是克服所述缺点并提供改进的用于增材制造的涂覆机和/或涂覆机构和/或相应的装置或设备。
所提出的目的通过独立权利要求的主题来实现。有利实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的一方面涉及用于增材制造、例如燃气涡轮机部件的制造的涂覆机构，该涂覆机构包括悬架和一组涂覆元件，悬架比如为杆，涂覆元件优选地是单个涂覆元件，这些涂覆元件被布置并构造成以用于增材制造的基础材料比如粉末来涂覆、外涂或沉积制造平面，该制造平面例如包括粉末表面。
“制造平面”优选地表示待制造部件的下述平面(正交于构建轴线)：该部件的梢部或最靠外的部分位于所述平面中。
悬架可以表示下述任意布置结构：可以将涂覆元件固定在所述布置结构处，以便用新的基础材料来可靠地涂覆制造平面。例如，悬架可以是计算机控制的并且能够在制造平面上移动。
所述制造平面可以由相应的粉末床和/或用于增材制造的装置或设备限定。要被沉积到制造平面上的所述基础材料优选地分批和/或分层分布。
当在涂覆机构的操作中相应的涂覆元件与制造平面中的障碍物发生碰撞时，涂覆元件、优选地是涂覆元件中的每个涂覆元件均能够相对于另外的涂覆元件独立地从涂覆位置偏转和/或旋转或移动到偏转位置。
在一实施方式中，涂覆机构的涂覆元件、优选地是涂覆元件中的每个涂覆元件构造为非挠性的，例如由于其形状和/或纵横比而导致的非挠性。换言之，每个涂覆元件均可以是刚性部件。因此，涂覆机构优选地不是刷。
所提及的“障碍物”优选地涉及已制造出的部件的一部分，其中，制造平面上面或上方的突起可能由部件的错误构建和/或不希望的热膨胀(构建故障)引起。因此，障碍物优选地是刚性障碍物，例如如果涂覆机没有实施成如本文描述的能够容许障碍物则会对涂覆机和/或增材制造系统造成损坏的障碍物。
作为优点，涂覆机构可以构造成使得用于增材制造的涂覆操作可以实施为能够容许障碍物。此外，涂覆机构可以构造为坚固、耐温且易于修理的，例如，当单个涂覆元件在操作中损坏时可以用新的涂覆元件来替换。此外，单个涂覆元件可以由与待增材制造的部件相同的材料(基础材料)制造，从而防止粉末污染。就这方面而言，涂覆元件的至少外壳应由基础材料或类似的材料制成。
更进一步有利地，可以执行非常可靠且精确的涂覆操作。特别地，可以借助于涂覆元件的布置结构提供非常均匀的涂覆面，这对于例如通过对层厚度和均匀性的良好控制获得良好的涂覆结果和提高待制造部件的几何形状的精度是重要的。有利地，涂覆元件以及因此涂覆面在制造平面中或在制造平面正上方移动以进行涂覆操作。
换言之，如所提出的涂覆机构允许补偿在构建期间待制造部件的构建故障，其中，例如当部件的一部分突出超出制造平面时，构建作业可以不必被中断。这允许时间和成本有效的增材制造工艺，这是特别重要的，因为复杂部件的增材制造可能持续数小时甚至数天。
在一实施方式中，涂覆元件被布置成行，例如沿着涂覆机构的纵向轴线布置成行。所述纵向轴线可以表示制造平面的延伸轴线，优选地是与涂覆机构的涂覆运动方向(参见下面的涂覆方向)正交的轴线。优选地，涂覆元件被支承成、例如被在悬架处支承成使得涂覆元件不会彼此碰撞。
由于这种成行布置，可以提供涂覆面(参见上文)，其中，与此同时，涂覆机构和/或涂覆面可以实施为能够容许障碍物(参见上文)。
在一实施方式中，所述一组涂覆元件构造成形成涂覆面，当涂覆机构处于涂覆操作中时，例如处于用于在制造平面上涂覆、沉积或分布粉末状基础材料的一部分的涂覆操作中时，该涂覆面在制造平面上移动。
在一实施方式中，偏转位置由障碍物的尺寸和/或障碍物突出超出制造平面的距离确定。因此，涂覆机构仅在实际需要的程度上让位于障碍物。
在一实施方式中，涂覆元件以能够可旋转以及/或者可移位的方式支承在悬架处。优选地，涂覆元件被沿着共同的旋转轴线例如支承在悬架处。以这种方式，可以实施涂覆元件以限定涂覆面。
在一实施方式中，涂覆机构包括弹簧机构。借助于所述弹簧机构，可以容易地实现：涂覆元件、优选地是涂覆元件中的每个涂覆元件被实施为能够偏转至所需的程度。
在一实施方式中，弹簧机构构造成使得涂覆元件能够对抗弹簧机构的弹簧力而偏转或旋转，其中，当涂覆机构处于操作中时，弹簧力趋向于使涂覆元件中的一个涂覆元件移回至涂覆位置。
特别地，由于障碍物而发生偏转的相应涂覆元件在已经过障碍物之后在弹簧机构的作用下移回到涂覆位置。因此，弹簧机构可以包括任何有利的弹簧布置结构，优选地是用于涂覆元件中的每个涂覆元件的弹簧，例如螺旋弹簧。
在一实施方式中，涂覆机构包括止挡件，其中，涂覆元件布置成在涂覆位置邻接该止挡件。作为优点，止挡件限定涂覆位置或最终位置，在该涂覆位置或最终位置中或根据该涂覆位置或最终位置，涂覆元件形成涂覆面。根据该实施方式，弹簧机构优选地趋向于使涂覆元件中的每个涂覆元件朝向所述止挡件移动。
在一实施方式中，优选地是涂覆元件中的每个涂覆元件均包括梢部，该梢部在涂覆机构的操作中优选地朝向制造平面指向。梢部优选地构造成使得：当涂覆元件中的一个涂覆元件例如由于制造平面中的障碍物而从涂覆位置偏转时，待沉积的粉末层不会被破坏。
在一实施方式中，涂覆元件由与基础材料相同类型的材料制成，优选地由金属制成。例如，如果部件将由超级合金制造，则涂覆元件优选地也由超级合金制成，以防止基础材料的污染，这对于必须非常耐温的涡轮机部件的制造特别重要。
在一实施方式中，涂覆元件由与待制造部件的材料完全相同的材料制成。因此，有利地，可以避免部件的任何污染。
在一实施方式中，涂覆元件形成多段涂覆刀片。
在一实施方式中，涂覆机构包括辅助涂覆元件，该辅助涂覆元件布置成沿着涂覆元件中的至少一些涂覆元件延伸。辅助涂覆元件允许(进一步)改善涂覆质量。优选地，辅助涂覆元件沿着所有涂覆元件和/或涂覆元件的“行布置结构”延伸。
在一实施方式中，辅助涂覆元件构造成不可移动的。因此，辅助涂覆元件可以是整体式刮刀片。
在一实施方式中，辅助涂覆元件布置成偏离或远离制造平面和/或沿涂覆方向偏离或远离所述一组涂覆元件。因此，可以改善基础材料的分布或粉末的散布，并且可以优化沉积质量。特别是可以改善如所描述的粉末散布质量，并且可以防止在涂覆期间的任何涂覆元件的碰撞期间粉末发生飞溅，例如可以防止在涂覆元件与障碍物(参见上文)发生碰撞并弹回到涂覆位置时粉末发生飞溅。
在一实施方式中，所述一组涂覆元件是第一组涂覆元件，并且涂覆机构包括第二组涂覆元件，第二组涂覆元件布置成沿涂覆方向偏离第一组涂覆元件。第二组涂覆元件优选地能够(进一步)改善涂覆结果，特别是能够通过涂覆操作实现平坦且均匀的粉末表面，即使任何涂覆元件与所述障碍物发生碰撞也是如此。
第一组涂覆元件优选地与第二组涂覆元件类似。换言之，第一组中的涂覆元件有利地与第二组中的涂覆元件类似并且以相同的方式起作用。
在一实施方式中，第二组涂覆元件沿着与涂覆方向垂直的方向与第一组涂覆元件偏离一距离，该距离例如为涂覆元件的宽度的一半。
本发明的另一方面涉及一种这样的装置，该装置包括所述涂覆机构和引导单元比如机器人臂，该引导单元用于在基础材料床上引导涂覆机构以及/或者使涂覆机构通过基础材料床以用于部件的增材制造。
在一实施方式中，该装置是用于通过粉末床增材制造部件的涂覆机，比如通过选择性激光熔融来增材制造部件的涂覆机。
本发明的另一方面涉及一种这样的设备，该设备比如为包括如所描述的装置的增材制造设备。
与所描述的机构、装置和/或设备有关的优点也可以适用于部件。
附图说明
其他特征、益处以及有利的改进通过结合附图对示例性实施方式的以下描述而变得明显。
图1以立体视图示出了根据本发明的涂覆机构的示例性实施方式。
图2示出了涂覆机构的部分的示意性侧视图或截面图。
图3示出了涂覆机构的示意性侧视图或截面图，图示了涂覆机构的操作。
图4结合部件的增材制造示出了涂覆机构的示意性侧视图。
图5示出了根据另一实施方式的涂覆机构的示意性俯视图。
具体实施方式
在附图中，类似元件、相同类型的元件以及相同作用的元件可以使用相同的附图标记。
图1示出了涂覆机构100。涂覆机构100优选地是用于增材制造设备、比如用于部件200(参见下面的图4)的增材制造的选择性激光熔融设备的涂覆机的一部分。部件200优选地属于用于涡轮机器、比如燃气涡轮机的部件。
涂覆机构100包括悬架1。悬架1可以是在涂覆机构100的操作期间优选地能够沿涂覆方向CD移动或致动的杆或任何其他装置。
涂覆机构100可以具有用于所述部件的增材制造的“多段”涂覆刀片。
涂覆机构100还包括多个涂覆元件2。示例性地，图1中描绘了五个涂覆元件2。涂覆元件2布置成行，其中，所述布置限定涂覆面CF。涂覆元件2进一步支承在悬架1处或悬架1周围。
例如，涂覆元件2优选地能够独立地移动，优选地能够相对于彼此和/或悬架偏转或旋转。优选地，涂覆元件2被悬挂成使得例如在涂覆机构的操作期间涂覆元件2在涂覆元件2的运动中不能相互接触或干涉。涂覆元件中的每个涂覆元件优选地在单独使用时为刚性、非挠性的部件。
涂覆元件2中的每个涂覆元件优选地包括梢部6，优选地为粉末状物质的基础材料BM可以借助于该梢部6分布或散布到制造平面MP上以用于涂覆并随后由此构建部件200(参见下面的图3和图4)。
除了图1的图示之外，涂覆元件优选地紧密地布置在一起，优选地以不透粉末的方式紧密地布置在一起，以便允许尽可能多的连续涂覆面CF，并因此便于涂覆操作。
有利地，具有多个涂覆元件2的涂覆机构的多段式的实施方式允许可靠且精确的涂覆，而同时，涂覆机构100可以实施为容许障碍物并且易于维护。
图2更详细地示出了示例性涂覆元件2的立体侧视图或截面图。特别示出的是，涂覆元件2包括以可旋转的方式支承在悬架1处的薄而长形的刀片。为了在制造平面上移动，悬架1可以是可移动的和/或计算机控制的机械臂或者包括可移动的和/或计算机控制的机械臂(参见下面)。
涂覆元件2特别地示出为处于涂覆位置，并且因此与止挡件5抵接。
止挡件5可以设置在悬架1处。替代性地，止挡件5可以设置在如下面描述的装置处。此外，示出了弹簧3，弹簧3趋向于使涂覆元件朝向止挡件5移动。如将在图3中更详细地示出的，当涂覆元件在涂覆机构100的操作中与障碍物(参见下面的标记OBS)发生碰撞时，涂覆元件特别能够对抗弹簧3的力而从涂覆位置偏转到偏转位置。
图3示出了涂覆机构100的操作，其中示出了涂覆操作。与图2相比，以略微不同的实施方式示出了涂覆机构。
示出了构建板或平台20，该构建板或平台20优选地是用于通过粉末床方法、比如选择性激光熔融(SLM)来增材制造部件的常规平台。
如右侧所示，平台20已经(部分地)沉积有粉末状基础材料BM层，例如，厚度T为40μm的BM层。在图的中间示出了靠近所述层的障碍物OBS，该障碍物OBS突出超出制造平面MP距离D。
制造平面MP优选地由涂覆机构100限定，或者视情况由涂覆元件2的梢部6根据调整的粉末厚度而限定。
障碍物OBS可以由相应的待制造部件的一部分形成。障碍物OBS优选地是不希望出现的现象并且会导致错误的增材构建或热变形。
由于所述障碍物OBS突出超出制造平面MP，如所示出的，当在制造平面MP上扫掠以用于分层涂覆或沉积新的基础材料层时，例如由悬架1驱动的涂覆机构100、涂覆机构或者涂覆元件中的至少一个涂覆元件或一些涂覆元件可能与障碍物OBS发生碰撞。经过并撞击障碍物OBS的相应的涂覆元件(其可以是多个涂覆元件)(参见图3中的标记2a)由于涂覆机构100的悬挂而从涂覆位置偏转到由障碍物OBS的尺寸限定的偏转位置。更具体地，例如与涂覆位置相比，偏转位置由障碍物OBS突出超出制造平面MP的距离D限定。
偏转位置可以由根据相对于涂覆位置的角度α的角位移来限定，在涂覆位置处，涂覆元件邻接止挡件5。
假设涂覆元件能够以可围绕旋转轴线X旋转的方式偏转，则从所述轴线到涂覆元件的梢部6的距离限定了半径(未明确示出)。所述半径可以等于例如5mm。因此，所述角度α可以等于例如37°。
根据替代性实施方式，所述涂覆元件和/或涂覆机构100可以被构造成使得半径等于10mm。因此，所提及的偏转的角度α可以等于25°。
当涂覆元件在涂覆机构100的操作中过卷(overwind)或经过障碍物OBS时，所述涂覆元件2在弹簧3的力的驱动下再次弹回或移回到涂覆位置。弹簧3可以是弹簧机构的一部分。
在已经经过障碍物OBS之后，涂覆机构100再次获得或采用初始的预期的层厚度，并且可以继续根据预期厚度T涂覆，好像障碍物OBS没有存在于制造平面MP中一样。就此而言，所提出的涂覆机构100可以补偿构建故障，而不致使制造过程中断和/或损坏相应的涂覆机和/或制造设备。
当涂覆机构经过障碍物时，由于涂覆元件的布置结构而不与障碍物OBS碰撞的那些涂覆元件(参见图3中的标记2b)方便地保持在涂覆位置。
涂覆机构100还包括刀片10，刀片10优选地在涂覆方向上布置在涂覆机构的前面。所述刀片10优选地沿与涂覆方向垂直的方向(涂覆元件的成行布置)在涂覆元件中的至少一些涂覆元件上、优选地在所有涂覆元件上延伸。优选地，刀片10构造成不可移动的。
借助于刀片10，可以有利地防止在已经经过障碍物OBS之后由涂覆元件2的排斥运动而引起的例如粉末飞溅。如所示出的，刀片10可以布置成从制造平面稍微偏离。借助于该偏离，防止了刀片在涂覆操作停止时与障碍物发生碰撞。
根据所述实施方式，涂覆元件2、2a、2b优选地能够围绕旋转轴线X旋转或者以可围绕旋转轴线X旋转的方式偏转。
在图3中进一步示出的是，刀片10以及涂覆元件2和/或悬架1是固定的或者是装置50的一部分。所述装置50可以包括或具有引导单元，涂覆机构借助于该引导单元在制造平面上被引导或移动。
图4示出了如上所述的装置50和涂覆机构100的示意性截面图。装置50优选地应用在用于增材制造的设备300中，该设备300也在图4中至少部分地示出。所述设备300可以是用于选择性激光熔融的设备。
与图3的图示形成对比，例如，图4中示出了部件200。部件200已经在相应粉末床中由基础材料BM制成。对于涂覆操作而言，装置100再次根据涂覆方向(在图4中从右向左)移动，其中，基础材料BM被分布到制造平面MP上。图4仅示出了“涂覆机”在基于粉末床的增材制造过程中的常见操作。在图4中的涂覆机构100的实施方式中进一步示出的是，刀片10起到如所描述的、用于限定涂覆元件2的涂覆位置的止挡件5的作用。
图5示出了本发明的涂覆机构100的替代性实施方式。特别示出的是，涂覆机构包括第一组涂覆元件2。此外，涂覆机构100包括第二组涂覆元件2’。优选地，第一组涂覆元件2与第二组涂覆元件2’类似。
第二组涂覆元件2’被布置成偏离第一组涂覆元件，偏离的距离或偏离量OS例如为涂覆元件中的每个涂覆元件的宽度W的一半。
至少，第一组涂覆元件之间的界面偏离第二组涂覆元件之间的界面。这有利于允许进一步改善涂覆结果，并确保了相应的期望的粉末表面的平坦度，因为这补偿了例如由于第一组涂覆元件2的间隙而引起的位置不准确。提供第二组涂覆元件是特别有利的，这是因为涂覆机构由于制造公差以及涂覆元件2的相互移动性的需求而必定包括间隙。
第二组涂覆元件2’优选地也固定至悬架1，例如固定在涂覆方向上的某一距离处。
根据本发明，涂覆元件2、2’优选地由与待制造部件的材料相同类型的材料制成。在燃气涡轮机部件的情况下，涂覆元件可以由与所述部件相同的(超级)合金制成。这有利地允许避免部件的污染，这在涡轮机部件、比如燃气涡轮机的流动路径硬件的部件的制造中特别重要。因此，有利的是至少涂覆元件的材料由高熔点材料比如耐火金属制成，或者涂覆元件涂覆有与用于制造的相应的基础材料相同的材料的覆盖层。
本发明的保护范围不限于上文中给出的示例。本发明以每个新颖的特征和特征的各个组合来实施，特别地包括权利要求中陈述的任何特征的各个组合，即使该特征或特征的该组合没有在权利要求或示例中明确陈述，本发明也包括权利要求中陈述的任何特征的各个组合。

Claims (13)

1.一种用于增材制造的涂覆机构(100)，所述涂覆机构(100)包括：
-悬架(1)；以及
-一组涂覆元件(2、2a、2b)，所述一组涂覆元件布置并构造成以用于所述增材制造的基础材料(BM)涂覆制造平面(MP)，其中，所述涂覆元件(2、2a、2b)联接至所述悬架(1)，使得当在所述涂覆机构(100)的操作中相应的涂覆元件(2、2a、2b)与所述制造平面(MP)中的障碍物(OBS)发生碰撞时，所述涂覆元件(2、2a、2b)能够独立地从涂覆位置偏转到偏转位置。
2.根据权利要求1所述的涂覆机构(100)，其中，所述涂覆元件(2、2a、2b)布置成行，并且其中，所述一组涂覆元件(2、2a、2b)构造成形成涂覆面(CF)，在所述涂覆机构(100)处于操作中时，所述涂覆面(CF)在所述制造平面(MP)上移动。
3.根据权利要求1或2所述的涂覆机构(100)，其中，所述偏转位置由所述障碍物突出超出所述制造平面(MP)的距离(D)确定。
4.根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)，其中，所述涂覆元件(2、2a、2b)以可旋转的方式支承在所述悬架(1)处。
5.根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)，包括弹簧机构(3)，所述弹簧机构(3)构造成使得所述涂覆元件(2、2a、2b)能够对抗所述弹簧机构(3)的弹簧力而偏转，其中，所述弹簧力趋向于使所述涂覆元件(2、2a、2b)移回至所述涂覆位置。
6.根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)，其中，所述涂覆机构(100)包括止挡件(5)，其中，所述涂覆元件(2、2a、2b)布置成在所述涂覆位置邻接所述止挡件(5)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)，其中，所述涂覆元件(2、2a、2b)由与所述基础材料(BM)相同类型的材料制成，优选地由金属制成。
8.根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)，包括辅助涂覆元件(10)，所述辅助涂覆元件(10)布置成沿着所述涂覆元件(2、2a、2b)中的至少一些涂覆元件延伸，并且其中，所述辅助涂覆元件(10)构造成不可移动并且布置成偏离所述制造平面(MP)并且沿涂覆方向(CD)偏离所述一组涂覆元件(2、2a、2b)。
9.根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)，其中，所述一组涂覆元件(2、2a、2b)是第一组涂覆元件，并且所述涂覆机构(100)包括第二组涂覆元件(2’)，所述第二组涂覆元件(2’)布置成沿涂覆方向(CD)偏离所述第一组涂覆元件。
10.根据权利要求9所述的涂覆机构(100)，其中，所述第二组涂覆元件还沿着与所述涂覆方向(CD)垂直的方向与所述第一组涂覆元件偏离一距离(OS)，该距离(OS)为所述涂覆元件(2、2a、2b、2’)的宽度的一半。
11.一种包括根据前述权利要求中的一项所述的涂覆机构(100)的装置，所述装置还包括引导单元，所述引导单元用于在用于所述增材制造的所述制造平面(MP)上引导所述涂覆机构(100)。
12.根据权利要求11所述的装置(50)，所述装置(50)是用于通过粉末床来增材制造部件(200)的涂覆机，比如通过选择性激光熔融来增材制造部件(200)的涂覆机。
13.一种包括根据权利要求11或12所述的装置(50)的设备(300)。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3636416A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-15 Concept Laser GmbH Adaptive recoater blade for a 3d printer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020152002A1 (en) * 2001-02-21 2002-10-17 Markus Lindemann Process and device for producing a shaped body by selective laser melting
DE102006056422B3 (de) * 2006-11-28 2008-04-17 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Beschichter- oder Ausgleichseinrichtung für eine Bauvorrichtung zur Erstellung von Formteilen aus Baumaterial
CN105451970A (zh) * 2013-06-11 2016-03-30 瑞尼斯豪公司 增材制造设备及方法
CN105451971A (zh) * 2013-06-11 2016-03-30 瑞尼斯豪公司 增材制造设备和方法
WO2016085334A2 (en) * 2014-11-24 2016-06-02 Additive Industries B.V. Apparatus for producing an object by means of additive manufacturing

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10216013B4 (de) * 2002-04-11 2006-12-28 Generis Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden
FR2856614B1 (fr) * 2003-06-30 2006-08-11 Phenix Systems Dispositif de realisation de couches minces de poudre notamment a hautes temperatures lors d'un procede base sur l'action d'un laser sur de la matiere
GB0821660D0 (en) * 2008-11-27 2008-12-31 Univ Exeter The Manufacturing device and method
CN116377301A (zh) * 2013-10-17 2023-07-04 Xjet有限公司 用于3d喷墨打印的碳化钨/钴油墨组合物
EP2875934B1 (de) * 2013-11-22 2017-04-05 Technische Universität Wien Vorrichtung zum Verarbeiten von photopolymerisierbarem Material zum schichtweisen Aufbau eines Formkörpers
DE102014203386A1 (de) 2014-02-25 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Pulverbett-basiertes additives Herstellungsverfahren, bei dem eine Stützstruktur zur Herstellung des Bauteils verwendet wird
GB2546016B (en) * 2014-06-20 2018-11-28 Velo3D Inc Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
US9597731B2 (en) * 2014-08-28 2017-03-21 Incodema3D, LLC Additive manufacturing device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020152002A1 (en) * 2001-02-21 2002-10-17 Markus Lindemann Process and device for producing a shaped body by selective laser melting
DE102006056422B3 (de) * 2006-11-28 2008-04-17 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Beschichter- oder Ausgleichseinrichtung für eine Bauvorrichtung zur Erstellung von Formteilen aus Baumaterial
CN105451970A (zh) * 2013-06-11 2016-03-30 瑞尼斯豪公司 增材制造设备及方法
CN105451971A (zh) * 2013-06-11 2016-03-30 瑞尼斯豪公司 增材制造设备和方法
WO2016085334A2 (en) * 2014-11-24 2016-06-02 Additive Industries B.V. Apparatus for producing an object by means of additive manufacturing

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