DE102020115420A1

DE102020115420A1 - Absaugkanal bei der generativen Fertigung

Info

Publication number: DE102020115420A1
Application number: DE102020115420.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Schaede; Sebastian Matatko
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2040-06-11
Also published as: WO2021249818A1; EP4164829A1; DE102020115420B4

Abstract

Absaugkanal (1) zum Absaugen eines Gases aus einem an den Absaugkanal (1) angrenzenden Volumen, insbesondere einem Fertigungsraum einer Fertigungsvorrichtung. Der Absaugkanal (1) weist auf ein Kanalgehäuse (3), welches einen Innenraum (9) begrenzt, eine im Kanalgehäuse (3) angeordnete in Form eines länglichen Spalts ausgeführte Absaugöffnung (5), und eine bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung (5) seitlich im Kanalgehäuse (3) angeordnete Anschlussöffnung (7) zur Gasabfuhr aus dem Innenraum (9). Die in Form eines länglichen Spalts ausgeführte Absaugöffnung (5) weist eine Öffnungsbreite (5b) und eine Öffnungshöhe (5h) auf. Die Öffnungshöhe (5h) nimmt innerhalb mindestens eines Abschnittes der Öffnungsbreite (5b) mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung (7) entlang der Öffnungsbreite (5b) zu.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absaugkanal zum Absaugen eines Gases aus einem an den Absaugkanal angrenzenden Volumen. Ferner betrifft die Erfindung eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Pulver mit einem derartigen Absaugkanal.
Absaugkanäle kommen üblicherweise zum Einsatz, um mit Hilfe eines mit einem Absaugkanal über eine Anschlussöffnung verbundenen Sauggebläses ein Gas aus einem an den Absaugkanal angrenzenden Volumen abzusaugen. Dabei wird Gas aus dem angrenzenden Volumen durch eine Absaugöffnung des Absaugkanals unter Ausbildung einer Absauggasströmung in den Absaugkanal eingesaugt und anschließend durch die Anschlussöffnung zum Sauggebläse gefördert. Auf diese Weise können selbstverständlich auch im abgesaugten Gas befindliche Feststoffpartikel aus dem besagten Volumen gewollt oder ungewollt entfernt werden.
Zusammen mit einem Einströmkanal, über dessen Einlassöffnung Schutzgas verströmt werden kann, kann ein Absaugkanal ein Schutzgassystem ausbilden. Das Schutzgassystem bildet eine Schutzgasströmung aus, die z. B. eine Arbeitsfläche flächig überstreicht und vom Einströmkanal zum Absaugkanal strömt.
Schutzgassysteme mit besonders hohen Anforderungen an die Homogenität der sich ausbildenden Schutzgasströmung werden in Vorrichtungen zur generativen Fertigung vorgesehen, bei denen mittels Bestrahlung durch einen Laserstrahl ein dreidimensionales Bauteil aus einem Pulver gefertigt wird. Für die generative Fertigung kann es vorteilhaft sein, wenn sich im Bereich der Arbeitsfläche eine möglichst homogene Schutzgasströmung mit homogener Strömungsgeschwindigkeits- und Massenstromverteilung ausbildet. Die Ausbildung einer definierten Schutzgasströmung wird mit zunehmender Größe der Arbeitsfläche schwieriger.
Eine Vorrichtung zur generativen Fertigung sowie insbesondere ein darin zum Einsatz kommender Absaugkanal werden beispielsweise in EP 3015197 B1 beschrieben.
Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Absaugkanal bereitzustellen, der sich durch eine verbesserte Praxistauglichkeit auszeichnet, insbesondere in Bezug auf die Fertigungskosten sowie die Ausbildung einer möglichst homogenen Absauggasströmung über einer Arbeitsfläche, insbesondere auch über einer großen Arbeitsfläche.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch einen Absaugkanal nach Anspruch 1 und eine Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 16. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einem Aspekt weist ein Absaugkanal zum Absaugen eines Gases aus einem an den Absaugkanal angrenzenden Volumen, insbesondere einem Fertigungsraum einer Fertigungsvorrichtung, ein Kanalgehäuse, welches einen Innenraum begrenzt, eine im Kanalgehäuse angeordnete in Form eines länglichen Spalts ausgeführte Absaugöffnung, und eine bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung seitlich im Kanalgehäuse angeordnete Anschlussöffnung auf. Dabei weist die in Form eines länglichen Spalts ausgeführte Absaugöffnung eine Öffnungsbreite und eine Öffnungshöhe auf. Die Öffnungshöhe nimmt innerhalb mindestens eines Abschnitts der Öffnungsbreite mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung (, die dem Abschnitt zugeordnet ist,) entlang der Öffnungsbreite zu.
Eine seitliche Anordnung der Anschlussöffnung ist derart zu verstehen, dass die Anschlussöffnung nicht mittig und/oder symmetrisch bezogen auf die Öffnungsbreite der Absaugöffnung angeordnet ist. Wenn die Absaugöffnung zwei die Öffnungsbreite begrenzende seitliche Ränder aufweist, hat die Anschlussöffnung demnach zu diesen beiden seitlichen Rändern der Absaugöffnung voneinander unterschiedliche Abstände.
In einigen Ausführungsformen des Absaugkanals kann dieser genau eine bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung seitlich im Kanalgehäuse angeordnete Anschlussöffnung aufweisen und kann die Öffnungshöhe mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung entlang der gesamten Öffnungsbreite zunehmen.
Alternativ kann in einigen Ausführungsformen der Absaugkanal zwei bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung seitlich im Kanalgehäuse angeordnete, insbesondere einander gegenüberliegende oder in gegenüberliegenden Bereichen angeordnete, Anschlussöffnungen aufweisen und kann die Öffnungshöhe innerhalb zweier Abschnitte der Öffnungsbreite mit zunehmendem Abstand von der dem jeweiligen Abschnitt näherliegenden Anschlussöffnung entlang der Öffnungsbreite zunehmen.
In einigen Weiterbildungen kann die Öffnungshöhe innerhalb des jeweiligen Abschnitts der Öffnungsbreite kontinuierlich entlang der Öffnungsbreite, insbesondere linear oder polygonal, zunehmen.
Dadurch, dass die Öffnungshöhe innerhalb des jeweiligen Abschnitts der Öffnungsbreite kontinuierlich entlang der Öffnungsbreite zunimmt, kommt zum Ausdruck, dass der Verlauf der Öffnungshöhe innerhalb des jeweiligen Abschnitts der Öffnungsbreite entlang der Öffnungsbreite durch eine stetige Funktion beschreibbar ist und somit keine Sprünge oder Unstetigkeitsstellen aufweist.
In einigen Ausführungsformen des Absaugkanals kann die Öffnungshöhe innerhalb des jeweiligen Abschnitts der Öffnungsbreite kontinuierlich entlang der Öffnungsbreite, insbesondere linear oder polygonal, zunehmen.
In einigen Ausführungsformen kann die Öffnungshöhe im Bereich von 1 mm bis 150 mm, insbesondere 5 mm bis 50 mm, liegen, und/oder kann die Öffnungsbreite im Bereich von 50 mm bis 3000 mm, insbesondere 100 mm bis 1000 mm, liegen, und/oder kann das Verhältnis aus der Zunahme der Öffnungshöhe entlang der Öffnungsbreite und der Öffnungsbreite im Bereich von 0,005 bis 0,5, insbesondere 0,01 bis 0,1, liegen.
In einigen Ausführungsformen kann sich ausgehend von der Absaugöffnung der Innenraum des Kanalgehäuses aufweiten.
In einigen Ausführungsformen kann der Innenraum des Kanalgehäuses einen Raum bereitstellen, in dem während des bestimmungsgemäßen Absaugens des Gases ein Ablösewirbel einer Gasströmung ausbildbar ist.
In einigen Ausführungsformen kann sich der Innenraum des Kanalgehäuses ausgehend von der Absaugöffnung aufweiten, indem eine Höhe des Innenraums des Kanalgehäuses ausgehend von der Öffnungshöhe der Absaugöffnung zunimmt. Die Höhe des Innenraums kann dabei einen Wert erreichen, der mindestens 30 % größer ist als die kleinste Öffnungshöhe der Absaugöffnung, und insbesondere mindestens so groß ist wie die größte Öffnungshöhe der Absaugöffnung oder insbesondere dreimal bis viermal so groß ist wie die kleinste Öffnungshöhe der Absaugöffnung. Das Kanalgehäuse kann dabei insbesondere einen Absaugschacht mit einer konstanten maximalen Höhe des Innenraums ausbilden.
In einigen Ausführungsformen kann das Kanalgehäuse eine Kanalfrontblende umfassen und kann die Öffnungshöhe der Absaugöffnung auf mindestens einer Längsseite durch die Kanalfrontblende begrenzt sein.
Dabei kann in einigen Ausführungsformen die Kanalfrontblende eine dem Innenraum des Kanalgehäuses zugewandte Seite sowie eine dem Innenraum des Kanalgehäuses abgewandte Seite aufweisen. Eine Querschnittskontur der Kanalfrontblende kann auf der dem Innenraum zugewandten Seite und/oder der dem Innenraum abgewandten Seite gekrümmt ausgeführt sein.
Dabei kann in einigen Ausführungsformen die Querschnittskontur der Kanalfrontblende spiegelsymmetrisch, insbesondere als Parabel mit zwei zueinander spiegelsymmetrischen Parabelzweigen, oder asymmetrisch, insbesondere als Parabel mit zwei zueinander asymmetrischen Parabelzweigen, ausgeführt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Kanalfrontblende einstückig mit dem übrigen Kanalgehäuse ausgeführt sein oder als ein vom übrigen Kanalgehäuse separater Blendenkörper ausgeführt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Querschnittskontur der Kanalfrontblende und/oder die Öffnungshöhe der Absaugöffnung einstellbar sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Innenraum des Kanalgehäuses frei von beidseitig umströmten Leitfinnen sein.
In einigen Ausführungsformen kann im Innenraum des Kanalgehäuses mindestens eine beidseitig umströmte Leitfinne vorgesehen sein, die sich aus dem Bereich der Absaugöffnung in Richtung der Anschlussöffnung erstreckt.
In einem weiteren Aspekt weist eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Pulver einen eine Arbeitsfläche bereitstellenden und von Seitenwänden sowie einer Deckenwand begrenzten Fertigungsraum, eine Strahlquelle zur Erzeugung eines Strahls für die Bestrahlung von Pulver in der Arbeitsfläche zum schichtweisen Herstellen des Bauteils und ein Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasstroms auf. Das Schutzgassystem umfasst einen Einströmkanal, einen wie zuvor beschriebenen Absaugkanal und eine Niederdruckpumpe. Der Schutzgasstrom strömt aus dem Einströmkanal in den Fertigungsraum ein und wird durch den Absaugkanal mittels der über die Anschlussöffnung oder die beiden Anschlussöffnungen fluidisch mit dem Absaugkanal verbundene Niederdruckpumpe aus dem Fertigungsraum abgesaugt.
Die Niederdruckpumpe kann dabei insbesondere als Sauggebläse, beispielsweise als Radial- oder Seitenkanalverdichter ausgeführt sein.
In einigen Ausführungsformen der Fertigungsvorrichtung kann sich die Öffnungsbreite der spaltförmigen Absaugöffnung parallel zur Arbeitsfläche erstrecken und können der Einströmkanal und der Absaugkanal derart angeordnet sein, dass sich der Schutzgasstrom als ein die Arbeitsfläche flächig überstreichender Schutzgasstrom ausbildet.
In einigen Ausführungsformen kann der Absaugkanal in oder an einer der Seitenwände oder der Deckenwand angeordnet sein.
In einem weiteren Aspekt wird ein Absaugkanal zum Absaugen eines Gases aus einem an den Absaugkanal angrenzenden Volumen, insbesondere einem Fertigungsraum einer Fertigungsvorrichtung offenbart. Der Absaugkanal umfasst:

- ein Kanalgehäuse, welches einen Innenraum begrenzt,
- eine im Kanalgehäuse angeordnete spaltförmige Absaugöffnung, und
- zwei bezogen auf die Absaugöffnung jeweils seitlich im Kanalgehäuse angeordnete, einander gegenüberliegende Anschlussöffnungen.

Die spaltförmige Absaugöffnung weist eine Öffnungsbreite und eine Öffnungshöhe auf, die an die Öffnungsbreite begrenzenden seitlichen Rändern der Absaugöffnung geringer ist als in einem sich zwischen den beiden seitlichen Rändern erstreckenden Innenbereich der Absaugöffnung.
Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1A und 1B eine schematische räumliche Darstellung sowie eine Schnittansicht eines beispielhaften Absaugkanals,
2A bis 2C eine schematische horizontale Schnittansicht sowie zwei vertikale Schnittansichten einer beispielhaften Fertigungsvorrichtung mit einem Absaugkanal,
3 eine schematisch räumliche Darstellung eines beispielhaften Absaugkanals einer Fertigungsvorrichtung,
4 eine Ansicht auf den Absaugkanal der 3 aus einem Fertigungsraum der Fertigungsvorrichtung,
5A eine schematische Schnittansicht einer Fertigungsvorrichtung im Bereich der Mitte des Absaugkanals zur Illustration des Schutzgasstroms, 5B zwei beispielhafte Kurven von Strömungsgeschwindigkeitsverläufen zur Erläuterung eines Schutzgasstroms vor einem Absaugkanal,
6 eine schematische räumliche Darstellung eines beispielhaften Blendenkörpers,
7 eine schematische Schnittansicht des Bereichs der Absaugöffnung mit einem beispielhaften als Federblech ausgeführten Blendenkörper und
8 eine schematische räumliche Darstellung eines beispielhaften Absaugkanals mit zwei Absauganschlüssen.

Die hierin beschriebenen Konzepte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass mit zunehmender Vergrößerung des Fertigungsraums in Fertigungsvorrichtungen die Homogenität und Kontrollierbarkeit des Schutzgasstroms bei herkömmlichen Schutzgassystemen abnimmt. Insbesondere, wenn - wie bei derartigen Fertigungsvorrichtungen üblich - die Absaugung des Schutzgases aus dem Absaugkanal durch die Anschlussöffnung seitlich, bevorzugt 90° bezogen auf die Erstreckung der Öffnungsbreite der Absaugöffnung erfolgt, kann sich dies auf den Schutzgasstrom auswirken. Dadurch kann (auch bei einer Absaugung durch zwei jeweils seitlich im Kanalgehäuse angeordneten, einander gegenüberliegenden Anschlussöffnungen) vor allem bei großen Fertigungsräumen eine inhomogene Schutzgasströmung mit einer ungleichen Massenstrom- und Geschwindigkeitsverteilung im Bereich der Arbeitsfläche entstehen.
Eine signifikante Verbesserung der Homogenität der Massenstrom- und Geschwindigkeitsverteilung der Schutzgasströmung im Bereich der Arbeitsfläche kann durch eine Manipulation des Staudrucks entlang der Absaugöffnung (bzw. der Absaugkante) erzielt werden. Bei einer einseitigen Absaugung des Schutzgases (die Absaugung des Schutzgases erfolgt durch nur eine seitlich im Kanalgehäuse angeordnete Anschlussöffnung), was aufgrund der geringeren Komplexität von Vorteil ist, kann dieser Effekt z.B. genutzt werden. Die Manipulation des Staudrucks kann zum einen über eine lokale Anpassung der Öffnungshöhe der Absaugöffnung entlang der Öffnungsbreite der Absaugöffnung erfolgen.
Durch eine geringere Öffnungshöhe der Absaugöffnung wird eine höhere Absauggeschwindigkeit (Strömungsgeschwindigkeit) erzielt. Der Massenstrom eines durch die Absaugöffnung strömenden Gases wird sowohl von der Strömungsgeschwindigkeit als auch von der zur Verfügung stehenden Öffnungshöhe (bzw. dem Öffnungsquerschnitt) beeinflusst. Entlang der Öffnungsbreite erhöht sich mit abnehmender Öffnungshöhe (und somit mit abnehmendem Öffnungsquerschnitt) die Strömungsgeschwindigkeit. Da eine abnehmende Öffnungshöhe (und somit ein abnehmender Öffnungsquerschnitt) und eine zunehmende Strömungsgeschwindigkeit sich gegenläufig auf den sich ergebenen Massenstrom auswirken, kann bei einer Variation des entlang der Öffnungsbreite vorliegenden Absaugdrucks (z.B. Sogwirkung einer Niederdruckpumpe) eine (zumindest teilweise) Homogenisierung des Massenstroms über die Öffnungsbreite der Absaugöffnung hinweg vorgenommen werden. Dadurch kann die Ausbildung eines (in Bezug auf die Massenstromverteilung als auch in Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit) homogenen Gasstroms im Bereich der Arbeitsfläche vor der Absaugöffnung befördert werden.
Mit den hierin offenbarten Konzepten kann ferner der Staudruck an einer Absaugöffnung, die eine zur Anschlussöffnung hin abnehmende Öffnungshöhe aufweist, lokal angepasst werden, um die aus der abnehmenden Entfernung resultierende erhöhte Sogwirkung in Richtung der Anschlussöffnung zu kompensieren.
Die Erfinder haben hierzu erkannt, dass eine Anpassung des Staudrucks durch eine Strömungskonfiguration im Kanalgehäuse, insbesondere mithilfe einer beabsichtigten (gezielt induzierten) Strömungsablösung auf einer dem Innenraum des Kanalgehäuses zugewandten Seite einer Frontkanalblende, erreicht werden kann. Aufgrund der Strömungskonfiguration und beispielsweise unterstützt durch die Ablösung können sich Verwirbelungen im Kanalgehäuse ausbilden, die eine beidseitig der Absaugöffnung vorliegende Druckdifferenz beeinflussen. In einigen Ausführungsformen kann die Anpassung des Staudrucks mithilfe von Verwirbelungen auch bei gleichbleibender Spaltbreite durch eine Variation des für die Verwirbelungen bereitgestellten Raums entlang der Absaugöffnung erfolgen. Eine Kombination der beiden Effekte (Änderung der Öffnungshöhe und Raum für die Verwirbelungen) kann mehr Freiheiten bei der Einstellung bieten.
Eine mithilfe von Strömungssimulationen optimierte Variation der Öffnungshöhe der Absaugöffnung entlang der Öffnungsbreite kann insbesondere über die gesamte Öffnungsbreite linear angenähert werden. Eine polygonale Annäherung der Variation der Öffnungshöhe ist ebenfalls möglich, wobei ein linearer Verlauf unter dem Aspekt der Fertigungskosten möglicherweise vorteilhafter ist.
Die Strömungskonfiguration im Kanalgehäuse kann durch spezifisch ausgebildete Kanalfrontblenden erfolgen. Eine beispielhafte Kanalfrontblende kann durch eine parabelförmige Geometrie im Schnitt quer zur Absaugöffnung realisiert werden.
Bei der Umsetzung der hierin vorgeschlagenen Konzepte kann sich ein optimierter Gradient für die Öffnungshöhe (Variation der Öffnungshöhe entlang der Öffnungsbreite) ergeben, der im Wesentlichen unabhängig von der Absaugleistung und Absauggeschwindigkeit einer Niederdruckpumpe im Betrieb einer Fertigungsvorrichtung ist. Dadurch kann eine Stärke der Absaugung zumindest in einem gewissen Rahmen einstellbar sein, ohne dabei Einbußen bezogen auf die Homogenität der Schutzgasströmung in Kauf nehmen zu müssen. Dadurch wird ein situationsspezifisches Anpassen des Schutzgasmassenstroms ermöglicht.
Basierend auf den hierin beschriebenen Konzepten kann somit selbst wenn - was aus Platzgründen allerdings durchaus üblich ist - die Anschlussöffnung bezogen auf die Absaugöffnung nicht mittig und symmetrisch, sondern seitlich angeordnet ist und somit die Schutzgasströmung auf der der Anschlussöffnung näher liegenden Seite der Absaugöffnung eine größere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als auf der der Anschlussöffnung entfernter liegenden Seite, die Ausbildung einer homogenen Schutzgasströmung befördert werden. Diese Homogenisierung kann dabei ohne den Einsatz von im Absaugkanal angeordneten Leitfinnen erreicht werden. Der Verzicht auf Leitfinnen kann den Fertigungsaufwand und somit die Fertigungskosten verringern.
Nachfolgend wird in Zusammenhang mit den 1A und 1B ein beispielhafter Absaugkanal erläutert. In Zusammenhang mit den 2A bis 4 wird die Integration eines derartigen Absaugkanals in einer Vorrichtung zur generativen Fertigung beschrieben. Das in einer derartigen Vorrichtung erreichte Strömungsverhalten wird anhand der 5A und 5B und beispielhafte Konfigurationen von Kanalfrontblenden werden anhand der 6 und 7 erläutert. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Absaugkanals wird in Zusammenhang mit 8 vorgestellt.
Die 1A und 1B zeigen schematisch einen beispielhaften Absaugkanal 1. Der Absaugkanal 1 umfasst ein Kanalgehäuse 3, eine im Kanalgehäuse 3 angeordnete in Form eines (in X-Richtung) länglichen Spalts ausgeführte (spaltförmige) Absaugöffnung 5 und eine im Kanalgehäuse 3 angeordnete Anschlussöffnung 7. Durch die Absaugöffnung 5 kann ein Gas aus einem (in negativer Y-Richtung) an den Absaugkanal 1 angrenzenden Volumen in das Kanalgehäuse 3 eingesaugt werden. Bezogen auf die Absaugöffnung 5 ist die Anschlussöffnung 7 seitlich (d.h., in X-Richtung seitlich) angeordnet und befindet sich allgemein abweichend von einer Mittenposition bezüglich der Absaugöffnung, d.h. mit unterschiedlichem Abstand zu den Enden der Absaugöffnung. Im Beispiel der 1A und 1B erfolgt die Absaugung von im Kanalgehäuse 3 befindlichen Gas durch die Anschlussöffnung 7 in X-Richtung.
Das Kanalgehäuse 3 bildet dabei eine Kanalbodenwand 3a sowie eine der Kanalbodenwand 3a gegenüberliegende Kanaldeckelwand 3b (jeweils in der X-Y-Ebene), sowie zwei Kanalseitenwände 3c aus, wobei sich die beiden Kanalseitenwände 3c gebogen von der Absaugöffnung 5 in Richtung der Anschlussöffnung 7 erstrecken und somit den Gasstrom in die X-Richtung ablenken. Ferner umfasst das Kanalgehäuse 3 auch eine Kanalfrontblende 11. Durch das Kanalgehäuse 3 ist ein Innenraum 9 begrenzt. Das Kanalgehäuse 3 bildet hinter der Kanalfrontblende 11 einen Absaugschacht mit einer konstanten maximalen Höhe 9h_max des Innenraums 9 aus. In der in 1B gezeigten Ausführung der Kanalfrontblende 11 variiert die Höhe 9h insbesondere nahe der Absaugöffnung 5 (aufgrund der Kanalfrontblende 11) und nimmt im Absaugschacht (einem weiter von der Absaugöffnung 5 entfernten Bereich) eine (durch den Abstand zwischen Kanaldeckenwand 3b und Kanalbodenwand 3a definierte) maximale Höhe 9h_max ein. Die maximale Höhe 9h_max des Innenraums 9 ist dabei in den gezeigten Ausführungsformen über die gesamte Breite (X-Richtung) und Tiefe (Y-Richtung) des Kanalgehäuses 3 konstant; gleichwohl sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen diese über die Breite und/oder Tiefe des Kanalgehäuses 3 hinweg variiert.
Die Absaugöffnung 5 weist eine Öffnungsbreite 5b (in X-Richtung) und eine Öffnungshöhe 5h (in Z-Richtung) auf. Die Öffnungsbreite 5b wird im Beispiel der 1A und 1B von den beiden Kanalseitenwänden 3c und die Öffnungshöhe 5h von der Kanalbodenwand 3a sowie der Kanalfrontblende 11 begrenzt. Die Kanalfrontblende 11 kann einstückig mit den benachbarten Komponenten des Kanalgehäuses 3 ausgebildet werden oder als eigene Komponente an diesen befestigt werden.
1A zeigt, wie die Öffnungshöhe 5h mit zunehmendem Abstand (in „-X“-Richtung) von der Anschlussöffnung 7 entlang der Öffnungsbreite 5b kontinuierlich, hier beispielsweise linear, zunimmt. Die Öffnungshöhe 5h ist somit beispielsweise in ihrem Verlauf durch eine Gerade mit konstantem Steigungsfaktor (delta-Z zu delta-X) beschreibbar und kann allgemein eine polygonale Funktion der X-Koordinate sein.
Man erkennt, dass die Öffnungshöhe 5h an der anschlussöffnungsfernen Seite maximal ist und sukzessiv zur anschlussöffnungsnahen Seite hin abnimmt. Dadurch hat man an der anschlussöffnungsnahen Seite aufgrund der geringeren Öffnungshöhe 5h (und damit geringeren Öffnungsquerschnittsfläche) einen höheren Strömungs- bzw. Druckverlust und kann somit aufgrund der (aus dem geringeren Abstand zur Anschlussöffnung 5 resultierenden) stärkeren Absaugleistung einen über die gesamte Öffnungsbreite 5b der Absaugöffnung 5 homogenisierten Massenstrom (bevorzugt ein massenstromangepasstes Equilibrium) erzeugen. Eine homogene Absaugleistung bzw. ein über die Öffnungsbreite 5b homogener Massenstrom durch die Absaugöffnung 5 kann z.B. durch den (linearen) Anstieg der Öffnungshöhe 5h der Absaugöffnung 5 zur anschlussöffnungsfernen Seite in Kombination mit der Kontur der strömungsführenden Flächen (insbesondere der Frontkanalblende 11) erzielt bzw. zumindest angenähert erreicht werden. Man erkennt ferner, dass die maximale Öffnungshöhe 5h kleiner ist als die maximale Höhe 9h_max des Innenraums 9. Beispielsweise beträgt die minimal Öffnungshöhe 5h 30 % der maximalen Höhe 9h_max und die maximale Öffnungshöhe 5h 70 % der maximalen Höhe 9h_max.
Beispielsweise liegt die Öffnungshöhe 5h im Bereich von 1 mm bis 150 mm, insbesondere 5 mm bis 50 mm. Die Öffnungsbreite 5b kann z. B. im Bereich von 50 mm bis 3000 mm, insbesondere von 100 mm bis 1000 mm, liegen und ein Verhältnis aus der Zunahme der Öffnungshöhe 5h entlang der Öffnungsbreite 5b kann im Bereich von 0,005 bis 0,5, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 0,1, liegen.
Für den nachfolgend besprochenen Anwendungsfall einer Vorrichtung zur generativen Fertigung kann die Ausbildung eines (in Bezug auf die Massenstromverteilung als auch in Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung) im Wesentlichen homogenen Gasstroms im Bereich einer Arbeitsfläche erreicht werden.
Beispielsweise ist die Kanalfrontblende 11 in 1B als ein von der angrenzenden Kanaldeckenwand 3b separater Blendenkörper 11 angedeutet. Die die Kanalfrontblende 11 weist eine dem Innenraum 9 des Kanalgehäuses 3 zugewandte Seite 11a sowie eine dem Innenraum 9 des Kanalgehäuses 3 abgewandte Seite 11b auf. Eine Querschnittskontur 13 der Kanalfrontblende 11 (der sich in einer Ebene senkrecht zur Erstreckung der Öffnungsbreite 5b erstreckt, in 1A und b also in der Y-Z-Ebene) ist beispielhaft sowohl auf der dem Innenraum 9 zugewandten Seite 11a als auch auf der dem Innenraum 9 abgewandten Seite 11b parabelförmig ausgeführt. Dabei kann die Querschnittskontur 13 spiegelsymmetrisch aber auch (leicht) asymmetrisch ausgebildet sein. Die Frontkanalblende 11 besitzt in 1 ein parabelähnliches Querschnittsprofil, dessen Vorderseite (die dem Innenraum des Kanalgehäuses abgewandte Seite der Frontkanalblende) ein Zusammenführen des Schutzgasstroms mit einer Art polygonalen Trichter ermöglicht und somit in Richtung der Erstreckung der Öffnungshöhe (Z-Richtung) eine gleichmäßige Beschleunigung des abzuführenden Schutzgases generiert.
In weiteren Ausführungen kann die Querschnittskontur 13 (Oberflächenverlauf) der Kanalfrontblende 11 allgemein anders geformt sein, beispielsweise rechteckförmig, trapezförmig, dreiecksförmig oder halbparabelförmig (siehe auch 7). Dabei können sich bestimmte Formgebungen positiv auf eine Verwirbelung, wie in Zusammenhang mit den 5A beschrieben, auswirken (beispielsweise indem definierte Strömungsabrisse erfolgen).
Die beispielhaft gezeigte spiegelsymmetrische Parabelfläche des Querschnitts der Frontkanalblende 11 ermöglicht eine induzierte Verwirbelung des Fluides (Ausbildung eines Ablösewirbels) im Innenraum 9, wodurch ein weiterer Strömungswiderstand erzeugt werden kann, der auch entlang der Öffnungsbreite variieren kann.
Der Abstand zwischen der Querschnittskontur 13 und der Kanalbodenwand 3a (also dem der Kanalfrontblende 11 gegenüberliegenden Bereich des Kanalgehäuses 3) kann entlang der Querschnittskontur 13 (in Y-Richtung) variieren. Die Öffnungshöhe 5h bezeichnet dabei den minimalen Abstand zwischen der Querschnittskontur 13 der Kanalfrontblende 11 und dem der Kanalfrontblende 11 gegenüberliegenden Bereich des Kanalgehäuses 3 an einer X-Position (in 1A und 1B die Kanalbodenwand 3a). Die Absaugöffnung 5 erstreckt sich entlang der Öffnungshöhe 5h und demnach dort, wo der Abstand zwischen der Querschnittskontur 13 der Kanalfrontblende 11 und dem der Kanalfrontblende 11 gegenüberliegenden Bereich des Kanalgehäuses 3 minimal ist.
Es wird angemerkt, dass eine nach hinten abflachende, beispielsweise „strömungsoptimierte“, Rückseite (die dem Innenraum des Kanalgehäuses zugewandte Seite der Frontkanalblende) der Frontkanalblende eine inhomogene Schutzgasströmung (bzw. inhomogene Absauglinie) bewirken kann, da Ablösewirbel fehlen können, die einen Großteil des Druckverlusts generieren können.
Ausgehend von der Absaugöffnung 5 weitet sich der Innenraum 9 des Kanalgehäuses 3 auf, indem eine Höhe 9h des Innenraums 9 des Kanalgehäuses 3 ausgehend von der Öffnungshöhe 5h zunimmt. Damit ist ein Raum 15 bereitgestellt, in dem während des bestimmungsgemäßen Absaugens des Gases ein Ablösewirbel 17 einer Gasströmung ausbildbar ist (siehe Ablösewirbel 17 in 5). Die Höhe 9h sowie die maximale Höhe 9h_max des Innenraums 9 des Kanalgehäuses 3 erstreckt sich dabei in Richtung der Öffnungshöhe 5h der Absaugöffnung 5. Die Höhe 9h des Innenraums 9 erreicht dabei einen Wert (maximale Höhe 9h_max), der, Faktor 3-4 , größer ist (insbesondere mindestens 30% größer ist) als die kleinste Öffnungshöhe 5h der Absaugöffnung 5 und insbesondere mindestens so groß ist wie die größte Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5). Beispielsweise ist die maximale Höhe 9h_max dreimal bis viermal so groß (oder sogar größer) wie eine minimale Öffnungshöhe (in 1 an der schmalen Seite der Absaugöffnung 5. Beispielsweise beträgt die kleinste Öffnungshöhe 25-30 mm (ohne Leitfinnen) und die maximale Höhe 9h_max im Absaugschacht beträgt ca. 80 mm.
Es wird angemerkt, dass bei dem in den 1A und 1B gezeigten Beispiel der Innenraum 9 des Kanalgehäuses 3 frei von beidseitig umströmten Leitfinnen ist. (Mit Leitfinnen kann die kleinste Öffnungshöhe beispielsweise etwas geringer z.B. 20 mm sein.)
Hinsichtlich der Anwendung des Absaugkanals bei der generativen Fertigung zeigen die 2A bis 2C eine horizontale Schnittansicht sowie zwei vertikale Schnittansichten einer schematischen Fertigungsvorrichtung 21 zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils 23 aus einem Pulver 25. Die Fertigungsvorrichtung 21 weist einen eine Arbeitsfläche 27 bereitstellenden und von Seitenwänden 29, einer Tür 29a sowie einer Deckenwand 31 begrenzten Fertigungsraum 33, eine Strahlquelle 35 zur Erzeugung eines Strahls 35a für die Bestrahlung von Pulver 25 in der Arbeitsfläche 27 zum schichtweisen Herstellen des Bauteils 23 und ein Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasstroms 37 auf.
Die Arbeitsfläche 27 umfasst einen kreisförmigen Pulverbettbereich 27a oberhalb einer Substratplatte 39, auf der das Bauteil 23 aus Pulver 25 durch schichtweises Verschmelzen des Pulvers 25 mit einem Strahl 35a erzeugt wird. Die Arbeitsfläche 27 kann ferner einen Pulverablagebereich 27b und einen Pulvervorratsbereich 27c umfassen. Mittels eines Schiebers 41 kann das Pulver vom Pulvervorratsbereich 27c in den Pulverbettbereich 27a und überschüssiges Pulver 25 weiter in den Pulverablagebereich 27b befördert werden.
Das Schutzgassystem umfasst einen Einströmkanal 43, einen erfindungsgemäßen Absaugkanal 1 und eine Niederdruckpumpe 45. Der Schutzgasstrom 37 strömt aus dem in der Tür 29a angeordneten Einströmkanal 43 in den Fertigungsraum 33 ein und wird durch den in einer der Seitenwände 29 (hier die Rückwand bezüglich der Tür 29A) angeordneten Absaugkanal 1 abgeführt. Das Schutzgas wird mittels einer über die Anschlussöffnung 7 und einen Verbindungskanal 44 fluidisch mit dem Absaugkanal 1 verbundene Niederdruckpumpe 45 aus dem Fertigungsraum 33 abgesaugt. Die Niederdruckpumpe 45 kann dabei als ein Sauggebläse betrieben werden und ist beispielsweise als Radial- oder Seitenkanalverdichter ausgebildet.
Die Öffnungsbreite 5b der spaltförmigen Absaugöffnung 5 erstreckt sich parallel zur Arbeitsfläche 27, wobei die Unterkante beispielsweise in einer Höhe von maximal wenigen Millimetern über der Arbeitsfläche 27 angeordnet ist. Der Einströmkanal 43 und der Absaugkanal 1 (insbesondere die Absaugöffnung 5) sind derart angeordnet, dass sich der Schutzgasstrom 37 als ein die Arbeitsfläche 27, insbesondere den Pulverbettbereich 27a, flächig überstreichender Schutzgasstrom 37 ausbildet. Der Schutzgasstrom 37 weist dabei im Bereich der Arbeitsfläche 27, insbesondere im Bereich des Pulverbettbereichs 27a, eine möglichst homogene Massenstrom- und Geschwindigkeitsverteilung auf.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine schematisch räumliche Darstellung eines weiteren beispielhaften Ansaugkanals 1' einer Fertigungsvorrichtungen, wie er zum Beispiel aus einem Aluminium-Block gefräst werden kann.
3 stellt eine Außenansicht der Fertigungsvorrichtung dar; der Absaugkanal 1', eine einen Fertigungsraum begrenzende Rückwand 29 sowie ein Verbindungskanal 43 sind erkennbar. Ein Kanalgehäuse 3' bildet dabei eine (ablösbare) Kanalbodenwand 3a' sowie eine dieser gegenüberliegende Kanaldeckelwand 3b', sowie zwei Kanalseitenwände 3c' aus, wobei sich Innenwände der beiden Kanalseitenwände 3c gebogen von einer Absaugöffnung 5' in Richtung einer Anschlussöffnung 7' erstrecken. Eine Kanalfrontblende 11' weist eine leicht asymmetrische parabelförmige Querschnittskontur auf und ist als ein von der angrenzenden Kanaldeckenwand 3b' separater Blendenkörper ausgeführt. Eine separate perspektivische Darstellung des Blendenkörpers 11' aus 3 findet sich in 6.
4 stellt eine Innenansicht des Fertigungsraums 33 der in 3 angedeuteten Fertigungsvorrichtung 21 dar, wobei der Absaugkanal 1', die den Fertigungsraum 33 begrenzende Rückwand 29' sowie eine Arbeitsfläche 27' erkennbar sind. Zwischen der Kanalfrontblende 11', den beiden Kanalseitenwänden 3c' sowie der Kanalbodenwand 3a' erstreckt sich die spaltförmige Absaugöffnung 5'.
Wie in 3 angedeutet sind die Kanaldeckelwand 3b' sowie die beiden Kanalseitenwände 3c' einstückig ausgeführt und werden beispielsweise durch Herausfräsen aus einem Aluminiumblock gefertigt. Dadurch, dass der Innenraum 9' des Kanalgehäuses 3' frei von beidseitig umströmten Leitfinnen ist, lassen sich der Fräsvorgang vereinfachen und somit die Produktionskosten senken.
Um zu verdeutlichen, dass optional Leitfinnen 47 im Innenraum 9' des Kanalgehäuses 3' vorgesehen sein können, sind im Absaugkanal 1' in 4 zusätzlich im Innenraum 9' des Kanalgehäuses 3' zwei beidseitig umströmte Leitfinnen 47 gestrichelt eingezeichnet. Die beiden Leitfinnen 47 erstrecken sich gebogen von der Absaugöffnung 5' in Richtung der Anschlussöffnung 7'.
5A zeigt eine schematische teilweise Schnittansicht einer Fertigungsvorrichtung 21 im zentralen Bereich der spaltförmigen Absaugöffnung 5 zur Illustration der Gasströmungen, die sich im Fertigungsraum 33 im Bereich der Arbeitsfläche 27 vor dem Absaugkanal 1 ausbilden (hier der Schutzgasstroms 37) sowie die Strömungskonfiguration im Absaugkanal 1 mit einem Ablösewirbel 17. Das Kanalgehäuse 3 ist derart ausgebildet, dass sich im Bereich der Arbeitsfläche 27 die Schutzgasströmung 37 mit homogenen Massenstrom- und Geschwindigkeitsverteilungen ausbildet. Dies wird zumindest teilweise durch den im Innenraum 9 des Kanalgehäuses 3 ausgebildeten Ablösewirbel 17 ermöglicht, der sich unterschiedlich stark entlang der spaltförmigen und in der Höhe variierenden Absaugöffnung 5 ausbildet.
5B zeigt zwei Kurven K1, K2 von Strömungsgeschwindigkeitsverläufen innerhalb des Schutzgasstroms 37 entlang einer (in 5A angedeuteten) parallel zur Erstreckung der Öffnungsbreite (Öffnungsbreite 5b in 1A und somit senkrecht zur Zeichnungsebene) im Bereich der Arbeitsfläche 27 verlaufenden Messgerade M. Die X-Achse markiert dabei die Position entlang der Messgeraden M (d.h. entlang der Absaugöffnung 5), wobei der Ursprung der X-Achse beispielsweise die Mitte der Öffnungsbreite der Absaugöffnung 5 in 1A markiert. Die Anschlussöffnung 7 befindet sich im Bereich der negativen X-Achse, die Absaugung des Schutzgases aus dem Innenraum 9 des Kanalgehäuses 3 erfolgt demnach in 5A in die Zeichnungsebene hinein. Die V-Achse zeigt die am jeweiligen Ort der Messgerade M simulierten Werte der Strömungsgeschwindigkeit an (beispielhaft im Bereich von 1 m/s).
Die erste Kurve K1 zeigt dabei einen Strömungsgeschwindigkeitsverlauf, der sich ergibt, wenn der in 5A dargestellte Absaugkanal 1 mit Frontkanalblende 11 zum Einsatz kommt.
Die zweite Kurve K2 hingegen zeigt einen Strömungsgeschwindigkeitsverlauf, der sich einstellt, wenn der (ansonsten identische) Absaugkanal 1 ohne Frontkanalblende 11 zum Einsatz kommen würde.
Es zeigt sich im Verlauf der Kurve K2, dass mit zunehmendem Abstand zur Anschlussöffnung 7 die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, wogegen die Abnahme bei der Kurve K1 wesentlich reduziert ist.
Im Vergleich beider Kurven K1, K2 wird deutlich, dass durch die im Absaugkanal 1 angeordnete Frontkanalblende 11, der Strömungsgeschwindigkeitsverlauf entlang der Messlinie M, also im Bereich der Arbeitsfläche 27, vergleichmäßigt werden kann. Die Ausbildung eines homogenen Schutzgasstrom 37 wird somit befördert. Zudem wird ersichtlich, dass durch den Einsatz der Frontkanalblende 11 in weiten Teilen höhere Absauggeschwindigkeiten (Strömungsgeschwindigkeiten) realisiert werden können; dadurch kann die An- und Ablagerung von Schmauch und Partikeln im bzw. vor dem Absaugkanal 1 verhindert werden.
7 zeigt in einer vertikalen Schnittansicht den Bereich der Absaugöffnung 5 einer weiteren Ausführungsform eines Absaugkanals. Eine Frontkanalblende 11'' ist dabei nicht durch eine feste Bauteilgeometrie, sondern als eine verformbare Frontkanalblende 11'' aus einem flexiblen Werkstoff (z.B. Federblech) ausgeführt. Die Frontkanalblende 11'' ist dabei mittels geeigneter Befestigungsmittel 49 einseitig (an ihrem einem Innenraum 9 abgewandten Ende des Absaugkanals) mit einer Kanaldeckenwand 3b fest verbunden. Die Frontkanalblende 11'' kann mit Hilfe von Abstandshaltern 51, die beispielsweise an den Kanalseitenwänden 3c sowie evtl. an Positionen entlang der Absaugöffnung angeordnet sind, in dem Kanalgehäuse 3 eingespannt werden, um so der Frontkanalblende 11'' eine gewünschte Form und Querschnittskontur 13 aufzuzwingen sowie den Verlauf der Unterkante in X-Richtung festzulegen.
Zwei derartige Abstandshalter 51 sind beispielhaft gestrichelt in 8 dargestellt.
Zusätzlich bezugnehmend auf 1 kann die Querschnittskontur 13 der Kanalfrontblende 11'' und die Öffnungshöhe 5h der Absaugöffnung 5 somit über eine entsprechende Anpassung der Höhe der Abstandshalter 51 eingestellt werden. Die Kanalfrontblende 11'' kann dabei in ihrer Querschnittskontur 13 nur eine strömungsführende Vorderseite ausbilden oder auch eine strömungsführende und einen Abriss definierende Rückseite umfassen. Beispielsweise ist in 7 sowohl die Form einer als beidseitigen näherungsweisen Parabelform mit zwei Parabelzweigen (dies entspricht einer Querschnittskontur 13 inklusive des gestrichelt gezeichneten Bereichs) als auch als halbe Parabel mit nur einem Parabelzweig (dies entspricht einer Querschnittskontur 13 ohne den gestrichelt gezeichneten Bereich) ausgeführt sein.
8 zeigt eine schematische räumliche Darstellung eines spiegelsymmetrisch ausgebildeten Absaugkanals 1'', der eine Gasabfuhr aus dem Innenraum an zwei Seiten erlaubt. Der Absaugkanal 1" umfasst ein einen Innenraum 9 begrenzendes (hammerförmiges) Kanalgehäuse 3, eine im Kanalgehäuse 3 angeordnete spaltförmige Absaugöffnung 5'' sowie zwei bezogen auf die Absaugöffnung 5'' jeweils seitlich im Kanalgehäuse 3 angeordnete, einander gegenüberliegende Anschlussöffnungen 7_1, 7_2.
Die in Form eines länglichen Spalts ausgeführte Absaugöffnung 5'' weist eine Öffnungsbreite 5b und eine Öffnungshöhe 5h auf. Die Öffnungshöhe 5h nimmt innerhalb zweier Abschnitte A1, A2 der Öffnungsbreite 5b mit zunehmendem Abstand von der dem jeweiligen Abschnitt A1, A2 näherliegenden Anschlussöffnung 7_1, 7_2 entlang der Öffnungsbreite 5b zu. Die Öffnungshöhe 5h variiert entlang der Öffnungsbreite 5b und ist an den beiden, die Öffnungsbreite 5b begrenzenden seitlichen Rändern R1, R2 der Absaugöffnung 5'' geringer als in einem sich zwischen den beiden seitlichen Rändern R1, R2 erstreckenden Innenbereich I der Absaugöffnung 5''. Die Öffnungshöhe 5h variiert dabei innerhalb der Abschnitte A1, A2 kontinuierlich linear entlang der Öffnungsbreite 5b spiegelsymmetrisch.
Alternativ oder zusätzlich zu den beidseitig angeordneten Anschlussöffnungen 7_1, 7_2 kann die Aufweitung des Kanalgehäuses nach oben (wie in 1A) und/oder auch nach unten vorgenommen werden, beispielsweise mit zwei symmetrischen oder unterschiedlich groß in Z-Richtung ausgebildeten Frontkanalblenden.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3015197 B1 [0005]

Claims

Absaugkanal (1) zum Absaugen eines Gases aus einem an den Absaugkanal (1) angrenzenden Volumen, insbesondere einem Fertigungsraum (33) einer Fertigungsvorrichtung (21), mit: - einem Kanalgehäuse (3), welches einen Innenraum (9) begrenzt, - einer im Kanalgehäuse (3) angeordneten in Form eines länglichen Spalts ausgeführten Absaugöffnung (5), und - einer bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung (5) seitlich im Kanalgehäuse (3) angeordneten Anschlussöffnung (7) zur Gasabfuhr aus dem Innenraum (9), wobei - die in Form eines länglichen Spalts ausgeführte Absaugöffnung (5) eine Öffnungsbreite (5b) und eine Öffnungshöhe (5h) aufweist, und die Öffnungshöhe (5h) innerhalb mindestens eines Abschnittes (A1, A2) der Öffnungsbreite (5b) mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung (7) entlang der Öffnungsbreite (5b) zunimmt.
Absaugkanal (1) nach Anspruch 1, wobei der Absaugkanal (1) genau eine bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung (5) seitlich im Kanalgehäuse (3) angeordnete Anschlussöffnung (7) aufweist und die Öffnungshöhe (5h) mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung (7) entlang der gesamten Öffnungsbreite (5b) zunimmt.
Absaugkanal (1) nach Anspruch 1, wobei der Absaugkanal (1) zwei bezogen auf den länglichen Spalt der Absaugöffnung (5) seitlich im Kanalgehäuse (3) angeordnete, insbesondere einander gegenüberliegende oder in gegenüberliegenden Bereichen angeordnete, Anschlussöffnungen (7_1, 7_2) aufweist und die Öffnungshöhe (5h) innerhalb zweier Abschnitte (A1, A2) der Öffnungsbreite (5b) mit zunehmendem Abstand von der dem jeweiligen Abschnitt (A1, A2) näherliegenden Anschlussöffnung (7_1, 7_2) entlang der Öffnungsbreite (5b) zunimmt.
Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungshöhe (5h) innerhalb des jeweiligen Abschnitts (A1, A2) der Öffnungsbreite (5b) kontinuierlich entlang der Öffnungsbreite (5b), insbesondere linear oder polygonal, zunimmt.
Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Öffnungshöhe (5h) im Bereich von 1 mm bis 150 mm, insbesondere 5 mm bis 50 mm, liegt, und/oder - die Öffnungsbreite (5b) im Bereich von 50 mm bis 3000 mm, insbesondere 100 mm bis 1000 mm, liegt, und/oder - das Verhältnis aus der Zunahme der Öffnungshöhe (5h) entlang der Öffnungsbreite (5b) und der Öffnungsbreite (5b) im Bereich von 0,005 bis 0,5, insbesondere 0,01 bis 0,1, liegt.
Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ausgehend von der Absaugöffnung (5) der Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) aufweitet.
Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) einen Raum (15) bereitgestellt, in dem während des bestimmungsgemäßen Absaugens des Gases ein Ablösewirbel (17) einer Gasströmung ausbildbar ist.
Ansaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) ausgehend von der Absaugöffnung (5) aufweitet, indem eine Höhe (9h) des Innenraums (9) des Kanalgehäuses (3) ausgehend von der Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5) zunimmt und die Höhe (9h) des Innenraums (9) dabei einen Wert erreicht, der mindestens 30 % größer ist als die kleinste Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5), und insbesondere mindestens so groß ist wie die größte Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5) oder insbesondere dreimal bis viermal so groß ist wie die kleinste Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5) und wobei das Kanalgehäuse (3) insbesondere einen Absaugschacht mit einer konstanten maximalen Höhe (9h_max) des Innenraums (9) ausbildet.
Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kanalgehäuse eine Kanalfrontblende (11) umfasst und die Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5) auf mindestens einer Längsseite durch die Kanalfrontblende (11) begrenzt ist.
Absaugkanal (1) nach Anspruch 9, wobei die Kanalfrontblende (11) eine dem Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) zugewandte Seite (11a) sowie eine dem Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) abgewandte Seite (11b) aufweist und eine Querschnittskontur (13) der Kanalfrontblende (11) auf der dem Innenraum (9) zugewandten Seite (11a) und/oder der dem Innenraum (9) abgewandten Seite (11b) gekrümmt ausgeführt ist.
Absaugkanal (1) nach Anspruch 10, wobei die Querschnittskontur (13) der Kanalfrontblende (11) spiegelsymmetrisch, insbesondere als Parabel mit zwei zueinander spiegelsymmetrischen Parabelzweigen, oder asymmetrisch, insbesondere als Parabel mit zwei zueinander asymmetrischen Parabelzweigen, insbesondere eckig oder abgerundet, ausgeführt ist.
Absaugkanal (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Kanalfrontblende (11) einstückig mit dem übrigen Kanalgehäuse (3) ausgeführt ist oder als ein vom übrigen Kanalgehäuse (3) separater Blendenkörper (11) ausgeführt ist.
Absaugkanal (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Querschnittskontur (13) der Kanalfrontblende (11) und/oder die Öffnungshöhe (5h) der Absaugöffnung (5) einstellbar ist.
Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) frei von beidseitig umströmten Leitfinnen (47) ist.
Absaugkanal (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei im Innenraum (9) des Kanalgehäuses (3) mindestens eine beidseitig umströmte Leitfinne (47) vorgesehen ist, die sich aus dem Bereich der Absaugöffnung (5) in Richtung der Anschlussöffnung (7) erstreckt.
Fertigungsvorrichtung (21) zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils (23) aus einem Pulver (25) mit einem eine Arbeitsfläche (27) bereitstellenden und von Seitenwänden (29) sowie einer Deckenwand (31) begrenzten Fertigungsraum (33), einer Strahlquelle (35) zur Erzeugung eines Strahls (35a) für die Bestrahlung von Pulver (25) in der Arbeitsfläche (27) zum schichtweisen Herstellen des Bauteils (23) und einem Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasstroms (37), wobei das Schutzgassystem einen Einströmkanal (43), einen Absaugkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Niederdruckpumpe (45) umfasst und der Schutzgasstrom (37) aus dem Einströmkanal (43) in den Fertigungsraum (33) einströmt und durch den Absaugkanal (1) mittels der über die Anschlussöffnung (7) oder die beiden Anschlussöffnungen (7_1, 7 2) fluidisch mit dem Absaugkanal (1) verbundene Niederdruckpumpe (45) aus dem Fertigungsraum (33) abgesaugt wird.
Fertigungsvorrichtung (21) nach Anspruch 16, wobei sich die Öffnungsbreite (5b) der spaltförmigen Absaugöffnung (5) parallel zur Arbeitsfläche (27) erstreckt und der Einströmkanal (43) und der Absaugkanal (1) derart angeordnet sind, dass sich der Schutzgasstrom (37) als ein die Arbeitsfläche (27) flächig überstreichender Schutzgasstrom (37) ausbildet.
Fertigungsvorrichtung (21) nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Absaugkanal (1) in oder an einer der Seitenwände (29) oder der Deckenwand (31) angeordnet ist.