DE102017200382B4

DE102017200382B4 - Vorrichtung zum Entfernen eines Werkstoffpulvers von einem unter Verwendung des Werkstoffpulvers generativ gefertigten Formkörper

Info

Publication number: DE102017200382B4
Application number: DE102017200382.0A
Authority: DE
Inventors: Raphael Koch; Bruno Alves
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2037-01-12
Also published as: CN108297428B; US10569468B2; US20180194065A1; CN108297428A; DE102017200382A1

Abstract

Vorrichtung (1, 29, 41) zum Entfernen eines Werkstoffpulvers (2) von wenigstens einem unter Verwendung des Werkstoffpulvers (2) generativ gefertigten Formkörper (3), aufweisend:- wenigstens einen Behälter (4) zur Aufnahme des in das Werkstoffpulver (2) eingebetteten Formkörpers (3), wobei der Behälter (4) eine höhenverstellbare Bauplattform (27) aufweist;- wenigstens ein geneigt angeordnetes Rüttelsieb (6) mit einem Aufgabeende (7) und einem geodätisch tiefer als das Aufgabeende (7) angeordneten Übergabeende (8);- wenigstens eine Kippeinrichtung (11, 30, 42) zum Kippen des Behälters (4); und- wenigstens eine sich an das Übergabeende (8) des Rüttelsiebs (6) anschließende Auffangeinheit (13) zum Auffangen des von dem Rüttelsieb (6) abgleitenden Formkörpers (3); gekennzeichnet durch- ein luftdicht verschließbares, zumindest teilweise transparent ausgebildetes Gehäuse (17), in das der Behälter (4) einbringbar ist und in dem das Rüttelsieb (6) und die Kippeinrichtung (11, 30, 42) angeordnet sind und in dem die Auffangeinheit (13) zumindest teilweise angeordnet ist; und- wenigstens eine an dem Gehäuse (17) ausgebildete, mit einem Handschuh (19) luftdicht verschlossene Öffnung (18), wobei die Öffnung (18) und der Handschuh (19) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Person über den Handschuh (19) den von der Auffangeinheit (13) aufgefangenen Formkörper (3) ergreifen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zum Entfernen eines Werkstoffpulvers von wenigstens einem unter Verwendung des Werkstoffpulvers generativ gefertigten Formkörper, aufweisend: wenigstens einen Behälter zur Aufnahme des in das Werkstoffpulver eingebetteten Formkörpers, wobei der Behälter eine höhenverstellbare Bauplattform aufweist; wenigstens ein geneigt angeordnetes Rüttelsieb mit einem Aufgabeende und einem geodätisch tiefer als das Aufgabeende angeordneten Übergabeende; wenigstens eine Kippeinrichtung zum Kippen des Behälters; und wenigstens eine sich an das Übergabeende des Rüttelsiebs anschließende Auffangeinheit zum Auffangen des von dem Rüttelsieb abgleitenden Formkörpers.
Ein Formkörper kann selbst mit sehr komplexer Formgebung mittels eines generativen Fertigungsverfahrens schnell und kostengünstig hergestellt werden. Diese generative Fertigung wird auch als additive Fertigung bzw. als 3D-Druck bezeichnet. Mit einem generativen Fertigungsverfahren kann beispielsweise ein Formkörper in Form eines Modells, Musters, Prototyps, Werkzeugs oder Endprodukts hergestellt werden.
Ein spezielles generatives Fertigungsverfahren ist das Pulverbettverfahren, bei dem eine generative Fertigung eines Formkörpers auf der Basis eines Datenmodells des Formkörpers und unter Verwendung eines Werkstoffpulvers mittels eines chemischen und/oder physikalischen Prozesses erfolgt. Ein spezielles Pulverbettverfahren ist das selektive Lasersintern (SLS), bei dem eine Schicht eines thermoplastischen Werkstoffpulvers mit Hilfe einer Rakel oder einer Walze vollflächig auf eine höhenverstellbare Bauplattform aufgebracht wird. Das zur Schichtausbildung verwendete Werkstoffpulver kann durch Anheben einer Pulverplattform oder als Vorrat in einer Rakel zur Verfügung gestellt werden. Das Werkstoffpulver der auf die Bauplattform aufgebrachten Schicht wird mit einem Laserstrahl entsprechend einer aus dem Datenmodell des Formkörpers jeweilig folgenden Schichtkontur selektiv bestrahlt. Die Energie, die über den Laserstrahl zugeführt wird, wird vom Werkstoffpulver der obersten Schicht absorbiert und führt zu einem lokalen bzw. selektiven Sintern bzw. Schmelzen von Partikeln des Werkstoffpulvers. Die Bauplattform wird anschließend geringfügig abgesenkt. Danach wird eine neue Werkstoffpulverschicht vollflächig auf die laserbehandelte erste Schicht aufgebracht. Die Fertigung des Formkörpers erfolgt somit Schicht für Schicht in vertikaler Richtung. Der entsprechend generativ gefertigte Formkörper ist in ein auf der Bauplattform befindliches Werkstoffpulverbett eingebettet.
Problematisch ist, dass ein Formkörper herkömmlich nach Abschluss seiner generativen Fertigung manuell von dem Werkstoffpulverbett getrennt werden muss. Dies erfolgt herkömmlich beispielsweise unter Verwendung von Absaugmitteln oder Pinseln in einer nicht geschlossenen Umgebung, was häufig zu einer Verunreinigung der Umgebung durch verschüttetes Werkstoffpulver und Staub führt. Da hierbei die meiste Arbeit per Hand erfolgt, erfordert das Trennen des Formkörpers von dem Werkstoffpulver viel Zeit und einen hohen Aufwand.
Um das Entfernen eines Werkstoffpulvers von unter Verwendung des Werkstoffpulvers generativ gefertigten Formkörpern zu automatisieren, schlägt die US 2015 / 0 266 158 A1 eine gattungsgemäße Vorrichtung vor. Allerdings kann auch bei dieser Vorrichtung nicht vermieden werden, dass das Werkstoffpulver in die Umgebung der Vorrichtung gelangt und hierdurch die Umgebung verunreinigt.
Auch US 2013 / 0 052 291 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Entfernen eines Werkstoffpulvers von unter Verwendung des Werkstoffpulvers generativ gefertigten Formkörpern. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, das aus einer Trennwand und einer Abdeckung mit einer Tür gebildet ist. Über die Tür ist ein Behälter in eine Öffnung an der Trennwand einsetzbar. Zum Entfernen des Werkstoffpulvers von den Formkörpern werden innerhalb des Gehäuses angeordnete Luftdüsen und eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Absaugeinrichtung eingeschaltet, während eine Bodenplatte des Behälters schrittweise nach oben bewegt wird, um den Behälter schrittweise zu entleeren.
Die US 2002 / 0 090 410 A1 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zum Entfernen eines Werkstoffpulvers von einem unter Verwendung des Werkstoffpulvers generativ gefertigten Formkörper. Hierzu wird eine Bauplattform, auf der sich der generativ gefertigte Formkörper eingebettet in ein Pulverbett befindet, nach Abschluss der generativen Fertigung bis zu einer Gebläse- und Absaugeinheit abgesenkt. Durch eine Aktivierung der Gebläse- und Absaugeinheit wird das Werkstoffpulver von dem Formkörper entfernt.
Die US 2016 / 0 200 053 A1 zeigt eine Vorrichtung zum manuellen Reinigen von generativ gefertigten Formkörpern.
Aus der DE 199 37 260 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts bekannt, bei dem ein Objekt in einem innerhalb einer Prozesskammer angeordneten Behälter auf einem in dem Behälter verschiebbaren Träger durch aufeinanderfolgendes selektives Verfestigen von Schichten eines unter Einwirkung elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung verfestigbaren pulverförmigen Materials gebildet wird, wobei nach dem Fertigstellen des Objekts nicht verfestigtes pulverförmiges Material gesteuert entfernt wird.
Die CN 1 02 430 518 A betrifft eine Feinsiebmaschine für Radix Salviae Miltiorrhizae-Samen, die zum technischen Gebiet der Siebung gehört. Die Feinsiebmaschine für Radix Salviae Miltiorrhizae-Samen besteht strukturell aus einem Rahmen, einem Trichter und einem Sieb und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb ein schräges Vibrationssieb ist und eine obere Schicht und eine untere Schicht umfasst, deren Maschenweite mindestens der oberen Schicht entspricht. Das Schichtsieb ist größer als das Unterschichtsieb.
Die CN 2 04 122 365 U beschreibt eine Reinigungsvorrichtung für Weizensamen. Die Reinigungsvorrichtung umfasst einen Träger und einen Siebkörper, der mit dem oberen Teil der Trägers elastisch verbunden ist. Ein Vibrator ist mit einer Seite des Siebkörpers verbunden. Der Siebkörper ist geneigt und besteht aus einem oberen Siebkörper und einem unteren Siebkörper.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Verunreinigung der Umgebung mit dem Werkstoffpulver und ein Kontakt von Personen mit dem Werkstoffpulver zuverlässig vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Vorrichtung ein luftdicht verschließbares, zumindest teilweise transparent ausgebildetes Gehäuse, in das der Behälter einbringbar ist und in dem das Rüttelsieb und die Auffangeinheit angeordnet sind und in dem die Kippeinrichtung zumindest teilweise angeordnet ist, und wenigstens eine an dem Gehäuse ausgebildete, mit einem Handschuh luftdicht verschlossene Öffnung aufweist, wobei die Öffnung und der Handschuh derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Person über den Handschuh den von der Auffangeinheit aufgefangenen Formkörper ergreifen kann.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Durch die Anordnung des Behälters, des Rüttelsiebs, der Auffangeinheit und die zumindest teilweise Anordnung der Kippeinrichtung in dem luftdicht geschlossenen Gehäuse kann das Entfernen des Werkstoffpulvers von dem unter Verwendung des Werkstoffpulvers generativ gefertigten Formkörper erfolgen, ohne dass hierbei das Werkstoffpulver die Umgebung der Vorrichtung verunreinigt und in Kontakt mit Personen kommt. Eine Person kann nach zumindest teilweisem Entfernen des Werkstoffpulvers von dem Formkörper mittels des Rüttelsiebs den Formkörper über den Handschuh ergreifen und handhaben, ohne in direkten Hautkontakt mit dem Formkörper und eventuell noch daran befindlichem Werkstoffpulver zu gelangen. Um den Formkörper zu ergreifen und handhaben zu können, ist das Gehäuse teilweise oder vollständig transparent ausgebildet, so dass eine Person in das Gehäuse einsehen kann. Das Gehäuse kann beispielsweise wenigstens ein Sichtfenster aufweisen, über das zumindest die Auffangeinheit einsehbar ist. Das Gehäuse kann derart transparent ausgebildet sein, dass eine Person das Entfernen des Werkstoffpulvers von dem Formkörper mittels des Rüttelsiebs beobachten und überwachen kann.
Das Gehäuse kann wenigstens eine mit einer Tür oder dergleichen luftdicht verschließbare Beschickungsöffnung aufweisen, über die der Behälter in das Gehäuse einführbar und aus dieser entnehmbar ist. Die Beschickungsöffnung ist vorzugsweise derart groß ausgebildet, also dimensioniert, dass eine Person den Behälter an der Kippeinrichtung anordnen kann.
Der Handschuh ist vorzugsweise flexibel und luftdicht bzw. flüssigkeitsdicht ausgebildet. Der Handschuh kann zumindest teilweise aus einem Elastomer hergestellt sein. Der Handschuh kann derart ausgebildet sein, dass eine Person sowohl eine Hand als auch einen Unterarm, oder gar seinen Arm in den Handschuh einführen kann. Dazu kann ein entsprechend großer Schaft vorgesehen, an dem der Handschuh anschließen kann, wobei der Schaft sinnvollerweise aus einem zum Handschuh artgleichen Material besteht. Handschuh und Schaft sind zielführend einteilig ausgebildet, können aber auch zweiteilig sein und mit einer Verbindungsnaht verbunden werden.
Der Behälter zur Aufnahme des in das Werkstoffpulver eingebetteten Formkörpers ist vorzugsweise ein Behälter, in dem der Formkörper generativ erzeugt wird und der in eine Vorrichtung zur generativen Fertigung von Formkörpern einsetzbar ist. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung eines Pulverbettverfahrens in Form eines selektiven Lasersinterns (SLS) eingerichtet. Der Behälter kann beispielsweise entsprechend dem Wechselbehälter gemäß DE 198 46 478 A1 ausgebildet sein. Insbesondere kann der Behälter einen höhenverstellbaren Boden aufweisen, der eine Bauplattform für den Formkörper ausbildet. Der Behälter kann auch derart ausgebildet sein, dass er zwei oder mehrere gleich oder verschieden ausgebildete Formkörper eingebettet in das Werkstoffpulver aufnehmen kann. Durch eine Höhenverstellung der Bauplattform des Behälters können das Werkstoffpulver und der Formkörper aus dem Behälter herausgedrängt werden.
Das geneigt angeordnete Rüttelsieb ist vorzugsweise mechanisch mit einer Antriebseinrichtung verbunden, die das Rüttelsieb antreibt bzw. in Schwingungen versetzt. Durch diese Bewegung des Rüttelsiebs werden Stoßkräfte auf den Formkörper übertragen, wodurch das Entfernen des Werkstoffpulvers von dem Formkörper verbessert und gleichzeitig eine Bewegung des Formkörpers entlang des Rüttelsiebs zu der Auffangeinheit unterstützt wird. Das Rüttelsieb kann zumindest teilweise als Gitter ausgebildet oder mit einer Perforation versehen sein. Insbesondere ist an dem Rüttelsieb eine Vielzahl von Durchbrechungen ausgebildet, deren Dimensionierung derart gewählt ist, dass das Werkstoffpulver die Durchbrechungen passieren kann, nicht jedoch der Formkörper. Zudem sind die Durchbrechungen vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Formkörper nicht in die Durchbrechungen eingreifen kann. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Formkörper in das Rüttelsieb einhakt bzw. an dem Rüttelsieb hängen bleibt, so dass ein Zerstören desselben vermieden ist. Seitlich können an dem Rüttelsieb Führungswände ausgebildet sein, die verhindern, dass das von dem Formkörper gelöste Werkstoffpulver seitlich von dem Rüttelsieb abfließt, oder der Formkörper seitlich herunterfällt. Das Rüttelsieb kann zumindest teilweise aus Metall, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Da das Aufgabeende des Rüttelsiebs geodätisch höher als das Übergabeende des Rüttelsiebs angeordnet ist, kann der Formkörper aufgrund der auf ihn einwirkenden Gravitationskraft entlang des Rüttelsiebs gleiten, um ohne weitere mechanische Mittel von dem Aufgabeende zu dem Übergabeende gelangen zu können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zwei oder mehrere, parallel oder in Reihe geschaltete Rüttelsiebe aufweisen.
Die Kippeinrichtung zum Kippen des Behälters kann wenigstens eine Halteeinheit zum Halten des in das Gehäuse eingeführten Behälters und wenigstens eine Antriebseinrichtung zum Bewegen bzw. Antreiben der Halteeinheit aufweisen. Mit der vorzugsweise elektrisch ansteuerbaren Antriebseinrichtung kann die Kippbewegung des Behälters bewirkt werden. Zudem ist es möglich, dass der Behälter mittels der Kippeinrichtung vor oder während der Kippbewegung angehoben wird.
Die sich an das Übergabeende des Rüttelsiebs anschließende Auffangeinheit zum Auffangen des von dem Rüttelsieb abgleitenden Formkörpers kann beispielsweise als Tisch, Platte oder Wanne ausgebildet sein. Die Auffangeinheit schließt sich vorzugsweise derart an das Übergabeende des Rüttelsiebs an, dass der Formkörper ohne weitere mechanische Mittel von dem Übergabeende des Rüttelsiebs in bzw. auf die Auffangeinheit gelangt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit das Werkstoffpulver in einem luftdicht geschlossenen Gehäuse von Formkörpern entfernt werden, wobei das Entfernen des Werkstoffpulvers von dem Formkörper automatisiert mittels des Rüttelsiebs und, falls erforderlich, anschließend manuell über den Handschuh erfolgen kann. Das Entfernen des Werkstoffpulvers von den Formkörpern kann daher schnell durchgeführt werden, ohne dass das Werkstoffpulver in Kontakt mit einer Person kommt. Zudem geht das Werkstoffpulver nicht in der Umgebung verloren, sondern kann in dem Gehäuse aufgefangen und wiederverwendet werden, was insbesondere im Zuge einer Massenfertigung von Formkörpern mit einer Kostenreduzierung verbunden ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung wenigstens eine weitere an dem Gehäuse ausgebildete, mit einem weiteren Handschuh luftdicht verschlossene Öffnung und wenigstens ein in dem Gehäuse angeordnetes handführbares Reinigungsmittel zum Reinigen des Formkörpers, wobei die weitere Öffnung und der weitere Handschuh derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Person über den weiteren Handschuh das Reinigungsmittel ergreifen kann. Die Person kann somit mit einem Handschuh den Formkörper ergreifen und mit dem weiteren Handschuh das Reinigungsmittel ergreifen und führen, um weiteres Werkstoffpulver von dem Formkörper entfernen zu können. Das Reinigungsmittel kann ein mechanisches Reinigungsmittel sein. Die Vorrichtung kann auch zwei oder mehrere verschiedene Reinigungsmittel aufweisen. Der weitere Handschuh ist vorzugsweise flexibel und luftdicht bzw. flüssigkeitsdicht ausgebildet. Der weitere Handschuh kann zumindest teilweise aus einem Elastomer hergestellt sein. Der weitere Handschuh kann derart ausgebildet sein, dass eine Person wie zuvor auch sowohl eine Hand als auch einen Unterarm oder Arm in den weiteren Handschuh einführen kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Reinigungsmittel eine Bürste oder ein Pinsel oder eine Luftpistole ist. Die Luftpistole ist über eine flexible Leitung, beispielsweise einen Schlauch, mit einer Druckluftversorgung verbunden, die einen Teil der Vorrichtung bilden oder separat angeordnet sein kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung wenigstens eine unterhalb des Rüttelsiebs angeordnete Auffangeinheit zum Auffangen des durch das Rüttelsieb fallenden Werkstoffpulvers. Mit der Auffangeinheit kann das durch das Rüttelsieb fallende Werkstoffpulver aufgefangen werden, so dass das aufgefangene Werkstoffpulver einer Wiederverwendung zugeführt werden kann. Die Auffangeinheit kann wenigstens eine, beispielsweise geneigt angeordnete, Auffangplatte und/oder wenigstens eine Auffangrinne und/oder wenigstens eine Auffangwanne aufweisen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auffangeinheit zum Auffangen des von dem Rüttelsieb abgleitenden Formkörpers wenigstens eine zumindest teilweise siebartig ausgebildete Arbeitsplatte, wobei unterhalb der Arbeitsplatte wenigstens eine Auffangeinheit zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte fallenden Werkstoffpulvers angeordnet ist. Hierdurch kann auch das durch die Arbeitsplatte fallende Werkstoffpulver aufgefangen und einer Wiederverwendung zugeführt werden. Die Auffangeinheit zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte fallenden Werkstoffpulvers kann wenigstens eine, beispielsweise geneigt angeordnete, Auffangplatte und/oder wenigstens eine Auffangrinne und/oder wenigstens eine Auffangwanne aufweisen. Die Auffangeinheit zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte fallenden Werkstoffpulvers kann zusammen mit der Auffangeinheit zum Auffangen des durch das Rüttelsieb fallenden Werkstoffpulvers eine gemeinsame Auffangeinheit bilden, die sich sowohl unterhalb des Rüttelsiebs, als auch unterhalb der Arbeitsplatte erstreckt. Die Arbeitsplatte kann teilweise oder vollständig als Gitter ausgebildet oder mit einer Perforation versehen sein. Insbesondere kann an der Arbeitsplatte eine Vielzahl von Durchbrechungen ausgebildet sein, deren Dimensionierung derart gewählt ist, dass das Werkstoffpulver die Durchbrechungen passieren kann, nicht jedoch der Formkörper. Zudem sind die Durchbrechungen an der Arbeitsplatte vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Formkörper nicht in die Durchbrechungen eingreifen kann. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Formkörper in die Arbeitsplatte einhakt bzw. an der Arbeitsplatte hängen bleibt. Die Arbeitsplatte kann zumindest teilweise aus Metall, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung wenigstens einen in dem Gehäuse angeordneten Aufnahmebehälter zum Aufnehmen des von der Auffangeinheit zum Auffangen des durch das Rüttelsieb fallenden Werkstoffpulvers und/oder der Auffangeinheit zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte fallenden Werkstoffpulvers aufgefangenen Werkstoffpulvers. Hierbei können die Auffangeinheit zum Auffangen des durch das Rüttelsieb fallenden Werkstoffpulvers und die Auffangeinheit zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte fallenden Werkstoffpulvers einen Auffangtrichter bilden, über den das aufgefangene Werkstoffpulver in den Aufnahmebehälter gelangt. Der Aufnahmebehälter kann zur Wiederverwendung des darin enthaltenen Werkstoffpulvers dem Gehäuse entnommen werden.
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn die Vorrichtung wenigstens einen in dem Gehäuse angeordneten Sammelbehälter zum Aufnehmen des gereinigten Formkörpers aufweist, wobei der Sammelbehälter derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass die Person den Formkörper mit dem Handschuh in dem Sammelbehälter ablegen kann. Der Sammelbehälter kann zur Entnahme des bzw. der gereinigten Formkörper dem Gehäuse entnommen werden. Der Sammelbehälter kann beispielsweise wannenartig ausgebildet sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kippeinrichtung wenigstens einen Kippmechanismus zum Kippen des Behälters und wenigstens einen geneigt angeordneten Hebemechanismus zum linearen Anheben des gekippten Behälters. Hiernach wird der Behälter zuerst in eine bestimmte Kippstellung gekippt und anschließend in dieser Kippstellung linear entlang einer geneigten Bahn angehoben, bis sich eine Öffnung des Behälters geodätisch höher als das Aufgabeende des Rüttelsiebs befindet. Während des Anhebens ist der Behälter in einer rohrartigen Führungseinheit derart geführt, dass ein aus der Öffnung des Behälters austretendes Werkstoffpulver nicht oder nur sehr geringfügig zwischen den Behälter und die Führungseinheit gelangen kann. Die lineare Bewegungsbahn des Behälters kann beispielsweise senkrecht zu dem Rüttelsieb verlaufen. Der Kippmechanismus und der Hebemechanismus können jeweils einen elektrisch ansteuerbaren Antrieb aufweisen, um das Kippen bzw. Anheben des Behälters zu bewirken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kippeinrichtung wenigstens einen Hebemechanismus zum vertikalen und linearen Anheben des Behälters und wenigstens einen Kippmechanismus zum Kippen des vertikal und linear angehobenen Behälters. Hiernach wird der in das Gehäuse eingeführte Behälter zuerst bis auf eine bestimmte Höhe angehoben, bis sich die Öffnung des Behälters geodätisch höher als das Aufgabeende des Rüttelsiebs befindet, und anschließend gekippt. Der Kippmechanismus und der Hebemechanismus können jeweils einen elektrisch ansteuerbaren Antrieb aufweisen, um das Kippen bzw. Anheben des Behälters zu bewirken.
Es wird ferner als vorteilhaft erachtet, wenn die Kippeinrichtung wenigstens einen Hebemechanismus zum Anheben des Behälters aufweist, mit dem der Behälter entlang einer gekrümmten Bahn anhebbar ist. Durch eine Bewegung des Behälters entlang der gekrümmten Bahn wird dieser angehoben, bis sich die Öffnung des Behälters geodätisch höher als das Aufgabeende des Rüttelsiebs befindet, und gleichzeitig gekippt. Während der Bewegung auf der gekrümmten Bahn ist der Behälter in einer rohrartigen Führungseinheit derart geführt, dass ein aus der Öffnung des Behälters austretendes Werkstoffpulver nicht oder nur sehr geringfügig zwischen den Behälter und die Führungseinheit gelangen kann. Der Hebemechanismus kann einen elektrisch ansteuerbaren Antrieb aufweisen, um das Anheben des Behälters zu bewirken.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Ausgangszustand,
2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung mit in das Gehäuse eingeführtem Behälter,
3 eine schematische Darstellung der in 2 gezeigten Vorrichtung mit angehobenem Behälter,
4 eine schematische Darstellung der in 3 gezeigten Vorrichtung zu Beginn eines automatisierten Entfernungsvorgangs,
5 eine schematische Darstellung der in 4 gezeigten Vorrichtung während des automatisierten Entfernungsvorgangs,
6 eine schematische Darstellung der in 5 gezeigten Vorrichtung nach dem automatisierten Entfernungsvorgang,
7 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, und
8 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Entfernen eines Werkstoffpulvers 2 von unter Verwendung des Werkstoffpulvers 2 generativ gefertigten Formkörpern 3 in einem Ausgangszustand.
Die Vorrichtung 1 weist einen Behälter 4 zur Aufnahme der in das Werkstoffpulver 2 eingebetteten Formkörper 3 auf. Die Formkörper 3 sind verschieden ausgestaltet und mittels eines Pulverbettverfahrens, insbesondere mittels selektivem Lasersintern (SLS), hergestellt. Der Behälter 4 ist mit Rädern 5 versehen. Alternativ kann der Behälter 4 auf einen nicht gezeigten Wagen gestellt werden und mit diesem eine Einheit bilden, der die Räder 5 aufweist.
Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren ein geneigt angeordnetes Rüttelsieb 6 mit einem Aufgabeende 7 und einem geodätisch tiefer als das Aufgabeende 7 angeordneten Übergabeende 8 auf. Das Rüttelsieb 6 ist mechanisch mit einer schematisch angedeuteten Antriebseinrichtung 9 verbunden, mit der das Rüttelsieb 6 antreibbar ist bzw. mit dem an dem Rüttelsieb 6 gerüttelt wird. Zudem umfasst die Vorrichtung 1 eine unterhalb des Rüttelsiebs 6 angeordnete Auffangeinheit 10 zum Auffangen des durch das Rüttelsieb 6 fallenden Werkstoffpulvers 2. Die Auffangeinheit 10 ist als geneigt angeordnete Platte ausgebildet.
Zudem weist die Vorrichtung 1 eine Kippeinrichtung 11 zum Kippen des Behälters 4 auf, so dass die Formkörper 3 und das Werkstoffpulver 2 auf das Aufgabeende 7 des Rüttelsiebs 6 geschüttet werden können, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Die Kippeinrichtung 11 umfasst einen Hebemechanismus 12 zum Anheben des Behälters 4, mit dem der Behälter 4 entlang einer gekrümmten Bahn anhebbar ist, wie es in den 3 bis 6 gezeigt ist. Die Kippeinrichtung 11 umfasst eine gekrümmt verlaufende Führungseinheit 26, in die der Behälter 4 einführbar ist und die den Behälter 4 während des Anhebens führt.
Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 eine sich an das Übergabeende 8 des Rüttelsiebs 6 anschließende Auffangeinheit 13 zum Auffangen der von dem Rüttelsieb 6 abgleitenden Formkörper 3 auf, wie es in 6 gezeigt ist. Die Auffangeinheit 13 zum Auffangen der von dem Rüttelsieb 6 abgleitenden Formkörper 3 umfasst eine zumindest teilweise siebartig ausgebildete Arbeitsplatte 14, wobei die Auffangeinheit 13 als Tisch ausgebildet ist. Unterhalb der Arbeitsplatte 14 ist eine Auffangeinheit 15 zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte 14 fallenden Werkstoffpulvers 2 angeordnet. Die Auffangeinheit 15 ist als geneigt angeordnete Platte ausgebildet.
Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren einen Aufnahmebehälter 16 zum Aufnehmen des von der Auffangeinheit 10 zum Auffangen des durch das Rüttelsieb 6 fallenden Werkstoffpulvers 2 und der Auffangeinheit 15 zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte 14 fallenden Werkstoffpulvers 2 aufgefangenen Werkstoffpulvers 2 auf.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 ein luftdicht verschließbares, zumindest teilweise transparent ausgebildetes Gehäuse 17, in das der Behälter 4 einbringbar ist und in dem das Rüttelsieb 6, die Kippeinrichtung 11, die Auffangeinheit 13 und der Aufnahmebehälter 16 angeordnet sind. An dem Gehäuse 17 ist eine Öffnung 18 ausgebildet, die mit einem Handschuh 19 luftdicht verschlossen ist. Die Öffnung 18 und der Handschuh 19 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass eine Person über den Handschuh 19 einen von der Auffangeinheit 13 aufgefangenen Formkörper 3 ergreifen und handhaben kann.
Zudem weist die Vorrichtung 1 eine weitere an dem Gehäuse 17 ausgebildete, mit einem weiteren Handschuh 20 luftdicht verschlossene Öffnung 21 und zwei in dem Gehäuse angeordnete handführbare Reinigungsmittel 22 und 23 zum Reinigen der Formkörper 3 auf. Die weitere Öffnung 21 und der weitere Handschuh 20 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass eine Person über den weiteren Handschuh 20 das jeweilige Reinigungsmittel 22 bzw. 23 ergreifen und handhaben kann. Das Reinigungsmittel 22 ist eine Luftpistole, die über eine Leitung 24 mit Druckluft versorgt wird. Das Reinigungsmittel 23 ist ein Pinsel.
Die Handschuhe sollen lediglich schematisch dargestellt sein, und können so ausgeführt sein, dass ein Benutzer mit seinem Arm eingreifen kann. Insofern sind mögliche Schäfte nicht dargestellt.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen in dem Gehäuse 17 angeordneten Sammelbehälter 25 zum Aufnehmen der gereinigten Formkörper 3, wobei der Sammelbehälter 25 derart in dem Gehäuse 17 angeordnet ist, dass die Person die Formkörper 3 mit dem Handschuh 19 bzw. 20 in dem Sammelbehälter 25 ablegen kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung 1 mit in das Gehäuse 17 eingeführtem Behälter 4. Hierzu kann das Gehäuse 17 eine mit einer nicht gezeigten Tür oder dergleichen luftdicht verschließbare, nicht gezeigte Beschickungsöffnung aufweisen. In 2 befindet sich der Behälter 4 innerhalb der Führungseinheit 26 und auf dem Hebemechanismus 12.
3 zeigt eine schematische Darstellung der in 2 gezeigten Vorrichtung 1 mit angehobenem Behälter 4. Durch den gekrümmten Verlauf der Führungseinheit 26 bzw. der Kippeinrichtung 11 wird der Behälter 4 während des Anhebens zwangsläufig gekippt.
4 zeigt eine schematische Darstellung der in 3 gezeigten Vorrichtung 1 zu Beginn eines automatisierten Entfernungsvorgangs. Hierzu wurde der Behälter 4 soweit mittels der Kippeinrichtung 11 angehoben, dass er teilweise geodätisch höher als das Aufgabeende 7 des Rüttelsiebs 6 angeordnet ist. Gleichzeitig wurde der Behälter 4 soweit gekippt, dass das Werkstoffpulver 2 und die Formkörper 3 langsam auf das Aufgabeende 7 des Rüttelsiebs 6 geschüttet werden kann. Hierzu umfasst der Behälter 4 eine höhenverstellbare Bauplattform 27 und eine diese antreibende Antriebseinheit 28. Durch die Höhenverstellung der Bauplattform 27 werden das Werkstoffpulver 2 und die Formkörper 3 langsam aus dem Behälter 4 gedrängt und hierdurch auf das Aufgabeende 7 geschüttet. Spätestens ab Erreichen der in 4 gezeigten Stellung des Behälters 4 wird die Antriebseinrichtung 9 aktiviert, so dass das Rüttelsieb 6 seine Rüttelbewegungen ausführt.
5 zeigt eine schematische Darstellung der in 4 gezeigten Vorrichtung 1 während des automatisierten Entfernungsvorgangs. Das Werkstoffpulver 2 und die Formkörper 3 bewegen sich aufgrund der auf sie jeweilig einwirkenden Gravitationskraft und der Rüttelbewegungen des Rüttelsiebs 6 entlang des Rüttelsiebs 6 in Richtung von dessen Übergabeende 8. Hierbei fällt das Werkstoffpulver 2, wie gezeigt, durch nicht gezeigte Durchbrechungen an dem Rüttelsieb 6 und wird anschließend von der Auffangeinheit 10 aufgefangen und aufgrund der auf das Werkstoffpulver 2 einwirkenden Gravitationskraft und die Neigung der Auffangeinheit 10 in den Aufnahmebehälter 16 geleitet.
6 zeigt eine schematische Darstellung der in 5 gezeigten Vorrichtung 1 nach dem automatisierten Entfernungsvorgang. Drei Formkörper 3 befinden sich auf der Arbeitsplatte 14 der Auffangeinheit 13, wohingegen ein Formkörper 3 bereits über den Handschuh 19 und/oder 20 ergriffen und in dem Sammelbehälter 25 abgelegt worden ist. Die auf der Arbeitsplatte 14 befindlichen Formkörper 3 können einzeln mit dem Handschuh 19 und/oder 20 ergriffen werden. Das Reinigungsmittel 22 bzw. 23 kann mit dem anderen Handschuh 20 bzw. 19 ergriffen werden. Somit kann das Werkstoffpulver 2 manuell von dem ergriffenen Formkörper 3 entfernt werden, bevor dieser in dem Sammelbehälter 25 abgelegt wird. In 6 wird mit dem Handschuh 19 das Reinigungsmittel 23 ergriffen. Der Behälter 4 ist vollständig entleert und die Antriebseinrichtung 9 ist abgeschaltet worden.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 29 zum Entfernen eines Werkstoffpulvers 2 von unter Verwendung des Werkstoffpulvers 2 generativ gefertigten Formkörpern 3.
Die Vorrichtung 29 unterscheidet sich dadurch von dem in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Kippeinrichtung 30 einen Kippmechanismus 31 zum Kippen des Behälters 4 und einen geneigt angeordneten Hebemechanismus 32 zum linearen Anheben des gekippten Behälters 4 aufweist. Zudem ist der Kippmechanismus 30 teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Gehäuses 17 angeordnet und weist eine mit einer Klappe 33 luftdicht verschlossene, nicht näher dargestellte Beladeöffnung auf, über die der Behälter 4 in die Kippeinrichtung 30 bzw. deren lineare Führungseinheit 34 einführbar ist. Die Klappe 33 ist über wenigstens ein Gelenk 35 beweglich mit der Führungseinheit 34 verbunden und weist eine Handhabe 36 auf. Die Vorrichtung 29 umfasst eine Rampe 37, über die der Behälter 4 bei geöffneter Klappe 33 in die Kippeinrichtung 30 einfahrbar und auf dem Kippmechanismus 31 anordbar ist. Der Kippmechanismus 31 umfasst eine kippbare Platte 38 und eine die Platte 38 antreibende Antriebseinheit 39. Der Hebemechanismus 32 umfasst eine höhenverstellbare Plattform 40, die in 7 in ihrer oberen Stellung gezeigt ist. Eine untere Stellung der Plattform 40 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu den 1 bis 6 verwiesen.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 41 zum Entfernen eines Werkstoffpulvers 2 von unter Verwendung des Werkstoffpulvers 2 generativ gefertigten Formkörpern 3.
Die Vorrichtung 29 unterscheidet sich dadurch von dem in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die vollständig in dem Gehäuse 17 angeordnete Kippeinrichtung 42 einen Hebemechanismus 43 zum vertikalen und linearen Anheben des Behälters 4 und einen Kippmechanismus 44 zum Kippen des vertikal und linear angehobenen Behälters 4 aufweist. Der Kippmechanismus 44 umfasst eine kippbare Platte 45 und eine die Platte 45 antreibende Antriebseinheit 46. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu den 1 bis 6 verwiesen.
Bezugszeichenliste:

1: Vorrichtung
2: Werkstoffpulver
3: Formkörper
4: Behälter
5: Rad
6: Rüttelsieb
7: Aufgabeende
8: Übergabeende
9: Antriebseinrichtung
10: Auffangeinheit unter 6
11: Kippeinrichtung
12: Hebemechanismus
13: Auffangeinheit für 3
14: Arbeitsplatte
15: Auffangeinheit unter 14
16: Auffangbehälter
17: Gehäuse
18: Öffnung von 17
19: Handschuh
20: weiterer Handschuh
21: weitere Öffnung von 17
22: Reinigungsmittel (Luftpistole)
23: Reinigungsmittel (Pinsel)
24: Leitung
25: Sammelbehälter
26: Führungseinheit von 11
27: Bauplattform
28: Antriebseinheit
29: Vorrichtung
30: Kippeinrichtung
31: Kippmechanismus
32: Hebemechanismus
33: Klappe
34: Führungseinheit
35: Gelenk
36: Handhabe
37: Rampe
38: Platte
39: Antriebseinheit
40: Plattform
41: Vorrichtung
42: Kippeinrichtung
43: Hebemechanismus
44: Kippmechanismus
45: Platte
46: Antriebseinheit

Claims

Vorrichtung (1, 29, 41) zum Entfernen eines Werkstoffpulvers (2) von wenigstens einem unter Verwendung des Werkstoffpulvers (2) generativ gefertigten Formkörper (3), aufweisend: - wenigstens einen Behälter (4) zur Aufnahme des in das Werkstoffpulver (2) eingebetteten Formkörpers (3), wobei der Behälter (4) eine höhenverstellbare Bauplattform (27) aufweist; - wenigstens ein geneigt angeordnetes Rüttelsieb (6) mit einem Aufgabeende (7) und einem geodätisch tiefer als das Aufgabeende (7) angeordneten Übergabeende (8); - wenigstens eine Kippeinrichtung (11, 30, 42) zum Kippen des Behälters (4); und - wenigstens eine sich an das Übergabeende (8) des Rüttelsiebs (6) anschließende Auffangeinheit (13) zum Auffangen des von dem Rüttelsieb (6) abgleitenden Formkörpers (3); gekennzeichnet durch - ein luftdicht verschließbares, zumindest teilweise transparent ausgebildetes Gehäuse (17), in das der Behälter (4) einbringbar ist und in dem das Rüttelsieb (6) und die Kippeinrichtung (11, 30, 42) angeordnet sind und in dem die Auffangeinheit (13) zumindest teilweise angeordnet ist; und - wenigstens eine an dem Gehäuse (17) ausgebildete, mit einem Handschuh (19) luftdicht verschlossene Öffnung (18), wobei die Öffnung (18) und der Handschuh (19) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Person über den Handschuh (19) den von der Auffangeinheit (13) aufgefangenen Formkörper (3) ergreifen kann.
Vorrichtung (1, 29, 41) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere an dem Gehäuse (17) ausgebildete, mit einem weiteren Handschuh (20) luftdicht verschlossene Öffnung (21) und wenigstens ein in dem Gehäuse (17) angeordnetes handführbares Reinigungsmittel (22, 23) zum Reinigen des Formkörpers (3), wobei die weitere Öffnung (21) und der weitere Handschuh (20) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Person über den weiteren Handschuh (20) das Reinigungsmittel (22, 23) ergreifen kann.
Vorrichtung (1, 29, 41) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Reinigungsmittel (22, 23), das eine Bürste oder ein Pinsel oder eine Luftpistole ist.
Vorrichtung (1, 29, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine unterhalb des Rüttelsiebs (6) angeordnete Auffangeinheit (10) zum Auffangen des durch das Rüttelsieb (6) fallenden Werkstoffpulvers (2).
Vorrichtung (1, 29, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinheit (13) zum Auffangen des von dem Rüttelsieb (6) abgleitenden Formkörpers (3) wenigstens eine zumindest teilweise siebartig ausgebildete Arbeitsplatte (14) aufweist, wobei unterhalb der Arbeitsplatte (14) wenigstens eine Auffangeinheit (15) zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte (14) fallenden Werkstoffpulvers (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (1, 29, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen in dem Gehäuse (17) angeordneten Aufnahmebehälter (16) zum Aufnehmen des von der Auffangeinheit (10) zum Auffangen des durch das Rüttelsieb (6) fallenden Werkstoffpulvers (2) und/oder der Auffangeinheit (15) zum Auffangen des durch die Arbeitsplatte (14) fallenden Werkstoffpulvers (2) aufgefangenen Werkstoffpulvers (2).
Vorrichtung (1, 29, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen in dem Gehäuse (17) angeordneten Sammelbehälter (25) zum Aufnehmen des gereinigten Formkörpers (3), wobei der Sammelbehälter (25) derart in dem Gehäuse (17) angeordnet ist, das die Person den Formkörper (3) mit dem Handschuh (19, 20) in dem Sammelbehälter (25) ablegen kann.
Vorrichtung (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippeinrichtung (30) wenigstens einen Kippmechanismus (31) zum Kippen des Behälters (4) und wenigstens einen geneigt angeordneten Hebemechanismus (32) zum linearen Anheben des gekippten Behälters (4) aufweist.
Vorrichtung (41) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippeinrichtung (42) wenigstens einen Hebemechanismus (43) zum vertikalen und linearen Anheben des Behälters (4) und wenigstens einen Kippmechanismus (44) zum Kippen des vertikal und linear angehobenen Behälters (4) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippeinrichtung (11) wenigstens einen Hebemechanismus (12) zum Anheben des Behälters (4) aufweist, mit dem der Behälter (4) entlang einer gekrümmten Bahn anhebbar ist.