DE102014004634A1

DE102014004634A1 - Vorrichtung zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte

Info

Publication number: DE102014004634A1
Application number: DE102014004634.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Herzog; Florian Bechmann; Jochen Mahr; Andreas Hamburg; Michael Dinkel
Original assignee: CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Current assignee: Concept Laser GmbH
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte aus pulverartigem Baumaterial unter Einbringung von Strahlungsenergie, insbesondere Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung, mit einem Gehäuse mit einer Prozesskammer, in welcher ein Bauraum mit einer höhenverlagerbaren Bauplattform angeordnet ist, auf die ein zur Verfestigung mittels Strahlungsenergie vorgesehenes pulverartiges Baumaterial aufbringbar ist, wobei das Baumaterial in dünnen Pulverschichten durch eine Beschichtervorrichtung mit einem nach unten gerichteten, horizontal über die Bauplattform oder zuvor aufgetragene Schichten verfahrbar ist, wobei das nach unten gerichtete Beschichtungselement als im Querschnitt sägezahnartige Silikonaufziehlippe 1 ausgebildet ist, die auf ihrer beim Beschichtungsvorgang in Verfahrrichtung 2 weisenden Frontseite 3 eine Hohlkehle bildend konkav ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Rückseite 4 ausgebaucht konvex ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung/Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte aus pulverartigem Baumaterial unter Einbringung von Strahlungsenergie mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung die Beschichtervorrichtung einer solchen generativen Bauvorrichtung.
Als Stand der Technik sind unterschiedliche Beschichtervorrichtungen bekannt. Verfahrbare Beschichter zum Auftrag des Baumaterials und zum Glätten des Pulverbettes weisen Stahlklingen auf. Diese haben den Nachteil, dass sie nicht elastisch sind. Bei der Verwendung von Stahlklingen (stabile Support-Strukturen) von bereits gebauten Teilobjekten erforderlich sind, ansonsten ein Abbrechen der Support-Strukturen zu befürchten ist und Beschichter mit Stahlklingen nur mit relativ geringer Beschichtergeschwindigkeit verfahren werden können.
Als weiterer Stand der Technik haben sich Carbon-Bürsten bewährt. Allerdings haben diese einen Überlappungsbereich, der sich negativ auf den Schichtaufzug auswirkt und hinsichtlich der Qualität der Pulverdichte beim Schichtaufzug nachteilig ist. Ist die Pulverdichte beim Schichtaufzug nicht ausreichend konstant, kann dies zu einem Absacken bei hohen Bauteilgeometrieen führen.
Als elastische Beschichterklingen sind Gummilippen bekannt. Diese sind allerdings nur bis 80° Celsius Temperatur beständig, was zu schlechten Beschichtungsergebnissen bei höheren Temperaturbereichen führt.
Darüber hinaus sind als Stand der Technik auch sogenannte Doppelklingenbeschichter bekannt. Diese kombinieren entweder die vorgenannten Alternativen miteinander und können je nach Bedarf in schnellem Wechsel eingesetzt werden, es ist aber auch bekannt, eine Klinge eines Doppelklingenbeschichters als Abscherklinge einzusetzen, um von der verfestigten Objektfläche oder aus dem Pulverbett nach oben abstehende, aus Spritzern und dgl. bestehende Strukturen abzuscheren, wodurch das Beschichtungsergebnis verbessert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung mit den Oberbegriffen des Anspruches 1 derart auszubilden, dass sie hinsichtlich ihrer Beschichterleistung deutlich verbessert ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das nach unten gerichtete Beschichterelement als im Querschnitt sägezahnartige Silikonaufziehlippe ausgebildet ist, die auf Ihrer beim Beschichtungsvorgang in Verfahrrichtung weisenden Frontseite eine Hohlkehle bildend konkav ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Rückseite konvex ausgebildet ist.
Eine Silikonaufziehlippe mit diesen Eigenschaften ist bis in einen hohen Temperaturbereich von über 200° Celsius ohne abweichendes Beschichterergebnis einsetzbar, sie erlaubt hohe Verfahrgeschwindigkeiten, sie ist ausreichend elastisch und aufgrund ihres Querschnittes auch geeignet, relativ großen Baumaterialmengen vor sich herzuschieben, sodass die Beschichtungsgeschwindigkeit insgesamt nicht negativ beeinflusst wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform bildet die nach unten weisende Spitze der Silikonaufziehlippe einen vertikal verlaufenden Abschnitt der Frontseite, d. h. an der Frontseite anliegendes Pulver wird relativ verwirbelungsfrei auf der zu beschichtenden Oberfläche abgelegt, darüber hinaus hat die so ausgebildete Spitze der Silikonaufziehlipppe die Möglichkeit, beim Auflaufen an härtere Strukturen nach hinten auszuweichen.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird in vorteilhafter Weise eine ausreichende Steifigkeit der frontseitig gerade nach unten weisenden Spitze sichergestellt.
Die Gesamthöhe der Silikonaufziehlippe wird vorteilhafter Weise zwischen 7 und 15 mm gewählt, wobei das Maß der Spitze gegenüberliegenden oberen Montageseite der Silikonaufziehlippe etwa Ihrer Höhe entspricht.
Insgesamt hat die Silikonaufziehlippe einen Querschnitt wie eine auf dem Kopf stehende „Haifisch Rückenflosse”, wobei sich in vorteilhafter Ausführungsform an die nach unten weisende Spitze der Silikonaufziehlippe ein dünner leistenartiger Abschnitt anschließen kann.
Die Silikonaufziehlippe weist eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens 200° Celsius auf.
Die Erfindung/Neuerung ist anhand einer schematischen Seitenansicht und einer schematischen Vorderansicht in den Zeichnungsfiguren 1 und 2 näher erläutert. Diese zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Silikonaufziehlippe;
2 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes einer Silikonaufziehlipppe.
Die Aansicht gemäß 1 zeigt in Querschnittsdarstellung eine Silikonaufziehlippe 1, die im Querschnitt sägezahnartig ausgebildet ist, d. h. auf ihrer beim Beschichtungsvorgang in Verfahrrichtung 2 weisenden Frontseite 3 eine Hohlkehle bildend konkav ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Rückseite 4 ausgebaucht konvex ausgebildet ist.
Die nach unten weisenden Spitze 5 der Silikonaufziehlippe 1 bildet einen unteren, vertikal verlaufenden Abschnitt 6 der Frontseite, der untere Abschnitt 7 der convexen Rückseite 4 läuft mit einem Tangentialwinkel 8 von etwa 30°–60° in die Spitze 5 hinein. Die Höhe 9 der Silikonaufziehlippe 1 beträgt zwischen 7 und 15 mm, die Breite 10 der der Spitze 5 gegenüberliegenden oberen Montageseite 11 der Silikonaufziehlippe 1 entspricht etwa Ihrer Höhe 9.
In manchen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, wenn sich an die nach unten weisende Spitze 5 der Silikonaufziehlipppe 1 ein dünner leistenartiger Abschnitt 12 anschließt, der deutlich nachgiebiger gestaltet ist, als die eigentliche Silikonaufziehlippe und einen Nachwischeffekt auf der beschichteten Oberfläche bewirkt.
Bezugszeichenliste

1: Silikonaufziehlippe
2: Verfahrrichtung
3: Frontseite
4: Rückseite
5: Spitze
6: Abschnitt
7: Abschnitt
8: Tangentialwinkel
9: Höhe
10: Breite
11: Montageseite
12: Abschnitt

Claims

Vorrichtung zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte aus pulverartigem Baumaterial unter Einbringung von Strahlungsenergie, insbesondere Lasersinter- und/oder Laserschmelzvorrichtung, mit einem Gehäuse mit einer Prozesskammer, in welcher ein Bauraum mit einer höhenverlagerbaren Bauplattform angeordnet ist, auf die ein zur Verfestigung mittels Strahlungsenergie vorgesehenes pulverartiges Baumaterial aufbringbar ist, wobei das Baumaterial in dünnen Pulverschichten durch eine Beschichtervorrichtung mit einem nach unten gerichteten, horizontal über die Bauplattform oder zuvor aufgetragene Schichten verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das nach unten gerichtete Beschichtungselement als im Querschnitt sägezahnartige Silikonaufziehlippe (1) ausgebildet ist, die auf ihrer beim Beschichtungsvorgang in Verfahrrichtung (2) weisenden Frontseite (3) eine Hohlkehle bildend zumindest bereichsweise konkav ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Rückseite (4) zumindest bereichsweise ausgebaucht konvex ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten weisende Spitze (5) der Silikonaufziehlippe (1) einen unteren, vertikal verlaufenden Abschnitt der Frontseite bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (7) der konvexen Rückseite (4) mit einem Tangentialwinkel von etwa 30°–60° in die Spitze (5) hineinläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (9) der Silikonaufziehlippe (1) zwischen 7 und 15 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (10) der der Spitze (5) gegenüberliegenden oberen Montageseite (11) der Silikonaufziehlippe (1) etwa ihrer Höhe (9) entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die nach unten weisende Spitze der Silikonaufziehlippe (1) ein dünner leistenartiger Abschnitt (12) anschließt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der leistenartige Abschnitt etwa 0,5–1 mm hoch ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonaufziehlippe (1) bis wenigstens 200°C temperaturbeständig ist.