DE102016203617A1

DE102016203617A1 - Partikelabscheideeinrichtung für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts

Info

Publication number: DE102016203617A1
Application number: DE102016203617.3A
Authority: DE
Inventors: Jochen Philippi
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Eine Partikelabscheideeinrichtung (100) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen mit mindestens einer Abscheideelektrode (101), welche im Betrieb mit elektrischer Spannung (V1) gegenüber einem Baufeld (8) beaufschlagt ist. Die Abscheideelektrode (101) und die elektrische Spannung (V1) sind ausgebildet, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld (8) freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase in Richtung zur Abscheideelektrode (101) zu beschleunigen und an dieser abzuscheiden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Partikelabscheideeinrichtung, die in einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen von Aufbaumaterial Verwendung findet, eine derartige Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts, ein Verfahren zum Abscheiden von Partikeln in einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Abreinigen einer Abscheideelektrode einer Partikelabscheideeinrichtung.
Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials werden beispielsweise beim Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Additive Manufacturing verwendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist als ”Selektives Lasersintern” oder ”Selektives Laserschmelzen” bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials auf ein Baufeld aufgebracht und das Aufbaumaterial in jeder Schicht durch selektives Bestrahlen mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt, d. h. das Aufbaumaterial wird an diesen Stellen an- oder aufgeschmolzen und erstarrt unter Bildung eines Materialverbundes. Als Verfestigungsstelle wird dabei ein Ort in einer Pulverschicht, der diesem Prozess unterzogen wird, d. h. an dem das An- oder Aufschmelzen (aktuell) erfolgt, bezeichnet.
Die Druckschrift DE 195 14 740 C1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels selektiven Lasersinterns oder selektiven Laserschmelzens sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Beim Verfestigen von Aufbaumaterial entstehen je nach Art des verwendeten Aufbaumaterials, insbesondere beim Sintern oder Schmelzen von Metallpulver, Spratzer. Bei der Bildung von Spratzern wird Material aus der Verfestigungsstelle herausgerissen, d. h. es werden Partikel vom Baufeld freigesetzt. Auch andere Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase können an der Verfestigungsstelle vom Baufeld freigesetzt werden. Freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase lagern sich in der Vorrichtung, insbesondere auf dem Baufeld, wieder ab und führen so zu Verschmutzungen und Störungen des Betriebs der Vorrichtung. Vom Baufeld freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase führen darüber hinaus zu einer teilweisen Absorption und/oder teilweisen Streuung und damit zu einem teilweisen Verlust der zu dessen selektiven Verfestigung auf das Aufbaumaterial gerichteten Strahlung.
Heutzutage werden die oben beschriebenen störenden Partikel, Aerosole bzw. Gase mittels einer Gasströmung abgeführt, die über das Aufbaumaterial geleitet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative und/oder verbesserte Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts bereitzustellen. Dadurch werden Fehler im hergestellten Objekt und Störungen des Betriebs der Vorrichtung vermieden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Partikelabscheideeinrichtung gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9, ein Verfahren zum Abscheiden von Partikeln gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren zum Abreinigen einer Abscheideelektrode gemäß Anspruch 15. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die in den Unteransprüchen zu einer Anspruchskategorie genannten Merkmale und die auf den zu einer Anspruchskategorie gehörigen Gegenstand bezogenen, weiter unten in der Beschreibung angeführten Merkmale können auch als Weiterbildung des Gegenstands jeder anderen Anspruchskategorie verstanden werden.
Bei der erfindungsgemäßen Partikelabscheideeinrichtung handelt es sich um eine Partikelabscheideeinrichtung für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Die Vorrichtung weist einen Bauraum auf, in welchem ein Baufeld vorgesehen ist und in welchem das Objekt durch selektives Verfestigen von Aufbaumaterial aufzubauen ist. Die Partikelabscheideeinrichtung weist mindestens eine Abscheideelektrode auf, welche im Betrieb mit elektrischer Spannung V₁ gegenüber dem Baufeld beaufschlagt ist. Die Abscheideelektrode und die elektrische Spannung V₁ sind ausgebildet, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode zu beschleunigen und an dieser abzuscheiden. Durch die erfindungsgemäße Partikelabscheideeinrichtung können beispielsweise Verschmutzungen der Vorrichtung, insbesondere Verschmutzungen des Baufelds, vermieden werden.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Abscheideelektrode ausgebildet, über das Baufeld bewegt zu werden, bevorzugt in einem im Wesentlichen konstanten Abstand vom Baufeld über das Baufeld bewegt zu werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass sich die Abscheideelektrode stets in der Nähe der Stelle des Baufelds, an der Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase freigesetzt werden, befindet, was deren effektive Abscheidung an der Abscheideelektrode vereinfacht.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Abscheideelektrode draht- oder stabförmig und erstreckt sich bevorzugt im Wesentlichen in einer zum Baufeld parallelen Richtung. In der Nähe einer draht- oder stabförmigen Elektrode lassen sich beispielsweise hohe elektrische Felder und damit große Anziehungskräfte auf elektrostatisch geladene Partikel erzielen, sodass sich auch schwere Partikel an der Abscheideelektrode abscheiden lassen. Durch eine zum Baufeld parallele Anordnung der Abscheideelektrode wird beispielsweise erreicht, dass entlang der Abscheideelektrode ein konstantes elektrisches Feld auf das Baufeld wirkt, sodass die Abscheidung von vom Baufeld freigesetzten Partikeln und/oder Aerosolen und/oder Gasen über die gesamte Länge der Abscheideelektrode möglich ist.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Abscheideelektrode eine gitterförmige Anordnung draht- oder stabförmiger Einzelelemente auf. Im Falle einer gitterförmigen Anordnung ist beispielsweise der Raumbereich, aus dem Partikel abgeschieden werden können, größer als bei einer einzelnen draht- oder stabförmigen Abscheideelektrode.
Vorzugsweise weist die Partikelabscheideeinrichtung weiter mindestens eine Wanne, die bevorzugt aus metallischem Material besteht, auf.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Wanne ausgebildet, das Baufeld gegenüber der mindestens einen Abscheideelektrode abzuschirmen und von der Abscheideelektrode abfallende Partikel aufzufangen, wobei die mindestens eine Wanne mit elektrischer Spannung V₂ gegenüber dem Baufeld beaufschlagt ist und wobei für die Absolutbeträge von V₁ und V₂ gilt: 0 ≤ |V₂| < |V₁|. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass nur Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase, die vom Baufeld freigesetzt werden, abgeschieden werden und dass die Abscheidung an der Abscheideelektrode und nicht an der Wanne stattfindet und dass an der Abscheideelektrode abgeschiedene Partikel nicht auf das Baufeld fallen und dieses verschmutzen, wenn sie sich wieder von der Abscheideelektrode lösen.
Vorzugsweise ist die Partikelabscheideeinrichtung so ausgebildet, dass Aufbaumaterial im Baufeld nicht in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode beschleunigt wird. Geeignete Maßnahmen hierzu werden weiter unten ausgeführt. Dadurch wird beispielsweise sichergestellt, dass in der Schicht des aufgetragenen Aufbaumaterials keine Verwirbelungen und Unebenheiten durch die Wirkung des von der Partikelabscheideeinrichtung erzeugten elektrischen Felds erzeugt werden bzw. dass von der Partikelabscheideeinrichtung kein Aufbaumaterial aus der Schicht abgetragen wird.
Vorzugsweise weist die Partikelabscheideeinrichtung weiter einen Ionisator, insbesondere mindestens eine Ionisationselektrode, auf. Der Ionisator ist dabei ausgebildet, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase derart elektrostatisch aufzuladen, dass sie in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode beschleunigt werden. Dadurch lassen sich beispielsweise auch schwere abzuscheidende Partikel effektiv mit der elektrostatischen Aufladung versehen, die nötig ist, um diese Partikel im elektrischen Feld, das an der Abscheideelektrode erzeugt wird, zu beschleunigen und an der Abscheideelektrode abzuscheiden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Die Vorrichtung weist einen Bauraum auf, in welchem ein Baufeld vorgesehen ist und in welchem das Objekt durch selektives Verfestigen von Aufbaumaterial aufzubauen ist. Die Vorrichtung weist mindestens eine erfindungsgemäße Partikelabscheideeinrichtung auf. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung treten beispielsweise Verschmutzungen, insbesondere Verschmutzungen des Baufelds, in geringem Ausmaß oder gar nicht auf.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung weiter einen Beschichter zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumaterials auf das Baufeld auf. Der Beschichter ist zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumaterials über das Baufeld bewegbar. Bevorzugt ist die mindestens eine Partikelabscheideeinrichtung an dem Beschichter temporär oder dauerhaft befestigt, sodass die Partikelabscheideeinrichtung und der Beschichter in ihrer Bewegung miteinander gekoppelt sind. Dadurch kann beispielsweise die Partikelabscheideeinrichtung stets in der Nähe der Stelle des Baufelds, an der Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase freigesetzt werden, sein, ohne dass für die Partikelabscheideeinrichtung ein eigener Antrieb vorgesehen werden muss.
Vorzugsweise weist der Beschichter mindestens eine Aufladeelektrode, insbesondere mindestens eine bürstenförmige Aufladeelektrode, auf. Die mindestens eine Aufladeelektrode ist so ausgebildet, dass sie bei der Bewegung des Beschichters über das Baufeld mit dem Aufbaumaterial in einer elektrisch leitenden Verbindung steht. Die mindestens eine Aufladeelektrode ist bevorzugt ausgebildet, zumindest die Oberfläche des Aufbaumaterials im Baufeld elektrostatisch so aufzuladen, dass vom Baufeld freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase derart elektrostatisch aufgeladen sind, dass sie im Betrieb der Partikelabscheideeinrichtung in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode beschleunigt werden. Mittels einer mit dem Aufbaumaterial in elektrisch leitender Verbindung stehender Aufladeelektrode lässt sich beispielsweise die elektrostatische Aufladung vom Baufeld freigesetzter Partikel auf einfachere Art und unter Einsatz geringerer elektrischer Spannungen realisieren als mittels anderer Ionisierungstechniken wie der Verwendung einer Sprühkathode.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Abscheiden von Partikeln in einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Die Vorrichtung weist einen Bauraum auf, in welchem ein Baufeld vorgesehen ist und in welchem das Objekt durch selektives Verfestigen von Aufbaumaterial aufzubauen ist. Die Vorrichtung weist mindestens eine Partikelabscheidevorrichtung auf. Die mindestens eine Partikelabscheideeinrichtung weist mindestens eine Abscheideelektrode auf, welche im Betrieb mit elektrischer Spannung V₁ gegenüber dem Baufeld beaufschlagt wird. Die mindestens eine Abscheideelektrode und die elektrische Spannung V₁ werden ausgebildet, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase in Richtung zur Abscheideelektrode zu beschleunigen und an dieser abzuscheiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden beispielsweise Verschmutzungen der Vorrichtung, insbesondere Verschmutzungen des Baufelds, vermieden.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt, dass das Baufeld gegenüber der mindestens einen Abscheideelektrode derart abgeschirmt wird, dass Aufbaumaterial im Baufeld nicht in Richtung zur Abscheideelektrode beschleunigt wird, wozu bevorzugt die Partikelabscheideeinrichtung eine Wanne aufweist und die Wanne mit elektrischer Spannung V₂ gegenüber dem Baufeld beaufschlagt wird. Dadurch wird beispielsweise sichergestellt, dass in der Schicht des aufgetragenen Aufbaumaterials keine Verwirbelungen und Unebenheiten durch die Wirkung des von der Partikelabscheideeinrichtung erzeugten elektrischen Felds erzeugt werden bzw. dass von der Partikelabscheideeinrichtung Aufbaumaterial aus der Schicht abgetragen wird.
Vorzugsweise wird die Partikelabscheideeinrichtung so über das Baufeld bewegt, dass sie dem Bereich, in dem sich die Verfestigungsstelle befindet, nachgeführt wird. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass sich die Partikelabscheideeinrichtung stets in der Nähe der Stelle, an der Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase vom Baufeld freigesetzt werden, befindet, was eine effektive Abscheidung an der Abscheideelektrode ermöglicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abreinigen einer Abscheideelektrode einer erfindungsgemäßen Partikelabscheideeinrichtung wird die Abscheideelektrode in eine Rüttelbewegung versetzt und/oder es wird zwischen der Abscheideelektrode und der Wanne eine Wechselspannung angelegt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Abscheideelektrode in kontrollierter Weise von Partikeln, die sich an der Abscheideelektrode abgeschieden haben, zu befreien, um die Abscheidung weiterer Partikel zu ermöglichen.
Es sei noch bemerkt, dass durch die erfindungsgemäße Partikelabscheideeinrichtung eine Kraft auf die oben einzeln benannten störenden Partikel, Aerosole bzw. Gase etc. ausgeübt wird, die diese in eine prinzipielle Wirkrichtung der Partikelabscheideeinrichtung bewegen. Diese prinzipielle Wirkrichtung kann von der Position bzw. Bewegungsgeschwindigkeit bzw. der Geometrie der Partikelabscheideeinrichtung abhängen. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Richtung des selektiven Verfestigens des Aufbaumaterials in Abhängigkeit von dieser prinzipiellen Wirkrichtung zu definieren. Bevorzugt wird diese Richtung des selektiven Verfestigens im Wesentlichen parallel zum Baufeld und im Wesentlichen senkrecht zur prinzipiellen Wirkrichtung der Partikelabscheideeinrichtung definiert. Beispielsweise kann bei einer im Wesentlichen geradlinig ausgebildeten Partikelabscheideeinrichtung näherungsweise angenommen werden, dass ihre prinzipielle Wirkrichtung senkrecht zu ihrem Längsverlauf verläuft. Entsprechend würde die Richtung des selektiven Verfestigens hier bevorzugt parallel zum Baufeld und auch parallel zum Längsverlauf der Partikelabscheideeinrichtung eingestellt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die von der Partikelabscheideeinrichtung ausgeübte Kraft auf störende Partikel, Aerosole bzw. Gase etc. entlang des Richtungsverlaufs des selektiven Verfestigens im Wesentlichen immer gleich groß bleibt. Ist ein genaues Einhalten dieser bevorzugt angewandten Regel nicht durchgängig immer möglich, da andere Notwendigkeiten die Wahl der Richtung des selektiven Verfestigens beeinflussen, so gilt bevorzugt dennoch, dass es bevorzugt ist, eine Richtungskomponente gegen die prinzipielle Wirkrichtung der Partikelabscheideeinrichtung zuzulassen, da dann die oben genannten störenden Stoffe gegen die Richtung des selektiven Verfestigens abgeführt würden und somit geringere Störeinflüsse auf das Verfestigen ausüben können. Allgemein ist es außerdem bevorzugt, das selektive Verfestigen nur bis zu einem vordefinierten Höchstabstand von der Partikelabscheideeinrichtung zuzulassen bzw. von einer Anzahl von Referenzorten auf der Partikelabscheideeinrichtung. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden, dass das selektive Verfestigen außerhalb des maximal effektiven Wirkungsbereichs der Partikelabscheideeinrichtung stattfindet und die Entfernung der oben genannten störenden Stoffe nicht mehr effektiv genug durchgeführt werden könnte.
Es versteht sich von selbst, dass innerhalb des Bauraums eine Atmosphäre (etwa durch Schutzgas) erzeugt werden muss, die den im Bauraum vorherrschenden (aufgrund der Erfindung potenziell recht hohen) elektrischen Spannungen Rechnung trägt. Gleiches gilt für das Sicherheitssystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen für die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 ist eine schematische und im vertikalen Schnitt dargestellte Ansicht einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte schematische und im vertikalen Schnitt dargestellte Ansicht der in 1 dargestellten Partikelabscheideeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische im vertikalen Schnitt dargestellte Ansicht der Partikelabscheideeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Schnittebene, die normal auf die für die 1 und 2 verwendete Schnittebene steht, gewählt wurde.
4 ist eine schematische im vertikalen Schnitt dargestellte Ansicht einer Partikelabscheideeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische im Schnitt dargestellte Ansicht der Partikelabscheideeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in die das elektrische Feld in der Umgebung der Partikelabscheideeinrichtung schematisch eingezeichnet ist.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 zum Herstellen eines Objekts 2.
Die Vorrichtung 1 enthält eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4. In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Wandung 6 angeordnet. In dem Behälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger 10 angeordnet, an dem eine Grundplatte 11 angebracht ist, die den Behälter 5 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 11 kann eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein, die an dem Träger 10 befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger 10 gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte 11 noch eine Bauplattform 12 angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 11 selbst aufgebaut werden, die dann als Bauplattform dient. In 1 ist das aufzubauende Objekt 2 in einem Zwischenzustand dargestellt. Es besteht aus mehreren verfestigten Schichten und wird von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13 umgeben. Der Bereich der Vorrichtung 1, in dem das Objekt 2 aufzubauen ist, wird im Allgemeinen als ”Bauraum” bezeichnet. In der in 1 dargestellten Vorrichtung ist der Bauraum der Raum innerhalb der Wandung 6 des Behälters 5 und wird nach unten durch die Grundplatte 11 abgeschlossen.
Die Vorrichtung 1 enthält weiter einen Vorratsbehälter 14 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial 15 und einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter 16 zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials 15 auf ein Baufeld 8 in der Arbeitsebene 7. An ihrer Oberseite enthält die Wandung 4 der Prozesskammer 3 ein Einkoppelfenster 25 zum Einkoppeln der Strahlung, die zum Verfestigen des Aufbaumaterials 15 dient, in die Prozesskammer 3.
Die Vorrichtung 1 enthält ferner eine Bestrahlungseinrichtung 20 mit einem Laser 21, der einen Laserstrahl 22 erzeugt, der über eine Umlenkeinrichtung 23 umgelenkt und durch eine Fokussiereinrichtung 24 über das Einkoppelfenster 25 auf das Baufeld 8 in der Arbeitsebene 7 fokussiert wird.
Ferner enthält die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 29 kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird.
Die Vorrichtung 1 ist ferner mit einer Partikelabscheideeinrichtung 100 ausgestattet, welche sich innerhalb der Prozesskammer 3 oberhalb des Baufelds 8 befindet.
Bevorzugt ist die Partikelabscheideeinrichtung 100 parallel zum Baufeld 8 bewegbar, insbesondere in der horizontalen Richtung H hin und her bewegbar. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Partikelabscheideeinrichtung 100 ortsfest im Inneren der Prozesskammer 3 angebracht ist.
In 2 und 3 ist die Partikelabscheideeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Partikelabscheideeinrichtung 100 weist mehrere Abscheideelektroden 101, die bevorzugt aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, sehr bevorzugt aus einem metallischen Material, bestehen, auf. Die Abscheideelektroden 101 sind draht- oder stabförmig und in unterschiedlichen Abständen vom Baufeld 8 sowie im Wesentlichen parallel zum Baufeld 8 verlaufend übereinander angeordnet. Die Abscheideelektroden 101 sind so ausgebildet, dass sie im Betrieb mit elektrischer Spannung gegenüber dem Baufeld 8 beaufschlagbar sind, damit vom Baufeld 8 an einer Verfestigungsstelle freigesetzte Partikel an den Abscheideelektroden abgeschieden werden. Die elektrischen Leitungen, über die die Abscheideelektroden 101 an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen sind, sowie die Spannungsquelle sind der Übersichtlichkeit halber in den bis nicht eingezeichnet.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, alle Abscheideelektroden mit derselben elektrischen Spannung (V₁) gegenüber dem Baufeld 8 zu beaufschlagen, es kann im Rahmen der Erfindung jedoch auch vorgesehen sein, die Abscheideelektroden 101 mit zumindest teilweise verschiedenen elektrischen Spannungen gegenüber dem Baufeld 8 zu beaufschlagen. So kann es beispielsweise im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, die dem Baufeld 8 am nächsten liegende (”unterste”) Abscheideelektrode 101 mit einer elektrischen Spannung V₁ zu beaufschlagen und alle übrigen Abscheideelektroden 101 mit einer elektrischen Spannung V₁', die sich von V₁ unterscheidet, zu beaufschlagen, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, in dem Verunreinigungen, die sich knapp oberhalb des Baufelds 8 befinden, in Richtung zu einer Abscheideelektrode 101 beschleunigt werden, ohne dass Aufbaumaterial 15 aus der auf das Baufeld aufgebrachten Schicht abgesaugt wird (vgl. die in 3 eingezeichneten elektrischen Spannungen).
Es sind im Rahmen der Erfindung Ausführungsbeispiele möglich, bei denen nur eine draht- oder stabförmige Elektrode 101 vorgesehen ist. Es sind im Rahmen der Erfindung auch Ausführungsbeispiele möglich, bei denen als Abscheideelektroden 101 eine oder mehrere gitterförmige Anordnungen von draht- oder stabförmigen Elementen, die bevorzugt parallel zum Baufeld 8 angeordnet sind, vorgesehen sind. Auch Ausführungsbeispiele mit einer oder mehreren plattenförmigen Abscheideelektroden 101 sind im Rahmen der Erfindung möglich.
3 ist zu entnehmen, dass die Länge der draht- oder stabförmigen Abscheideelektroden 101 im Wesentlichen gleich wie die Breite des Baufelds 8 ist, sodass die Abscheideelektroden 101 die gesamte Breite des Baufelds 8 überspannen. Es sind im Rahmen der Erfindung auch Ausführungsbeispiele möglich, bei denen die Abscheideelektroden 101 nur einen Teil der Breite des Baufelds 8 überspannen oder bei denen die Abscheideelektroden 101 eine Länge aufweisen, die größer ist als die Breite des Baufelds 8.
Die Partikelabscheideeinrichtung 100 weist bevorzugt eine zwischen der untersten der Abscheideelektroden 101 und dem Baufeld 8 angeordnete, aus einem elektrisch leitfähigen Material, bevorzugt aus einem metallischen Material, bestehende Wanne 102 zum Auffangen von von den Abscheideelektroden 101 abfallenden Partikeln und zum Abschirmen des Baufelds 8 gegenüber den Abscheideelektroden 101 auf, sodass einerseits von den Abscheideelektroden 101 abfallendes Material auf die Wanne 102 und nicht auf das Baufeld 8 fallen und andererseits nur Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase, die knapp oberhalb, beispielsweise einige Millimeter oberhalb des Baufelds, sind, in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 beschleunigt werden und kein unverfestigtes Aufbaumaterial 15 aus dem Baufeld 8 herausgerissen und in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 beschleunigt (”abgesaugt”) wird. Bevorzugt ist die Wanne 102 mit elektrischer Spannung V₂ gegenüber dem Baufeld 8 beaufschlagbar. Die elektrischen Leitungen, mit denen die Wanne mit einer elektrischen Spannungsquelle oder mit der Erdung verbunden ist, ist der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt. Die Wanne 102 ist knapp oberhalb des Baufelds 8, beispielsweise wenige Millimeter vom Baufeld 8 entfernt, angeordnet.
Optional weist die Partikelabscheideeinrichtung 100 ein Abschirmblech 103, das insbesondere ein metallisches Blech ist, auf. Das Abschirmblech schirmt einen Teil der Umgebung der Partikelabscheideeinrichtung gegen das an den Abscheideelektroden 101 erzeugte elektrische Feld ab. Das Abschirmblech 103 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge der Abscheideelektroden 101. In der in 2 gezeigten Ausführungsform weist das Abschirmblech 103 eine senkrechte Seitenwand und eine waagrechte obere Wand auf, sodass es den in 2 linken und oberen Teil der Umgebung der Partikelabscheideeinrichtung 100 abschirmt. Darüber hinaus hat das Abschirmblech 103 die Funktion, Partikel, die in Richtung der Abscheideelektroden 101 beschleunigt, aber nicht an den Abscheideelektroden 101 abgeschieden werden, zumindest teilweise aufzufangen. Das Abschirmblech 103 wird bevorzugt so positioniert, dass die aufgefangenen Partikel auf die Wanne 102 fallen, wenn sie vom Abschirmblech 103 herabfallen.
In den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Wanne 102 die Form einer im Wesentlichen ebenen, im Wesentlichen parallel zum Baufeld 8 angeordneten Platte auf. Im Rahmen der Erfindung sind Ausführungsbeispiele möglich, bei denen die Wanne eine gekrümmte Form, beispielsweise eine rinnenartig gekrümmte (in Richtung vom Baufeld 8 zur Wanne 102 gesehen konvexe) Form, oder eine Form mit hochgezogenen Rändern aufweist.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Partikelabscheideeinrichtung 100 zusätzlich einen Ionisator 105 zum elektrostatischen Aufladen von an der Verfestigungsstelle vom Baufeld 8 freigesetzten Partikeln und/oder Aerosolen und/oder Gasen, sodass diese Partikel und/oder Aerosolteilchen und/oder Gasteilchen eine elektrostatische Ladung q aufweisen, die dazu führt, dass in dem an den Abscheideelektroden 101 aufgebauten elektrischen Feld eine Kraft auf sie wirkt und sie in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 beschleunigt werden, wobei die Beschleunigung in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 bevorzugt größer als die Erdbeschleunigung ist, insbesondere ein Vielfaches der Erdbeschleunigung beträgt. Bei dem Ionisator kann es sich zum Beispiel um eine Ionisationselektrode, insbesondere um eine Sprühkathode mit einer elektrischen Spannung gegenüber dem Baufeld 8 mit einem Absolutbetrag von typischerweise mindestens 10 kV handeln. Die elektrische Leitung, mit der der Ionisator 105 mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist, ist der Übersichtlichkeit halber in 4 nicht gezeigt.
Vorzugsweise wird alternativ oder zusätzlich zur Ionisation der an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld 8 freigesetzten Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase mittels eines Ionisators zumindest die Oberfläche der auf das Baufeld 8 aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials 15 elektrostatisch aufgeladen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in der Vorrichtung 1 eine Aufladeelektrode 104 (1) vorgesehen ist, welche mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist und mit einer aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials in elektrisch leitende Verbindung gebracht wird. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Beschichter 16 mindestens eine bürstenförmige Aufladeelektrode 104 auf, welche ausgebildet ist, während des Aufbringens einer Schicht das Aufbaumaterial 15 zu berühren.
Die elektrischen Spannungen V₁ und V₂, mit denen die Abscheideelektroden 101 bzw. die Wanne 102 gegenüber dem Baufeld 8 beaufschlagt werden, werden dabei bevorzugt so eingestellt, dass die Abscheideelektroden 101 durch Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle auf einem elektrischen Potential von mindestens +100 V, bevorzugt mindestens +1000 V, weiter bevorzugt mindestens +5000 V, gegenüber der Erdung sind, die bürstenförmige Aufladeelektrode 104 durch Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle auf einem elektrischen Potential von –10 V oder darunter, bevorzugt –100 V oder darunter, weiter bevorzugt –500 V oder darunter, ist und die Wanne 102 mit der Erdung verbunden wird. Bei einer elektrischen Spannungsquelle kann es sich beispielsweise um ein hinsichtlich dessen Ausgangsspannung einstellbares Netzgerät handeln.
Insbesondere wenn das Aufbaumaterial 15 hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Aufbaumaterial 15 ein Pulver ist, welches ein Metall und/oder Graphit enthält, kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel das im Behälter 5 befindliche Aufbaumaterial 15 mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden, beispielsweise indem eine Bauplattform 12 und/oder ein Träger 11 aus elektrisch leitfähigem Material vorgesehen und mittels einer Leitung mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden wird, sodass vom Baufeld 8 freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase eine elektrostatische Ladung aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, auf Einrichtungen zum elektrostatischen Aufladen von vom Baufeld 8 freigesetzten Partikeln und/oder Aerosolen und/oder Gasen zu verzichten und die vom Baufeld 8 freigesetzten Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase aufgrund der in diesen durch das an den Abscheideelektroden 101 aufgebaute elektrische Feld auftretenden Influenz in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 zu beschleunigen und an diesen abzuscheiden.
Die Vorrichtung 1 kann eine Positioniereinrichtung, beispielsweise einen oder mehrere Linearantriebe oder einen Tripod, zum Bewegen der Abscheideelektroden 101 über das Baufeld 8 aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Abscheideelektroden 101 und dem Baufeld 8 während dieser Bewegung bevorzugt konstant ist.
Es kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Abscheideelektroden 101 oder die gesamte Partikelabscheideeinrichtung 100 am Beschichter 16 befestigt sind, sodass sie sich im Betrieb gemeinsam mit dem Beschichter 16 über das Baufeld 8 bewegen. Bevorzugt erfolgt das Verfestigen von Aufbaumaterial 15, während die selektiv zu verfestigende Schicht des Aufbaumaterials 15 auf das Baufeld 8 aufgetragen wird, und zwar derart, dass sich die Abscheideelektroden 101 stets in der Nähe der jeweiligen Verfestigungsstelle über dem Baufeld 8 befinden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Partikelabscheideeinrichtung 100 mit drahtförmigen Abscheideelektroden 101, die sich über die gesamte Breite des Baufelds 8 erstrecken, derart am Beschichter 16 befestigt, dass der Laserstrahl 22 zum Verfestigen von Aufbaumaterial 15 zwischen der Partikelabscheideeinrichtung 100 und dem Beschichter 16 hindurchtritt.
Im Betrieb wird zunächst zum Aufbringen einer Pulverschicht der Träger 10 um eine Höhe abgesenkt, die bevorzugt der gewünschten Dicke der Schicht des Aufbaumaterials 15 entspricht. Unter Verwendung des Beschichters 16 wird nun eine Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials 15 aufgetragen. Die Aufbringung erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts 2, vorzugsweise über das gesamte Baufeld 8. Anschließend wird der Querschnitt des Objekts 2 von dem Laserstrahl 22 abgetastet, sodass das pulverförmige Aufbaumaterial 15 an diesen Stellen verfestigt wird. Die Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt 2 fertiggestellt ist und aus dem Behälter 5 entnommen werden kann.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Prozesskammer 3 während der Herstellung des Objekts 2 mit einem Schutzgas, beispielsweise mit Stickstoff und/oder einem Edelgas, insbesondere Argon, gefüllt ist oder von einem Schutzgas durchströmt wird. Eine solche Durchströmung erfolgt bevorzugt in einer zur Bewegungsrichtung der Partikelabscheideeinrichtung 100 nicht parallelen Strömungsrichtung, d. h. unter einem Winkel ungleich 0° bzw. 180°, bevorzugt in einem von diesen beiden Winkeln um mindestens 30° abweichenden Winkel. Besonders bevorzugt beträgt dieser Winkel näherungsweise 90°.
Während des Verfestigens des pulverförmigen Aufbaumaterials an den entsprechenden Stellen werden die Abscheideelektroden 101 der Partikelabscheideeinrichtung 100 mit elektrischer Spannung V₁ gegenüber dem Baufeld 8 beaufschlagt. Vorzugsweise wird das von den Abscheideelektroden 101 abfallende Material in der Wanne 102 aufgefangen. Vorzugsweise wird mit der Wanne das Baufeld 8 gegenüber den Abscheideelektroden 101 abgeschirmt; die Wanne 102 wird mit elektrischer Spannung V₂ gegenüber dem Baufeld 8 beaufschlagt.
Vorzugsweise wird zumindest die Oberfläche der auf das Baufeld 8 aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials 15 elektrostatisch aufgeladen.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel werden die Abscheideelektroden 101 mit einer Spannungsquelle von +1000 V gegenüber der Erdung verbunden, die Wanne 102 geerdet und die die Oberfläche der auf das Baufeld 8 aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials 15 berührende bürstenförmige Aufladeelektrode 104 mit einer Spannungsquelle von –100 V gegenüber der Erdung verbunden. An einer Verfestigungsstelle des Baufelds 8 freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase werden in Richtung zu den Abscheideelektroden beschleunigt und an diesen abgeschieden. Dadurch werden beispielsweise Verunreinigungen in der Prozesskammer angebrachter Bauteile und des Baufelds 8 verringert oder vermieden. Auch große und schwere Partikel können abgeschieden werden. Außerdem werden dadurch Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase rasch aus dem Bereich der Prozesskammer, durch den die Strahlung hindurchtreten muss, um auf das Baufeld 8 zu gelangen, abgeführt.
In 5 sind die Partikelabscheideeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassend fünf drahtförmige Abscheideelektroden 101 und die Wanne 102 sowie das elektrische Feld, das durch die elektrischen Spannungen zwischen Abscheideelektroden 101, Wanne 102 und der Oberfläche der auf das Baufeld 8 aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials 15 erzeugt wird, dargestellt. Die Wanne 102 weist hochgezogene Ränder auf. Die eingezeichneten Pfeile 202 zeigen dabei schematisch an den jeweiligen Stellen durch die Pfeillänge die Stärke und durch die Pfeilrichtung die Richtung des elektrischen Felds an. Das elektrische Feld wurde nach einer Finite-Elemente-Methode berechnet, wobei dieser Berechnung zugrunde liegt, dass die Wanne 102 geerdet ist, die elektrische Spannung zwischen den Abscheideelektroden 101 und der Wanne 1000 V beträgt, die elektrische Spannung zwischen der Oberfläche der auf das Baufeld 8 aufgebrachten Schicht des Aufbaumaterials 15 und der Wanne –100 V beträgt, sodass gilt: V₁ = 1100 V und V₂ = 100 V, und sich in der Prozesskammer Luft unter Atmosphärendruck befindet.
Vorzugsweise werden die Abscheideelektroden 101 (oder die gesamte Partikelabscheideeinrichtung 100) im Betrieb mittels geeigneter Antriebe derart über das Baufeld 8 bewegt, dass sich die Abscheideelektroden 101 in der Nähe der jeweiligen Verfestigungsstelle befinden, sodass an der Verfestigungsstelle vom Baufeld 8 freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase unmittelbar nachdem sie freigesetzt worden sind in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 beschleunigt und an diesen abgeschieden werden, d. h. die Abscheideelektroden 101 (oder die gesamte Partikelabscheideeinrichtung 100) werden dem Bereich, in dem sich die aktuelle Verfestigungsstelle befindet, nachgeführt.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Abtastung des Baufelds 8 mittels Laserstrahl 22 zumindest in Teilbereichen des Baufelds 8 im Wesentlichen in einer Abtastrichtung erfolgt, was zur Folge hat, dass die Geschwindigkeit, mit der Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase an der jeweiligen Verfestigungsstelle vom Baufeld 8 freigesetzt werden, parallel zum Baufeld eine bevorzugte Richtung aufweist. Die Abscheidung an den Abscheideelektroden 101 wird vorzugsweise derart durchgeführt, dass die Abscheideelektroden 101 so positioniert werden, dass ihre Lage zur jeweiligen Verfestigungsstelle mit dieser bevorzugten Richtung im Wesentlichen übereinstimmt.
Wenn die Prozesskammer 3 von einem Schutzgas durchströmt wird, ist es bevorzugt, dass der Schutzgasstrom, der über das Baufeld geführt wird, im Wesentlichen laminar ist. In dem im Wesentlichen laminaren Schutzgasstrom werden Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase, die an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld 8 freigesetzt werden, mitgerissen. Vorzugsweise werden die Abscheideelektroden 101 so über dem Baufeld 8 positioniert, dass die Richtung des laminaren Schutzgasstromes eine Komponente in Richtung zu den Abscheideelektroden 101 aufweist.
Die Abscheideelektroden 101 können beispielsweise von dem Material, das an ihnen abgeschieden wurde, abgereinigt werden, indem die Abscheideelektroden 101 in eine mechanische Rüttelbewegung versetzt werden oder indem eine Wechselspannung, insbesondere eine Wechselspannung mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und 50 Hz, zwischen den Abscheideelektroden 101 und der Wanne 102 angelegt wird. In beiden Fällen fällt das Material, das zuvor an den Abscheideelektroden 101 abgeschieden worden ist, auf die Wanne 102, wo es sich sammelt und von wo es einfach entfernt werden kann.
Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials 15 angewendet werden. Das Aufbaumaterial 15 kann dabei pulverförmig sein, wie es beispielsweise beim Lasersintern oder Laserschmelzen der Fall ist. Es kann aber auch flüssig sein, wie es beispielsweise bei den unter dem Namen ”Stereolithografie” bekannten Verfahren der Fall ist.
Die Bestrahlungseinrichtung 20 kann beispielsweise einen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie zum Beispiel Laserdioden, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser), oder eine Zeile diese Laser umfassen. Allgemein kann als Bestrahlungseinrichtung 20 jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die geeignet ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen. Statt des Ablenkens eines Strahls kann auch das Belichten mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter angewendet werden. Auch auf das selektive Maskensintern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das High-Speed-Sintern (HSS), bei dem auf dem Aufbaumaterial selektiv ein Material aufgebracht wird, das die Strahlungsabsorption an den dem Objektquerschnitt entsprechenden Stellen erhöht (Absorptionssintern) oder verringert (Inhibitionssintern), und dann unselektiv großflächig oder mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter belichtet wird, kann die Erfindung angewendet werden.
Als Aufbaumaterial 15 können unter anderem verschiedene Arten von Pulver verwendet werden, insbesondere Metallpulver, Kunststoffpulver, Keramikpulver, Sand, gefüllte oder gemischte Pulver.
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 Patentliteratur

DE 19514740 C1 [0003]

Claims

Partikelabscheideeinrichtung (100) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Vorrichtung (1) einen Bauraum, in welchem ein Baufeld (8) vorgesehen ist und in welchem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen von Aufbaumaterial (15) aufzubauen ist, aufweist, wobei die Partikelabscheideeinrichtung (100) mindestens eine Abscheideelektrode (101) aufweist, welche im Betrieb mit elektrischer Spannung V₁ gegenüber dem Baufeld (8) beaufschlagt ist, und wobei die mindestens eine Abscheideelektrode (101) und die elektrische Spannung V₁ ausgebildet sind, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld (8) freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode (101) zu beschleunigen und an dieser abzuscheiden.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Abscheideelektrode (101) ausgebildet ist, über das Baufeld (8) bewegt zu werden, bevorzugt in einem im Wesentlichen konstanten Abstand vom Baufeld (8) über das Baufeld (8) bewegt zu werden.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die mindestens eine Abscheideelektrode (101) draht- oder stabförmig ist und wobei sich bevorzugt die mindestens eine draht- oder stabförmige Abscheideelektrode (101) im Wesentlichen in einer zum Baufeld (8) parallelen Richtung erstreckt.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Abscheideelektrode (101) eine gitterförmige Anordnung draht- oder stabförmiger Einzelelemente aufweist.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Partikelabscheideeinrichtung (100) weiter mindestens eine Wanne (102), die bevorzugt aus metallischem Material besteht, aufweist.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Wanne (102) ausgebildet ist, das Baufeld (8) gegenüber der mindestens einen Abscheideelektrode (101) abzuschirmen und von der Abscheideelektrode (101) abfallende Partikel aufzufangen, und wobei die mindestens eine Wanne (102) mit elektrischer Spannung V₂ gegenüber dem Baufeld (8) beaufschlagt ist, und wobei für die Absolutbeträge von V₁ und V₂ gilt: 0 ≤ |V₂| < |V₁|.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Partikelabscheideeinrichtung (100) so ausgebildet ist, dass Aufbaumaterial (15) im Baufeld nicht in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode (101) beschleunigt wird.
Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Partikelabscheideeinrichtung weiter einen Ionisator (105), insbesondere mindestens eine Ionisationselektrode, aufweist, der ausgebildet ist, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld (8) freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase derart elektrostatisch aufzuladen, dass sie in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode (101) beschleunigt werden.
Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Vorrichtung (1) einen Bauraum, in welchem ein Baufeld (8) vorgesehen ist und in welchem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen von Aufbaumaterial (15) aufzubauen ist, und mindestens eine Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung (1) weiter einen Beschichter (16) zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumaterials (15) auf das Baufeld (8) aufweist, wobei der Beschichter (16) zum Aufbringen einer Schicht des Aufbaumaterials (15) über das Baufeld bewegbar ist, wobei bevorzugt die mindestens eine Partikelabscheideeinrichtung (100) an dem Beschichter (16) befestigt ist, sodass die mindestens eine Partikelabscheideeinrichtung (100) und der Beschichter (16) in ihrer Bewegung miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Beschichter (16) mindestens eine Aufladeelektrode (104), insbesondere mindestens eine bürstenförmige Aufladeelektrode (104), aufweist, welche so ausgebildet ist, dass sie bei der Bewegung des Beschichters (16) über das Baufeld (8) mit dem Aufbaumaterial (15) in einer elektrisch leitenden Verbindung steht, wobei bevorzugt die mindestens eine Aufladeelektrode (104) ausgebildet ist, zumindest die Oberfläche des Aufbaumaterials (15) im Baufeld elektrostatisch so aufzuladen, dass vom Baufeld (8) freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase derart elektrostatisch aufgeladen sind, dass sie in Richtung zur mindestens einen Abscheideelektrode (101) beschleunigt werden.
Verfahren zum Abscheiden von Partikeln in einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Vorrichtung (1) einen Bauraum, in welchem ein Baufeld (8) vorgesehen ist und in welchem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen von Aufbaumaterial (15) aufzubauen ist, aufweist, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Partikelabscheidevorrichtung (100) aufweist, wobei die mindestens eine Partikelabscheideeinrichtung (100) mindestens eine Abscheideelektrode (101) aufweist, welche im Betrieb mit elektrischer Spannung V₁ gegenüber dem Baufeld (8) beaufschlagt wird, und wobei die mindestens eine Abscheideelektrode (101) und die elektrische Spannung V₁ ausgebildet werden, an einer Verfestigungsstelle vom Baufeld (8) freigesetzte Partikel und/oder Aerosole und/oder Gase in Richtung zur Abscheideelektrode (101) zu beschleunigen und an dieser abzuscheiden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Baufeld (8) gegenüber der mindestens einen Abscheideelektrode (101) derart abgeschirmt wird, dass Aufbaumaterial (101) im Baufeld (8) nicht in Richtung zur Abscheideelektrode (101) beschleunigt wird, wozu bevorzugt die Partikelabscheideeinrichtung (100) eine Wanne (102) aufweist und die Wanne (102) mit elektrischer Spannung V₂ gegenüber dem Baufeld (8) beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Partikelabscheideeinrichtung (100) so über das Baufeld (8) bewegt wird, dass sie dem Bereich, in dem sich die Verfestigungsstelle befindet, nachgeführt wird.
Verfahren zum Abreinigen einer Abscheideelektrode (101) einer Partikelabscheideeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Abscheideelektrode (101) in eine Rüttelbewegung versetzt wird und/oder zwischen der Abscheideelektrode (101) und der Wanne (102) eine Wechselspannung angelegt wird.