DE102019119113A1 - Process and device for the application of powder for additive manufacturing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Erzeugnisses (12) aus wenigstens einem metallischen oder/und keramischen Pulver, wobei das Pulver einer elektrostatisch aufladbaren Anhafteinrichtung (1) zugeführt wird, die mit einer elektrostatischen Ladung versehen wird und in einem ersten Verfahrensschritt an der Oberfläche eine Pulverschicht aufgenommen und in einem zweiten Verfahrensschritt, der Ablage des Pulvers, wieder abgegeben wird. Nach der Erfindung wird die Pulverschicht unmittelbar von der Anhafteinrichtung (1) auf einen Bauteiltisch oder eine Oberfläche des zu fertigenden Erzeugnisses (12) abgegeben und aufgetragen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahrenserzeugnis und eine Druckerbeschreibungsdatei zur Herstellung der Vorrichtung. The invention relates to a method and a device for additive manufacturing of a product (12) from at least one metallic and / or ceramic powder, the powder being fed to an electrostatically chargeable adhesive device (1) which is provided with an electrostatic charge and in a first Process step a powder layer is taken up on the surface and released again in a second process step, the deposition of the powder. According to the invention, the powder layer is delivered and applied directly from the adhesive device (1) to a component table or a surface of the product (12) to be manufactured. The invention also relates to a process product and a printer description file for producing the device.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftrag von Pulver für die additive Fertigung. Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis und eine Druckerbeschreibungsdatei zur Herstellung einer Vorrichtung.The invention relates to a method and a device for applying powder for additive manufacturing. The invention relates to a product and a printer description file for producing a device.
Düsen- und rakelbasierte Auftragsmechanismen für additive, strahlbasierte Pulverbettverfahren stoßen insbesondere bei der Multimaterialverarbeitung, dem Einsatz unterschiedlicher Materialien in einem Erzeugnis, an ihre Grenzen. Düsenbasierte Systeme sind wiederum in ihrer Auftragsrate limitiert. Hier liegt ein Zielkonflikt vor: Bei gewünschter hoher Auflösung des Multimaterialbauteils ist ein entsprechend feiner Auftragsstrahl notwendig. Das Abfahren der Kontur nimmt mit zunehmender Feinheit dieses Auftragsstrahls mehr Zeit in Anspruch. Rakelbasierte Systeme arbeiten zwar schnell und ermöglichen einen gleichmäßigen Pulverauftrag. Die Eignung rakelbasierter Systeme für Multimaterialanwendungen ist jedoch stark eingeschränkt.Nozzle and squeegee-based application mechanisms for additive, jet-based powder bed processes reach their limits, particularly in multi-material processing, the use of different materials in one product. Nozzle-based systems are again limited in their application rate. There is a conflict of objectives here: If the high resolution of the multi-material component is desired, a correspondingly fine application beam is necessary. Following the contour takes more time as the fineness of this application jet increases. Squeegee-based systems work quickly and enable an even powder application. However, the suitability of doctor-based systems for multi-material applications is severely limited.
Düsen- und rakelbasierten Auftragsmechanismen ist gemein, dass diese eine starke Abhängigkeit von der Pulverbeschaffenheit aufweisen. Hierbei kann allgemein festgehalten werden, je fließfähiger die Pulverform ist, desto stabiler läuft der Pulverauftrags-Prozess. Hierbei ist die Düse in einem stärkeren Maße von der Fließfähigkeit des Pulvers abhängig. Bei spratzigen, nicht-sphärischen Pulvern kann ein stabiler Pulverauftrag trotz Fluidisierungsmaßnahmen (z. B. Vibrationsaktoren) nicht immer gewährleistet werden.Nozzle and doctor blade-based application mechanisms have in common that they are heavily dependent on the powder properties. It can generally be stated here that the more flowable the powder form, the more stable the powder application process is. The nozzle depends to a greater extent on the flowability of the powder. In the case of spattered, non-spherical powders, a stable powder application cannot always be guaranteed despite fluidization measures (e.g. vibration actuators).
Als spratzig wird eine Form der Partikel des gewonnenen Pulvers bezeichnet, das mittels Verdüsungsverfahren gewonnen wird. Das Verdüsungsverfahren gehört zu den mechanischen Verfahren, wie auch das Mahlverfahren. Verdüsungsverfahren haben eine besondere Bedeutung bei der Herstellung von Sinterpulvern. Mit ihnen werden bis zu 40 % des weltweiten Bedarfs an Metallpulvern gedeckt. Kleine Stücke einer Metallschmelze, versetzt mit Luft, Wasserdampf oder Wasser, werden über eine Venturidüse (ein glattwandiges Rohrstück mit einer Verengung des Querschnitts, siehe Abbildung) mit hohem Druck auf eine Prallplatte befördert und dabei zerstäubt. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Steuerbarkeit von Form, Größe und Größenverteilung der Teilchen. In den meisten Fällen nutzt man dieses Verfahren zur Herstellung von Eisen- und Bronzepulver bis hin zu Pulvern für Schnellstähle und Superlegierungen.A shape of the particles of the powder obtained by means of an atomization process is referred to as spotty. The atomization process belongs to the mechanical processes, like the grinding process. Atomization processes are of particular importance in the production of sinter powders. They cover up to 40% of the global demand for metal powders. Small pieces of molten metal, mixed with air, steam or water, are conveyed through a Venturi nozzle (a smooth-walled piece of pipe with a narrowing of the cross-section, see illustration) at high pressure onto a baffle plate and atomized in the process. The advantage of this method is the controllability of the shape, size and size distribution of the particles. In most cases, this process is used to produce iron and bronze powder through to powders for high-speed steels and superalloys.
Mit einem photoleiterbasierten Auftragsmechanismus kann ein flächiger, von der Pulverbeschaffenheit unabhängiger, und gleichzeitig präzise konturierter Pulverauftrag für Multi- wie auch für Monomaterialanwendungen realisiert werden.With a photoconductor-based application mechanism, a flat powder application that is independent of the powder properties and at the same time precisely contoured powder application can be implemented for both multi-material and mono-material applications.
Der bisherige Stand der Technik beschränkt sich weitestgehend auf Photoleiteranwendungen für additive Prozesse auf Kunststoffbasis.
Die Druckschrift
In der Druckschrift
Weitere Veröffentlichungen, insbesondere
Im Ergebnis kann festgehalten werden, dass keine der vorliegenden Unterlagen aus dem Stand der Technik einen ausgereiften Ansatz zum elektrophotographischen Multimaterialauftrag für ein strahlbasiertes Pulverbettverfahren mit einer externen Fixiereinheit beschreibt. Zusätzlich ist nach aktuellem Stand der Technik kein System bekannt, das einen Monomaterialauftrag durch elektrostatische Aufnahme und Ablage des Pulvers vorsieht. Auch eine Verarbeitung nicht-sphärischer und damit meist preiswerterer Pulver ist nicht möglich.As a result, it can be stated that none of the existing documents from the prior art is a mature approach to describes electrophotographic multi-material application for a jet-based powder bed process with an external fixing unit. In addition, according to the current state of the art, no system is known which provides for a mono-material application by electrostatic pick-up and deposit of the powder. Processing of non-spherical and therefore mostly cheaper powders is also not possible.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftrag von Pulver für die additive Fertigung anzubieten, das auf der Basis elektrostatischer Aufladung arbeitet, für metallische und keramische Pulver geeignet ist und nur einen geringen Bauraum erfordert.It is therefore the object of the present invention, in particular, to offer a method and a device for applying powder for additive manufacturing that works on the basis of electrostatic charging, is suitable for metallic and ceramic powders and requires only a small amount of space.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Erzeugnisses aus wenigstens einem metallischen oder/und keramischen Pulver, wobei das Pulver bevorzugt von einer Pulverzuführung aus einer elektrostatisch aufladbaren Anhafteinrichtung, beispielsweise einer mit einem Photohalbleiter beschichteten und/oder als Photoleiterrolle bzw. Photoleiterplatte ausgeführten Anhafteinrichtung, zugeführt wird, die mit einer elektrostatischen Ladung versehen wird und in einem ersten Verfahrensschritt an der Oberfläche eine Pulverschicht aufgenommen, die an der Oberfläche anhaftet und in einem zweiten Verfahrensschritt wieder abgegeben wird. Nach der Erfindung wird die Pulverschicht unmittelbar von der Anhafteinrichtung auf einen Bauteiltisch oder eine Oberfläche des zu fertigenden Erzeugnisses abgegeben und aufgetragen. Danach wird die Pulverschicht verfestigt. Als Erzeugnis ist dabei auch ein hybrides Erzeugnis anzusehen, das auf einem konventionell hergestellten Grunderzeugnis aufbaut. Auf dieses Grunderzeugnis wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Pulverschicht aufgetragen und das Erzeugnis auf diese Weise weitergebaut.The object is achieved by a method for additive manufacturing of a product from at least one metallic and / or ceramic powder, the powder preferably coming from a powder feed from an electrostatically chargeable adhesive device, for example one coated with a photo semiconductor and / or designed as a photoconductor roll or photoconductor plate Adhesion device, is supplied, which is provided with an electrostatic charge and in a first process step a powder layer is added to the surface, which powder layer adheres to the surface and is released again in a second process step. According to the invention, the powder layer is delivered and applied directly from the adhesive device to a component table or a surface of the product to be manufactured. The powder layer is then solidified. A hybrid product based on a conventionally manufactured basic product is also to be regarded as a product. According to the present invention, the powder layer is applied to this basic product and the product is further built in this way.
Die Erfindung ist besonders dafür geeignet, metallische und keramische Pulver in strahlbasierten Pulverbettverfahren zu verarbeiten. Hierfür wurden diverse technische Vorkehrungen getroffen, die die Erfindung vom Stand der Technik abheben.The invention is particularly suitable for processing metallic and ceramic powders in jet-based powder bed processes. Various technical precautions were taken for this purpose, which set the invention apart from the prior art.
Zentrales Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung, auch als Beschichter bezeichnet, ist die Anhafteinrichtung. Im Falle eines vorgesehenen Multimaterialauftrags ist ein Photoleiter umfasst, beispielsweise ausgeführt als eine Photoleiterrolle oder Photoleiterplatte, bei einem Monomaterialauftrag um ein anderweitig elektrostatisch aufladbares Element, insbesondere eine Rolle. Die Anhafteinrichtung wird mit einer dazu geeigneten Vorrichtung elektrostatisch aufgeladen.The central element of the device according to the invention, also referred to as a coater, is the adhesive device. In the case of a planned multi-material application, a photoconductor is included, for example embodied as a photoconductor roll or photoconductor plate, in the case of a monomaterial application around another electrostatically chargeable element, in particular a roll. The adhesive device is electrostatically charged with a device suitable for this purpose.
Zur Aufladung können verschiedene Vorrichtungen verwendet werden. Um die Anhafteinrichtung mit einer elektrostatischen Ladung versehen, hat sich eine gesonderte Aufladeeinrichtung, beispielsweise ausgeführt als ein rollenförmiges Element oder Aufladerolle, als besonders geeignet erwiesen.Various devices can be used for charging. In order to provide the adhesive device with an electrostatic charge, a separate charging device, for example designed as a roller-shaped element or charging roller, has proven particularly suitable.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann ein Verfahren zum Pulverauftrag auf einem kleineren Raum ausgeführt werden. Es wird kein Transport zwischen dem Ort der Erzeugung einer Pulverschicht und dem Aufbau des Erzeugnisses nötig.With the solution according to the invention, a method for powder application can be carried out in a smaller space. There is no need for transport between the location of the creation of a powder layer and the construction of the product.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest die obere Pulverschicht nach dem Auftragen gesintert wird, beispielsweise durch Lasersintern, mit dem ein Sinterbereich genau bestimmt und gezielt beeinflusst werden kann. Es ist auch vorgesehen, die die obere Pulverschicht nicht nur zu sintern, sondern aufzuschmelzen.It has proven to be advantageous if at least the upper powder layer is sintered after application, for example by laser sintering, with which a sintered area can be precisely determined and specifically influenced. It is also provided that the upper powder layer is not only sintered, but also melted.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Sintern oder das Aufschmelzen unter einer Schutzgasatmosphäre erfolgt und die Schutzgasatmosphäre auch die Aufladeeinrichtung und den Photoleiter einschließt. Hierbei zeigte sich ein überraschender Effekt, indem zusätzlich zur verbesserten Sinterung auch der nachteilige Einfluss von Feuchtigkeit auf den Prozess der elektrostatischen Anziehung verringert und die Effektivität des Verfahrens entscheidende verbessert wird. Insbesondere kann auch bei geringerer elektrostatischer Aufladung eine größere Menge Pulver, vor allem aber auch größere bzw. schwerere Partikel, angezogen und übertragen werden.Particular advantages result if the sintering or melting takes place under a protective gas atmosphere and the protective gas atmosphere also includes the charging device and the photoconductor. A surprising effect was found here, in that, in addition to improved sintering, the adverse influence of moisture on the process of electrostatic attraction is also reduced and the effectiveness of the process is decisively improved. In particular, a larger amount of powder, but above all larger or heavier particles, can be attracted and transferred even with a lower electrostatic charge.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Anhafteinrichtung gekühlt wird. Dabei kann vor allem prozessbedingten Wärmeentwicklungen entgegengewirkt werden und die sichere Funktion sowie ein geringer Verschleiß des Photohalbleiters gesichert werden. Eine prozessbedingte Wärmeentwicklung ist durch die Sinterung oder das Aufschmelzen bedingt, die nach der Erfindung in unmittelbarer Nähe der Anhafteinrichtung erfolgt. In Abhängigkeit von den im Bauraum auftretenden Temperaturen kann deshalb bei Verwendung eines Photoleiters eine Kühlung mittels einer Kühleinrichtung notwendig sein.An advantageous embodiment of the method provides that the adhesive device is cooled. In particular, process-related heat build-up can be counteracted and the reliable function and low wear of the photo semiconductor can be ensured. A process-related development of heat is due to the sintering or melting, which according to the invention takes place in the immediate vicinity of the adhesive device. Depending on the temperatures occurring in the installation space, cooling by means of a cooling device may therefore be necessary when using a photoconductor.
Eine weitere prozessbedingte Wärmeentwicklung kann auch aus einer dauerhaften Wärmezufuhr zu dem Bauteiltisch oder der Oberfläche des zu fertigenden Erzeugnisses mittels einer Heizeinrichtung resultieren. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, weil weniger Energie beim Sinter- bzw. Schmelzvorgang eingetragen werden muss und der Laserstahl mit eine geringeren Leistung auskommt.A further process-related heat development can also result from a permanent heat supply to the component table or the surface of the product to be manufactured by means of a heating device. This has proven to be advantageous because less energy has to be entered during the sintering or melting process and the laser beam manages with a lower power.
Die elektrostatische Aufladung kann nun im Falle des Photoleiters durch selektive Belichtung gelöscht werden. Hierzu sind verschiedene technische Lösungen anwendbar. Als besonders praktikabel hat sich die selektive Belichtung durch ein LED-Array erwiesen. Durch die Belichtung des Photoleiters, z. B. der Photoleiterrolle oder der Photoleiterplatte, wird diese an der betreffenden Stelle leitfähig und die aufgebrachte Ladung kann über die Erdung der Rolle abgeführt werden. Somit wird auf der Rolle eine elektrostatische Ladungskontur aufgebracht. Diese Ladungskontur entspricht dem Negativ der gewünschten Pulverauftragskontur.In the case of the photoconductor, the electrostatic charge can now be extinguished by selective exposure. Various technical solutions can be used for this. Selective exposure using an LED array has proven to be particularly practical. By exposing the photoconductor, e.g. B. the photoconductor roll or the photoconductor plate, this becomes conductive at the point in question and the applied charge can be discharged via the grounding of the roll. An electrostatic charge contour is thus applied to the roller. This charge contour corresponds to the negative of the desired powder application contour.
Die Pulveraufnahme erfolgt anschließend über die elektrostatische Anziehungskraft. Das Pulver wird hierbei über eine geeignete Pulverzuführung auf die Anhafteinrichtung aufgebracht. Hierbei ist insbesondere bei Anlagen mit einer Beschichterbefüllung von oben eine vorteilhafte Nachrüstlösung möglich.The powder is then absorbed via the electrostatic force of attraction. The powder is applied to the adhesive device via a suitable powder feed. An advantageous retrofit solution is possible, particularly in systems with a coater filling from above.
Die Möglichkeit einer Nachrüstung der Erfindung in eine bestehende Anlage stellt zudem ein besonderes Unterscheidungsmerkmal zu den Systemen dar, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Vorteilhaft ist hier ein kompakter Beschichter, da nicht das gesamte Pulver für einen Baujob mitgeführt werden müsste. Im Anschluss an den Pulverauftrag ist je nach Qualität der Schichtaufbringung eine nachgeschaltete Einheit zur Sicherstellung der passenden Pulverschichtstärke notwendig.The possibility of retrofitting the invention in an existing system also represents a special distinguishing feature from the systems as they are known from the prior art. A compact coater is advantageous here, as not all of the powder has to be carried along for a construction job. Following the powder application, depending on the quality of the layer application, a downstream unit is necessary to ensure the appropriate powder layer thickness.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht eine teilweise Belichtung der zumindest auf seiner elektrostatisch aktivierbaren Oberfläche den Photoleiter umfassenden Anhafteinrichtung, bevorzugt ausgeführt als Photoleiterrolle, vor. Damit erfolgt ein partieller Abbau der elektrischen Ladung.An advantageous further development of the method provides for partial exposure of the adhesive device comprising the photoconductor at least on its electrostatically activatable surface, preferably designed as a photoconductor roll. This results in a partial reduction in the electrical charge.
Die Ablage des Pulvers kann auf verschiedene Arten erfolgen. Das Abstreifen mit einer geerdeten, unterschiedlich geladenen oder mit Wechselstrom beaufschlagten Klinge oder Bürste von der Anhafteinrichtung ist möglich. Bei der Pulverablage bietet der Photoleiter gegenüber einer einfachen Anhafteinrichtung ohne Photoleiter weitere Möglichkeiten. Zum einen kann der Photoleiter erneut belichtet werden, was zu einem lokalen Verlust der elektrostatischen Aufladung und damit zu einer Pulverablage führt. Eine andere Möglichkeit stellt der Verlust der elektrostatischen Aufladung der Anhafteinrichtung mit Photoleiter durch lokale Wärmezufuhr dar. Hierbei kann die Wärmeabstrahlung der Bauplattform vorteilhaft genutzt werden.The powder can be deposited in different ways. It is possible to wipe the adhesive device with a grounded, differently charged or alternatively charged blade or brush. In the case of powder storage, the photoconductor offers additional options compared to a simple adhesive device without a photoconductor. On the one hand, the photoconductor can be exposed again, which leads to a local loss of the electrostatic charge and thus to powder deposition. Another possibility is the loss of the electrostatic charge of the adhesive device with photoconductor due to the local supply of heat. In this case, the heat radiation of the building platform can be used advantageously.
Bei Bedarf wird eine der Laufrichtung des Beschichters nachgeschaltete Verdichtungseinheit, die nach der Ablage einer Pulverschicht wirksam wird, vorgesehen, um das Pulverbett in geeigneter Weise für den Schmelzprozess vorzubereiten. Es hat sich nämlich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach dem Auftrag des Pulvers dessen Verdichtung erfolgt. Dabei kann durch das Maß der Verdichtung die Dichte des späteren Erzeugnisses, auch partiell, bestimmt werden. Neben strahlbasierten Pulverbettverfahren ist eine Adaption des Verfahrens für das Binder Jetting, wie auch für andere Verfahren mit einer vom Beschichter unabhängigen Fixiereinheit, eine vielversprechende Option. Denn für den Auftragsprozess spielt das nachfolgende Verfestigungsverfahren keine Rolle, sodass die Erfindung sich für alle pulverbettbasierten Verfahren eignet.If necessary, a compression unit, which is connected downstream of the direction of travel of the coater and becomes effective after a powder layer has been deposited, is provided in order to prepare the powder bed in a suitable manner for the melting process. This is because it has proven to be advantageous if the powder is compacted after it has been applied. The density of the later product can be partially determined by the degree of compression. In addition to jet-based powder bed processes, an adaptation of the process for binder jetting, as well as for other processes with a fixing unit independent of the coater, is a very promising option. This is because the subsequent solidification process does not play a role in the application process, so that the invention is suitable for all powder-bed-based processes.
Weitere Verfahrensschritte haben sich als vorteilhaft erwiesen. Analog zu einem Laserdrucker ist nach einem Auftragszyklus die Vorbereitung der Anhafteinrichtung notwendig. In diesem Fall müssen zwei Punkte gewährleistet werden: Zum einen muss die Anhafteinrichtung von Pulver befreit werden und die noch verbliebene Restladung abgeleitet werden. Zur Erfüllung beider Punkte ist die Verwendung einer leitfähigen, geerdeten oder mit Wechselstrom beaufschlagten Bürstenrolle zielführend. Die Entfernung des Pulvers wird dadurch mit einer gleichmäßigen Entladung der Anhafteinrichtung verbunden.Further process steps have proven to be advantageous. As with a laser printer, the adhesive device must be prepared after an order cycle. In this case, two points must be ensured: On the one hand, the adhesive device must be freed from powder and the remaining charge drained off. To meet both points, the use of a conductive, earthed or alternating current brush roller is expedient. The removal of the powder is thereby combined with a uniform discharge of the adhesive device.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Erzeugnisses aus wenigstens einem metallischen oder/und keramischen Pulver, umfassend eine Anhafteinrichtung, die mit einer elektrostatischen Ladung versehen werden kann, bevorzugt ausgeführt als mit einem Photohalbleiter beschichtete Anhafteinrichtung. Dadurch haftet eine Pulverschicht an der Oberfläche der Anhafteinrichtung an, wobei bevorzugt das Pulver durch eine Pulverzuführung der Anhafteinrichtung zugeführt wird. Nach der Erfindung ist die Vorrichtung in der Weise ausgeführt, die Pulverschicht unmittelbar von der Anhafteinrichtung auf einen Bauteiltisch oder eine Oberfläche des zu fertigenden Erzeugnisses abzulegen oder aufzutragen.Another aspect of the present invention relates to a device for additive manufacturing of a product from at least one metallic and / or ceramic powder, comprising an adhesion device which can be provided with an electrostatic charge, preferably designed as an adhesion device coated with a photo-semiconductor. As a result, a powder layer adheres to the surface of the adhering device, the powder preferably being fed to the adhering device by a powder feed. According to the invention, the device is designed in such a way that the powder layer is deposited or applied directly from the adhesive device to a component table or a surface of the product to be manufactured.
Dadurch wird der erforderliche Bauraum der Vorrichtung kleiner und es werden keine zusätzlichen Transporteinrichtungen zwischen dem Ort der Erzeugung einer Pulverschicht und dem Aufbau des Erzeugnisses benötigt.As a result, the required installation space of the device becomes smaller and no additional transport devices are required between the place where a powder layer is produced and the structure of the product.
Bevorzugt ist zudem eine Sintervorrichtung vorgesehen, die auf einen Sinterbereich einwirkt und mit der zumindest die obere Pulverschicht nach dem Auftragen gesintert wird, beispielsweise durch Lasersintern oder mittels Elektronenstrahls. Dadurch kann zielgerichtet gesintert werden und sowohl Wärmeverluste als auch unerwünschte Wirkungen der Wärme, z. B. auf den Photoleiter, andere Teile der Vorrichtung oder das Erzeugnis auf ein Minimum reduziert werden. Gleiches gilt für den Fall, dass ein Aufschmelzen vorgesehen ist. Zudem kann die Verfestigung der oberen Pulverschicht durch das Binder Jetting erfolgt. Dazu wird ein Binder aufgebracht, der die Partikel des Pulvers miteinander verklebt. Im Anschluss muss ein so gewonnener Grünling in einem Sinterofen nachbehandelt werden. Eventuell muss auch ein weiterer Werkstoff eindiffundiert werden, um die Lücken zu füllen, die durch das Ausbrennen des Binders im Sinterofen entstanden sind.In addition, a sintering device is preferably provided which acts on a sintering area and with which at least the upper powder layer is sintered after application, for example by laser sintering or by means of an electron beam. This allows targeted sintering and both heat losses and undesirable effects of heat, e.g. B. on the photoconductor, other parts of the device or the product can be reduced to a minimum. The same applies in the event that melting is provided. In addition, the solidification of the upper powder layer is done by the binder jetting. For this purpose, a binder is applied that glues the particles of the powder together. A green compact obtained in this way must then be post-treated in a sintering furnace. Another material may also have to be diffused in to fill the gaps that have arisen when the binder burns out in the sintering furnace.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn eine Schutzgasatmosphäre vorgesehen ist, die zumindest die Anhafteinrichtung und den Sinter- bzw. Schmelzbereich einschließt. Damit werden die nachteiligen Auswirkungen der Wärme, wie Oxidation von Oberflächen, weiter reduziert und insbesondere der Sinter- bzw. Schmelzvorgang verbessert, da auch die Partikel des Pulvers nicht oder in geringerem Maße oxidiert werden. Abgesehen von diesen erwartbaren Vorteilen hat es sich überraschend gezeigt, dass auch eine Verbesserung der Wirkung der elektrostatischen Aufladung der Anhafteinrichtung bzw. des Photohalbleiters erreichbar ist. Hierfür ist der Ausschluss oder die Reduzierung der Wirkung von Luftfeuchtigkeit verantwortlich.It is also advantageous if a protective gas atmosphere is provided which includes at least the adhesive device and the sintering or melting area. This further reduces the disadvantageous effects of heat, such as oxidation of surfaces, and in particular improves the sintering or melting process, since the particles of the powder are also not oxidized, or to a lesser extent. Apart from these expected advantages, it has surprisingly been found that an improvement in the effect of the electrostatic charging of the adhesive device or of the photo semiconductor can also be achieved. The exclusion or reduction of the effects of air humidity is responsible for this.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, die eine dauerhafte Wärmezufuhr zu dem Bauteiltisch oder der Oberfläche des zu fertigenden Erzeugnisses ermöglicht. Dadurch muss weniger Energie beim Sinter- bzw. Schmelzvorgang eingetragen werden.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, a heating device is provided which enables permanent heat supply to the component table or the surface of the product to be manufactured. This means that less energy has to be entered during the sintering or melting process.
Zur Ausbildung von nicht vollflächigen Pulverschichten ist eine Belichtungsvorrichtung erforderlich. Diese kommt zur teilweisen Belichtung der zumindest auf der elektrostatisch aktivierbaren Oberfläche mit dem Photoleiter versehenen Anhafteinrichtung, insbesondere eine Photoleiterrolle, und damit zum partiellen Abbau der elektrischen Ladung zum Einsatz. Auch eine Verdichtungseinheit für das aufgetragene Pulver ist vorgesehen und dient einer partiellen bzw. lageweisen Verdichtung des Pulvers auf der Oberfläche des Erzeugnisses.An exposure device is required to form powder layers that are not full-area. This is used for the partial exposure of the adhesive device provided with the photoconductor, at least on the electrostatically activatable surface, in particular a photoconductor roller, and thus for the partial reduction of the electrical charge. A compression unit for the applied powder is also provided and serves to partially or layer-wise compression of the powder on the surface of the product.
Es hat sich im Interesse einer höheren Beständigkeit als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anhafteinrichtung eine anorganische Beschichtung, insbesondere zur Ausbildung des Photohalbleiters, aufweist. Dadurch verbessert sich die thermische Beständigkeit ebenso wie die Beständigkeit gegen abrasive Effekte des Pulvers. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die anorganische Beschichtung als eine Beschichtung auf Siliziumbasis ausgeführt.In the interests of greater resistance, it has proven to be advantageous if the adhesive device has an inorganic coating, in particular for forming the photosemiconductor. This improves the thermal resistance as well as the resistance to abrasive effects of the powder. According to a preferred embodiment, the inorganic coating is designed as a silicon-based coating.
Um die Beständigkeit gegen abrasive Effekte des Pulvers weiter zu verbessern bzw. auch beim Einsatz eines organischen Photoleiters zu gewährleisten, ist vorteilhafterweise eine zusätzliche mechanische Schutzschicht zur Verminderung der Abrasion der Anhafteinrichtung vorgesehen.In order to further improve the resistance to abrasive effects of the powder and also to ensure when an organic photoconductor is used, an additional mechanical protective layer is advantageously provided to reduce the abrasion of the adhesive device.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die einfache und sichere Verarbeitung nicht-sphärischer und damit meist preiswerterer Pulver. Damit bietet der im Rahmen der Erfindung verfolgte Ansatz großes technisches und wirtschaftliches Potenzial.The method according to the invention enables the simple and safe processing of non-spherical and therefore mostly cheaper powders. The approach pursued in the context of the invention thus offers great technical and economic potential.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Druckerbeschreibungsdatei zur Herstellung einer Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, oder eines Teils der der Vorrichtung, gelöst.The object of the present invention is also achieved by a printer description file for producing a device as described above, or a part of that of the device.
Auch ein Erzeugnis, gewonnen nach einem Verfahren wie zuvor beschrieben, ist von der Erfindung umfasst.A product obtained by a method as described above is also encompassed by the invention.
Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Auftrag von Pulver für die additive Fertigung mit Multimaterialauftrag und -
2 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Auftrag von Pulver für die additive Fertigung mit Monomaterialauftrag.
-
1 : a schematic representation of an embodiment of a device for applying powder for additive manufacturing with multi-material application and -
2 : a schematic representation of an embodiment of a device for applying powder for additive manufacturing with monomaterial application.
Das für den späteren Auftrag vorgesehene Pulver wird aus einer Pulverzuführung
Von der Oberfläche der Anhafteinrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AnhafteinrichtungAttachment device
- 22
- AufladeeinrichtungCharger
- 33
- BelichtungseinrichtungExposure device
- 44th
- PulverzuführungPowder feed
- 55
- SchichtdickensteuerungLayer thickness control
- 66th
- KühleinrichtungCooling device
- 77th
- Bürstebrush
- 88th
- HeizvorrichtungHeater
- 99
- VerdichtungseinheitCompression unit
- 1010
- Klingeblade
- 1212
- Erzeugnisproduct
- 2020th
- Vorrichtung zum MultimaterialauftragDevice for multi-material application
- 3030th
- Vorrichtung zum MonomaterialauftragDevice for mono material application
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2015/091826 A1 [0007]WO 2015/091826 A1 [0007]
- WO 2004/037469 A1 [0008]WO 2004/037469 A1 [0008]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- Kumar und Dutta in der Veröffentlichung Ashok V. Kumar, Anirban Dutta (2003) [0006]Kumar and Dutta in the publication Ashok V. Kumar, Anirban Dutta (2003) [0006]
- Rapid Prototyping Journal, Vol. 9(2), 95-103; und in der Veröffentlichung Ashak V. Kumar, Anirban Dutta, James E. Fay (2004) [0006]Rapid Prototyping Journal, Vol. 9 (2), 95-103; and in the publication Ashak V. Kumar, Anirban Dutta, James E. Fay (2004) [0006]
- Laumer, T., Sichel, T., Amend, P., Schmidt, M. (2015) [0009]Laumer, T., Sichel, T., Amend, P., Schmidt, M. (2015) [0009]
- Journal of Laser Applications Vol. 27 (S2) sowie Sichel, T., Laumer, T., Amend, P., Roth, S. (2014) [0009]Journal of Laser Applications Vol. 27 (S2) and Sichel, T., Laumer, T., Amend, P., Roth, S. (2014) [0009]
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---|---|
DE (1) | DE102019119113A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113798508A (en) * | 2021-08-02 | 2021-12-17 | 华南理工大学 | Binder sprays 3D and prints powder roller device of spreading with clean function |
CN114228142A (en) * | 2022-01-18 | 2022-03-25 | 郑州印象三维科技有限公司 | Method and equipment for rapid three-dimensional transfer bonding forming |
US20230106346A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additive manufacturing electrostatic powder deposition |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012014577A1 (en) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Eads Deutschland Gmbh | REQUIREMENTS AND METHOD FOR PRODUCING ANY DIPLOMASAL OBJECT |
US20170157849A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | General Electric Company | Direct Metal Electrophotography Additive Manufacturing Methods |
DE102017210391A1 (en) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for producing a workpiece by means of selective laser melting |
US20190084232A1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-21 | Concept Laser Gmbh | Application unit |
-
2019
- 2019-07-15 DE DE102019119113.0A patent/DE102019119113A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012014577A1 (en) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Eads Deutschland Gmbh | REQUIREMENTS AND METHOD FOR PRODUCING ANY DIPLOMASAL OBJECT |
US20170157849A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | General Electric Company | Direct Metal Electrophotography Additive Manufacturing Methods |
DE102017210391A1 (en) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for producing a workpiece by means of selective laser melting |
US20190084232A1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-21 | Concept Laser Gmbh | Application unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113798508A (en) * | 2021-08-02 | 2021-12-17 | 华南理工大学 | Binder sprays 3D and prints powder roller device of spreading with clean function |
US20230106346A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additive manufacturing electrostatic powder deposition |
EP4163033A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additive manufacturing electrostatic powder deposition |
CN114228142A (en) * | 2022-01-18 | 2022-03-25 | 郑州印象三维科技有限公司 | Method and equipment for rapid three-dimensional transfer bonding forming |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |