CN113056336B - 用于运行金属打印装置的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运行金属打印装置(2)的方法，所述金属打印装置具有隔室(3)，在所述隔室中进行金属打印，其中，所述隔室(3)具有进口和出口，并且其中，还设有风扇(9)，通过所述风扇能够再生所述隔室(3)中的大气，其中，还设有用于尤其在打印过程结束之后能够抽吸颗粒的装置，此外其中，在用于清洁隔室(3)中的大气的第一方法步骤中，处理气体被从所述隔室(3)吸出并且被导引通过再生装置(R)，并且在第二方法步骤中，在打印过程结束之后借助所述装置将多余的颗粒从所述隔室(3)去除。为了改进这种方法在此建议，设有具有抽吸管接头(12)的抽吸风扇(9)，并且通过所述抽吸风扇(9)既实施第一方法步骤也实施第二方法步骤，其中，通过连接在所述抽吸风扇(9)之前的转换装置(13)能够切换运行方式。此外，本发明还涉及一种用于运行金属打印装置的设备。

Description

用于运行金属打印装置的方法和装置

技术领域

本发明首先涉及一种根据权利要求1的前序部分的技术特征所述的方法。

此外，本发明还涉及一种根据权利要求2的前序部分的技术特征所述的设备。

对于金属打印装置，已知在循环过程中将处理气体输送至打印装置的隔室，考虑到在金属打印过程中产生的杂质，该处理气体被清洁或再生，这些杂质尤其可能由于使用激光而产生。在此还已知在金属打印过程完成之后，通过抽吸过程又将进行了打印过程的装置或隔室中的剩余的金属颗粒去除，这些剩余的金属颗粒未被熔融成在该方法中制造的物体。为此，在已知的装置中设有用于清洁隔室中的通常由处理气体构成的大气的风扇以及用于去除颗粒的抽吸风扇。

例如由文献DE 10 2017 206 792 A1已知一种金属打印装置。

由文献US 2016/207147 A1已知一种用于运行金属打印装置的设备，其中，借助风扇实施对处理气体的清洁，该处理气体借助抽吸通道从隔室吸出。由文献DE 10 2016216839 A1已知一种用于借助机器人从存在于构件的空腔中排出填充金属的方法。

发明内容

从根据US 2016/207147 A1的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，提供用于运行金属打印装置的有利的方法和有利的设备。

所述技术问题在方法方面根据权利要求1的技术方案解决，其中规定，设有作为风扇的具有抽吸管接头的抽吸风扇，并且从所述隔室开始设有第一和第二抽吸管道，所述第一和第二抽吸通道在连接在所述抽吸风扇之前的转换装置中汇聚，并且通过所述抽吸风扇既实施第一方法步骤也实施第二方法步骤，其中，通过连接在所述抽吸风扇之前的转换装置能够在所述第一和/或第二抽吸管道与所述抽吸风扇在抽吸侧的接合之间切换运行方式。

所述技术问题在设备方面根据权利要求2的技术方案解决，其中规定，设有作为风扇的具有抽吸管接头的抽吸风扇，并且通过所述抽吸风扇既能够将处理气体从所述隔室吸出以便再生大气，也能够在打印过程结束之后将多余的颗粒从所述隔室吸除，并且从所述隔室开始设有第一和第二抽吸管道，所述第一和第二抽吸通道在连接在所述抽吸风扇之前的转换装置中汇聚，由此能够在所述第一和/或第二抽吸管道(14、15)与所述抽吸风扇在抽吸侧的接合之间切换运行方式。

如所述的将从处理气体从隔室吸走以及去除多余的颗粒均可以使用不同的出口进行。进口优选用于重新将清洁过的或纯净的处理气体输送至隔室。

处理气体通常是诸如氩气或氮气之类的惰性气体，其中，更优选地单独使用氩气或氮气作为处理气体。但是原则上也可以存在气体混合物、尤其惰性气体的混合物作为处理气体。通常，目标是在这样的隔室中的大气不包含氧气或几乎不包含氧气。

所建议的解决方案在制造和应用方面被证明是特别有利的。仅设置一个抽吸风扇既用于实施第一方法步骤也用于实施第二方法步骤，该抽吸风扇必要时可选地用于实施第一方法步骤或第二方法步骤。这样的方法和这样的装置在装置的有利维护方面也被证明是有利的，因为在此仅需要设置一个抽吸风扇来实施多个方法步骤。

该抽吸风扇还可以用于两个方法步骤的可能的同时实施。如此，尤其在实施用于从隔室去除多余的金属颗粒的第二方法步骤时，还可以同时实施用于清洁隔室中的大气的第一方法步骤。

对于每个操作过程或每个方法步骤，设置单独的抽吸通道，该抽吸通道从隔室开始延伸到抽吸风扇，两个抽吸通道在转换装置中汇聚。在这种情况下，使用转换装置可以将一个或另一个抽吸通道、必要时将两个抽吸通道连接到抽吸风扇的抽吸侧上，以便相应地实施第一方法步骤或第二方法步骤。

在此，转换装置可以设计为，要么能实施第一操作(第一方法步骤)要么能实施第二操作(第二方法步骤)。但在另外的设计方案中，转换装置也可以具有这样的接通位置，在该接通位置中，可以同时实施两个操作，因此既实施第一方法步骤又实施第二方法步骤。

在一种可能的设计方案中，在第一方法步骤中，处理气体抽吸流被导引通过第一再生装置，在第二方法步骤中，处理气体抽吸流被导引通过第二再生装置，所述第一再生装置不同于所述第二再生装置。相应地，在所述设备中或配属于该设备地可以设有至少两个再生装置，一个用于实施第一方法步骤(隔室中的大气的再生)，并且另一个用于实施第二方法步骤(在打印过程结束之后去除多余的颗粒)。

用于第一和第二方法步骤的再生装置可以在结构和必要时设置的过滤器或过滤装置方面相同地设计。这些再生装置也可以基本上或仅关于部件、例如过滤器不同地设计。此外，相应的再生装置可以在过滤特性方面适应于相应的方法步骤，即，过滤特征一方面针对从隔室吸走的处理气体气态组分和/或小颗粒和最小颗粒，并且另一方面在某些情况下相对于待从处理气体抽吸流滤出的小颗粒和最小颗粒过滤出待吸走的较粗颗粒、尤其金属颗粒。

在相应的再生装置中分离出的颗粒、尤其在第二方法步骤中的较粗颗粒可以被收集在再生装置中或其下游的分离容器中。这些分离出的较粗颗粒必要时又可以供给下一个打印过程。

关于在第一方法步骤中从隔室大气分离出的细颗粒和最细颗粒也可以在收集容器等中进行这种分离。

根据优选的设计方案，用于第一方法步骤和/或第二方法步骤的处理气体抽吸流从所述隔室被导引出。如此，进一步尤其一个或多个再生装置以及进一步优选抽吸风扇可以布置在隔室外，但必要时配属于隔室。对处理气体抽吸流的过滤、在某些情况下的第一次过滤可以、也如优选的那样在隔室外进行。

此外借助同一抽吸风扇能够使处理气体还以纯净状态或已清洁状态被引入所述隔室中。因此，抽吸风扇还可以具有抽吸口和压力口。通过压力口可以将处理气体以纯净状态或已清洁的状态引入隔室。在抽吸风扇和隔室之间可以连接有预过滤器和/或冷却装置，用于相应地处理纯净状态或已清洁的状态的处理气体。

抽吸风扇可以连同第一和第二再生装置以直接分配隔室的方式布置在具有隔室的共同壳体中。

在另外的设计方案中，所述抽吸风扇连同第一和第二再生装置可以集成在由共同的壳体构成的模块中，其中，所述模块通过至少一条抽吸管道和压力管道与所述隔室连接。这样的模块可以配属于隔室，以便实施前述方法步骤，其中，在至少一条抽吸管道和压力管道的区域中可以设置相应的接口。

所述模块也可以通过两条抽吸管道和压力管道与所述隔室连接。通过该压力管道可以将纯净状态或已清洁状态的处理气体引入隔室中。两条抽吸管道用于实施第一和第二方法步骤。

转换装置还可以在如上所述的模块结构中配属于隔室。与之相关地，转换装置优选布置在模块中，从而在模块中可以在两个抽吸管道之间实施切换。

另外，在提供的模块结构中，还优选在金属打印装置的隔室或控制装置和模块之间设置电气接口和/或通信接口，尤其用于启动和关闭抽吸风扇，以及还用于在第一方法步骤和第二方法步骤之间切换转换装置。

根据另外的设计方案，所述模块可以配有用于第一方法步骤的两个再生装置，在所述设备运行时仅其中一个再生装置被流过。由此能够实现金属打印装置在打印模式下并且因此在第一方法步骤中的无中断的运行。因此，用于第一方法步骤的再生装置还可以在运行期间在第一方法步骤的范畴内例如为了清洁和/或排空目的例如从模块中取出，而用于过滤和分离的第二再生装置在清洁大气的过程中启用。

根据一种优选的设计方案，可以仅设置一个再生装置用于第二方法步骤。该再生装置的最大分离能力可以适应于在金属打印装置或在隔室中总共处理的最大颗粒体积、尤其最大金属颗粒体积。

附图说明

以下借助仅示出实施例的附图进一步阐述本发明。只在实施例之一中阐述的部件并且该部件在另外的实施例中出于特殊性而被另外的部件所替代，由此该部件对于另外的实施例被描述为必要时最可行的部件。在附图中：

图1示出用于运行金属打印装置的设备的立体示意图，该设备具有隔室和用于实施第一方法步骤和第二方法步骤的抽吸风扇，该图涉及第一方法步骤的实施；

图2示出所述设备的后视示意图，该图涉及第一方法步骤的实施；

图3示出与图1基本对应的示图，该图涉及第二方法步骤，其中，收集容器与图1相比更大；

图4示出另外的实施方式，其中，除了再生装置和转换装置之外还有抽吸风扇集成在模块中；

图5示出在移除两个再生装置之后的与图4基本对应的立体图；

图6示出所述设备的示意图。

具体实施方式

首先参照图1示出和描述用于运行金属打印装置2的设备1。

金属打印装置2首先并且主要具有隔室3，在该隔室中可以实施金属打印过程。在此，通过选择性的激光熔化，在激光束的作用下，由细金属粉末分层地制造希望的构件。该制造在此可以直接根据所谓的3D-CAD数据进行，因此可以由高质量的金属制造功能齐全的构件。

除了未示出的激光装置之外，用于施加金属粉末层的施加装置还基本上是打印设备的一部分，此外打印设备还包括颗粒储存容器4以及颗粒收集容器5，多余的颗粒可以被刮擦到该颗粒收集容器中。

为此，在处理面6中设置相应的开口7。

同样优选的是，金属件的制造可以在四周封闭的隔室3中进行，为此，该隔室必要时可以配设有封闭隔室3的门或类似物。

关于制造过程，例如参照开头引用的文献DE 10 2017 206 792 A1。

在打印过程中，优选对隔室3中的大气进行再生。为此在循环过程中，可以是优选的保护气体的诸如氩气或氮气之类的处理气体被吹入隔室3中并且同时被吸走。为此使用具有抽吸风扇9的抽吸装置8。抽吸风扇9可以是所谓的侧通道压缩机等。

在图1至图3所示的第一实施例中，抽吸装置8以直接配属于金属打印装置2的方式布置在装置1中。

如同另外从图6中的原理示意图中可以看到的那样，抽吸风扇9通过压力管道10和抽吸管接头12适合流动地与隔室内部连接。

在此，压力管道10从抽吸风扇9开始直接地、必要时在中间连接冷却器11的情况下连通配属于顶部区域的隔室3。在运行期间，在压力管道10中产生处理气体的压力流的方向c。

还与抽吸风扇9连接的抽吸管接头12通向转换装置13，该转换装置设计为，将抽吸管接头12可选地与第一抽吸管道14或(第二)抽吸通道15适合流动地连接。

在所示实施例中，抽吸管道15配属于处理面6地通入隔室3中，而另一(第一)抽吸管道14适合流动地连接柔性的软管元件16，该软管元件在隔室3内延伸并且用于在隔室3内的手动抽吸。

同样如图所示，转换装置13也可以是抽吸装置8的一部分，相应地以局部地配属于抽吸风扇9的方式布置。

此外，转换装置13可以手动地操作，备选地由马达、例如电动机操作，其中，在图6中仅示意性地示出的推移元件17优选仅释放一条流动路径，即释放从抽吸管道14到抽吸管接头12的流动路径或者释放从抽吸管道15到抽吸管接头12的流动路径(参见图6中的点划线)。

在相应地通过抽吸管道14激活抽吸流时，软管元件16用于吸走可能的在打印过程之后例如还位于处理面9上的金属颗粒和/或用于例如排空颗粒收集容器5。

因此，同一抽吸风扇9可以用于两个方法步骤，即涉及处理气体循环或保护气体循环的第一方法步骤和涉及将多余的金属颗粒通过软管元件吸走的第二方法步骤。在此，既用于第一方法步骤又用于第二方法步骤的抽吸流总是从隔室3导引出来，并且纯净气体直接地、必要时在中间连接冷却器11的情况下引入隔室。

在处理气体循环期间(第一方法步骤)，抽吸管道15通过转换装置13与主动的抽吸风扇9的抽吸管接头12连接，其中，在所示实施例中，在抽吸管道15中，沿流动方向a在转换装置13的上游首先在中间连接有预过滤器18，该预过滤器具有必要时可取下的收集容器19，并且沿流动方向a在预过滤器18的下游在中间连接有细过滤器20。预过滤器18、收集容器19和细过滤器20可以联合构成再生装置R。

当实施用于将可能的金属颗粒通过软管元件16吸走的第二方法步骤时，将吸走的可能携带金属颗粒的处理气体经由抽吸管道14和转换装置13导引至抽吸管接头12，其中，在抽吸管道14中，此处也在转换装置13的上游区域中连接有再生装置R'，该再生装置沿流动方向b首先具有颗粒分离器21，该颗粒分离器具有优选可取下的颗粒收集容器22，沿流动方向b在颗粒收集容器的后方布置有风扇保护过滤器23。

在图1和图3中示出具有不同的收集容积的颗粒收集容器22。

作为如图1至图3所示的将抽吸装置8直接布置到隔室3上的备选方案，抽吸装置8也可以设置为模块24。这样的模块24可以分配给金属打印装置2，这通过相应的流动接口以及优选电气或电子接口实现。

为此，抽吸风扇9、联合成再生装置R和R'的过滤器和分离器以及转换装置13均可以集成在共同的壳体25中。

除了抽吸风扇9外，在模块24中还布置有开关柜26、冷却器11以及分配和控制区块27。优选地，转换装置13集成在分配和控制区块27中或者由该分配和控制区块构成。

用于实施第一方法步骤(循环)的再生装置R的过滤和分离单元可以形成为可从壳体25移出的模块，该模块具有一个或优选两个预过滤器18以及配属于每个预过滤器18的收集容器19，此外该模块具有在流动方面后置的细过滤器20。

从图中可以看到，在所示实施例中设有两个这样的用于实施第一方法步骤的再生装置R，以便如此能够实现过滤系统的较长的使用寿命。因此，通过布置两个这样的再生装置R，通过从一个再生装置R转换到另一个再生装置R，能够实现在不中断制造过程的情况下更换过滤器。

模块化地设置的用于实施第二方法步骤(吸走颗粒)的再生装置R’也如所示的那样设计为可从壳体25移出。在此，再生装置R'优选具有颗粒分离器21和颗粒收集容器22以及风扇保护过滤器23。

抽吸管道14和15以及压力管道10可以穿过壳体25向外导引，以便形成相应的接口28、29和30，通过该接口能够实现与隔室3或软管元件16的相应的流动管道连接。

通过建议的发明，尤其在制造过程中在所有部件的区域中提供高的气密性。抽吸风扇9或循环风扇在第一方法步骤中提供最佳的保护气体流动，或者在第二方法步骤中提供最佳的处理气体输送或粉末输送，这在发热较少的情况下在较宽泛的压力和体积流量范围下进行。

附图标记列表

1 设备

2 金属打印装置

3 隔室

4 颗粒储存容器

5 颗粒收集容器

6 处理面

7 开口

8 抽吸装置

9 风扇

10 压力管道

11 冷却器

12 抽吸管接头

13 转换装置

14 抽吸管道

15 抽吸管道

16 软管元件

17 推移元件

18 预过滤器

19 收集容器

20 细过滤器

21 颗粒分离器

22 颗粒收集容器

23 风扇-保护过滤器

24 模块

25 壳体

26 开关柜

27 分配和控制区块

28 接口

29 接口

30 接口

a 处理气体抽吸流

b 处理气体抽吸流

c 处理气体压力流

R 再生装置

R' 再生装置

Claims (8)

1.一种运行金属打印装置(2)的方法，所述金属打印装置具有隔室(3)，在所述隔室中进行金属打印，其中，所述隔室(3)具有进口和出口，并且其中，还设有风扇，通过所述风扇能够再生所述隔室(3)中的大气，其中，还设有用于能够抽吸颗粒的装置，此外其中，在用于清洁隔室(3)中的大气的第一方法步骤中，处理气体被从所述隔室(3)吸出并且被导引通过再生装置(R)，并且在第二方法步骤中，在打印过程结束之后借助所述装置将多余的颗粒从所述隔室(3)去除，其特征在于，设有作为风扇的具有抽吸管接头(12)的抽吸风扇(9)，并且设有从所述隔室(3)开始的第一和第二抽吸管道(14、15)，所述第一和第二抽吸管道在连接在所述抽吸风扇(9)之前的转换装置(13)中汇聚，并且通过所述抽吸风扇(9)既实施第一方法步骤也实施第二方法步骤，其中，通过连接在所述抽吸风扇(9)之前的转换装置(13)能够在所述第一或第二抽吸管道(14、15)与所述抽吸风扇在抽吸侧的接合之间切换运行方式，其中，在第一方法步骤中，处理气体抽吸流被导引通过第一再生装置(R)，在第二方法步骤中，处理气体抽吸流被导引通过第二再生装置(R')，所述第一再生装置不同于所述第二再生装置，其中，借助同一抽吸风扇(9)使处理气体还以纯净状态或已清洁状态被引入所述隔室中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和/或第二再生装置(R、R')具有过滤器元件。

3.一种用于运行金属打印装置(2)的设备(1)，所述金属打印装置具有隔室(3)，在所述隔室中进行金属打印，其中，所述隔室(3)具有进口和出口，并且其中，还设有风扇，通过所述风扇能够再生所述隔室(3)中的大气，其中，还设有用于能够抽吸颗粒的装置，此外其中，为了清洁所述隔室(3)中的大气，在使用所述出口的情况下能够从所述隔室(3)中吸出处理气体并且处理气体被导引通过再生装置(R)，并且在打印过程结束之后借助所述装置能够将多余的颗粒从隔室(3)去除，其特征在于，设有作为风扇的具有抽吸管接头(12)的抽吸风扇(9)，并且通过所述抽吸风扇(9)既能够将处理气体从所述隔室(3)吸出以便再生大气，也能够在打印过程结束之后将多余的颗粒从所述隔室(3)吸除，并且设有从所述隔室(3)开始的第一和第二抽吸管道(14、15)，所述第一和第二抽吸管道在连接在所述抽吸风扇(9)之前的转换装置(13)中汇聚，由此能够在所述第一或第二抽吸管道(14、15)与所述抽吸风扇(9)在抽吸侧的接合之间切换运行方式，其中，在第一方法步骤中，处理气体抽吸流能导引通过第一再生装置(R)，在第二方法步骤中，处理气体抽吸流能导引通过第二再生装置(R')，所述第一再生装置不同于所述第二再生装置，其中，借助同一抽吸风扇(9)能够使处理气体还以纯净状态或已清洁状态被引入所述隔室中。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一和/或第二再生装置(R、R')具有过滤器元件。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述抽吸风扇(9)连同第一和第二再生装置(R、R')集成在由共同的壳体(25)构成的模块(24)中，其中，所述模块(24)通过至少一条抽吸管道(14、15)和压力管道(10)与所述隔室(3)连接。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述模块(24)通过两条抽吸管道(14、15)和压力管道(10)与所述隔室(3)连接。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述转换装置(13)布置在所述模块(24)中。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述模块(24)配有用于第一方法步骤的两个再生装置(R)，在所述设备(1)运行时仅其中一个再生装置被流过。