DE102019214802A1 - Coating device for use in an additive manufacturing process, manufacturing system for use in an additive manufacturing process and a housing for a coating device for use in an additive manufacturing process - Google Patents

Coating device for use in an additive manufacturing process, manufacturing system for use in an additive manufacturing process and a housing for a coating device for use in an additive manufacturing process Download PDF

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Bernd-Uwe Sönke
Sebastian Findeisen
Oliver Pelz
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtervorrichtung (18) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren sowie eine Fertigungsanlage (10) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren sowie ein Gehäuse (64) für eine Beschichtervorrichtung (18) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren.Es ist vorgesehen, dass die Beschichtervorrichtung (18) mittels einer Bewegungsvorrichtung (40) mit den vorgesehenen Komponenten in zwei entgegengesetzte Richtungen in jeweiligen unterschiedlichen Abstandspositionen bezogen auf einen Fertigungsbereich verfahrbar ist. Zudem umfasst das Gehäuse (64) wenigstens ein aerodynamisches Hülsenelement (66), sodass Turbolenzen hinter dem Beschichter während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind. Zudem wird eine Fertigungsanlage (10) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren, welche die Beschichtervorrichtung (18) und das Gehäuse (64) umfasst, bereitgestellt.The invention relates to a coating device (18) for use in an additive manufacturing process and a production system (10) for use in an additive manufacturing process and a housing (64) for a coating device (18) for use in an additive manufacturing process it is provided that the application device (18) can be moved by means of a movement device (40) with the provided components in two opposite directions in respective different spaced positions in relation to a production area. In addition, the housing (64) comprises at least one aerodynamic sleeve element (66) so that turbulence behind the coater can be avoided during a coating process. In addition, a manufacturing system (10) for use in an additive manufacturing process, which comprises the coating device (18) and the housing (64), is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtervorrichtung für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren sowie eine Fertigungsanlage für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren sowie ein Gehäuse für eine Beschichtervorrichtung für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren.The invention relates to a coating device for use in an additive manufacturing process and a production system for use in an additive manufacturing process and a housing for a coating device for use in an additive manufacturing process.

Die additiven Fertigungsverfahren sind zunehmend in der industriellen Produktion als etablierte Technik anzusehen. Dabei sind verschiedene Verfahrenstypen bereit als bekannt anzusehen, welche basierend auf zuvor erstellten Konstruktionsdaten eine Fertigung von dreidimensionalen Gegenständen aus formlosen oder formneutralen Materialien ermöglichen. Die hierfür eingesetzten Materialien können beispielsweise zuvor in Pulverform vorliegen. Neben der allgemeinen Bezeichnung als additives Fertigungsverfahren werden auch weitere Begriffe verwendet, um mittels eines schichtweisen Auftragens eines Ausgangsmaterials letztendlich einen Gegenstand zu erzeugen. Neben dem Begriff des 3D-Druckens werden solche Verfahren auch als generative Fertigung oder Herstellungsverfahren mittels Rapid-Technologien bezeichnet. Je nach grundlegender Ausrichtung des eingesetzten Verfahrens sind Varianten mit komplett aufgeschmolzenen Ausgangsstoffen aber auch Varianten mit nur zum Teil aufgeschmolzenen Zusatzstoffen als bereits bekannt anzusehen.The additive manufacturing processes are increasingly to be regarded as an established technology in industrial production. In this context, various types of processes are already to be regarded as known, which, based on previously created construction data, enable the production of three-dimensional objects from shapeless or form-neutral materials. The materials used for this can, for example, previously be in powder form. In addition to the general designation as an additive manufacturing process, other terms are also used to ultimately create an object by applying a starting material layer by layer. In addition to the term 3D printing, such processes are also referred to as additive manufacturing or manufacturing processes using rapid technologies. Depending on the fundamental orientation of the process used, variants with completely melted starting materials but also variants with only partially melted additives are to be regarded as already known.

In diesem Zusammenhang ist der Einsatz von unterschiedlichen Lasertechnologien weit verbreitet und stellt zunehmend einen Standard für den industriellen Anwendungszweck dar. Um die Produktivität aller Verfahren weiter zu erhöhen, sind zunehmend kontinuierliche Verfahrenskonzepte im Fokus der technischen Entwicklung. Dabei sollen die zu fertigenden Gegenstände vor allem automatisiert die vorgesehenen Fertigungsschritte durchlaufen, wobei ein jeweiliger Transport zu den einzelnen Bearbeitungsstationen eben kontinuierlich mittels entsprechend automatisierten Transportvorrichtungen durchgeführt wird. Bei der Entwicklung eines kontinuierlichen 3D-Druckers im Schrägbettverfahren beispielsweise mittels des Einsatzes der selektiven Lasersintertechnologie (SLS - Verfahren = Selektives Laserschmelz Verfahren) oder der selektiven Laserschmelztechnologie wird das zu fertigende Bauteil in einem ersten Produktionsbereich zunächst erzeugt. Anschließend wird dieses Bauteil nach einem Abkühlungsvorgang in einem zweiten Bereich entnommen.In this context, the use of different laser technologies is widespread and increasingly represents a standard for industrial application. In order to further increase the productivity of all processes, continuous process concepts are increasingly the focus of technical development. The objects to be manufactured should above all automatically run through the intended manufacturing steps, with a respective transport to the individual processing stations being carried out continuously by means of correspondingly automated transport devices. When developing a continuous 3D printer in the inclined bed process, for example using selective laser sintering technology (SLS - process = selective laser melting process) or selective laser melting technology, the component to be manufactured is first produced in a first production area. This component is then removed in a second area after a cooling process.

Beim SLS-Verfahren einer additiven Fertigungsanlage hängt die Prozessgeschwindigkeit unter anderem stark von der Beschichtergeschwindigkeit ab. Um den zeitlichen Einfluss zu minimieren beziehungsweise zu eliminieren, sind sehr schnelle Bewegungen notwendig. Aufgrund der Fluidverdrängung durch den Beschichter kommt es zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten und zu Verwirbelungen hinter dem Beschichter. Die Ausführung der Beschichter ist in der Regel nur ausgerichtet nach den technischen Notwendigkeiten an den Beschichtungsprozess. Aus strömungsmechanischer Sicht ist diese Ausführung nicht optimal. Da die Ablösung auf der Oberseite eher irrelevant ist, da diese weit genug entfernt vom Pulverbett ist, muss durch geometrische Anpassungen die Strömungsgeschwindigkeit auf der Unterseite minimiert werden.In the SLS process of an additive manufacturing system, the process speed depends heavily on the coater speed, among other things. In order to minimize or eliminate the temporal influence, very fast movements are necessary. Because of the fluid displacement by the coater, there are high flow velocities and turbulence behind the coater. As a rule, the application of the coater is only based on the technical requirements of the coating process. From a fluid mechanical point of view, this design is not optimal. Since the detachment on the upper side is rather irrelevant, as it is far enough away from the powder bed, the flow speed on the underside must be minimized through geometric adjustments.

In Zukunft werden die additiven Fertigungsverfahren weiter für den Einsatz in einer industriellen Massenproduktion verbessert, sodass im Zuge dieser technischen Entwicklung weitere Aufgabenstellungen beziehungsweise kostengünstigere Alternativen zu bisherigen Lösungsansätzen benötigt werden. Erste Ansätze sind aus dem Stand der Technik bereits als bekannt zu entnehmen, wie anhand einiger Beispiele im Folgenden dargestellt wird.In the future, additive manufacturing processes will be further improved for use in industrial mass production, so that further tasks or more cost-effective alternatives to previous approaches will be required in the course of this technical development. First approaches are already known from the prior art, as will be shown below with the aid of a few examples.

So ist aus der Druckschrift DE 10 2016 218 249 A1 ein Verfahren zum Erzeugen eines Werkstücks durch ein additives Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung, welche zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, als bekannt zu entnehmen. Insbesondere wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Werkstücks mittels eines pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahrens vorgestellt. Das Werkstück wird im Pulverbett hergestellt, indem mittels eines Schiebers das Pulverbett auf einem Sollniveau geglättet wird. Wenn Hindernisse (beispielsweise Spritzer) die Glättung des Pulverbetts mittels des Schiebers verhindern, weicht dieser in eine Ausweichposition aus, wobei Pulverreste erfindungsgemäß durch eine nachgeführte Bürste entfernt werden. Die Borsten passen sich vorteilhaft genau an die Kontur des Hindernisses an, wodurch eine Entfernung der Pulverreste gelingt. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zum additiven Herstellen von Werkstücken, bei der ein Schieber und eine Bürste gleichzeitig zum Glätten des Pulverbetts zum Einsatz kommen.So is from the pamphlet DE 10 2016 218 249 A1 a method for producing a workpiece by an additive manufacturing method and a device which is suitable for carrying out the method can be seen as known. In particular, a method for producing a workpiece by means of a powder-bed-based additive manufacturing method is presented. The workpiece is produced in the powder bed by using a slider to smooth the powder bed to a target level. If obstacles (for example splashes) prevent the powder bed from being smoothed by means of the slide, the slide moves into an evasive position, powder residues being removed according to the invention by a following brush. The bristles advantageously adapt exactly to the contour of the obstacle, which means that the powder residues can be removed. The invention also relates to a system for the additive manufacturing of workpieces, in which a slide and a brush are used simultaneously to smooth the powder bed.

Aus der Druckschrift DE 10 2005 015 986 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen und Abflachen einer geparkten Pulverwelle als bekannt zu entnehmen. Das Verfahren und die Vorrichtung sind dabei zum Bilden dreidimensionaler Objekte durch Lasersinter vorgesehen. Das Abscheiden der erforderlichen Pulvermengen für zwei aufeinanderfolgenden Schichten erfolgt auf einer Seite der Prozesskammer und gleichzeitig wird die erste Schicht verteilt, während die zweite Schichtmenge zur gegenüberliegenden Seite der Prozesskammer transportiert wird. Das vorgestellte Konzept umfasst Schritte des Parkens der Pulvermengen in Sichtweite der Teilbettheizung, um das Pulver vorzuwärmen und die Pulverwelle vor dem Vorheizschritt abzuflachen, um die Vorwärmeeffizienz zu verbessern.From the pamphlet DE 10 2005 015 986 A1 a method and a device for heating and flattening a parked powder wave can be found as known. The method and the device are provided for the formation of three-dimensional objects by laser sintering. The required amounts of powder for two successive layers are deposited on one side of the process chamber and at the same time the first layer is distributed while the second amount of layer is transported to the opposite side of the process chamber. The concept presented includes steps of parking the powder quantities within sight of the partial bed heater in order to preheat the powder and to flatten the powder wave prior to the preheating step to improve preheating efficiency.

Aus der Druckschrift US 2019/0077079 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verdichten von Material während der Additivherstellung als bekannt zu entnehmen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich dabei auf ein System zur additiven Herstellung, das eine Düse mit einem Einlass zur Aufnahme eines fließfähigen Materials und einem Auslass zur Ablagerung des fließfähigen Materials umfassen kann. Ein Applikatorkopf kann mindestens einen Teil eines proximalen Bereichs der Düse umgeben. Der Applikatorkopf kann ein Gehäuse, einen Kühleinlass zum Aufnehmen eines Kühlmittels in das Gehäuse, einen Kühlauslass, der so konfiguriert ist, dass das Kühlmittel aus dem Gehäuse austreten kann, und einen Lufteinlass umfassen. Eine Rolle kann an dem Applikatorkopf an einer Seite des Auslasses der Düse angebracht sein. Die Walze kann einen Luftauslass aufweisen, wobei ein Strömungsweg den Lufteinlass und den Luftauslass verbindet, sodass Luft in den Lufteinlass eintritt und den Luftauslass verlässt. Die Walze kann auch mehrere Löcher aufweisen, die an einer Außenfläche der Walze angeordnet sind.From the pamphlet US 2019/0077079 A1 a device and a method for compacting material during additive production can be found as known. Embodiments of the present disclosure relate to a system for additive manufacturing, which can comprise a nozzle with an inlet for receiving a flowable material and an outlet for depositing the flowable material. An applicator head can surround at least a portion of a proximal region of the nozzle. The applicator head may include a housing, a cooling inlet for receiving coolant into the housing, a cooling outlet configured to allow coolant to exit the housing, and an air inlet. A roller can be attached to the applicator head on one side of the outlet of the nozzle. The roller may have an air outlet, with a flow path connecting the air inlet and the air outlet so that air enters the air inlet and leaves the air outlet. The roller can also have a plurality of holes which are arranged on an outer surface of the roller.

In bisherigen technischen Lösungen kommen überwiegend Beschichter mit niedrigen Geschwindigkeiten zum Einsatz. Bei diesen langsamen Beschichtern tritt die Problematik von Pulververwirbelungen nicht auf. Insofern sind höhere Beschichtergeschwindigkeiten nicht zu realisieren. Maximale horizontale Geschwindigkeiten liegen circa bei 0,3 m/s. Bisher wird somit häufig ein langsamer Beschichtungsvorgang vollzogen. Auch ist ein Beschichtungsvorgang von beiden Seiten im Wechsel als bekannt anzusehen.In previous technical solutions, coaters with low speeds are predominantly used. The problem of powder turbulence does not arise with these slow coaters. In this respect, higher coater speeds cannot be achieved. Maximum horizontal speeds are around 0.3 m / s. So far, a slow coating process has therefore often been carried out. A coating process from both sides is also to be regarded as known alternately.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtervorrichtung sowie eine Fertigungsanlage für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren und ein Gehäuse für die Beschichtervorrichtung bereitzustellen, mit welchen sich eine Prozessgeschwindigkeit erhöhen und für jeweilige Prozessvorgänge regulieren lässt.The invention is now based on the object of providing a coating device and a production system for use in an additive manufacturing process and a housing for the coating device, with which a process speed can be increased and regulated for respective process operations.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Beschichtervorrichtung für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren bereitgestellt wird. Solch eine Beschichtervorrichtung umfasst dabei eine Beschichtereinheit, eine an der Beschichtereinheit angeordnete Materialzuführungseinheit, wobei die Beschichtereinheit und die Materialzuführungseinheit zumindest teilweise in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnete Beschichtereinheit und die Materialzuführungseinheit zusammen mittels einer Bewegungsvorrichtung in zwei entgegengesetzten Richtungen in jeweiligen unterschiedlichen Abstandspositionen bezogen auf einen Fertigungsbereich verfahrbar sind, sodass unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten der Beschichtervorrichtung vorsehbar sind. Auf diese Weise lässt sich eine jeweilige Prozessgeschwindigkeit erhöhen und für jeweilige Prozessvorgänge regulieren. Beispielsweise kann somit je nach eingestellter Abstandsposition eine erhöhte Vorschubgeschwindigkeit gewählt werden. Beispielsweise kann die Beschichtereinheit derart angehoben werden, dass der Abstand zu einem Pulverbett deutlich vergrößert wird. Dies kann beispielsweise >10 mm sein. Durch solch einen Luftspalt lassen sich sehr hohe Geschwindigkeiten der Beschichtereinheit beziehungsweise des Beschichters erreichen, ohne die Qualität des Pulverbetts negativ zu beeinflussen. Beispielsweise kann der Mechanismus zum Ausheben des Beschichters derart einfach gebaut sein, dass keinerlei zusätzliche Antriebe hierfür benötigt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise bei einer erhöhten Abstandsposition eine Rückfahrt mit einer sehr hohen Geschwindigkeit des Beschichters erreicht werden, welche zum Beispiel > 1 m/s betragen kann.In a preferred embodiment of the invention it is provided that a coating device is provided for use in an additive manufacturing process. Such a coater device comprises a coater unit, a material feed unit arranged on the coater unit, the coater unit and the material feed unit being at least partially arranged in a housing, the coater unit arranged at least partially in the housing and the material feed unit together by means of a movement device in two opposite directions respective different spaced positions can be moved in relation to a production area, so that different feed speeds of the coating device can be provided. In this way, a respective process speed can be increased and regulated for respective process operations. For example, an increased feed rate can thus be selected depending on the set spacing position. For example, the application unit can be raised in such a way that the distance to a powder bed is significantly increased. This can be> 10 mm, for example. With such an air gap, very high speeds of the coater unit or the coater can be achieved without adversely affecting the quality of the powder bed. For example, the mechanism for lifting the coater can be constructed so simply that no additional drives are required for this. In this way, for example, in the case of an increased distance position, a return travel can be achieved at a very high speed of the coater, which can be, for example,> 1 m / s.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Gehäuse für eine Beschichtervorrichtung für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren bereitgestellt wird. Das Gehäuse ist dabei ausgelegt zumindest teilweise eine Beschichtereinheit und eine Materialzuführungseinheit aufzunehmen, wobei das Gehäuse wenigstens ein aerodynamisches Hülsenelement umfasst, sodass Turbolenzen hinter dem Beschichter bezogen auf eine Fahrtrichtung während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind. Auf diese Weise kann eine aerodynamische Form vorgesehen werden, welche insbesondere erhöhte Geschwindigkeiten beziehungsweise Verfahrgeschwindigkeiten des Beschichters ermöglicht. Mit anderen Worten kann somit der Beschichter derart vorgesehen beziehungsweise eingebaut oder angeordnet werden, dass dieser aerodynamisch ausgelegt ist, sodass Turbolenzen hinter dem Beschichter durch eine strömungsgünstige Form, beispielsweise ähnlich einer Tragfläche, vermieden werden. Insofern wird der Beschichter derart gestaltet, dass der Einfluss der Strömung in der Prozesskammer möglichst wenig beeinflusst wird.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that a housing is provided for a coating device for use in an additive manufacturing process. The housing is designed to at least partially accommodate a coater unit and a material feed unit, the housing comprising at least one aerodynamic sleeve element, so that turbulence behind the coater in relation to a direction of travel can be avoided during a coating process. In this way, an aerodynamic shape can be provided which, in particular, enables increased speeds or travel speeds of the coater. In other words, the coater can thus be provided or installed or arranged in such a way that it is designed aerodynamically so that turbulence behind the coater is avoided by a flow-favorable shape, for example similar to a wing. In this respect, the coater is designed in such a way that the influence of the flow in the process chamber is influenced as little as possible.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Fertigungsanlage für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren bereitgestellt wird. Solch eine Fertigungsanlage umfasst dabei eine Beschichtervorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Beschichtervorrichtung ein Gehäuse gemäß den Ansprüchen 7 bis 9 umfasst. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für die vorgestellte Fertigungsanlage.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that a manufacturing system is provided for use in an additive manufacturing process. Such a production plant comprises a coating device according to claims 1 to 6, wherein the coating device comprises a housing according to claims 7 to 9. The advantages mentioned above also apply to the production system presented, insofar as they can be transferred.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention emerge from the other features mentioned in the subclaims.

So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung an wenigstens einer Seite der Beschichtereinheit angeordnet ist und zumindest ein erstes Mitnahmeelement umfasst, welches ausgelegt ist mit einem ersten Nockenelement der Bewegungsvorrichtung während eines Beschichtungsvorgangs zu interagieren, sodass die Beschichtereinheit von einer ersten Abstandsposition in eine angehobene Abstandsposition bezogen auf den Fertigungsbereich verfahrbar ist, wobei eine Haltevorrichtung von der Bewegungsvorrichtung ausgelegt ist die Beschichtereinheit in dieser angehobenen Abstandsposition zu halten und wobei die Bewegungsvorrichtung zumindest ein zweites Mitnahmeelement umfasst, welches ausgelegt ist mit einem zweiten Nockenelement der Bewegungsvorrichtung während einer Fahrt der Beschichtervorrichtung in der angehobenen Abstandsposition zu interagieren, sodass die Beschichtereinheit in die erste Abstandsposition verfahrbar ist, wobei die Haltevorrichtung ausgelegt ist mittels des zweiten Nockenelements bedient zu werden, sodass der Haltevorgang der Beschichtereinheit in der angehobenen Abstandsposition aufhebbar ist. Beispielsweise kann der Mechanismus zum Ausheben des Beschichters derart einfach gebaut sein, sodass es keinerlei zusätzlichen Antriebe bedarf. Dazu fährt beispielsweise der Beschichter mittels der Bewegungsvorrichtung bei einer Hochfahrt auf das erste Nockenelement, welcher somit indirekt den Beschichter anhebt. Durch die Haltevorrichtung, beispielsweise in Form einer Feder beziehungsweise entsprechender Mechanik, arretiert der Beschichter in der angehobenen Position. Nach der Rückfahrt drückt ein zweites Nockenelement den Beschichter wieder in eine Arbeitsebene. Dieser Vorgang wiederholt sich beispielsweise bei jedem Zyklus. Somit kann bei einer Rückfahrt mit erhöhter Abstandsposition eine sehr hohe Geschwindigkeit erreicht werden beziehungsweise gefahren werden, sodass eine insgesamt erhöhte Prozessgeschwindigkeit erreichbar ist. Auf diese Weise lassen sich somit die Prozesszeiten insgesamt reduzieren, sodass ein kostengünstiger Gesamtprozess erreicht werden kann ohne dabei einen negativen Einfluss auf die Prozesskammer oder das Pulverbett auszuüben.In a further embodiment of the invention, it is provided that the movement device is arranged on at least one side of the coating unit and comprises at least one first entrainment element which is designed to interact with a first cam element of the movement device during a coating process, so that the coating unit moves from a first spaced position can be moved into a raised spaced position in relation to the production area, wherein a holding device of the moving device is designed to hold the coating unit in this raised spaced position and wherein the moving device comprises at least one second entrainment element, which is designed with a second cam element of the moving device during a travel of the To interact coater device in the raised spaced position, so that the coater unit can be moved into the first spaced position, the holding device from is placed to be operated by means of the second cam element, so that the holding process of the application unit can be canceled in the raised spaced position. For example, the mechanism for lifting the coater can be constructed so simply that no additional drives are required. For this purpose, for example, the application device moves by means of the movement device when traveling up to the first cam element, which thus indirectly lifts the application device. The application device locks in the raised position by the holding device, for example in the form of a spring or a corresponding mechanism. After the return journey, a second cam element pushes the coater back into a work plane. This process is repeated, for example, with every cycle. A very high speed can thus be achieved or driven when traveling back with an increased distance position, so that an overall increased process speed can be achieved. In this way, the process times can be reduced overall, so that a more cost-effective overall process can be achieved without having a negative impact on the process chamber or the powder bed.

Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Haltevorrichtung eine Feder- und Einrastvorrichtung umfasst, sodass die Beschichtereinheit in der angehobenen Abstandsposition mittels der Feder- und Einrastvorrichtung haltbar ist. Somit kann die angehobene Abstandsposition über einen längeren Weg zuverlässig eingehalten werden, ohne dass ein ungewolltes Absenken zu einer Qualitätseinbuße führen könnte.In a further embodiment of the invention it is also provided that the holding device comprises a spring and latching device, so that the coating unit can be held in the raised spaced position by means of the spring and latching device. In this way, the raised spaced position can be reliably maintained over a longer distance without an unintentional lowering being able to lead to a loss of quality.

Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Nockenelement in Form einer Rampe vorgesehen ist und das erste Mitnahmeelement in Form eines Rundstabs vorgesehen ist. Diese mechanische Ausprägung der Interaktionselemente kann somit eine zuverlässige Betriebsweise gewährleisten, sodass ein insgesamt kostengünstiger Prozess möglich ist.Furthermore, in a further embodiment of the invention it is provided that the first cam element is provided in the form of a ramp and the first driver element is provided in the form of a round rod. This mechanical expression of the interaction elements can thus ensure a reliable mode of operation, so that an overall cost-effective process is possible.

Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Nockenelement in Form eines Vorsprungelements vorgesehen ist und das zweite Mitnahmeelement in Form einer Rampe vorgesehen ist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.In addition, a further embodiment of the invention provides that the second cam element is provided in the form of a projection element and the second driver element is provided in the form of a ramp. The advantages mentioned above can thus be achieved even better.

Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung einen elektrischen Antrieb umfasst, sodass die Beschichtereinheit reversibel von einer ersten Abstandsposition in zumindest eine angehobene Abstandsposition bezogen auf den Fertigungsbereich verfahrbar ist. Auf diese Weise kann ein benutzerdefinierter Betrieb zu jeder Zeit gewährleistet werden, ohne dass es einer zusätzlichen Mechanik bedarf.In a further embodiment of the invention, it is also provided that the movement device comprises an electric drive so that the coating unit can be reversibly moved from a first spaced position into at least one raised spaced position in relation to the production area. In this way, user-defined operation can be guaranteed at any time without the need for additional mechanics.

Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens zwei aerodynamische Hülsenelemente vorgesehen sind, wobei je ein aerodynamisches Hülsenelement auf gegenüberliegenden Seiten der Beschichtereinheit angeordnet ist, wobei die aerodynamischen Hülsenelemente jeweils eine parabelförmige Seitenfläche mit jeweiligen außenliegenden Scheitelpunkten aufweisen. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit soweit übertragbar noch besser erreichen.Furthermore, a further embodiment of the invention provides that at least two aerodynamic sleeve elements are provided, one aerodynamic sleeve element each being arranged on opposite sides of the coating unit, the aerodynamic sleeve elements each having a parabolic side surface with respective outer vertices. The advantages mentioned above can thus be achieved even better, insofar as they are transferrable.

Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens zwei aerodynamischen Hülsenelemente jeweils eine flache und eine gebogene Außenfläche aufweisen, wobei die gebogene Außenfläche sich von der Beschichtereinheit weg erstreckt und einen bogenförmigen Verlauf mit zumindest einem Wendepunkt aufweist.Finally, in a further embodiment of the invention, it is provided that the at least two aerodynamic sleeve elements each have a flat and a curved outer surface, the curved outer surface extending away from the application unit and having an arched course with at least one turning point.

Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit soweit übertragbar noch besser erreichen.The advantages mentioned above can thus be achieved even better, insofar as they are transferrable.

Beispielsweise können die vorgestellten Lösungen in jeglicher Form in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Auch ein Einsatz für die Rüstungsindustrie, in der Medizintechnik oder in der Luft- und Raumfahrt sind zumindest bedingt vorstellbar. Beispielsweise können die vorgestellten Lösungen bei der Herstellung von gedruckten Kunststoffteilen, wie auch gedruckten Bauteilen aus Metall, Keramik oder ähnlichem, eingesetzt werden. Wobei es sich dabei vorzugsweise um ein sogenanntes Pulverbettverfahren handelt.For example, the solutions presented can be used in any form in the automotive industry. A use in the armaments industry, in medical technology or in the aerospace industry is at least partially conceivable. For example, the solutions presented can be used in the production of printed plastic parts, as well as printed components made of metal, ceramic or the like. This is preferably a so-called powder bed process.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht von einer Fertigungsanlage für den Einsatz in einem additiven Fertigungsverfahren;
  • 2 eine schematische Ansicht einer Pulverzuführung mit einer Beschichtungseinheit gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 eine perspektivische Draufsicht auf eine Fertigungsanlage von 1;
  • 4 eine weitere perspektivische Draufsicht auf eine Fertigungsanlage von 1;
  • 5 eine schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung mit einer Bewegungsvorrichtung;
  • 6 eine weitere schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung mit einer Bewegungsvorrichtung;
  • 7 eine weitere schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung mit einer Bewegungsvorrichtung;
  • 8 eine weitere schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung mit einer Bewegungsvorrichtung;
  • 9 eine schematische Darstellung von einem Gehäuse für eine Beschichtervorrichtung für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren; und
  • 10 eine schematische Darstellung von einem weiteren Gehäuse für eine Beschichtervorrichtung für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic side view of a manufacturing system for use in an additive manufacturing process;
  • 2 a schematic view of a powder feed with a coating unit according to the prior art;
  • 3 a perspective top view of a manufacturing plant of FIG 1 ;
  • 4th a further perspective top view of a manufacturing plant from FIG 1 ;
  • 5 a schematic partial view of a coating device with a movement device;
  • 6th a further schematic partial view of a coating device with a movement device;
  • 7th a further schematic partial view of a coating device with a movement device;
  • 8th a further schematic partial view of a coating device with a movement device;
  • 9 a schematic representation of a housing for a coater for use in an additive manufacturing process; and
  • 10 a schematic representation of a further housing for a coating device for use in an additive manufacturing process.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht von einer Fertigungsanlage 10 für den Einsatz in einem additiven Fertigungsverfahren. In dieser stark vereinfachten Darstellung werden lediglich in groben Zügen die einzelnen Stationen eines in solch einer Fertigungsanlage 10 betriebenen Verfahrens dargestellt. Bezogen auf die Bildebene wird links in einem ersten Schritt gedruckt. Dafür ist eine Laservorrichtung 12 in einer Prozesskammer 14 schematisch dargestellt, welche mittels eines Laserstrahls 16 ein zuvor durch eine Beschichtervorrichtung 18 aufgetragenes Pulver bearbeitet, sodass ein Gegenstand 20 schichtweise gedruckt werden kann. Der Laserstrahl 16 trifft dabei auf einen noch nicht fertig erstellten Gegenstand 20, welcher in einem Pulverbettbereich 22 vorgesehen ist. Der Pulverbettbereich 22 kann beispielsweise in einer zumindest teilweise geschlossenen in der Prozesskammer 14 angeordneten Pulverkammer 24 vorgesehen sein. Der Gegenstand 20 wird dabei während des Druckvorgangs von links nach rechts auf einem dafür vorgesehenen Transportsystem 26 bewegt. Während dieser Bewegung kann die Beschichtungsvorrichtung 18 entsprechend die nächste Schicht auf den Gegenstand 20 beschichten, welche anschließend oder noch während des Auftragens mittels der Laservorrichtung 12 bearbeitet wird. Die Prozesskammer 14 ist hier nur schematisch dargestellt und kann andere Formen aufweisen. Insbesondere kann diese Prozesskammer 14 getrennt von dem Pulverbettbereich 22 vorgesehen sein, wie in den folgenden Figuren noch besser erläutert wird. Im Anschluss an das Drucken wird der Gegenstand 20 außerhalb der Prozesskammer 14 entpackt, wobei überschüssiges Fertigungsmaterial 27 in einen unterhalb des Transportsystems 26 positionierten Sammler 28 fällt. Nach dem Entpacken schließen sich im rechten Bildbereich noch die Schritte der Handhabung und Reinigung an. 1 shows a schematic side view of a manufacturing plant 10 for use in an additive manufacturing process. In this greatly simplified representation, the individual stations of a production plant of this type are only roughly outlined 10 operated procedure. In relation to the image plane, the first step is to print on the left. There is a laser device for that 12th in a process chamber 14th shown schematically, which by means of a laser beam 16 one beforehand by a coater 18th Applied powder processed so that an object 20th can be printed in layers. The laser beam 16 encounters an object that has not yet been completed 20th which is in a powder bed area 22nd is provided. The powder bed area 22nd can for example in an at least partially closed in the process chamber 14th arranged powder chamber 24 be provided. The object 20th is from left to right during the printing process on a transport system provided for this purpose 26th emotional. During this movement, the coating device 18th correspondingly the next layer on the object 20th coat, which then or during the application by means of the laser device 12th is processed. The process chamber 14th is shown here only schematically and can have other shapes. In particular, this process chamber 14th separate from the powder bed area 22nd be provided, as will be better explained in the following figures. Following the printing, the item becomes 20th outside the process chamber 14th unpacked, leaving excess manufacturing material 27 in one below the transport system 26th positioned collector 28 falls. After unpacking, the steps for handling and cleaning follow in the right-hand area of the screen.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer Pulverzuführung 30 mit einer Beschichtungseinheit 32 gemäß dem Stand der Technik für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren. Bezogen auf die Bildebene wird dabei Pulver 34 unterhalb der Pulverzuführung 30 dargestellt, bevor ein anschließender Prozessschritt mittels der Beschichtungseinheit 32 vollzogen wird. Aufgrund der Fluidverdrängung durch den Beschichter kommt es zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten und zu Verwirbelungen hinter dem Beschichter. Die Ausführung der Beschichter ist in der Regel nur ausgerichtet nach den technischen Notwendigkeiten an den Beschichtungsprozess. Aus strömungsmechanischer Sicht ist diese Ausführung nicht optimal. 2 shows a schematic view of a powder feed 30th with a coating unit 32 according to the state of the art for use in an additive manufacturing process. In relation to the image plane, powder is used 34 below the powder feed 30th shown before a subsequent process step by means of the coating unit 32 is carried out. Because of the fluid displacement by the coater, there are high flow velocities and turbulence behind the coater. As a rule, the application of the coater is only based on the technical requirements of the coating process. From a fluid mechanical point of view, this design is not optimal.

3 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf eine Fertigungsanlage 10 von 1. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, sodass diese an dieser Stelle nicht gesondert eingeführt werden. An der Beschichtervorrichtung 18 ist eine Materialzuführungseinheit 36 angeordnet. Die Beschichtervorrichtung 18 ist zudem so dargestellt, dass sie über dem Pulverbettbereich 22 verfahrbar angeordnet ist. Zwei parallel gegenüberliegend dargestellte Antriebsachsen 38 von einer nicht im Detail dargestellten Bewegungsvorrichtung sind für diesen Bewegungsvorgang vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Beschichtervorrichtung 18 mittels der nicht im Detail dargestellten Bewegungsvorrichtung in wenigstens zwei entgegengesetzten Richtungen verfahrbar, wobei je nach Bewegungsrichtung und Prozessvorgang eine bestimmte Abstandsposition zu dem Pulverbettbereich 22 beziehungsweise allgemein zu einem Fertigungsbereich vorgesehen ist. 3 shows a perspective top view of a manufacturing plant 10 of 1 . The same reference numbers are used so that they are not introduced separately at this point. At the coater 18th is a material feed unit 36 arranged. The coater 18th is also shown to be above the powder bed area 22nd is arranged to be movable. Two parallel drive axles shown opposite one another 38 of a movement device not shown in detail are provided for this movement process. In other words, is the coater 18th can be moved in at least two opposite directions by means of the movement device, which is not shown in detail, with a certain distance position from the powder bed area depending on the direction of movement and process operation 22nd or is generally provided for a production area.

4 zeigt eine weitere perspektivische Draufsicht auf eine Fertigungsanlage 10 von 1. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zuvor verwendet, sodass diese an dieser Stelle nicht gesondert eingeführt werden. An der Beschichtervorrichtung 18 ist eine Materialzuführungseinheit 36 angeordnet. Die Beschichtervorrichtung 18 ist zudem so dargestellt, dass sie über dem Pulverbettbereich 22 verfahrbar angeordnet ist. Zwei parallel gegenüberliegend dargestellte Antriebsachsen 38 von einer nicht im Detail dargestellten Bewegungsvorrichtung sind für diesen Bewegungsvorgang vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Beschichtervorrichtung 18 mittels der nicht im Detail dargestellten Bewegungsvorrichtung in wenigstens zwei entgegengesetzten Richtungen verfahrbar, wobei je nach Bewegungsrichtung und Prozessvorgang eine bestimmte Abstandsposition zu dem Pulverbettbereich 22 beziehungsweise allgemein zu einem Fertigungsbereich vorgesehen ist. 4th shows a further perspective top view of a manufacturing plant 10 of 1 . The same reference symbols are used as before, so that they are not introduced separately at this point. At the coater 18th is a material feed unit 36 arranged. The coater 18th is also shown to be above the powder bed area 22nd is arranged to be movable. Two parallel drive axles shown opposite one another 38 of a movement device not shown in detail are provided for this movement process. In other words, is the coater 18th can be moved in at least two opposite directions by means of the movement device, which is not shown in detail, with a certain distance position from the powder bed area depending on the direction of movement and process operation 22nd or is generally provided for a production area.

5 zeigt eine schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung 18 mit einer Bewegungsvorrichtung 40. Die Bewegungsvorrichtung 40 ist dabei mehrteilig und beispielsweise teilweise mittels eines Verbindungselements 42 der Bewegungsvorrichtung 40 an zumindest einer Seite von einer dargestellten Beschichtereinheit 44 angeordnet. Beispielsweise kann diese mittels nicht im Detail dargestellte Befestigungsmittel vorgesehen sein. Diese Bewegungsvorrichtung 40 kann beispielsweise mit den zuvor erläuterten Antriebsachsen 38 interagieren beziehungsweise mit diesen zusammen technisch verbunden werden. Die Bewegungsvorrichtung 40 ist zudem mit einem separaten Trägerelement 46 dargestellt, welches seitlich von dem Verbindungselement 42 vorgesehen ist und an der dargestellten Position fixiert und somit unbeweglich vorgesehen ist. An diesem Trägerelement 46 ist bezogen auf die Bildebene an der oberen Begrenzung ein erstes Nockenelement 48 dargestellt, wobei dieses erste Nockenelement 48 in Form einer schiefen Ebene und mit einer im Wesentlichen rechteckigen Grundfläche 50 dargestellt ist. Bezogen auf die Bildebene steigt die schiefe Ebene von vorne nach hinten an. An dem Verbindungselement 42 ist zudem ein erstes Mitnahmeelement 52 angeordnet, welches eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweist. Dieses erste Mitnahmeelement 52 ist dabei ausgelegt mit dem ersten Nockenelement 48 der Bewegungsvorrichtung 40 während eines Beschichtungsvorgangs zu interagieren, sodass die Beschichtereinheit 44 von einer ersten Abstandsposition in eine angehobene Abstandsposition bezogen auf einen Fertigungsbereich, welcher beispielsweise ein Pulverbettbereich sein kann, verfahrbar ist. Mit anderen Worten wird das erste Mitnahmeelement 52 über das erste Nockenelement 48 bezogen auf die Bildebene nach oben bewegt, wobei das verbundene Verbindungselement 42 von der Bewegungsvorrichtung 40 und somit auch die Beschichtereinheit 44 von einer ersten Abstandsposition in eine angehobene Abstandsposition bewegt wird. Eine Haltevorrichtung 54 von der Bewegungsvorrichtung 40 ist dabei ausgelegt die Beschichtereinheit 44 in dieser angehobenen Abstandsposition zu halten. Diese Haltevorrichtung 54 kann beispielsweise ein Federmechanismus mit beispielsweise einer Feder sein. Diese Haltevorrichtung 54 ist in diesem Ausführungsbeispiel bezogen auf die Bildebene oberhalb des ersten Mitnahmeelements 52 angeordnet. 5 shows a schematic partial view of a coating device 18th with a movement device 40 . The movement device 40 is in several parts and, for example, partially by means of a connecting element 42 the movement device 40 on at least one side of an illustrated coater unit 44 arranged. For example, this can be provided by means of fastening means not shown in detail. This movement device 40 can, for example, with the drive axles explained above 38 interact or be technically connected with them. The movement device 40 is also with a separate support element 46 shown, which is the side of the connecting element 42 is provided and is fixed in the position shown and is therefore provided immovably. On this carrier element 46 is a first cam element based on the image plane at the upper limit 48 shown, this first cam element 48 in the form of an inclined plane and with a substantially rectangular base 50 is shown. In relation to the image plane, the inclined plane increases from front to back. On the connecting element 42 is also a first driving element 52 arranged, which has a substantially cylindrical basic shape. This first take-away element 52 is designed with the first cam element 48 the movement device 40 interact during a coating process, so that the coater unit 44 can be moved from a first spaced position into a raised spaced position in relation to a production area, which can be a powder bed area, for example. In other words, it becomes the first entrainment element 52 via the first cam element 48 moved upwards in relation to the image plane, the connected connecting element 42 from the movement device 40 and thus also the coater unit 44 is moved from a first spaced position to a raised spaced position. A holding device 54 from the movement device 40 the coater unit is designed 44 hold in this raised distance position. This holding device 54 can for example be a spring mechanism with, for example, a spring. This holding device 54 is in this embodiment based on the image plane above the first entrainment element 52 arranged.

6 zeigt eine weitere schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung 18 mit einer Bewegungsvorrichtung 40. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zuvor verwendet, sodass diese an dieser Stelle nicht gesondert eingeführt werden. In dieser 6 ist das Mitnahmeelement 52 über das erste Nockenelement 48 bereits bewegt worden, sodass die Beschichtereinheit 44 von einer ersten Abstandsposition in eine angehobene Abstandsposition bezogen auf einen Fertigungsbereich, welcher beispielsweise ein Pulverbettbereich 22 sein kann, angehoben ist. 6th shows a further schematic partial view of a coating device 18th with a movement device 40 . The same reference symbols are used as before, so that they are not introduced separately at this point. In this 6th is the driving element 52 via the first cam element 48 has already been moved so that the coater unit 44 from a first spaced position to a raised spaced position in relation to a production area, which for example is a powder bed area 22nd can be raised.

7 zeigt eine weitere schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung 18 mit einer Bewegungsvorrichtung 40. Dabei ist von der Bewegungsvorrichtung 40 in dieser 7 nur ein weiteres Detail näher dargestellt. Die Bewegungsvorrichtung 40 ist mit einem Trägergestell 56 dargestellt, welches an dieser Position statisch vorgesehen ist. An dem Trägergestell 56 ist ein zweites Nockenelement 58 angeordnet. Dieses zweite Nockenelement 58 ist dabei im Wesentlichen mit einer rechteckigen Grundform dargestellt, wobei bezogen auf die Bildebene an der unteren Begrenzungsseite ein abgerundeter Bereich vorgesehen ist. Die Bewegungsvorrichtung 40 ist zudem mit einem Halteelement 60 dargestellt, wobei an diesem Halteelement 60 ein zweites Mitnahmeelement 62 angeordnet ist. Dieses zweite Mitnahmeelement 62 ist dabei in Form einer schiefen Ebene dargestellt. Das Mitnahmeelement 62 ist dabei ausgelegt mit einem zweiten Nockenelement 58 der Bewegungsvorrichtung 18 während einer Fahrt der Beschichtervorrichtung 18 in der angehobenen Abstandsposition zu interagieren, sodass die Beschichtereinheit 44 in die erste Abstandsposition verfahrbar ist. Mit anderen Worten ist es somit möglich, die zuvor erreichte angehobene Abstandsposition wieder aufzulösen. Dabei ist die Haltevorrichtung 54 ausgelegt mittels des zweiten Nockenelements 58 bedient zu werden, sodass der Haltevorgang der Beschichtereinheit 44 in der angehobenen Abstandsposition aufhebbar ist. 7th shows a further schematic partial view of a coating device 18th with a movement device 40 . It is from the movement device 40 in this 7th only one more detail shown. The movement device 40 is with a support frame 56 shown, which is provided statically at this position. On the support frame 56 is a second cam element 58 arranged. This second cam element 58 is shown essentially with a rectangular basic shape, with a rounded area being provided on the lower boundary side in relation to the image plane. The movement device 40 is also with a holding element 60 shown, with this holding element 60 a second driver element 62 is arranged. This second entrainment element 62 is shown in the form of an inclined plane. The driving element 62 is designed with a second cam element 58 the movement device 18th during a journey of the coater 18th in the raised spaced position so that the coater unit 44 can be moved into the first spaced position. In other words, it is thus possible to resolve the previously reached raised spacing position again. Here is the holding device 54 designed by means of the second cam element 58 to be operated, so that the holding process of the coater unit 44 can be canceled in the raised spaced position.

8 zeigt eine weitere schematische Teilansicht auf eine Beschichtervorrichtung 18 mit einer Bewegungsvorrichtung 40. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zuvor verwendet, sodass diese an dieser Stelle nicht gesondert eingeführt werden. In dieser 8 ist das zweite Nockenelement 58 bereits über das zweite Mitnahmeelement 62 bewegt worden, sodass die Beschichtereinheit 44 von der angehobenen Abstandsposition in die erste Abstandsposition verfahren wurde. 8th shows a further schematic partial view of a coating device 18th with a movement device 40 . The same reference numbers are used as before, so that these not be introduced separately at this point. In this 8th is the second cam element 58 already on the second driver element 62 moved so that the coater unit 44 moved from the raised clearance position to the first clearance position.

9 zeigt ein Gehäuse 64 für eine Beschichtervorrichtung 18 für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren. Dabei ist von der Beschichtervorrichtung 18 lediglich eine Beschichtereinheit 44 dargestellt. Diese Beschichtereinheit 44 ist dabei im Wesentlichen mittig von dem Gehäuse 64 vorgesehen. Bezogen auf die Bildebene ist rechts von der Beschichtereinheit 44 eine Pulverzuführung 30 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel des Gehäuses 64 weist dabei eine im Wesentlichen elliptische Grundform auf. Insofern ist dieses Gehäuse 64 mit einer aerodynamischen Formgebung ausgebildet, sodass Turbolenzen hinter der Beschichtereinheit 44 bezogen auf eine Fahrtrichtung während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind. Insbesondere ist das Gehäuse 64 für eine Beschichtervorrichtung 18 vorgesehen und somit für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren geeignet, wobei das Gehäuse 64 ausgelegt ist zumindest teilweise eine Beschichtereinheit 44 und eine Materialzuführungseinheit 36 aufzunehmen, wobei das Gehäuse 64 wenigstens ein aerodynamisches Hülsenelement 66 umfasst, sodass Turbolenzen hinter dem Beschichter bezogen auf eine Fahrtrichtung während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind. Es sind natürlich noch weitere aerodynamische Profile vorstellbar beziehungsweise denkbar. Die Tropfenform gilt dabei weitgehend als besonders turbulenzarm. 9 shows a housing 64 for a coater 18th for use in an additive manufacturing process. It is from the coater 18th only one coater unit 44 shown. This coater unit 44 is essentially in the center of the housing 64 intended. In relation to the image plane is to the right of the application unit 44 a powder feeder 30th shown. This embodiment of the housing 64 has an essentially elliptical basic shape. In this respect, this case is 64 designed with an aerodynamic shape, so that turbulence behind the coater unit 44 based on a direction of travel are avoidable during a coating process. In particular, the housing 64 for a coater 18th provided and thus suitable for use in an additive manufacturing process, the housing 64 a coater unit is designed at least in part 44 and a material feed unit 36 take up, with the housing 64 at least one aerodynamic sleeve element 66 includes, so that turbulence behind the coater in relation to a direction of travel can be avoided during a coating process. Of course, other aerodynamic profiles are also conceivable or conceivable. The drop shape is largely considered to be particularly low in turbulence.

10 zeigt ein weiteres Gehäuse 64 für eine Beschichtervorrichtung 18 für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren. Dabei ist von der Beschichtervorrichtung 18 lediglich eine Beschichtereinheit 44 dargestellt. Diese Beschichtereinheit 44 ist dabei im Wesentlichen mittig von dem Gehäuse 64 vorgesehen. Bezogen auf die Bildebene ist rechts von der Beschichtereinheit 44 eine Pulverzuführung 30 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel des Gehäuses 64 weist dabei eine im Wesentlichen hügelförmige Grundform auf. Mit anderen Worten sind links und rechts der Beschichtereinheit 44 bogenförmige Verläufe einer Außenfläche des Gehäuses 64 vorgesehen, sodass sich eine aerodynamische Formgebung ergibt, sodass Turbolenzen hinter der Beschichtereinheit 44 bezogen auf eine Fahrtrichtung während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind. Insbesondere ist das Gehäuse 64 für eine Beschichtervorrichtung 18 vorgesehen und somit für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren geeignet, wobei das Gehäuse 64 ausgelegt ist zumindest teilweise eine Beschichtereinheit 44 und eine Materialzuführungseinheit 36 aufzunehmen, wobei das Gehäuse 64 wenigstens ein aerodynamisches Hülsenelement 66 umfasst, sodass Turbolenzen hinter dem Beschichter bezogen auf eine Fahrtrichtung während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind. Es sind natürlich noch weitere aerodynamische Profile vorstellbar beziehungsweise denkbar. 10 shows another housing 64 for a coater 18th for use in an additive manufacturing process. It is from the coater 18th only one coater unit 44 shown. This coater unit 44 is essentially in the center of the housing 64 intended. In relation to the image plane is to the right of the application unit 44 a powder feeder 30th shown. This embodiment of the housing 64 has an essentially hill-shaped basic shape. In other words, there are left and right of the coater unit 44 arcuate courses of an outer surface of the housing 64 provided so that an aerodynamic shape results, so that turbulence behind the coater unit 44 based on a direction of travel are avoidable during a coating process. In particular, the housing 64 for a coater 18th provided and thus suitable for use in an additive manufacturing process, the housing 64 a coater unit is designed at least in part 44 and a material feed unit 36 take up, with the housing 64 at least one aerodynamic sleeve element 66 includes, so that turbulence behind the coater in relation to a direction of travel can be avoided during a coating process. Of course, other aerodynamic profiles are also conceivable or conceivable.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
FertigungsanlageManufacturing facility
1212th
LaservorrichtungLaser device
1414th
ProzesskammerProcess chamber
1616
Laserstrahllaser beam
1818th
BeschichtervorrichtungCoater device
2020th
Gegenstandobject
2222nd
PulverbettbereichPowder bed area
2424
PulverkammerPowder chamber
2626th
TransportsystemTransport system
2727
FertigungsmaterialManufacturing material
2828
SammlerCollector
3030th
PulverzuführungPowder feed
3232
BeschichtungseinheitCoating unit
3434
Pulverpowder
3636
MaterialzuführungseinheitMaterial feed unit
3838
AntriebsachseDrive axle
4040
BewegungsvorrichtungMovement device
4242
VerbindungselementConnecting element
4444
BeschichtereinheitCoater unit
4646
TrägerelementSupport element
4848
erstes Nockenelementfirst cam element
5050
GrundflächeFloor space
5252
erstes Mitnahmeelementfirst take-away element
5454
HaltevorrichtungHolding device
5656
TrägergestellSupport frame
5858
zweites Mitnahmeelementsecond driver element
6060
HalteelementRetaining element
6262
zweites Nockenelementsecond cam element
6464
Gehäusecasing
6666
HülsenelementSleeve element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016218249 A1 [0006]DE 102016218249 A1 [0006]
  • DE 102005015986 A1 [0007]DE 102005015986 A1 [0007]
  • US 2019/0077079 A1 [0008]US 2019/0077079 A1 [0008]

Claims (10)

Beschichtervorrichtung (18) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren umfassend eine Beschichtereinheit (44), eine an der Beschichtereinheit (44) angeordnete Materialzuführungseinheit (36), wobei die Beschichtereinheit (44) und die Materialzuführungseinheit (36) zumindest teilweise in einem Gehäuse (64) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest teilweise in dem Gehäuse (64) angeordnete Beschichtereinheit (44) und die Materialzuführungseinheit (36) zusammen mittels einer Bewegungsvorrichtung (40) in zwei entgegengesetzte Richtungen in jeweilige unterschiedliche Abstandspositionen bezogen auf einen Fertigungsbereich verfahrbar sind, sodass unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten der Beschichtervorrichtung (18) vorsehbar sind.Coater device (18) for use in an additive manufacturing process comprising a coater unit (44), a material supply unit (36) arranged on the coating unit (44), the coating unit (44) and the material supply unit (36) at least partially in a housing (64) ), characterized in that the coater unit (44), which is at least partially arranged in the housing (64), and the material feed unit (36) can be moved together by means of a movement device (40) in two opposite directions in respective different spaced positions in relation to a production area, so that different feed speeds of the coating device (18) can be provided. Beschichtervorrichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvorrichtung (40) an wenigstens einer Seite der Beschichtereinheit (44) angeordnet ist und zumindest ein erstes Mitnahmeelement (52) umfasst, welches ausgelegt ist mit einem ersten Nockenelement (48) der Bewegungsvorrichtung (40) während eines Beschichtungsvorgangs zu interagieren, sodass die Beschichtereinheit (44) von einer ersten Abstandsposition in eine angehobene Abstandsposition bezogen auf den Fertigungsbereich verfahrbar ist, wobei eine Haltevorrichtung (54) von der Bewegungsvorrichtung (40) ausgelegt ist die Beschichtereinheit (44) in dieser angehobenen Abstandsposition zu halten und wobei die Bewegungsvorrichtung (40) zumindest ein zweites Mitnahmeelement (58) umfasst, welches ausgelegt ist mit einem zweiten Nockenelement (62) der Bewegungsvorrichtung (40) während einer Fahrt der Beschichtervorrichtung (18) in der angehobenen Abstandsposition zu interagieren, sodass die Beschichtereinheit (44) in die erste Abstandsposition verfahrbar ist, wobei die Haltevorrichtung (54) ausgelegt ist mittels des zweiten Nockenelements (62) bedient zu werden, sodass der Haltevorgang der Beschichtereinheit (44) in der angehobenen Abstandsposition aufhebbar ist.Coater device (18) after Claim 1 , wherein the movement device (40) is arranged on at least one side of the application unit (44) and comprises at least one first entrainment element (52) which is designed to interact with a first cam element (48) of the movement device (40) during a coating process, so that the coater unit (44) can be moved from a first spaced position to a raised spaced position in relation to the production area, a holding device (54) being designed by the moving device (40) to hold the coater unit (44) in this raised spaced position and wherein the moving device ( 40) comprises at least one second entrainment element (58) which is designed to interact with a second cam element (62) of the movement device (40) while the application device (18) is moving in the raised spaced position, so that the application unit (44) moves into the first Distance position is movable, wherein the Haltevo The device (54) is designed to be operated by means of the second cam element (62), so that the holding process of the application unit (44) in the raised spaced position can be canceled. Beschichtervorrichtung (18) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (54) eine Feder- und Einrastvorrichtung umfasst, sodass die Beschichtereinheit (44) in der angehobenen Abstandsposition mittels der Feder- und Einrastvorrichtung haltbar ist.Coating device (18) according to one of the preceding claims, wherein the holding device (54) comprises a spring and latching device, so that the coating unit (44) can be held in the raised spaced position by means of the spring and latching device. Beschichtervorrichtung (18) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Nockenelement (48) in Form einer Rampe vorgesehen ist und das erste Mitnahmeelement (52) in Form eines Rundstabs vorgesehen ist.Coater device (18) according to one of the preceding claims, wherein the first cam element (48) is provided in the form of a ramp and the first entrainment element (52) is provided in the form of a round rod. Beschichtervorrichtung (18) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Nockenelement (62) in Form eines Vorsprungelements vorgesehen ist und das zweite Mitnahmeelement (58) in Form einer Rampe vorgesehen ist.Coater device (18) according to one of the preceding claims, wherein the second cam element (62) is provided in the form of a projection element and the second entrainment element (58) is provided in the form of a ramp. Beschichtervorrichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvorrichtung (40) einen elektrischen Antrieb umfasst, sodass die Beschichtereinheit (44) reversibel von einer ersten Abstandsposition in zumindest eine angehobene Abstandsposition bezogen auf den Fertigungsbereich verfahrbar ist.Coater device (18) after Claim 1 wherein the movement device (40) comprises an electric drive so that the coating unit (44) can be reversibly moved from a first spaced position into at least one raised spaced position in relation to the production area. Gehäuse (64) für eine Beschichtervorrichtung (18) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren, wobei das Gehäuse (64) ausgelegt ist zumindest teilweise eine Beschichtereinheit (44) und eine Materialzuführungseinheit (36) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (64) wenigstens ein aerodynamisches Hülsenelement (66) umfasst, sodass Turbolenzen hinter dem Beschichter bezogen auf eine Fahrtrichtung während eines Beschichtungsvorgangs vermeidbar sind.Housing (64) for a coating device (18) for use in an additive manufacturing process, the housing (64) being designed to at least partially accommodate a coating unit (44) and a material feed unit (36), characterized in that the housing (64) comprises at least one aerodynamic sleeve element (66), so that turbulence behind the coater can be avoided in relation to a direction of travel during a coating process. Gehäuse (64) nach Anspruch 7, wobei wenigstens zwei aerodynamische Hülsenelemente (66) vorgesehen sind, wobei je ein aerodynamisches Hülsenelement (66) auf gegenüberliegenden Seiten der Beschichtereinheit (44) angeordnet ist, wobei die aerodynamischen Hülsenelemente (66) jeweils eine parabelförmige Seitenfläche mit jeweiligen außenliegenden Scheitelpunkten aufweisen.Housing (64) Claim 7 , at least two aerodynamic sleeve elements (66) being provided, one aerodynamic sleeve element (66) each being arranged on opposite sides of the application unit (44), the aerodynamic sleeve elements (66) each having a parabolic side surface with respective outer vertices. Gehäuse (64) nach Anspruch 7, wobei die wenigstens zwei aerodynamischen Hülsenelemente (66) jeweils eine flache und eine gebogene Außenfläche aufweisen, wobei die gebogene Außenfläche sich von der Beschichtereinheit (44) weg erstreckt und einen bogenförmigen Verlauf mit zumindest einem Wendepunkt aufweist.Housing (64) Claim 7 wherein the at least two aerodynamic sleeve elements (66) each have a flat and a curved outer surface, the curved outer surface extending away from the application unit (44) and having an arcuate course with at least one point of inflection. Fertigungsanlage (10) für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren umfassend eine Beschichtervorrichtung (18) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Beschichtervorrichtung (18) ein Gehäuse (64) gemäß den Ansprüchen 7 bis 9 umfasst.Manufacturing plant (10) for use in an additive manufacturing process, comprising a coating device (18) according to FIGS Claims 1 to 6th , wherein the application device (18) comprises a housing (64) according to FIGS Claims 7 to 9 includes.
DE102019214802.6A 2019-09-26 2019-09-26 Coating device for use in an additive manufacturing process, manufacturing system for use in an additive manufacturing process and a housing for a coating device for use in an additive manufacturing process Pending DE102019214802A1 (en)

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