DE102004022385B4 - Device for the rapid production of microbodies - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit einer Quelle für Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom oder asymmetrischen Wechselstrom zusammengeschalteter Elektromagnet ein Bestandteil des Bauraumes (1) ist und/oder am Bauraum (1) angeordnet ist, dass die Ringrakel (5) mit einem Kolben (6) oder einem Stempel so versehen ist, dass der von der Ringrakel (5) horizontal umschlossene und geführte Kolben (6) oder Stempel vertikal gegen die Oberfläche der Partikelschicht im Bauraum (1) bewegbar ist, und dass der Kolben (6) oder der Stempel aus einem...Device for the rapid production of microbodies, each having at least one installation space with a support for microbodies, a storage space for particles, a transport device for particles from the storage space to the installation space and a laser, wherein either unmodulated or modulated laser beams can be guided over the cross-sectional area of the installation space and at Impact of laser beams on a particle layer both sinter and / or fuse particles with each other and with at least one layer of sintered and / or fused particles below, characterized in that at least one electromagnet interconnected with a source of alternating current or pulsating direct current or asymmetrical alternating current forms an integral part the installation space (1) and / or the installation space (1) is arranged, that the annular doctor blade (5) with a piston (6) or a punch is provided so that of the annular blade (5) horizontally enclosed and guided Piston (6) or punch vertically against the surface of the particle layer in the space (1) is movable, and that the piston (6) or the punch of a ...
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Ringrakel als Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder schmelzen.The The invention relates to devices for the rapid production of microbodies in each case at least one installation space with a carrier for micro bodies, a storage space for particles, a squeegee as a transport device for particles from the storage room to the installation space and a laser, whereby either unmodulated or modulated laser beams over the cross-sectional area the installation space feasible are and upon impact of laser beams on a particle layer both particles together and at least one below sintered arranged layer of sintered and / or fused particles and / or melt.
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Körpern aus nacheinander aufgebrachten Schichten aus Partikeln und dem Bestrahlen dieser Schichten mit Laserstrahlen eines Lasers, wobei Partikel miteinander und mit der darunter angeordneten Schicht sintern und/oder verschmelzen, sind durch Veröffentlichungen bekannt.method and devices for producing bodies from successively applied layers from particles and the irradiation of these layers with laser beams a laser, particles being with each other and with the underlying layer sinter and / or merge are known through publications.
Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Körpern aus
schichtweise aufgebrachtem Pulver und einem selektiven Sintern der
jeweilig aufgebrachten Schicht sind aus der
Durch
die Druckschrift
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mikrokörper aus nacheinander schichtweise aufgebrachten und miteinander verbundenen Partikeln schnell herzustellen.Of the The invention defined in claim 1 is based on the object micro body from successively layered applied and interconnected To produce particles quickly.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.These The object is achieved with the features listed in claim 1.
Vorrichtungen zur Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Ringrakel als Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder verschmelzen, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese Mikrokörper sowohl mit einer hohen Festigkeit als auch schnell hergestellt werden können.devices for the production of microbodies each with at least one space with a carrier for microbody, a Storage room for particles, a squeegee as a transport device for particles from the storage room to the installation space and a laser, whereby either unmodulated or modulated laser beams over the cross-sectional area the installation space feasible are and upon impact of laser beams on a particle layer both particles with each other and with at least one arranged underneath Sintering and / or sintering layer of sintered and / or fused particles merge, characterized in particular by the fact that these microbodies both can be made with a high strength as well as fast.
Dazu ist mindestens ein mit einer Quelle für Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom oder asymmetrischen Wechselstrom zusammengeschalteter Elektromagnet ein Bestandteil des Bauraumes und/oder am Bauraum angeordnet. Weiterhin ist die Ringrakel mit einem Kolben oder einem Stempel so versehen, dass der von der Ringrakel horizontal umschlossene und geführte Kolben oder Stempel vertikal gegen die Oberfläche der Partikelschicht im Bauraum bewegbar ist. Darüber hinaus besteht der Kolben oder der Stempel aus einem para- oder ferromagnetischen Material.To is at least one with a source of alternating or pulsating DC or asymmetrical AC interconnected Electromagnet a component of the installation space and / or space arranged. Furthermore, the ring doctor with a piston or a Stamp provided so that the horizontally enclosed by the squeegee and guided Piston or punch vertically against the surface of the particle layer in Space is movable. About that In addition, the piston or the stamp consists of a para- or ferromagnetic material.
Mit der Wirkung des Magnetfeldes werden die jeweilig aufgetragenen Schichten aus Partikeln verdichtet, so dass weitestgehend dichte Mikrokörper herstellbar sind. Das wird vorteilhafterweise durch die Partikel selbst oder den Kolben oder Stempel realisiert, wobei die Kraft des Magnetfeldes dabei entweder auf para- oder ferromagnetische Partikel der Schicht oder auf den Kolben oder Stempel wirkt. Im ersteren Fall können sowohl alle Partikel als auch ein Teil der Partikel aus dem para- oder ferromagnetischen Material bestehen. In beiden Fällen werden die Partikel durch die Einwirkung des Magnetfeldes in Richtung des Trägers bewegt.With the effect of the magnetic field become the respective applied layers compacted from particles, so that largely dense microbody can be produced are. This is advantageously done by the particles themselves or realized the piston or punch, the force of the magnetic field either on para- or ferromagnetic particles of the layer or acts on the piston or punch. In the former case both all particles as well as part of the particles from the para- or ferromagnetic material. In both cases, the particles get through the action of the magnetic field moves in the direction of the carrier.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Vorhandensein von para- oder ferromagnetischen Partikeln die jeweilige Pulveroberfläche durch die Wirkung des Magnetfeldes aufgeraut wird. Dadurch wird beim Rakeln eine gute Haftung auch dünnster Pulverschichten erreicht. Das wird vorteilhafterweise auch auf glatten Trägern erreicht.One Another advantage is that in the presence of para- or ferromagnetic particles through the respective powder surface the effect of the magnetic field is roughened. This is when doctoring a good adhesion even the thinnest powder layers reached. This is advantageously achieved even on smooth carriers.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 13 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the claims 2 to 13 indicated.
Die Weiterbildungen des Patentanspruchs 2, wobei der Elektromagnet ein Bestandteil des Trägers und/oder der Träger und/oder um den Träger und/oder um den Bauraum und/oder gegenüber dem Bauraum unter dem Träger angeordnet ist, stellen günstige Ausgestaltungen dar.The Developments of claim 2, wherein the electromagnet a Component of the carrier and / or the carrier and / or around the wearer and / or to the space and / or opposite the space under the carrier is arranged, make favorable Embodiments
Mit dem Einsatz eines Kerns nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 wird die magnetische Feldstärke durch magnetische Induktion wesentlich verstärkt. Vorteilhafterweise ist der Träger gleichzeitig der Kern.With the use of a core according to the development of the claim 3 becomes the magnetic field strength significantly enhanced by magnetic induction. Advantageously the carrier at the same time the core.
Durch das Vorhandensein mehrerer Transportvorrichtungen, die nacheinander über den Bauraum führbar sind, gekoppelt mit einem Antrieb nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 können ökonomisch vorteilhaft verschiedene Partikel auf den Träger aufgebracht werden. So kann mit einer ersten Transportvorrichtung das zu sinternde Material und mit einer zweiten Transportvorrichtung die para- oder ferromagnetischen Partikel aufgebracht werden. Dadurch können auch Schichten aus unterschiedlichen Materialien für Mikrokörper mit vertikalen Eigenschaftsgradienten erzeugt werden.By the presence of several transport devices, one after the other over the Space available are coupled with a drive according to the embodiment of the claim 4 can be economical Advantageously, different particles are applied to the carrier. So can with a first transport device, the material to be sintered and with a second transport device the para- or ferromagnetic Particles are applied. This also allows layers of different materials for microbody with vertical property gradients are generated.
Eine vorteilhafte Transportvorrichtung für ein schichtweises Aufbringen von Partikeln auf den Träger ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 die Ringrakel mit einer in sich geschlossenen Klinge, die über mindestens ein Konstruktionselement wenigstens in einer Ebene horizontal parallel zum Träger entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb gekoppelt ist oder in sowohl horizontaler als auch vertikaler Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist. Mit einer derartigen Realisierung kann die Ringrakel mindestens entweder über den Vorratsraum oder eine Fläche neben dem Träger und den Träger geschwenkt oder bewegt werden, wobei schichtweise Partikel entweder aus einem separaten Vorratsraum oder der Ringrakel als Vorratsbehälter in der Ringrakel auf dem Träger aufgebracht werden. Die Ringrakel gewährleistet ein gleichmäßiges Auftragen von Schichten aus allen Richtungen. Damit ist ein homogener Schichtauftrag gegeben.An advantageous transport device for a layered application of particles on the carrier is according to the embodiment of claim 5, the ring doctor blade with a self-contained blade, the at least one structural element in at least one plane horizontally parallel to the carrier either rotatably mounted as well as with a drive coupled or is movable in both horizontal and vertical direction via coupled drives. With such an implementation, the ring doctor can at least either over the storage space or a surface adjacent to the carrier and the carrier to be pivoted or moved, wherein layered particles are applied either from a separate pantry or the ring doctor as a reservoir in the doctor blade on the carrier. The squeegee ensures a uniform application of layers from all directions. This gives a homogeneous layer application.
Eine Kopplung der Ringrakel an entweder ein ebenes Drehgelenkgetriebe oder eine sowohl verfahrbare als auch in ihrer Länge veränderbare Einrichtung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 erlaubt eine Bewegung der Ringrakel an die unterschiedlichsten Positionen in der Rakelebene mit dem Vorteil, dass unterschiedliche Vorratsräume in beliebiger Reihenfolge angefahren werden können und über unterschiedlich strukturierte Bereiche der Rakelebene zum Zwecke des Durchmischens mehrerer Komponenten oder der Reinigung der Ringrakel geführt werden können.A Coupling of the ring doctor to either a flat pivot joint or a device which is both movable and adjustable in length according to the Further development of claim 6 allows a movement of the ring doctor to the most different positions in the doctoring plane with the Advantage that different pantries in any order can be approached and over different structured areas of the squeegee level for the purpose of mixing several components or the cleaning of the ring doctor be performed can.
Vorteilhafterweise werden nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 die Partikel durch das Einwirken von Ultraschall auf den Kolben oder Stempel verdichtet, so dass sich minimale Abstände der Partikel vor dem Bestrahlen der Oberfläche mit den Laserstrahlen ergeben. Ergebnis sind dichte Mikrokörper.advantageously, become according to the embodiment of claim 7, the particles by the action of ultrasound on the piston or punch compacted so that there is minimal spacing of the particles before irradiation the surface result with the laser beams. The result is dense microbodies.
Die Weiterbildung des Patentanspruchs 8, wobei eine Schutzeinrichtung für ein Laserstrahleinkoppelfenster über mindestens eine Vorrichtung wenigstens in einer Ebene horizontal parallel zum Träger entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb gekoppelt ist oder in sowohl horizontaler als auch vertikaler Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist und die Schutzscheibe zwischen den Bauraum und dem Laserstrahleinkoppelfenster bewegbar ist, verhindert ein Beschlagen des Laserstrahleinkoppelfensters.The Further development of claim 8, wherein a protective device for a Laser beam interface window over at least one device horizontally at least in one plane parallel to the carrier either both rotatably mounted and coupled to a drive is coupled over or in both horizontal and vertical directions Drives is movable and the protective screen between the installation space and the laser beam injecting window is movable prevents Misting of laser beam docking window.
Vorteilhafterweise kann der Antrieb für die drehbar gelagerte Ringrakel auch gleichzeitig der Antrieb für die Schutzeinrichtung sein. Dazu sind die Ringrakel und die Schutzscheibe über ein Konstruktionselement miteinander gekoppelt.advantageously, can the drive for the rotatably mounted ring doctor also at the same time the drive for the protection device be. These are the squeegee and the protective disc over a Construction element coupled together.
Ein flexibler, transparenter und bandförmiger Körper oder eine transparente Scheibe nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 stellt eine einfache und ökonomisch günstige Realisierung der Schutzeinrichtung dar.One flexible, transparent and band-shaped body or transparent Disc according to the embodiment of claim 9 provides a simple and economical favorable Realization of the protective device.
Die Antriebe für eine vertikale Bewegung des Trägers und/oder des Bodens des Vorratsraumes nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 gewährleisten die Realisierung des Mikrokörpers in einer Ebene.The Drives for a vertical movement of the carrier and / or the bottom of the storage space according to the development of the Guarantee patent claim 10 the realization of the microbody in a plane.
Über ein Aufwärmen der jeweilig aufgetragenen Schicht aus Partikeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 erfolgt eine Trocknung und Vorwärmung der jeweiligen Schicht. Gleichzeitig steigen die Oberflächenspannungen der Partikel. Die Aktivierungsschwelle oder Induktionsphase des nachfolgenden Sinterns wird durch das Bestrahlen der Schicht mit den Laserstrahlen herabgesetzt und die Anzahl der stochastisch auftretenden Überhitzungen sowie der Betrag der flukturierenden thermischen Spannungen während des Aufbaus der Mikrokörper reduziert.About one heat up the respective applied layer of particles according to the development of claim 11 is a drying and preheating the respective layer. At the same time, the surface tensions increase the particle. The activation threshold or induction phase of the subsequent sintering is achieved by irradiating the layer with the laser beams decreased and the number of stochastic overheating as well the amount of fluctuating thermal stresses during the Structure of the microbody reduced.
Ein externer akustooptischer Modulator zur Laserstrahlsteuerung eines Lasers im gepulsten Betrieb oder im cw-Betrieb nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 führt zu einer steuerbaren und damit gleichmäßigen Wirkung der Laserstrahlen auf die Partikelschichtoberfläche ohne die stark überhöhte Leistung des Erstpulses. Dadurch sind vorteilhafterweise sowohl sehr gleichmäßige Sinterschichten herstellbar als auch gezielte Strahlleistungsverteilungen innerhalb einer Sinterschicht und somit horizontale Eigenschaftsgradienten der Schicht und des Mikrokörpers realisierbar.One external acoustooptic modulator for laser beam control of a Lasers in pulsed operation or in cw operation after further training of claim 12 leads to a controllable and thus uniform effect of the laser beams on the particle layer surface without the excessive performance the first pulse. As a result, both very uniform sintered layers can advantageously be produced as well as targeted beam power distributions within a sintered layer and thus horizontal property gradients of the layer and the micro body realizable.
Ein Strahlteiler oder ein Strahlumschalter im Strahlengang des gepulsten Lasers nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 13 bewirkt ökonomisch vorteilhafterweise einen Einsatz des Lasers bei zwei Sinterprozessen, wobei Rakeln und Sintern in zwei Bauräumen gleichzeitig wechselseitig durchgeführt werden können.One Beam splitter or a beam switch in the beam path of the pulsed Lasers according to the embodiment of claim 13 causes economically advantageous a use of the laser in two sintering processes, wherein doctoring and sintering in two installation spaces can be carried out alternately at the same time.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeweils prinzipiell in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.One embodiment The invention is illustrated in principle in the drawings and will be closer in the following described.
Es zeigen:It demonstrate:
Eine
Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern
Die
Im
Bauraum
Die
Transportvorrichtung ist eine Ringrakel
In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Innenraum einer mit einer Stromquelle verbundenen Spule
Die
ein Magnetfeld aufweisende oder die ein Magnetfeld ausbildende Einrichtung
kann sich in einer weiteren Ausführung
auch unter dem Träger
In
einer weiteren Ausführungsform
können sich
Partikel
Sowohl
der Träger
Der
Laser
In
einer weiteren Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
ist eine Heizeinrichtung zum Aufwärmen von Schichten aus Partikeln
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004022385A DE102004022385B4 (en) | 2004-05-01 | 2004-05-01 | Device for the rapid production of microbodies |
Applications Claiming Priority (1)
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