DE102009029765A1

DE102009029765A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes

Info

Publication number: DE102009029765A1
Application number: DE102009029765A
Authority: DE
Inventors: Frank Herzog
Original assignee: CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Current assignee: Concept Laser GmbH
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-12-23

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes 1 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung 2 oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials 3 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 1 entsprechenden Stellen, mit einer in einem Bauraum 4 angeordneten Baukammer 5, die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes 1 an einem Träger umfasst, einer Beschichtereinrichtung 9 zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials 3 auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht und eine Bestrahlungsvorrichtung 10 zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials 3 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 1 entsprechenden Stellen sowie einem Überlaufbehälter 11 zur Aufnahme von Aufbaumaterial, wobei zumindest der Überlaufbehälter 11 derart mit einem Pulverbehälter 12 in Wirkverbindung steht, dass das im Überlaufbehälter 11 befindliche Aufbaumaterial 3 unter Einwirkung von Schwerkraft in den Pulverbehälter 12 überführbar ist, wobei der Pulverbehälter 12 lösbar an der Vorrichtung befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, mit einer in einem Bauraum angeordneten Baukammer, die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes an einem Träger umfasst, einer Aufbringvorrichtung zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht und eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials an denen dem jeweiligen Querschnitte des Objektes entsprechenden Stellen sowie einem Überlaufbehälter zur Aufnahme von Aufbaumaterial.
Als Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von Bauteilen aus Pulverteilchen bekannt, vgl. DE 101 58 169 B4 . Die dort beschriebene Vorrichtung weist einen Bauraum mit einer Werkstückplattform auf, auf welcher die Pulverteilchen und/oder das Bauteil gelagert sind. Das Pulver wird durch einen Strahl einer Energiequelle, insbesondere eines Lasers verfestigt. Im Umfeld des Bauraums ist eine Dosierkammer angeordnet, in welcher Pulverteilchen bevorratet und durch eine Dosierrakeleinheit in eine Baukammer transportiert werden. Am Bauraum ist ferner eine Pulverabführeinrichtung angeordnet, wobei die Pulverabführeinrichtung mindestens eine Pulverentnahmeöffnung des Bauraums mit der Dosierkammer zur Überführung der Pulverteilchen in die Dosierkammer verbindet. Dabei weist die Pulverabführeinrichtung mindestens eine Pulverleitung auf, die die Pulverentnahmeöffnung des Bauraumes mit der Dosierkammer verbindet. In der Pulverleitung ist ein Fördermittel angeordnet, das beispielsweise durch ein wirksam werdendes Fördermedium – z. B. ein Gasstrom – die Pulverteilchen durch die Pulverleitung in die Dosierkammer befördert werden können. Eine Reinigung der Gesamtvorrichtung und insbesondere der Bereiche, welche in Kontakt mit dem Aufbaumaterial stehen ist aufwendig und zeitintensiv. Durch die Kopplung des Bauraumes und der Dosierkammer über Leitungen und ein Fördermittel und insbesondere bei der Verwendung eines gasförmigen Fördermediums, ist eine Gewährleistung einer möglichst vollständigen Entfernung des Altpulvers aus der Vorrichtung schwer machbar. Insbesondere bei einem Wechsel der zu verarbeitenden Pulverart des Aufbaumaterials, ist es wünschenswert, möglichst keine Rückstände des Altpulvers in der Vorrichtung vorzufinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein System zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart weiterzubilden, dass die Pulverhandhabung vereinfacht wird, eine Entfernung des Restpulvers aus der Vorrichtung auf einfache Weise vollzogen werden kann und die hierzu erforderlichen Mittel der Vorrichtung zuverlässig arbeiten und kostengünstig hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 sowie einem System gemäß Anspruch 29 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–28 sowie 30–42.
Als Kern der Erfindung wird es angesehen, dass zumindest der Überlaufbehälter derart mit einem Pulverbehälter in Wirkverbindung steht, dass das im Überlaufbehälter befindliche Aufbaumaterial unter Einwirkung von Schwerkraft in den Pulverbehälter überführbar ist, wobei der Pulverbehälter lösbar an der Vorrichtung befestigt ist. Dadurch, dass das Aufbaumaterial aus dem Überlaufbehälter in den Pulverbehälter durch Schwerkraft überführt wird, ist die Verwendung einer Fluidenergiemaschine, wie beispielsweise eines Zyklons, der über seinen saugenden Eingangsbereich das Pulvermaterial aus dem Überlaufbehälter aufnimmt und ausgangsseitig dieses in einen Pulverbehälter überführt entbehrbar.
Damit eine durch die Schwerkraft bedingte Verlagerung des Pulvermaterials aus dem Überlaufbehälter in dem Pulverbehälter vollzogen werden kann, ist es vorteilhaft, den Pulverbehälter unterhalb des Überlaufbehälters anzuordnen. Dadurch, dass die Verbindung des Überlaufbehälters zum Pulverbehälter sehr kurz gehalten werden kann, ist insbesondere dieser Bereich in der Gesamtvorrichtung einfach, schnell und rückstandslos vom Pulver zu reinigen, sodass ein Pulverwechsel in der Vorrichtung einfach vollzogen werden kann und die Gefahr der Vermischung des Neupulvers mit zuvor in der Anlage verwendetem Altpulver minimiert ist. Auch die kurzen Pulverwege von der Baukammer und der Dosierkammer zum Überlaufbehälter und zum Pulverbehälter begünstigen eine rasche und zuverlässige Reinigung der Pulverwege. Durch die Reduktion der zu reinigenden Wege und Flächen mit denen das Pulver in Kontakt kommt wird insgesamt der Reinigungsaufwand verringert und die Pulverreinheit erhöht. Dies ist insbesondere bei einem Pulverwechsel wichtig.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Überlaufbehälter seitlich neben der Baukammer angeordnet. Dadurch, dass der Überlaufbehälter seitlich neben der Baukammer angeordnet ist, kann überschüssiges Baumaterial in den jeweiligen Beschichtungsschritten, in den Überlaufbehälter verschoben werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Pulverbehälter in einer unteren Pulveraufnahmeposition und wahlweise in einer oberen Pulverabgabeposition an der Vorrichtung ansetzbar. Diese Verbindung des Pulverbehälters mit der Vorrichtung ist jeweils gegenüber der Umwelt gasdicht. Beispielsweise werden hiefür Schleusenelemente verwendet. Ferner ist der Pulverbehälter in der Pulverabgabeposition in einer über einem Beschichtungsniveau angeordneten oberen Position und in der Pulveraufnahmeposition in einer unteren, unterhalb des Pulverbeschichtungsniveaus liegenden Position angeordnet.
Der Pulverbehälter ist darüber hinaus über eine Leitungsverbindung mit dem Überlaufbehälter verbunden, wobei die Leitungsverbindung ein gasdicht abdichtbares Kupplungsglied umfasst, welches sowohl eine nach außen gasdichte Verbindung der Innenräume des Überlaufbehälters und des Pulverbehälters gewährleistet. Das Kupplungsglied erwirkt im entkoppelten Zustand des Pulverbehälters von dem Überlaufbehälter einen gasdichten Verschluss sowohl des Überlaufbehälters als auch des Pulverbehälters. Das Kupplungsglied kann aus zwei Elementen bestehen, die jeweils an einem Verbindungspartner angeordnet sind und im entkoppelten Zustand einen gasdichten Verschluss des jeweiligen Verbindungspartners zumindest zur Umwelt gewährleisten.
Grundsätzlich ist der Pulverbehälter ausgehend von einer Aufstellfläche der Vorrichtung in einem tieferen Niveau als der Überlaufbehälter angeordnet, sodass sich das im Überlaufbehälter befindliche Pulver durch Einwirkung von Schwerkraft in den Pulverbehälter überführen lässt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Pulverbehälter in einem Trägerrahmen ein- oder ansetzbar und der Trägerrahmen innerhalb der Vorrichtung horizontal verlagerbar. Damit kann der Pulverbehälter zwischen dem Handhabungsbereich und dem Baubereich verlagert werden. Durch eine derartige Maßnahme kann die Handhabung und exakte Platzierung des Pulverbehälters innerhalb der Vorrichtung vereinfacht werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Trägerrahmen neben dem ein- oder ansetzbaren Pulverbehälter ferner die Baukammer trägt. Damit kann zumindest die Baukammer derart horizontal verlagert werden, dass diese in einer ersten Position in einem Handhabungsbereich der Vorrichtung verlagert werden kann und in einer zweiten zur ersten horizontal verlagerten Position in einen Baubereich verfahrbar ist. Der Handhabungsbereich soll in erster Linie die Baukammer beispielsweise nach oben hin freigeben, sodass der Bediener der Vorrichtung entweder manuell über eine Handschuhbox oder über einen Roboter- oder Greifarm die freigegebene Baukammer manipulieren kann. Zum Beispiel können auf diese Weise Objekte aus der Baukammer entfernt, ein Plattformträgerplatten auf dem Träger der Baukammer fixiert und/oder gelöst sowie das Pulvermaterial in und um der Baukammer verlagert werden, ohne dass dazu die Inertgasatmosphäre innerhalb der Vorrichtung aufgehoben werden muss.
Der Baubereich der Vorrichtung sieht einen Scanner sowie einen Laser vor und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Laserstrahl auf die Oberfläche der Baukammer abgelenkt werden kann, sodass dort im schichtweisen Aufbauverfahren das pulverartige Aufbaumaterial miteinander selektiv verschmilzt und damit das Objekt gebildet werden kann. In der Regel sind Handhabungsbereich und Baubereich räumlich voneinander getrennt, wobei die Verlagerung des Aufbaumaterials und des zu bildenden Objektes durch die horizontale Verlagerung des Trägerrahmens und damit der Baukammer ausgeführt werden kann.
Der horizontal verlagerbare Trägerrahmen trägt vorteilhafter Weise die Beschichtereinrichtung, damit ist die Beschichtereinrichtung in den Handhabungsbereich verlagerbar und ist dort dem Bediener der Vorrichtung leicht zugänglich, um ggf. notwendige Manipulationen an der Beschichtereinrichtung (Wechsel des Beschichterrakels, Anpassung des Beschichterrakels an ein bestimmtes Aufbaumaterial, usw.) vornehmen zu können.
Der Pulverbehälter ist vorzugsweise mit einem Ein- und einem Auslassbereich versehen, wobei der Ein- und der Auslassbereich als zwei verschließbare Öffnungen ausgebildet sind. Dabei ist der Ein- und Auslassbereich an zwei unterschiedlichen Orten des Pulverbehälters angeordnet. Die Öffnungen sind gasdicht verschließbar ausgebildet. Insbesondere, wenn der Einlassbereich an der Oberseite des Behälters und der Auslassbereich gegenüberliegend an der Unterseite angeordnet ist, kann Aufbaumaterial in den Behälter eingeführt und ausgegossen werden, ohne dass der Pulverbehälter gekippt oder gestürzt werden muss. Insbesondere, wenn der Pulverbehälter als massives, großvolumiges Bauteil konzipiert ist, ist es vorteilhaft, ihn derart auszubilden, dass er keine Verdrehungen auszuführen hat, um das in ihm enthaltene Pulver einzuführen oder auszuschütten.
Vorteilhafterweise ist der Pulverbehälter mit Eingriffselementen versehen, welche in Gegenelemente des Trägerrahmens und gleichzeitig in Gegenelemente einer Verlagerungsvorrichtung und/oder gleichzeitig in Gegenelemente einer Siebvorrichtung eingreifen und mit diesen korrespondieren. Derartige Eingriffs- und Gegenelemente erleichtern die Handhabung des Pulverbehälters sowie dessen Fixierung in der Vorrichtung, der Verlagerungsvorrichtung und/oder der Siebvorrichtung.
In der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist diese eine Dosierkammer auf, welche im Bereich neben der Baukammer angeordnet ist. Die Dosierkammer ist vorzugsweise ähnlich wie die Baukammer aufgebaut und besitzt ebenfalls einen höhenverlagerbaren Träger, auf dem pulverartiges Aufbaumaterial bevorratet ist. Während der Träger der Baukammer über den Bauprozess des Objektes sukzessive schichtweise abgesenkt wird, um Raum für neues Pulvermaterial zu schaffen, fährt im Gegenzug der Träger der Dosierkammer nach oben und stellt damit über das Beschichtungsniveau ein Volumen an Aufbaumaterial zur Verfügung, welches über die Beschichtervorrichtung in Form eines Rakels vom Bereich der Dosierkammer zur Baukammer verlagert werden kann und den gebildeten Freiraum unterhalb des Beschichtungsniveaus mit Auffüllmaterial auffüllt. Die Dosierkammer ist hierbei vorzugsweise an dem Trägerrahmen befestigt und mit dem Trägerrahmen horizontal verlagerbar. Damit wird neben der Baukammer und ggf. neben dem Pulverbehälter auch die Dosierkammer vom Handhabungsbereich in den Baubereich verlagert.
Alternativ zu einer neben der Baukammer angeordneten Dosierkammer kann es vorgesehen sein, dass die Beschichtereinrichtung eine separate Pulverkammer, welche oberhalb des Beschichtungsniveaus angeordnet ist, aufweist und vor, während oder nach dem Beschichtungsvorgang Aufbaumaterial – in Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrichtung – vor ein Rakel platziert, sodass über das Rakel, das durch die Pulverkammer der Beschichtungseinrichtung applizierte Aufbaumaterial auf das Beschichtungsniveau der Baukammer einnivelliert werden kann.
Bei einer empfehlenswerten Ausführungsform ist der Pulverbehälter an einen Anschlussbereich der Vorrichtung ansetzbar, wobei der Anschlussbereich mit der Dosierkammer und/oder einer Pulverkammer der Beschichtereinrichtung derart wirkverbunden ist, dass das im Pulverbehälter enthaltene Pulver über Leitungsverbindungen in die Dosierkammer und/oder die Pulverkammer überführbar ist, wobei die Pulververlagerung durch Schwerkraft erwirkt wird.
Als Leitungsverbindung kann beispielsweise ein flexibler Schlauch dienen, der durch die Handschuhbox von dem Bediener der Vorrichtung gezielt zu einer Pulverkammer der Beschichtereinrichtung und/oder zur Dosierkammer gelenkt werden kann.
Die Verlagerung des pulverartigen Aufbaumaterials aus dem Pulverbehälter in die Dosierkammer und/oder die Pulverkammer der Beschichtereinrichtung erfolgt hierbei überwiegend mittels Schwerkraft. Damit ist der Einsatz von energieintensiven Fluidmedien entbehrbar.
Ferner weist der Pulverbehälter Tragegriffe auf, welche dem Bediener der Vorrichtung die Handhabung und Verlagerung des Pulverbehälters erleichtern.
Neben den Eingriffselementen kann der Pulverbehälter auch mit Anschlusselementen versehen sein, mittels derer der Pulverbehälter zumindest an eine Siebstation an den Anschlussbereich und/oder an eine Halterung des Trägerrahmens korrespondierend ansetzbar ist. Beispielsweise können die Eingriffselemente zum Greifen des Pulverbehälters und die Anschlusselemente zur statisch sicheren Lagerung (z. B. Verankerung) des Pulverbehälters an dem jeweiligen Verbindungspartner dienen. Vorzugsweise ist das Anschlusselement in Form von Stützen ausgebildet.
Im Sinne einer Zusatzfunktion können die Anschlusselemente und insbesondere die Stützen derart geformt sein, dass diese beim Ansetzen an einen Gegenbereich der Siebstation des Anschlussbereiches und/oder der Halterung des Trägerrahmens zentrierend während des Ansetzvorganges wirken. Hierfür können Gleitschrägen an dem Anschlusselement vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Anschlusselemente als pneumatische Spannsysteme ausgebildet sein.
Insbesondere, wenn der Pulverbehälter derart mit einem Einlass- und einen Auslassbereich versehen ist, dass dieser zum Befüllen und Entnehmen des Pulvermaterial nicht gestürzt werden muss, ist es vorteilhaft, wenn der Pulverbehälter zumindest an seinem Innenbereich eine konisch oder pyramidenartig zulaufende Verjüngung aufweist, wobei am sich verjüngenden Bereich der Auslassbereich angeordnet ist. Damit wird auf konstruktiv einfache Weise gewährleistet, dass der pulverartige Inhalt des Pulverbehälters zuverlässig aus diesem entnehmbar ist.
Im weiteren wird vorgeschlagen, an dem Pulverbehälter zumindest einen transparenten und/oder transluzenten Bereich vorzusehen, beispielsweise ist dieser Bereich mit einem Schauglas versehen.
Der Träger der Baukammer und/oder (falls vorhanden) der Träger der Dosierkammer ist vorteilhafter Weise über einen Aktuator höhenverlagerbar, wobei der Aktuator am Trägerrahmen befestigt ist.
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn sämtliche Bauteile der Vorrichtung geerdet sind. Zumindest über einen geerdeten Trägerrahmen lassen sich die wesentlichen, mit dem Pulver in Kontakt stehenden Bauteile, wie die Dosierkammer, die Baukammer und der Pulverbehälter erden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Anschlussbereich der Vorrichtung, an welchem der Pulverbehälter zum Einbringen von Pulver in die Vorrichtung ansetzbar ist, dem Handhabungsbereich zugeordnet ist. Damit wird es ermöglicht, dass der Bediener in den Pulverbefüllungsprozess der Vorrichtung eingreifen kann.
Dadurch, dass die Vorrichtung sowohl einen Anschlussbereich als auch einen Kopplungsbereich, ausgehend vom Überlaufbehälter mit dem Pulverbehälter vorsieht, ist es möglich, an der Vorrichtung wenigstens zwei Pulverbehälter gleichzeitig anzuschließen. Wobei ein erster Pulverbehälter in einer unteren Pulveraufnahmeposition und wenigstens ein weiterer in einer oberen Pulverabgabeposition angeordnet werden kann.
Neben der Vorrichtung mit einem lösbar an ihr befestigten Pulverbehälter, der schwerkraftsbedingt mit Pulvermaterial aus dem Überlaufbehälter befüllbar ist, sieht die Erfindung ein Gesamtsystem vor, das zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes dient und im Wesentlichen aus einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 besteht und ferner eine von der Vorrichtung separierte Siebstation aufweist, an welcher der Pulverbehälter zu Pulverentnahme und zur Pulveraufnahme ansetzbar. Während des Aufbauprozesses eines aus Pulvermaterial aufzubauenden Objektes, kann unverbautes Pulvermaterial verklumpen. Diese Agglomerate werden zusammen mit dem gänzlich unverbundenen Pulvermaterial über dem Überlaufbehälter in den Pulverbehälter überführt. Damit dieses Pulvergemisch wieder dem Herstellungsprozess zugeführt werden kann, ist es erforderlich, das Pulvermaterial zu sieben. Dies wird in dem erfindungsgemäßen System dadurch erreicht, dass der Pulverbehälter an eine Siebstation angeschlossen wird und dort das Grobkorn (Agglomerate/Filtrat) ausgesiebt wird. Der Durchsatz dieses Siebvorgangs wird wiederum in einem erfindungsgemäßen Pulverbehälter gesammelt und/oder überführt und mit diesem durch Anschluss an die Vorrichtung wieder dem Bauprozess respektive der Dosierkammer oder der Pulverkammer der Beschichtereinrichtung zugeführt.
Für den Fall, dass der Pulverbehälter für sich oder im mit Pulver beladenen Zustand ein für eine Person nicht handhabbares Gewicht und/oder Geometrie aufweist, ist es vorteilhaft, für den Pulverbehälter eine Verlagerungsvorrichtung zum Transport des Pulverbehälters vorzusehen.
Das im Pulverbehälter gelagerte Aufbaumaterial wird mittels Schwerkraft in die Vorrichtung und/oder in die Siebstation überführt. Dies bedeutete, dass der Pulverbehälter sowohl an der Vorrichtung als auch an der Siebstation an eine zur Aufstellfläche höher gelegenen Ort (z. B. mittels der Verlagerungsvorrichtung) platziert wird und von dort in die Vorrichtung und/oder die Siebstation geführt wird. Zusätzlich gelangt das Pulver aus der Vorrichtung und/oder der Siebstation mittels Schwerkraft in den Pulverbehälter zurück. Hierfür wird der Pulverbehälter in eine Pulveraufnahmeposition, eine relativ zur Aufstellfläche niedrigeren Position als die Befüllungsposition angeordnet.
Vorteilhafter Weise ist die Vorrichtung mit dem Pulverbehälter, der Siebstation und/oder der Verlagerungsvorrichtung über eine Rechnereinheit in Wirkverbindung gestellt, sodass Daten über die Verortung des Pulverbehälters, der Siebstation und/oder der Verlagerungsvorrichtung, Art des jeweils beinhaltenden Aufbaumaterials und/oder weitere Informationen mit der Vorrichtung ausgetauscht werden könne. Dies ermöglicht es, den gesamten Pulverhandhabungsprozess rechnergestützt zu überwachen, zu steuern oder zu regeln. Beispielsweise kann in einer zentralen Datenverarbeitungsanlage Informationen über das in einem Bauprozess befindliche Aufbaumaterial und/oder Informationen über die Menge, Art und Beschaffenheit des in einem bestimmten Pulverbehälter gelagerten Aufbaumaterials gespeichert werden. Auch die Verlagerungsvorrichtung kann in Form eines Roboters ausgebildet sein und automatisiert oder halbautomatisiert Pulvermaterial zu einer Herstellungsvorrichtung und/oder Siebstation zuführen und/oder entnehmen.
Die Siebstation des Systems ist vorteilhafter Weise mit einem Siebbehälter versehen, in welchem eine Siebmaschine angeordnet ist. An der Siebmaschine ist wenigstens ein Aufnahmebehälter für Grobkorn und wenigstens ein Aufnahmebehälter oder ein erfindungsgemäßer Pulverbehälter zur Aufnahme des gereinigten gesiebten Aufbaumaterials (Durchsatz) angeordnet. Vorzugsweise ist hierbei die Siebmaschine als Taumelsiebmaschine ausgebildet.
Die Siebstation ist vorteilhafterweise geerdet, inertisiert und/oder mit einer Sauerstoffüberwachung versehen, letztere kann z. B. über eine EDV-Anlage überwacht werden.
Ein weiteres Merkmal der Neuerung ist die Verlagerungsvorrichtung mit Hebeelementen zu versehen, die mit den Eingriffselementen des Pulverbehälters koppelbar sind. Die Hebeelemente können nach Art einer Hubgabel ausgebildet sein, wobei die Hebeelemente manuell, halbautomatisch oder automatisch den Pulverbehälter in zumindest seiner Höhe verlagern. Die Höhenverstellung der Hebeelemente soll sowohl ein Ansetzen des Pulverbehälters an eine (niedrige) Pulveraufnahmeposition der Siebeinrichtung und/oder der Vorrichtung als auch ein Ansetzen des Pulverbehälters an eine (hohe) Pulveraufnahmeposition der Siebvorrichtung und/oder der Vorrichtung ermöglichen. Auch eine seitliche oder ein gekoppelte Bewegung des Pulverbehälters, ausgehend von Hebeelementen ist vorteilhaft. Die Hebeelemente greifen den Pulverbehälter an seinen Seitenwandungen, wobei die Verbindungen des Hebeelementes und des Pulverbehälters formschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgebildet ist.
Damit das Aufbaumaterial, welches in einem Pulverbehälter bevorratet ist, auf einfache und komfortable Weise zu einer Siebstation der Vorrichtung und/oder einem sonstigen Ort verlagert werden kann, ist es vorteilhaft, die Verlagerungsvorrichtung über Rollen auf einer Aufstellfläche abzustützen, sodass die Verlagerungsvorrichtung mit oder ohne Pulverbehälter auf einfache Weise verfahrbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Pulverbehälter zumindest einen Berstschutz aufweist. Dieser Berstschutz kann als Überdruckventil, Sicherheitsventil, Berstscheibe, Druckbegrenzer, Temperaturbegrenzer, Flüssigkeitsmangelsicherung und/oder Vakuumbrecher ausgebildet sein. Mit dem am Pulverbehälter angeordneten Berstschutz wird das innerhalb des Behälters gelagerte Pulver sicher verwahrt. Eventuelle chemische Reaktionen des Pulvers, die einen Überdruck innerhalb des Behälters und damit eine Zerstörung des Behälters hervorrufen könnten, werden durch den Berstschutz verhindert.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Pulverbehälter und dem Überlaufbehälter eine Bypassverbindung angeordnet ist. Die Bypassverbindung kann entweder in die Leitungsverbindung integriert sein oder aber als separates Elemente derart mit dem Pulverbehälter und dem Überlaufbehälter verbunden sein, dass bei der Pulverüberführung von dem Pulverbehälter in den Überlaufbehälter ein Druckausgleich zwischen den beiden Behältern ausgeführt werden kann und damit die Pulververlagerung aus dem Überlaufbehälter in den Pulverbehälter problemlos ablaufen kann. Erfindungsgemäß sind derartige Bypassverbindungen auch an weiteren Schnittstellen des Pulverbehälters mit der Vorrichtung oder der Siebstation vorteilhaft. So kann es vorgesehen sein, dass eine Bypassverbindung auch im Pulveraufnahmebereich der Vorrichtung und damit am Anschlussbereich angeordnet ist. Darüber hinaus sind derartige Bypassverbindungen an der Befüllungs- und Entleerungsposition des Pulverbehälters an der Siebstation vorteilhaft. Ferner ist eine derartige Bypassverbindung auch zwischen dem Pufferbehälter und der Siebmaschine vorteilhaft.
Grundsätzlich ist die Vorrichtung so ausgelegt, dass für die Verlagerung des Pulvers keine weiteren Pulverfördereinrichtungen notwendig sind. Jedoch kann zusätzlich beispielsweise im Handhabungsbereich der Vorrichtung eine Pulvervorrichtung ganz oder teilweise angeordnet sein, mittels derer das Pulver beispielsweise aus der Dosierkammer oder der Baukammer in den Überlaufbehälter überführt werden kann. Als Pulverfördereinrichtung kann beispielsweise ein Zyklon oder eine sonstige Fluidenergiemaschine, deren Fluid die Pulverförderung begünstigt, vorgesehen sein.
Die Gesamtvorrichtung und das ihr zugrundeliegende System ermöglicht die Pulverhandhabung an der Vorrichtung und eine sichere Pulverlagerung z. B. außerhalb der Vorrichtung mit nur einem Pulverbehälter. Auch kann mit nur einem Behälter ein komplettes Dosierkammervolumen entleert werden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen
1: eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente der Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes;
2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Baukammer im Handhabungsbereich angeordnet ist;
3: eine schematische Darstellung gemäß 2, wobei die Baukammer in dem Baubereich angeordnet ist;
4: eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einer an die Vorrichtung herangefahrenen Verlagerungsvorrichtung zur Entnahme und/oder Platzierung des Pulverbehälters;
5: eine schematische Darstellung einer einen Pulverbehälter an eine Siebstation transportierende Verlagerungsvorrichtung;
6: eine Siebvorrichtung gemäß 5, im Pulverbehälter angesetzten Zustand;
7: eine schematische Darstellung einer Siebstation, an welche ausgangsseitig ein Pulverbehälter über eine Verlagerungsvorrichtung angesetzt und/oder abgenommen wird;
8: eine schematische Darstellung einer Siebstation mit zwei angesetzten Pulverbehältern;
9: eine schematische perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Pulverbehälters.
In Zeichnungsfigur 1 werden die wesentlichen Merkmale der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes 1 dargestellt. Durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung 2 verfestigbaren Aufbaumaterials 3 an dem den jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen. Die Vorrichtung umfasst hierbei einen Bauraum 4, in dem eine Baukammer 5 angeordnet ist, die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes 1 an dem Träger 6 umfasst. Auf dem höhenverlagerbaren Träger 6 ist vorzugsweise eine Bauplatte 7 lösbar – beispielsweise mittels Schrauben 8 – befestigt. Das auf der Bauplatte 7 aufgebaute Objekt 1 lässt sich durch die lösbare Befestigung der Bauplatte 7 auf dem Träger 6 einfach und komfortabel aus der Vorrichtung entfernen.
Durch eine Beschichtereinrichtung 9 werden die Schichten des Aufbaumaterials 3 auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht aufgebracht. Mittels einer Bestrahlungsvorrichtung 10 werden die Schichten des Aufbaumaterials 3 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 1 entsprechenden Stellen bestrahlt, aufgeschmolzen und damit verfestigt. Das während des Auftragsverfahrens von der Beschichtereinrichtung überschüssig transportierte Aufbaumaterial 3 kann beispielsweise nach jedem Beschichtungsvorgang in einen Überlaufbehälter 11 transportiert werden. Der Überlaufbehälter 11 ist vorzugsweise neben der Baukammer 5 angeordnet und kann mit den die Baukammer 5 bildenden Elementen einstückig oder als separates Teil ausgebildet sein. Der Überlaufbehälter 11 steht mit einem Pulverbehälter 12 in Wirkverbindung, sodass das im Überlaufbehälter 11 angesammelte/befindliche Aufbaumaterial 3 unter Einwirkung von Schwerkraft in den Pulverbehälter 12 überführbar ist. Der Pulverbehälter 12 ist darüber hinaus lösbar an der Vorrichtung befestigt, sodass das in ihm gelagerte Aufbaumaterial 3 auf einfache und komfortable Weise von der Vorrichtung abtransportiert werden kann. Der Pulverbehälter 12 ist über eine Leitungsverbindung 13 mit dem Überlaufbehälter 11 verbunden, wobei die Leitungsverbindung 13 ein gasdicht abdichtbares Kupplungsglied (nicht dargestellt) umfasst, das es ermöglicht, sowohl im verbundenen Zustand von Pulverbehälter 12 und Überlaufbehälter 11 als auch im getrennten Zustand eine Abdichtung des Pulverbehälters 12 und des Überlaufbehälters 11 zu gewährleisten. Die Anschlüsse am Einlass- und am Auslassbereich 15, 16 des Pulverbehälters 12 sind im Sinne einer Schnittstelle mit dem Einführ- und Ausführbereichen der Vorrichtung und der Siebstation vereinheitlicht. Damit wird es ermöglicht, durch den Einlassbereich 15 des Pulverbehälters sowohl eine gasdichte Kopplung mit dem Auslassbereich der Vorrichtung (der Leitungsverbindung 13 des Überlaufbehälters 12) als auch eine gasdichte Kopplung mit dem Auslassbereich der Siebstation zu ermöglichen. Ebenso verhält es sich mit dem Auslassbereich 16 des Pulverbehälters 12, der entsprechend an Einführbereiche der Vorrichtung und der Siebstation 27 gasdicht koppelbar ist.
Der Pulverbehälter 12 ist ausgehend von einer Aufstellfläche 14 in einem tieferen Niveau als der Überlaufbehälter 13 angeordnet. Der Pulverbehälter 12 weist einen Einlass- und einen Auslassbereich 15, 16 auf, wobei der Einlass- und der Auslassbereich als zwei unterschiedliche Öffnungen ausgebildet sind und zumindest temporär gasdicht verschließbar sind.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Dosierkammer 17, die im Bereich neben der Baukammer 5 angeordnet ist. Die Dosierkammer 17 umfasst einen höhenverlagerbaren Träger 18, der über einen Aktuator angesteuert wird. In einem Bauprozess wird der Träger 6 der Baukammer 5 um die Dicke einer Schicht herabgesetzt, sodass zwischen dem Beschichtungsniveau 19 und der zuletzt gebildeten Schicht ein Freiraum entsteht, der mit von der Beschichtereinrichtung 9 transportiertem Aufbaumaterial 3 aufgefüllt wird, wobei das hinzugeführte Aufbaumaterial 3 durch beispielsweise ein Rakel 20 der Beschichtereinrichtung 9 auf das Beschichtungsniveau 19 einnivelliert wird. Durch die Höhenverlagerung des Trägers 18 der Dosierkammer 17 kann die Menge an Aufbaumaterial 3, welche der Beschichtereinrichtung 9 zum Transport in die Baukammer 5 zur Verfügung gestellt wird „dosiert” werden. In einer alternativen Ausführungsform besitzt die Beschichtereinrichtung 9 eine Pulverkammer, durch welche sukzessive oder konstant Aufbaumaterial 3 dem Nivellierelement der Beschichtereinrichtung 9 zugeführt werden kann. Der Pulverbehälter 12 ist mit dem Überlaufbehälter 11 in einem nach außen gasdichten Raum angeordnet.
In den Zeichnungsfiguren 2–4 sind die Elemente aus 1 in einer schematisch dargestellten Gesamtvorrichtung eingebunden, wobei hieraus erkennbar ist, dass der Pulverbehälter 12 in einer unteren Pulveraufnahmeposition A und in einer oberen Pulverabgabeposition B an die Vorrichtung ansetzbar ist. Dabei befindet sich die Pulveraufnahmeposition A in einem niedrigeren Niveau als die Pulverabgabeposition B. So wird es ermöglicht, sowohl die Befüllung der Vorrichtung mit Aufbaumaterial 3 als auch die Entnahme des Aufbaumaterials 3 aus der Vorrichtung jeweils ohne die Zuhilfenahme eines fluiden Transportmediums, wie Gas, zu erreichen. So gelangt beispielsweise das Aufbaumaterial 3 aus dem in der Pulverabgabeposition B platzierten Pulverbehälter 12 in die Dosierkammer 17 allein durch Schwerkraft. Der Pulverbehälter 12 ist an einen Anschlussbereich 21 der Vorrichtung ansetzbar, wobei der Anschlussbereich 21 mit der Dosierkammer 17 derart wirkverbunden ist, dass das im Pulverbehälter 12 enthaltene Pulver über Leitungsverbindungen 22 in die Dosierkammer 17 überführbar ist. Hierfür führt vom Anschlussbereich 21 eine Leitungsverbindung 22 (z. B. ein flexibler Schlauch) in die Dosierkammer 17.
Ferner sieht die Vorrichtung einen Trägerrahmen 22 vor, der beispielsweise über eine Schiene 23 horizontal beweglich gelagert ist. Auf diesem Trägerrahmen 22 ist der Pulverbehälter 12 ein- oder ansetzbar, wobei der Pulverbehälter 12 während der Horizontalverlagerung des Trägerrahmens 22 innerhalb der Vorrichtung ebenfalls eine horizontale Bewegung erfährt. Ferner ist es vorgesehen, dass der Trägerrahmen 22 die Baukammer 5 trägt und in einer ersten Position in einem Handhabungsbereich 24 der Vorrichtung platziert ist. Wenn der Trägerrahmen 22 bzw. die Baukammer 5 im Handhabungsbereich 24 (Position C) positioniert ist, ist die Baukammer 5 für eine Bedienperson freigegeben, sodass diese beispielsweise über eine Glovebox (nicht dargestellt) oder einen Greifarm in den Bereich der Baukammer 5 eingreifen kann, um beispielsweise ein Objekt 1 zu entnehmen. Der Trägerrahmen 22 ist ausgehend von dem Handhabungsbereich 24 in einer zweiten zur ersten horizontal verlagerten Position D überführbar, wobei in der zweiten Position D die Baukammer 5 in einen Baubereich 25 der Vorrichtung angeordnet ist, in welcher die Baukammer 5 für den Laserstrahl 2 der Bestrahlungsvorrichtung 10 erreichbar ist. Neben der Baukammer 5 und dem Pulverbehälter 12 trägt der Trägerrahmen 22 die Beschichtungseinrichtung 9. Alternativ kann die Beschichtereinrichtung 9 auch stationär im Baubereich 25 angeordnet sein.
An der Vorrichtung können auch zwei Pulverbehälter 12 gleichzeitig verwendet und damit angeschlossen sein, wobei ein erster Pulverbehälter 12 in einer unteren Pulveraufnahmeposition A und wenigstens ein weiterer in einer oberen Pulverabgabeposition B angeordnet ist. In der Pulveraufnahmeposition A wird der Pulverbehälter 12 an einen Anschlussbereich 21 der Vorrichtung angesetzt, wobei der Anschlussbereich 21 im Bereich des Handhabungsbereiches 24 angeordnet ist.
Der Pulverbehälter 12 ist mit Anschlusselementen 26 versehen, mittels derer der Pulverbehälter 12 zumindest an eine Siebstation 27 (vgl. 5) an den Anschlussbereich 26 und/oder an eine Halterung (nicht dargestellt) des Trägerrahmens 22 korrespondierend ansetzbar ist. Diese Anschlusselemente 26 des Pulverbehälters 12 sind dabei derart geformt, dass diese beim Ansetzen an den Gegenbereich 28 der Siebstation 27, des Anschlussbereiches 26 und/oder der Halterung des Trägerrahmens 22 zentrierend während des Ansetzvorganges wirken.
Der Pulverbehälter 12 ist ferner in seinem Innenbereich mit einer konisch oder pyramidenartig zulaufenden Verjüngung versehen, wobei am verjüngten Bereich ein Auslassbereich 16 angeordnet ist, sodass das in ihm enthaltene Pulver durch die geometrische Ausgestaltung des Innenbereiches gezielt zum Ausgangsbereich 16 geführt wird.
Anhand der Zeichnungsfiguren 4–8 ist ein der Vorrichtung zugrundeliegendes Gesamtsystem zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes 1 erkennbar, wobei dieses eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie eine von dieser separaten Siebstation 27 vorsieht, an welcher der Pulverbehälter 12 zur Pulverentnahme und zur Pulveraufnahme ansetzbar ist. Hierzu wird mittels einer Verlagerungsvorrichtung 29 der Pulverbehälter 12 aus der Vorrichtung entnommen und zur Siebstation 27 transportiert. Die Verlagerungsvorrichtung 29 weist hierzu Rollen 30 auf, über welche die Verlagerungsvorrichtung 29 gegenüber der Aufstellfläche 14 abgestützt ist. Die Verlagerungsvorrichtung 29 ist ferner mit Hebeelementen 31 versehen, die mit Eingriffselementen 32 des Pulverbehälters 12 koppelbar sind und über diese den Pulverbehälter 12 greifen. Die Hebeelemente 31 sind manuell, halbautomatisch oder automatisch in der Höhe verlagerbar, sodass damit der Pulverbehälter 12 aus einer Position A, B, E, F heraus und wieder hineingehoben werden kann. Ausgehend von Position E wird Aufbaumaterial 3 aus dem Pulverbehälter 12 in die Siebstation 27 zugeführt und in Position F des Pulverbehälters 12 aus der Siebstation 27 wieder in den Pulverbehälter eingeführt. In der bevorzugten Ausführungsform greifen die Hebeelemente 31 an den Seitenwandungen oder an Elementen der Seitenwandungen (Eingriffselemente 32) des Pulverbehälters 12 an, sodass ein formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger koppelnder Kontakt zwischen dem Pulverbehälter 12 und dem Hebeelement 31 ausgeführt wird.
Das im Pulverbehälter 12 gelagerte Aufbaumaterial 3 wird mittels Schwerkraft in die Vorrichtung und/oder die Siebstation 27 überführt. Ebenso wird das Pulver aus der Vorrichtung und/oder Siebstation mittels Schwerkraft in den Pulverbehälter 12 überführt. Damit wird es ermöglicht, ein System bereitzustellen, das eine überwiegende oder gänzliche Pulverhandhabung, bzw. der Transport des Aufbaumaterials 3 auf schwerkraftsbedingte Verlagerungen des Materials zurückzuführen ist und damit Apparaturen wie Zyklone, Fluidenergiemaschinen und Fluidmedien entbehrbar sind. Ferner umfasst die Siebstation 27 einen Siebbehälter 34, in welchem eine Siebmaschine angeordnet ist. An der Siebmaschine und/oder dem Siebbehälter 34 ist wenigstens ein Aufnahmebehälter 35 für Grobkorn und ein Pulverbehälter 12 (Position F) für das gereinigte Aufbaumaterial 3 (Durchsatz) angeordnet. Eingangsseitig 37 an der Siebmaschine bzw. dem Siebbehälter 34 ist ein Pufferbehälter 36 angeordnet. Dieser ist wiederum mit seiner Eingangsseite mit dem Auslassbereich 16 des Pulverbehälters 12 (Position E) verbunden.
In Zeichnungsfigur 9 ist eine konkrete Ausgestaltung des Pulverbehälters 12 dargestellt. Hieraus geht hervor, dass der Pulverbehälter Eingriffselemente 32 aufweist, welche in Gegenelemente des Trägerrahmens und/oder in Gegenelemente 39 einer Verlagerungsvorrichtung 29 und/oder in eine Siebstation 27 korrespondierend eingreifen kann. Der Pulverbehälter 12 ist darüber hinaus mit einem transparenten Bereich 38 versehen, der es dem Bediener der Vorrichtung erlaubt, in das Innere des Pulverbehälters 12 hineinzublicken, um die Art des in ihm enthaltenen Materials in Augenschein nehmen zu können, ohne dass hierfür der Pulverbehälter 12 geöffnet werden muss.
In Zeichnungsfigur 9 ist ferner ein Berstschutz 39 am Pulverbehälter 12 erkennbar. Dieser Berstschutz 39 dient z. B. dem Überdruckausgleich den Innendrucks des Pulverbehälters 12 mit seiner Umwelt.
Aus Zeichnungsfigur 1 ist eine Bypassverbindung 42 zwischen dem Pulverbehälter 12 und dem Überlaufbehälter 11 schematisch dargestellt. Die Bypassverbindung 42 ist in der gezeigten Ausführungsform als Rohr 41 das den Pulverbehälter 12 und den Überlaufbehälter 11 miteinander verbindet ausgeführt. Vorzugsweise ist in dem Rohr 41 ein Ventil 40 oder ein Kopplungsmechanismus angeordnet, diese Mittel verhindern einen Gasaustausch zwische des Überlaufbehälters 11 und/oder dem Inneren des Pulverbehälters 12 mit der Umwelt, wenn der Pulverbehälter 12 vom Überlaufbehälter 11 abgekoppelt wird. Derartige Bypassverbindungen 42 sind grundsätzlich auch für weitere Schnittstellen des Pulverbehälters 12 mit der Vorrichtung oder der Siebstation 27 (z. B. am Anschlussbereich 21 der Vorrichtung) vorteilhaft.

1: Objekt
2: Strahlung
3: Aufbaumaterial
4: Bauraum
5: Baukammer
6: Träger
7: Bauplatte
8: Schraube
9: Beschichtereinrichtung
10: Bestrahlungsvorrichtung
11: Überlaufbehälter
12: Pulverbehälter
13: Leitungsverbindung
14: Aufstellfläche
15: Einlassbereich v. 12
16: Auslassbereich v. 12
17: Dosierkammer
18: Träger v. 17
19: Beschichtungsniveau
20: Rakel
21: Anschlussbereich
22: Trägerrahmen
23: Schiene
24: Handhabungsbereich
25: Baubereich
26: Anschlusselement
27: Siebstation
28: Gegenbereiche
29: Verlagerungsvorrichtung
30: Rolle v. 29
31: Hebeelement
32: Eingriffselement v. 12
33: Seitenwandung
34: Siebmaschine
35: Aufnahmebehälter
36: Pufferbehälter
37: Eingangsseite v. 36
38: Bereich
39: Berstschutz
40: Ventil
41: Rohr
42: Bypassverbindung
A: Pulveraufnahmebereich
B: Pulveraufnahmebereich
C, D, E, F: Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10158169 B4 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (1) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung (2) oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (3) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (1) entsprechenden Stellen, mit – einer in einem Bauraum (4) angeordneten Baukammer (5), die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes (1) an einem Träger umfasst, – einer Beschichtereinrichtung (9) zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials (3) auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht und – eine Bestrahlungsvorrichtung (10) zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials (3) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (1) entsprechenden Stellen sowie – einem Überlaufbehälter (11) zur Aufnahme von Aufbaumaterial, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Überlaufbehälter (11) derart mit einem Pulverbehälter (12) in Wirkverbindung steht, dass das im Überlaufbehälter (11) befindliche Aufbaumaterial (3) unter Einwirkung von Schwerkraft in den Pulverbehälter (12) überführbar ist, wobei der Pulverbehälter (12) lösbar an der Vorrichtung befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlaufbehälter (11) seitlich neben der Baukammer (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) in einer unteren Pulveraufnahmeposition A und in einer oberen Pulverabgabeposition B an der Vorrichtung ansetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) über eine Leitungsverbindung (13) mit dem Überlaufbehälter (11) verbunden ist und die Leitungsverbindung (13) ein gasdicht abdichtbares Kupplungsglied umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) ausgehend von einer Aufstellfläche (14) der Vorrichtung in einem tieferen Niveau als der Überlaufbehälter (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) in einen Trägerrahmen (22) ein- oder ansetzbar und der Trägerrahmen (22) innerhalb der Vorrichtung horizontal verlagerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerrahmen (22) die Baukammer (5) trägt und in einer ersten Position C in einem Handhabungsbereich (24) der Vorrichtung die Baukammer (5) freigibt und in einer zweiten zur ersten horizontal verlagerten Position D die Baukammer (5) in einen Baubereich (25) der Vorrichtung verfährt, in welchem die Baukammer (5) für den Laserstrahl (2) der Bestrahlungsvorrichtung (10) erreichbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerrahmen (22) die Beschichtereinrichtung (9) trägt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) einen Einlass- und einen Auslassbereich (15, 16) aufweist, wobei der Einlass- und der Auslassbereich (15, 16) als zwei verschließbare Öffnungen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen des Einlass- und des Auslassbereiches (15, 16) gasdicht verschließbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) Eingriffselemente (32) aufweist, welche in Gegenelemente des Trägerrahmens und/oder gleichzeitig in Gegenelemente einer Verlagerungsvorrichtung (29) und/oder gleichzeitig in Gegenelemente einer Siebstation (27) korrespondierend eingreifen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Dosierkammer (17) umfasst, welche im Bereich neben der Baukammer (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkammer (17) an dem Trägerrahmen (22) befestigt ist und mit dem Trägerrahmen (22) horizontal verlagerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) an einen Anschlussbereich (21) der Vorrichtung ansetzbar ist, wobei der Anschlussbereich (21) mit der Dosierkammer (17) und/oder einer Pulverkammer der Beschichtereinrichtung (9) derart wirkverbunden ist, dass das im Pulverbehälter (12) enthaltene Pulver über Leitungsverbindungen (22) in die Dosierkammer (17) und/oder in die Pulverkammer überführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung des pulverartigen Aufbaumaterials (3) aus dem Pulverbehälter (12) in die Dosierkammer (17) und/oder die Pulverkammer zumindest überwiegend mittels Schwerkraft erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter Tragegriffe aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) Anschlusselemente (26) aufweist, mittels derer der Pulverbehälter (12) zumindest an eine Siebstation (27), an den Anschlussbereich (26) und/oder an eine Halterung des Trägerrahmens (22) korrespondierend ansetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (26) des Pulverbehälters (12) derart geformt sind, dass diese beim Ansetzen an Gegenbereiche der Siebstation (27), des Anschlussbereiches (26) und/oder der Halterung des Trägerrahmens (22) zentrierend während des Ansetzvorganges wirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9–18, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) zumindest in seinem Innenbereich eine konisch oder pyramidenartig zulaufende Verjüngung aufweist, wobei am verjüngten Bereich der Auslassbereich (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) zumindest einen transparenten und/oder transluzenten Bereich (38) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente oder transluzente Bereich (38) als Schauglas ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) zumindest einen Berstschutz (39) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pulverbehälter (12) und dem Überlaufbehälter (11) eine Bypassverbindung (42) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6, 18) über einen Aktuator höhenverlagerbar ist und der Aktuator am Trägerrahmen (22) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–24, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (21) dem Handhabungsbereich (24) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorrichtung wenigstens zwei Pulverbehälter (12) gleichzeitig verwendbar angeschlossen sind, wobei ein erster Pulverbehälter (12) in einer unteren Pulveraufnahmeposition A und wenigstens ein weiterer in einer oberen Pulverabgabeposition B angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (12) mit dem Überlaufbehälter (11) in einem nach außen gasdichten Raum angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Handhabungsbereich (24) eine Pulverfördereinrichtung ganz oder teilweise angeordnet ist und Pulver fördert.
System zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes, bestehend aus: – einer Vorrichtung nach Anspruch 1, – einer von der Vorrichtung separaten Siebstation (27), an welcher der Pulverbehälter (12) zur Pulverentnahme (Position E) und zur Pulveraufnahme (Position F) ansetzbar ist.
System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Verlagerungsvorrichtung (29) zum Transport des Pulverbehälters (12) umfasst.
System nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das im Pulverbehälter (12) gelagerte Aufbaumaterial (3) mittels Schwerkraft in die Vorrichtung und/oder in die Siebstation (27) überführbar ist.
System nach einem der Ansprüche 29–31, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver aus der Vorrichtung und/oder der Siebstation (27) mittels Schwerkraft in den Pulverbehälter (12) überführbar ist.
System nach einem der Ansprüche 29–32, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit dem Pulverbehälter (12), der Siebstation (27) und/oder der Verlagerungsvorrichtung (29) über eine Rechnereinheit in Wirkung steht und Daten über die Verortung, Art des beinhaltenden Aufbaumaterials und/oder anderer Informationen austauscht.
System nach einem der Ansprüche 29–33, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebstation (27) einen Siebbehälter (34) umfasst, in welchem eine Siebmaschine angeordnet ist.
System nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass an der Siebmaschine (34) wenigstens ein Aufnahmebehälter (35) für Grobkorn und wenigstens ein Aufnahmebehälter oder der Pulverbehälter (12) für das gereinigte Aufbaumaterial (3) anordbar ist.
System nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass eingangsseitig an der Siebmaschine (34) ein Pufferbehälter (36) angeordnet ist, welcher wiederum mit seiner Eingangsseite (37) mit Auslassbereich (16) des Pulverbehälters (12) verbindbar ist.
System nach einem der Ansprüche 34–36, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebmaschine (34) als Taumelsiebmaschine ausgebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 30–37, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsvorrichtung (29) mit Hebeelementen (31) versehen ist, die mit den Eingriffselementen (32) des Pulverbehälters (12) koppelbar sind.
System nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeelemente (31) nach Art einer Hubgabel ausgebildet ist.
System nach Anspruch 30–39, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsvorrichtung (29) über Rollen (30) auf einer Aufstellfläche (14) aufgestützt ist.
System nach einem der Ansprüche 38–40, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeelemente (31) manuell, halbautomatisch oder automatisch den Pulverbehälter (12) in ihrer Höhe verlagerbar sind.
System nach einem der Ansprüche 38–41, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeelemente (31) den Pulverbehälter (12) an seinen Seitenwandungen (33) kontaktieren und formschlüssig und/oder kraftschlüssig koppeln.