DE102013005165A1 - Method and device for producing microstructured grid plates with a high aspect ratio - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten mit hohem Aspektverhältnis und Verwendungen von mikrostrukturierten Gitterplatten. Diese zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass mikrostrukturierte Gitterplatten einfach und ökonomisch günstig realisierbar sind. Dazu werden nacheinander folgend Pulverschichten mittels einer mindestens einfach befüllten rhombusförmigen Ringrakel auf eine Bauplattform aufgebracht, wobei die Ringrakel mit einem Mechanismus diagonal über die Bauplattform bewegt wird. Die bei der diagonalen Bewegung der Ringrakel frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht werden mit Laserstrahlen zweier Laser während der Bewegung der Ringrakel beaufschlagt, wobei die beiden Laserstrahlen jeweils mit einem Scanner geradlinig über die Pulverschicht geführt werden und Pulver zu Stegen des Gitters sintert. Die wenigstens eine Gitterplatte wird nachfolgend von der Bauplattform durch Erodieren getrennt und gereinigt.The invention relates to methods and devices for producing microstructured grid plates with a high aspect ratio and uses of microstructured grid plates. These are characterized in particular by the fact that microstructured grid plates can be easily and economically implemented. For this purpose, successive powder layers are applied to a construction platform by means of an at least one filled rhombus-shaped ring doctor, the ring doctor being moved diagonally over the construction platform using a mechanism. The strips of the respectively applied powder layer which are released during the diagonal movement of the ring doctor blade are exposed to laser beams from two lasers during the movement of the ring doctor blade, the two laser beams each being guided in a straight line over the powder layer with a scanner and sintering powder to webs of the grid. The at least one grid plate is subsequently separated from the building platform by eroding and cleaned.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten mit hohem Aspektverhältnis und Verwendungen von mikrostrukturierten Gitterplatten.The invention relates to methods and apparatus for producing high aspect ratio microstructured grids and to uses of microstructured grids.

Durch die Druckschrift DE 103 09 519 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Miniaturkörpern oder mikrostrukturierten Körpern bekannt. Eine vorteilhafte Transportvorrichtung für ein schichtweises Aufbringen von Partikeln auf den Träger ist dabei wenigstens eine Ringrakel mit einer in sich geschlossenen Klinge, die über mindestens ein Konstruktionselement wenigstens in einer Ebene parallel zum Träger entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb gekoppelt ist oder in x- und y-Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist. Nach dem Pulverauftrag erfolgt das Bestrahlen mit Laserstrahlen eines Lasers, wobei hier sowohl separierbare Abstandskörper als auch Miniaturkörper oder mikrostrukturierte Körper nach- und/oder nebeneinander entstehen.Through the publication DE 103 09 519 A1 For example, a method and apparatus for producing miniature bodies or microstructured bodies is known. An advantageous transport device for a layered application of particles to the carrier is at least one annular doctor blade with a self-contained blade, which is at least in a plane parallel to the support either rotatably mounted on at least one construction element coupled to a drive or in x - And y-direction via coupled drives is movable. After the powder has been applied, irradiation is effected with laser beams of a laser, in which case separable spacer bodies as well as miniature bodies or microstructured bodies are created after and / or next to each other.

Die Druckschrift DE 10 2004 022 386 A1 beinhaltet eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikrokörpern. Dabei sind mindestens ein externer akustooptischer Modulator zur Laserstrahlsteuerung des Lasers in Strahlrichtung nach dem Laser angeordnet und mehrere Rakel mit wenigstens einem Antrieb gekoppelt. Die Rakel sind vorteilhafterweise nacheinander über mindestens einen Bauraum führbar. Der Aufbau der Mikrokörper erfolgt nacheinander mittels der Laserstrahlung des Lasers nach erfolgtem Pulverauftrag.The publication DE 10 2004 022 386 A1 includes a device for producing microbodies. In this case, at least one external acousto-optical modulator for laser beam control of the laser in the beam direction after the laser are arranged and coupled several squeegee with at least one drive. The doctor blades can advantageously be guided in succession over at least one installation space. The structure of the microbodies takes place successively by means of the laser radiation of the laser after the powder has been applied.

Die Realisierung der jeweiligen Miniatur- oder Mikrokörper erfolgt erst nach vollständigem Pulverauftrag durch Beaufschlagen der Pulverschicht mit der Laserstrahlung des Lasers.The realization of the respective miniature or micro-body takes place only after complete powder application by applying the powder layer with the laser radiation of the laser.

Der in den Patentansprüchen 1, 4, 11 und 12 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mikrostrukturierte Gitterplatten einfach und ökonomisch günstig her- und damit bereitzustellen.The indicated in the claims 1, 4, 11 and 12 invention is based on the object microstructured grid plates easy and economically cheap forth and thus provide.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 4, 11 und 12 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the claims 1, 4, 11 and 12.

Die Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten mit hohem Aspektverhältnis zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass mikrostrukturierte Gitterplatten einfach und ökonomisch günstig realisierbar sind. Dazu werden nacheinander folgend Pulverschichten mittels einer mindestens einfach befüllten rhombusförmigen Ringrakel auf eine Bauplattform aufgebracht, wobei die Ringrakel mit einem Mechanismus diagonal über die Bauplattform bewegt wird. Die bei der diagonalen Bewegung der Ringrakel frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht werden mit Laserstrahlen zweier Laser während der Bewegung der Ringrakel beaufschlagt, wobei die beiden Laserstrahlen jeweils mit einem Scanner geradlinig über die Pulverschicht geführt werden und Pulver zu Stegen des Gitters sintert. Die wenigstens eine Gitterplatte wird nachfolgend von der Bauplattform durch Erodieren getrennt und gereinigt.The methods and devices for producing microstructured grid plates with a high aspect ratio are characterized in particular by the fact that microstructured grid plates can be realized simply and economically. For this purpose, powder layers are successively applied to a construction platform by means of a rhombus-shaped annular doctor blade which is filled at least once, with the annular doctor blade being moved diagonally across the structural platform by a mechanism. The strips of the respectively applied powder layer released during the diagonal movement of the annular doctor blade are subjected to laser beams of two lasers during the movement of the annular doctor blade, the two laser beams each being guided in a straight line over the powder layer with a scanner and sintering powder into webs of the grid. The at least one grid plate is subsequently separated from the build platform by erosion and cleaned.

Zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten mit hohem Aspektverhältnis kommt eine Einrichtung zum Einsatz, die

  • – eine mittels eines Antriebs höhenverstellbare Bauplattform,
  • – eine rechteckförmige Ringrakel für ein nacheinander folgendes Aufbringen von Pulverschichten auf die Bauplattform,
  • – einen die Ringrakel diagonal über die Bauplattform führenden angetriebenen Mechanismus,
  • – zwei Laser mit jeweils einem im Strahlengang nachgeordneten Scanner für ein geradliniges Beaufschlagen der Pulverschicht,
  • – eine mit dem Antrieb der Bauplattform, dem Mechanismus der Ringrakel, den Lasern und den Scannern verbundenen Steuereinrichtung für ein gleichzeitiges Beaufschlagen der durch die diagonale Bewegung der Ringrakel frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht mit den Laserstrahlen der Laser während der Bewegung der Ringrakel, so dass Pulver zu Stegen des Gitters sintert, und
  • – eine Erodiervorrichtung zum Trennen der wenigstens einen Gitterplatte von der Bauplattform
aufweist.For the production of microstructured grid plates with a high aspect ratio, a device is used which
  • A height-adjustable construction platform by means of a drive,
  • A rectangular annular doctor blade for successively applying powder layers to the construction platform,
  • A driven mechanism guiding the ring doctor diagonally across the platform,
  • Two lasers, each with a downstream scanner in the beam path for a rectilinear application of the powder layer,
  • A control device connected to the drive of the building platform, the mechanism of the doctor blade, the lasers and the scanners for simultaneous application of the strips of the respectively applied powder layer with the laser beams of the laser during the movement of the annular blades, thus released by the diagonal movement of the annular doctor blade that powder sinters to webs of the grid, and
  • - An eroding device for separating the at least one grid plate of the build platform
having.

Damit werden eine Ringrakel und zwei Laser zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten mit hohem Aspektverhältnis verwendet. Dabei wird

  • – eine diagonal über einen Bauplattform bewegte, rhombusförmige und mindestens einfach befüllte Ringrakel zum nacheinander folgenden Aufbringen von Pulverschichten auf die Bauplattform und
  • – ein gleichzeitiges Beaufschlagen der durch die diagonale Bewegung der Ringrakel frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht mit den jeweils mit einem Scanner geradlinig über die Pulverschicht geführten Laserstrahlen der Laser während der Bewegung der Ringrakel zur Herstellung der Gitterplatten durch Sintern der jeweiligen Pulverschicht und nachfolgendem Trennen von der Bauplattform verwendet.
Thus, a ring doctor blade and two lasers are used to produce microstructured high aspect ratio grid plates. It will
  • - A diagonally moved over a building platform, rhombus-shaped and at least simply filled doctor blade for successively applying powder layers on the construction platform and
  • - A simultaneous loading of the liberated by the diagonal movement of the ring doctor strip strips of each applied powder layer with each with a scanner straight over the powder layer guided laser beams of the laser during movement of the ring doctor blade for producing the grid plates by sintering the respective powder layer and subsequent separation of used the build platform.

Die geradlinig über die frei werdende Pulverschicht geführten Laserstrahlen werden zeilenweise über die frei werdende Pulverschicht geführt, so dass das Gitter zeilenweise auf der frei werdenden Pulverschicht realisiert wird.The laser beams guided in a straight line over the liberated powder layer are led line by line over the liberated powder layer, so that the lattice is realized line by line on the liberated powder layer.

Eine mit dem Verfahren und der Einrichtung hergestellte Gitterplatte besitzt ein Gitter gebildet aus Stegen der Breite von vorzugsweise 50 μm, die mit einem Abstand von vorzugsweise 100 μm zueinander angeordnet sind. Eine derartige Gitterplatte ist vorteilhafterweise ein Dämpfungselement für einen in einer Leitung fließenden Brennstoff. A grid plate produced by the method and the device has a grid formed by bars of the width of preferably 50 .mu.m, which are arranged at a distance of preferably 100 microns to each other. Such a grid plate is advantageously a damping element for a fuel flowing in a conduit.

Das unmittelbare Beaufschlagen der beiden von der Ringrakel frei werdenden Bereiche der Pulverschicht mit den Laserstrahlen führt zu einer wesentlichen Steigerung der Produktivität bei der Herstellung der Gitterplatten. Die Totzeiten des Bauprozesses beim Rakeln werden wesentlich verringert. Gleichzeitig werden dabei die Stege für das Gitter realisiert. Das Beaufschlagen mit Laserstrahlen erfolgt schichtweise, wobei Partikel der Pulverschicht selektiv innerhalb derselben Schicht und von Schicht zu Schicht durch Sintern verbunden werden, so dass das Gitter entsteht. Die Herstellung ist damit sehr ökonomisch.The direct impingement of the two areas of the powder layer with the laser beams released by the annular doctor blade leads to a substantial increase in the productivity in the production of the grid plates. The dead times of the construction process during doctoring are significantly reduced. At the same time the webs are realized for the grid. The application of laser beams is carried out in layers, wherein particles of the powder layer are selectively connected within the same layer and from layer to layer by sintering, so that the grid is formed. The production is thus very economical.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2, 3 und 5 bis 10 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2, 3 and 5 to 10.

Im Strahlengang der Laserstrahlen ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 jeweils vor dem Scanner ein Modulator angeordnet, so dass das Sintern und damit Stege bereichsweise unterbrochen werden und nebeneinander mehrere Gitterplatten auf der Bauplattform schichtweise aufgebaut werden. Die Gitterplatten werden durch Erodieren von der Bauplattform getrennt, so dass eine Mehrzahl von Gitterplatten vorhanden sind.In the beam path of the laser beams, a modulator is arranged according to the embodiment of claim 2 in each case in front of the scanner, so that the sintering and thus webs are partially interrupted and juxtaposed several grids on the construction platform in layers. The grid plates are separated from the build platform by erosion, so that a plurality of grid plates are present.

Günstigerweise wird die Gitterplatte nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 mit Ultraschall gereinigt.Conveniently, the grid plate is cleaned according to the embodiment of claim 3 with ultrasound.

Die Ringrakel ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 eine quadratisch ausgebildete Ringrakel. Die Bauplattform besitzt dabei gleichfalls eine quadratische Grundfläche. Mit einer diagonalen Bewegung der Ringrakel werden Seitenbereiche gleicher Größe zur Beaufschlagung mit Laserstrahlen der Laser frei gegeben. Mit synchronen Bewegungen der Laserstrahlen zueinander wird eine gleiche Baurate in den Seitenbereichen gewährleistet. Die wenigstens eine Gitterplatte wird gleichmäßig aufgebaut. Die Steuerung der Laserstrahlen vereinfacht sich, wobei die Bewegungen gespiegelt zueinander bewegt werden.The ring doctor is according to the embodiment of claim 5, a square trained ring doctor. The build platform also has a square footprint. With a diagonal movement of the ring doctor side areas of the same size for exposure to laser beams of the laser are released. With synchronous movements of the laser beams to each other an equal building rate is guaranteed in the side areas. The at least one grid plate is built up evenly. The control of the laser beams is simplified, whereby the movements are moved mirrored to each other.

Die Bauplattform ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 von einer Plattform aus einem ferromagnetischen Material umgeben. Weiterhin ist die Ringrakel mit wenigstens einem die Ringrakel an die Plattform drückenden Permanentmagneten versehen. Damit ist ein sicherer und verlustfreier Transport des Pulvers gewährleistet.The construction platform is surrounded by the embodiment of claim 6 of a platform made of a ferromagnetic material. Furthermore, the ring doctor is provided with at least one of the annular blade to the platform pressing permanent magnet. This ensures a safe and loss-free transport of the powder.

In Fortführung ist der Permanentmagnet nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 ein in seiner Höhe gegenüber der Plattform veränderbarer Permanentmagnet. Die Vorrichtung zur Höhenverstellung des Permanentmagneten ist weiterhin mit der Steuereinrichtung verbunden. Damit kann die Andruckkraft der Ringrakel einfach an das jeweilig verwendete Pulver angepasst werden.In continuation of the permanent magnet according to the embodiment of claim 7 is a height in its height relative to the platform variable permanent magnet. The device for height adjustment of the permanent magnet is further connected to the control device. Thus, the pressing force of the ring doctor can be easily adapted to the particular powder used.

Die Ringrakel ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 mit mindestens einem zusätzlichen veränderlichen Massestück beaufschlagt. Das ist eine einfache Möglichkeit, die Andruckkraft der Ringrakel zu erhöhen. Durch verschiedene Massestücke können damit leicht unterschiedliche Andruckkräfte realisiert werden.The annular blade is acted upon by the embodiment of claim 8 with at least one additional variable mass. This is an easy way to increase the pressure of the squeegee. By different mass pieces so that slightly different pressure forces can be realized.

Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 sind Schienen zur Führung der Ringrakel bei der Überfahrt der Bauplattform diagonal angeordnet. Darüber hinaus weist die Ringrakel oder die Schienen Federn auf, die die Ringrakel auf die Plattform drücken. Die Federn können dazu zwischen Schiene und Ringrakel wirken.According to the embodiment of claim 9 rails for guiding the ring doctor in the crossing of the building platform are arranged diagonally. In addition, the squeegee or the rails on springs that press the squeegee on the platform. The springs can act between rail and squeegee.

Die Ringrakel ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 an ein Drehgelenkgetriebe, ein Schubgelenkgetriebe oder ein Kurvengetriebe als Bestandteil des Mechanismus gekoppelt. Damit kann ein in sich geschlossener Bewegungsablauf realisiert werden. Das Befüllen und der Transport des Pulvers können wiederholt kontinuierlich durchgeführt werden.The annular blade is coupled according to the embodiment of claim 10 to a pivot joint, a sliding joint transmission or a cam gear as part of the mechanism. Thus, a self-contained movement sequence can be realized. The filling and transport of the powder can be carried out repeatedly repeatedly.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 eine Einrichtung zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten mit hohem Aspektverhältnis in einer Seitenansicht, 1 a device for producing microstructured grid plates with a high aspect ratio in a side view,

2 eine Bauplattform mit einer Ringrakel in einer Draufsicht, 2 a building platform with a ring doctor in a plan view,

3 eine Ringrakel mit einem Permanentmagnet und 3 a ring doctor with a permanent magnet and

4 eine Ringrakel mit einem Massestück. 4 a squeegee with a mass.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren und eine Einrichtung zusammen näher erläutert.In the following exemplary embodiment, a method and a device are explained together in more detail.

Eine Einrichtung zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten 1 mit hohem Aspektverhältnis besteht im Wesentlichen aus einer Bauplattform 2, einer rechteckförmigen Ringrakel 3, einem Mechanismus 4 zur Bewegung der Ringrakel 3, zwei Lasern 5, 6 mit nachgeordneten Scannern 7, 8, einer Steuereinrichtung und einer Erodiervorrichtung. A device for producing microstructured grid plates 1 with a high aspect ratio consists essentially of a construction platform 2 , a rectangular ring scraper 3 , a mechanism 4 for moving the squeegee 3 , two lasers 5 . 6 with downstream scanners 7 . 8th , a control device and an erosion device.

Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten 1 mit hohem Aspektverhältnis in einer prinzipiellen Seitenansicht.The 1 shows a device for producing microstructured grid plates 1 with a high aspect ratio in a basic side view.

Die mittels eines Antriebs absenkbare und damit höhenverstellbare Bauplattform 2 ist ein Bestandteil einer Plattform, auf der die rechteckförmige Ringrakel 3 geführt bewegt wird. Ein Bereich dieser Plattform in Bewegungsrichtung vor der Bauplattform 2 dient der Befüllung der Ringrakel 3, während über einen weiteren Bereich in Bewegungsrichtung nach der Bauplattform 2 die Ringrakel 3 rückgeführt wird. Mittels des Mechanismus 4 vollführt die Ringrakel 3 dabei eine in sich geschlossene Bewegungsbahn. Dazu ist die Ringrakel 3 an ein Drehgelenkgetriebe, ein Schubgelenkgetriebe oder ein Kurvengetriebe als Bestandteil des Mechanismus 4 gekoppelt. Derartige Mechanismen 4 sind bekannt und in der 1 nicht gezeigt. Mittels der quadratischen befüllten Ringrakel 3 wird eine Pulverschicht 9 auf die Bauplattform 2 aufgebracht. Dabei wird die Ringrakel 3 mit dem angetriebenen Mechanismus 4 diagonal über die Bauplattform 2 bewegt. Die Ringrakel 3 kann eine Innenfläche von 100 × 100 mm2 aufweisen.The lowerable by means of a drive and thus height adjustable construction platform 2 is a component of a platform on which the rectangular ring scraper 3 is moved led. An area of this platform in the direction of movement in front of the construction platform 2 serves to fill the ring squeegee 3 while over another area in the direction of movement according to the build platform 2 the squeegee 3 is returned. By means of the mechanism 4 perform the squeegee 3 while a self-contained trajectory. This is the ring doctor 3 to a swivel, a sliding joint or a cam mechanism as part of the mechanism 4 coupled. Such mechanisms 4 are known and in the 1 Not shown. By means of the square filled squeegee 3 becomes a powder layer 9 on the build platform 2 applied. This is the squeegee 3 with the driven mechanism 4 diagonally across the build platform 2 emotional. The squeegee 3 can have an inner surface of 100 × 100 mm 2 .

Die 2 zeigt eine Bauplattform 2 mit einer Ringrakel 3 in einer prinzipiellen Draufsicht.The 2 shows a construction platform 2 with a squeegee 3 in a basic plan view.

Die zwei Scanner 7, 8 im Strahlengang der Laserstrahlen 10, 11 der Laser 6, 7 sind über der Bauplattform 2 so angeordnet, dass die Pulverschicht 9 jeweils geradlinig zeilenweise zur Realisierung der Struktur der Gitterplatte 1 beaufschlagt wird. Der Antrieb der Bauplattform 2, der angetriebene Mechanismus 4 der Ringrakel 3, die Laser 5, 6 und die Scanner 7, 8 sind mit der Steuereinrichtung verbunden, wobei die durch die diagonale Bewegung der Ringrakel 3 frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht 9 mit den Laserstrahlen 10, 11 der Laser 5, 6 während der Bewegung der Ringrakel 3 gleichzeitig und damit parallel beaufschlagt werden. Dazu werden die beiden Laserstrahlen 10, 11 mit den Scannern 7, 8 geradlinig über die Pulverschicht 9 geführt, so dass Pulver zu Stegen des Gitters sintert. Durch eine lange Brennweite von 500 mm und dem daraus resultierenden großen Scanfeld von mindestens 300 × 300 mm2 können die Scanner 7, 8 ohne weiteres direkt nebeneinander platziert werden. Mit einem Spurabstand von 100 μm und einer Spurbreite von 50 μm kann somit ein Gitter mit Öffnungen von 50 × 50 μm2 und einer Stegbreite von 50 μm hergestellt werden. Bei Einsatz von Lasern 5, 6 der Leistung von ungefähr 150 W mit Laserstrahlen 10, 11 der Frequenz von 1,65 MHz und einem geometrischen Pulsabstand von 10 μm können Steglängen von 16,5 m pro Sekunde pro Laser realisiert werden. Durch den Einsatz zweier Laser 5, 6 können somit pro Sekunde 33 m Steglänge erzielt werden.The two scanners 7 . 8th in the beam path of the laser beams 10 . 11 the laser 6 . 7 are above the build platform 2 arranged so that the powder layer 9 each straight line by line to realize the structure of the grid plate 1 is charged. The drive of the construction platform 2 , the powered mechanism 4 the squeegee 3 , the laser 5 . 6 and the scanners 7 . 8th are connected to the control device, which by the diagonal movement of the annular blade 3 liberated strip of each applied powder layer 9 with the laser beams 10 . 11 the laser 5 . 6 during the movement of the squeegee 3 be applied simultaneously and thus in parallel. These are the two laser beams 10 . 11 with the scanners 7 . 8th straight over the powder layer 9 guided so that powder sinters to webs of the grid. Due to a long focal length of 500 mm and the resulting large scan field of at least 300 × 300 mm 2 , the scanners can 7 . 8th readily be placed directly next to each other. With a track pitch of 100 microns and a track width of 50 microns, a grid with openings of 50 × 50 microns 2 and a ridge width of 50 microns can thus be prepared. When using lasers 5 . 6 the power of about 150 W with laser beams 10 . 11 With a frequency of 1.65 MHz and a geometric pulse spacing of 10 μm, web lengths of 16.5 m per second per laser can be realized. By using two lasers 5 . 6 Thus, 33 m of web length per second can be achieved.

Die Ringrakel 3 wird nach jeder Schicht mittels dem angetriebenen Mechanismus 4 schnell rückgeführt und wiederholt über die abgesenkte Bauplattform 2 bewegt, so dass eine neue Pulverschicht 9 aufgebracht wird. Falls notwendig kann bei Rückführung Pulver nachgefüllt werden.The squeegee 3 is after each shift by means of the driven mechanism 4 quickly returned and repeated over the lowered building platform 2 moved, leaving a new powder layer 9 is applied. If necessary, refill can be added with powder.

Mit optimierten Parametern kann eine Gitterplatte 1 der Größe von 100 × 100 mm2 und mit einer Dicke von 3 mm in 90 min auf der Bauplattform 2 hergestellt werden. Die Gitterplatte 1 wird anschließend mit der Erodiervorrichtung von der Bauplattform 2 getrennt.With optimized parameters can be a grid plate 1 the size of 100 × 100 mm 2 and with a thickness of 3 mm in 90 minutes on the build platform 2 getting produced. The grid plate 1 is then with the erosion of the construction platform 2 separated.

Abschließend wird die Gitterplatte 1 durch Ultraschall mit einer Ultraschalleinrichtung gereinigt.Finally, the grid plate 1 cleaned by ultrasound with an ultrasonic device.

Die Gitterplatte 1 kann natürlich auch in kleinere Gitterplatten 1 beispielsweise der Größe 2 × 2 mm2 mittels eines Lasers getrennt werden.The grid plate 1 Of course, it can also be used in smaller grid plates 1 For example, the size 2 × 2 mm 2 are separated by a laser.

In einer Ausführungsform ist die Bauplattform 2 von einer Plattform aus einem ferromagnetischen Material umgeben. Die Ringrakel 3 ist mit wenigstens einem die Ringrakel 3 an die Plattform drückenden Permanentmagneten 12 versehen. Der Permanentmagnet 12 kann dabei auch ein in seiner Höhe gegenüber der Plattform veränderbarer Permanentmagnet 12 sein, wobei die Vorrichtung zur Höhenverstellung des Permanentmagneten 12 mit der Steuereinrichtung verbunden ist.In one embodiment, the build platform is 2 surrounded by a platform of ferromagnetic material. The squeegee 3 is at least one the squeegee 3 Permanent magnets pressing against the platform 12 Mistake. The permanent magnet 12 can also be a variable in height with respect to the platform permanent magnet 12 be, wherein the device for height adjustment of the permanent magnet 12 is connected to the control device.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Ringrakel 3 mit mindestens einem zusätzlichen Massestück 13 beaufschlagt.In a further embodiment, the annular doctor blade 3 with at least one additional mass 13 applied.

Mit den Merkmalen der Ausführungsformen ist günstigerweise der Andruck der Ringrakel 3 einstellbar.With the features of the embodiments is conveniently the pressure of the ring doctor 3 adjustable.

In einer weiteren Ausführungsform ist im Strahlengang der Laserstrahlen 10, 11 vor den Scannern 7, 8 jeweils ein Modulator angeordnet, so dass das Sintern und damit Stege bereichsweise unterbrochen werden und nebeneinander mehrere Gitterplatten 1 auf der Bauplattform 2 schichtweise aufgebaut werden. Die Modulatoren sind mit der Steuereinrichtung verbunden, so dass entsprechend der zu realisierenden Gitterplatten 1 gesteuerte Unterbrechungen erfolgen.In a further embodiment, the laser beam is in the beam path 10 . 11 in front of the scanners 7 . 8th each arranged a modulator, so that the sintering and thus webs are partially interrupted and juxtaposed several grid plates 1 on the build platform 2 be built up in layers. The modulators are connected to the control device, so that corresponding to the grid plates to be realized 1 controlled interruptions take place.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung hergestellte Gitterplatten 1 mit einem Gitter gebildet aus Stegen der Breite von vorzugsweise 50 μm, die mit einem Abstand von vorzugsweise 100 μm zueinander angeordnet sind, können insbesondere als Dämpfungselemente für ein in einer Leitung fließendes Fluid verwendet werden. Die Gitterplatten 1 weisen dazu eine Fläche von beispielsweise 2 × 2 mm2 auf und sind in ein Gehäuse eingebracht. Das kann vollautomatisch erfolgen, so dass Dämpfungseinrichtungen ökonomisch günstig auch als Massenprodukt herstellbar sind.Grid plates made by the method and apparatus 1 made up with a grid Webs of the width of preferably 50 .mu.m, which are arranged with a distance of preferably 100 .mu.m to each other, can be used in particular as damping elements for a fluid flowing in a conduit. The grid plates 1 have an area of, for example, 2 × 2 mm 2 and are introduced into a housing. This can be done fully automatically, so that damping devices can be economically produced as a mass-produced product.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung hergestellte Gitterplatten 1 mit einem Gitter gebildet aus Stegen variabler Breiten vorzugsweise im Bereich von größer/gleich 50 μm und gleich/kleiner 150 μm, die mit einem Abstand von vorzugsweise 300 μm zueinander angeordnet sind, können insbesondere als Streustrahlgitter für Röntgenstrahlung verwendet werden.Grid plates made by the method and apparatus 1 With a grid formed of webs of variable widths preferably in the range of greater than or equal to 50 microns and equal / less than 150 microns, which are arranged at a distance of preferably 300 microns to each other, can be used in particular as a scattered radiation grid for X-radiation.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung 4 hergestellte Gitterplatten mit einem Gitter gebildet aus Stegen der Breite von vorzugsweise 60 μm, die mit einem Abstand von vorzugsweise 150 μm zueinander angeordnet sind, können insbesondere als Wärmetauscher für Fluide verwendet werden.With the procedure and the device 4 produced grid plates with a grid formed of webs of width of preferably 60 .mu.m, which are arranged at a distance of preferably 150 .mu.m to each other, can be used in particular as a heat exchanger for fluids.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (12)

Verfahren zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten (1) mit hohem Aspektverhältnis mit den Schritten: – nacheinander folgendes Aufbringen von Pulverschichten (9) mittels einer mindestens einfach befüllten rhombusförmigen Ringrakel (3) auf eine Bauplattform (2), wobei die Ringrakel (3) mit einem Mechanismus (4) diagonal über die Bauplattform (2) bewegt wird, – gleichzeitiges Beaufschlagen der durch die diagonale Bewegung der Ringrakel (3) frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht (9) mit Laserstrahlen (10, 11) zweier Laser (5, 6) während der Bewegung der Ringrakel (3), wobei die beiden Laserstrahlen (10, 11) jeweils mit einem Scanner (7, 8) geradlinig über die Pulverschicht (9) geführt werden und Pulver zu Stegen des Gitters sintert, – Trennen der wenigstens einen Gitterplatte (1) von der Bauplattform (2) durch Erodieren und – Reinigen der Gitterplatte (1).Process for producing microstructured grid plates ( 1 ) having a high aspect ratio, comprising the steps of: - subsequent application of powder layers ( 9 ) by means of an at least simply filled rhombus-shaped annular blade ( 3 ) on a building platform ( 2 ), wherein the ring doctor blade ( 3 ) with a mechanism ( 4 ) diagonally across the build platform ( 2 ), - simultaneous application of the by the diagonal movement of the annular doctor blade ( 3 ) liberated strip of each applied powder layer ( 9 ) with laser beams ( 10 . 11 ) of two lasers ( 5 . 6 ) during the movement of the squeegee ( 3 ), whereby the two laser beams ( 10 . 11 ) each with a scanner ( 7 . 8th ) in a straight line over the powder layer ( 9 ) and powder sintered to webs of the grid, - separating the at least one grid plate ( 1 ) from the build platform ( 2 ) by eroding and - cleaning the grid plate ( 1 ). Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der Laserstrahlen (10, 11) jeweils vor dem Scanner (8, 9) ein Modulator angeordnet ist, so dass das Sintern und damit Stege bereichsweise unterbrochen werden und nebeneinander mehrere Gitterplatten (1) auf der Bauplattform (2) schichtweise aufgebaut werden.Method according to claim 1, characterized in that in the beam path of the laser beams ( 10 . 11 ) in front of the scanner ( 8th . 9 ) is arranged a modulator, so that the sintering and thus webs are partially interrupted and juxtaposed several grid plates ( 1 ) on the build platform ( 2 ) are built up in layers. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterplatte (1) mit Ultraschall gereinigt wird.Method according to claim 1, characterized in that the grid plate ( 1 ) is cleaned with ultrasound. Einrichtung zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten (1) mit hohem Aspektverhältnis mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 mit – einer mittels eines Antriebs höhenverstellbaren Bauplattform (2), – einer rhombusförmigen Ringrakel (3) für ein nacheinander folgendes Aufbringen von Pulverschichten (9) auf die Bauplattform (2), – einem die Ringrakel (3) diagonal über die Bauplattform (2) führenden angetriebenen Mechanismus (4), – zwei Lasern (5, 6) mit jeweils einem im Strahlengang nachgeordneten Scanner (7, 8) für ein geradliniges Beaufschlagen der Pulverschicht (9), – einer mit dem Antrieb der Bauplattform (2), dem Mechanismus (4) der Ringrakel (3), den Lasern (5, 6) und den Scannern (7, 8) verbundenen Steuereinrichtung für ein gleichzeitiges Beaufschlagen der durch die diagonale Bewegung der Ringrakel (3) frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht (9) mit den Laserstrahlen (10, 11) der Laser (5, 6) während der Bewegung der Ringrakel (3), so dass Pulver zu Stegen des Gitters sintert, und – einer Erodiervorrichtung zum Trennen der wenigstens einen Gitterplatte (1) von der Bauplattform (2).Device for producing microstructured grid plates ( 1 ) with a high aspect ratio with the method according to claim 1 with a - by means of a drive height adjustable construction platform ( 2 ), - a rhombus-shaped ring doctor ( 3 ) for a successive application of powder layers ( 9 ) on the build platform ( 2 ), - the ring doctor ( 3 ) diagonally across the build platform ( 2 ) leading driven mechanism ( 4 ), - two lasers ( 5 . 6 ) each having a downstream in the beam path scanner ( 7 . 8th ) for a rectilinear application of the powder layer ( 9 ), - one with the drive of the building platform ( 2 ), the mechanism ( 4 ) the squeegee ( 3 ), the lasers ( 5 . 6 ) and the scanners ( 7 . 8th ) control means for simultaneously applying the by the diagonal movement of the annular blade ( 3 ) liberated strip of each applied powder layer ( 9 ) with the laser beams ( 10 . 11 ) the laser ( 5 . 6 ) during the movement of the squeegee ( 3 ), so that powder sinters to webs of the grid, and - an erosion device for separating the at least one grid plate ( 1 ) from the build platform ( 2 ). Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrakel (3) eine quadratisch ausgebildete Ringrakel (3) ist und dass die Bauplattform (2) eine quadratische Grundfläche besitzt.Device according to claim 4, characterized in that the ring doctor blade ( 3 ) a square shaped squeegee ( 3 ) and that the build platform ( 2 ) has a square base. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplattform (2) von einer Plattform aus einem ferromagnetischen Material umgeben ist, dass die Ringrakel (3) mit wenigstens einem die Ringrakel (3) an die Plattform drückenden Permanentmagneten (12) versehen ist.Device according to claim 4, characterized in that the construction platform ( 2 ) is surrounded by a platform made of a ferromagnetic material that the annular blade ( 3 ) with at least one of the ring doctor ( 3 ) to the platform pressing permanent magnets ( 12 ) is provided. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (12) ein in seiner Höhe gegenüber der Plattform veränderbarer Permanentmagnet (12) ist und dass die Vorrichtung zur Höhenverstellung des Permanentmagneten (12) mit der Steuereinrichtung verbunden ist.Device according to claim 6, characterized in that the permanent magnet ( 12 ) in its height relative to the platform variable permanent magnet ( 12 ) and that the device for height adjustment of the permanent magnet ( 12 ) is connected to the control device. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrakel (3) mit mindestens einem zusätzlichen Massestück (13) beaufschlagt ist.Device according to claim 4, characterized in that the ring doctor blade ( 3 ) with at least one additional mass ( 13 ) is acted upon. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Schienen zur Führung der Ringrakel (3) bei der Überfahrt der Bauplattform (2) diagonal angeordnet sind und dass die Ringrakel (3) aufweist oder die Schienen Federn aufweisen, die die Ringrakel (3) auf die Plattform drücken.Device according to claim 4, characterized in that rails for guiding the annular blade ( 3 ) during the crossing of the building platform ( 2 ) are arranged diagonally and that the ring doctor blade ( 3 ) or the rails have springs, which the ring doctor ( 3 ) on the platform. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrakel (3) an ein Drehgelenkgetriebe, ein Schubgelenkgetriebe oder ein Kurvengetriebe als Bestandteil des Mechanismus (4) gekoppelt ist.Device according to claim 4, characterized in that the ring doctor blade ( 3 ) to a swivel joint, a sliding joint transmission or a cam mechanism as part of the mechanism ( 4 ) is coupled. Verwendung einer Ringrakel (3) und zwei Lasern (5, 6) zur Herstellung mikrostrukturierter Gitterplatten (1) mit hohem Aspektverhältnis, dadurch gekennzeichnet, dass eine diagonal über einen Bauplattform (2) bewegte, rhombusförmige und mindestens einfach befüllte Ringrakel (3) zum nacheinander folgenden Aufbringen von Pulverschichten 9 auf die Bauplattform (2) und dass ein gleichzeitiges Beaufschlagen der durch die diagonale Bewegung der Ringrakel (3) frei werdenden Streifen der jeweils aufgetragenen Pulverschicht (9) mit den jeweils mit einem Scanner (7, 8) geradlinig über die Pulverschicht (9) geführten Laserstrahlen (10, 11) der Laser (5, 6) während der Bewegung der Ringrakel (3) zur Herstellung der Gitterplatten (1) durch Sintern der jeweiligen Pulverschicht (9) und nachfolgendem Trennen von der Bauplattform (2) verwendet werden.Use of a ring doctor blade ( 3 ) and two lasers ( 5 . 6 ) for the production of microstructured grid plates ( 1 ) with a high aspect ratio, characterized in that a diagonal over a building platform ( 2 ) moving, rhombus-shaped and at least simply filled ring doctor ( 3 ) for the successive application of powder layers 9 on the build platform ( 2 ) and that a simultaneous application of the by the diagonal movement of the annular blade ( 3 ) liberated strip of each applied powder layer ( 9 ) with each with a scanner ( 7 . 8th ) in a straight line over the powder layer ( 9 ) guided laser beams ( 10 . 11 ) the laser ( 5 . 6 ) during the movement of the squeegee ( 3 ) for the production of the grid plates ( 1 ) by sintering the respective powder layer ( 9 ) and subsequent separation from the build platform ( 2 ) be used. Mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und der Einrichtung nach Anspruch 4 hergestellte Gitterplatten (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Gitterplatte (1) mit einem Gitter wenigstens ein Dämpfungselement für ein in einer Leitung fließendes Fluid oder wenigstens ein Streustrahlgitter für Röntgenstrahlung oder wenigstens ein Wärmetauscher für Fluide ist.Grid plates produced by the method according to claim 1 and the device according to claim 4 ( 1 ), characterized in that a grid plate ( 1 ) With a grid at least one damping element for a flowing in a line Fluid or at least one scattered radiation grid for X-radiation or at least one heat exchanger for fluids.
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