DE102018214624A1 - Plant for the additive manufacturing of components and method for operating such a plant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen unter Verwendung eines SLS-, SLM- oder EBM-Verfahrens, aufweisend wenigstens eine verschließbare und beheizbare Baukammer (2), innerhalb der die additive Fertigung durchführbar ist. Um den Energieverbrauch der Anlage (1) zu reduzieren, weist die Anlage (1) wenigstens eine Vorrichtung (3) zum aktiven Kühlen der Baukammer (2) auf, wobei die Vorrichtung (3) eingerichtet ist, während der aktiven Kühlung der Baukammer (2) aufgenommene Wärme zwischenzuspeichern und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise wieder der Baukammer (2) zuzuführen.The invention relates to a system (1) for the additive manufacturing of components using an SLS, SLM or EBM method, comprising at least one closable and heatable construction chamber (2) within which the additive manufacturing can be carried out. In order to reduce the energy consumption of the system (1), the system (1) has at least one device (3) for actively cooling the building chamber (2), the device (3) being set up during the active cooling of the building chamber (2 ) temporarily store the heat absorbed and at least partially return the temporarily stored heat to the building chamber (2) at a later point in time.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum additiven Fertigen von Bauteilen unter Verwendung eines SLS-, SLM- oder EBM-Verfahrens, aufweisend wenigstens eine verschließbare und beheizbare Baukammer, innerhalb der die additive Fertigung durchführbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum additiven Fertigen von Bauteilen unter Verwendung eines SLS-, SLM- oder EBM-Verfahrens, wobei eine verschließbare Baukammer, innerhalb der die additive Fertigung durchgeführt wird, vor und während der Durchführung der additiven Fertigung beheizt und nach Abschluss der additiven Fertigung abgekühlt wird.The invention relates to a system for additive manufacturing of components using an SLS, SLM or EBM method, comprising at least one closable and heatable building chamber within which the additive manufacturing can be carried out. Furthermore, the invention relates to a method for operating a system for additive manufacturing of components using an SLS, SLM or EBM method, with a closable construction chamber, within which the additive manufacturing is carried out, before and during the implementation of the additive manufacturing heated and cooled after completion of additive manufacturing.
Die additive Fertigung (AM; additive manufacturing) von Bauteilen ist eine revolutionäre Herstellungstechnologie, die in den letzten Jahrzehnten immer bedeutsamer geworden ist. Viele Bauteile, die vorher auf eine herkömmliche Weise, beispielsweise durch Fräsen und dergleichen, hergestellt worden sind, werden nun unter Verwendung eines 3D-Druck-Verfahrens additiv gefertigt. Dies ermöglicht leichtgewichtige und ergonomische Designs von Bauteilen bei einer schnellen Herstellungsrate.Additive manufacturing (AM) of components is a revolutionary manufacturing technology that has become increasingly important in recent decades. Many components that were previously manufactured in a conventional manner, for example by milling and the like, are now manufactured additively using a 3D printing process. This enables lightweight and ergonomic component designs at a fast manufacturing rate.
Unter anderen additiven Fertigungsverfahren sind das selektive Lasersintern (SLS; Selective Laser Sintering), das selektive Laserschmelzen (SLM; Selective Laser Melting) und das selektive Elektronenstrahlschmelzen (EMB; Electron Beam Melting) die relevantesten Herstellungsverfahren für eine industrielle Umgebung geworden. Durch SLS, SLM und EBM können hohe Baugeschwindigkeiten und eine hohe Qualität erreicht werden.Among other additive manufacturing processes, selective laser sintering (SLS), selective laser melting (SLM) and selective electron beam melting (EMB) have become the most relevant manufacturing processes for an industrial environment. With SLS, SLM and EBM, high construction speeds and high quality can be achieved.
Jedoch benötigen die derzeitigen Anlagen zum additiven Fertigung von Bauteilen eine große Energiemenge für den Betrieb von Laserquellen bzw. Elektronenstrahlquellen und das Heizen einer Baukammer, in der das additive Fertigen durchgeführt wird. Dabei wird die Baukammer auf eine knapp unter der Schmelztemperatur des zu verarbeitenden Pulverwerkstoffs liegende Temperatur erwärmt, um Störungen zu verhindern. Da ein Herstellungsvorgang auch zehn Stunden oder länger dauern kann, muss das Beheizen der Baukammer für eine lange Zeit aufrechterhalten werden, was in einem hohen Energieverbrauch resultiert. Nach Abschluss des Herstellungsvorgangs müssen die Baukammer und mit ihr das darin befindliche Bauteil abgekühlt werden, um das Bauteil der Baukammer entnehmen zu können.However, the current systems for additive manufacturing of components require a large amount of energy for the operation of laser sources or electron beam sources and the heating of a building chamber in which additive manufacturing is carried out. The building chamber is heated to a temperature just below the melting temperature of the powder material to be processed in order to prevent malfunctions. Since a manufacturing process can also take ten hours or longer, the heating of the building chamber must be maintained for a long time, which results in high energy consumption. After completion of the manufacturing process, the building chamber and with it the component located in it must be cooled in order to be able to remove the component from the building chamber.
Die
Die unter dem Link https://shop3duniverse.com/products/3d-print-clean-model-870-enclosure abrufbare Veröffentlichung offenbart eine Baukammer für eine Anlage zum additive Fertigen von Bauteilen.The publication, which can be downloaded from the link https://shop3duniverse.com/products/3d-print-clean-model-870-enclosure, discloses a construction chamber for a system for additive manufacturing of components.
Die
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Die WO 2017 / 152 133 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Anwenden von magnetohydrodynamischen Kräfte auf flüssiges Metall, um das flüssiges Metall entlang eines gesteuerten Musters, wie etwa eines gesteuerten dreidimensionalen Musters, als Teil der additiven Fertigung eines Objekts auszustoßen. Die magnetohydrodynamische Kraft kann gepulst werden, um Tröpfchen des flüssigen Metalls auszustoßen, um eine Kontrolle über die Genauigkeit des herzustellenden Objekts bereitzustellen. Die Pulsationen können in Fluidkammern mit hohen Resonanzfrequenzen angewendet werden, so dass der Tröpfchenausstoß über einen weiten Frequenzbereich wirksam gesteuert werden kann, einschließlich hoher Frequenzen, die zum Ausstoßen flüssigen Metalls mit Raten geeignet sind, die für eine kommerziell durchführbare dreidimensionale Herstellung geeignet sind.WO 2017/152133 A1 discloses an apparatus for applying magnetohydrodynamic forces to liquid metal to eject the liquid metal along a controlled pattern, such as a controlled three-dimensional pattern, as part of the additive manufacturing of an object. The magnetohydrodynamic force can be pulsed to eject droplets of the liquid metal to provide control over the accuracy of the object being manufactured. The pulsations can be used in fluid chambers with high resonance frequencies so that droplet ejection can be effectively controlled over a wide frequency range, including high frequencies suitable for ejecting liquid metal at rates suitable for commercially viable three-dimensional fabrication.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch einer Anlage zum additiven Fertigen von Bauteilen zu reduzieren.The invention has for its object to reduce the energy consumption of a system for the additive manufacturing of components.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die wenigstens eine Vorrichtung zum aktiven Kühlen der Baukammer aufweist, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, während der aktiven Kühlung der Baukammer aufgenommene Wärme zwischenzuspeichern und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise wieder der Baukammer zuzuführen.According to the invention, the object is achieved by a system having the features of
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 der Figur zusätzlich.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the description below can be combined with one another in any technically expedient manner and indicate further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figure.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage kann die während der additiven Fertigung eines Bauteils geschlossene und beheizte Baukammer nach Abschluss der additiven Fertigung mittels der Vorrichtung aktiv gekühlt werden, um auch die Temperatur des hergestellten Bauteils abzusenken und das hierdurch abgekühlte Bauteil dann der Baukammer entnehmen zu können. Zudem wird bei der erfindungsgemäßen Anlage mittels der Vorrichtung die während der aktiven Kühlung der Baukammer aufgenommene Wärme, also die von der Baukammer und dem darin befindlichen Bauteil während der aktiven Kühlung abgegebene Wärme, zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt teilweise oder vollständig wieder der Baukammer zugeführt, um diese für die Durchführung einer weiteren additiven Fertigung wieder aufzuheizen und/oder zu beheizen. Die von der Baukammer und dem Bauteil während ihrer Kühlung abgegebene Wärme geht also nicht wie herkömmlich verloren, sondern wird zumindest teilweise wiederverwendet, wodurch der Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Anlage für das Beheizen der Baukammer, insbesondere der elektrische Energieverbrauch zum Betreiben elektrischer Heizeinrichtungen der Baukammer, im Vergleich zu einer herkömmlichen Anlage deutlich reduziert ist. Insgesamt weist somit die erfindungsgemäße Anlage eine höhere Effizienz als eine herkömmliche Anlage auf. Es kann zudem vorgesehen sein, dass die zwischengespeicherte Wärme auch einer anderweitigen zu beheizenden Einrichtung zugeführt wird.In the system according to the invention, the construction chamber which is closed and heated during the additive production of a component can be actively cooled by means of the device after completion of the additive production, in order to also lower the temperature of the component produced and then be able to remove the component cooled thereby from the construction chamber. In addition, in the system according to the invention, the heat absorbed during the active cooling of the building chamber, that is to say the heat given off by the building chamber and the component therein during active cooling, is temporarily stored by means of the device and is partially or completely fed back to the building chamber at a later time. in order to heat and / or heat them again for carrying out a further additive manufacturing. The heat given off by the building chamber and the component during its cooling does not work as conventionally lost, but is at least partially reused, whereby the energy consumption of the system according to the invention for heating the building chamber, in particular the electrical energy consumption for operating electrical heating devices of the building chamber, is significantly reduced compared to a conventional system. Overall, the system according to the invention thus has a higher efficiency than a conventional system. It can also be provided that the temporarily stored heat is also fed to another device to be heated.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anlage wenigstens eine Lasereinheit zum Durchführen des SLS- oder SLM-Verfahrens oder eine Elektronenstrahleinheit zum Durchführen des EBM-Verfahrens auf, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, zusätzlich die Lasereinheit bzw. Elektronenstrahleinheit aktiv zu kühlen, während der aktiven Kühlung der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit aufgenommene Wärme zwischenzuspeichern und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise der Baukammer zuzuführen. Die Lasereinheit, insbesondere deren Laserquelle, bzw. die Elektronenstrahleinheit muss üblicherweise ohnehin gekühlt werden. Auch diese Abwärme der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit geht nicht wie herkömmlich verloren, sondern wird später teilweise oder vollständig zum Beheizen der Baukammer verwendet, wodurch der Energieverbrauch der Anlage für das Beheizen der Baukammer, insbesondere der elektrische Energieverbrauch zum Betreiben einer elektrischen Heizeinrichtung der Baukammer, im Vergleich zu einer herkömmlichen Anlage noch deutlicher reduziert ist.According to an advantageous embodiment, the system has at least one laser unit for performing the SLS or SLM method or an electron beam unit for performing the EBM method, the device being set up to additionally actively cool the laser unit or electron beam unit during active cooling temporarily store the heat absorbed by the laser unit or the electron beam unit and at least partially supply the temporarily stored heat to the building chamber at a later point in time. The laser unit, in particular its laser source, or the electron beam unit usually has to be cooled anyway. This waste heat from the laser unit or the electron beam unit is not lost, as is conventional, but is later partially or completely used to heat the building chamber, as a result of which the energy consumption of the system for heating the building chamber, in particular the electrical energy consumption for operating an electrical heating device of the building chamber, is even more reduced compared to a conventional system.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Vorrichtung wenigstens einen zumindest teilweise innerhalb der Baukammer angeordneten Wärmetauscher, wenigstens einen außerhalb der Baukammer angeordneten Wärmezwischenspeicher, wenigstens einen zumindest teilweise in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Wärmetauscher, wenigstens einen die Wärmetauscher miteinander verbindenden Fluidkreislauf und wenigstens eine an dem Fluidkreislauf angeordnete Pumpe aufweist. Bei aktivierter Pumpe kann die Vorrichtung die Wärme über den in der Baukammer angeordneten Wärmetauscher aufnehmen, indem ein durch den Wärmetauscher strömendes gasförmiges oder flüssiges Fluid erwärmt wird. Das in diesem Wärmetauscher erwärmte Fluid strömt durch den Fluidkreislauf zu dem in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Wärmetauscher und durchströmt diesen, wodurch der Wärmetauscher erwärmt wird und die aufgenommene Wärme direkt an ein in dem Wärmezwischenspeicher befindliches Wärmespeichermedium abgibt. Dadurch wird das Fluid in dem in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Wärmetauscher wieder abgekühlt und strömt durch den Fluidkreislauf wieder zu dem in der Baukammer angeordneten Wärmetauscher, um erneut Wärme aufzunehmen. Der Wärmezwischenspeicher kann ein Speicher für sensible Wärme, ein Latentwärmespeicher oder ein thermochemischer Wärmespeicher sein.A further advantageous embodiment provides that the device has at least one heat exchanger arranged at least partially within the construction chamber, at least one heat intermediate store arranged outside the construction chamber, at least one heat exchanger arranged at least partially in the heat intermediate store, at least one fluid circuit connecting the heat exchangers to one another and at least one on the Has fluid circuit arranged pump. When the pump is activated, the device can absorb the heat via the heat exchanger arranged in the building chamber by heating a gaseous or liquid fluid flowing through the heat exchanger. The fluid heated in this heat exchanger flows through the fluid circuit to the heat exchanger arranged in the intermediate heat store and flows through it, as a result of which the heat exchanger is heated and releases the absorbed heat directly to a heat storage medium located in the intermediate heat store. As a result, the fluid in the heat exchanger arranged in the intermediate heat store is cooled again and flows through the fluid circuit back to the heat exchanger arranged in the building chamber in order to absorb heat again. The intermediate heat store can be a store for sensitive heat, a latent heat store or a thermochemical heat store.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung wenigstens einen an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher, wenigstens einen zumindest teilweise in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Zusatzwärmetauscher, wenigstens einen die Zusatzwärmetauscher miteinander verbindenden Zusatzfluidkreislauf und wenigstens eine an dem Zusatzfluidkreislauf angeordnete Zusatzpumpe auf. Bei aktivierter Zusatzpumpe kann die Vorrichtung die Wärme über den an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher aufnehmen, indem ein durch den Zusatzwärmetauscher strömendes gasförmiges oder flüssiges Fluid erwärmt wird. Das in diesem Zusatzwärmetauscher erwärmte Fluid strömt durch den Zusatzfluidkreislauf zu dem in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Zusatzwärmetauscher und durchströmt diesen, wodurch der Zusatzwärmetauscher erwärmt wird und die aufgenommene Wärme direkt an ein in dem Wärmezwischenspeicher befindliches Wärmespeichermedium abgibt. Dadurch wird das Fluid in dem in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Zusatzwärmetauscher wieder abgekühlt und strömt durch den Fluidkreislauf wieder zu dem an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher, um erneut Wärme aufzunehmen. Alternativ können der Zusatzfluidkreislauf und der Fluidkreislauf miteinander verbunden sein, so dass auf den in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Zusatzwärmetauscher eventuell verzichtet werden kann. Zudem kann dann eventuell auch auf die Zusatzpumpe verzichtet werden. Der Zusatzfluidkreislauf kann beispielsweise über wenigstens ein Schaltventil mit dem Fluidkreislauf verbunden sein, um wahlweise das Fluid nur durch den an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher, nur durch den in der Baukammer angeordneten Zusatzwärmetauscher oder gemeinsam durch den Zusatzwärmetauscher an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit und durch den Wärmetauscher in der Baukammer zu führen. Zudem kann vorgesehen sein, den in der Baukammer angeordneten Wärmetauscher direkt mit dem aus dem Zusatzwärmetauscher an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit stammenden Fluid zu beaufschlagen, um die Baukammer bei Bedarf teilweise mit der Abwärme der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit zu beheizen.According to a further advantageous embodiment, the device has at least one additional heat exchanger arranged on the laser unit or the electron beam unit, at least one additional heat exchanger arranged at least partially in the intermediate heat store, at least one additional fluid circuit connecting the additional heat exchangers and at least one additional pump arranged on the additional fluid circuit. When the additional pump is activated, the device can absorb the heat via the additional heat exchanger arranged on the laser unit or the electron beam unit by heating a gaseous or liquid fluid flowing through the additional heat exchanger. The fluid heated in this additional heat exchanger flows through the additional fluid circuit to the additional heat exchanger arranged in the intermediate heat store and flows through it, as a result of which the additional heat exchanger is heated and releases the absorbed heat directly to a heat storage medium located in the intermediate heat store. As a result, the fluid is cooled again in the additional heat exchanger arranged in the intermediate heat store and flows through the fluid circuit again to the additional heat exchanger arranged on the laser unit or the electron beam unit in order to absorb heat again. Alternatively, the additional fluid circuit and the fluid circuit can be connected to one another, so that the additional heat exchanger arranged in the intermediate heat store can possibly be dispensed with. In addition, the additional pump may then also be dispensed with. The additional fluid circuit can, for example, be connected to the fluid circuit via at least one switching valve, in order to selectively fluid only through the additional heat exchanger arranged on the laser unit or the electron beam unit, only through the additional heat exchanger arranged in the construction chamber or together through the additional heat exchanger on the laser unit or Lead electron beam unit and through the heat exchanger in the building chamber. In addition, provision can be made for the fluid from the additional heat exchanger on the laser unit or the electron beam unit to be applied directly to the heat exchanger arranged in the building chamber in order to partially heat the building chamber with the waste heat from the laser unit or the electron beam unit, if necessary.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung wenigstens einen zumindest teilweise innerhalb der Baukammer angeordneten Wärmetauscher, wenigstens einen mit dem Wärmetauscher verbundenen, außerhalb der Baukammer angeordneten Warmfluidbehälter, wenigstens einen mit dem Wärmetauscher verbundenen, außerhalb der Baukammer angeordneten Kaltfluidbehälter und wenigstens eine an einer Fluidleitung zwischen dem Kaltfluidbehälter und dem Wärmetauscher oder an einer Fluidleitung zwischen dem Wärmetauscher und dem Warmfluidbehälter angeordnete Pumpe auf. Bei aktivierter Pumpe kann die Vorrichtung die Wärme über den in der Baukammer angeordneten Wärmetauscher aufnehmen, indem ein von dem Kaltfluidbehälter stammendes, durch den Wärmetauscher strömendes gasförmiges oder flüssiges Fluid erwärmt wird. Das in diesem Wärmetauscher erwärmte Fluid strömt durch die Fluidleitung zu dem Warmfluidbehälter und wird dort zwischengespeichert. Bei einer Umkehrung der Pumprichtung wird das erwärmte Fluid aus dem Warmfluidbehälter abgepumpt und durchströmt so dem Wärmetauscher in der Baukammer, wo es Wärme an die Baukammer abgibt und hierdurch abgekühlt wird. Das abgekühlte Fluid strömt dann weiter in den Kaltfluidbehälter und wird dort für die nächste Verwendung zwischengespeichert.According to a further advantageous embodiment, the device has at least one Heat exchangers arranged at least partially within the construction chamber, at least one hot fluid container connected to the heat exchanger, arranged outside the construction chamber, at least one cold fluid container connected to the heat exchanger and arranged outside the construction chamber and at least one on a fluid line between the cold fluid container and the heat exchanger or on a fluid line between the pump arranged on the heat exchanger and the hot fluid container. When the pump is activated, the device can absorb the heat via the heat exchanger arranged in the building chamber by heating a gaseous or liquid fluid originating from the cold fluid container and flowing through the heat exchanger. The fluid heated in this heat exchanger flows through the fluid line to the hot fluid container and is temporarily stored there. When the pumping direction is reversed, the heated fluid is pumped out of the hot fluid container and thus flows through the heat exchanger in the building chamber, where it gives off heat to the building chamber and is thereby cooled. The cooled fluid then flows further into the cold fluid container and is temporarily stored there for the next use.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Vorrichtung wenigstens einen an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher, der einerseits mit dem Kaltfluidbehälter und andererseits unmittelbar oder über die Baukammer mittelbar mit dem Warmfluidbehälter verbunden ist, und wenigstens eine einerseits an einer Fluidleitung zwischen dem Kaltfluidbehälter und dem Zusatzwärmetauscher oder andererseits an einer Fluidleitung zwischen dem Zusatzwärmetauscher und dem Warmfluidbehälter bzw. an einer Fluidleitung zwischen der Baukammer und dem Warmfluidbehälter angeordnete Zusatzpumpe aufweist. Bei aktivierter Zusatzpumpe kann die Vorrichtung die Wärme über den an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher aufnehmen, indem ein von dem Kaltfluidbehälter stammendes, durch den Zusatzwärmetauscher strömendes gasförmiges oder flüssiges Fluid erwärmt wird. Das in diesem Zusatzwärmetauscher erwärmte Fluid strömt durch die Fluidleitung zu dem Warmfluidbehälter und wird dort zwischengespeichert.A further advantageous embodiment provides that the device has at least one additional heat exchanger arranged on the laser unit or the electron beam unit, which is connected on the one hand to the cold fluid container and on the other hand directly or indirectly via the construction chamber to the warm fluid container, and at least one on a fluid line between the Cold fluid container and the additional heat exchanger or on the other hand arranged on a fluid line between the additional heat exchanger and the warm fluid container or on a fluid line between the building chamber and the warm fluid container auxiliary pump. When the additional pump is activated, the device can absorb the heat via the additional heat exchanger arranged on the laser unit or the electron beam unit by heating a gaseous or liquid fluid originating from the cold fluid container and flowing through the additional heat exchanger. The fluid heated in this additional heat exchanger flows through the fluid line to the hot fluid container and is temporarily stored there.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anlage wenigstens eine die Vorrichtung ansteuernde Ansteuerelektronik auf. Die Ansteuerelektronik kann zur Ansteuerung der Vorrichtung über wenigstens einen Temperatursensor in der Baukammer und/oder an der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit erfasste Temperaturwerte berücksichtigen. Die Ansteuerelektronik kann zudem eingerichtet sein, einen Fertigungsvorgang einschließlich dem Aufheizen, Beheizen und aktiven Kühlen der Baukammer automatisch durchzuführen.According to a further advantageous embodiment, the system has at least one electronic control unit that controls the device. The control electronics can take temperature values into account for controlling the device via at least one temperature sensor in the building chamber and / or on the laser unit or the electron beam unit. The control electronics can also be set up to automatically carry out a manufacturing process, including heating, heating and active cooling of the building chamber.
Die obige Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst, bei dem die Baukammer nach Abschluss der additiven Fertigung aktiv gekühlt wird, während der aktiven Kühlung der Baukammer aufgenommene Wärme zwischengespeichert wird und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise wieder der Baukammer zugeführt wird.The above object is further achieved by a method having the features of
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Anlage genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann die Anlage gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.The advantages associated with the system above are correspondingly associated with the method. In particular, the system can be used according to one of the above-mentioned configurations or a combination of at least two of these configurations with one another to carry out the method.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zusätzlich eine Lasereinheit zum Durchführen des SLS- oder SLM-Verfahrens oder zusätzlich eine Elektronenstrahleinheit zum Durchführen des EBM-Verfahrens aktiv gekühlt, wobei während der aktiven Kühlung der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit aufgenommene Wärme zwischengespeichert wird und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise der Baukammer zugeführt wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Anlage genannten Vorteile entsprechend verbunden.According to an advantageous embodiment, a laser unit for carrying out the SLS or SLM method or additionally an electron beam unit for carrying out the EBM method is additionally actively cooled, the heat absorbed during the active cooling of the laser unit or the electron beam unit being temporarily stored and the temporarily stored heat being added is at least partially fed to the building chamber at a later time. With this configuration, the advantages mentioned above with reference to the corresponding configuration of the system are associated accordingly.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Baukammer zumindest teilweise direkt mit der während der aktiven Kühlung der Lasereinheit bzw. der Elektronenstrahleinheit aufgenommenen Wärme beheizt wird. Hierdurch kann der Energieverbrauch zur Beheizung der Baukammer mittels einer elektrischen Heizung reduziert werden.A further advantageous embodiment provides that the building chamber is at least partially heated directly with the heat absorbed during the active cooling of the laser unit or the electron beam unit. As a result, the energy consumption for heating the building chamber can be reduced by means of an electrical heater.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anlage.
-
1 is a schematic representation of an embodiment for a system according to the invention.
Des Weiteren weist die Anlage
Die Anlage
Ferner weist die Anlage
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- Anlageinvestment
- 22
- BaukammerBuilding chamber
- 33
- Vorrichtungcontraption
- 44
- WärmetauscherHeat exchanger
- 55
- WarmfluidbehälterHot fluid container
- 66
- KaltfluidbehälterCold fluid container
- 77
- FluidleitungFluid line
- 88th
- Pumpepump
- 99
- FluidleitungFluid line
- 1010
- LasereinheitLaser unit
- 1111
- ZusatzwärmetauscherAdditional heat exchanger
- 1212th
- FluidleitungFluid line
- 1313
- ZusatzpumpeAuxiliary pump
- 1414
- FluidleitungFluid line
- 1515
- Pfeil (11 über 4 mit 5 verbunden)Arrow (11 connected via 4 to 5)
- 1616
- AnsteuerelektronikControl electronics
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- CN 205905435 U [0005]CN 205905435 U [0005]
- KR 101639717 B1 [0007]KR 101639717 B1 [0007]
- CN 106541572 A [0008]CN 106541572 A [0008]
- CN 106738882 A [0009]CN 106738882 A [0009]
- CN 107089006 A [0010]CN 107089006 A [0010]
- CN 106583728 A [0012]CN 106583728 A [0012]
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---|---|---|---|
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-
2018
- 2018-08-29 DE DE102018214624.1A patent/DE102018214624A1/en active Pending
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---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MARKOWITZ, MARKUS, DR.-ING., DE |