DE102014010930A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014010930A1 DE102014010930A1 DE102014010930.5A DE102014010930A DE102014010930A1 DE 102014010930 A1 DE102014010930 A1 DE 102014010930A1 DE 102014010930 A DE102014010930 A DE 102014010930A DE 102014010930 A1 DE102014010930 A1 DE 102014010930A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- building material
- laser
- melting
- building
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 106
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 75
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 claims 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/53—Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Herstellung dreidimensionaler Objekte 2 durch sukzessives Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung 3 oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials 4, insbesondere pulverartigen Baumaterials, an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen, mit einem Gehäuse 5, mit einer Baukammer 6 innerhalb des Gehäuses 5, mit einer Tragevorrichtung 7 zum Tragen des Objektes 2 innerhalb der Baukammer 6, mit einer Baumaterialaufbringvorrichtung 8 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 4 auf eine Oberfläche sowie eine Bestrahlungseinrichtung 9 zum Bestrahlen des Aufbaumaterials 4 an den Stellen, an denen das Aufbaumaterial 4 zur Bildung des Objektes 2 verfestigt wird, wobei die Vorrichtung 1 sowohl wenigstens eine erste Baumaterialaufbringvorrichtung 8' aufweist, die als Beschichtungsvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials in Form einer dünnen Aufbaumaterialschicht zur Durchführung eines Lasersinterverfahrens (SLS-Verfahren) oder eines Laserschmelzverfahrens (SLM-Verfahren) ausgebildet ist als auch wenigstens eine zweite Baumaterialaufbringvorrichtung 8' umfasst, die als Baumaterialdüse 19, insbesondere Pulverdüse zur Durchführung eines Lasergenerierungsverfahrens ausgebildet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte durch sukzessives Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
- Vorrichtungen dieser Art, bei denen insbesondere pulverartiges Baumaterial verfestigt wird, weisen ein Gehäuse mit wenigstens einer verschließbaren Öffnung auf. Innerhalb des Gehäuses ist eine Baukammer angeordnet, in der eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes innerhalb der Baukammer höhenverstellbar angeordnet ist. Über eine Baumaterialaufbringvorrichtung wird Aufbaumaterial auf eine Oberfläche aufgebracht. Eine Bestrahlungseinrichtung dient zum Bestrahlen des Aufbaumaterials an den Stellen, an denen das Aufbaumaterial zur Bildung des Objektes verfestigt wird. Die Bestrahlungseinrichtung umfasst in der Regel einen Laser und wenigstens einen Scanner, wobei der Scanner den Strahl des Lasers prozessgesteuert an die zur Verfestigung des Baumaterials vorgesehenen Stellen des Pulverbettes lenkt.
- Dem Fachmann sind derartige Vorrichtungen als Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtungen bekannt. Werden metallische Pulvermaterialien Eingesetzt, so sind derartige Vorrichtungen geeignet, Prototypen oder auch fertige Produkte oder Teilprodukte mit hoher Präzision herzustellen.
- Darüber hinaus ist neben dem Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren (im Detail beschrieben in (Andreas Gebhardt „Rapid Prototyping, Hansaverlag 2000, ISBN-446-21242-6) auch aus derselben Quelle bekannt, dreidimensionale Objekte mittels eines Lasergenerierungsverfahrens herzustellen. Beim Verfahren des Lasergenerierungsverfahrens wird mit Hilfe eines Inertgasstromes, z. B. Argon und einer Pulverdüse gezielt feinkörniges Metallpulver auf eine Bearbeitungsstelle geleitet und dort im Focus eins Laserstrahls lokal aufgeschmolzen. Die Schichtbildung erfolgt durch Verfestigung in Folge einer Wärmeleitung in das Bauteil, sodass das Lasergenerieren ein einstufiger Prozess ist. Das dreidimensionale Bauteil entsteht durch Übereinanderlegen vieler Schichten, wobei im Prozess der Zusatzwerkstoff und eine dünne Randschicht des Substrats aufgeschmolzen und so eine schmelzmetallurgische Verbindung erzeugt werden (vergleiche Andreas Gebhardt „Rapid Prototyping" zweite völlig überarbeitete Lage Seite 339–349).
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart auszubilden, dass sie geeignet ist, mit hoher Baugeschwindigkeit dreidimensionale Objekte herzustellen, die in den erforderlichen Werkstückbereichen eine hohe Präzision und Oberflächengüte aufweisen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens zwei Baumaterialaufbringvorrichtungen umfasst, wobei wenigstens eine als Baumaterialdüse, insbesondere als Pulverdüse zur Durchführung eines Lasergenerierungsverfahrens ausgebildet ist und wenigstens eine zweite Baumaterialaufbringvorrichtung vorhanden ist, die als Beschichtungsvorrichtung zum schichtweisen Auftragen des Aufbaumaterials in Form einer dünnen Aufbaumaterialschicht zur Durchführung eines Lasersinterverfahrens oder Laserschmelzverfahrens ausgebildet ist.
- Durch die Kombination der beiden Baumaterialaufbringvorrichtungen unterschiedlicher Art ist es möglich, in ein und derselben Prozesskammer die beiden unterschiedlich ablaufenden schichtbildenden Bauprozesse durchzuführen und damit z. B. zunächst ein Teilwerkstück mit extrem hoher Genauigkeit und sehr guter Oberflächengüte herzustellen, wozu z. B. das Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren eingesetzt wird und dann auf dieses Teilwerkstück durch ein deutlich schneller ablaufendes Lasergenerierungsverfahren ein weiteres Teilwerkstück aufzubauen, bei welchem es z. B. auf die Oberflächengenauigkeit nicht so genau ankommt.
- Derartige „Hybridbauteile”, die zweistufig durch unterschiedliche Verfahren, aber zusammenhängend innerhalb einer Baukammer, d. h. ohne eigentliche Unterbrechung des Bauprozesses hergestellt werden, sind an den Stellen, wo es auf hohe Genauigkeit ankommt, mit etwas langsamerer Geschwindigkeit durch ein SLS- oder SLM-Verfahren herstellbar und können in den weiteren Teilbereichen mit hoher Baurate ausgeführt werden. Grundsätzlich ist es möglich zunächst ein SLS- oder SLM-Verfahren zur Durführung eines ersten Teilwerkstückes einzusetzen und sodann auf das erste SLM- oder SLS-Werkstückteil durch Lasergenerieren aufzusetzen oder umgekehrt. Zunächst kann auch ein Teilwerkstück durch Lasergenerieren aufgebaut werden, sodann wird dieses Teilwerkstück mit Pulver umfüllt und dann auf das Teilwerkstück und die Pulverumfüllung neues Baumaterial schichtweise aufgebracht und entsprechend verfestigt, um als zweite Stufe das SLM- oder SLS-Verfahren durchzuführen. Beide Vorgehensweisen liegen im Rahmen der Erfindung. Beide Baumaterialaufbringvorrichtungen sind derart bezogen auf die Baukammer angeordnet, dass durch sie ein Objekt in oder über der Baukammer aufbaubar ist.
- In Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine düsenartige Baumaterialeinfüllvorrichtung zur Umfüllung eines mittels eines Lasergenerierungsverfahrens zunächst hergestellten Teilobjektes mit pulverartigem Baumaterial. Eine derartige düsenartige oder mit einem sonstigen Auslass versehene Baumaterialeinfüllvorrichtung kann auch durch die Baumaterialdüse gebildet werden, die normalerweise zur Durchführung des Lasergenerierungsverfahrens dient, allerdings wird in diesem Falle keine Strahlungsenergie zugeführt, sondern nur das Pulvermaterial in Hohlräume eingedüst, die das hergestellte Teilwerkstück umgeben, sodass eine Unterlage für eine weitere Beschichtung vorhanden ist.
- Die Baumaterialdüse (nämlich in jedem Fall die zur Durchführung des Lasergenerierungsverfahrens oder auch die Düse zum Umfüllen) ist innerhalb der Prozesskammer, d. h. oberhalb der Baukammer verfahrbar, verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet.
- In Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung so aufgebaut, dass die Baumaterialdüse zur Durchführung des Lasergenerierungsverfahrens in einem Prozesskammerbereich verfahren werden kann, der neben der durch die Baukammer definierten Baufläche für das SLS- oder SLM-Verfahren liegt. Dadurch ist es möglich, ein durch Lasergenerieren hergestelltes Teilwerkstück von einem gesonderten Baubereich innerhalb der Prozesskammer in den Bereich der Baukammer zu verbringen und dort den weiteren Aufbau durch ein Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren durchzuführen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den Ansprüchen 7–14 beschrieben. Es ist ein zweistufiges Pulverdüsen-/Pulverbett-Schmelzverfahren, bei dem auf völlig unterschiedliche Weise Pulver zugeführt werden können. Wenn hier von einem zweistufigen Verfahren gesprochen wird, so ist es grundsätzlich auch möglich, nach Durchführung der beiden ersten Verfahrensschritte, z. B. Laserschmelzen – Lasergenerieren noch einmal ein Laserschmelzverfahren aufzusetzen, wozu dann das durch Lasergenerieren hergestellte Teilwerkstück wiederum mit Baumaterial umfüllt wird und ein weiterer Laserschmelzprozess begonnen wird. Beide Verfahren, nämlich das Verfahren des Lasergenerierens und des Lasersinterns oder Schmelzens werden ohne Unterbrechung als zusammenhängendes, wenigstens zweistufiges Verfahren durchgeführt. Die Steuerung beider Verfahren läuft auf Basis eines einheitlichen, zusammenhängenden Datensatzes ab, der die Daten des herzustellenden Gesamtbauteils definiert, wobei die Daten natürlich in Datenteilmengen unterteilt sein können, die an das jeweilige Verfahren angepasst sind.
- Beide Verfahren laufen in ein und derselben Schutzgasatmosphäre ab, die Schutzgasatmosphäre wird beim Übergang des einen Verfahrens (z. B. Generieren) zu einem anderen Verfahren (z. B. Lasersintern oder Laserschmelzen) vorteilhafter weise nicht unterbrochen.
- Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnungsfigur näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Anlage gemäß der Erfindung mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Baumaterialzuführvorrichtungen.
- Die in der Zeichnungsfigur dargestellte Vorrichtung
1 dient zur Herstellung dreidimensionaler Objekte2 durch Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung3 verfestigbaren Aufbaumaterials4 , insbesondere eines pulverartigen Baumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes2 entsprechenden Stellen, mit einem Gehäuse5 mit einer Baukammer6 innerhalb des Gehäuses5 , mit einer Tragevorrichtung7 zum Tragen des Objektes2 innerhalb der Baukammer6 , mit einer Baumaterialaufbringvorrichtung8 zum Aufbringen des Aufbaumaterials4 auf eine Oberfläche sowie eine Bestrahlungseinrichtung9 zum Bestrahlen des Aufbaumaterials4 an den Stellen, an denen das Aufbaumaterial4 zur Bildung des Objektes2 verfestigt wird, wobei die Bestrahlungseinrichtung9 zunächst einen ersten Laser10 und einen Scanner11 umfasst. Das Aufbaumaterial4 wird in einem neben der Baukammer6 angeordneten Dosierbehälter12 bevorratet, deren Boden13 höhenverlagerbar angeordnet ist derart, dass durch eine obere Öffnung der Dosierkammer Baumaterial4 gedrückt wird und von einem Beschichterelement14 der Baumaterialaufbringvorrichtung8 horizontal in Pfeilrichtung15 mitgenommen wird und damit auf die oberste Schicht des Baumaterials4 in der Baukammer6 aufgeschichtet wird. - Nicht benötigtes Baumaterial fällt in einen Überlaufbehälter
16 . - Mit
17 ist noch eine Prozesskammer dargestellt, in der während des Bauvorganges eine Schutzgasatmosphäre aufrecht erhalten werden kann. Dazu durchsetzt die Strahlung3 ein Fenster18 an der Oberseite der Prozesskammer. - Die vorbezeichneten Elemente sind Gegenstand einer Lasersinter- oder Laserschmelzanlage(SLS oder SLM)-Verfahren, das in der Fachwelt aus der in der Beschreibungseinleitung genannten Quelle bekannt ist.
- Zusätzlich zu der beschriebenen Baumaterialaufbringvorrichtung
8 mit dem horizontal verfahrbaren rakel- oder lippenartigen Beschichterelement14 umfasst die Vorrichtung1 wenn zusätzlich wenigstens eine zweite Baumaterialaufbringvorrichtung8' , die als Baumaterialdüse19 , insbesondere als Pulverdüse zur Durchführung eines Lasergenerierungsverfahrens ausgebildet ist, wobei dieses Merkmal beinhaltet, dass das durch die Baumaterialdüse, insbesondere Pulverdüse aufgetragene Baumaterial ebenfalls durch Strahlungsenergie verfestigt werden soll. Dies geschieht vorliegendenfall durch eine Ausbildung der Baumaterialdüse19 als sogenannten Coaxialdüsenanordnung, d. h. die Baumaterialdüse fördert zum einen Baumaterial4 aus einem Baumaterialbehälter20 und wird zum anderen von der Strahlung einer Laserquelle10' oder eines zweiten Lasers21 durchsetzt, sodass das durch die Düsenöffnung aufgetragene Pulver im Focus dieser Laserstrahlung22 auf- oder angeschmolzen werden kann. Dieser Vorgang ist als Lasergenerierungsverfahren aus der Fachliteratur bekannt. Beide Baumaterialaufbringvorrichtungen8 ,8' sind derart bezogen auf die Baukammer6 angeordnet, dass durch sie ein Objekt2 in oder über der Baukammer6 aufbaubar sind. Die düsenartige Baumaterialvorrichtung19 hat eine Doppelfunktion. Einerseits dient sie zur Umfüllung eines mittels eines Lasergenerierungsverfahrens hergestellten Teilobjektes2 mit pulverartigem Baumaterial4 , d. h. wenn das Lasergenerierungsverfahren als erstes Verfahren eingesetzt wird, dann bedarf es zum weiteren Aufbau des Objektes2 mit einem Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren das bereits hergestellte Objekt2 umgebenden Pulverbettes, das durch die Baumaterialdüsen19 eingetragen werden kann. Dazu ist die Baumaterialdüse19 innerhalb der Prozesskammer17 verfahrbar, verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet. Die Baumaterialdüse19 ist aber auch in einem Prozesskammerbereich neben der durch die Baukammer6 definierten Baufläche verfahrbar, d. h. prinzipiell ist es möglich, das Objekt2 durch ein Lasergenerierungsverfahren beispielsweise auf einer Bauplatte23 aufzubauen, die neben der Baukammer6 auf dem Prozesskammerboden24 aufliegt. Die Verfahrbarkeit der Baumaterialdüse19 ist durch die Pfeile25 dargestellt, d. h. die Baumaterialdüse19 kann nach oben und unten und in X- und X-Richtung verfahren werden. - Durch manuellen Eingriff in die Prozesskammer z. B. durch eine Gloveboxanordnung oder durch einen Roboter kann ein durch lasergenerieren hergestelltes Teilwerkstück
2' beispielsweise auf die Tragevorrichtung7 in der Baukammer gesetzt werden, dann in der beschriebenen Weise mit der Baumaterialdüse mit Baumaterial4 umfüllt werden und dann darauf als zweiter Schritt durch ein SLM oder SLS-Verfahren ein weiteres Teilwerkstück2 aufgebaut werden. - Natürlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, zunächst ein Teilwerkstück
2 durch einen SLM oder SLS-Prozess herzustellen und dann auf die Oberfläche30 des hergestellten Teilwerkstückes mit einem Lasergenerierungsverfahren in der üblichen Weise aufzusetzen. - Was das Verfahren anbelangt, so ist bedeutungsvoll, dass beide Verfahren ggf. auch in mehrfachem Wechsel – innerhalb der Vorrichtung durchgeführt werden, ohne das Verfahren zu unterbrechen. Es ist möglich, für beide Verfahren einen einheitlichen zusammenhängenden Datensatz zu verwenden, der in üblicher Weise in einem Speicher
35 der Vorrichtung abgelegt ist und durch den Prozessor36 verarbeitet wird, der seinerseits z. B. die Scanneranordnung des Scanners11 steuert und andererseits auch die Bewegung der Baumaterialdüse19 in Richtung der Pfeile25 . Der Fachmann versteht es als selbstverständlich, dass auch der Zufluss von Baumaterial4 aus dem Baumaterialbehälter20 prozessgesteuert sein muss, um das Verfahren des Lasergenerierens durchzuführen. - Beide Verfahren laufen in ein und derselben Schutzgasatmophäre ab, die beim Übergang vom Lasergenerierung zum Lasersintern oder Schmelzen und umgekehrt nicht unterbrochen wird.
- Es sei noch angemerkt, dass nicht notwendigerweise zwei Laser
10 ,21 erforderlich sind. Grundsätzlich ist es denkbar, auch die Strahlung des Lasers10 auch in die Baumaterialdüse19 einzukoppeln. - Zur Führung des Laserstrahls in die Baumaterialdüse kann ein Lichtleiter
29 eingesetzt werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Objekt
- 3
- Strahlung
- 4
- Aufbaumaterial
- 5
- Gehäuse
- 6
- Baukammer
- 7
- Tragevorrichtung
- 8
- Baumaterialaubringvorrichtung
- 9
- Bestrahlungseinrichtung
- 10
- erster Laser
- 11
- Scanner
- 12
- Dosierkammer
- 13
- Boden
- 14
- Beschichterelement
- 15
- Pfeilrichtung
- 16
- Überlaufbehälter
- 17
- Prozesskammer
- 18
- Fenster
- 19
- Baumaterialdüse
- 20
- Baumaterialbehälter
- 29
- Lichtleiter
- 30
- Oberlfäche von
2 - 35
- Speicher
- 36
- Prozessor
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Andreas Gebhardt „Rapid Prototyping, Hansaverlag 2000, ISBN-446-21242-6 [0004]
- Andreas Gebhardt „Rapid Prototyping” zweite völlig überarbeitete Lage Seite 339–349 [0004]
Claims (14)
- Vorrichtung (
1 ) zur Herstellung dreidimensionaler Objekte (2 ) durch sukzessives Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung (3 ) oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (4 ), insbesondere pulverartigen Baumaterials, an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2 ) entsprechenden Stellen, mit einem Gehäuse (5 ), mit einer Baukammer (6 ) innerhalb des Gehäuses (5 ), mit einer Tragevorrichtung (7 ) zum Tragen des Objektes (2 ) innerhalb der Baukammer (6 ), mit einer Baumaterialaufbringvorrichtung (8 ) zum Aufbringen des Aufbaumaterials (4 ) auf eine Oberfläche sowie eine Bestrahlungseinrichtung (9 ) zum Bestrahlen des Aufbaumaterials (4 ) an den Stellen, an denen das Aufbaumaterial (4 ) zur Bildung des Objektes (2 ) verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) sowohl wenigstens eine erste Baumaterialaufbringvorrichtung (8' ) aufweist, die als Beschichtungsvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials in Form einer dünnen Aufbaumaterialschicht zur Durchführung eines Lasersinterverfahrens (SLS-Verfahren) oder eines Laserschmelzverfahrens (SLM-Verfahren) ausgebildet ist als auch wenigstens eine zweite Baumaterialaufbringvorrichtung (8' ) umfasst, die als Baumaterialdüse (19 ), insbesondere Pulverdüse zur Durchführung eines Lasergenerierungsverfahrens ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Baumaterialaufbringvorrichtungen
8 ,8' derart bezogen auf die Baukammer (6 ) angeordnet sind, dass durch sie ein Objekt (2 ) in oder über der Baukammer (6 ) aufbaubar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaterialdüse (
19 ) zur Umfüllung eines mittels eines Lasergenerierungsverfahrens hergestellten Teilobjektes mit pulverartigem Baumaterial (4 ) einsetzbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaterialdüse (
19 ) innerhalb der Prozesskammer (17 ) verfahrbar, verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaterialdüse (
19 ) in einen Prozesskammerbereich neben der durch die Baukammer (6 ) definierten Baufläche verfahrbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Lasergenerieren hergestelltes Teilwerkstück (
2 ) von einem gesonderten Baubereich innerhalb der Prozesskammer in den Bereich der Baukammer (6 ) zum weiteren Aufbau durch ein Lasersinterverfahren oder ein Laserschmelzverfahren überführbar ist. - Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte (
2 ) durch sukzessives Verfestigen von Schichten oder Bereichen eines mittels elektromagnetischer Strahlung (3 ) oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (4 ) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, wobei – innerhalb einer Prozesskammer (17 ) sowohl eine Baumaterialdüse (19 ) zur Einbringung eines Pulverstrahls in einen Laserfokus zum Aufschmelzen des Pulvers zur Durchführung des Verfahrens des Lasergenerierens, – als auch eine Beschichtungseinrichtung (14 ) zum Beschichten einer dünnen Pulverschicht auf eine Unterlage zur Durchführung eines SLM (selektives Laserschmelzen) oder SLS(selektives Lasersintern)-Verfahrens vorgesehen werden, – wobei zunächst ein erstes Teilobjekt (2 ) aufgebaut wird, wozu entweder das Verfahren des Lasergenerierens oder das Verfahren des Lasersinterns oder -schmelzens eingesetzt wird und – sodann auf das erste Teilobjekt (2 ) ein weiteres Teilobjekt (2 ) aufgebaut wird, wobei das weitere Teilobjekt durch Lasersintern oder Laserschmelzen(SLS oder SLM)-Verfahren aufgebaut wird, wenn das erste Teilobjekt durch das Verfahren des Lasergenerierens aufgebaut wurde oder umgekehrt, das zweite Teilobjekt durch Lasergenerieren aufgebaut wird, wenn das erste Teilobjekt durch das Verfahren des Lasersinterns oder Laserschmelzens aufgebaut wurde. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das erste Teilobjekt (
2 ) durch das Verfahren des Lasergenerierens aufgebaut wird, sodann der Umgebungsbereich des ersten Teilobjektes mit Baumaterial befüllt wird zur Bildung eines weiteren Baumaterial (4 ) tragenden Umgebungsbereiches und sodann schichtweise auf die nach oben weisende Oberfläche (30 ) des Teilobjektes und den Umgebungsbereich pulverartiges Baumaterial (4 ) aufgetragen wird und sodann sukzessive ein Lasersinterverfahren (SLS-Verfahren) oder Laserschmelzverfahren (SLM-Verfahren) zum Aufbau des zweiten Teilobjekts (2 ) durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Lasergenerierens und das Verfahren des Lasersinterns oder -schmelzens ohne Unterbrechung als zusammenhängendes, wenigstens zweistufiges Verfahren durchgeführt werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Verfahrens des Lasergenerierens und die Steuerung des Verfahrens des Lasersinterns oder -schmelzens auf Basis eines einheitlichen, zusammenhängenden Datensatzes erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Lasergenerierens und das Verfahren des Lasersinterns oder -schmelzens in ein und derselben Schutzgasatmosphäre erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasatmosphäre beim Übergang vom Lasergenerieren zum Lasersintern oder -schmelzen oder beim Übergang des Lasersinterns oder -schmelzens zum Lasergenerieren nicht unterbrochen wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7–12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Lasergenerierens mit einer gegenüber dem Verfahren des Lasersinterns oder Laserschmelzens vergleichsweise höheren Baurate durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7–13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umfüllung des durch Lasergenerieren hergestelltes Teilobjekt (
2 ) mit pulverartigem Baumaterial (4 ) die Baumaterialdüse (19 ) verwendet wird, mit der bei gleichzeitiger Zuschaltung von Strahlungsenergie (22 ) der Lasergenerierungsprozess durchgeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014010930.5A DE102014010930A1 (de) | 2014-07-28 | 2014-07-28 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014010930.5A DE102014010930A1 (de) | 2014-07-28 | 2014-07-28 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014010930A1 true DE102014010930A1 (de) | 2016-01-28 |
Family
ID=55065164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014010930.5A Pending DE102014010930A1 (de) | 2014-07-28 | 2014-07-28 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014010930A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019007941B4 (de) | 2019-11-15 | 2023-12-21 | Frank Heimbert Kulke | Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202006016477U1 (de) * | 2006-10-24 | 2006-12-21 | Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh | Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
DE102010055201A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils |
EP2719484A1 (de) * | 2012-10-12 | 2014-04-16 | MTU Aero Engines GmbH | Bauteil und Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
-
2014
- 2014-07-28 DE DE102014010930.5A patent/DE102014010930A1/de active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202006016477U1 (de) * | 2006-10-24 | 2006-12-21 | Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh | Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
DE102010055201A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils |
EP2719484A1 (de) * | 2012-10-12 | 2014-04-16 | MTU Aero Engines GmbH | Bauteil und Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Andreas Gebhardt "Rapid Prototyping" zweite völlig überarbeitete Lage Seite 339-349 |
Andreas Gebhardt "Rapid Prototyping, Hansaverlag 2000, ISBN-446-21242-6 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019007941B4 (de) | 2019-11-15 | 2023-12-21 | Frank Heimbert Kulke | Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3225334B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum additiven herstellen zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils | |
EP3254829B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts | |
EP3285988B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts | |
EP3362259B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objekts | |
DE112013003448T5 (de) | Verfahren zum Fertigen eines dreidimensionalen Formgegenstands | |
DE102016222609A1 (de) | Vorrichtung zur dreidimensionalen Modellierung, Verfahren, Programm und Speichermedium für die dreidimensionale Modellierung | |
EP3372404B1 (de) | Vorrichtung zur additiven herstellung dreidimensionaler objekte | |
EP3085519A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts | |
DE102018202506A1 (de) | Additives Herstellverfahren mit kontrollierter Verfestigung und zugehörige Vorrichtung | |
DE102017213720A1 (de) | Optimiertes Segmentierungsverfahren | |
EP2502730A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Schichtbauweise | |
EP3579998B1 (de) | Erhöhung der oberflächenqualität | |
EP3579996A1 (de) | Belichtungsstrategie in mehrstrahl-am-systemen | |
EP3297813B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts | |
EP3335858A1 (de) | Verfahren zur additiven herstellung eines dreidimensionalen objekts | |
WO2017153187A1 (de) | Generatives schichtbauverfahren mit verbesserter detailauflösung und vorrichtung zur durchführung desselben | |
DE102017201084A1 (de) | Verfahren zur additiven Herstellung und Beschichtungsvorrichtung | |
WO2018210436A1 (de) | Optimierung des energieeintrags im downskin | |
WO2024104902A1 (de) | Verfahren zur bereitstellung einer verfahrensanweisung für die additive fertigung mittels machinellen lernens | |
DE102017207832A1 (de) | Positionsspezifischer Energieeintrag | |
EP2857177A1 (de) | Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP3826824A1 (de) | Additive herstellvorrichtung und zugeordnetes additives herstellverfahren | |
DE102014010930A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte | |
DE102018125853A1 (de) | Vorrichtung zur additiven Fertigung | |
DE102017122088A1 (de) | Additives Fertigungsverfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22F0003105000 Ipc: B22F0012550000 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CONCEPT LASER GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CL SCHUTZRECHTSVERWALTUNGS GMBH, 96215 LICHTENFELS, DE |