DE102014000415A1 - Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten 2 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung 3 verfestigbaren pulverartigen Baumaterials 4 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen, mit einem Gehäuse 5, in dem eine Prozesskammer 6 angeordnet ist, einer darin untergebrachten Baukammer 7, mit einer Mehrzahl von Wandungen 30 in welcher eine Tragevorrichtung 8 zum Tagen des Objekts 2 mit einem höhenverstellbaren Träger 9 angeordnet ist, einer Beschichtervorrichtung 12 zum Aufbringen von Schichten des Baumaterials 4 auf die Tragevorrichtung 8 oder eine zuvor gebildete Schicht, einer Dosiereinrichtung 11 zum Zuführen des Baumaterials 4 und einer Bestrahlungsvorrichtung 14 zum Bestrahlen von Schichten des Baumaterials 4 an dem dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen, sowie einer Gaseindüsung 18, mit welcher ein Gasstrom in die Prozesskammer 6 eingeführt und über die Bauebene geführt wird, wobei die Baukammerwandungen 30 entweder als Einzelwandungen oder als ein mehrere oder alle Wandungen umfassendes Einzelteil durch ein generatives Verfahren, insbesondere Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren oder ein Elektronenstrahlschmelzverfahren (EBM) hergestellt sind und von einer Mehrzahl von Gaskanälen 31, 40, 50 durchsetzt sind, deren Gasauslassseite 32 an der dem Bauraum zugewandten Innenseite 33 der Wandungen angeordnet ist, wobei die Gaskanäle einzeln oder gemeinsam an eine Gasquelle zur Kühlung oder Heizung der Vorrichtungskomponenten oder zur Kühlung oder Heizung oder zur Intertisierung des in der Baukammer befindlichen Baumaterials angeschlossen sind.

Description

  • Die Erfindung/Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung verfestigbaren pulverartigen Baumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
  • Übliche Vorrichtungen dieser Art weisen ein Gehäuse auf, in dem eine Prozesskammer angeordnet ist. In der Prozesskammer ist ein Bauraum vorgesehen, in welchem eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes mit einem höhenverstellbaren Träger angeordnet ist. Um das pulverförmige Baumaterial aufzutragen, ist eine Beschichtervorrichtung vorgesehen, die aus einer ebenfalls im Gehäuse angeordneten Dosiervorrichtung Baumaterial auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht aufträgt. Außerdem ist eine Bestrahlungsvorrichtung meist in Form eines Lasers vorhanden, deren Strahl über einen Scanner an die dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen gelenkt wird.
  • Darüber hinaus ist es auch bereits bekannt geworden, eine Gaseindüsung vorzusehen, mit welcher ein Gasstrom in die Prozesskammer eingeleitet und über die Bauebene geführt wird, um beim Schmelzvorgang entstehenden Schmauch und sonstige Verunreinigungen in der Atmosphäre der Baukammer abzusaugen.
  • Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus DE 10 2010 052 206 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 derart auszubilden, dass die Vorrichtung flexibler gestaltet werden kann, auf einfachere Weise an die thermischen Anforderungen der in ihr ablaufenden Sinter- oder Schmelzprozesse angepasst werden kann und eine effektivere Begasung des in der Baukammer befindlichen Baumaterials zum Zwecke der Inertisierung erfolgen kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Zunächst ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Baukammerwandungen entweder als Einzelwandungen oder als ein oder mehrere oder alle Wandungen umfassendes Einzelteil durch ein generatives Lasersinter oder Laserschmelzverfahren hergestellt werden. Die Vorteile derartiger Verfahren sind bei der Herstellung von Baukammern bislang nicht genutzt worden und haben sich überraschender Weise insofern als besonders günstig erwiesen, als strukturellen Anforderungen an die Baukammern bzw. die Baukammerwandungen sehr flexibel genügt werden kann. In die Baukammerwandungen können Gaskanäle eingebaut werden, die in sehr komplexer Weise ausgelegt und zur Kühlung und Heizung der Baukammer genutzt werden können. Auch Stabilisierungselemente wie Rippen oder dgl. lassen sich gezielt durch ein generatives Herstellungsverfahren erstellen.
  • Darüber hinaus kann als zusätzlicher Effekt durch das kühlende oder heizende Gas, das die Gaskanäle der Baukammern zunächst durchströmt, eine sehr effektive Inertisierung des in der Baukammer befindlichen Baumaterials vorgenommen werden.
  • Der große Vorteil, der sich durch die generative Bauweise ergibt, liegt auch darin, dass die Gaskanäle an den thermisch besonders belasteten Stellen der Baukammerwandungen oder an Stellen, die vorzuheizen oder zu kühlen sind, mit größerer Dichte, d. h. mit mehr Windungen gebaut werden können, als an thermisch nicht so wichtigen Bereichen. Dies ermöglicht eine Verbesserung des gesamten Lasersinter- oder Laserschmelzprozesses durch ein optimiertes Kühl- oder Heizverhalten der Baukammerwandungen.
  • Weiterhin ist es großer Vorteil, dass die Auslassbereiche der Gaskanäle durch einen generativen Bauprozess an die besonderen Erfordernisse der Einleitung des Gases in den Innenbereich der Baukammer angepasst werden können. So lässt sich z. B. teilweise eine diffuse Einleitung vornehmen, wenn z. B. der Auslassbereich fächer- oder gitterartig ausgebildet ist, eine intensive Einleitung ergibt sich dann, wenn der Auslasskanal so ausgebildet ist, dass das Gas mit besonders hoher Geschwindigkeit gezielt ausströmt. All diese Vorteile wirken in positiver Weise zu einer Verbesserung des Bauprozesses zusammen.
  • Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Baukammerwandungen zusätzlich zu den Gaskanälen von gesonderten Kühlkanälen durchsetzt sind, die an eine Quelle mit einem flüssigen Kühlmedium angeschlossen werden können. Dies ermöglicht bereichsweise eine Kühlung und bereichsweise eine Heizung der Baukammerwandungen, so wie es ein Bauprozess eben gerade erfordert.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist auch der höhenverstellbare Träger, mit anderen Worten die höhenverstellbare Bodenwandung der Baukammer generativ hergestellt und von einer Mehrzahl von Gaskanälen durchsetzt, deren Mündung zur Oberseite des Trägers hinweist. Dies ermöglicht eine Durchflutung des Baumaterials mit Intertgas auch von unten. Der Mündungsbereich der Gaskanäle kann zumindest teilweise gegen die Unterseite einer auf dem höhenverstellbaren Träger angeordneten Bauplatte gerichtet sein, um die Bauplatte zu kühlen, wobei die Bauplatte dann mit geringem Abstand auf dem Träger befestigt sein sollte.
  • Das Gas lässt sich über ein bewegliches, insbesondere schlauchartiges Gasführungselement der Unterseite des Trägers zuführen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gaskanäle der Seitenwandungen in Höhensektionen angeordnet sind und ab- und zuschaltbar sind. Gaskanäle, die z. B. zu Beginn eines Bauprozesses unterhalb der noch relativ weit oben befindlichen Trägerplatte angeordnet sind, werden dann nicht zugeschaltet. Mit Absenken der Trägerplatte im Zuge des Bauprozesses nach unten werden weitere Sektionen der Gaskanäle zugeschaltet, sodass das über der Trägerplatte befindliche Pulvervolumen immer möglichst gleichmäßig über die gesamte Höhe durchströmt wird. Die Ventileinrichtung, die für die Zu- und Abschaltung der Gaskanäle verantwortlich ist, wird abhängig von der Höhenposition des Trägers gesteuert.
  • In alternativer Ausführung ist es auch möglich, dass der höhenverstellbare Träger der Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Inertgaskanälen versehen ist, die den Träger von der Bodenseite zu seiner Oberseite hin durchsetzen. Um zu vermeiden, dass pulverartiges Baumaterial in die Kanäle hineinrieselt und diese im Innenbereich des Trägers verstopft, kann vorgesehen werden, dass die Inertgaskanäle im Träger mit einer sifonartigen Abbiegung versehen sind, sodass Pulver nur über einen sehr geringen Bereich in die Kanäle eindringen wird. Gespeist werden diese den Träger von der Bodenseite zu seiner Oberseite hin durchsetzenden Inertgaskanäle durch einen Überdruck des Inertgases, der sich unter dem Träger in Folge einer Begasung durch seitliche Inertgasdüsen aufbauen kann. Diese sind dann im Gegensatz zu der Anordnung mit Höhensektionen nicht abgeschaltet, sondern dienen dazu, das Inertgas zur Verfügung zu stellen, das den Träger durchströmt und das Baumaterial von unten flutet. Zu diesem Zweck ist die Baukammer als unten im Wesentlichen geschlossener Trog ausgebildet, sodass ein Inertgasdruckaufbau möglich ist.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Baukammer teilweise im Schnitt;
  • 3 eine Darstellung gemäß 2, wobei die Trägerplatte Inertgaskanäle aufweist;
  • 4 eine Detailansicht der Auslassbereiche von Inertgaskanälen an unterschiedlichen Stellen der Baukammerwandungen;
  • 5 eine alternative Ausführungsform der Baukammer mit geschlossenem Boden und Inertgaskanälen, die die Trägerplatte von unten nach durchsetzen;
  • In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten 2 durch aufeinanderfolgendes verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung 3 verfestigbaren pulverartigen Baumaterials 4 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen zu sehen, wobei die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 5 aufweist, in dem eine Prozesskammer 6 angeordnet ist. In der Prozesskammer 6 ist eine Baukammer 7 vorgesehen, in welcher eine Tragevorrichtung 8 mit einem höhenverstellbaren Träger 9 untergebracht ist. Auf der Trägervorrichtung 8 befindet sich entweder unmittelbar oder getrennt durch eine nicht näher dargestellt Bauplatte das pulverartige Baumaterial 4. Die Tragevorrichtung 8 umfasst einen z. B. als Spindel 10 ausgebildeten Vertikalantrieb, mit welchem der Träger 9 angehoben und abgesenkt werden kann.
  • Das Baumaterial 4 wird von einer neben der Baukammer 7 angeordneten Dosiereinrichtung 11 mittels einer Beschichtervorrichtung 12 schichtweise auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht im Bereich der Baukammer aufgetragen. Dazu weist die Beschichtervorrichtung 12 eine horizontal verfahrbare Beschichterklinge 13 auf, die von der Oberfläche der Dosiereinrichtung 11 Baumaterial 4 aufnimmt und nach links transportiert und im Bereich der Baukammer 7 als Schicht ablegt. Es sei angemerkt, dass auch andere Dosiereinrichtungen und Beschichtereinrichtungen im Rahmen der Erfindung möglich sind, z. B. Siebbeschichter und dgl., die aus einer darüber angeordneten Dosiereinrichtung gespeist werden.
  • Die Verfestigung des Baumaterials 4 erfolgt über eine Bestrahlungseinrichtung, 14 die die Schichten aus Baumaterial 4 auf- oder anschmilzt und dadurch in Folge eines Schmelz- und Abkühlprozesses verfestigt. Die Bestrahlungsvorrichtung 14 besteht im Wesentlichen aus einem Laser 15, dessen Strahl 16 über einen Scanner 17 mit in der Regel zwei beweglichen Spiegeln abgelenkt wird und als Strahlung 3 gegen die Oberfläche des Baumaterials 4 gelenkt wird.
  • Darüber hinaus ist eine Gaseindüsung 18 vorgesehen, mit welcher ein Gasstrom in die Prozesskammer 6 eingedüst wird, und über die Bauebene 19 geführt und auf der gegenüberliegenden Seite der Prozesskammer 6 abgesaugt wird.
  • Die hier vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Baukammer 7 und ihre Wandungen bzw. Elemente, wozu nachfolgend auf die 25 Bezug genommen wird.
  • In 2 ist die Baukammer 7 mit Baukammerwandungen 30 zu sehen. Die Baukammerwandungen 30 können entweder als Einzelwandungen, die nach ihrer Herstellung zu der trogartigen Baukammer zusammengefügt werden oder als ein mehrere oder alle Wandungen umfassendes Teil durch ein generatives Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren hergestellt werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass entweder die Baukammer mit ihren Baukammerwandungen 30 aus einem Stück generativ hergestellt wird, d. h. dieses einstückige generativ hergestellte Teil alle vier Baukammerwandungen zusammenhängend umfasst oder die Baukammerwandungen z. B. einzeln oder paarweise hergestellt werden und dann zusammengefügt werden. Die Herstellung erfolgt generativ, weil es dadurch möglich wird, die Baukammerwandungen 30 in ihrem Innenbereich mit einer Mehrzahl von komplexen Gaskanälen 31 zu versehen, deren Gasauslassseite 32 an der den Bauraum zugewandten Innenseite 33 der Wandungen 30 angeordnet ist, wobei die Gaskanäle 31 einzeln oder gemeinsam an eine Gasquelle zur Kühlung der Vorrichtungskomponenten oder zur Kühlung oder zur Heizung oder zur Inertisierung des in der Baukammer befindlichen Baumaterials angeschlossen sind. Die Gaskanäle haben damit eine Mehrfachfunktion; zum einen dienen sie der Kühlung der Baukammerwandungen 30 selbst, zum anderen dienen Sie aufgrund ihres Gasauslasses, der zur Baukammerinnenbereich hin gerichtet ist, auch der Kühlung oder zur Heizung oder zur Inertisierung des in der Baukammer befindlichen Baumaterials 4 oder der daraus bereits hergestellten Objekte 2.
  • Der generative Aufbau ermöglicht es, die Gaskanäle nach Bedarf in den Innenbereich der Baukammerwandungen 30 hineinzulegen und die Gasauslässe 32 so zu konfigurieren, dass eine optimale Kühlung, Heizung oder Inertisierung der in der Baukammer befindlichen Materialien möglich ist.
  • In 2 ist beispielsweise zu sehen, dass die Gaskanäle 31 die Baukammerwandungen 30 schlangen- oder mäanderförmig durchsetzen, um eine optimale Kühl- und Heizleistung zu gewährleisten. Dabei ist es möglich, an thermisch besonders belasteten Stellen der Baukammerwandungen eine höhere Gaskanaldichte vorzusehen als an thermisch unkritischen Bereichen.
  • In 2 ist außerdem angedeutet, die Gaskanäle 31 mit Abzweigungen 34 zu versehen, die zu den Gasauslässen 35 im Bereich der Gasauslassseite 32 der Gaskanäle 31 führen.
  • In 3 ist zusätzlich dargestellt, dass die Gasauslässe 35 in Höhensektionen 36 angeordnet und durch Ventileinrichtungen 37 zuschaltbar und abschaltbar sind, wobei die Ventileinrichtungen 37 abhängig von der Höhenposition des höhenverstellbaren Trägers 9 gesteutert werden können.
  • Dabei werden Höhensektionen 36 der Gaskanäle 31, die über der Oberfläche des Trägers 9 mit ihrem Gasauslass 35 angeordnet sind, durch die Ventileinrichtung 37 mit Druck beaufschlagt und Höhensektionen 36, deren Gasauslässe 35 unter dem höhenverstellbaren Träger 9 angeordnet sind, abgeschaltet.
  • Auch der höhenverstellbare Träger 9 ist in 3 durch ein generatives Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren hergestellt und von einer Mehrzahl von Gaskanälen 40 durchsetzt, deren Mündung 41 zur Oberseite des Trägers 9 hinweist. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei Verwendung einer Bauplatte, die über dem Träger 9 angeordnet ist, der Mündungsbereich der Gaskanäle zumindest teilweise gegen die Unterseite der Bauplatte gerichtet ist und dadurch zu einer Kühlung der Bauplatte führt. Die Bauplatte, die nicht näher dargestellt ist, wird dann mit geringem Abstand auf dem Träger 9 befestigt. Die Gaskanäle 40 des Trägers 9 werden über ein bewegliches, insbesondere schlauchartiges Gasführungselement 42 an die Gasquelle angeschlossen, wobei das Gasführungselement 42 an einen Gaseinlass 43 an der Unterseite des Trägers 9 angeschlossen wird.
  • In 4 ist dargestellt, wie die Gasauslässe 35 bzw. die Mündungen 41 der Gaskanäle 31 gestaltet sein können. Angedacht ist eine gitter- oder siebartige Struktur, die zu einem diffusen Ausblasen des Gases in den Innenbereich der Baukammer führt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, nicht alle Gasauslässe 35 bzw. Mündungen 41 der Gaskanäle so gleichmäßig anzuordnen, wie in 4 dargestellt. Denkbar ist es, z. B. diffuse Mündungen mit Gasauslässen zu kombinieren, die eine gezielte Einströmung von Gas in den Innenbereich der Baukammer bewirken. Dabei können z. B. Bereiche der Bauplatte von unten gezielt angeblasen werden, die thermisch besonders belastet sind.
  • In 5 ist eine alternative Ausführungsform des Trägers 9 dargestellt. Der Träger 9 in 5 ist ebenfalls generativ hergestellt und weist eine Mehrzahl von Gaskanälen 50 auf, die den Träger von der Bodenseite zu seiner Oberseite hin durchsetzen. Gespeist werden diese Gaskanäle 50 aus dem Baukammerbereich unter dem Träger 9, in dem ein Überdruck dadurch aufgebaut wird, dass die Baukammer 7 als unten im Wesentlichen geschlossener Trog ausgebildet ist, derart, dass in dem Bereich unter dem höhenverstellbaren Träger 9 des Bauraums eingeleitetes Intertgas unter Aufbau eines Überdruckes die Gaskanäle 50 des Trägers 9 nach oben durchströmt. Dazu ist die Bodenplatte 51 der Baukammer 7 mit einem Gaseinlass 52 versehen, sodass zum Überdruckaufbau Gas durch ein oder mehrere Öffnungen 53 in den Innenbereich der unteren Baukammer strömen können. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Ausbildung der trogartigen Baukammer gemäß 5 mit der Trägerplatte 9 mit den Gaskanälen 50 mit Gasauslässen 35 zu kombinieren, wie sie z. B. in 4 gezeigt sind sowie mit einer etagenweisen Anordnung der Gaskanäle, wie sie beispielsweise in 3 gezeigt sind.
  • In 5a ist eine Detailansicht der Gaskanäle 50 im Innenbereich des Trägers 9 dargestellt. Die Gaskanäle (50) haben dabei eine siphonartige Abbiegung, durch die verhindert wird, dass pulverartiges Baumaterial nach unten in den Bereich der Baukammer unter dem Träger hindurchrieselt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Innenstruktur der Gaskanäle 50 noch komplexer auszubilden und z. B. mehrere Windungen der Gaskanäle 50 zwischen der Oberseite und der Unterseite des Trägers 9 vorzusehen, um einen Kühl- oder Heizeffekt des die Gaskanäle 50 durchströmenden Gases auf den Träger 9 zu optimieren.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Objekt
    3
    Strahlung
    4
    Baumaterial
    5
    Gehäuse
    6
    Prozesskammer
    7
    Baukammer
    8
    Trägervorrichtung
    9
    Träger
    10
    Spindelantrieb
    11
    Dosiereinrichtung
    12
    Beschichtervorrichtung
    13
    Beschichterkühlung
    14
    Bestrahlungseinrichtung
    15
    Laser
    16
    Strahl
    17
    Scanner
    18
    Gaseindüsung
    19
    Bauebene
    30
    Baukammerwandung
    31
    Gaskanal
    32
    Gasauslasseinheit
    33
    Innenseite
    34
    Abzweigung
    35
    Gasauslass
    36
    Höhensektion
    37
    Ventileinrichtung
    40
    Gaskanal
    41
    Mündung
    42
    Gasführungselement
    43
    Gaseinlass
    50
    Gaskanal
    51
    Bodenplatte
    52
    Gaseinlass
    53
    Öffnungen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010052206 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1) zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten (2) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung (3) verfestigbaren pulverartigen Baumaterials (4) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, mit – einem Gehäuse (5), in dem eine Prozesskammer (6) angeordnet ist, – einer darin untergebrachten Baukammer (7), mit einer Mehrzahl von Wandungen (30) in welcher eine Tragevorrichtung (8) zum Tagen des Objekts (2) mit einem höhenverstellbaren Träger (9) angeordnet ist, – einer Beschichtervorrichtung (12) zum Aufbringen von Schichten des Baumaterials (4) auf die Tragevorrichtung (8) oder eine zuvor gebildete Schicht, – einer Dosiereinrichtung (11) zum Zuführen des Baumaterials (4) und – einer Bestrahlungsvorrichtung (14) zum Bestrahlen von Schichten des Baumaterials (4) an dem dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, sowie – einer Gaseindüsung (18), mit welcher ein Gasstrom in die Prozesskammer (6) eingeführt und über die Bauebene geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukammerwandungen (30) entweder als Einzelwandungen oder als ein mehrere oder alle Wandungen umfassendes Einzelteil durch ein generatives Verfahren, insbesondere Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren oder ein Elektronenstrahlschmelzverfahren (EBM) hergestellt sind und von einer Mehrzahl von Gaskanälen (31, 40, 50) durchsetzt sind, deren Gasauslassseite (32) an der dem Bauraum zugewandten Innenseite (33) der Wandungen angeordnet ist, wobei die Gaskanäle einzeln oder gemeinsam an eine Gasquelle zur Kühlung oder Heizung der Vorrichtungskomponenten oder zur Kühlung oder Heizung oder zur Intertisierung des in der Baukammer befindlichen Baumaterials angeschlossen sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanäle von ihrem Einlassbereich an der Baukammerwandung (30) bis zu ihrem Auslassbereich an der Innenseite der Baukammerwandung (30) die Baukammer (7) in mehreren Windungen oder mit Verzweigungen oder netzartig durchsetzen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Gaskanälen die Baukammerwandungen (30) von Kühlkanälen durchsetzt sind, die an eine Quelle mit einem flüssigen Kühlmittel oder Heizmittel anschließbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der höhenverstellbare Träger (9) der Tragevorrichtung (8) zum Tragen eines Objektes ebenfalls generativ durch ein generatives Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren hergestellt ist und von einer Mehrzahl von Gaskanälen (40) durchsetzt ist, deren Mündung (41) zur Oberseite des Trägers (9) hinweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich der Gaskanäle (40) zumindest teilweise gegen die Unterseite einer auf dem höhenverstellbaren Träger (9) angeordneten Bauplatte gerichtet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplatte mit geringem Abstand auf dem Träger (9) befestigt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanäle (40) des Trägers über ein bewegliches, insbesondere schlauchartiges Gasführungselement (42) an die Gasquelle angeschlossen sind, wobei das Gasführungselement (42) an einen Gaseinlass (43) an der Unterseite des Trägers (9) angeschlossen ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanäle (31) der Seitenwandungen in Höhensektionen (36) zugeordnet und durch eine Ventileinrichtung (37) zuschaltbar und abschaltbar sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (37) abhängig von der Höhenposition des höhenverstellbaren Trägers (9) steuerbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Höhensektionen (36), die über der Oberfläche des Trägers (9) mit ihrem Gasauslass (35) angeordnet sind, durch die Ventileinrichtung (37) mit Druck beaufschlagt sind und Höhensektionen (36), deren Gasauslässe (35) unter dem höhenverstellbaren Träger (9) angeordnet sind, abgeschaltet sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der höhenverstellbare Träger (9) der Vorrichtung (1) mit einer Mehrzahl von Gaskanälen (50) versehen ist, die den Träger (9) von der Bodenseite zu seiner Oberseite hin durchsetzen.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukammer (7) als unten im Wesentlichen geschlossener Trog ausgebildet ist, derart, dass ein in dem Bereich unter dem höhenverstellbaren Träger (9) des Bauraums eingeleitetes Inertgas unter Aufbau eines Überdruckes die Gaskanäle (50) des höhenverstellbaren Trägers (9) nach oben durchströmt.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105665707A (zh) * 2016-04-08 2016-06-15 硕威三维打印科技(上海)有限公司 3d打印机
DE102017101835A1 (de) 2017-01-31 2018-08-02 Amsis Gmbh Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil und Pulverbett-additiv gefertigte(s) Bauteil(e) sowie Anlage und Bauplattform zur Durchführung des Verfahrens
DE102017101834A1 (de) 2017-01-31 2018-08-16 Amsis Gmbh Automatisiertes Abtrennen von Stützstrukturen von einem Pulverbett-basiert additiv hergestellten Bauteil
DE102017211381A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren zum Abkühlen und Abkühlvorrichtung
WO2020025949A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Renishaw Plc Powder bed fusion apparatus and methods
EP3656539A1 (de) * 2018-11-21 2020-05-27 Concept Laser GmbH Bestrahlungsvorrichtung für eine vorrichtung zur generativen fertigung dreidimensionaler objekte
WO2021175613A1 (de) * 2020-03-03 2021-09-10 Frank Carsten Herzog Strahllenkeinrichtung zum lenken wenigstens eines energiestrahls entlang einer oberfläche

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007009273A1 (de) * 2007-02-26 2007-08-16 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes aus einem verfestigbaren Material
DE102009038241A1 (de) * 2008-08-22 2010-03-11 Panasonic Electric Works Co., Ltd., Kadoma-shi Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Gegenstandes, Vorrichtung zum Herstellen desselben und dreidimensional geformter Gegenstand
DE102010052206A1 (de) 2010-11-10 2012-05-10 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007009273A1 (de) * 2007-02-26 2007-08-16 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes aus einem verfestigbaren Material
DE102009038241A1 (de) * 2008-08-22 2010-03-11 Panasonic Electric Works Co., Ltd., Kadoma-shi Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Gegenstandes, Vorrichtung zum Herstellen desselben und dreidimensional geformter Gegenstand
DE102010052206A1 (de) 2010-11-10 2012-05-10 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105665707A (zh) * 2016-04-08 2016-06-15 硕威三维打印科技(上海)有限公司 3d打印机
WO2017173963A1 (zh) * 2016-04-08 2017-10-12 硕威三维打印科技(上海)有限公司 3d打印机
DE102017101835A1 (de) 2017-01-31 2018-08-02 Amsis Gmbh Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil und Pulverbett-additiv gefertigte(s) Bauteil(e) sowie Anlage und Bauplattform zur Durchführung des Verfahrens
DE102017101834A1 (de) 2017-01-31 2018-08-16 Amsis Gmbh Automatisiertes Abtrennen von Stützstrukturen von einem Pulverbett-basiert additiv hergestellten Bauteil
DE102017211381A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren zum Abkühlen und Abkühlvorrichtung
US11911968B2 (en) 2017-07-04 2024-02-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method for cooling and cooling device
WO2020025949A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Renishaw Plc Powder bed fusion apparatus and methods
CN112512735A (zh) * 2018-08-03 2021-03-16 瑞尼斯豪公司 粉末床熔融设备和方法
EP3656539A1 (de) * 2018-11-21 2020-05-27 Concept Laser GmbH Bestrahlungsvorrichtung für eine vorrichtung zur generativen fertigung dreidimensionaler objekte
US11504911B2 (en) 2018-11-21 2022-11-22 Concept Laser Gmbh Irradiation device for an apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
EP4209332A1 (de) * 2018-11-21 2023-07-12 Concept Laser GmbH Bestrahlungsvorrichtung für eine vorrichtung zur generativen fertigung dreidimensionaler objekte
WO2021175613A1 (de) * 2020-03-03 2021-09-10 Frank Carsten Herzog Strahllenkeinrichtung zum lenken wenigstens eines energiestrahls entlang einer oberfläche

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