DE102019208689A1 - Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring - Google Patents

Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring Download PDF

Info

Publication number
DE102019208689A1
DE102019208689A1 DE102019208689.6A DE102019208689A DE102019208689A1 DE 102019208689 A1 DE102019208689 A1 DE 102019208689A1 DE 102019208689 A DE102019208689 A DE 102019208689A DE 102019208689 A1 DE102019208689 A1 DE 102019208689A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
powder
protective gas
central
component
gas distributor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019208689.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Laib
Daniel Giek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK SE, DE
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH filed Critical Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority to DE102019208689.6A priority Critical patent/DE102019208689A1/de
Priority to PCT/EP2020/063917 priority patent/WO2020249369A1/de
Priority to EP20727247.7A priority patent/EP3983151A1/de
Priority to CN202080043731.8A priority patent/CN113993643A/zh
Publication of DE102019208689A1 publication Critical patent/DE102019208689A1/de
Priority to US17/536,750 priority patent/US20220080505A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B22F10/322—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber of the gas flow, e.g. rate or direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14—Treatment of metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/34—Process control of powder characteristics, e.g. density, oxidation or flowability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/52—Hoppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/70—Gas flow means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/314—Preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/10—Inert gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver, mit mindestens einer in Kontakt mit dem Pulver stehenden oder kommenden Komponente (2,4,14-17), der ein Schutzgas zugeführt wird, umfasst erfindungsgemäß einen an eine Schutzgasquelle (5) anschließbaren oder angeschlossenen, zentralen Schutzgasverteiler (7), an den die mindestens eine Komponente (2,4,14-17) über ein ansteuerbares Ventil (9) angeschlossen ist, einen Sauerstoffsensor (10) in der mindestens einen Komponente (2,4,14-17), und eine Steuerung (12), welche das Ventil (9) anhand von Messdaten des Sauerstoffsensors (10) ansteuert. Alternativ oder zusätzlich zum zentralen Schutzgasverteiler (7) kann die Vorrichtung (1) eine Datenverarbeitungseinheit (13) aufweisen, welche die Messdaten des Sauerstoffsensors (10) aufzeichnet und auswertet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit mindestens einer in Kontakt mit dem Pulver stehenden oder kommenden Komponente, der ein Schutzgas zugeführt wird.
  • Verfahren zum Laserschmelzen (Laser-Metal-Fusion) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird ein Werkstück Schicht für Schicht durch Schmelzen aus einem Pulver mittels eines Laserstrahls aufgebaut. Um unter anderem die Kontaminierung des Pulvers mit Sauerstoff zu vermeiden, findet der Schmelzprozess unter Schutzgasatmosphäre statt. Vor dem Schmelzprozess wird das Pulver mit einer Siebstation gereinigt. Nach dem Schmelzprozess kann das nicht geschmolzene Pulver gereinigt und für einen neuen Bauprozess wiederverwendet werden. Das Pulver kann vor dem Schmelzprozess beispielsweise in Pulversilos gelagert werden.
  • Die DE 10 2009 005 769 A1 beschreibt ein System zur Wiederverwendung von Restpulver aus einer Anlage zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Objekten. Das System umfasst eine Bauvorrichtung zur Auftragung des Pulvermaterials und zur Ausformung eines Objekts durch Bestrahlung. Weiterhin umfasst das System eine von der Bauvorrichtung getrennte Saugvorrichtung zum Transport des Restpulvers und eine Siebstation zum Sieben des Restpulvers.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass das Pulverhandling unter kontrollierten Umgebungsbedingungen und mit einem Monitoring der Umgebungsbedingungen durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch:
    • - einen an eine Schutzgasquelle anschließbaren oder angeschlossenen, zentralen Schutzgasverteiler, an den die mindestens eine Komponente über ein ansteuerbares Ventil angeschlossen ist,
    • - ein Sauerstoffsensor in der mindestens einen Komponente, und
    • - eine Steuerung, welche das Ventil anhand von Messdaten des Sauerstoffsensors ansteuert.
    Besonders bevorzugt sind zumindest einige, vorzugsweise alle unter Schutzgas stehenden Komponenten einer das Pulver verarbeitenden Prozesskette an den zentralen Schutzgasverteiler jeweils über ein ansteuerbares Ventil angeschlossen, wobei die Steuerung die Ventile anhand von Messdaten der Sauerstoffsensoren ansteuert.
  • Die Lagerung des Pulvers in dem Pulversilo und in der Siebstation erfolgt unter Schutzgasatmosphäre, wobei die Menge an Schutzgas in der mindestens einen Komponente (Siebstation, Pulversilo, Glovebox, Bauteilkammer, ...) erfindungsgemäß durch den Schutzgasverteiler und die Steuerung zentral gesteuert wird. Wenn die gemessene Sauerstoffkonzentration in der Komponente einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird das zugehörige Ventil geöffnet, um Schutzgas zuzuführen. Durch den Schutzgasverteiler und die zentrale Steuerung müssen keine Schutzgas-Zuführungseinrichtungen für jedes Pulversilo separat bedient werden. Die Vorteile dieser zentralen Schutzgasregelung sind das Einsparpotenzial durch Reduzierung von Bauteilen, die einheitliche Datenstruktur und die vereinfachte Bedienung. Umgebungseinflüsse werden durch die geregelte Schutzgasatmosphäre auf ein Minimum reduziert, wodurch die Prozesssicherheit dadurch deutlich und messbar erhöht wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine einfache Erweiterung der Schutzgasverteilung auf weitere Komponenten der Vorrichtung durch Anschluss an den zentralen Schutzgasverteiler ermöglicht. Die Vorrichtung kann über die zentrale Steuerung und ihre einheitliche Datenstruktur mit vergleichsweise wenig Zeitaufwand an verschiedene Vorgaben angepasst werden. Dazu weist die Steuerung Schnittstellen auf, die für die zentrale Funktion (Schutzgasregelung) erforderlich sind. Beispiele für die zusätzlichen Schnittstellen sind:
    • - Eingänge für Sensorik (Sauerstoff, Feuchtigkeit, ...).
    • - Ausgänge, um die Ventile (Aktoren) anzusteuern, oder mechanische Anschlüsse, um beispielsweise Prozessgase (Argon, Stickstoff) den anderen Komponenten „bedarfsgerecht“ zur Verfügung zu stellen. Der zentrale Schutzgasverteiler mit ausreichend Steckplätzen ermöglicht hierbei das Schalten /Versorgen von bspw. mehreren Pulversilos.
    Jede (beliebige) „gasdichte“ Komponente der Prozesskette kann (als Modul) an die Vorrichtung angeschlossen werden. Sie muss nur mit den standardisierten Schnittstellen (Versorgung Schutzgas- Zu- und Abführung, Anbau Sauerstoffsensor) ausgeführt werden.
  • Weiter bevorzugt ist an den Schutzgasverteiler eine Schutzgasaufbereitung angeschlossen, um so das von den Komponenten rückgeführte Schutzgas zentral aufzubereiten.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der zentrale Schutzgasverteiler, die Steuerung und/oder die zentrale Schutzgasaufbereitung an einer zentralen Siebstation (als wichtigste bzw. zentrale Komponente der Pulververarbeitung) angeordnet. Die Elemente Schutzgasaufbereitung, Steuerung und Visualisierung sind nur einmal (an der Siebstation) vorhanden. Die Steuerung der Siebstation kann beispielsweise die Regelung für alle Komponenten übernehmen. Der Bediener kann über HMI(Human Machine Interface) Komponenten zu- und abschalten sowie komponentenspezifische Eigenschaften oder Regelgrenzen definieren, wie z.B. Schutzgas-Flutungszeit für Erstbefüllung, Regelbereich für die Sauerstoffkonzentration, etc.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung weist das Schutzgas Argon und/oder Stickstoff auf. Diese Schutzgase verhindern effektiv eine Oxidation des Pulvers bei der Laserschmelze.
  • Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch eine Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit mindestens einer in Kontakt mit dem Pulver stehenden oder kommenden Komponente, der ein Schutzgas zugeführt wird, gekennzeichnet durch:
    • - einen Sauerstoffsensor in der Komponente, und
    • - eine zentrale Datenverarbeitungseinheit, welche die Messdaten des Sauerstoffsensors aufzeichnet und auswertet.
    Besonders bevorzugt weisen zumindest einige, vorzugsweise alle unter Schutzgas stehenden Komponenten einer das Pulver verarbeitenden Prozesskette Sauerstoffsensoren auf, wobei die Datenverarbeitungseinheit die Messdaten der Sauerstoffsensoren aufzeichnet und auswertet.
  • Die erfindungsgemäße Datenverwaltung/-auswertung der gemessenen Sauerstoffwerte ermöglicht eine Bauteil-spezifische Pulver- bzw. Sauerstoffkonzentrationshistorie (Sauerstoffmonitoring). Der Pulverzustand kann über seinen Lebenslauf möglichst detailliert und umfassend aufgezeichnet werden. Gemeinsam mit den Daten aus dem Schmelzprozess kann somit eine umfassende Qualitätsaussage über das resultierende Bauteil gemacht werden. Über die Auswertung der Zustandsdaten (Sauerstoff und optional weiterer Parameter wie Luft-/Gasfeuchte, Temperatur etc.) und deren Visualisierung hat der Bediener fortan die Möglichkeit, Qualitätssicherungsberichte anzufertigen. Durch die Integration immer weiterer Komponenten und Prozessschritte unter definierten geregelten Bedingungen kann somit die Prozessunsicherheit stetig verringert werden.
  • Bei der mindestens einen Komponente kann es sich beispielsweise um ein Pulversilo zur Bevorratung von Pulver, eine Siebstation zum Reinigen des aus einem Pulversilo zugeförderten Pulvers, eine Prozesskammer einer Anlage zum additiven Fertigen von Bauteilen oder eine Entpackstation zum Entpacken und Reinigen eines frisch gefertigten Bauteils handeln.
  • Bevorzugt weist das Pulver Nickel, Titan und/oder Aluminium auf. Insbesondere umfasst das Pulver Legierungen von Nickel, Titan und/oder Aluminium.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Es zeigt:
    • 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit einem zentralen Schutzgasverteiler und einer zentralen Datenverarbeitungseinheit; und
    • 2 schematisch die unter Schutzgas stehenden Komponenten einer das Pulver verarbeitenden Prozesskette.
  • Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 dient zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver und weist ein oder mehrere (hier lediglich beispielhaft drei) Pulversilos 2 auf, in dem gleiche oder verschiedene Pulvermaterialien bevorratet sind. Ein Pulverschlauch 3 ist an eines der Pulversilos 2 und an eine Siebstation 4 angeschlossen, um Pulver aus dem einen Pulversilo 2 in die Siebstation 4 zur Reinigung des Pulvers zu fördern. Das gereinigte Pulver wird dann weiter an eine hier nicht gezeigte Anlage zur additiven Fertigung von Bauteilen, in der ein Bauteil durch Schmelzen von Pulver mittels eines Laserstrahls Schicht für Schicht aufgebaut wird, gefördert oder mittels Behältern transportiert.
  • An eine Schutzgasquelle 5 ist über einen Schlauch 6 ein zentraler Schutzgasverteiler 7 angeschlossen, an den wiederum sowohl die Pulversilos 2 als auch die Siebstation 4 jeweils über einen Schlauch 8 und ein - z.B. elektrisch - ansteuerbares Ventil 9 angeschlossen sind, um Schutzgas einzuleiten. In den Pulversilos 2 und in der Siebstation 4 befinden sich Sauerstoffsensoren 10, welche die darin jeweils herrschende Sauerstoffkonzentration messen. Zusätzlich können auch noch die Temperatur, die Feuchtigkeit und/oder der Druck gemessen werden.
  • Die Ventile 9 und die Sauerstoffsensoren 10 sind über Steuerleitungen 11, die im gezeigten Ausführungsbeispiel über den zentralen Schutzgasverteiler 7 gehen, mit einer zentralen Steuerung 12 verbunden, welche die Ventile 9 anhand von Messdaten der Sauerstoffsensoren 10 elektrisch ansteuert, um durch Öffnen und Schließen der Ventile 9 eine vorgegebene Sauerstoffkonzentration in den Pulversilos 2 und in der Siebstation 4 aufrechtzuerhalten. Statt wie in 1 an den Pulversilos 2 und an der Siebstation 4 können die Ventile 9 auch direkt am Schutzgasverteiler 7 angeordnet sein. Auch können die Steuerleitungen 11 direkt an die Steuerung 12 angeschlossen sein.
  • An den Schutzgasverteiler 7 kann weiterhin noch eine Schutzgasaufbereitung 13 zur Reinigung des Schutzgases angeschlossen sein. Im gezeigten Ausführungsbespiel sind der Schutzgasverteiler 7, die Steuerung 12 und die Schutzgasaufbereitung 13 an der Siebstation 4 angeordnet.
  • Die Sauerstoffsensoren 10 sind auch an eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 13 angeschlossen, welche separat oder, wie in 1 gezeigt, Teil der Steuerung 12 ausgeführt sein kann. Die Datenverarbeitungseinheit 13 zeichnet die Messdaten der Sauerstoffsensoren 10 auf und wertet sie aus, um eine Bauteil-spezifische Pulver- bzw. Sauerstoffkonzentrationshistorie (Sauerstoffmonitoring) zu erhalten und ggf. dem Bediener zu visualisieren. Der Pulverzustand kann so über seinen Lebenslauf detailliert und umfassend aufgezeichnet werden. Zusätzlich können auch andere Parameter, wie z.B. Luft-/Gasfeuchte und Temperatur, mit ausgewertet werden. Gemeinsam mit den Daten aus dem Schmelzprozess kann somit eine umfassende Qualitätsaussage über das resultierende Bauteil gemacht werden.
  • 2 zeigt schematisch die unter Schutzgas stehenden Komponenten einer das Pulver verarbeitenden Prozesskette. Das sind, in Förderrichtung des Pulvers von links nach rechts gesehen, ein angelieferter Behälter 14 mit Neupulver, das Pulversilo 2 für das Neupulver, die Siebstation 4 zum Reinigen des aus dem Pulversilo 2 zugeförderten Pulvers, einen Vorratsbehälter 15 für das gereinigte Pulver, eine Prozesskammer 16 einer Anlage zum additiven Fertigen von Bauteilen, eine Entpackstation 17 zum Entpacken und Reinigen eines frisch gefertigten Bauteils sowie das Pulversilo 2 für überschüssiges Pulver.
  • All diese unter Schutzgas stehenden Komponenten der Prozesskette sind über Schläuche 8 an den Schutzgasverteiler 7 angeschlossen und weisen Sauerstoffsensoren 10 auf, die über Steuerleitungen 11 mit der Steuerung 12 und mit der Datenverarbeitungseinheit 13 verbunden sind. Die Datenverarbeitungseinheit 13 zeichnet die Messdaten der Sauerstoffsensoren 10 auf und wertet sie aus.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht es Kunden mit erhöhten Prozessanforderungen, entlang der Prozesskette das Pulverhandling unter kontrollierten Umgebungsbedingungen durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann insbesondere modular für beliebige Handling-Schritte im Pre- und Postprocessing verwendet werden und beinhaltet eine zentrale Steuerung, Regelung, Datenerfassung und Auswertung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009005769 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver, mit mindestens einer in Kontakt mit dem Pulver stehenden oder kommenden Komponente (2,4,14-17), der ein Schutzgas zugeführt wird, gekennzeichnet durch: - einen an eine Schutzgasquelle (5) anschließbaren oder angeschlossenen, zentralen Schutzgasverteiler (7), an den die mindestens eine Komponente (2,4,14-17) über ein ansteuerbares Ventil (9) angeschlossen ist, - einen Sauerstoffsensor (10) in der mindestens einen Komponente (2,4,14-17), und - eine Steuerung (12), welche das Ventil (9) anhand von Messdaten des Sauerstoffsensors (10) ansteuert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise alle unter Schutzgas stehenden Komponenten (2,4,14-17) einer das Pulver verarbeitenden Prozesskette an den zentralen Schutzgasverteiler (7) jeweils über ein ansteuerbares Ventil (9) angeschlossen sind und dass die Steuerung (12) die Ventile (9) anhand von Messdaten der Sauerstoffsensoren (10) ansteuert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den zentralen Schutzgasverteiler (6) eine zentrale Schutzgasaufbereitung (13) angeschlossen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Schutzgasverteiler (7) und/oder die Steuerung (12) und/oder die zentrale Schutzgasaufbereitung (13) an einer zentralen Siebstation (4) zum Reinigen von Pulver angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas Argon und/oder Stickstoff aufweist.
  6. Vorrichtung (1) zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einer in Kontakt mit dem Pulver stehenden oder kommenden Komponente (2,4,14-17), der ein Schutzgas zugeführt wird, gekennzeichnet durch: - einen Sauerstoffsensor (10) in der Komponente (2,4,14-17), und - eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (13), welche die Messdaten des Sauerstoffsensors (10) aufzeichnet und auswertet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise alle unter Schutzgas stehenden Komponenten (2,4,14-17) einer das Pulver verarbeitenden Prozesskette Sauerstoffsensoren (10) aufweisen und die Datenverarbeitungseinheit (13) die Messdaten der Sauerstoffsensoren (10) aufzeichnet und auswertet.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Komponenten ein Pulversilo (2) zur Bevorratung von Pulver, eine Siebstation (4) zum Reinigen des aus einem Pulversilo (2) zugeförderten Pulvers, eine Prozesskammer (16) einer Anlage zur additiven Fertigung von Bauteilen oder eine Entpackstation (17) zum Entpacken und Reinigen eines frisch gefertigten Bauteils ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver Nickel, Titan und/oder Aluminium aufweist.
DE102019208689.6A 2019-06-14 2019-06-14 Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring Pending DE102019208689A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019208689.6A DE102019208689A1 (de) 2019-06-14 2019-06-14 Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring
PCT/EP2020/063917 WO2020249369A1 (de) 2019-06-14 2020-05-19 Vorrichtung zur verarbeitung von zum laserschmelzen geeignetem pulver mit zentralem schutzgasverteiler und mit sauerstoffmonitoring
EP20727247.7A EP3983151A1 (de) 2019-06-14 2020-05-19 Vorrichtung zur verarbeitung von zum laserschmelzen geeignetem pulver mit zentralem schutzgasverteiler und mit sauerstoffmonitoring
CN202080043731.8A CN113993643A (zh) 2019-06-14 2020-05-19 具有中央保护气体分配器和氧监测的用于处理适于激光熔化的粉末的设备
US17/536,750 US20220080505A1 (en) 2019-06-14 2021-11-29 Processing powder suitable for laser melting with a central inert gas distributor and with oxygen monitoring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019208689.6A DE102019208689A1 (de) 2019-06-14 2019-06-14 Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019208689A1 true DE102019208689A1 (de) 2020-12-17

Family

ID=70779752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019208689.6A Pending DE102019208689A1 (de) 2019-06-14 2019-06-14 Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220080505A1 (de)
EP (1) EP3983151A1 (de)
CN (1) CN113993643A (de)
DE (1) DE102019208689A1 (de)
WO (1) WO2020249369A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4201555A1 (de) * 2021-12-21 2023-06-28 Linde GmbH Verfahren zur herstellung von bauteilen aus einer nickel-titan-legierung unter verwendung eines additiven herstellungsverfahrens.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009005769A1 (de) * 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und System zur Wiederverwendung von Restpulver aus einer Anlage zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Objekten
DE102016105094A1 (de) * 2016-03-18 2017-09-21 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Siebeinrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen
DE102016116501A1 (de) * 2016-09-02 2018-03-08 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Abtrennvorrichtung zur Abtrennung von partikulären Baumaterialbestandteilen aus einem Gasstrom
DE102017008333A1 (de) * 2017-09-05 2019-03-07 Linde Aktiengesellschaft Modulares Lagersystem

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952698B (zh) * 2014-05-09 2016-02-24 张百成 一种选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置
GB2520161B (en) * 2014-09-24 2015-10-07 Lpw Technology Ltd Transport of Powders
JP2017538038A (ja) * 2014-11-21 2017-12-21 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 付加製造装置および方法
CN205702443U (zh) * 2016-06-30 2016-11-23 成都雍熙聚材科技有限公司 一种可独立进行气体置换的3d打印设备储粉筒
CN205834234U (zh) * 2016-06-30 2016-12-28 成都雍熙聚材科技有限公司 一种可独立进行气体置换的3d打印设备粉末回收桶
CN106041077B (zh) * 2016-07-11 2018-10-30 中北大学 激光快速成形保护气体进气装置
US20180281237A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
CN109080141B (zh) * 2018-09-21 2019-12-03 天津镭明激光科技有限公司 增材制造一体化辅助设备、工作方法及筛分、收料设备
CN108971492B (zh) * 2018-09-21 2023-10-27 天津镭明激光科技有限公司 一种增材制造激光成型系统集成设备的控制系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009005769A1 (de) * 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und System zur Wiederverwendung von Restpulver aus einer Anlage zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Objekten
DE102016105094A1 (de) * 2016-03-18 2017-09-21 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Siebeinrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen
DE102016116501A1 (de) * 2016-09-02 2018-03-08 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Abtrennvorrichtung zur Abtrennung von partikulären Baumaterialbestandteilen aus einem Gasstrom
DE102017008333A1 (de) * 2017-09-05 2019-03-07 Linde Aktiengesellschaft Modulares Lagersystem

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4201555A1 (de) * 2021-12-21 2023-06-28 Linde GmbH Verfahren zur herstellung von bauteilen aus einer nickel-titan-legierung unter verwendung eines additiven herstellungsverfahrens.
WO2023117134A1 (en) * 2021-12-21 2023-06-29 Linde Gmbh Method of producing components from nickel titanium alloy

Also Published As

Publication number Publication date
EP3983151A1 (de) 2022-04-20
WO2020249369A1 (de) 2020-12-17
CN113993643A (zh) 2022-01-28
US20220080505A1 (en) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3247536B1 (de) Regelung des strahlmitteldurchsatzes einer strahlanlage
EP3285943B1 (de) Verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen bauteils
EP2983895B1 (de) Pulveraufbereitungsverfahren
EP3181334A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dreidimensionalen bauteilen mittels überschussmengensensor
EP3257608A2 (de) 3d-druckverfahren und 3d-druckvorrichtung
DE102014207160A1 (de) Umluftfiltervorrichtung für eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE102016201289A1 (de) Verfahren zur additiven Herstellung und Vorrichtung
DE102014214939A1 (de) Kamerabasierte Rauheitsbestimmung für generativ hergestellte Bauteile
DE102017009833B3 (de) Anlage und Verfahren zur Metallpulveraufarbeitung
DE102019130951A1 (de) Verfahren und Anlage zur Rückgewinnung von prozessiertem pulverförmigen Aufbaumaterial sowie Rückgewinnungseinrichtung und Kartusche für eine solche Rückgewinnungseinrichtung
DE102019205764A1 (de) Bearbeitungsanlage und Verfahren zum Durchführen von Gleisarbeiten
DE19743600A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines zyklischen Produktionsprozesses
EP2875933A1 (de) Dokumentation generativer Herstellungsverfahren
DE102020212490A1 (de) Verfahren zum Bestimmen des Gewichts einer Beladung einer mobilen Arbeitsmaschine, Lernverfahren für ein datenbasiertes Modell und mobile Arbeitsmaschine
EP3814038B1 (de) Verfahren zum betreiben einer einrichtung zur additiven herstellung eines dreidimensionalen objekts und derartige einrichtung
DE102019208689A1 (de) Vorrichtung zur Verarbeitung von zum Laserschmelzen geeignetem Pulver mit zentralem Schutzgasverteiler und mit Sauerstoffmonitoring
DE102017208651A1 (de) Fertigungsmodul für die additive Herstellung
DE102016103055A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks
EP3488305A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der bauteilqualität
WO2019202107A1 (de) Verfahren zur bestimmung der bauteilfestigkeit von additiv gefertigten bauteilen
WO2019210895A1 (de) Belastungserfassung eines bearbeiteten werkstücks auf grundlage einer simulation
DE102016216387A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine
WO2022084069A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines werkstückes mittels eines additiven fertigungsprozesses
DE202021102494U1 (de) Vorrichtung zum Sieben von Pulver
DE102019115170A1 (de) Anlage und Betrieb einer Anlage zur additiven Fertigung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK GMBH, 71254 DITZINGEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: SPREE, CORNELIUS, DE