DE102004022387A1 - Molding apparatus for ceramics has molding chamber, compressing component and laser which sinters powder in layers to produce molding, powder being transported by annular rake with shearing components which also compresses powder - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur schnellen Herstellung von Körpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Körper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei 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.The The invention relates to devices for the rapid production of bodies with each at least one space with a support for body, a storage space for particles, a transport device for Particles from the storage space to the installation space and a laser, wherein laser beams over the cross-sectional area of the Installation space feasible are and upon impact of laser beams on a particle layer both particles together and at least one below arranged layer of sintered and / or fused particles sinter and / or merge.
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
Der in den Patentansprüchen 1, 19 und 24 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Körper aus nacheinander schichtweise aufgebrachten und miteinander verbundenen Partikeln schnell herzustellen.Of the in the claims 1, 19 and 24 indicated invention is the object of the body successively layered and interconnected To produce particles quickly.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 19 und 24 aufgeführten Merkmalen gelöst.These Task is with the features listed in the claims 1, 19 and 24 solved.
Die Vorrichtungen zur Herstellung von Körpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Körper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und mit wenigstens einem Laser, wobei 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 Körper sowohl mit einer hohen Festigkeit als auch schnell hergestellt werden können.The Devices for producing bodies, each with at least a space with a carrier for body, one Storage room for Particles, a transport device for particles from the storage room to the installation space and with at least one laser, 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, are characterized in particular by the fact that this body be made both with a high strength and fast can.
Vorteilhafterweise ist die Transportvorrichtung als Rakel gleichzeitig eine Schereinrichtung für Partikelagglomerate und/oder scherende Partikel sind auf dem Träger für Partikelagglomerate vorhanden. Dadurch werden insbesondere sich bildende Agglomerate von Partikeln gleichzeitig während des Auftrags geschert und/oder es erfolgt eine Erhöhung der Oberflächenspannungen der Partikel durch die beim Scheren auftretenden Energien. Ergebnis sind dichtere Schichten und damit dichtere Körper.advantageously, is the transport device as a doctor blade simultaneously a shearing device for particle agglomerates and / or shearing particles are present on the carrier for particle agglomerates. As a result, in particular, forming agglomerates of particles simultaneously during of the contract and / or there is an increase in the surface tensions the particles through the energies occurring during shearing. Result are denser layers and thus denser bodies.
Besonders vorteilhaft wirken scherende Elemente in unmittelbarer Nähe der Kontur der herzustellenden Körper, wobei die zuletzt gesinterte Kontur des Körpers ebenfalls als scherendes Element wirkt. Dabei lagert sich das beim Rakeln an diesen Konturen oder Kanten gestauchte oder zu feinkörnigeren Partikeln vereinzelte Material unmittelbar an dieser Kontur oder in unmittelbarer Nähe dieser Kontur an und wird durch nachfolgende Partikel überwiegend in horizontale Richtung verdichtet. Damit ergeben sich an diesen Stellen dichtere und daraus folgernd festere Bereiche des Körpers. Diese Stellen sind die Konturen der Körperquerschnitte, deren Qualität die Oberflächenqualität des Körpers bestimmen.Especially Advantageously, shearing elements act in the immediate vicinity of the contour the body to be produced, the last sintered contour of the body is also shearing Element works. During the squeegee, this is superimposed on these contours or edges crushed or finely divided particles singulated Material directly on this contour or in the immediate vicinity of this Contour and is characterized by subsequent particles predominantly in the horizontal direction compacted. This results in denser and more dense areas concluding firmer areas of the body. These places are the contours of body cross sections whose quality determine the surface quality of the body.
Wie die Kanten der scherenden Elemente wirken auch ihre horizontalen Oberflächen beim Rakeln und somit beim Transport des Partikelmaterials über die scherenden Elemente zerkleinernd.As the edges of the shearing elements also affect their horizontal surfaces during doctoring and thus during transport of the particulate material over the Crushing shearing elements.
Resultat ist eine besonders glatte und dichte Pulverschicht über einer bereits gesinterten Fläche. Weitere wichtige Vorteile der den Bauraum segmentierenden Elemente während des Rakelns sind der Schutz der Körperaufbauten vor rollenden Bruchstücken und vor dem horizontalen Schub migrierender Pulverklumpen, der durch die unteren scherenden Elemente teilweise in vertikale Stauchung umgeformt wird, sowie die Säuberung der Rakelklinge von Ansätzen aus gesintertem und ungesintertem Material.result is a particularly smooth and dense layer of powder over one already sintered area. Further important advantages of the space segmenting elements during the Doctor blades are the protection of body structures in front of rolling fragments and before the horizontal thrust of migrating powder clumps passing through the lower shearing elements partly in vertical compression reshaping, as well as the purge the doctor blade of approaches made of sintered and unsintered material.
Kugeln in der Transportvorrichtung als Ringrakel bewirken durch das Abrollen ein Verdichten der Partikelschicht in vertikaler Richtung, wodurch besonders glatte und dichte Pulverschichten auf der zu sinternden Oberfläche entstehen.roll effect in the transport device as a doctor blade by rolling a compression of the particle layer in the vertical direction, which is particularly smooth and dense powder layers are formed on the surface to be sintered.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 18 und 20 bis 23 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the claims 2 to 18 and 20 to 23 indicated.
Eine Verbindung der Rakel mit einer ultraschallerzeugenden Einrichtung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 führt vorteilhafterweise zu dichteren Schichten, wobei vorhandene Partikelagglomerate unterstützt geschert werden.A Connection of the doctor blade with an ultrasound generating device according to the embodiment of claim 2 advantageously leads to denser Layers, whereby existing particle agglomerates supported sheared become.
Eine segmentierte Ringrakel als Transportvorrichtung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 führt vorteilhafterweise dazu, dass die Segmentierung der Ringrakel mehrere Klingen sind. Dadurch wird eine größere Scherwirkung hervorgerufen und das Pulver gleichmäßiger im Bauraum verteilt.A segmented ring doctor as a transport device according to the development of claim 3 leads advantageously to the fact that the segmentation of the ring doctor several Blades are. This causes a larger shearing action and the powder more uniform in the Distributed space.
Eine segmentierte Ringrakel mit einer Gitterkonstruktion oder eine Rakel mit durch Elemente in Streifen geteiltem Innenraum nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 führt vorteilhafterweise zu einem gleichmäßigen und dichten Auftrag der Partikel.A segmented ring doctor with a grid construction or a squeegee with divided by elements in strips interior according to the development of the Patent claim 4 leads advantageously to a uniform and dense order of Particle.
Die Möglichkeit einer vertikalen Bewegung der Ringrakel neben der einer horizontalen Bewegung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 führt zu einer weiteren Möglichkeit der Verdichtung der Partikelschicht. Die Segmentierung wirkt im Zusammenhang mit der bereits gesinterten Schicht als zusätzliche Schere, wobei die Ringrakel auch pulsierend vertikal bewegt werden kann.The possibility a vertical movement of the squeegee next to a horizontal Movement according to the embodiment of claim 5 leads to a another possibility the compression of the particle layer. The segmentation works in the Connection with the already sintered layer as additional Scissors, wherein the ring doctor are also moved pulsating vertically can.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 befindet sich wenigstens ein Scherkörper auf dem Träger und grenzt an den herzustellenden Körper ohne an diesen anzusintern. Ein oder insbesondere mehrere Scherkörper auf der Bauplattform sind gleichzeitig eine Halterung für den herzustellenden Körper, so dass Positionsveränderungen des Körpers auf dem Träger insbesondere beim Rakeln weitestgehend vermieden werden. Gleichzeitig werden beim Rakeln über die bereits gesinterten Querschnitte der Körper glatte und dichte Schichten erzeugt, so dass auch geringere Rauheiten erzielbar sind.According to the embodiment of claim 6, there is at least one shear body on the carrier and adjoins the body to be produced without sanking on this. One or in particular a plurality of shear bodies on the construction platform are at the same time a holder for the body to be produced, so that positional changes of the body on the support, in particular during doctoring, are largely avoided. At the same time smooth and dense layers are generated during doctoring over the already sintered cross sections of the body, so that less roughness can be achieved.
Den herzustellenden Körper wenigstens bereichsweise umschließende, untereinander ver bundene scherende und an den Körper nicht ansinternde Scherkörper nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 stellen eine Halterung für den herzustellenden Körper oder für mehrere herzustellende Körper dar. Damit werden Positionsveränderungen der Körper auf dem Träger insbesondere beim Rakeln weitestgehend vermieden. Gleichzeitig kann mittels dieser Scherkörper eine Entnahme des oder der hergestellten Körper leicht erfolgen. So können mit zum Beispiel einem mittig angeordneten Entnahmesteg Körper leicht vom Träger gelöst und entnommen werden. Durch das nicht ansintern der Scherkörper an den oder die Körper können diese auch leicht voneinander getrennt werden.The body to be produced at least partially enclosing, with each other ver affiliated shearing and to the body non-resonating shear bodies according to the embodiment of claim 7 provide a holder for the body to be produced or for several bodies to be produced. This will be position changes the body on the carrier especially when squeegee largely avoided. At the same time by means of these shear bodies a removal of the body or bodies easily done. So can with for example, a centrally located removal bar body easily from the carrier solved and be taken. By not ansintern the shear body to the or the body can These are also easily separated.
Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 8, wobei Scherkörper miteinander verbunden sind und miteinander verbundene Scherkörper ein Entnahmeteil für die herzustellenden Körper sind, können die Körper leicht entnommen werden.With the development of claim 8, wherein shear body with each other are connected and interconnected shear body a removal part for the produced body are, can the body be easily removed.
Sollbruchstellen der scherenden Sinterkörper nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 erleichtern das Entfernen des Körpers und Erhöhen so die Handhabbarkeit der Körper.Predetermined breaking points the shearing sintered body according to the embodiment of claim 9 facilitate the removal of the body and increasing so the manageability of the body.
Ein Computerprogrammprodukt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 ermöglicht eine schnelle automatische Herstellung von Körpern, die vorteilhafterweise weiterhin automatisch entnommen und leicht entfernt werden können.One Computer program product according to the embodiment of the claim 10 allows one fast automatic production of bodies, advantageously can be automatically removed and easily removed.
Die Antriebe für eine vertikale Bewegung des Trägers und/oder des Bodens des Vorratsraumes nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 gewährleisten die Realisierung des Körpers 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 11 the realization of the body in a plane.
Die Weiterbildung des Patentanspruchs 12, wobei der Träger über wenigstens eine leicht lösbare lagedefinierte Klemmfederverbindung mit dem Antrieb verbunden ist, sichert ein leichtes Entnehmen/Bestücken des Trägers.The Development of claim 12, wherein the carrier over at least an easily detachable layered Clamping spring connection is connected to the drive, secures easy removal / loading of the carrier.
Ein Identifikationscode der Scherkörper nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 13 gewährleisten eine sichere Zuordnung der hergestellten Körper, insbesondere bei einer Massenproduktion. Besonders bei individuell angepasst herzustellenden Körpern auf einen Träger ist das vorteilhaft.One Identification code of the shear body according to the embodiment of claim 13 guarantee a safe allocation of the manufactured body, especially in a Mass production. Especially on individually customized bodies on a carrier is that beneficial.
Eine Gitterkonstruktion im oberen Bereich des Bauraumes oder mehrere langgestreckte und beabstandet in einer Ebene angeordnete Elemente im oberen Bereich des Bauraumes als jeweils Segmentierung des Bauraums nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 14 führen vorteilhafterweise zu dichteren Schichten ohne zusätzliche Sinterkörper. Drahtförmige Elemente nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 15 stellen eine einfache Realisierung für diesen segmentierten Bauraum dar.A Grid construction in the upper area of the installation space or more elongated and spaced in a plane arranged elements in upper area of the installation space as each segmentation of the installation space According to the embodiment of claim 14 advantageously lead to denser Layers without additional Sintered body. Wire-shaped elements After the development of claim 15 provide a simple Realization for this segmented space is.
Eine Veränderbarkeit der Segmentierungselemente nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 16 ermöglicht eine Anpassung der scherenden Elemente an die während der Generierung sich verändernden Querschnitte der Körper und erhöht somit ihre Effizienz.A changeability the segmentation elements according to the embodiment of the claim 16 allows an adaptation of the shearing elements to those changing during the generation Cross sections of the body and thus increases their efficiency.
Die Weiterbildung des Patentanspruchs 17 erlaubt die schnelle und sichere Anordnung der herzustellenden Körper im Bauraum.The Further development of claim 17 allows the fast and secure Arrangement of the bodies to be produced in the installation space.
Die Weiterbildung des Patentanspruchs 18 gewährleistet die automatische Anpassung der scherenden Elemente an die während der Generierung sich verändernden Querschnitte der Körper.The Further development of claim 18 ensures the automatic Adaptation of the shearing elements to those during generation itself changing Cross sections of the body.
Vorteilhafterweise sind die Kugeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 20 in dem Gitter der Ringrakel geführt, so dass über die Fläche eine gleichmäßige Verteilung der Kugeln gewährleistet ist.advantageously, are the balls according to the embodiment of claim 20 in guided the grid of the squeegee, so that over the area a uniform distribution the balls guaranteed is.
Eine hohe Dichte der Kugeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 21 bewirkt eine hohe Gewichtskraft und damit eine effektive Verdichtung der Pulverschicht.A high density of the balls according to the embodiment of the claim 21 causes a high weight and thus effective compression of the Powder layer.
Eine Antihaftbeschichtung der Kugeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 22 verhindert, dass Partikel des Pulvers an den Kugeln haften und damit die aufgetragenen Schichten deformieren.A Non-stick coating of the balls according to the embodiment of the claim 22 prevents particles of the powder from sticking to the balls and so that the applied layers deform.
Günstige Abmessungen für die Kugeln sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 23 Kugeln mit einem Durchmesser größer/gleich 0,1 mm und kleiner/gleich 10 mm.Cheap dimensions for the Balls are according to the embodiment of claim 23 balls with a diameter greater than or equal 0.1 mm and less than or equal to 10 mm.
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 Körpern
Die
Im
Bauraum
Der
Träger
Die
Transportvorrichtung ist eine Ringrakel
Die
Herstellung der Körper
- – Übernahme
der Daten der herzustellenden Körper
1 , - – Aufteilung
der herzustellenden Körper
1 in einem verbundenen Scherkörper7 (zum Beispiel sternenförmig), - – automatische
Berechnung des Scherkörpers
7 (Abstand zum herzustellenden Körper ca. 10 μm), - – automatische
Berechnung des Entnahmeteils
8 , - – automatische Berechnung der Sollbruchstellen und
- – Zuordnung
der entsprechenden Sinterparameter für nicht festes Sintern auf
dem Träger
5 , herzustellenden Körper1 , Scherkörper7 und Sollbruchstellen.
- - Taking over the data of the body to be produced
1 . - - Division of the body to be produced
1 in a connected shear body7 (for example, star shaped), - - automatic calculation of the shear body
7 (Distance to the body to be produced approx. 10 μm), - - automatic calculation of the sampling part
8th . - - automatic calculation of the predetermined breaking points and
- - Assignment of the corresponding sintering parameters for non-solid sintering on the carrier
5 body to be manufactured1 , Shear body7 and predetermined breaking points.
In
einer weiteren Ausführungsform
besitzt die Ringrakel
Gitterstäbe der Gitterkonstruktion
Damit
kann auch eine automatische Anpassung der scherenden Elemente an
die während
der Generierung sich verändernden
Querschnitte der Körper
Zusätzlich zur
Gitterkonstruktion
Eine
Gittervorrichtung
Claims (24)
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DE102005025199A DE102005025199A1 (en) | 2004-05-01 | 2005-05-30 | Apparatus for rapidly producing shaped articles, e.g. of ceramic, by laser-induced sintering and/or fusion of particles, includes particle transporting annular doctor blade with particle compressing roller |
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2004
- 2004-05-01 DE DE102004022387A patent/DE102004022387B4/en not_active Expired - Fee Related
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LIM LASERINSTITUT MITTELSACHSEN GMBH, 09648 MI, DE |
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