DE102013215377A1 - Gasführungsvorrichtung, Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten sowie Verfahren zur Zuführung und Absaugung von Gas bei einer derartigen Vorrichtung - Google Patents

Gasführungsvorrichtung, Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten sowie Verfahren zur Zuführung und Absaugung von Gas bei einer derartigen Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasführungsvorrichtung (60) zur Zuführung von Schutzgas (54) zu einer Pulverplattform (2) beziehungsweise zu einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas (57) über einer Pulverplattform (2) beziehungsweise über einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten (10). Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten (10) auf eine Pulverplattform (2) beziehungsweise auf ein Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) sowie ein Verfahren zur Zuführung von Schutzgas (54) zu einer Pulverplattform (2) beziehungsweise zu einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas (57) über einer Pulverplattform (2) beziehungsweise über einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten (10).

Description

  • Die vorliegende Erfindung eine Gasführungsvorrichtung zur Zuführung von Schutzgas zu einer Pulverplattform beziehungsweise zu einem Pulverbett auf einer Pulverplattform und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas über einer Pulverplattform beziehungsweise über einem Pulverbett auf einer Pulverplattform einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten auf eine Pulverplattform beziehungsweise auf ein Pulverbett auf einer Pulverplattform, aufweisend eine höhenverstellbare Pulverplattform, einen Pulvervorratsbehälter, ein Auftragelement zum Auftragen der Pulverschicht auf die Pulverplattform beziehungsweise auf das Pulverbett sowie eine Strahlenquelle zur Erzeugung wenigstens eines Energiestrahls, um zumindest in Bereiche der aufgetragenen Pulverschicht Energie aufzubringen, sowie ein Verfahren zur Zuführung von Schutzgas zu einer Pulverplattform beziehungsweise zu einem Pulverbett auf einer Pulverplattform und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas über einer Pulverplattform beziehungsweise über einem Pulverbett auf einer Pulverplattform einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten.
  • Seit mehr als 20 Jahren haben sich schichtweise arbeitende Fertigungsverfahren, so genannte generative Verfahren, im Markt etabliert, mit denen auf der Basis von 3D-CAD-Daten schnell körperliche Modelle aufgebaut werden können. Im Gegensatz zu abtragenden Verfahren, wie beispielsweise Bohren, Fräsen, Drehen, bei denen die Formgebung durch Materialabtrag stattfindet, entsteht bei generativen Verfahren das Bauteil durch Aneinanderfügen von Volumenelementen.
  • Unter Verwendung von verfahrens- und maschinenspezifischen Informationen werden virtuellen Schichten entsprechende Materialschichten nacheinander im realen Bauraum bzw. der Bauplattform aufgetragen und verfestigt. Dabei einerseits der innerhalb einer Schicht liegende Werkstoff verbunden, andererseits werden die Schichten zusammengefügt. Dadurch entsteht nach und nach ein körperliches Bauteil.
  • In heutigen Maschinen für selektives Laserschmelzen (SLM-Maschinen) werden statische Vorrichtungen zur Ausbildung gleichmäßiger Schutzgasströmungen verwendet. Diese werden benötigt um Schweißspritzer abzulenken und Schweißrauchgase abzusaugen. Ohne die Ablenkung beziehungsweise Absaugung findet sonst eine unerwünschte Abschattung des Laserstrahls auf das Baufeld statt. Ist die Absaugleistung nicht ausreichend, können Schweißspritzer auf dem Pulverbett landen und führen zu Prozessinstabilität. Die Größe des Bauraumes ist durch die negativen Effekte begrenzt. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einer statischen Vorrichtung zur Ausbildung einer gleichmäßigen Schutzgasströmung. In einem Schutzraum 9 wird eine Energiestrahl 8 einer Energiequelle 5 auf eine aufgetragene Beschichtung 10 aufgebracht. Hierdurch verfestigen sich Bereiche der Schutzschicht 10 zu einem Bauteil 80. In den Schutzraum 9 wird Schutzgas 54, in der Regel Stickstoff, zugeführt, um unerwünschte Oxidationen zu vermeiden. Aus dem Schutzraum 9 wird Schweißrauchgas 57, welches beim Aufbringen des Energiestrahls 8 auf die Beschichtung 10 entsteht, abgesaugt.
  • Je größer die Belichtungsfläche des Lasers ist, desto schwerer ist es eine gleichmäßige Strömung der Schutzgaszuströmung und der Schweißrauchgasabströmung auszubilden. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases 54 beziehungsweise des Schweißrauchgases 57, desto mehr Pulver 20 wird durch die Strömung abgetragen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Herstellung eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten auf eine Pulverplattform beziehungsweise auf ein Pulverbett auf einer Pulverplattform zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten das Abtragen von Pulver durch eine Schutzgasströmung beziehungsweise Schweißrauchgasströmung und die Ausbildung von Schweißspritzern auf der Pulverschicht zu vermeiden.
  • Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Gasführungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Gasführungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Gasführungsvorrichtung zur Zuführung von Schutzgas zu einer Pulverplattform beziehungsweise zu einem Pulverbett auf einer Pulverplattform und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas über einer Pulverplattform beziehungsweise über einem Pulverbett auf einer Pulverplattform einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten gelöst. Die Gasführungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur beweglichen Lagerung oberhalb der Pulverplattform beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes der Vorrichtung aufweist.
  • Die Gasführungsvorrichtung kann oberhalb der Pulverplattform beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes der Vorrichtung geführt werden. Hierzu weist die Gasführungsvorrichtung Mittel auf, die eine bewegliche Lagerung der Gasführungsvorrichtung ermöglichen. Ein Vorteil einer beweglichen Lagerung der Gasführungsvorrichtung über der Pulverplattform beziehungsweise über dem Pulverbett ist, dass die Strömung des Schutzgases beziehungsweise des Schweißrauchgas durch die Gasführungsvorrichtung besser beeinflusst werden kann. Das bedeutet, durch die Möglichkeit des Mitführens der Gasführungsvorrichtung mit dem Bestrahlungsbereich der Pulverschicht wird auch eine mitgeführte Zuströmung von Schutzgas beziehungsweise eine mitgeführte Absaugung von Schweißrauchgas ermöglicht. Das Schutzgas kann daher viel gezielter und genauer dem Bestrahlungsbereich zugeführt werden.
  • Ferner kann das entstehende Schweißrauchgas viel gezielter und effektiver abgesaugt werden. Insbesondere wird verhindert, dass aufgrund einer unkontrollierten Gasströmung Pulver aus dem Pulverbett aufgewirbelt wird und dadurch das erzielte Bauteil verschlechtert hergestellt werden kann.
  • So kann die Strömung der Gase über der Pulverplattform beziehungsweise über dem Pulverbett lediglich durch eine mitgeführte Zuströmung an Schutzgas derart positiv beeinflusst werden, dass auch die Absaugung effektiver erfolgen kann. Ferner kann durch eine gezielte, mitgeführte Zuströmung von Schutzgas verhindert werden, dass Schweißspritzer sich auf dem Pulverbett ansammeln. Durch die gezielte, mitgeführte Zuströmung von Schutzgas kann das Schweißrauchgas und damit auch die Schweißspritzer effektiver abgesaugt werden. Ferner kann lediglich durch eine mitgeführte Absaugung die Strömung der Gase derart beeinflusst werden, dass keine beziehungsweise kaum Schweißspritzer sich auf dem Pulverbett ansammeln können. Die Absaugung kann durch die bewegliche Lagerung der Gasführungsvorrichtung nahe an dem Bestrahlungsbereich herangeführt werden, so dass das entstehende Schweißrauchgas und die entstehenden Schweißspritzer unmittelbar abgesaugt werden können.
  • Besonders bevorzugt ist eine Gasführungsvorrichtung, bei der sowohl die Zuführung von Schutzgas als auch die Absaugung von Schweißrauchgas derart beweglich gelagert sind, dass diese mit dem Bestrahlungsbereich mitgeführt werden können. Hierdurch kann besonders effektiv Schutzgas dem Bestrahlungsbereich zugeführt und besonders effektiv Schweißrauchgas und Schweißspritzer abgesaugt werden.
  • Die Bewegung der Gasführungsvorrichtung kann an die Bewegung des Bestrahlungsbereiches, das heißt des auf die Pulverschicht aufgebrachten Energiestrahls gekoppelt sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Schutzgas immer unmittelbar dem Bestrahlungsbereich zugeführt wird und Schweißrauchgas und Schweißspritzer unmittelbar nach deren Entstehung abgesaugt werden können. Hierdurch landen Schweißspritzer nicht mehr auf dem Pulverbett und die Schweißrauchgase und die Schweißspritzer können direkt an der Bearbeitungsstelle abgeführt werden.
  • Die Gasführungsvorrichtung ist vorzugsweise derartig ausgebildet, dass diese einen Auslass für Schutzgas in Richtung des Bestrahlungsbereichs des Pulverbettes und einen Einlass zum Aufnahme der angesaugten Schweißrauchgase und der angesaugten Schweißspritzer aufweist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Gasführungsvorrichtung vorgesehen sein, dass diese einen Schutzgaszuführungsteil und einen Schweißrauchgasteil aufweist, wobei das Schutzgaszuführungsteil einen Einlass zur Zuführung von Schutzgas in das Schutzgaszuführungsteil und einen Auslass zur Zuführung von Schutzgas zu der Pulverplattform beziehungsweise zu dem Pulverbett aufweist und wobei das Schweißrauchgasteil einen Einlass zum Aufsaugen von Schweißrauchgas oberhalb des Pulverplattform beziehungsweise des Pulverbettes und einen Auslass zur Abführung des Schweißrauchgases aufweist. Durch eine derartige Gasführungsvorrichtung kann Schutzgas durch den Einlass in das Schutzgaszuführungsteil eingeführt und über den Auslass des Schutzgaszuführungsteils gezielt dem Bestrahlungsbereich zugeführt werden. Die Strömung des Schutzgases kann durch das Mitführen der Gasführungsvorrichtung beziehungsweise des Schutzgaszuführungsteils konstant beziehungsweise relativ konstant gehalten werden. Über den Einlass des Schweißrauchgasteils können Schweißrauchgas und entstehende Schweißspritzer gezielt und unmittelbar nach deren Entstehung abgesaugt werden und über den Auslass des Schweißrauchgasteils zur Weiterverarbeitung abgeführt werden. Durch das unmittelbare Absaugen an dem Bestrahlungsbereich kann die Gasströmung gleichmäßig ausgebildet werden.
  • Vorteilhafterweise sind der Auslass des Schutzgaszuführungsteils und der Einlass des Schweißrauchgasteils nahe zueinander angeordnet, so dass die Schutzgaszuströmung und die Schweißrauchgasabführung Hand in Hand übergehen. Eine derartige Gasführungsvorrichtung ermöglicht eine gute Herstellung eines Bauteils, da keine Schweißspritzer auf das noch unbestrahlte Pulverbett gelangen. Ferner wird durch die unmittelbar neben dem Bestrahlungsbereich durchgeführte Absaugung von Schweißrauchgas verhindert, dass Pulver mit abgesaugt und dass der Energiestrahl durch Schweißrauchgas abgeschattet wird.
  • Besonders bevorzugt ist eine Gasführungsvorrichtung, bei der die Mittel Führungselemente, wie eine Führungsschiene oder Führungsrollen, zur beweglichen Lagerung an entsprechenden Führungsvorrichtungen der Vorrichtung umfassen. Die Führungselemente ermöglichen eine gleichmäßige Mitführung der Gasführungsvorrichtung mit dem Bestrahlungsbereich.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Gasführungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das Schutzgaszuführungsteil und das Schweißrauchgasteil über die Mittel unabhängig voneinander oberhalb der Pulverplattform beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes bewegt werden können. Hierdurch ist der Abstand zwischen dem Schutzgaszuführungsteil und dem Schweißrauchgasteil variabel einstellbar und kann an die Größe des Bestrahlungsbereiches beziehungsweise an die des Energiestrahls angepasst werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine Gasführungsvorrichtung, die eine flexible Zuführleitung zur Zuführung von Schutzgas zu der Vorrichtung und eine flexible Abführleitung zur Abführung von Schweißrauchgas aus der Gasführungsvorrichtung aufweist. Die flexiblen Leitungen ermöglichen eine Mitführung der Zuführung von Schutzgas beziehungsweise der Abführung von Schweißrauchgas und Schweißspritzern mit der Bewegung der Gasführungsvorrichtung. Die Leitungen können beispielsweise als flexible Schläuche ausgebildet sein.
  • Gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten auf eine Pulverplattform beziehungsweise auf ein Pulverbett auf einer Pulverplattform gelöst. Die Vorrichtung weist eine höhenverstellbare Pulverplattform, einen Pulvervorratsbehälter, ein Auftragelement, vorzugsweise in Form eines Schiebeelementes, zum Auftragen der Pulverschicht auf die Pulverplattform beziehungsweise auf das Pulverbett sowie eine Strahlenquelle zur Erzeugung wenigstens eines Energiestrahls, um zumindest in Bereiche der aufgetragenen Pulverschicht Energie aufzubringen, auf. Ferner ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Gasführungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweist.
  • Für eine derartige Vorrichtung gelten die gleichen Vorteile, wie sie bereits ausführlich zu der Gasführungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erläutert worden sind. Insbesondere kann bei der Vorrichtung die Gasströmung über dem Pulverbett besser kontrolliert werden. Durch die Zuströmung von Schutzgas direkt in den Bestrahlungsbereich und die unmittelbare Absaugung des entstehenden Schweißrauchgases inkl. der entstehenden Schweißspritzer wird verhindert, dass Pulver aufgewirbelt wird. Das noch unberührte Pulver auf der Pulverplattform beziehungsweise auf dem Pulverbett bleibt unverändert, so dass das Bauteil mit einer hohen Exaktheit hergestellt werden kann. Durch die Mitführung der Gasführungsvorrichtung kann die Strömung des Schutzgases beziehungsweise des Schweißrauchgas so beeinflusst werden, dass kein Pulver aufgewirbelt wird. Das Herstellungsergebnis wird dadurch verbessert.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung Führungsvorrichtungen zur beweglichen Lagerung der Gasführungsvorrichtung aufweist. Die Führungsvorrichtungen bilden den Gegenpart für die Führungselemente, wie die Führungsschiene oder die Führungsrollen, der Gasführungsvorrichtung. Die Führungsvorrichtungen können entsprechend als Führungsschiene oder als Führungsrollen ausgebildet sein. Die Gasführungsvorrichtung ist in einer Ebene, das heißt in x- und y-Richtung bewegbar. Zusätzlich kann die Gasführungsvorrichtung höhenverstellbar sein, das heiß in z-Richtung verfahrbar sein. Hierdurch kann die Gasführungsvorrichtung jeder Bewegung des Energiestrahls der Energiequelle folgen.
  • Die Strahlenquelle ist Teil der Vorrichtung. In einer möglichen Aufführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Strahlenquelle an der Gasführungsvorrichtung befestigt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Gasführungsvorrichtung und die Strahlenquelle die gleiche Bewegung ausführen, das heißt die Gasführungsvorrichtung dem Energiestrahl der Strahlenquelle automatisch folgt.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung, bei der die Gasführungsvorrichtung in einem Schutzraum angeordnet ist. Hierdurch können die Strömungsverhältnisse des Gases, das heißt des Schutzgases und des Schweißrauchgases, besser kontrolliert werden und die Bestrahlung des Pulverbettes ist geschützt.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Absaugleitung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Gebläseeinheit zur Zuführung von Schutzgas, insbesondere durch die Zuführleitung, zu der Vorrichtung und eine Absaugeinheit zur Abführung von Schweißrauchgas, insbesondere durch die Abführleitung, aus der Vorrichtung aufweist. Hierdurch ist das kontrollierte Zuführen von Schutzgas und das kontrollierte Abführen von Schweißrauchgas und von Schweißspritzern gewährleistet.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Zuführung von Schutzgas zu einer Pulverplattform beziehungsweise zu einem Pulverbett auf einer Pulverplattform und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas über einer Pulverplattform beziehungsweise über einem Pulverbett auf einer Pulverplattform einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten gelöst, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
    • a) eine Gasführungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wird oberhalb einer Pulverschicht auf der Pulverplattform mittels der Mittel angeordnet,
    • b) während der Bestrahlung eines Bereiches der Pulverschicht durch den Energiestrahl einer Strahlenquelle wird Schutzgas zur Gasführungsvorrichtung und von der Gasführungsvorrichtung zum Bestrahlungsbereich zugeführt und/oder das durch die Bestrahlung entstehende Schweißrauchgas wird von dem Bestrahlungsbereich abgesaugt, wobei bei einer Verlagerung des Bestrahlungsbereichs die Gasführungsvorrichtung über die Mittel nachgeführt wird.
  • Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, wie sie bereits ausführlich zu einer Gasführungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beziehungsweise einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
  • Die Gasführungsvorrichtung wird oberhalb der aufgetragenen Pulverschicht angeordnet, und zwar so, dass diese um den Energiestrahl der Energiequelle angeordnet ist. Während der Bestrahlung eines Bereiches der Pulverschicht durch den Energiestrahl der Strahlenquelle wird Schutzgas dem Bestrahlungsbereich zugeführt und/oder das entstehende Schweißrauchgas wird von dem Bestrahlungsbereich abgesaugt. Dabei folgt die Gasführungsvorrichtung der Bewegung des Energiestrahls, so dass immer eine optimal Schutzgaszufuhr und eine optimale Absaugung des Schweißrauchgases und der Schweißspritzer sichergestellt ist. Das Pulverbett wird dadurch weder aufgewirbelt, noch fallen Schweißspritzer auf das Pulverbett.
  • Eine erfindungsgemäße Gasführungsvorrichtung beziehungsweise Vorrichtung zur Absaugung von Pulver und sonstigem Material von einer Pulverplattform beziehungsweise aus einem Pulverbett auf einer Pulverplattform wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
  • 1 eine erste Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten gemäß des Standes des Technik;
  • 2 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten mit einer erfindungsgemäßen Gasführungsvorrichtung und
  • 3 die Vorrichtung gemäß 2 mit Darstellung der Führungselemente zur beweglichen Lagerung der Gasführungsvorrichtung der Vorrichtung.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Bauteils 80 mittels Auftragung von Pulverschichten 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Nachteile dieser Vorrichtung 1 sind in der Beschreibungseinleitung erläutert.
  • Die 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Bauteils 80 mittels Auftragung von Pulverschichten 10 mit einer erfindungsgemäßen Gasführungsvorrichtung 60. Die Gasführungsvorrichtung 60 ist zur Zuführung von Schutzgas 54 zu der Pulverplattform 2 beziehungsweise zu einem Pulverbett 11 auf einer Pulverplattform 2 und zur Absaugung von Schweißrauchgas 57 über der Pulverplattform 2 beziehungsweise über dem Pulverbett 11 auf einer Pulverplattform 2 ausgebildet. Die Gasführungsvorrichtung 60 weist Mittel 61 zur beweglichen Lagerung, insbesondere Führungsrollen 72 und zur beweglichen Lagerung der Gasführungsvorrichtung oberhalb der Pulverplattform 2 beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes 11 der Vorrichtung 1 auf.
  • Die Gasführungsvorrichtung 60 weist eine Öffnung auf, durch die einerseits ein Energiestrahl 8 zu der Pulverschicht 10 gelangen kann. Ferner ermöglicht die Gasführungsvorrichtung 60 eine Zuführung von Schutzgas 54 unmittelbar in den Bestrahlungsbereich, das heißt dorthin, wo der Energiestrahl 8 auf die Pulverschicht 10 trifft, und eine Absaugung von Schweißrauchgas 57 und Schweißspritzern 30 aus dem Bestrahlungsbereich. Durch die bewegliche Gasführungsvorrichtung 60 kann die Gasströmung, das heißt die Strömung des Schutzgases 54 und die des Schweißrauchgases 57 über dem Pulverbett 11 kontrolliert werden. Durch die Zuströmung von Schutzgas 54 direkt in den Bestrahlungsbereich und die unmittelbare Absaugung des entstehenden Schweißrauchgases 57 inkl. der entstehenden Schweißspritzer 30 wird verhindert, dass Pulver 20 von dem Pulverbett 11 aufgewirbelt wird. Das nachfolgende, für die Bestrahlung bereitstehende Pulverbett 11 bleibt durch die Absaugung des Schweißrauchgases 57 und der Schweißspritzer 30 unberührt, so dass das Bauteil 80 mit einer hohen Exaktheit hergestellt werden kann. Das Herstellungsergebnis kann dadurch deutlich verbessert werden.
  • Die Gasführungsvorrichtung weist eine flexible Zuführleitung 73 zur Zuführung von Schutzgas 54 zu der Gasführungsvorrichtung 60 und eine flexible Abführleitung 74 zur Abführung von Schweißrauchgas 57 und Schweißspritzern 30 aus der Gasführungsvorrichtung 60 auf. Die flexiblen Leitungen 73, 74 können der Bewegung der Gasführungsvorrichtung 60 einfach folgen.
  • Die Gasführungsvorrichtung 60 weist einen Schutzgaszuführungsteil 64 und einen Schweißrauchgasteil 67 auf, wobei das Schutzgaszuführungsteil 64 einen Einlass 65 zur Zuführung von Schutzgas 54 in das Schutzgaszuführungsteil 64 und einen Auslass 66 zur Zuführung von Schutzgas 54 zu der Pulverplattform 2 beziehungsweise zu dem Pulverbett 11 aufweist und wobei das Schweißrauchgasteil 67 einen Einlass 68 zum Aufsaugen von Schweißrauchgas 57 oberhalb des Pulverplattform 2 beziehungsweise des Pulverbettes 11 und einen Auslass 69 zur Abführung des Schweißrauchgases 57 aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Schutzgas genau dem Bestrahlungsbereich zugeführt und Schweißrauchgas und entstehende Schweißspritzer gezielt abgesaugt werden können. Das Schutzgaszuführungsteil 64 und das Schweißrauchgasteil 67 können voneinander entkoppelt sein. Hierdurch ist es möglich, dass das Schutzgaszuführungsteil 64 und das Schweißrauchgasteil 67 über die Mittel 61 unabhängig voneinander oberhalb der Pulverplattform 2 beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes 11 bewegt werden können. Hierdurch ist der Abstand zwischen dem Schutzgaszuführungsteil 64 und dem Schweißrauchgasteil 67 variabel einstellbar und kann an die Größe des Bestrahlungsbereiches beziehungsweise an die des Energiestrahls 8 angepasst werden.
  • Das Auftragelement 4 dient zum Auftragen einer Pulverschicht 10 auf die Pulverplattform 2 oder das bereits bestehende Pulverbett 11. Das Pulver 20 zum Auftragen wird in dem Pulvervorratsbehälter 3 bereitgestellt. Zum Auftragen einer neuen Pulverschicht 10 kann die Pulverplattform 2 höhenverstellt, insbesondere abgesenkt, werden.
  • 3 zeigt die bewegliche Lagerung der Gasführungsvorrichtung 60 über der Pulverplattform 2 beziehungsweise dem Pulverbett 11 auf der Pulverplattform 2 der Vorrichtung 1. An dem Schutzgaszuführungsteil 64 und dem Schweißrauchgasteil 67 der Gasführungsvorrichtung 60 sind Führungsrollen 72 angeordnet, die in entsprechenden Führungsvorrichtungen 7, hier in Form von Führungsschienen, rollen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten
    2
    Pulverplattform
    3
    Pulvervorratsbehälter
    4
    Auftragelement
    5
    Strahlenquelle
    7
    Führungsvorrichtungen
    8
    Energiestrahl
    9
    Schutzraum
    10
    Pulverschicht
    11
    Pulverbett
    20
    Pulver
    30
    Schweißspritzer
    54
    Schutzgas
    57
    Schweißrauchgas
    60
    Gasführungsvorrichtung
    61
    Mittel zur beweglichen Lagerung
    64
    Schutzgaszuführungsteil
    65
    Einlass
    66
    Auslass
    67
    Schweißrauchgasteil
    68
    Einlass
    69
    Auslass
    72
    Führungsrollen
    73
    Zuführleitung
    74
    Abführleitung
    80
    Bauteil

Claims (11)

  1. Gasführungsvorrichtung (60) zur Zuführung von Schutzgas (54) zu einer Pulverplattform (2) beziehungsweise zu einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas (57) über einer Pulverplattform (2) beziehungsweise über einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungsvorrichtung (60) Mittel (61) zur beweglichen Lagerung oberhalb der Pulverplattform (2) beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes (11) der Vorrichtung (1) aufweist.
  2. Gasführungsvorrichtung (60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungsvorrichtung (60) einen Schutzgaszuführungsteil (64) und einen Schweißrauchgasteil (67) aufweist, wobei das Schutzgaszuführungsteil (64) einen Einlass (65) zur Zuführung von Schutzgas (54) in das Schutzgaszuführungsteil (64) und einen Auslass (66) zur Zuführung von Schutzgas (54) zu der Pulverplattform (2) beziehungsweise zu dem Pulverbett (11) aufweist und wobei das Schweißrauchgasteil (67) einen Einlass (68) zum Aufsaugen von Schweißrauchgas (57) oberhalb des Pulverplattform (2) beziehungsweise des Pulverbettes (11) und einen Auslass (69) zur Abführung des Schweißrauchgases (57) aufweist.
  3. Gasführungsvorrichtung (60) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (61) Führungselemente, wie eine Führungsschiene oder Führungsrollen (72), zur beweglichen Lagerung an entsprechenden Führungsvorrichtungen (7) der Vorrichtung (1) umfassen.
  4. Gasführungsvorrichtung (60) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgaszuführungsteil (64) und das Schweißrauchgasteil (67) über die Mittel (61) unabhängig voneinander oberhalb der Pulverplattform (2) beziehungsweise oberhalb des Pulverbettes (11) bewegt werden können.
  5. Gasführungsvorrichtung (60) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungsvorrichtung (60) eine flexible Zuführleitung (73) zur Zuführung von Schutzgas (54) zu der Gasführungsvorrichtung (60) und eine flexible Abführleitung (74) zur Abführung von Schweißrauchgas (57) aus der Gasführungsvorrichtung (60) aufweist.
  6. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils (80) mittels Auftragung von Pulverschichten (10) auf eine Pulverplattform (2) beziehungsweise auf ein Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2), aufweisend eine höhenverstellbare Pulverplattform (2), einen Pulvervorratsbehälter (3), ein Auftragelement (4) zum Auftragen der Pulverschicht (10) auf die Pulverplattform (2) beziehungsweise auf das Pulverbett (11) sowie eine Strahlenquelle (5) zur Erzeugung wenigstens eines Energiestrahls (8), um zumindest in Bereiche der aufgetragenen Pulverschicht (10) Energie aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Gasführungsvorrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) Führungsvorrichtungen (7) zur beweglichen Lagerung der Gasführungsvorrichtung (60) aufweist.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (5) an der Gasführungsvorrichtung (60) befestigt ist.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungsvorrichtung (60) in einem Schutzraum (9) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Gebläseeinheit zur Zuführung von Schutzgas (54), insbesondere durch die Zuführleitung (73), zu der Vorrichtung (60) und eine Absaugeinheit zur Abführung von Schweißrauchgas (57), insbesondere durch die Abführleitung (74), aus der Vorrichtung (60) aufweist.
  11. Verfahren zur Zuführung von Schutzgas (54) zu einer Pulverplattform (2) beziehungsweise zu einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) und/oder zur Absaugung von Schweißrauchgas (57) über einer Pulverplattform (2) beziehungsweise über einem Pulverbett (11) auf einer Pulverplattform (2) einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten (10), wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) eine Gasführungsvorrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 wird oberhalb einer Pulverschicht (10) auf der Pulverplattform (2) mittels der Mittel (61) angeordnet, b) während der Bestrahlung eines Bereiches der Pulverschicht (10) durch den Energiestrahl (8) einer Strahlenquelle (5) wird Schutzgas (54) zur Gasführungsvorrichtung (60) und von der Gasführungsvorrichtung (60) zum Bestrahlungsbereich zugeführt und/oder das durch die Bestrahlung entstehende Schweißrauchgas (57) wird von dem Bestrahlungsbereich abgesaugt, wobei bei einer Verlagerung des Bestrahlungsbereichs die Gasführungsvorrichtung (60) über die Mittel (61) nachgeführt wird.
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