DE102018113719A1 - Reparatur eines Applikators für ein additives Fertigungssystem - Google Patents

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Donnell Eugene Crear
Felix Martin Gerhard Roerig
Mikhail PAVLOV
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Abstract

Es sind ein Applikatorreparatursystem (200) für ein additives Fertigungssystem (AM-System) (100, 100') und ein dieses umfassendes AM-System (100, 100') offenbart. Das Applikatorreparatursystem (200) umfasst eine Reparaturvorrichtung (204) mit einem Reparaturelement (206), das zum Reparieren eines beschädigten Applikatorelementes (208) an einem Applikator eines AM-Systems (100, 100') eingerichtet ist. Das beschädigte Applikatorelement (208) ist eingerichtet, um eine Schicht (212) aus Rohmaterial (166) auf einer Bauplattform (118) des AM-Systems (100, 100') zu verteilen. Die Reparaturvorrichtung (204) ist innerhalb einer Bearbeitungskammer (142) des AM-Systems (100, 100') positioniert. Es kann eine Steuervorrichtung (210) für beschädigten Applikator vorgesehen sein, die eingerichtet ist, um eine Reparatur des beschädigten aktiven Applikators (202) als Reaktion darauf zu veranlassen, dass der beschädigte Applikator als beschädigt identifiziert wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung ist mit der gleichzeitig eingereichten und derzeit anhängigen US-Anmeldung _(GE-Aktenzeichen 318821-1) verwandt.
  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die Offenbarung betrifft allgemein additive Fertigung und insbesondere die Reparatur eines Applikators für ein additives Fertigungssystem (AM-System) und ein AM-System, das eine Reparaturvorrichtung für einen Applikator umfasst.
  • Additive Fertigung (AM) umfasst eine große Vielfalt von Prozessen zur Erzeugung eines Objektes durch das aufeinanderfolgende Schichten von Material anstelle des Entfernens von Material. Somit kann die additive Fertigung komplexe Geometrien ohne die Verwendung von Werkzeugen, Formen oder Spannvorrichtungen irgendwelcher Art und mit wenig oder ohne Abfallmaterial erzeugen. Anstatt Komponenten aus festen Materialblöcken maschinell herzustellen, von denen ein Großteil weggeschnitten und weggeworfen wird, ist das einzige Material, das in der additiven Fertigung verwendet wird, dasjenige, das erforderlich ist, um das Objekt zu formen.
  • Additive Fertigungstechniken umfassen gewöhnlich, dass eine dreidimensionalen Datei zum rechnergestützten Entwurf (CAD, Computer Aided Design) des zu bildenden Objektes genommen, das Objekt in Schichten, z.B. 18-102 Mikrometer dick, elektronisch aufgeschnitten und eine Datei mit einem zweidimensionalen Bild jeder Schicht erzeugt wird, die Vektoren, Bilder oder Koordinaten umfasst. Die Datei kann dann in ein Vorbereitungssoftwaresystem geladen werden, das die Datei so interpretiert, dass das Objekt durch verschiedene Arten von additiven Fertigungssystemen gebaut werden kann. Beim 3D-Drucken, Rapid Prototyping (RP, schneller Modellbau) und Formen der Digitalen Direktfertigung (DDM, Direct Digital Manufacturing) der additiven Fertigung werden Materialschichten selektiv ausgegeben, gesintert, geformt, aufgetragen usw., um das Objekt zu erzeugen.
  • Bei metallpulverbasierten additiven Fertigungsverfahrenen, wie zum Beispiel direktes Metall-Laser-Schmelzen (DMLM) (auch als selektives Laser-Schmelzen (SLM) bezeichnet) werden Metallpulverschichten nacheinander zusammen verschmolzen, um das Objekt zu bilden. Insbesondere werden Schichten eines feinen Metallpulvers (Rohmaterials) nacheinander geschmolzen, nachdem sie unter Verwendung eines Applikators auf einem Metallpulverbett oder einer auf Bauplattform gleichmäßig verteilt worden sind. Die Metallpulverbauplattform kann in einer vertikalen Achse bewegt werden. Das Verfahren findet in einer Bearbeitungskammer statt, die eine genau gesteuerte Atmosphäre aus Inertgas, z.B. Argon oder Stickstoff, aufweist. Sobald jede Schicht erzeugt ist, kann jede zweidimensionale Scheibe der Objektgeometrie geschmolzen werden, indem das Metallpulver selektiv geschmolzen wird. Das Schmelzen kann durch eine Schmelzstrahlquelle, wie etwa einen Elektronenstrahl oder einen Hochleistungslaser (im letzteren Fall z.B. durch einen 100 Watt Ytterbium-Laser) durchgeführt werden, um das Metallpulver vollständig zu verschweißen (zu schmelzen), um ein festes Metall zu bilden. Der Schmelzstrahl bewegt sich beispielsweise unter Verwendung von Abtastspiegeln in der X-Y-Richtung und weist eine Intensität auf, die ausreichend ist, um das Metallpulver zur Bildung eines festen Metalls vollständig zu verschweißen (verschmelzen). Die Metallpulverbauplattform wird für jede nachfolgende zweidimensionale Schicht abgesenkt, und der Prozess wiederholt sich, bis das Objekt vollständig gebildet ist. Um bestimmte größere Objekte schneller zu erzeugen, verwenden einige metallbasierte additive Fertigungssysteme zwei oder mehr Hochleistungsschmelzstrahlquellen, die zusammenarbeiten, um ein Objekt zu bilden.
  • In metallpulverbasierten AM-Systemen wird ein Applikator, der manchmal als ein Beschichter (Recoater) oder Wischer bezeichnet wird, verwendet, um jede dünne Schicht des Rohmaterials, z.B. Metallpulvers, über der Bauplattform und jeglichen zuvor gebildeten Schichten des Objektes aufzubringen. Jeder Applikator enthält ein Applikatorelement in Form einer Lippe, Bürste, Klinge oder Rolle aus Metall, Kunststoff, Keramik, Kohlenstoffasern oder Gummi, das das Metallpulver gleichmäßig über die Bauplattform verteilt. Ein aktiver oder primärer Applikator wird verwendet, um den Aufbau zu starten. Da das Applikatorelement häufig aus einem weicheren Material als das eigentliche Fertigungsmaterial hergestellt ist, ist es während der Verwendung anfällig für Beschädigungen. Ein beschädigter Applikator kann einen Defekt in Form einer Fehlausrichtung mit der Bauplattform oder eine Art von defekter Form in seinem Applikatorelement aufweisen, die in die nächste auf die Bauplattform aufgebrachte Rohmaterialschicht übertragen wird. In jedem Fall druckt die Schmelzstrahlquelle den Defekt anschließend in das Objekt. Zum Beispiel kann eine defekte Form in dem Applikatorelement mehrere Formen, wie z.B. einer Rippe, Welle, Erhebung bzw. Beule usw., in der Rohmaterialschicht annehmen. Wenn während der Verwendung eine defekte Form auftritt, wird die defekte Form kontinuierlich in das Metallpulver gewischt, und die Schmelzstrahlquelle wird diesen Bereich als einen wiederholt auftretenden Defekt in dem Objekt verfestigen. Um diese Herausforderung anzugehen, ändern einige derzeitige Systeme das Applikatorelement zwischen Einsetzen des AM-Systems, was einen außerplanmäßigen Arbeitsstopp erfordern kann und die Verwendung eines beschädigten Applikators verlängern kann, bis ein effektiver Haltepunkt in dem Prozess erreicht wird. Alternativ verwenden einige derzeitige Systeme entweder Ersatzapplikatoren oder ersetzbare Applikatorelemente, um einen beschädigten Applikator zu ersetzen, wenn, z.B. während der Verwendung des AM-Systems, ein Schaden an dem Applikatorelement identifiziert wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erster Aspekt der Offenbarung sieht ein Applikatorreparatursystem für ein additives Fertigungssystem (AM-System) vor, wobei das Applikatorreparatursystem enthält: eine Reparaturvorrichtung, die ein Reparaturelement enthält, das zum Reparieren eines beschädigten Applikatorelementes an einem Applikator eingerichtet ist, wobei das beschädigte Applikatorelement zum Verteilen einer Schicht eines Rohmaterials auf einer Bauplattform des AM-Systems eingerichtet ist, wobei die Reparaturvorrichtung in einer Bearbeitungskammer des AM-Systems positioniert ist.
  • Das zuvor erwähnte Applikatorreparatursystem kann ferner eine Steuervorrichtung für beschädigten Applikator umfassen, die eingerichtet ist, um die Reparatur des beschädigten Applikatorelementes in Reaktion darauf zu bewirken, dass ein aktiver Applikator als beschädigt identifiziert wird.
  • Zusätzlich kann das System ferner eine Identifikationsvorrichtung für beschädigten Applikator umfassen, die eingerichtet ist, um festzustellen, ob der aktive Applikator beschädigt ist.
  • Weiter zusätzlich oder als eine Alternative kann das System ferner ein lineares Transportsystem unter der Steuerung durch die Steuervorrichtung für beschädigten Applikator zum Positionieren des beschädigten Applikatorelementes bezüglich einer Bauplattform des AM-Systems und der Reparaturvorrichtung enthalten.
  • Insbesondere kann das lineare Transportsystem enthalten: einen aktiven Applikatorbereich, in dem der Applikator bezüglich der Bauplattform bewegbar ist, um eine Rohmaterialschicht auf der Bauplattform von einer Rohmaterialquelle unter Verwendung eines Applikatorelementes aufzubringen; einen Reparaturbereich, in dem das beschädigte Applikatorelement für die Reparaturvorrichtung zugänglich ist; und eine Abtrennung in der Bearbeitungskammer, die den Reparaturbereich von dem aktiven Applikatorbereich trennt.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Applikatorreparatursystems kann die Reparaturvorrichtung das beschädigte Applikatorelement reparieren, indem ein beschädigter Abschnitt von dem beschädigten Applikatorelement entfernt wird.
  • In diesen Ausführungsformen kann das System ferner ein Materialentfernungssystem umfassen, das eingerichtet ist, um den beschädigten Abschnitt während oder nach der Reparatur aus der Bearbeitungskammer zu entfernen.
  • Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Reparaturvorrichtung eine Größe des beschädigten Abschnitts an ein Steuersystem des AM-Systems zur Einstellung des AM-Systems liefern, um das Entfernen des beschädigten Abschnitts zu ermöglichen.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Applikatorreparatursystems kann das beschädigte Applikatorelement ein flexibles Material aufweisen, und das Reparaturelement kann eine Schneidevorrichtung enthalten, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des flexiblen Materials von dem beschädigten Applikatorelement zu entfernen.
  • Zusätzlich kann der Applikator einen Vorrat an flexiblem Material tragen, und die Reparaturvorrichtung kann ferner eine Positioniervorrichtung für flexibles Material umfassen, um einen Ersatzabschnitt für den beschädigten Abschnitt des flexiblen Materials aus dem Vorrat an flexiblem Material zu erhalten.
  • In einigen Ausführungsformen eines vorstehend erwähnten Applikatorreparatursystems kann das beschädigte Applikatorelement ein Metallmaterial umfassen, und das Reparaturelement kann eine Schleifvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des Metallmaterials von dem beschädigten Applikatorelement zu entfernen.
  • In einigen Ausführungsformen eines vorstehend erwähnten Applikatorreparatursystems kann das beschädigte Applikatorelement ein formbares Material umfassen, und das Reparaturelement kann eine Formvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des formbaren Materials des beschädigten Applikatorelementes umzuformen.
  • Ein zweiter Aspekt der Offenbarung sieht ein additives Fertigungssystem (AM-System) vor, das enthält: eine Bauplattform innerhalb einer Bearbeitungskammer; eine Schmelzstrahlquelle zum sequentiellen Bauen eines Objektes Schicht für Schicht auf der Bauplattform; eine Rohmaterialquelle, die mit der Bauplattform wirkverbunden ist, um zu der Bauplattform ein Rohmaterial für das sequentielle Bauen zu liefern; ein Applikatorsystem, das betriebsfähig ist, um eine Schicht des Rohmaterials auf der Bauplattform von der Rohmaterialquelle unter Verwendung eines Applikators mit einem Applikatorelement aufzubringen, wobei das Applikatorelement eingerichtet ist, um eine Schicht des Rohmaterials auf der Bauplattform zu verteilen; ein Applikatorreparatursystem mit einer Reparaturvorrichtung, die ein Reparaturelement enthält, das eingerichtet ist, um ein beschädigtes Applikatorelement zu reparieren, wobei die Reparaturvorrichtung in der Bearbeitungskammer positioniert ist; und eine Steuervorrichtung für beschädigten Applikator, die eingerichtet ist, um die Reparatur des beschädigten Applikatorelementes in Reaktion darauf zu veranlassen, dass das beschädigte Applikatorelement als beschädigt identifiziert wird.
  • Das zuvor erwähnte AM-System kann ferner eine Identifikationsvorrichtung für beschädigten Applikator umfassen, die eingerichtet ist, um festzustellen, ob das Applikatorelement beschädigt ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das AM-System ferner ein lineares Transportsystem unter der Steuerung der Steuervorrichtung für beschädigten Applikator zum Positionieren des beschädigten Applikatorelementes bezüglich einer Bauplattform des AM-Systems und der Reparaturvorrichtung umfassen, wobei das lineare Transportsystem vorzugsweise enthalten kann: einen aktiven Applikatorbereich, in dem der aktive Applikator bezüglich der Bauplattform bewegbar ist, um eine Rohmaterialschicht auf der Bauplattform von einer Rohmaterialquelle unter Verwendung eines Applikatorelementes aufzubringen; einen Reparaturbereich, in dem das beschädigte Applikatorelement für die Reparaturvorrichtung zugänglich ist; und eine Abtrennung in der Bearbeitungskammer, die den Reparaturbereich von dem aktiven Applikatorbereich trennt.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen der vorstehend erwähnten AM-Systeme kann die Reparaturvorrichtung das beschädigte Applikatorelement durch Entfernen eines beschädigten Abschnitts von dem beschädigten Applikatorelement reparieren und kann ferner ein Materialentfernungssystem umfassen, das zum Entfernen des beschädigten Abschnitts aus der Bearbeitungskammer während oder nach der Reparatur eingerichtet ist, und wobei die Reparaturvorrichtung vorzugsweise eine Größe des beschädigten Abschnitts an ein Steuersystem des AM-Systems zur Einstellung des AM-Systems liefern kann, um die Entfernung des beschädigten Abschnitts zu ermöglichen.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen der vorstehend erwähnten AM-Systeme kann das beschädigte Applikatorelement ein flexibles Material umfassen, und das Reparaturelement kann eine Schneidevorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des flexiblen Materials von dem beschädigten Applikatorelement zu entfernen.
  • Zusätzlich kann der Applikator einen Vorrat an flexiblem Material tragen, und die Reparaturvorrichtung kann ferner eine Positioniervorrichtung für flexibles Material umfassen, um einen Ersatzabschnitt für den beschädigten Abschnitt des flexiblen Materials aus dem Vorrat an flexiblem Material zu erhalten.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen der vorstehend erwähnten AM-Systeme kann das beschädigte Applikatorelement ein Metallmaterial umfassen, und das Reparaturelement kann eine Schleifvorrichtung umfassen, die zum Entfernen eines beschädigten Abschnitts des Metallmaterials von dem beschädigten Applikatorelement eingerichtet ist.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen der vorstehend erwähnten AM-Systeme kann das beschädigte Applikatorelement ein formbares Material umfassen, und das Reparaturelement kann eine Formvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des formbaren Materials des beschädigten Applikatorelementes umzuformen.
  • Die beispielhaften Aspekte der vorliegenden Offenbarung sollen die hierin beschriebenen Probleme und/oder andere nicht erörterte Probleme lösen.
  • Figurenliste
  • Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung darstellen, leichter verständlich, in denen:
    • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines additiven Fertigungsprozesses und -systems, das ein Reparatursystem für beschädigten Applikator verwendet, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 2 zeigt eine schematische Draufsicht von oben auf eine Schicht eines Rohmaterials und enthält eine Bilderfassungsvorrichtung eines Identifizierungssystems für einen beschädigten Applikator gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Basisschicht und ein Basisbild von dieser zur Verwendung bei der Identifizierung eines beschädigten Applikators gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Testschicht und ein Testbild zur Verwendung bei der Identifizierung eines beschädigten Applikators gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 5 zeigt eine Vorderansicht eines beispielhaften Applikators mit einem Applikatorelement und einem Halter für dieses.
    • 6 zeigt eine schematische Draufsicht eines Vergleichs eines Basisbildes und eines Testbildes zur Verwendung bei der Identifizierung eines beschädigten Applikators gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 7 zeigt eine schematische Draufsicht und 8 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Applikatorsystems, das eine Reparaturvorrichtung zur Reparatur eines beschädigten Applikators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
    • 9 und 10 zeigen Seitenansichten alternativer Ausführungsformen einer Reparaturvorrichtung zum Reparieren eines beschädigten Applikators gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 11 zeigt eine perspektivische Teilseitenansicht einer Bearbeitungskammer, die eine Abtrennung als Teil eines Reparatursystems für beschädigten Applikator gemäß Ausführungsformen der Offenbarung umfasst.
  • Es ist anzumerken, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Offenbarung darstellen und sollten daher nicht als den Umfang der Offenbarung einschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen stellt die gleiche Nummerierung gleiche Elemente unter den Zeichnungen dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie vorstehend angegeben, sieht die Offenbarung ein Reparatursystem für beschädigten Applikator für ein additives Fertigungssystem (AM-System) und ein AM-System, das dieses enthält, vor. Das Reparatursystem für beschädigten Applikator umfasst eine Reparaturvorrichtung, die ein Reparaturelement umfasst, das eingerichtet ist, um ein beschädigtes Applikatorelement an einem Applikator zu reparieren. Das beschädigte Applikatorelement ist eingerichtet, um eine Schicht aus Rohmaterial auf einer Bauplattform des AM-Systems zu verteilen. Die Reparaturvorrichtung ist in einer Bearbeitungskammer des AM-Systems positioniert. Es kann eine Steuervorrichtung für beschädigten Applikator vorgesehen sein, die eingerichtet ist, um eine Reparatur des beschädigten aktiven Applikators als Reaktion darauf zu veranlassen, dass der beschädigte Applikator als beschädigt identifiziert wird.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht/Blockansicht eines beispielhaften computergestützten metallpulverbasierten additiven Fertigungssystems 100 (hier nachfolgend als „AM-System 100“ bezeichnet) zur Erzeugung eines oder mehrerer Objekte 102, die ein großes Objekt oder mehrere Objekte, z.B. zwei Objekte 102A, 102B, wie gezeigt, umfassen können. Eine einzelne Schicht der (des) Objekte(s) 102 ist gezeigt. Die Lehren der Offenbarung sind nachstehend in Bezug auf den Bau eines oder mehrerer Objekte 102 unter Verwendung mehrerer Schmelzstrahlquellen, z.B. vier Laser 110, 112, 114, 116, beschrieben, wobei jedoch betont wird und leicht zu erkennen ist, dass die Lehren der Offenbarung gleichermaßen anwendbar sind, um ein Objekt 102 oder mehrere Objekte 102 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von, d.h. eines oder mehrerer, Schmelzstrahlquellen zu bauen. In diesem Beispiel ist das AM-System 100 zum direkten Metall-Laser-Schmelzen (DMLM) eingerichtet. Es versteht sich, dass die allgemeinen Lehren der Offenbarung gleichermaßen auf andere Formen der metallpulverbasierten additiven Fertigung anwendbar sind, wie beispielsweise und ohne darauf beschränkt zu sein, auf direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS), selektives Laser-Sintern (SLS), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und möglicherweise andere Formen der additiven Fertigung. Das (die) Objekt(e) 102 ist/sind als kreisförmige(s) Element(e) dargestellt; es versteht sich jedoch, dass der additive Fertigungsprozess leicht angepasst werden kann, um jedes beliebige geformte Objekt, eine große Vielfalt von Objekten und eine große Anzahl von Objekten auf einer Bauplattform 118 herzustellen.
  • Das AM-System 100 umfasst allgemein ein Steuersystem 120 für metallpulverbasierte additive Fertigung („Steuersystem“) und einen AM-Drucker 122. Wie beschrieben wird, führt das Steuersystem 120 einen Satz von computerausführbaren Anweisungen oder einen Code 124 aus, um ein Objekt oder mehrere Objekte 102 unter Verwendung von mehreren Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 zu erzeugen. In dem gezeigten Beispiel können vier Schmelzstrahlquellen vier Laser umfassen. Die Lehren der Offenbarungen sind jedoch auf jede beliebige Schmelzstrahlquelle, z.B. einen Elektronenstrahl, Laser usw., anwendbar. Das Steuersystem 120 ist als auf dem Computer 126 implementierter Computerprogrammcode gezeigt. In dieser Hinsicht ist der Computer 126 mit einem Speicher 130 und/oder einem Speichersystem 132, einer Prozessoreinheit (PE) 134, einer Eingabe/Ausgabe (E/A) -Schnittstelle 136 und einem Bus 138 gezeigt. Ferner ist der Computer 126 in Kommunikationsverbindung mit einer externen E/A-Vorrichtung/Ressource 140 und einem externen Speichersystem 132 gezeigt. Im Allgemeinen führt die Prozessoreinheit (PE) 134 den Computerprogrammcode 124 aus, der in dem Speicher 130 und/oder dem Speichersystem 132 gespeichert ist. Während der Computerprogrammcode 124 ausgeführt wird, kann die Prozessoreinheit (PE) 134 Daten aus dem Speicher 130, dem Speichersystem 132, der E/A-Vorrichtung 140 und/oder dem AM-Drucker 122 lesen und/oder in diese schreiben. Der Bus 138 stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen jeder der Komponenten in dem Computer 126 bereit, und die E/A-Vorrichtung 140 kann eine beliebige Vorrichtung umfassen, die es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Computer 126 zu interagieren (z.B. Tastatur, Zeigegerät, Anzeige usw.). Der Computer 126 ist nur für verschiedene mögliche Kombinationen von Hardware und Software repräsentativ. Zum Beispiel kann die Prozessoreinheit (PE) 134 eine einzelne Verarbeitungseinheit umfassen oder über eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten an einer oder mehreren Stellen, z.B. auf einem Client und einem Server, verteilt sein. In ähnlicher Weise können sich der Speicher 130 und/oder das Speichersystem 132 an einem oder mehreren physikalischen Orten befinden. Der Speicher 130 und/oder das Speichersystem 132 können irgendeine Kombination verschiedener Arten von nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedien umfassen, einschließlich magnetischer Medien, optischer Medien, Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM) usw. Der Computer 126 kann jede Art von Rechenvorrichtung, wie beispielsweise einen industriellen Controller, einen Netzwerkserver, einen Desktop-Computer, ein Laptop, ein Handgerät usw., umfassen.
  • Wie erwähnt, führt das AM-System 100 und insbesondere das Steuersystem 120 den Code 124 aus, um das Objekt oder die Objekte 102 zu erzeugen. Der Code 124 kann unter anderem einen Satz computerausführbarer Anweisungen 124S (hierin auch als „Code 124S“ bezeichnet) zum Betreiben des AM-Druckers 122 und einen Satz von computerausführbaren Anweisungen 124O (hierin auch als „Code 124O“ bezeichnet) umfassen, der das (die) Objekt(e) 102 definiert, das (die) durch den AM-Drucker 122 physisch erzeugt werden soll(en). Wie hierin beschrieben, beginnen additive Fertigungsprozesse damit, dass ein nicht transitorisches computerlesbares Speichermedium (z.B. der Speicher 130, das Speichersystem 132 usw.) den Code 124 speichert. Der Satz computerausführbarer Anweisungen 124S zum Betreiben des AM-Druckers 122 kann einen beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Softwarecode umfassen, der in der Lage ist, den AM-Drucker 122 betätigen zu betreiben.
  • Der Satz von computerausführbaren Anweisungen 124O, die ein Objekt oder Objekte 102 definieren, kann ein genau definiertes 3D-Modell eines Objektes umfassen und kann mit einer großen Vielfalt bekannter CAD-Software-Systeme (Computer Aided Design, rechnergestützter Entwurf), wie z B. AutoCAD®, TurboCAD®, DesignCAD 3D Max usw. erzeugt werden. In diesem Zusammenhang kann der Code 124O ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes Dateiformat enthalten. Darüber hinaus kann der Code 124O, der das Objekt (die Objekte) 102 darstellt, zwischen verschiedenen Formaten übersetzt werden. Zum Beispiel kann der Code 124O Dateien in der Standard Tessellation Language (STL), die für Stereolithographie-CAD-Programme von 3D-Systemen geschaffen wurde, oder eine additive Fertigungsdatei (AMF, Additive Manufacturing File) enthalten, die ein Standard der American Society of Mechanical Engineers (ASME) ist, welches ein auf der erweiterbaren Auszeichnungssprache (XML, Extensible Markup-Language) basierendes Format ist, das entworfen wurde, um es jeder CAD-Software zu ermöglichen, die Form und Zusammensetzung eines beliebigen dreidimensionalen Objektes zu beschreiben, das auf jedem AM-Drucker hergestellt werden soll. Der für das Objekt (die Objekte) 102 repräsentative Code 124O kann auch in einen Satz von Datensignalen umgewandelt und übertragen werden, als ein Satz von Datensignalen empfangen und bei Bedarf in einen Code umgewandelt, gespeichert usw. werden. In jedem Fall kann der Code 124O eine Eingabe in das AM-System 100 sein und kann von einem Teiledesigner, einem Dienstleister für geistiges Eigentum (IP), einer Designfirma, dem Betreiber oder Besitzer des AM-Systems 100 oder von anderen Quellen stammen. In jedem Fall führt das Steuersystem 120 die Codes 124S und 124O aus und unterteilt das Objekt/die Objekte 102 in eine Reihe von dünnen Scheiben, die es unter Verwendung des AM-Druckers 122 in aufeinanderfolgenden Materialschichten zusammengesetzt.
  • Der AM-Drucker 122 kann eine Bearbeitungskammer 142 umfassen, die dichtend verschlossen ist, um eine kontrollierte Atmosphäre für das Drucken der (des) Objekte(s) 102 zu schaffen. Eine Bauplattform 118, auf der das (die) Objekt(e) 102 gebaut wird (werden), ist innerhalb der Bearbeitungskammer 142 positioniert. Eine Anzahl von Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 ist eingerichtet, um Metallpulverschichten auf der Bauplattform 118 zu schmelzen, um das (die) Objekt(e) 102 zu erzeugen. Während hier vier Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 beschrieben sind, wird betont, dass die Lehren der Offenbarung auf ein System anwendbar sind, das eine beliebige Anzahl von Quellen, z.B. 1, 2, 3, 5 oder mehr, verwendet. Die Bearbeitungskammer 142 kann auch ein Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator umfassen, wie es hierin nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
  • Wie in der schematischen Draufsicht von 2 gezeigt, weist jede Schmelzstrahlquelle 110, 112, 114, 116 ein Feld 1, 2, 3 oder 4 auf, das einen nicht überlappenden Feldbereich 144, 146, 148 bzw. 150, in dem sie ausschließlich Metallpulver schmelzen kann, und mindestens einen überlappenden Feldbereich 152, 154, 156, 158 enthält, in dem zwei oder mehr Quellen Metallpulver schmelzen können. In dieser Hinsicht kann jede Schmelzstrahlquelle 110, 112, 114, 116 einen Schmelzstrahl (zwei, 160, 162, in 1 gezeigt) erzeugen, der Partikel für jede Scheibe, wie durch den Code 124O definiert, schmilzt. Zum Beispiel ist in 1 die Schmelzstrahlquelle 110 gezeigt, die eine Schicht des Objektes 102 unter Verwendung des Schmelzstrahls 160 in einem Bereich erzeugt, während gezeigt wird, dass die Schmelzstrahlquelle 112 eine Schicht des Objektes 102 unter Verwendung des Schmelzstrahls 162 in einem anderen Bereich erzeugt. Jede Schmelzstrahlquelle 110, 112, 114, 116 wird auf irgendeine heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Weise kalibriert. Das heißt, jede Schmelzstrahlquelle 110, 112, 114, 116 hat eine voraussichtliche Laser- oder Elektronenstrahlposition, die bezüglich der Bauplattform 118 mit ihrer tatsächlichen Position korreliert ist, um eine individuelle Positionskorrektur (nicht gezeigt) zu ermöglichen, um ihre individuelle Genauigkeit sicherzustellen. In einer Ausführungsform kann jede der mehreren Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 Schmelzstrahlen, z.B. 160, 162 (1), mit den gleichen Querschnittsdimensionen (z.B. Form und Größe im Betrieb), der gleichen Leistung und Scanngeschwindigkeit erzeugen. Alternativ können sie unterschiedliche Dimensionen, Leistungen und/oder Scanngeschwindigkeiten aufweisen.
  • Zurückkehrend zu 1 kann ein Applikator 164 eine dünne Schicht aus Rohmaterial 166 erzeugen, die als ein blankes Tuch ausgebreitet wird, aus dem jede nachfolgende Scheibe des endgültigen Objektes erzeugt wird. Der Applikator 164 kann sich unter der Steuerung eines linearen Transportsystems 168 bewegen. Das lineare Transportsystem 168 kann eine beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Anordnung zur Bewegung des Applikators 164 umfassen. In einer Ausführungsform kann das lineare Transportsystem 168 ein Paar gegenüberliegender Schienen 170, 172, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Bauplattform 118 erstrecken, und einen Aktuator 174, wie etwa einen Elektromotor, enthalten, der mit einem Transportelement oder -körper 176 des Applikators 164 verbunden ist, um es oder ihn entlang der Schienen 170, 172 zu bewegen. Der Aktuator 174 kann durch das Steuersystem 120 (und die Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator) gesteuert werden, um den Applikator 164 zu bewegen. Andere Formen linearer Transportsysteme können ebenfalls verwendet werden. Der Applikator 164 kann vielfältige Formen annehmen. In einer Ausführungsform kann der Applikator 164 ein Transportelement 176, das eingerichtet ist, um sich entlang der gegenüberliegenden Schienen 170, 172 zu bewegen, und ein Applikatorelement 208 (5, in 1 nicht gezeigt) in Form einer Spitze, Klinge oder Bürste umfassen, das eingerichtet ist, um das Metallpulver gleichmäßig über die Bauplattform 118, d.h. die Bauplattform 118 oder eine zuvor gebildete Schicht der (des) Objekte(s) 102, zu verteilen, um eine Schicht aus Rohmaterial zu erzeugen. Das Applikatorelement 208 kann mit dem Transportelement 176 unter Verwendung eines Halters 250 (5, in 1 nicht gezeigt) auf verschieden Weise verbunden sein. Der Prozess kann verschiedene Rohmaterialien 166 in Form eines Metallpulvers verwenden. Die Rohmaterialien 166 können auf verschiedenen Weise an den Applikator 164 geliefert werden. In einer Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, kann ein Vorrat an Rohmaterial 166 in einer Rohmaterialquelle 178 in Form einer für den Applikator 164 zugänglichen Kammer vorgehalten werden. Bei anderen Anordnungen kann das Rohmaterial 166 durch den Applikator 164, z.B. durch das Transportelement 176, vor sein Applikatorelement 208 (5) und über die Bauplattform 118 (siehe z.B. 8) geliefert werden. Das Applikatorelement 208 (5) kann aus vielfältigen Materialien hergestellt sein, wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt: einem flexiblen Material, wie einem Polymer (harter Kunststoff), einem formbaren Material, wie etwa Gummi, einem Metallmaterial, wie etwa einem Metall oder einer Metalllegierung. In jedem Fall kann eine Überlaufkammer 179 an einer entfernten Seite des Applikators 164 vorgesehen sein, um jeden Überlauf von Rohmaterial aufzufangen, das nicht auf der Bauplattform 118 geschichtet ist. Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung kann, obwohl mehrere Applikatoren vorgesehen werden können, aufgrund des hier beschriebenen Reparatursystems nur ein einziger Applikator 164 benötigt werden.
  • In einer Ausführungsform kann das Objekt/können die Objekte 102 aus einem Metall hergestellt sein, das ein reines Metall oder eine Legierung aufweisen kann. In einem Beispiel kann das Metall, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, praktisch jedes nicht-reaktive Metallpulver, d.h. ein nicht explosives oder nicht leitfähiges Pulver, wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, umfassen: eine Kobalt-Chrom-Molybdän (CoCrMo) - Legierung, rostfreien Stahl, eine austenitische auf Nickel-Chrom basierende Legierung, wie etwa eine Nickel-Chrom-Molybdän-Niob-Legierung (NiCrMoNb) (z.B. Inconel 625 oder Inconel 718), eine Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung (NiCrFeMo) (z.B. Hastelloy® X, erhältlich von Haynes International, Inc.) oder eine Nickel-Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung (NiCrCoMo) (z.B. Haynes 282, erhältlich von Haynes International, Inc.) usw. In einem anderen Beispiel kann das Metall praktisch jedes reaktive Metall aufweisen, wie etwa, aber nicht beschränkt auf: Werkzeug-, martensitaushärtende und rostfreie Stähle, Ti-6Al-4V, Kobalt-Chrom-Molybdän, AlSi-lOMg, Al-Si-12, Inconel 718 und 625.
  • Die Bearbeitungskammer 142 ist mit einem Inertgas, wie etwa Argon oder Stickstoff, gefüllt und wird gesteuert, um Sauerstoff zu minimieren oder zu eliminieren. Das Steuersystem 120 ist eingerichtet, um eine Strömung einer Inertgasmischung 180 innerhalb der Bearbeitungskammer 142 von einer Quelle von Inertgas 182 zu steuern. In diesem Fall kann das Steuersystem 120 eine Pumpe 184 und/oder ein Strömungsventilsystem 186 für Inertgas steuern, um den Inhalt der Gasmischung 180 zu steuern. Das Strömungsventilsystem 186 kann ein oder mehrere computersteuerbare Ventile, Durchflusssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren usw. umfassen, die in der Lage sind, den Fluss des bestimmten Gases präzise zu steuern. Die Pumpe 184 kann mit einem oder ohne ein Ventilsystem 186 versehen sein. Wenn die Pumpe 184 weggelassen wird, kann das Inertgas vor dem Einleiten in die Bearbeitungskammer 142 einfach in eine Leitung oder einen Verteiler eintreten. Die Quelle des Inertgases 182 kann die Form irgendeiner herkömmlichen Quelle für das darin enthaltene Material einnehmen, z.B. eines Tanks, eines Behälters oder einer anderen Quelle. Es können beliebige Sensoren (nicht gezeigt), die erforderlich sind, um das Gasgemisch 180 zu messen, vorgesehen werden. Die Gasmischung 180 kann unter Verwendung eines Filters 188 auf herkömmliche Weise gefiltert werden.
  • Ein vertikales Einstellsystem 190 kann vorgesehen sein, um eine Position verschiedener Teile des AM-Druckers 122 in vertikaler Richtung einzustellen, um die Hinzufügung jeder neuen Schicht zu berücksichtigen, so dass z.B. nach jeder Schicht eine Bauplattform 118 abgesenkt und/oder die Kammer 142 und/oder der Applikator 164 angehoben werden kann/können. Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung kann das vertikale Einstellsystem 190 auch verwendet werden, um einen beschädigten Abschnitt des beschädigten Applikatorelementes 208 (5) zu entfernen, der während einer Reparatur entfernt wird. Das vertikale Einstellsystem 190 kann beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Linearaktuatoren (nicht gezeigt) umfassen, um eine oder mehrere solche Einstellung(en) zu ermöglichen, und die unter der Steuerung des Steuersystems 120 stehen.
  • Im Betrieb ist die Bauplattform 118 mit dem darauf befindlichen Metallpulver in der Bearbeitungskammer 142 vorgesehen, und das Steuersystem 120 steuert den Fluss der Gasmischung 180 innerhalb der Bearbeitungskammer 142 von der Inertgasquelle 182 aus. Das Steuersystem 120 steuert auch den AM-Drucker 122 und insbesondere den Applikator 164 (z.B. den Aktuator 174) und die Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116, um aufeinanderfolgen Schichten aus Metallpulver auf der Bauplattform 118 zu schmelzen, um ein oder mehrere Objekte 102 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung zu erzeugen. Wie bemerkt, können sich verschiedene Teile des AM-Druckers 122 über das Vertikaleinstellsystem 190 vertikal bewegen, um die Hinzufügung jeder neuen Schicht oder Reparatur des beschädigten Applikatorelementes 208 (5) zu berücksichtigen, wobei z.B. nach jeder Schicht oder jeder Reparatur die Bauplattform 118 abgesenkt und/oder der Applikator 164 angehoben werden kann/können.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 kann gemäß Ausführungsformen der Offenbarung ein Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator für das AM-System 100 vorgesehen werden, um einen beschädigten aktiven Applikator 202 zu reparieren. Wie hier nachstehend beschrieben ist, kann das Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator eine Reparaturvorrichtung 204 umfassen, die ein Reparaturelement 206 (8-10) aufweist, das zum Reparieren eines beschädigten Applikatorelementes 208 (z.B. 5) an dem Applikator 164 eingerichtet ist. Wie erwähnt, ist das beschädigte Applikatorelement 208 zum Verteilen einer Schicht 212 aus Rohmaterial 166 auf der Bauplattform 118 des AM-Systems 100 eingerichtet. Im Unterschied zu herkömmlichen Systemen ist die Reparaturvorrichtung 204 innerhalb der Bearbeitungskammer 142 des AM-Systems 100 positioniert. Während das Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator in Bezug auf ein bestimmtes Applikatorsystem 218 (1 und 7), das einen einzigen Applikator 164 aufweist, beschrieben ist, wird betont, dass es mit einer großen Vielfalt von Applikatorsystemen verwendet werden kann, die sich von dem hier dargestellten unterscheiden.
  • Der beschädigte aktive Applikator 202 kann unter Verwendung irgendeine heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Verfahrens identifiziert werden. In einem Beispiel kann ein Benutzer einfach einen beschädigten aktiven Applikator 202 visuell identifizieren und ein Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator veranlassen, den Applikator zu reparieren, wie hierin beschrieben. Alternativ können das Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator und das AM-System 100 ein Identifikationssystem 220 für beschädigten Applikator umfassen. In diesem Fall kann das Identifikationssystem 220 für beschädigten Applikator eine Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator enthalten, die eingerichtet ist, um festzustellen, ob ein aktiver Applikator, z.B. der Applikator 164 in 1, beschädigt ist. Das Identifikationssystem 220 für beschädigten Applikator kann jede heutzutage bekannte oder künftig entwickelte automatisierte Technik verwenden, um festzustellen, ob der aktive Applikator 164 beschädigt ist. Typischerweise verwenden diese automatisierten Techniken (eine) Bilderfassungsvorrichtung(en) 224, 228, um ein Applikatorelement 208 zu bewerten. Ungeachtet der verwendeten Technik kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator eine Bilderfassungsvorrichtung 224 oder 228, wie beispielsweise irgendeine Form von digitaler Kamera, enthalten. Die Bilderfassungsvorrichtung 224, 228 kann jede heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Hilfsstruktur und -funktionen aufweisen, die für ihre Funktion notwendig sind, wie beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt: Blitzlicht, Fokussteuerung oder Verschlusssteuerung. Die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator kann eine beliebige Anzahl von Bilderfassungsvorrichtungen 224, 228 enthalten, die notwendig sind, um die gewünschte Detailmenge, z.B. eine oder mehrere, zu erfassen. In einer Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, in der eine Rohmaterialschicht ausgewertet wird, um zu bestimmen, ob das Applikatorelement 208 beschädigt ist, sind vier Bilderfassungsvorrichtungen 228A, 228B, 228C, 228D um die Bauplattform 118 herum angeordnet, auf der sich die Schicht 212 aus Rohmaterial befindet. Auf diese Weise können für jede zu erfassende Schicht 212 des Rohmaterials vier Bilder, eines von jeder Seite der Bauplattform 118 aus, aufgenommen werden. In einer weiteren Ausführungsform, die in 3 veranschaulicht ist, werden nur zwei Bilderfassungsvorrichtungen 228A, 228B verwendet. In anderen Techniken, bei denen das Applikatorelement 208 direkt ausgewertet wird, kann nur eine einzige Bilderfassungsvorrichtung 224 notwendig sein. In jedem Fall können, wenn mehr als eine einzige Bilderfassungsvorrichtung verwendet wird, die Bilder von jeder Bilderfassungsvorrichtung, z.B. 228A-D, in irgendeiner heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Weise, z.B. mit einer geeigneten Bilddrehung und dem Hinzufügen derselben unter Verwendung eines digitalen Bildanalysators (DIA) 216 der Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator zusammengesetzt, d.h. kombiniert werden. Zu Zwecken der Beschreibung sind alle Bilder hierin als von oben nach unten dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die Bilder unter einem beliebigen konstanten Winkel zwischen der/den Bilderfassungseinrichtung(en) 224, 228 aufgenommen werden können.
  • Die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator kann zumindest teilweise in Software als Teil des oder getrennt von dem Steuersystem 120 (1) implementiert sein. Gemäß einer Technik kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator das beschädigte Applikatorelement 208 z.B. unter Verwendung einer oder mehrerer Bilderfassungsvorrichtung(en) 224 an dem beschädigten Applikatorelement 208 (5) und eines digitalen Bildanalysators (DIA) 216 zum Identifizieren von Defekten aus dem Bild direkt auswerten. In diesem Fall ist jeder Defekt in dem Bild des beschädigten Applikatorelementes 208 identifizierbar. In anderen Techniken kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator mit einem Zugkraftsensor (nicht gezeigt) interagieren, um das beschädigte Applikatorelement 208 des beschädigten aktiven Applikators 202 durch Änderungen einer Zugkraft, während dieser die Schicht 212 des Rohmaterials auf der Bauplattform 118 verteilt, zu identifizieren.
  • In einer alternativen Technik kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator das Applikatorelement 208 (5) indirekt, z.B. unter Verwendung von Bilderfassungsvorrichtung(en) 228 und DIA 216 zum Identifizieren einer unebenen Oberfläche in einer Testschicht aus Rohmaterial auf der Bauplattform 118 des AM-Systems 100 nach der Bildung einer Schicht durch den aktiven Applikator 164 auswerten. Hier kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator teilweise irgendeine Form einer Bilderfassungsvorrichtung 228 aufweisen, die unebene Oberflächen innerhalb einer Schicht 212 aus Rohmaterial, die auf die Bauplattform 118 aufgebracht ist, identifizieren kann. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Basisbildes 230 einer Basisschicht 232 aus Rohmaterial auf der Bauplattform 118, die durch einen unbeschädigten aktiven Applikator 164 gebildet und durch eine Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator aufgenommen wurde. Die Basisschicht 232 weist keine Defekte auf, und somit zeigt ein Basisbild 230 keine Defekte. Das heißt, die Basisschicht 232 ist im Wesentlichen eben, d.h. sie enthält keine Defekte, die ausreichen, um eine Reparatur oder einen Ersatz des Applikators 164 zu rechtfertigen. Die „Basis“-Schicht 232 und das „Basis“-Bild 230 werden so bezeichnet, weil sie, wie weiter beschrieben wird, als Referenzschicht/-bild zum Identifizieren beschädigter Applikatoren dienen. Ein Basisbild 230 der Basisschicht 232 kann zum Beispiel durch die Bilderfassungsvorrichtung(en) 228 aufgenommen werden, nachdem ein neues Applikatorelement für einen aktiven Applikator 164 eigesetzt worden ist und alle notwendigen Kalibrierungen zur Zufriedenheit eines Benutzers ausgeführt wurden, wobei diese Basisschicht 232 für die Zwecke eines Vergleichs mit späteren Schichten, die Defekte aufweisen können, eine ideale oder nahezu ideale ebene Oberfläche aufweist. In diesem Fall kann jeder aktive Applikator 164 ein entsprechendes Basisbild 230 aufweisen, das aufgenommen wird, sobald er kalibriert ist und angenommen wird, dass er eine defektfreie Basisschicht 232 erzeugt. Alternativ kann ein Basisbild 230 für einen bestimmten neuen Applikator 164 mit einem neuen Applikatorelement aufgenommen und für eine Anzahl von nachfolgend verwendeten aktiven Applikatoren 164 angewendet werden. In einer Ausführungsform kann das Basisbild 230 eine Zusammensetzung von Bildern von jeder Bilderfassungsvorrichtung 228A-D (2) von einer bestimmten Basisschicht 232 aus Rohmaterial sein, die in jeder heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Form, z.B. mit geeigneter Bilddrehung und deren Hinzufügen unter Verwendung des digitalen Bildanalysators (DIA) 216 der Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator, gebildet werden können. Alternativ kann es ein einzelnes Bild von einer einzelnen Bilderfassung sein. In jedem Fall kann (können), wenn dies notwendig ist, das (die) Basisbild(er) 230 in dem Speicher 130 und/oder dem Speichersystem 132 für einen Zugriff gespeichert werden.
  • Im Unterschied dazu zeigt 4 eine schematische Ansicht eines Testbildes 236 einer Testschicht 238 aus Rohmaterial auf der Bauplattform 118, die durch einen beschädigten aktiven Applikator 202 mit einem beschädigten Applikatorelement 208 gebildet und von der/den Bilderfassungsvorrichtung(en) 228 der Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator aufgenommen wurde. Das Testbild 236 zeigt verschiedene Defekte 240. Jeder Defekt 240 erzeugt eine unebene Oberfläche in der Testschicht 238. Die „Test“-Schicht 238 und das „Test“-Bild 236 werden so bezeichnet, weil sie eine tatsächliche, durch einen aktiven Applikator 164, der eine Beschädigung aufweisen kann, gebildete Schicht und ein Bild davon sind. Das Testbild 236 kann somit Bilddaten von Defekten 240 umfassen, die zum Identifizieren beschädigter Applikatoren durch einen Vergleich mit dem Basisbild 230 verwendet werden können, wie weiter beschrieben wird. Die Defekte 240 können vielfältige Formen annehmen, wie etwa einer erhöhten Linie 242 oder einer erhöhten Kante 244, von denen sich jede über zumindest einen Abschnitt, falls nicht über das gesamte Testbild 236, erstrecken kann. Wie in 5 gezeigt, können die erhöhten Linien 242 (4) und/oder die erhöhten Kante 244 (4) durch vielfältige Formen einer Öffnung 246 in einer unteren Kante 248 des Applikatorelementes 208 gebildet sein. Das Applikatorelement 208 kann eine Spitze, Bürste oder Klinge enthalten und kann in einem Halter 250 befestigt sein, der mit dem Transportelement 176 des Applikators 164 verbunden ist. Wie in 4 gezeigt, kann ein Defekt 252 alternativ die Form einer Erhebung oder Welle annehmen, die beispielsweise dadurch gebildet wird, dass das beschädigte Applikatorelement 208 Metallpulver in einen Stapel auf der Schicht 212 schiebt, oder der Defekt 252 kann die Form einer Vertiefung annehmen, die z.B. durch ein Applikatorelement 208 gebildet wird, das ein (direktes oder indirektes) Eingraben in die Testschicht 238 bewirkt. In einer Ausführungsform kann das Testbild 236 eine Zusammensetzung von Bildern von jeder Bilderfassungsvorrichtung 228A-D (2) für eine bestimmte Testschicht 238 aus Rohmaterial sein, die auf irgendeine heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Weise, z.B. mit einer geeigneten Bilddrehung und Hinzufügen derselben unter Verwendung des digitalen Bildanalysators (DIA) 216 der Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator, gebildet werden kann. Alternativ kann es ein einzelnes Bild von einer einzelnen Bilderfassungseinrichtung 228 sein. Das Testbild 236 kann, falls erforderlich, in dem Speicher 130 und/oder dem Speichersystem 132 für den Zugriff gespeichert werden. Das Testbild 236 kann zu jeder gewünschten Zeit während der Verwendung eines bestimmten aktiven Applikators 164, z.B. vor dem ersten Einsatz, nach einer ausgewählten Anzahl von Verwendungen, nach einer ausgewählten Nutzungsdauer usw., aufgenommen werden.
  • Im Betrieb gemäß dieser Technik kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator unter Verwendung des digitalen Bildanalysators 216 bestimmen, ob der aktive Applikator 164 beschädigt ist, indem eine unebene Oberfläche, die beispielsweise Defekte 240 (4) aufweist, in einer Testschicht 238 des Rohmaterials auf der Bauplattform 118 des AM-Systems 100 nach der Bildung der Testschicht 238 des Rohmaterials durch den aktiven Applikator 164 identifiziert wird. Insbesondere kann die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator die unebene Oberfläche ( 4) durch einen Vergleich eines Basisbildes 230 einer Oberfläche einer Basisschicht 232 aus Rohmaterial auf der Bauplattform 118 des AM-Systems 100 nach der Bildung der Basisschicht 232 durch einen unbeschädigten aktiven Applikator 164 mit einem Testbild 236 der Testschicht 238 des Rohmaterials auf der Bauplattform 118 eines AM-System 100 nach der Bildung der Testschicht 238 durch den aktiven Applikator 164 identifizieren. Sowohl das Basisbild 230 als auch das Testbild 236 können zusammengesetzte Bilder sein, die aus einer Anzahl von Bildaufnahmen von mehreren Seiten aus über der jeweiligen Basisschicht 232 oder der Testschicht 238 gebildet werden. Es sind vielfältige heutzutage bekannte Techniken verfügbar, um Unterschiede zwischen Bildern zu identifizieren, so dass Defekte 240 identifiziert werden können, die alle innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung angesehen werden. In einem Beispiel kann das Vergleichen ein Bestimmen einer Anzahl von Pixeln, die nach der Subtraktion des Basisbildes 230 von dem Testbild 236 verbleiben, und Identifizieren des Vorhandenseins der unebenen Oberfläche, d.h. der Defekte 240 und des beschädigten aktiven Applikators 202, als Reaktion darauf umfassen, dass die Anzahl von Pixeln einen Schwellenwert überschreitet. Der Schwellenwert kann vom Benutzer ausgewählt werden, um eine beliebige Anzahl von Pixeln zu sein, die ausreicht, um das Vorhandensein von Defekten 240 (4), eine unebene Oberfläche in der Testschicht 238 und somit einen beschädigten aktiven Applikator 202 anzuzeigen. 6 zeigt eine schematische Draufsicht des Ergebnisses eines Vergleichs des Basisbildes 230 (3) mit dem Testbild 236 (4), der ergibt, dass die Pixel 254 von einigen der Defekte 242, 244, 252 übrig bleiben. In dem gezeigten Beispiel zeigt der Defekt 240 in der Form der erhöhten Linie 242 (4) eine Anzahl von Pixeln, die vielleicht einen Schwellenwert überschreitet, während die Defekte 244, 252 möglicherweise keine ausreichende Pixelanzahl aufweisen, um einen Schwellenwert zu überschreiten. Es wird betont, dass vielfältige alternative Techniken außer Pixelzählen verwendet werden können, um das Vorhandensein einer unebenen Oberfläche in der Testschicht 238 zu bestimmen, die ausreichen, um einen beschädigten Applikator anzuzeigen. In jedem Fall kann der Vergleich zu jeder gewünschten Zeit während der Verwendung eines bestimmten aktiven Applikators 164 durchgeführt werden, z.B. nach einer ausgewählten Anzahl von Verwendungen, nach einer ausgewählten Verwendungsdauer usw.
  • Weiter im Hinblick auf das Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator, wie es in 1 gezeigt ist, kann das System ferner eine Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator umfassen, die eingerichtet ist, um eine Reparatur eines beschädigten aktiven Applikators 202 als Reaktion darauf zu veranlassen, dass ein beschädigter aktiver Applikator 202 durch irgendeine der hierin beschriebenen Techniken identifiziert wird. Wie in 1 gezeigt, können Teile der Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator und/oder der Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator als Teil des Steuersystems 120, z.B. als Software und/oder Hardware, enthalten sein. Jede kann jedoch eine separate Komponente sein, die mit dem Steuersystem 120 und/oder Teilen des AM-Druckers 122 interagiert.
  • Bezug nehmend auf 7-10 sind nun nachstehend Ausführungsformen der Reparaturvorrichtung 204 beschrieben, die mit dem Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden. 7 zeigt eine schematische Draufsicht und 8 zeigt eine schematische Seitenansicht des linearen Transportsystems 168, einschließlich eines aktiven Applikators 164, der auch einen beschädigten aktiven Applikator 202 darstellt. 9 und 10 zeigen schematische Seitenansichten alternativer Ausführungsformen der Reparaturvorrichtung 204. Ein aktiver Applikator 164 kann so aufgebaut sein, wie zuvor in Bezug auf den Applikator 164 in 1 beschrieben, z.B. kann er seinen eigenen Aktuator 174 unter der Steuerung des Steuersystems 120 (und der Steuervorrichtung 210) (1) aufweisen. Das heißt, der aktive Applikator 164 kann bezüglich der Bauplattform 118 und der Reparaturvorrichtung 204 mit dem linearen Transportsystem 168 unter der Steuerung der Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator (und des Steuersystems 120) (1) positioniert werden. In diesem Fall umfasst das lineare Transportsystem 168 einen aktiven Applikatorbereich 260, in dem der aktive Applikator 164 über die Bauplattform 118 bewegbar ist, um die Schicht 212 aus Rohmaterial auf der Bauplattform 118 aufzutragen, und einen Reparaturbereich 262, in dem ein beschädigter aktiver Applikator 208 für die Reparaturvorrichtung 204 zugänglich ist. Jeder Bereich 260, 262 kann beispielsweise eine Position auf den Schienen 170, 172 kennzeichnen.
  • Wenn ein beschädigter aktiver Applikator 202, z.B. durch die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator, identifiziert wurde, weist die Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator das lineare Transportsystem 168 an, den beschädigten aktiven Applikator 202 zu dem Reparaturbereich 262 zu bewegen, und sie weist die Reparaturvorrichtung 204 an, das beschädigte Applikatorelement 208 zu reparieren. In einer alternativen Ausführungsform, wie in den 7 und 11 gezeigt, kann das lineare Transportsystem 168 optional eine Abtrennung 264 in der Bearbeitungskammer 142 aufweisen, die den Reparaturbereich 262 von dem aktiven Applikatorbereich 260 trennt. Die Abtrennung 264 kann auf verschiedene Weise implementiert werden. In dem in 11 gezeigten Beispiel kann die Abtrennung 264 eine Trennwand 266 aufweisen, die den Reparaturbereich 262 und den aktiven Applikatorbereich 260 dichtend trennt. Die Trennwand 266 kann einen wahlweise öffnenden Kanal 267 aufweisen, durch den der Applikator 164, d.h. auf den Schienen 170, 172 des linearen Transportsystems 168, in den Reparaturbereich 262 gelangen kann. Der wahlweise öffnende Kanal 267 kann eine Tür 271 aufweisen, die durch die Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator geöffnet und geschlossen werden kann, die auch die Bewegung des Applikators 164 unter Verwendung des Aktuators 174 koordinieren kann. Die Tür 271 kann jede Form eines selektiven Öffnungsverschlusses, z.B. einer Schiebetür, einer Schwenktür usw., annehmen und kann unter Verwendung irgendwelcher heutzutage bekannter oder künftig entwickelter Türbetätigungssysteme betätigt werden. Auf diese Weise kann der Reparaturbereich 262 für eine Reparatur eines beschädigten aktiven Applikators 202 in dichtender Weise von dem aktiven Applikatorbereich 260 getrennt werden, wobei die Reparatur beispielsweise ein Entfernen von Material (d.h. eines beschädigten Abschnitts 268 (5)) von einem beschädigten Applikatorelement 208 in einer solchen Weise umfassen kann, dass das entfernte Material den Rest der Bearbeitungskammer 142 nicht kontaminiert. Jede Form des vertikalen Einstellsystems 288 kann verwendet werden, um das Reparatursystem 206 in eine Betriebsposition bezüglich eines beschädigten Applikators hinein und aus dieser heraus zu bewegen.
  • Wie in 7-10 gezeigt, kann die Reparaturvorrichtung 204 in Abhängigkeit von der Form des an dem aktiven Applikator 164 verwendeten Applikatorelementes 208 vielfältige Formen annehmen. In einer Anzahl der Ausführungsformen repariert die Reparaturvorrichtung 204 das beschädigte Applikatorelement 208 durch Entfernen des beschädigten Abschnitts 268 (5) von dem beschädigten Applikatorelement 208. Die Form des beschädigten Abschnitts 268, der entfernt wird, hängt von der Art des beschädigten Applikatorelementes 208 ab, z.B. flexibles Material, Metall usw. Wenn Material entfernt wird, kann das Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator ferner ein Materialentfernungssystem 269 umfassen, das eingerichtet ist, um den beschädigten Abschnitt 268 ( 5) während oder nach der Reparatur aus der Bearbeitungskammer 142 zu entfernen. Wie nachstehend beschrieben ist, kann das Materialentfernungssystem 269 abhängig von der Art des verwendeten beschädigten Applikatorelementes 208 unterschiedliche Formen annehmen.
  • In einer Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, kann das Applikatorelement 208 ein flexibles Material, wie etwa ein Polymer oder einen Kunststoff, enthalten. In diesem Fall umfasst die Reparaturvorrichtung 204 ein Reparaturelement 206 in Form einer Schneidvorrichtung 280, z.B. einer Schneidklinge, die dazu eingerichtet ist, den beschädigten Abschnitt 268 (5) des beschädigten Applikatorelementes 208 derart abzuschneiden, dass eine saubere neue Oberfläche für dieses geschaffen wird. Hier kann der beschädigte Abschnitt 268 ein oder mehrere Teile des flexiblen Materials (z.B. Brocken oder Streifen) enthalten, und das Materialentfernungssystem 269 kann ein Auffangbecken 272 zum Auffangen des beschädigten Abschnitts 268 (5) aufweisen. Der reparierte Applikator kann anschließend durch die Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator, möglicherweise nach einer gewissen Neukalibrierung des AM-Systems 100, wieder in Betrieb genommen werden. Wie am besten in 8 gezeigt, kann, wenn das Applikatorelement 208 ein flexibles Material aufweist, ein Vorrat an flexiblem Material 282 an dem aktiven Applikator 164, d.h. an dem Transportelement 176, geführt werden, um zusätzliches Applikatorelementmaterial, wenn es aufgebraucht wird, durch den Halter 250 zuzuführen. Die Reparaturvorrichtung 204 kann ferner eine Positioniervorrichtung 284 für flexibles Material aufweisen, um einen Ersatzabschnitt für den beschädigten Abschnitt 268 des flexiblen Materials aus dem Vorrat 282 an flexiblem Material zu erhalten. Die Positioniervorrichtung 284 für flexibles Material kann einen beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Mechanismus zum steuerbaren Messen und Zuführen eines Ersatzabschnitts aus flexiblem Material aus dem Vorrat an flexiblem Material 282 umfassen. Die Positioniervorrichtung 284 für flexibles Material kann umfassen, ist jedoch nicht beschränkt auf: eine Rolle zum gesteuerten Entrollen des flexiblen Materials, ein Greifelement zum gesteuerten Abrollen des flexiblen Materials usw.
  • In 9 kann das Applikatorelement 208 eine Klinge, z.B. eine Klinge aus Metall oder einer Metalllegierung, umfassen. In diesem Fall kann die Reparaturvorrichtung 204 eine Schleifvorrichtung 286, z.B. eine Schleifscheibe oder einen Schleifriemen, aufweisen, die/der eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des Applikatorelementes 208 in einer derartigen Weise zu schleifen, dass eine saubere neue Oberfläche für dieses geschaffen wird. Der reparierte Applikator kann dann als ein aktiver Applikator 164, möglicherweise nach einer gewissen Neukalibrierung des AM-Systems 100, wieder in Betrieb genommen werden. Hier kann der beschädigte Abschnitt 268 Metallpulver oder -partikel aufweisen ,und das Materialentfernungssystem 269 kann ein Vakuumsystem 274 (siehe z.B. 11) umfassen, um den beschädigten Abschnitt aufzufangen.
  • In 10 kann das Applikatorelement 208 ein formbares Material, z.B. einen weichen Kunststoff, Gummi oder flexibles Polymer, aufweisen. In diesem Fall kann die Reparaturvorrichtung 204 eine Formvorrichtung 290, z.B. ein geformtes Heizelement, umfassen, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt des beschädigten Applikatorelementes 208 in eienr derartigen Weise umzuformen, dass eine saubere neue Oberfläche für dieses geschaffen wird. Der reparierte Applikator kann dann, möglicherweise nach einer gewissen Neukalibrierung, als ein aktiver Applikator 164 wieder in Betrieb genommen werden.
  • In jeder beliebigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Reparaturvorrichtung 204 beliebige Hilfssteuerstrukturen (nicht gezeigt) enthalten, die für ihre gesteuerte Anwendung notwendig sind und durch die Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator gesteuert werden. Die Hilfssteuerstrukturen können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Bewegungssteuervorrichtungen; Sensor(en) für Positionierung, Kraft, Temperatur usw.; oder Qualitätssicherungsmonitore. Wenn im Betrieb der beschädigte aktive Applikator 202 z.B. durch die Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator identifiziert wird, bewegt die Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator den beschädigten aktiven Applikator 164 zu dem Reparaturbereich 262, und sie veranlasst die Reparaturvorrichtung 204, den beschädigten aktiven Applikator 202 zu reparieren. Sobald er repariert ist, setzt die Steuerung 210 für beschädigten Applikator dann den Applikator wieder in Betrieb. Als Teil eines Neukalibrierungsprozesses kann die Reparaturvorrichtung 204 zu dem Steuersystem 120 des AM-Systems 100 eine Größe des beschädigten Abschnitts 268 zum Einstellen des AM-Systems 100 liefern, um das Entfernen des beschädigten Abschnitts 268 zu berücksichtigen. Wenn zum Beispiel ein Millimeter großer Streifen des flexiblen Materials von dem beschädigten Applikatorelement 208 abgetrennt wurde, kann das AM-System 100 die Bauplattform 118 um einen Millimeter anheben, um das kürzere, reparierte Applikatorelement aufzunehmen. Ähnliche Einstellungen können für die anderen Ausführungsformen der Reparaturvorrichtung vorgenommen werden. Der Reparaturprozess kann während des Betriebs des AM-Systems 100 so oft wie nötig wiederholt werden (Fähigkeit des Applikatorelementes, der Reparatur standzuhalten), um sicherzustellen, dass stets ein unbeschädigter Applikator in Betrieb ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann ein AM-System 100 umfassen, das die Bauplattform 118 (1) und eine oder mehrere Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 (1) zum sequentiellen schichtweisen Aufbau eines Objektes 102 auf der Bauplattform 118 aufweist. Das AM-System 100 kann auch eine Rohmaterialquelle 178 umfassen, die mit der Bauplattform zum Zuführen von Rohmaterial zu der Bauplattform für den sequentiellen Aufbau wirkverbunden ist, d.h. als ein Trichter für den Zugriff durch einen aktiven Applikator oder getragen von einem aktiver Applikator (siehe z.B. 8). Das AM-System 100 umfasst ferner ein Applikatorsystem 218 (ein beliebiges hierin beschriebenes Applikatorsystem), das betriebsfähig ist, um die Schicht 212 des Rohmaterials auf die Bauplattform 118 von der Rohmaterialquelle unter Verwendung eines aktiven Applikators aufzutragen. In einer Ausführungsform, wie in einem Beispiel in den 7 und 8 gezeigt, kann das Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator eine Reparaturvorrichtung 204 aufweisen, die zum Reparieren eines beschädigten Applikatorelementes 208 (z.B. 5) an dem Applikator 164 eingerichtet ist. In jedem Fall kann das lineare Transportsystem 168, wie hierin erörtert, Applikatoren bewegen. Das AM-System 100 kann optional auch eine Identifikationsvorrichtung 222 für beschädigten Applikator, wie hierin beschrieben, aufweisen, um zu bestimmen, ob der aktive Applikator beschädigt ist, indem z.B. eine unebene Oberfläche in einer Schicht aus Rohmaterial auf der Bauplattform nach der Bildung der Schicht durch den aktive Applikator identifiziert wird. Das AM-System 100 kann auch eine Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator umfassen, die eingerichtet ist, um eine Reparatur des beschädigten aktiven Applikators 202 als Reaktion darauf zu veranlassen, dass der beschädigte Applikator als beschädigt identifiziert wird.
  • Ausführungsformen der Offenbarung sehen ein Reparatursystem 200 für beschädigten Applikator vor, das in der Lage ist, einen beschädigten Applikator (z.B. ein Applikatorelement in Form einer Klinge, Bürste oder Lippe/eines Wischers) zu reparieren. Folglich können Ausführungsformen der Offenbarung in einer Bearbeitungskammer eines AM-Systems 100 in einer solchen Weise verwendet werden, dass die Notwendigkeit, die Bearbeitungskammer zu öffnen oder einen Aufbau zu stoppen, um einen beschädigten Applikator zu reparieren, beseitigt wird. Das heißt, jede der hier beschriebenen Ausführungsformen kann während eines Objektbaus arbeiten, um einen aktiven Applikator während des Baus zu reparieren. (Das gesamte System befindet sich in der Bearbeitungskammer 142 (1)). Sobald ein reparierter Applikator an Ort und Stelle ist, kann ein Objektbau, wie ursprünglich beabsichtigt, fortfahren, sofern nicht ein anderer Fall eines Anwendungsschadens auftreten sollte, wobei dann, zu diesem Zeitpunkt das AM-System 100 erneut die zuvor beschriebene Prozedur zum Reparieren des aktiven Applikators durchführen würde. Ausführungsformen der Offenbarung sind in der Lage, einen Defekt auf nur den Bereich des Aufbaus zu minimieren, der ihn verursacht hat, ohne ihn an die Gesamtheit des restlichen Aufbaus zu übergeben und ohne einen Aufbau abzubrechen oder die Bearbeitungskammer zu öffnen. Folglich hat ein bestimmter Objektbau jetzt eine bessere Chance, den Bau wiederherzustellen, wenn ein Problem mit einem beschädigten Applikator auftritt, anstatt ihn zum Zeitpunkt der Beschädigung des Applikators abbrechen zu müssen oder den Applikator nach Abschluss des Baus zu verschrotten.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht deutlich was anderes anzeigt. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzer Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines/einer oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. „Optional“ oder „wahlweise“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebenen Umstand eintreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Fälle, in denen das Ereignis eintritt, sowie Fälle umfasst, in denen es nicht der eintritt.
  • Die approximierende Sprache, wie sie hierin in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewendet werden, um irgendeine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion zu führen, auf die sie bezogen ist. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen Begriff oder Ausdrücke, wie z.B. „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“, modifiziert wird, nicht auf den genauen spezifizierten Wert beschränkt. In zumindest einigen Fällen kann die approximierende Sprache der Genauigkeit eines Instrumentes zum Messen des Wertes entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder gegeneinander getauscht werden, wobei solche Bereiche identifiziert werden und alle darin enthaltenen Unterbereiche enthalten, sofern der Kontext oder die Sprache nichts anderes angeben. „Ungefähr“ in Bezug auf einen bestimmten Wert eines Bereichs gilt für beide Werte und kann, sofern es nicht andernfalls von der Genauigkeit des Instruments, das den Wert misst, abhängig ist, +/- 10% der (des) angegebenen Werte(s) anzeigen.
  • Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den nachfolgenden Ansprüchen sollen jede Struktur, jedes Material oder jede Handlung zum Ausführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie speziell beansprucht, umfassen. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wird zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert, soll jedoch nicht erschöpfend sein oder sich auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränken. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet werden siech viele Modifikationen und Variationen offensichtlich erschließen, ohne dass von dem Schutzbereich und Rahmen der Offenbarung abgewichen wird. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und der praktischen Anwendung am besten zu erläutern und andere Fachleute auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die bestimmte vorgesehene Verwendung geeignet sind.
  • Es sind ein Applikatorreparatursystem 200 für ein additives Fertigungssystem (AM-System) 100, 100' und ein dieses umfassendes AM-System 100, 100' offenbart. Das Applikatorreparatursystem 200 umfasst eine Reparaturvorrichtung 204 mit einem Reparaturelement 206, das zum Reparieren eines beschädigten Applikatorelementes 208 an einem Applikator eines AM-Systems 100, 100' eingerichtet ist. Das beschädigte Applikatorelement 208 ist eingerichtet, um eine Schicht 212 aus Rohmaterial 166 auf einer Bauplattform 118 des AM-Systems 100, 100' zu verteilen. Die Reparaturvorrichtung 204 ist innerhalb einer Bearbeitungskammer 142 des AM-Systems 100, 100' positioniert. Es kann eine Steuervorrichtung 210 für beschädigten Applikator vorgesehen sein, die eingerichtet ist, um eine Reparatur des beschädigten aktiven Applikators 202 als Reaktion darauf zu veranlassen, dass der beschädigte Applikator als beschädigt identifiziert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • AM-System 100
    Objekt 102
    Schmelzstrahlquelle 110
    Schmelzstrahlquelle 112
    Schmelzstrahlquelle 114
    Schmelzstrahlquelle 116
    Bauplattform 118
    Steuersystem 120
    AM-Drucker 122
    Code 124
    Computer 126
    Speicher 130
    Speichersystem 132
    Prozessoreinheit PE 134
    Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle 136
    Bus 138
    externe E/A-Vorrichtung/Ressource 140
    Bearbeitungskammer 142
    nicht überlappender Feldbereich 144
    nicht überlappende Feldbereich 146
    nicht überlappende Feldbereich 148
    nicht überlappende Feldbereich 150
    überlappender Feldbereich 152
    überlappender Feldbereich 154
    überlappender Feldbereich 156
    überlappender Feldbereich 158
    Schmelzstrahl 160
    Schmelzstrahl 162
    aktiver Applikator 164
    Rohmaterial 166
    lineares Transportsystem 168
    Schiene 170
    Schiene 172
    Aktuator 174
    Transportelement 176
    Rohmaterialquelle 178
    Überlaufkammer 179
    Inertgasgemisch 180
    Inertgas 182
    Pumpe 184
    Strömungsventilsystem 186
    Filter 188
    vertikales Einstellsystem 190
    Applikatorreparatursystem 200
    beschädigter aktiver Applikator 202
    Reparaturvorrichtung 204
    Reparaturelement 206
    Applikatorelement 208
    Steuervorrichtung für beschädigten Applikator 210
    Schicht 212
    Digitalbildanalysator DIA 216
    Applikatorsystem 218
    Applikatoridentifikationssystem 220
    Identifikationsvorrichtung für beschädigten Applikator 222
    Bilderfassungsvorrichtung 224
    Bilderfassungsvorrichtung 228
    Basisbild 230
    Basisschicht 232
    Testbild 236
    Testschicht 238
    Defekt 240
    erhöhte Linie 242
    Kante 244
    Öffnung 246
    Untere Kante 248
    Halter 250
    Defekt 252
    Pixel 254
    aktiver Applikatorbereich 260
    Reparaturbereich 262
    Abtrennung 264
    Wand 266
    Durchgang 267
    beschädigter Abschnitt 268
    Materialentfernungssystem 269
    Tür 271
    Auffangbecken 272
    Vakuumsystem 274
    Schneidevorrichtung 280
    flexibles Material 282
    Positioniervorrichtung für flexibles Material 284
    Schleifvorrichtung 286
    Formvorrichtung 290
    AM-System 100'
    Objekt 102A
    Objekt 102B
    computerausführbare Anweisungen 124O
    computerausführbare Anweisungen 124S
    Bilderfassungsvorrichtungen 228A
    Bilderfassungsvorrichtungen 228B
    Bilderfassungsvorrichtungen 228C
    Bilderfassungsvorrichtungen 228D
    Code 124O'
    Code 124S'

Claims (10)

  1. Applikatorreparatursystem (200) für ein additives Fertigungs(AM)-System (100, 100'), wobei das Applikatorreparatursystem (200) aufweist: eine Reparaturvorrichtung (204), die ein Reparaturelement (206) enthält, das zum Reparieren eines beschädigten Applikatorelementes (208) an einem Applikator eingerichtet ist, wobei das beschädigte Applikatorelement (208) eingerichtet ist, um eine Schicht (212) aus Rohmaterial (166) auf einer Bauplattform (118) des AM-Systems (100, 100') zu verteilen, wobei die Reparaturvorrichtung (204) innerhalb einer Bearbeitungskammer (142) des AM-Systems (100, 100') positioniert ist.
  2. System nach Anspruch 1, das ferner eine Steuervorrichtung (210) für beschädigten Applikator aufweist, die eingerichtet ist, um die Reparatur des beschädigten Applikatorelementes (208) in Reaktion darauf zu veranlassen, dass ein aktiver Applikator (164) als beschädigt identifiziert wird.
  3. System nach Anspruch 2, das ferner eine Identifikationsvorrichtung (222) für beschädigten Applikator aufweist, die eingerichtet ist, um festzustellen, ob der aktive Applikator (164) beschädigt ist.
  4. System nach Anspruch 2 oder 3, das ferner ein lineares Transportsystem (168) umfassend, unter der Steuerung der Steuervorrichtung (210) für beschädigten Applikator zum Positionieren des beschädigten Applikatorelementes (208) in Bezug auf eine Bauplattform (118) des AM-Systems (100, 100') und die Reparaturvorrichtung (204) aufweist; wobei das lineare Transportsystem (168) vorzugsweise aufweist: einen aktiven Applikatorbereich (260), in dem der Applikator relativ zu der Bauplattform (118) bewegbar ist, um eine Schicht (212) von Rohmaterial (166) auf der Bauplattform (118) aus einer Rohmaterialquelle (178) unter Verwendung eines Applikatorelementes (208) aufzubringen; einen Reparaturbereich (262), in dem das beschädigte Applikatorelement (208) für die Reparaturvorrichtung (204) zugänglich ist; und eine Abtrennung (264) in der Bearbeitungskammer (142), die den Reparaturbereich (262) von dem aktiven Applikatorbereich (260) trennt.
  5. System nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reparaturvorrichtung (204) das beschädigte Applikatorelement (208) durch Entfernen eines beschädigten Abschnitts (268) von dem beschädigten Applikatorelement (208) repariert.
  6. System nach Anspruch 5, das ferner ein Materialentfernungssystem (269) aufweist, das eingerichtet ist, um den beschädigten Abschnitt (268) während oder nach der Reparatur aus der Bearbeitungskammer (142) zu entfernen; und/oder wobei die Reparaturvorrichtung (204) eine Größe des beschädigten Abschnitts (268) an ein Steuersystem (120) des AM-Systems (100, 100') liefert, um das AM-System (100, 100') einzustellen, um das Entfernen des beschädigten Abschnitts (268) zu berücksichtigen.
  7. System nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das beschädigte Applikatorelement (208) ein flexibles Material (282) aufweist und das Reparaturelement (206) eine Schneidvorrichtung (280) aufweist, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt (268) des flexiblen Materials (282) von dem beschädigten Applikatorelement (208) zu entfernen.
  8. System nach Anspruch 7, wobei der Applikator einen Vorrat an flexiblem Material (282) trägt und die Reparaturvorrichtung (204) ferner eine Positioniervorrichtung für flexibles Material (282) umfasst, um einen Ersatzabschnitt für den beschädigten Abschnitt (268) des flexiblen Materials (282) aus dem Vorrat an flexiblem Material (282) zu erhalten.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das beschädigte Applikatorelement (208) ein Metallmaterial umfasst und das Reparaturelement (206) eine Schleifvorrichtung (286) aufweist, die zum Entfernen eines beschädigten Abschnitts (268) des Metallmaterials von dem beschädigten Applikatorelement (208) eingerichtet ist; und/oder wobei das beschädigte Applikatorelement (208) ein formbares Material aufweist und das Reparaturelement (206) eine Formvorrichtung (290) umfasst, die eingerichtet ist, um einen beschädigten Abschnitt (268) des formbaren Materials des beschädigten Applikatorelementes (208) umzuformen.
  10. Additives Fertigungs(AM)-System (100, 100'), das aufweist: eine Bauplattform (118) innerhalb einer Bearbeitungskammer (142); eine Schmelzstrahlquelle (110, 112, 114, 116) zum sequentiellen schichtweisen Aufbau eines Objektes (102A-B) auf der Bauplattform (118); eine Rohmaterialquelle (178), die mit der Bauplattform (118) wirkverbunden ist, um Rohmaterial für den sequentiellen Aufbau zu der Bauplattform (118) zu liefern; ein Applikatorsystem, das betriebsfähig ist, um eine Schicht (212) des Rohmaterials (166) aus der Rohmaterialquelle (178) unter Verwendung eines Applikators mit einem Applikatorelement (208) auf der Bauplattform (118) aufzubringen, wobei das Applikatorelement (208) eingerichtet ist, um eine Schicht (212) aus Rohmaterial (166) auf der Bauplattform (118) zu verteilen; und ein Applikatorreparatursystem (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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