DE102020003453A1 - Vorrichtung zur Herstellung von generativ gefertigten Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von generativ gefertigten Bauteilen, umfassend ein Pulverschichtglättungselement (7) zum Glätten einer auf eine Bauteilplattform (3) aufgetragenen Pulverschicht und einen Laser zum Vereintern der aufgetragenen glatten Pulverschicht auf der Bauteilplattform (3). Bei einer Vorrichtung, deren Produktivität in einfacher Weise erhöht wird, weist das Pulverschichtglättungselement (7) eine längliche Form auf und ist um eine mittige Drehachse (9) der Bauteilplattform (3) drehbar gehalten und dass jedem Kreissegment (25), das das Pulverschichtglättungselement (7) mit der Bauteilplattform (3) bildet, ein Laser (13) zugeordnet ist, der mit dem Pulverschichtglättungselement (7) um dessen Drehachse (9) bewegungsgekoppelt ist und die Pulverschicht in diesem Kreissegment (25) unter Bildung eines jeweils eigenständigen Bauteils versintert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von generativ gefertigten Bauteilen, umfassend ein Pulverschichtglättungselement zum Glätten einer auf eine Bauteilplattform aufgetragenen Pulverschicht und einen Laser zum Versintern der aufgetragenen glatten Pulverschicht auf der Bauteilplattform.
  • Aus der EP 3 031 552 B1 ist eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Großanlagen nach dem Grundprinzip des selektiven Lasersinterns (SLS) bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet einen Laser, eine Bauteilplattform, die relativ zum Laser vertikal beweglich ist, eine Metallpulveraufnahmekammer, eine lineare Schiene, die in einer horizontalen Ebene um eine zentrale vertikale Achse rotierbar ist und an der entlang der Laser verschiebbar angeordnet ist, und eine Pulverbeseitigungsöffnung an der Bauteilplattform, die einen Durchgang durch die Bauteilplattform für den Austrag des Metallpulvers aus dem aufgetragenen Pulverbettvolumen bildet. Die sich drehende Schiene glättet die aufgetragene Pulverschicht und schiebt den überflüssigen Pulverrest zur Bauteilplattformöffnung. In der Bewegung versintert der Laser die glatte Pulverschicht, wonach über die Metallpulverkammer eine weitere Pulverschicht auf die verfestigte Pulverschicht aufgetragen wird. Dieser Prozessablauf wiederholt sich solange, bis das herzustellende Bauteil finalisiert ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung von generativ gefertigten Bauteilen anzugeben, deren Produktivität in einfacher Weise erhöht wird.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe ist mit einer eingangs beschriebenen Vorrichtung dadurch gelöst, dass das Pulverschichtglättungselement eine längliche Form aufweist und um eine mittige Drehachse der Bauteilplattform drehbar gehalten ist und dass jedem Kreissegment, das das Pulverschichtglättungselement mit der Bauteilplattform bildet, ein Laser zugeordnet ist, der mit dem Pulverschichtglättungselement um dessen Drehachse bewegungsgekoppelt ist und die Pulverschicht in diesem Kreissegment unter Bildung eines jeweils eigenständigen Bauteil versintert. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der zu fertigenden Bauteile erhöht wird, wobei eine Taktzeit zur Bearbeitung für die einzelnen Bauteile reduziert wird.
  • Vorteilhafterweise ist der Laser an einem Ende des Pulverschichtglättungselements auf der in Drehrichtung weisenden Seite befestigt. Dabei werden das Pulverschichtglättungselement und der Laser mit Hilfe nur eines Antriebselementes zusammen bewegt.
  • In einer Ausgestaltung weist der Laser einen Antrieb auf, der eine der Drehrichtung überlagerte Bewegung zulässt. Dies erlaubt die Herstellung besonders komplizierter Bauformen der Bauteile.
  • In einer Variante ist der jeweilige Laser mit einer Stromversorgung mittels eines Schleifringes verbunden, der konzentrisch zur Bauteilplattform angeordnet ist. Damit wird der Laser unabhängig von der Position des Pulverschichtglättungselements immer mit Strom versorgt.
  • In einer Ausführungsform ist das Pulverschichtglättungselement endseitig an einem Haltering befestigt, der mit einer Antriebwelle verbunden ist, die in der Drehachse angeordnet ist. Neben der Führung des Pulverschichtglättungselement wird dieses über den Haltering in seiner Bewegung angetrieben, weshalb weitere Kupplungselemente entfallen können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der jeweilige Laser an dem Haltering befestigt. Somit kann auf eine separate Befestigung für den Laser verzichtet werden.
  • Es ist von Vorteil, wenn das Pulverschichtglättungselement als Rechen, Schieber, Walze oder Klinge ausgebildet ist. Je nach generativ auszubildendem Bauteil kann die konkrete Form des Pulverschichtglättungselements ausgewählt werden.
  • In einer weiteren Variante weist das Pulverschichtglättungselement eine Pulverzuführung auf, die mit einer Pulverkammer verbunden ist. Dadurch wird das Pulverschichtglättungselement kontinuierlich mit dem Pulver versorgt, wobei das Pulver vor der Glättung auf die Bauteilplattform aufgebracht wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform bilden mehrere um einen Drehwinkel versetzte Pulverschichtglättungselemente ein radspeicherartiges Glättensemble. Dadurch können gleichzeitig mehrere Bauteile generativ hergestellt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung 1 wird zum generativen Herstellen von mehreren Bauteilen mittels einem selektiven Lasersintern verwendet. Dazu sind in einem Kreisumfang mehrere Bauteilplattformen 3 in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnet. Ein radspeicherartiges Glättensemble 5 besteht aus mehreren länglich ausgebildeten, mehrere um einen Drehwinkel versetzte Pulverschichtglättungselemente 7, die länglich, vorzugsweise als Rechen, Walze, Schieber oder Klinge, ausgebildet sind. Die länglichen Pulverschichtglättungselemente 7 sind um eine mittige Drehachse 9 der die Bauteilplattformen 3 tragenden Trägereinheit 11 drehbar gehalten. An jedem Pulverschichtglättungselement 7 ist ein Laser 13 angeordnet, der mit dem Pulverschichtglättungselement 7 um dessen Drehachse bewegungsgekoppelt ist.
  • Alle Laser 13 sind gleichzeitig mit einer Energieversorgung über einen um die Drehachse 9 umlaufenden Schleifring 15 verbunden. Jedes Pulverschichtglättungselement 7 und der zugehörige Laser 13 sind über einen Haltering 17 mit einer Antriebswelle 19 verortet, die entlang der Drehachse 9 verläuft. Insbesondere, wenn das Pulverschichtglättungselement 7 als Walze ausgeführt ist, die in ihrem Inneren das zu sinternde Metallpulver aufnehmen kann, ist diese mit einer Pulverzuführung 21 verbunden, die wiederum mit einer Pulverkammer 23 gekoppelt ist.
  • Während der Drehbewegung des Glättensembles 5 wird auf die Bauteilplattform 3 Metallpulver aufgetragen, welches von dem, dem jeweiligen Pulverschichtglättungselement 7 zugeordneten Laser 13 gesintert wird. Nach Abschluss des Sinterverfahrens an einer Bauteilplattform 3 wird durch die nächstfolgende Pulverschichtglättungselement 7 auf die gesinterte Oberfläche der Bauteilplattform 3 wieder Metallpulver aufgetragen, welches wiederum durch den zugeordneten Laser 13 gesintert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich durch die auf Grund der Drehbewegung des Glättensembles 5 nachfolgenden Pulverschichtglättungselemente 7 und Laser 13. Somit lassen sich in einer schnellen Abfolge gleichzeitig mehrere Bauteile 3 mit einer Mehrzahl von gesinterten Schichten sehr schnell generativ herstellen.
  • 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
    • EP 3031552 B1 [0002]

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von generativ gefertigten Bauteilen, umfassend ein Pulverschichtglättungselement (7) zum Glätten einer auf eine Bauteilplattform (3) aufgetragenen Pulverschicht und einen Laser zum Versintern der aufgetragenen glatten Pulverschicht auf der Bauteilplattform (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Pulverschichtglättungselement (7) eine längliche Form aufweist und um eine mittige Drehachse (9) der Bauteilplattform (3) drehbar gehalten ist und dass jedem Kreissegment (25), das das Pulverschichtglättungselement (7) mit der Bauteilplattform (3) bildet, ein Laser (13) zugeordnet ist, der mit dem Pulverschichtglättungselement (7) um dessen Drehachse (9) bewegungsgekoppelt ist und die Pulverschicht in diesem Kreissegment (25) unter Bildung eines jeweils eigenständigen Bauteils versintert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (13) an einem Ende des Pulverschichtglättungselement (7) auf der in Drehrichtung weisenden Seite befestigt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (13) einen Antrieb aufweist, der eine der Drehrichtung überlagerte Bewegung zulässt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Laser (13) mit einer Stromversorgung mittels eines Schleifringes (15) verbunden ist, der konzentrisch zur Bauteilplattform (3) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulverschichtglättungselement (7) endseitig an einem Haltering (17) befestigt ist, der mit einer Antriebwelle (19) verbunden ist, die in der Drehachse (9) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Laser (13) an dem Haltering (17) befestigt ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulverschichtglättungselement (7) als Rechen, Schieber, Walze oder Klinge ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulverschichtglättungselement (7) eine Pulverzuführung (21) aufweist, die mit einer Pulverkammer (23) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere um einen Drehwinkel versetzte Pulverschichtglättungselemente (7) ein radspeicherartiges Glättensemble (5) bilden.
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