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 CN 205 905 435 U offenbart einen 3D-Drucker, der in einer Prozessluft enthaltene Abwärme zum Beheizen eines Werkstoffpulvers verwendet.The CN 205 905 435 U discloses a 3D printer that uses waste heat contained in a process air to heat a material powder.

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 KR 101 639 717 B1 offenbart einen 3D-Drucker, der ein thermoelektrisches Element verwendet. Insbesondere umfasst der 3D-Drucker: ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Arbeitsraum; einen Extrusionsabschnitt, der in dem Gehäuse installiert ist, ein Material extrudiert und dieses besprüht; einen Transferabschnitt zum Bewegen des Extrusionsabschnitts in X-, Y- und Z-Achsenrichtungen in dem Arbeitsraum; einen Transfersteuerabschnitt, der den Betrieb des Transferabschnitts steuert; ein erstes thermoelektrisches Element mit einem ersten emittierenden Abschnitt, der Wärme abgibt, und einem ersten Wärmeabsorptionsabschnitt, der die Wärme absorbiert, und der in dem Gehäuse installiert ist, damit der erste wärmeabgebende Abschnitt und der erste wärmeabsorbierende Abschnitt der Außenseite bzw. dem Inneren des Gehäuses zugewandt sind, und den Arbeitsraum kühlt; einen Elementsteuerabschnitt, der dem ersten thermoelektrischen Element einen Strom zuführt und die Stromstärke steuert, die dem thermoelektrischen Element zugeführt wird; und einen Abwärmerückgewinnungsabschnitt, der die in dem ersten thermoelektrischen Element erzeugte Wärme zurückgewinnt und das Material und den Extrusionsabschnitt unter Verwendung der zurückgewonnenen Wärme erwärmt. Der 3D-Drucker kann den Arbeitsraum kühlen und ihn durch den Wärmeabsorptionsabschnitt des thermoelektrischen Elements bei einer konstanten Temperatur halten sowie das Material durch Erwärmen des Materials leicht extrudieren.The KR 101 639 717 B1 discloses a 3D printer using a thermoelectric element. In particular, the 3D printer comprises: a housing with a work space located therein; an extrusion section installed in the housing, extruding and spraying a material; a transfer section for moving the extrusion section in X, Y, and Z axis directions in the work space; a transfer control section that controls the operation of the transfer section; a first thermoelectric element having a first emitting portion that emits heat and a first heat absorbing portion that absorbs the heat and that is installed in the case, so that the first heat emitting portion and the first heat absorbing portion of the outside and the inside of the case, respectively are facing and cools the work space; an element control section that supplies a current to the first thermoelectric element and controls the amperage that is supplied to the thermoelectric element; and a waste heat recovery section that recovers the heat generated in the first thermoelectric element and heats the material and the extrusion section using the recovered heat. The 3D printer can cool the work space and keep it at a constant temperature through the heat absorption portion of the thermoelectric element, and easily extrude the material by heating the material.

Die CN 106 541 572 A offenbart eine 3D-Drucker-Düsenkühlvorrichtung, die eine stationäre Station, eine Kühlwasserleitung und eine Wasserzirkulationsvorrichtung aufweist. Eine Düse eines 3D-Druckers ist vertikal angeordnet und das obere Ende der Düse ist an der unteren Fläche der stationären Station befestigt. Die Kühlwasserleitung ist in der vertikalen Richtung um die Außenfläche der Düse gewunden. Die Wasserzirkulationsvorrichtung ist an der stationären Station angeordnet. Ein Wassereinlassende und ein Wasserauslassende der Kühlwasserleitung sind mit der Wasserzirkulationsvorrichtung verbunden.The CN 106 541 572 A discloses a 3D printer nozzle cooling device having a stationary station, a cooling water pipe and a water circulation device. A nozzle of a 3D printer is arranged vertically and the upper end of the nozzle is attached to the lower surface of the stationary station. The cooling water pipe is wound around the outer surface of the nozzle in the vertical direction. The water circulation device is arranged at the stationary station. A water inlet end and a water outlet end of the cooling water pipe are connected to the water circulation device.

Die CN 106 738 882 A offenbart eine energiesparende 3D-Druckausrüstung. Die energiesparende 3D-Druckausrüstung weist eine Trägerplatte, einen Verbinder, einen Düsenmechanismus, einen Kühlmechanismus, einen Führungsmechanismus und einen Recyclingmechanismus auf. Der Düsenmechanismus weist eine Düse und eine erste Heizvorrichtung auf. Der Kühlmechanismus weist eine Wärmeleitung, eine Kühlplatte und ein Gebläse auf. Der Führungsmechanismus weist einen Luftzylinder, einen Motor und eine Schnecke auf. Der Recyclingmechanismus weist eine Recyclingbox, eine zweite Heizung, einen Pumpenkörper und eine Verbindungsstange auf. Der Düsenmechanismus ist mit zwei Führungseinheiten verbunden, so dass zwei Materialien durch eine Düse gesprüht werden können.The CN 106 738 882 A discloses energy-saving 3D printing equipment. The energy-saving 3D printing equipment includes a carrier plate, a connector, a nozzle mechanism, a cooling mechanism, a guide mechanism and a recycling mechanism. The nozzle mechanism has a nozzle and a first heater. The cooling mechanism has heat conduction, a cooling plate and a blower. The The guide mechanism has an air cylinder, a motor and a worm. The recycling mechanism has a recycling box, a second heater, a pump body and a connecting rod. The nozzle mechanism is connected to two guide units so that two materials can be sprayed through one nozzle.

Die CN 107 089 006 A offenbart einen 3D-Drucker mit einem Mantel, einer Betriebsplattform und einer Druckplattform. Streifenförmige Gummikissen sind an den oberen Kanten des Mantels befestigt, wobei die festen Abschnitte, an denen eine Rückseitenplatte durch Schrauben an Keilen befestigt ist, mit runden Gummikissen versehen sind, wodurch das Geräusch, das entsteht, wenn eine obere Abdeckung, die Rückseitenplatte und der Mantel in Kontakt und Resonanz im Arbeitszustand sind, kann reduziert werden. Der Mantel weist eine Dreischichtstruktur auf und die drei Schichten weisen von außen nach innen nacheinander einen Schutzmantel, eine Resonanzschall absorbierende Schicht und eine Schallabsorptionsschicht auf, wodurch Geräusche des Druckers weiter gesenkt werden können. Es wird eine Kühlflüssigkeit verwendet, um eine Kühlung an einem Hochtemperatursprüher durchzuführen. Ein dazu vorgesehenes Kühlsystem weist eine Zirkulationsleitung, die vertikal um den Hochtemperatursprüher herumgewickelt ist, und eine Zirkulationspumpe an dem unteren Ende des Druckers auf.The CN 107 089 006 A discloses a 3D printer with a jacket, an operating platform and a printing platform. Striped rubber cushions are attached to the top edges of the shell, with the fixed portions to which a back plate is attached to wedges by screws are provided with round rubber cushions, resulting in the sound of an upper cover, the back plate and the shell in contact and resonance in the working state can be reduced. The jacket has a three-layer structure and the three layers successively have a protective jacket, a resonance sound absorbing layer and a sound absorption layer from the outside inwards, as a result of which noise of the printer can be further reduced. A coolant is used to cool a high temperature sprayer. A cooling system provided for this purpose has a circulation line which is wrapped vertically around the high-temperature sprayer and a circulation pump at the lower end of the printer.

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 CN 106 583 728 A offenbart eine 3D-Druckvorrichtung mit hoher Energieeinsparungsleistung. Die 3D-Druckvorrichtung weist ein Druckgestell auf, wobei ein Steuermodul am oberen Teil des Druckgestells angeordnet ist. Gleitschienen, die in Gleitverbindung mit Gleitblöcken sind, sind in dem mittleren Teil des Druckgestells angeordnet. Die Gleitblöcke sind mit Verbindungsstangen verbunden, die mit einem Strahldüsenbefestigungsgestell verbunden sind. Das Strahldüsenbefestigungsgestell ist mit einer Strahldüse verbunden, und ein Gebläse ist an dem hinteren Teil der Strahldüse angeordnet. Das Strahldüsenbefestigungsgestell ist mit einem Drahtführungsrohr verbunden, das mit einem Drahtfördermechanismus verbunden ist. Ein Motor ist an dem hinteren Teil des Drahtfördermechanismus angeordnet. Ein Anzeigeschirm ist an der Außenseite des unteren Teils des Druckgestells angeordnet. Ein erstes Heizmodul, dessen Außenseite mit einem zweiten Heizmodul versehen ist, ist an dem unteren Teil des Druckgestells angeordnet. Ein drittes Heizmodul, dessen oberer Teil mit einer Platte aus gehärtetem Glas verbunden ist, ist an der Außenseite des zweiten Heizmoduls angeordnet. Ein Drahtmaterialdrehtisch, der in Gleitverbindung mit einem Drahtmaterialbefestigungsgestell steht, ist an der rechten Seite des Druckgestells angeordnet.The CN 106 583 728 A discloses a 3D printing device with high energy saving performance. The 3D printing device has a printing frame, a control module being arranged on the upper part of the printing frame. Slide rails, which are in sliding connection with slide blocks, are arranged in the middle part of the printing frame. The slide blocks are connected to connecting rods which are connected to a jet nozzle mounting frame. The jet nozzle mounting frame is connected to a jet nozzle, and a blower is arranged on the rear part of the jet nozzle. The jet nozzle mounting frame is connected to a wire guide tube which is connected to a wire feed mechanism. A motor is arranged on the rear part of the wire feed mechanism. A display screen is arranged on the outside of the lower part of the printing frame. A first heating module, the outside of which is provided with a second heating module, is arranged on the lower part of the printing frame. A third heating module, the upper part of which is connected to a plate made of tempered glass, is arranged on the outside of the second heating module. A wire material turntable, which is in sliding connection with a wire material mounting frame, is arranged on the right side of the printing frame.

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 claim 1, which has at least one device for actively cooling the building chamber, the device being set up to temporarily store heat absorbed during active cooling of the building chamber and at least the temporarily stored heat at a later time partially returned to the building chamber.

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 claim 8, in which the building chamber is actively cooled after completion of the additive manufacturing, heat absorbed during the active cooling of the building chamber and the temporarily stored heat at least partially at a later time is returned to the building chamber.

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.
Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. It shows
  • 1 is a schematic representation of an embodiment for a system according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anlage 1 zum additiven Fertigen von nicht gezeigten Bauteilen unter Verwendung eines SLS- oder SLM-Verfahrens. Die Anlage 1 weist eine verschließbare und beheizbare Baukammer 2 auf, innerhalb der die additive Fertigung durchführbar ist. 1 shows a schematic representation of an embodiment for a system according to the invention 1 for additive manufacturing of components, not shown, using an SLS or SLM process. The attachment 1 has a lockable and heated construction chamber 2 on, within which the additive manufacturing can be carried out.

Des Weiteren weist die Anlage 1 eine Vorrichtung 3 zum aktiven Kühlen der Baukammer 2 auf. Die Vorrichtung 3 ist eingerichtet, 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. Hierzu weist die Vorrichtung 3 einen innerhalb der Baukammer 2 angeordneten Wärmetauscher 4, einen mit dem Wärmetauscher 4 verbundenen, außerhalb der Baukammer 2 angeordneten Warmfluidbehälter 5, einen mit dem Wärmetauscher 4 verbundenen, außerhalb der Baukammer 2 angeordneten Kaltfluidbehälter 6 und eine an einer Fluidleitung 7 zwischen dem Kaltfluidbehälter 6 und dem Wärmetauscher 4 angeordnete Pumpe 8 auf. Alternativ kann die Pumpe 8 an einer Fluidleitung 9 zwischen dem Wärmetauscher 4 und dem Warmfluidbehälter 5 angeordnet sein.Furthermore, the facility points 1 a device 3 for active cooling of the building chamber 2 on. The contraption 3 is set up during the active cooling of the building chamber 2 temporarily store the heat absorbed and, at a later point in time, at least partially restore the temporarily stored heat to the building chamber 2 feed. For this purpose, the device 3 one inside the building chamber 2 arranged heat exchanger 4 , one with the heat exchanger 4 connected, outside the building chamber 2 arranged hot fluid container 5 , one with the heat exchanger 4 connected, outside the building chamber 2 arranged cold fluid container 6 and one on a fluid line 7 between the cold fluid container 6 and the heat exchanger 4 arranged pump 8th on. Alternatively, the pump 8th on a fluid line 9 between the heat exchanger 4 and the warm fluid container 5 be arranged.

Die Anlage 1 weist zudem eine an der Baukammer 2 angeordnete Lasereinheit 10 zum Durchführen des SLS- oder SLM-Verfahrens auf. Die Vorrichtung 3 ist eingerichtet, zusätzlich die Lasereinheit 10 aktiv zu kühlen, während der aktiven Kühlung der Lasereinheit 10 aufgenommene Wärme zwischenzuspeichern und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise der Baukammer 2 zuzuführen. Hierzu weist die Vorrichtung 3 einen an der Lasereinheit 10 angeordneten Zusatzwärmetauscher 11, der einerseits mit dem Kaltfluidbehälter 6 und andererseits unmittelbar mit dem Warmfluidbehälter 5 verbunden ist, und eine an einer Fluidleitung 12 zwischen dem Kaltfluidbehälter 6 und dem Zusatzwärmetauscher 11 angeordnete Zusatzpumpe 13 auf. Alternativ kann die Zusatzpumpe 13 an einer Fluidleitung 14 zwischen dem Zusatzwärmetauscher 11 und dem Warmfluidbehälter 5 angeordnet sein. Alternativ kann der Zusatzwärmespeicher 11 über die Baukammer 2 mittelbar mit dem Warmfluidbehälter 5 verbunden sein, was durch den gestrichelten Pfeil 15 angedeutet sein soll. In diesem Fall kann die Zusatzpumpe 13 alternativ an der Fluidleitung 9 angeordnet sein. Wenn dort bereits die Pumpe 8 angeordnet ist, kann auf die Zusatzpumpe 13 verzichtet werden.The attachment 1 also has one at the building chamber 2 arranged laser unit 10 to perform the SLS or SLM procedure. The device 3 is set up, in addition the laser unit 10 to actively cool while the laser unit is actively cooling 10 temporarily store the heat absorbed and the temporarily stored heat at least in part later in the building chamber 2 feed. For this purpose, the device 3 one on the laser unit 10 arranged additional heat exchanger 11 on the one hand with the cold fluid container 6 and on the other hand directly with the hot fluid container 5 is connected, and one on a fluid line 12 between the cold fluid container 6 and the additional heat exchanger 11 arranged auxiliary pump 13 on. Alternatively, the additional pump 13 on a fluid line 14 between the additional heat exchanger 11 and the warm fluid container 5 be arranged. Alternatively, the additional heat store 11 about the building chamber 2 indirectly with the warm fluid container 5 be connected by the dashed arrow 15 should be hinted at. In this case, the auxiliary pump 13 alternatively on the fluid line 9 be arranged. If there is already the pump 8th is arranged can on the auxiliary pump 13 to be dispensed with.

Ferner weist die Anlage 1 eine die Vorrichtung 3 ansteuernde Ansteuerelektronik 16 auf, die zumindest mit der Pumpe 8 und der Zusatzpumpe 13 verbunden ist.Furthermore, the facility 1 a the device 3 controlling control electronics 16 on, at least with the pump 8th and the auxiliary pump 13 connected is.

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]

Claims (10)

Anlage (1) zum additiven Fertigen von Bauteilen unter Verwendung eines SLS-, SLM- oder EMB-Verfahrens, aufweisend wenigstens eine verschließbare und beheizbare Baukammer (2), innerhalb der die additive Fertigung durchführbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine Vorrichtung (3) zum aktiven Kühlen der Baukammer (2), 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.System (1) for the additive manufacturing of components using an SLS, SLM or EMB method, comprising at least one lockable and heatable building chamber (2) within which the additive manufacturing can be carried out, characterized by at least one device (3) for active cooling of the building chamber (2), the device (3) being set up to temporarily store the heat absorbed during the active cooling of the building chamber (2) and to at least partially return the temporarily stored heat to the building chamber (2) at a later point in time. Anlage (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Lasereinheit (10) zum Durchführen des SLS- oder SLM-Verfahrens oder wenigstens eine Elektronenstrahleinheit zum Durchführen des EBM-Verfahrens, wobei die Vorrichtung (3) eingerichtet ist, zusätzlich die Lasereinheit (10) bzw. die Elektronenstrahleinheit aktiv zu kühlen, während der aktiven Kühlung der Lasereinheit (10) bzw. der Elektronenstrahleinheit aufgenommene Wärme zwischenzuspeichern und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise der Baukammer (2) zuzuführen.Appendix (1) to Claim 1 , characterized by at least one laser unit (10) for performing the SLS or SLM method or at least one electron beam unit for performing the EBM method, the device (3) being set up to additionally actively activate the laser unit (10) or the electron beam unit cool, temporarily store heat absorbed during the active cooling of the laser unit (10) or the electron beam unit and at least partially supply the temporarily stored heat to the building chamber (2) at a later point in time. Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) wenigstens einen zumindest teilweise innerhalb der Baukammer (2) angeordneten Wärmetauscher (4), wenigstens einen außerhalb der Baukammer (2) 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.Appendix (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that the device (3) at least one heat exchanger (4) arranged at least partially within the construction chamber (2), at least one heat intermediate store arranged outside the construction chamber (2), at least one heat exchanger arranged at least partially in the heat intermediate store, at least one Has heat exchangers connecting fluid circuit and at least one pump arranged on the fluid circuit. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) wenigstens einen an einer Lasereinheit (10) bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher (11), wenigstens einen zumindest teilweise in dem Wärmezwischenspeicher angeordneten Zusatzwärmetauscher (11), wenigstens einen die Zusatzwärmetauscher (11) miteinander verbindenden Zusatzfluidkreislauf und wenigstens eine an dem Zusatzfluidkreislauf angeordnete Zusatzpumpe aufweist.System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (3) at least one additional heat exchanger (11) arranged on a laser unit (10) or the electron beam unit, at least one additional heat exchanger (11) arranged at least partially in the intermediate heat store, has at least one additional fluid circuit connecting the additional heat exchangers (11) and at least one additional pump arranged on the additional fluid circuit. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) wenigstens einen zumindest teilweise innerhalb der Baukammer (2) angeordneten Wärmetauscher (4), wenigstens einen mit dem Wärmetauscher (4) verbundenen, außerhalb der Baukammer (2) angeordneten Warmfluidbehälter (5), wenigstens einen mit dem Wärmetauscher (4) verbundenen, außerhalb der Baukammer (2) angeordneten Kaltfluidbehälter (6) und wenigstens eine an einer Fluidleitung (7) zwischen dem Kaltfluidbehälter (6) und dem Wärmetauscher (4) oder an einer Fluidleitung (9) zwischen dem Wärmetauscher (4) und dem Warmfluidbehälter (5) angeordnete Pumpe (8) aufweist.System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (3) at least one heat exchanger (4) arranged at least partially inside the building chamber (2), at least one outside of the building chamber (2) connected to the heat exchanger (4) ) arranged hot fluid container (5), at least one cold fluid container (6) connected to the heat exchanger (4), arranged outside the construction chamber (2) and at least one on a fluid line (7) between the cold fluid container (6) and the heat exchanger (4) or has a pump (8) arranged on a fluid line (9) between the heat exchanger (4) and the warm fluid container (5). Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) wenigstens einen an einer Lasereinheit (10) bzw. der Elektronenstrahleinheit angeordneten Zusatzwärmetauscher (11), der einerseits mit dem Kaltfluidbehälter (6) und andererseits unmittelbar oder über die Baukammer (2) mittelbar mit dem Warmfluidbehälter (5) verbunden ist, und wenigstens eine einerseits an einer Fluidleitung (12) zwischen dem Kaltfluidbehälter (6) und dem Zusatzwärmetauscher (11) oder andererseits an einer Fluidleitung (14) zwischen dem Zusatzwärmetauscher (11) und dem Warmfluidbehälter (5) bzw. an der Fluidleitung (9) zwischen der Baukammer (2) und dem Warmfluidbehälter (5) angeordnete Zusatzpumpe (13) aufweist.System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (3) at least one additional heat exchanger (11) arranged on a laser unit (10) or the electron beam unit, on the one hand with the cold fluid container (6) and on the other hand directly or via the building chamber (2) is indirectly connected to the hot fluid container (5), and at least one is connected to a fluid line (12) between the cold fluid container (6) and the additional heat exchanger (11) or to a fluid line (14) between the additional heat exchanger (11 ) and the hot fluid container (5) or on the fluid line (9) between the building chamber (2) and the hot fluid container (5) arranged auxiliary pump (13). Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine die Vorrichtung (3) ansteuernde Ansteuerelektronik (16).System (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one control electronics (16) which controls the device (3). Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum additiven Fertigen von Bauteilen unter Verwendung eines SLS-, SLM- oder EBM-Verfahrens, insbesondere einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine verschließbare Baukammer (2), innerhalb der die additive Fertigung durchgeführt wird, vor und während der Durchführung der additiven Fertigung beheizt und nach Abschluss der additiven Fertigung abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukammer (2) nach Abschluss der additiven Fertigung aktiv gekühlt wird, während der aktiven Kühlung der Baukammer (2) aufgenommene Wärme zwischengespeichert wird und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise wieder der Baukammer (2) zugeführt wird.Method for operating a system for additive manufacturing of components using an SLS, SLM or EBM method, in particular one of the preceding claims, wherein a closable building chamber (2) within which the additive manufacturing is carried out before and during the implementation the additive manufacturing is heated and cooled after the completion of the additive manufacturing, characterized in that the building chamber (2) is actively cooled after the completion of the additive manufacturing, while the active cooling of the building chamber (2) is temporarily stored and the temporarily stored heat becomes one is later at least partially returned to the building chamber (2). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Lasereinheit (10) zum Durchführen des SLS- oder SLM-Verfahrens oder zusätzlich eine Elektronenstrahleinheit zum Durchführen des EBM-Verfahrens aktiv gekühlt wird, während der aktiven Kühlung der Lasereinheit (10) bzw. Elektronenstrahleinheit aufgenommene Wärme zwischengespeichert wird und die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zumindest teilweise der Baukammer (2) zugeführt wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that additionally a laser unit (10) for performing the SLS or SLM method or additionally an electron beam unit for performing the EBM method is actively cooled, while the heat absorbed during the active cooling of the laser unit (10) or electron beam unit is temporarily stored and the temporarily stored heat is at least partially supplied to the building chamber (2) at a later point in time. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukammer (2) zumindest teilweise direkt mit der während der aktiven Kühlung der Lasereinheit (10) bzw. der Elektronenstrahleinheit aufgenommenen Wärme beheizt wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the building chamber (2) at least partially directly with the during the active cooling of the Laser unit (10) or the electron beam heat is heated.
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