DE102013009875A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten 11 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, verfestigbaren Aufbaumaterials 8 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 11 entsprechenden Stellen, mit einer Baukammer 5, die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes 11 mit einem höhenverstellbaren Träger 9 aufweist, wobei die Höhe der Baukammer 5 wenigstens dem doppelten, vorzugsweise wenigstens dem dreifachen maximalen horizontalen Innendurchmesser 12 der Baukammer 5 entspricht und wenigstens eine der Seitenwandungen 13 der Baukammer 5 mit einer verschließbaren Entnahmeöffnung 14 zur seitlichen Entnahme eines fertiggestellten Objektes 5 in aufrechter Stellung versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an den den jeweiligen Querschnitten des Objektes entsprechenden Stellen.
  • Es ist bekannt, Kunststoff- oder Metallpulver zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten heranzuziehen. Entsprechende Verfahren werden Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren genannt, diese verlaufen auch grundsätzlich identisch. Bei diesen Verfahren wird das pulverförmige Aufbaumaterial schichtweise in eine Baukammer verbracht, wo die jeweils oberste Schicht mittels eines Lasers an den gewünschten Stellen verfestigt wird. Sobald die Verfestigung einer Schicht vervollständigt ist, wird das auf einem Träger befindliche Aufbaumaterial innerhalb der Baukammer abgesenkt und eine neue Schicht Aufbaumaterial aufgetragen. Dieser Prozess wird so lange wiederholt, bis das komplette dreidimensionale Objekt hergestellt ist.
  • Nach Fertigstellung des dreidimensionalen Objektes und Abkühlung desselben wird das überschüssige und noch pulverförmige Aufbaumaterial aus der Baukammer entfernt, indem es abgesaugt wird. Alternativ kann die Baukammer auch auf einen Entladewagen verbracht werden und das pulverförmige Aufbaumaterial erst in diesem Entladewagen entfernt werden.
  • Nach dem Entfernen des Aufbaumaterials wird das dreidimensionale Objekt aus der Baukammer herausgehoben, um es weiter zu verarbeiten. Dabei ist es auch bekannt, das dreidimensionale Objekt mittels eines Entladekranes bzw. Entladearms aus der Baukammer herauszuheben.
  • Aufgrund der baulichen Auslegung von Anlagen nach dem Stand der Technik, die unterschiedliche Größe aufweisen können, sind die Dimensionen des herzustellenden dreidimensionalen Objektes begrenzt, insbesondere was seine Höhe anbelangt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten anzugeben, die das Bauen höherer dreidimensionaler Objekte, also insbesondere von dreidimensionalen Objekten mit einer Höhe von ca. 1 m und mehr erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 16 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–15 und 17–19.
  • Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die Baukammer, die eine Form aufweist dahingehend, dass die Höhe der Baukammer wenigstens dem doppelten, vorzugsweise wenigstens dem dreifachen maximalen horizontalen Innendurchmesser der Baukammer entspricht, länglich auszugestalten, Zum anderen weist die Baukammer eine verschließbare Entnahmeöffnung an wenigstens einer Seitenwandung auf, wodurch das Bauteil seitlich entnommen werden kann. Aufgrund der seitlichen Entnahmemöglichkeit kann die Baukammer fast die gesamte Raumhöhe beanspruchen, ohne dass die Entnahme gestört würde. Auf diese Art und Weise ist es insbesondere möglich, auch mehrere Meter lange dreidimensionale Objekte herzustellen, wobei die Herstellung in bereits vorhandenen Produktionsräumlichkeiten erfolgen kann.
  • Vorzugsweise kann die Entnahmeöffnung ein oder mehrere übereinanderliegende Türelemente aufweisen. Dadurch wird es möglich, die Entnahmeöffnung verschließbar auszugestalten und dabei eine leichte Öffenbarkeit zu gewährleisten. Bei Verwendung mehrerer Türelemete ist es außerdem möglich, die Öffnung der Baukammer schrittweise durchzuführen, indem zuerst das erste Türelement geöffnet wird und danach die darauf folgenden Türelemente nach unten. Auf diese Art und Weise kann auch das Aufbaumaterial etagenweise entfernt werden, es muss insbesondere nicht vom oberen Rand der Baukammer aus aus der gesamten Baukammer entfernt werden.
  • Vorteilhafterweise kann der Träger zumindest abschnittsweise nach Art eines Schubladenbodens zusammen mit dem darauf aufrecht stehenden fertiggestellten dreidimensionalen Objekt aus dem Baukammerinnenbereich herausfahrbar oder herausziehbar angeordnet sein. Auf diese Art und Weise kann das dreidimensionale Objekt besonders leicht aus der Baukammer entnommen werden. Dementsprechend weist die Tragvorrichtung eine Halterung auf, die eine Entnahme des Trägers ermöglicht, der sonst üblicherweise fest an der Tragvorrichtung angeordnet und mit einem Spindelantrieb hebbar und senkbar gelagert ist. Dementsprechend muss bei dieser Ausgestaltung der Spindelantrieb an der Halterung verfestigt sein.
  • Eine Bauplatte, auf die das dreidimensionale Objekt generativ aufgebaut wird, kann automatisch auf dem Träger fixierbar und/oder lösbar sein, wozu unterschiedliche mechanische, elektromechanische oder pneumatische/hydraulische Halteelemente vorgesehen werden können.
  • Zum Entfernen des pulverförmigen Aufbaumaterials kann eine Saugeinrichtung vorgesehen werden, mit der das Aufbaumaterial jeweils aus dem Abschnitt der Baukammer heraus gesaugt wird, der durch das höchtgelegene Türelement verschlossen ist. Alternativ kann am unteren Ende der Türelemente ein Verbindungselement zu einer Pulverabsaugeinrichtung vorgesehen werden derart, dass beim Öffnen des Türelementes das aus der Öffnung heraustretende Aufbaumaterial direkt der Pulverabsaugvorrichtung zugeführt wird. Grundsätzlich ist es möglich, den Pulverentnahmeprozess unter inerter Atmosphäre durchzuführen, wenn zum Bauprozess Pulver verwendet werden, die aufgrund Ihrer Zusammensetzung oder Feinheit als kritisch einzustufen sind.
  • Die Türelemente können als Schiebetüren, Rolltüren oder Klapptüren ausgebildet sein. Besonders einfach sind dabei Klapptüren zu realisieren, da für diese lediglich Bolzen zum Aufhängen vorzusehen sind. Bevorzugt befindet sich zwischen einem Türelement und der Seitenwandung der Baukammer und auch zwischen zwei Türelementen wenigstens ein aufblasbares Dichtungselement, mit der die jeweiligen Zwischenräume abdichtbar sind. Alternativ kann statt einem aufblasbaren Dichtungselement auch ein herkömmliches Dichtungselement verwendet werden.
  • Vorzugsweise können zwei sich diametral gegenüberliegende Seitenwandungen der Baukammer mit Entnahmeöffnungen ausgebildet sein. Diese gehen dann bevorzugt nicht über die gesamte Höhe der Seitenwandung, sondern umfassen jeweils lediglich einen bestimmten Teil der Seitenwandung. Beispielsweise ist es möglich, auf der einen Seite der Baukammerwand im oberen Bereich eine Verbindung bzw. Querstrebe zu belassen, während auf der anderen Seite lediglich im oberen Bereich und gegenüberliegend zur Querstrebe eine Entnahmeöffnung vorgesehen ist. Dadurch kann zur Entnahme das dreidimensionale Objekt gekippt werden, und somit aus der Baukammer entfernt werden. Dadurch ist es möglich, das dreidimensionale Objekt über die gesamte Höhe der Baukammer zu bauen und trotzdem eine Baukammer mit einer verbesserten Stabilität zu verwenden. Dabei wird auch die leicht gekippte Stellung als aufrechte Stellung betrachtet.
  • Zur Zugänglichmachung der Entnahmeöffnung der Baukammer weist die Prozesskammer vorzugweise ebenfalls eine Entnahmeöffnung auf, sodass die Entnahmeöffnung der Baukammer durch die Entnahmeöffnung der Prozesskammer hindurch zugänglich ist.
  • Dabei ist die Prozesskammer der Raum, in dem die Baukammer und die Dosierkammer sowie die Aufbringvorrichtung des Aufbaumaterials angeordnet sind. Es sind aber auch Ausgestaltungen bekannt, bei denen die Prozesskammer lediglich ein Volumen oberhalb der Baukammer der Dosierkammer gasdicht abschließt, wobei dann keine zusätzliche Seitenwandung der Prozesskammer vor der Baukammer angeordnet ist. Weiterhin kann die Vorrichtung selbst ein Gehäuse aufweisen, das dann ebenfalls mit einer Entnahmeöffnung zu versehen ist. Vorzugsweise werden also alle Gehäuse oder Gehäuseteile, die den Zugang zur Baukammer und deren Entnahmeöffnung versprerren könnten, ebenfalls mit einer Entnahmeöffnung zu versehen sein.
  • In ansich bekannter Weise kann der Bauprozess insgesamt oder gezielt beheizbar sein und unter Über- oder Unterdruck durchgeführt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn beim Bauprozess die Baukammer hermetrisch abgeriegelt ist.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
  • 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer Lasersintervorrichtung;
  • 2 eine Draufsicht auf die Bauebene einer Lasersintervorrichtung;
  • 3 eine Seitenansicht der Baukammer mit Einsicht in die Entnahmeöffnung;
  • 4 eine Seitenansicht der Baukammer mit Türelementen;
  • 5 eine Seitenansicht von Türelementen in einer ersten Ausführungsform;
  • 6 eine Seitenansicht von Türelementen in einer zweiten Ausführungsform;
  • 7 eine Seitenansicht von Türelementen in einer dritten Ausführungsform;
  • 8 eine Seitenansicht der Baukammer in einer ersten Ausgestaltung;
  • 9 eine Seitenansicht der Baukammer in einer zweite Ausgestaltung;
  • 10 eine Schnittdarstellung der Baukammer;
  • 11 eine Draufsicht auf die Baukammer;
  • 12 eine Schnittdarstellung der Baukammer;
  • 13 ein Ablauf-Diagramm zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten;
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. Verfahren dazu sind bekannt u. a. als Lasersintern oder Laserschmelzen. Die Vorrichtung 1 besteht unter anderem aus einer Bestrahlungseinrichtung 2 und einer Prozesskammer 3. In der Prozesskammer 3 befinden sich drei Kammern, eine Dosierkammer 4, eine Baukammer 5 mit einer vorgegebenen Höhe 10 und eine Überlaufkammer 6. Beim Herstellen dreidimensionaler Objekte transportiert der Beschichter 7 das pulverförmige Aufbaumaterial 8 von der Dosierkammer 4 zur Baukammer 5. Überschüssiges Aufbaumaterial 8 wird in die Überlaufkammer 6 geschoben. Mit Hilfe der Bestrahlungseinrichtung 2 wird das pulverförmige Aufbaumaterial 8 Schicht für Schicht an vorgegebenen Stellen verfestigt. Zwischen dem Verfestigen aufeinanderfolgender Schichten transportiert der Träger 9 das dreidimensionales Objekt 11 nach unten. Nach Abschluss des Bauvorgangs ist es möglich, den Träger 9 mit dem darauf angeordneten dreidimensionalen Objekt 11 herauszufahren oder herauszuziehen. Die Prozesskammer 3 kann ebenfalls eine Entnahmeöffnung aufweisen wie die Entnahmeöffnung 14 der Baukammer 5, um das dreidimensionale Objekt 11 problemlos aus der Baukammer 5 entfernen zu können.
  • Alternativ ist es möglich, den Absaugvorgang vollautomatisch zu gestalten. Alternativ zu einer Beschichtungsanordnung mit einer Dosierkammer 4 und einem Beschichter 7 kann es abhängig von der baulichen Ausgestaltung im oberen Bereich der Vorrichtung zweckdienlich sein, über eine Förderleitung 40 das Aufbaumaterial 8 zu einer Fördereinrichtung 41 zu transportieren, deren Ausgang 42 das Baumaterial 8 einer Siebeinrichtung 43 zuführt, die einen verfahrbaren Beschichter 43 mit einer trichterartigen Vorratskammer 44 von oben befüllt. Der verfahrbare Beschichter 43 wird ählich wie der Beschichter 7 seitlich über die Baukammer gefahren und sorgt für einen gleichmäßigen Pulverauftrag.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf die Prozesskammer 3 in Höhe der Bauebene. Dargestellt sind die Dosierkammer 4, die Überlaufkammer 6 und die Baukammer 5. Der maximale horizontale Innendurchmesser 12 ist der Abstand zweier gegenüberliegender Ecken der Baukammer 5 in der Bauebene. Der maximale horizontale Innendurchmesser 12 kann selbstverständlich aus der Länge und Breite der Baukammer 5 mit Hilfe des Satzes von Pythagoras berechnet werden.
  • 3 zeigt eine vordere Seitenansicht der Baukammer 5, die die Höhe 10 aufweist. Die Baukammer 5 umfasst eine Seitenwandung 13 mit einer Entnahmeöffnung 14. In der Baukammer 5 befindet sich ein fertiges dreidimensionales Objekt 11. Um ein ungewolltes Umkippen vor Entnahme des dreidimensionales Objektes 11 zu vermeiden, bietet es sich an, während des Bauvorgangs des dreidimensionalen Objektes 11 aus dem pulverförmigen Aufbaumaterial 8 direkt an zumindest einer Seitenwandung 13 abstützende Strukturen 29 mitzubauen. Nach abgeschlossenem Bauvorgang, Entfernung des nicht verfestigten pulverförmigen Aufbaumaterials 8 und Abkühlen des Objekts 11 können diese ebenfalls entfernt werden und das dreidimensionale Objekt 11 kann nun herausgefahren oder herausgezogen werden.
  • Eine weitere Ausführungsform zum Abstützen des dreidimensionalen Objekts 8 beim schrittweise Entfernen des pulverförmigen Aufbaumaterials ist das schrittweise Einsetzen von vorgefertigten Stützstrukturen in bestimmten Abständen.
  • 4 zeigt eine Seitenansicht der Baukammer 5 mit einer Mehrzahl von Türelementen 15, 16, 17, 18 und 19, welche die Entnahmeöffnung 14 bedecken. Diese können sowohl als Schiebetüren, Rolltüren, Klapptüren oder jede andere Art von Verschließeinrichtung ausgebildet sein. Um eine bessere Dichtung zu gewährleisten, damit nicht das pulverförmige Aufbaumaterial ungewollt austreten kann, weisen die Türelemente 15, 16, 17, 18 und 19 jeweils einen Überlappbereich 20 auf. Auf deren Ausgestaltungen wird im weiteren Verlauf näher eingegangen.
  • Nach Beendigung eines Bauvorgangs kann in dem Bereich von Türelement 15 das überschüssige pulverförmige Aufbaumaterial 8 abgesaugt oder auf andere Weise entfernt werden. Nach Entfernen dieses Türelements 15 kann mit dem Aufbaumaterial 8 im Bereich von Türelement 16, und danach Türelement 17 usw., genauso verfahren werden, bis das komplette pulverförmige Aufbaumaterial 8 entfernt wurde. Dies ist vorteilhaft, weil es unter Umständen einfacher ist, kleine Bereiche schrittweise zu entleeren, da die Saugvorrichtung dann von Hand geführt werden kann.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht der Türelemente 15, 16, 17, 18 und 19 mit Überlappbereichen 20, dem Innenraum 23 der Baukammer 5 und auch den Außenraum 23. Bei den Überlappbereichen 20 handelt es sich um einen Übergangsbereich, bei dem die Türelemente 15, 16, 17 und 18 jeweils mit ihrem gebogenen Unterbereich das jeweils darunter befindliche Türelement 16, 17, 18 und 19 überlappen.
  • Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, zwischen den Türelementen 15, 16, 17, 18 und 19 im Überlappbereich jeweils ein Dichtelement 21 anzubringen. Bei diesem Dichtelement 21 kann es sich um Dichtungen jeder Art handeln. Dichtungen aus Gummi oder Kunststoff, sowie auf Silikonbasis sind möglich. Bevorzugt werden flexible Ring-Dichtungen oder aufblasbare Dichtungen verwendet. Auch die Querschnittsform der Dichtung ist variabel.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Türelemente 15, 16, 17, 18 und 19. Dabei wird der Überlappbereich 20 im Gegensatz zu der in 5 gezeigten Ausführungsform gespiegelt angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Austreten des pulverförmigen Aufbaumaterials 8 in höherem Maße vermieden wird. Dafür müssen um die Türelemente 15, 16, 17, 18 und 19 zu öffnen, diese aber angehoben werden und können dann erst entfernt werden.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Türelemente 15, 16, 17, 18 und 19. Diese haben eine C-bogenförmige Auskragung an der Unterseite, um die Oberseite bzw. Oberkante des jeweils darunter angeordneten Türelements zu umfassen. Es ist möglich, Dichtelemente an eine oder an beiden Seiten der Auskragung anzubringen. Auch eine C-bogenförmige Dichtung kann vorgesehen werden.
  • 8 zeigt Seitenansicht der Baukammer 5. Dargestellt sind die Türelemente 15, 16, 17, 18 und 19. Diese weisen verschiedene Ausgestaltungen von Öffnungen 24 für eine Absaugvorrichtung auf. Am ersten Türelement 15 ist eine kreisrunde oder andersförmige verschließbare Absaugöffnung 24 angebracht, an der ein Schlauch oder andere Absaugvorrichtungen angebracht werden können, um das pulverförmige Aufbaumaterial 8 abzusaugen. Andere Ausführungsformen mit fünf oder zwei Absaugöffnungen 24 sind beispielsweise am zweiten und dritten Türelement 16 bzw. 17 dargestellt. Weitere Ausführungsformen mit anderen Anzahlen und Anordnungen sind möglich. So ist es günstiger und zeitsparender nur eine große Absaugöffnung 25 an jedem Türelement 15, 16, 17, 18 oder 19 anzubringen und einzusetzen. Jedoch ist mit mehreren kleinen Absaugöffnungen 24 die größte Saugfläche erreichbar, da diese in der Breite besser verteilt werden können.
  • Eine Ausgestaltung, in der nur das unterste Türelement über eine Absaugöffnung 24 verfügt, ist ebenfalls möglich. Bei dieser Ausgestaltung können während des Absaugvorgangs die Türelemente 15, 16, 17 und 18 nach dem Leeren des zugehörigen Bereiches entfernt werden und das dreidimensionale Objekt 11 direkt mit Stützstrukturen 29 versehen werden, um zu verhindern, dass dieses umfällt.
  • 9 zeigt eine Seitenansicht der Baukammer 5 in einer weiteren Ausgestaltung. Die Entnahmeöffnung 14 ist mit einer einzigen Tür 25 verschlossen. Die Tür 25 hat eine oder mehrere im unteren Bereich, insbesondere im unteren Drittel, angeordnete Absaugöffnungen 24. So ist es möglich, nach dem Bauvorgang das pulverförmige Aufbaumaterial 8 in einem Schritt komplett abzusaugen, um danach die Tür 25 zu öffnen und das dreidimensionale Objekt 11 entnehmen zu können.
  • 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Baukammer 5 im Querschnitt. Es werden zumindest zwei Türen 30, bestehend aus jeweils mindestens einem Türelement, diametral, d. h. an gegenüberliegenden Seitenwandungen 13, und höhenversetzt angeordnet, um das längliche dreidimensionale Objekt 11, welches sich auf dem Träger 9 befindet, durch Schrägstellen leichter aus der Baukammer 5 entnehmen zu können. Auf der Höhe einer Seitenwandung 13, an der Türen 30 angeordnet sind, sollte sich auf der gegenüberliegenden Seite ein durchgehender Wandbereich befinden. Dies dient dazu, die recht hohe Baukammer 5 mit mehr Stabilität auszustatten, da die Seitenwandungen 13 großen Kräften ausgesetzt sind.
  • 11 zeigt eine Draufsicht auf die Baukammer 5 in einer weiteren Ausführungsform. Bei dieser werden zwei Türen 30 jeweils an der Ecke zweier aneinandergrenzenden Seitenwandungen 13 angeordnet. Dies dient zur einfacheren Entnahme des dreidimensionalen Objektes 11. Um die Baukammer besser abzudichten können die Türen 30 so ausgebildet sein, dass sie auf voller vertikaler Länge miteinander verrasten. Zusätzlich können, wie bereits weiter oben ausgeführt, Dichtungen zwischen den Türen 30 angeordnet.
  • 12 zeigt eine Schnittdarstellung der Baukammer 5 in einer weiteren Ausführungsform. An zumindest einem Türelement der Tür 30 ist ein Schlauch 26 angeordnet, der beim Öffnen eines Türelements der Tür 30 das pulverförmige Aufbaumaterial 8 auffängt und an den Auffangbehälter 27 weitergibt. Dies wird von oben nach unten für jedes Türelement schrittweise fortgeführt. Des pulverförmige Aufbaumaterial 8 kann so beim nächsten Bauvorgang wieder verwendet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist eine Pumpe in dem Auffangbehälter 27 integriert, um am Ende des Schlauches 26 eine Sogwirkung zu erzeugen, um das pulverförmige Aufbaumaterial 8 effektiver einzufangen und die Pulververluste zu minimieren.
  • 13 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten S1 bis S4 mit Schritten. Zuerst wird ein generativer Bauvorgang durchgeführt (Schritt S1). Dazu wird durch den Beschichter 7 das pulverförmige Aufbaumaterial 8 zur Baukammer 5 transportiert, überschüssiges Aufbaumaterial 8 in die Überlaufkammer 6 geschoben und mit Hilfe der Bestrahlungseinrichtung 2 das pulverförmige Aufbaumaterial 8 Schicht für Schicht an vorgegebenen Stellen verfestigt. Zwischen dem Verfestigen aufeinanderfolgender Schichten senkt der Träger 9 das dreidimensionales Objekt 11 nach unten. Nach Beendigung des Bauvorgangs wird das pulverförmige Aufbaumaterial 8 in Schritt S2 entfernt. Dies kann je nach Aufbau der Baukammer 5 schrittweise geschehen oder durch eine Saugvorrichtung im unteren Bereich auf einmal. Danach werden die beim Bauvorgang vorzugsweise hermetrisch abgeriegelten Bau- und Prozesskammer ggf. automatisch entriegelt und dann als Schritt S3 die zur Entnahme bestimmten Türen 30 geöffnet. Es kann sich sowohl um mehrere Türen, als auch nur um eine einzelne über die ganze Höhe der Baukammer verlaufende Tür handeln. Um ein Umfallen des dreidimensionalen Objekts 11 zu vermeiden, werden abstützende Strukturen 29 verwendet. Dies kann entweder direkt beim Bauvorgang oder beim Absaugen des Pulvers 8 geschehen. Direkt beim Bauvorgang können bereits abstützende Strukturen 29 generativ erstellt werden, welche danach wieder zu entfernen sind.
  • Beim Absaugvorgang ist es möglich verschiedenste abstützende Strukturen 29 zum Beispiel aus Metall oder aus Kunststoff an dem dreidimensionalen Objekt 11 und den Seitenwandungen 13 nachträglich anzubringen, welche auch wieder leicht entfernbar sind. Danach kann das dreidimensionale Objekt 11 im letzten Schritt S4 seitlich entnommen werden. Vorzugsweise befindet sich das dreidimensionale Objekt 11 auf einer Platte, welche mit Rollen, Schienen oder sonstigen bewegbaren Einrichtungen ausgebildet ist, um das Entnehmen des Objekts 11 aus der Baukammer 5 zu erleichtern.
  • Dabei kann es vorteilhaft sein, die Bauplatte und dabei das Bauteil automatisch vom Baukammertisch zu lösen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Bestrahlungseinrichtung
    3
    Prozesskammer
    4
    Dosierkammer
    5
    Baukammer
    6
    Überlaufkammer
    7
    Beschichter
    8
    Pulverförmiges Aufbaumaterial
    9
    Träger
    10
    Definierte Höhe
    11
    Dreidimensionales Objekt
    12
    Maximaler horizontaler Innendurchmesser
    13
    Seitenwandungen
    14
    Entnahmeöffnung
    15
    Türelement
    16
    Türelement
    17
    Türelement
    18
    Türelement
    19
    Türelement
    20
    Überlappbereich
    21
    Dichtelement
    22
    Innenraum der Baukammer
    23
    Außenraum
    24
    Absaugöffnung
    25
    Tür
    26
    Schlauch
    27
    Auffangbehälter
    28
    Diagramm
    29
    Abstützende Strukturen
    30
    Tür
    40
    Förderleitung
    41
    Fördereinrichtung
    42
    Ausgang
    43
    Beschichter

Claims (20)

  1. Vorrichtung (1) zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten (11) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, verfestigbaren Aufbaumaterials (8) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (11) entsprechenden Stellen, mit einer Baukammer (5), die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes (11) mit einem höhenverstellbaren Träger (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Baukammer (5) wenigstens dem doppelten, vorzugsweise wenigstens dem dreifachen maximalen horizontalen Innendurchmesser (12) der Baukammer (5) entspricht und wenigstens eine der Seitenwandungen (13) der Baukammer (5) mit einer verschließbaren Entnahmeöffnung (14) zur seitlichen Entnahme eines fertiggestellten Objektes (5) in aufrechter Stellung versehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeöffnung (14) ein oder mehrere übereinanderliegende, Türelemente (15, 16, 17, 18, 19, 25) aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante der Entnahmeöffnung (14) im Bereich oder vorzugsweise unterhalb des tiefsten Absenkniveaus des höhenverstellbaren Trägers (9) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) zumindest abschnittsweise nach Art eines Schubladenbodens zusammen mit dem darauf aufrecht stehenden fertiggestellten dreidimensionalen Objekt (11) aus dem Baukammerinnenbereich herausfahrbar oder herausziehbar angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nahch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere übereinander angeordnete Türelemente (15, 16, 17, 18, 19, 25, 30) bezüglich ihrer Höhe sich überlappend angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am wenigstens einen Türelement (15, 16, 17, 18, 19, 25, 30) ein Verbindungselement zu einer Pulverabsaugvorrichtung angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Türelement (15, 16, 17, 18, 19, 25, 30) als Schiebetüre, Rolltüre oder Klapptüre ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Seitenwandungen (13) mit Entnahmeöffnungen (14) vorgesehen sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei seitlich aneinander angrenzende Seitenwandungen (13) mit Entnahmeöffnungen (14) versehen sind und an diesen angeordnete Türelemente (15, 16, 17, 18, 19, 25, 30) seitlich aneinander anschließen.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich diametral gegenüberliegende Seitenwandungen (13) der Baukammer (5) mit Entnahmeöffnungen (14) ausgebildet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Entnahmebereich (14) ein Auffangbehälter (27) zur Aufnahme wenigstens eines Teils des Aufbaumaterials (8) nach Abschluss des Bauvorganges angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukammer (5) in einer Prozesskammer (3) der Vorrichtung (1) angeordnet ist und die Prozesskammer (3) eine verschließbare Entnahmeöffnung aufweist, durch welche die Entnahmeöffnung (14) der Baukammer (5) zugänglich ist.
  13. Vorrichtung nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeöffnung der Prozesskammer (3) wenigstens die gleiche Höhe und Breite aufweist wie die Entnahmeöffnung (14) der Baukammer (5).
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass neben der Baukammer (5) innerhalb der mit Schutzgas befüllbaren Prozesskammer (3) ein Entnahmebereich angeordnet ist, in welchen das fertiggestellte dreidimensionale Objekt (11) nach Öffnung der Entnahmeöffnung (14) der Baukammer (5) überführbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem höhenverstellbaren Träger (9) ein eine in Vertikalrichtung verlaufende abdichtbare Öffnung einer Baukammerwandung (13) hindurchstehendes Stützelement angreift, das durch einen seitlich neben der Baukammer (5) angeordneten Antrieb, insbesondere Spindelantrieb, höhenverstellbar ist.
  16. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes (11), wobei eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder eine Vorrichtung verwendet wird, mit den Schritten: a) Durchführung eines generierenden Bauvorgangs, b) nach Beendigung des Bauvorgangs Entfernung des Aufbaumaterials (8), c) Öffnen einer seitlichen Entnahmeöffnung (14) der Baukammer (5), und d) seitliches Entnehmen oder Herausführen des dreidimensionalen Objektes (11) in aufrechter Stellung durch die Entnahmeöffnung (14).
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bauvorgangs des dreidimensionales Objekts (11) sich an wenigstens einer Seitenwand abstützende, mit dem dreidimensionalen Objekt (11) verbundene und dieses abstützende Strukturen erstellt werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen des Aufbaumaterials (8) aus einem Höhensegment wenigstens eine das dreidimensionale Objekt (11) an wenigstens einer Seitenwand abstützende Stützstrukutur eingesetzt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbaumaterial (8) abgesaugt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16–19, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbaumaterial automatisch wieder aufbereitet wird.
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