CN114746251A - 用于三维元件的增材制造的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三维部件(20)的增材制造的制造装置，其通过至少一个涂布单元(10)逐层涂布以及通过至少一个辐照单元(11)局部选择性地固化构建材料(14)，制造装置包括构建轴(13)和具有构建平台(14)的载体(15)，其中构件(10)可以在构建轴(12)内的构建平台(14)上构建，构建轴(12)的高度相对于构建平台(14)是可变的，在分层施工期间，构建轴可相对于构建平台进行密封，其中，在分层施工期间，在构建轴(13)的内表面和载体(15)之间形成间隙(30)，使得一部分构建材料(17)可以至少部分穿透，从而相对于载体(15)密封构建轴(13)。

Description

用于三维元件的增材制造的制造装置

技术领域

本发明涉及一种通过逐层施加和局部选择性固化构建材料来进行三维元件的增材制造的制造装置。本发明还涉及一种用于三维元件的增材制造的制造方法和一种包括相应制造装置的系统。

背景技术

用于通过逐层施加和构建材料的局部选择性固化来增材制造三维元件的制造装置和相应方法在现有技术中原则上是已知的。对于逐层施加，通常提供至少一个相应的涂布单元。对于局部选择性固化，通常提供至少一个相应的辐照单元(例如包括至少一个激光器)。

此外，已知在由载体(构建平台载体)支撑的构建平台上构建三维元件。具体来说，该元件可以在构建轴内构建。

DE 10 2007 014 968 A1描述了一种通过将粉末材料逐层构建来制造物体的装置。在其中描述的一个实施例中，构建圆柱体的外壁向下延伸，使得它们允许构建空间与外部隔离，即使内壁升高到在它们和载体之间形成间隙的程度。过量的材料粉末因此可以向下引导通过间隙并沿着延伸的外壁进入收集容器中。因此，只有在制造过程完成后才会出现间隙，并用于排出多余的材料。在制造过程中，内壁可能密封在载体上(DE 10 2007 014968 A1未进一步讨论)。在现有技术中，在这种情况下相应的密封件是已知的。

例如，US 2018/0345411 A1描述了这种密封件。具体而言，描述了一种用于逐层制造产品的装置，其中该装置包括所谓的管，该管可相对于平台(垂直地)移动。具体而言，管保持在其位置并且平台(主动)在管内在起始位置和下端位置之间移动。

为了防止构建材料(或至少使其更难)渗入管和平台之间，US 2018/0345411 A1中提供了由橡胶或毛毡制成的密封件，该密封件连接到平台的边缘并在圆周方向延伸。然而，发现这种密封是不利的。特别是，已经认识到可能会发生构建平台的卡住。特别是在高温下，也可能会损坏密封件(直至其熔化)。

US 10,413,968 B2没有这种密封件。在US 10,413,968 B2中，粉末可以穿透所谓的套筒和构建板之间。调整两个元件的表面粗糙度，使得两个元件仍有可能相互滑动。然后在波纹管结构的帮助下收集渗漏的粉末。然而，故意省略相应的密封也认为是不利的，因为此后(尽管在US 10,413,968 B2中有用于收集的波纹管结构)可能会出现故障或增加清洁工作量。

发明内容

本发明的目的是提供一种尽可能简单但有效的解决方案，以便相对于构建平台密封用于三维元件的增材制造的制造装置的构建轴，尤其是在高温下。

该目的尤其通过根据权利要求1的制造装置来解决。

具体而言，该目的通过一种制造装置来解决，该制造装置用于通过至少一个涂布单元(作为制造装置的元件)的逐层施加和通过至少一个辐照单元(作为制造装置的元件)来局部选择性固化构建材料来进行三维元件的增材制造，包括构建轴和载体以及构建平台，其中该元件可以构建在构建轴内的构建平台上，其中构建轴可以相对于构建平台(通过高度调节装置)(例如通过降低构建平台)在高度上相对改变并且相对于构建平台和/或载体在逐层施加过程中是可密封的，在构建轴的内表面和载体之间的逐层施加过程中，形成间隙，优选地使得部分的构建材料可以至少部分地穿透，从而相对于构建平台和/或载体密封构建轴。

本发明的关键思想在于在构建轴的内表面和载体之间形成间隙，使得确实一部分构建材料可以穿透到该间隙中，但是由于间隙的构造和布置而防止进一步穿透。由此可以省去由橡胶或毛毡材料制成的密封件。尤其是实现了相对简单但可靠的密封(尤其是在高温下)。因此，基本上可以使一部分构建材料渗入间隙中，但不会连续渗漏(在密封或阻塞所需的部分构建材料已经穿透之后)。特别是，不应该有永久性的渗漏，例如在根据US 10,413,968 B2的解决方案中就是这种情况。

就下文或权利要求书中提及的“间隙”而言，这尤其是指构建轴内表面与载体和相应的构建平台之间的间隙(“和/或”)，前提是没有任何偏差。

间隙优选地在水平部分中是环形的并且垂直地延伸。垂直延伸优选地(至少在制造过程或构建材料的逐层固化期间暂时)高于宽度(相对于水平部分)，优选地至少高5倍，进一步优选地至少是宽度的10倍。

间隙优选地具有(在垂直延伸上)至少基本恒定的宽度。如果宽度变化，则最小宽度优选地偏离最大宽度不超过最大宽度的50％，更优选地不超过30％，还更优选地不超过最大宽度的10％。

尤其是(未固化的或未熔化的)构建材料可以通过其重力进入间隙并因此提供密封功能，从而特别是没有进一步的(未固化的)构建材料可以流过或流入。与构建材料相关的间隙优选地形成自抑制密封。如果需要，除了重力之外，存在于间隙上方的气体(工艺气体)的(过)压力可以至少部分地导致材料流入间隙中。然而，优选地，防止这种过压(特别是通过在位于间隙中的构建材料的两端处，并且如果适用，在间隙下方存在相同的压力)。

(未固化的)构建材料可以填充可能(由于构建轴的垂直相对运动)变得自由的区域(在相应的相对运动之前，构建轴或其(下部)部分仍然位于其中)，只要构建轴相对于构建平台移动(例如，通过降低构建平台)。如果由于构建材料的自抑制(立即)在构建圆柱体的相应运动过程之后，特别是由于层厚度而没有发生这种情况，则相应地更多的构建材料可以在后期运动过程中渗入。如有必要，可以在下一步中施加的构建材料的量中考虑这种情况和/或构建平台的边缘区域可以保持没有要构建的物体(即没有使用)，因此在这个领域的非统一施加是没有问题的。

根据本发明的制造装置对于在300℃或更高、特别是500℃或更高的(固化)温度下处理粉状构建材料特别有利。至少对于传统的密封系统，在如此高的温度下，可能会发生密封破坏或需要昂贵的密封材料。可选地，也可以在较低温度下使用，甚至可能低于0℃。

总而言之，可以以简单的方式避免构建平台或载体相对于构建轴卡住。

构建轴可以改变，特别是相对于构建平台，其高度可以相对改变。这可以优选地通过相对于构建轴降低构建平台来实现。可选地或附加地，构建轴可以升高(相对于制造装置的固定点，例如在使用期间与地面接触的支架或支撑装置)以改变高度(垂直定位)。关于制造装置的固定点，可以降低构建平台或提升构建轴或两者兼而有之。然而，特别优选单独降低构建平台。

构建平台可以在结构上与载体分离或形成载体的整体(可能是整体的)部分。在这种情况下，特别是载体的上表面应视为构建平台。

载体可以至少部分地，特别是在其垂直范围的至少50％上，可选地在其整个垂直范围上与构建平台一样宽或更宽。

载体优选地是尺寸稳定的或者在制造过程期间不改变其形状。特别地，载体不包括波纹管结构和/或可折叠结构。

特别是，只有那些也具有承重(或支撑)功能的部分才应分配给载体(例如，至少在折叠结构不同时具有支撑功能的情况下，不应分配给载体)。

构建平台在水平面上的投影可以完全位于载体在水平面上的投影范围内。

尤其优选地，出于密封目的，至少在一种状态下，可选地在几种或所有状态下，在逐层涂布期间，在构建轴的间隙下方和/或下端下方形成部分，尤其是凹处，该部分，尤其是在逐层涂布的情况下，尺寸连续增大，并填充构建材料。该部分(凹处)优选地(直接)连接到该间隙的下端，以便构建材料可以从该间隙流入该部分(凹处)。该部分(凹处)的横截面可以是矩形的和/或在三个维度上可以是环形的。

间隙优选地在至少一种状态下(也可能在制造三维物体期间的初始状态)至少部分地向下敞开(不紧密或不密封)，特别是在其下端连接到上述部分(凹处)。

优选地，在至少一种状态(可选地处于初始状态和/或至少一种中间状态)中，(空腔)连接(特别是通过上述部分或上述凹处)形成在间隙的下端和位于下端水平之上的体积区域(优选地在载体轴的内壁和构建轴的外壁之间)之间，体积区域位于下端的水平之上的至少10％、优选地在该下端的水平之上的间隙的垂直延伸的至少50％，和/或位于该间隙的下端的水平之上至少1cm，优选地至少10cm。

具体地，可以形成一种结构，该结构包括构建轴的内表面和载体之间的间隙，以及连接到构建轴的内表面和载体之间的间隙的另一体积(特别是可选的另一间隙，优选在载体轴的内壁和构建轴的外壁之间)(使得虚拟颗粒，特别是堆积材料的颗粒，可在构建轴的内表面和载体之间的间隙和另一体积/间隙之间通过)。另一体积或另一间隙优选地仅可由虚构颗粒到达，因为构建轴的内表面和载体之间的间隙穿过其下端。

具体地，可以实现关于流入的构建材料的密封，特别是自抑制，因为构建材料填充间隙直到下端并且可能(取决于构建轴的相对高度)填充间隙下方的空间。如果需要，构建材料还可以部分地进一步向上(例如垂直向上)(从下端开始)前进，特别是使得由于摩擦力和可能的上升部分的重力防止进一步流动。

在部分上，可以形成横截面为U形或V形(尤其是垂直部分)的体积(包括构建轴的内表面与载体之间的间隙)。

构建轴的内表面和载体之间的间隙的垂直延伸可以在制造过程中改变，特别是它可以缩短。就间隙和与其连接的部分(特别是上面已经引入的另外的体积或上面提到的另外的间隙)的上下尺寸而言，这优选地适用于制造过程期间的至少一种状态(特别是初始状态和/或相应间隙具有最大长度的状态)，进一步优选地适用于间隙的最大长度和其平均长度(＝最大和最小长度之间的平均值，或者根据该实施例，最大长度的一半)之间的所有状态。

构建轴的内表面和载体之间的间隙至少在制造过程中的一种状态下延伸，优选超过构建轴垂直延伸的至少20％，进一步优选至少50％，可能至少8％(从其下端计算到优选的上端，在该上端，材料通过涂布单元和/或上凸缘分层进料)。

间隙可以形成为空心圆柱形(特别是具有圆形或多边形、尤其是四边形、优选矩形，可能是正方形的横截面)和/或形成可以围绕载体的环形空间。

至少在(水平)横截面中，间隙可以形成特别封闭的(例如圆形或多边形、特别是矩形或正方形和/或适配于载体的外部几何形状)的环。

优选地，间隙由(特别是中空圆柱形)体积形成，构建轴也可以穿透到该体积中(或者在制造期间可以从其中移除构建轴，特别是连续地移除，例如通过降低平台)。就此处和下文中提到的圆柱而言，圆柱优选地是指可以具有圆形横截面但不是必须具有圆形横截面(例如多边形、特别是四边形，可能是正方形的横截面)。

尤其是，当通过涂布单元涂布第一层时形成间隙。

必要时，(特别是向下开口的)间隙可以连续缩短(随着每个进一步的施加步骤)。

根据实施例，该间隙可以通过使构建轴和包括载体的元件(部件)彼此滑动来形成。

优选地，可以通过涂布机(或涂布单元)施加构建材料并且该构建材料流入间隙中来填充间隙。可能的是，在第一层固化之前，可能需要涂布机几次通过以填充间隙。

涂布单元优选地构造成使得它在涂布期间越过间隙。

优选地，构建轴可以通过自密封(或渗透构建材料的自抑制)而相对于构建平台或载体密封。以这种方式，可以以特别简单的方式实现密封。

为了密封，间隙可以或填充有超过其垂直延伸的至少20％、优选至少50％、进一步优选至少80％、可能(至少基本上)100％的材料。这与以下事实形成鲜明对比(例如在US10,413,968 B2中)尽管构建材料可以渗入间隙中，但它会不断地渗入并且在一定程度上不能填满间隙(甚至超过其垂直延伸的特定部分)。

通过密封，应特别理解的是，构建材料(在制造过程中的至少一个状态，优选地是施加第一层的初始状态)不能(或仅在很小程度上)通过相应的密封结构，特别是不能既渗透到间隙中(比较远，特别是进入凹处下方的区域)又向下流出(进入明显位于水平面以下的区域，例如至少10cm或至少30cm间隙的下端在制造期间的初始状态)。优选地，在施加第一层期间至少部分地填充间隙，其中构建轴(在这种状态下)延伸到包括载体的(特别是上述)元件(部件)中的最大深度。

载体可以包括载体轴，或者这种轴可以与载体相关联，构建轴可以以竖直可改变的方式布置在载体中。载体轴可具有内表面和外表面以及轴底部。在制造过程中(在至少一种状态下)，可以填充构建轴(或其下端)和载体轴的轴底部之间的空间，并且如果需要，填充构建轴(或其外表面)和载体轴的内表面之间的空间。

如果构建轴垂直移动(相对可见)或改变其相对于载体的竖直相对位置，则构建材料可能会流入载体轴中，优选地通过重力流入。

在实施例中，至少一种结构可以布置在载体和/或构建轴上，这改善了间隙中构建材料的流动，和/或可以布置至少一个装置，其通过以下方式支持更好的分布运动装置，特别是振动和/或旋转。制造装置可以具有或包含构建材料(例如在相应的储存器中)。间隙然后优选地具有大于平均粒径，优选地大于最大粒径的宽度。

粒径或粒度可能通过激光衍射法测定(特别是通过根据ISO 13320或ASTM B822的激光衍射测量)。可选地或附加地，粒径可以通过测量(例如通过显微镜)和/或通过动态图像分析(优选根据ISO 13322-2，可能通过Retsch Technology GmbH的

XT)来确定。如果粒径由二维图像(例如显微镜，特别是电子显微镜)确定，则优选使用由二维图像得到的相应直径(最大直径或当等效直径)。

构建材料的单个颗粒的(平均)粒径或粒度优选为d50粒径。在平均粒径的情况下，指示d(数值)代表小于或等于指示粒径或粒度的颗粒数量(以质量和/或体积百分比表示)(即，对于50μm的d50，50％的颗粒具有≤50μm的尺寸)。粒径优选由单个颗粒的直径确定，该直径又可能是各自的最大直径(＝颗粒的每两个点的所有距离的最大值)或筛径或(尤其是与体积相关的)等效球体直径。

构建材料优选具有至少50nm、进一步优选至少200nm和/或至多300μm、任选至多80μm的(平均)粒径。

构建材料的单个颗粒可以(至少近似地)具有相同的尺寸或者可以存在颗粒尺寸分布。

如果存在粒径分布，则间隙优选具有大于d50粒径，特别是大于d70粒径，优选大于d90粒径，任选地大于最大粒径的宽度。特别优选地，间隙的宽度是各自(例如平均值)的至少1.1倍、进一步优选至少1.5倍、还更优选至少2倍和/或至多100倍、优选至多50倍粒径。

通常，间隙的宽度并非绝对需要大于“最大”颗粒或晶粒的粒径。然后可以例如通过比最大颗粒更小的构建材料颗粒渗入间隙来实现密封。特别地，如果将宽度设置为至少大于中等粒径，则可以在确定间隙尺寸的制造工作(宽度越小，必须加工得越精确)和密封功能之间实现有利的折衷。

特别是，可能要考虑到非常窄的间隙可能会阻碍载体和构建轴之间的相对运动，或者甚至不可能相对运动(由于卡住，例如在运行期间不可避免的变形的情况下)。

在间隙的宽度下，特别是应理解为构建轴的内壁与载体之间的距离。该距离可能是恒定的，但也可能变化。在后一种情况下，最大宽度(即最大距离)施加作宽度，或者可能是中等距离(几何平均值)。

间隙可具有(至少部分地)至少100nm、优选地至少100μm、可能至少1mm和/或至多5mm、可能至多2mm的宽度。通过这样的尺寸设计，可以使用不同的构建材料，同时可以实现密封功能。

构建材料可以包括至少一种金属和/或至少一种陶瓷材料和/或至少一种塑料，尤其是至少一种聚合物。

优选地，构建材料是具有至少300℃、优选至少500℃、任选地至少800℃和/或高达1000℃、或任选地更高的熔化温度的材料。

在一个实施例中，构建轴可以在相对于载体周向延伸的载体轴中相对于载体(垂直)移动。载体轴的内壁和载体的外壁之间的距离优选地是构建轴的至少一个壁厚，特别是加上至少200nm、优选地加上至少200μm和/或最多加上4mm、优选最多加上最多2.5mm。

构建轴的壁厚优选为至少2mm、进一步优选至少4mm和/或至多10mm、优选至多6mm。

载体轴可以(固定地)布置在载体上，特别是附接至载体。必要时，载体轴也可以与载体一体地、尤其是整体地形成。载体轴的竖直延伸优选对应于载体和/或腹轴的竖直延伸的至少50％、进一步优选至少90％和/或至多150％、优选至多120％。

至少在初始状态下(在施加第一层构建材料时)，构建轴可以容纳在载体轴中的至少50％、优选至少80％、更优选95％的竖直方向延伸。可能地，构建轴的凸缘搁置在载体轴上(在上侧)和/或突出超过载体轴。

在特定实施例中，提供收集装置，特别是围绕载体和/或围绕载体轴(特别是在外侧直接邻接载体轴)和/或至少在构建轴的一个部分，优选凸缘部分之下的部分中，以便收集多余的材料，特别是一旦构建轴提升到构建平台的水平之上。因此，收集装置特别用于在元件制造完成时收集材料。

为了能够移除元件，构建轴可以优选地布置成使得材料可以在构建轴的下端与构建平台或载体之间流动或流出。然后可以将在构建过程中未使用的这种材料至少部分地收集在收集装置中。因此，收集装置特别具有在完成制造过程之后收集材料的功能。通过这种方式，可以以简单的方式收集多余的材料，例如重新使用。

收集装置(特别是其上端)可以(在至少一种状态下，特别是总是)设计成高于载体轴(特别是作为其上端)。由此，尤其可以实现，构建材料首先流入收集装置。

在另一个实施例中，提供接收装置以在涂布时(在涂布过程中)接收传送到构建轴之外的材料，特别是其凸缘部分。接收装置可以是收集装置的附加装置(或与其分离)。然而，收集装置和接收装置也可以(部分地或完全地)由共同的收集和接收装置形成。

可以在构建轴中提供至少一个开口，特别是(该)凸缘部分，特别是为了能够在开口下方收集或接收构建材料。此外，通过这种方式，可以轻松收集多余的构建材料。

该开口特别是附加开口或附加孔，特别是除了(存在于向上开口的构建轴中的)“开口”之外，构建平台在该“开口”内向上和向下移动(相对地看)。构建轴中的开口、特别是凸缘部分中的开口，优选地具有最多为构建平台表面积的一半的横截面面积。

在一个实施例中，制造装置包括控制装置，其配置为控制构建过程。

制造装置，特别是其控制装置，优选地配置为在3维元件的制造期间围绕3维元件(至少部分地)构建附加元件。附加元件优选地具有开口，特别是在靠近构建平台的区域中。进一步优选地，附加元件在靠近构建平台的区域中(至少)最大可能地敞开。

在靠近构建平台的区域下方尤其应理解为从构建平台开始延伸到相对于构建平台的水平面至少1％、优选至少5％的高度的区域，和/或至多为附加元件的垂直范围的20％、优选至多10％的高度。优选地，附加元件在靠近构建平台的区域中开口到最大可能的程度，这尤其意味着位于靠近构建平台的区域中的至少一个水平部分，特别是在构建平台的表面水平处的部分，被相应的开口点限定到至少50％、优选70％和/或最多99％。

通过这种附加物体，附加物体和物体之间的多余构建材料可以以简单的方式流走(在构建轴的垂直相对运动之后)。

通过这种额外的物体，特别是构建材料可以从物体构建区域平铺到间隙中的空间。构建材料可以优选地嵌入构建轴和附加物体之间的间隙中(在辐照期间)，而不影响物体构建区域(至少如果附加物体区域在物体区域之前固化)。

在特定实施例中，在构建轴和载体之间没有或至少没有密封元件，特别是由橡胶和/或毛毡制成的密封元件，(完全)相对于载体密封构建轴。可选地或附加地，在构建轴和构建平台之间没有或至少没有将构建轴完全密封在构建平台上的密封元件，特别是由橡胶和/或毛毡制成。

优选地，构建平台下方不采用波纹管结构。

上述目的尤其通过一种制造方法进一步解决，该制造方法通过借助于至少一个涂布单元的逐层涂布和借助于至少一个辐射单元的构建材料的局部选择性固化来增材制造三维元件，特别是使用上述类型的制造装置，其中元件在设置在构建轴内的载体上的构建平台上构建，其中，构建轴相对于构建平台的高度是变化的(相对可见)，并且在逐层施加期间相对于构建平台密封，因为在构建轴的内表面和载体和/或构建平台之间形成间隙，使得一部分构建材料能够至少部分地穿入该间隙，从而相对于载体密封构建轴。

优选地，间隙的宽度大于构建材料的(平均)粒径，特别是大于最大粒径。

在三维元件的制造过程中，可以围绕三维元件构建附加元件，其中附加元件优选地具有至少一个开口，特别是在靠近构建平台的区域中，特别是在靠近构建平台的区域中最大可能程度地打开。

在制造过程中，构建材料优选地(至少局部地)加热到至少300℃、优选地至少500℃。就根据本发明的制造装置而言，其优选地相应地构造成能够进行这种加热。

上述目的尤其通过包括上述类型的制造装置以及构造材料的系统进一步解决，该制造装置尤其配置用于执行上述制造过程。

例如，构建轴可以至少部分地由陶瓷材料和/或金属形成。

如果需要，可以加热(或冷却)构建平台和/或载体。在加热时，构建平台和/或载体膨胀/变大。构建轴的内表面和构建平台和/或载体之间的间隙和/或载体轴的内表面和构建轴的外表面之间的任何空间(间隙)优选大到热膨胀不会导致堵塞。

优选地，间隙的相应间距或宽度为至少100nm、优选至少100μm、可能至少1mm、和/或至多5mn、特别是至多2mm。

利用这种间距或间隙宽度，可以容许构建轴可能发生的与温度相关的膨胀(即使构建轴没有加热，但是由于构建材料而继续变热并因此膨胀)。进一步的实施例来自从属权利要求。

附图说明

在下文中，通过参考附图更详细地解释的实施例来描述本发明

特此表明：

图1是根据本发明的制造装置的示意性剖视图；

图2是根据图1的制造装置在与图1不同的状态下的细节；

图3是根据图2在另一个不同状态下的细节；

图4是根据本发明的制造装置的另一个实施例的部分的示意性剖视图；

图5是制造装置的另一个实施例的类似于图4的细节；

图6是不同状态下图4的细节；

图7是根据图4的细节，处于另一个不同的状态；

图8是根据图4的细节，处于另一个不同的状态；

图9是类似于图2的细节，带有附加物体；

图10根据图9的细节处于另一个不同的状态；

图11是根据图1至3的实施例的放大细节。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记用于相同的部件和具有相同效果的部件。

图1以横截面示出了根据本发明的制造装置(部分纯示意性的，其由虚线表示)。该制造装置包括壳体10、辐照单元11以及涂布单元12。

此外，该制造装置包括构建轴13、构建平台14以及用于构建平台14的载体15。在根据图1的状态(相应制造过程的初始状态)下，在构建轴13的内壁16和载体15之间形成间隙30。在由涂布单元12逐层施加期间，构建材料17(如图2所示)可以进入该间隙30。

在与构建轴13相对的外侧上是载体轴18，从而在载体15和载体轴18之间形成总的(中空圆柱形)接收空间19，构建轴13可以相对于载体15在该接收空间中移动。具体地，为此目的，载体15可以相对于构建轴13降低(反之亦然，构建轴13可以升高，或两者兼而有之)。

在图2中，示出了制造装置在制造过程完成或至少几乎完成时的状态。在这里，也可以看到三维物体20以及未消耗的构建材料17。在根据图1和图2的状态之间的转换期间，流入间隙30(其在垂直方向上逐渐变短)的材料在这里几乎填充了载体15和载体轴18的内壁21之间的整个接收空间19。

在具体的实施例中，载体轴18与载体15(以及水平过渡部分22或接收空间19的底部)形成一体(可能是整体的)主体。然而，载体轴18(可能包括过渡部分22或不包括过渡部分22)也可以布置为单独的元件(部件)(但是优选牢固地连接到载体15)。

在制造过程开始之前(即处于根据图1的状态)，间隙30可能由构建材料完全填充(通过“过量”)。间隙30的下端和底部22之间的部分31(凹处)也可以填充构建材料。这可能会导致重力引起的自我抑制。该部分31(凹处)在初始状态下相对较小(在垂直方向上)，因此只需要很少的构建材料来填充它。在正在进行的制造过程中，载体降低，并且进一步构建的材料通过内部间隙30(松散地)流入区域31(凹处)，由此进一步填充。这根据图11再次详细示出。

构建轴13具有凸缘部分23，该凸缘部分23突出到载体轴18上方，并且在制造过程中优选地在每种情况下与最上面的、最近施加的层齐平。

图3显示了根据图2在另一状态下的细节，即在完成物体20之后。在这种状态下，构建轴13相对于载体15或构建平台14移动到这样的程度，使得多余的构建材料17可以在构建轴13的下边缘24以及构建平台14之间流出(流走)。然后，材料可能进一步(可能完全)填充接收空间19，但是如果必要的话，也可以(额外地)流出接收空间19(并且例如被另一个接收和/或收集装置接收，如在另一个实施例中所示)。

借助于间隙30和区域31(凹处)，以简单的方式实现了密封，因为防止了材料(具体参见图1)由于构建材料中固有的摩擦以及可能还由于位于构建轴13外部的材料的重力而进一步流走。因此，构建材料会抑制自身。

构建材料17可以在每种情况下(见图1和图2)填充构建轴13的内壁16和载体15之间的部分，另一方面填充构建轴13的下边缘24下方的部分。此外，如果需要，由于在间隙30的区域中由相应的构建材料柱产生的力，在构建轴13的外侧可以有至少一小部分。

图4示出了根据本发明的制造装置的另一实施例。这在原理上对应于根据图1至图3的实施例，其中另外设置了收集装置26，该收集装置围绕载体轴18布置。

收集装置26可以围绕载体轴18布置，并且如果必要的话，可以一体地(特别是整体地)形成在载体轴18上(或者与载体轴18一起)。还可以想到的是，收集装置26设计为单独的元件(部件)(但是优选牢固地连接到载体轴13或者至少可与其同时移动)。特别地，如果载体15没有降低，但是在制造过程中构建轴升高，收集装置26也可以由单独的(可能也没有牢固连接的)元件形成。

图5示出了根据本发明的制造装置的另一实施例，与根据图4的实施例相比具有一个区别，即至少一个用于过量构建材料的开口27。通过相应的开口27，过量的构建材料(在经过构建平面之后通过涂布机)可以流入收集装置26。

可选地或附加地，也可以是开口27的功能，以创建连接，从而不会产生(相对)气体压力，从而将构建材料向上推到载体轴18的内壁和构建轴13的外壁之间的空间中。

图6再次显示了根据图4的实施例，其中构建轴相对于载体移动了(大约)图7所示位置的一半距离。

图7显示了根据图4的实施例的类似于图2的位置。图8显示了根据图4的实施例的类似于图3的位置。

在图8中可以看出，多余的构建材料也可以收集，尤其是通过收集装置26(从载体上移除构建轴后)。

图9再次基本上显示了根据图4的实施例(在类似于图7的位置)，在此，除了物体20之外，还围绕物体构建了附加物体28。然后，图9显示了附加物体28下方或附加物体28下部区域的开口中(不牢固的)构建材料的流动。

例如，构建轴和载体之间的垂直调整可以通过主轴杆(旋转驱动)进行。例如，这些可以提升构建轴，因此载体优选保持恒定高度。可选地或附加地，可以(主动)降低载体。

此时，应当注意，以上描述的所有部分，以其自身和任何组合，尤其是附图中所示的细节，要求作为本发明的实施例。本领域技术人员熟悉其修改。

附图标记

10 壳体

11 辐照单元

12 涂布单元

13 构建轴

14 构建平台

15 载体

16 内壁

17 构建材料

18 载体轴

19 接收空间

20 物体

21 内壁

22 过渡部分(底部)

23 凸缘部分

24 下边缘

26 收集装置

27 开口

28 附加物体

30 间隙

31 区域(凹处)

Claims (16)

1.一种制造装置，其用于通过至少一个涂布单元(10)逐层施加和通过至少一个辐照单元(11)局部选择性固化构建材料(17)来进行三维元件(20)的增材制造，所述制造装置包括构建轴(13)、载体(15)以及构建平台(14)，其中，所述元件(20)能够在构建轴(13)内的构建平台(14)上构建，其中构建轴(13)能够相对于构建平台(14)相对改变高度，并且在逐层施加期间，能够相对于构建平台(14)和/或载体进行密封，其中，在构建轴(13)的内表面和载体(15)之间和/或构建轴(13)的内表面和构建平台(14)之间逐层施加期间，形成间隙(30)，使得构建材料(17)的一部分能够至少部分穿透，从而相对于构建平台(14)和/或载体(15)密封构建轴(13)。

2.根据权利要求1所述的制造装置，

其特征在于

出于密封目的，在间隙(30)下方和/或构建轴(13)的下端下方逐层施加期间，至少在一种状态下，可选地在每种状态下，形成区域，特别是形成凹处(31)，其特别是随着逐层施加的进行，尺寸连续增大并填充有构建材料。

3.根据权利要求1或2所述的制造装置，

其特征在于

构建轴(13)能够通过自密封方式相对于构建平台(14)和/或载体(15)进行密封。

4.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

所述制造装置包括所述构建材料(17)，其中所述间隙(30)至少在部分上具有大于平均粒径、特别是大于最大粒径的宽度。

5.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

间隙(30)至少在部分中具有至少100nm、优选至少100μm和/或最多2mm的宽度。

6.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

构建轴(13)在相对于载体(15)周向延伸的载体轴(18)中相对于载体(15)能够移动，其中载体轴(18)的内壁和载体(15)的外壁之间的距离优选为构建轴(13)的至少一个壁厚，特别是加上至少200nm、优选加上至少200μm，和/或加上最多4mm、优选加上最多2.5mm。

7.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

提供收集装置(26)，特别是在载体(15)周围和/或在载体轴(18)周围和/或至少在构建轴(13)的部分、优选构建轴(13)的凸缘部分下方的部分中，以收集多余的材料，特别是在构建轴(13)布置在构建平台(14)的水平之上时。

8.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

提供了一种接收装置，用于接收在涂布期间从构建轴(13)、特别是其凸缘部分(23)输送出来的材料。

9.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

在构建轴(13)、尤其是其凸缘部分(23)中提供至少一个开口(27)，尤其是以便能够收集或接收开口(27)下方的多余构建材料。

10.根据前述权利要求中的一项所述的制造装置，

其特征在于

所述制造装置、特别是其控制装置配置成在所述三维元件(20)的制造期间围绕所述三维元件(20)构建附加元件(28)，其中所述附加元件(28)优选地具有至少一个开口，特别是在靠近所述构建平台的区域中，特别是在靠近构建平台的区域内尽可能地打开。

11.一种制造方法，其用于通过至少一个涂布单元(12)逐层施加和通过至少一个辐照单元(11)局部选择性固化构建材料来增材制造三维元件(20)，特别是使用根据前述权利要求中的一项所述的的制造装置，其中，元件(20)在构建平台(14)上构建，所述构建平台(14)设置在构建轴(13)内的载体(15)上，其中构建轴(13)相对于构建平台(14)的高度发生变化，并且在逐层施加期间相对于其和/或相对于载体(15)进行密封，其中，在构建轴(13)的内表面和载体(15)之间和/或构建轴(13)的内表面和构建平台(14)之间形成间隙(30)，使得构建材料的一部分能够至少部分渗入，从而将构建轴(13)相对于构建平台(14)和/或载体(15)密封。

12.根据权利要求11所述的制造方法，

其特征在于

间隙(30)的宽度大于构建材料的平均粒径、尤其是大于构建材料的最大粒径。

13.根据权利要求11或12所述的制造方法，

其特征在于

在三维元件(20)的制造过程中，在三维元件(20)周围建立附加元件(28)，其中附加元件(28)优选地具有至少一个开口，特别是在靠近构建平台的区域中，特别是在靠近构建平台的区域中以最大可能的程度打开。

14.根据权利要求11至13中的一项所述的制造方法，

其特征在于

在制造过程中，将构建材料(17)局部加热至至少300℃，优选至少500℃。

15.一种系统，其包括根据前述权利要求1至10中的一项所述的制造装置以及所述构建材料(17)。

16.根据权利要求15所述的系统，

其特征在于

构建材料(17)的平均粒径为至少50nm、优选至少200nm和/或最多300μm、可选地最多80μm。

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