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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus und betrifft einen Speicher für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Bauteilen, wie er beispielsweise in Vorrichtungen für das selektive Laserschmelzen (SLM) oder für das selektive Lasersintern (SLS), Laser Powder Bed Fusion (LPBF, PBF-LB), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Laser Metal Fusion (LMF), LaserCusing oder Direct Metal Laser Melting (DMLM), Elektronen-Strahlschmelzen (EBM, PBF-EB), oder für den Metall 3D-Druck (M3DP) und das Binder-Jetting (BJ) angewandt werden kann.
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Additive Fertigungsverfahren werden derzeit sehr umfangreich in vielen Gebieten der Technik eingesetzt oder Bauteile, die mit derartigen additiven Fertigungsverfahren hergestellt worden sind, haben Einzug in die verschiedensten technischen Gebiete gehalten.
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Als additive Fertigungsverfahren oder auch 3D-Druck sind Verfahren wie das selektive Lasersintern (SLS), Laser Powder Bed Fusion (LPBF, PBF-LB), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Laser Metal Fusion (LMF), LaserCusing oder Direct Metal Laser Melting (DMLM), Elektronen-Strahlschmelzen (EBM, PBF-EB), den Metall 3D-Druck (M3DP) oder das Binder-Jetting (BJ) bekannt. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass als Ausgangsstoffe pulverförmige Materialien eingesetzt werden, die in einem Arbeitsraum, in dem ein Laser oder Elektronenstrahl auf das Pulver einwirken kann, mit einer Beschichtereinheit, nachfolgend Beschichter genannt, schichtweise Pulver auf eine Arbeitsplattform aufgebracht und durch die spezielle Führung des energiereichen Strahls zu einem gewünschten dreidimensionalen Bauteil verarbeitet wird. Dafür ist es von Bedeutung, dass die pulverförmigen Ausgangsmaterialien in den Arbeitsraum geführt und auf der Arbeitsplattform, auf der das lokale Schmelzen erfolgt, aufgebracht werden können. Zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils mit einem derartigen Verfahren ist die Aufbringung von vielen Schichten übereinander und die jeweils spezielle Führung des energiereichen Strahls erforderlich.
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Es gibt zahlreiche Vorrichtungselemente, die im und um den Arbeitsraum dafür sorgen, dass die pulverförmigen Ausgangsstoffe verarbeitbar bleiben und zur gewünschten Zeit an den gewünschten Ort gelangen können. Die Zuführung der pulverförmigen Ausgangsmaterialien zum Pulverauslass des Beschichters zur Schichtherstellung erfolgt dabei meist über Zwischenstufen und Füllschächte aus einem Materialtank, der im, meist aber auch außerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen angeordnet ist.
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Der Materialtank kann auch direkt über dem Pulverauslass des Beschichters zur Schichtherstellung angeordnet sein, was jedoch zusätzliche Probleme bezüglich des Bauraumes und einer kontinuierlichen Zufuhr der pulverförmigen Ausgangsmaterialien an dem jeweiligen Beschichtungsort bringt. Daher sind oft zusätzliche Vorrichtungen zur Pulvernachfüllung oder Pulverbevorratung, auch Speicher oder Hopper genannt, vorhanden, die in der Regel schon sehr geringere Pulvermengen für eine Bauteilherstellung aufnehmen können, als dies mit eigentlich installierten Materialtanks der Vorrichtungen möglich wäre. Die Speicher sind, wie die Beschichter, im Arbeitsraum angeordnet und genügen den Bedingungen im Arbeitsraum.
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Da bei allen Vorrichtungen zur additiven Fertigung der Arbeitsraum so ausgestaltet ist, dass ein Laser- oder Elektronenstrahl auf die pulverförmigen Ausgangsmaterialien einwirken kann, sind in den Arbeitsräumen in der Regel ein Überdruck oder ein Vakuum in Verbindung mit einer Inertgasatmosphäre wirksam. Unter diesen Bedingungen wird wiederkehrend eine Pulverschicht auf eine Unterlage und dann auf die vorherige Schicht aufgebracht sowie die einzelnen Schichten mittels des Lasers oder Elektronenstrahls in der gewünschten Form belichtet. Dadurch wird das aufgebrachte Pulver lokal erwärmt, aufgeschmolzen und verfestigt.
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Aufgrund der speziellen Arbeitsraumgestaltung für Vorrichtungen der additiven Fertigung sind auch die Möglichkeiten von Ein- und Aufbauten begrenzt.
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Bekannt ist nach der
CN 111873414 A eine schlitzförmige selbstdichtende Pulverstreuvorrichtung für 3D-Drucker, die aus einer schlitzförmigen Düse mit darüber angeordnetem Tank besteht, wobei der Tank in Richtung der Düse Querschnittsverengungen aufweist und in einem verengten Teil über der Düse eine Rolle aufweist, die für eine kontinuierliche Zuführung von Pulver in die Düse sorgt. Weiterhin sind außerhalb des Tanks und der Düse Vorrichtungen angeordnet, die für ein Nachrutschen des Pulvers durch Aufbringen einer Kraft sorgen.
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Weiterhin ist aus der
WO 2017/018935 ein Speicher für additive Fertigungsanlagen bekannt, der aus einem Behälter für das Pulver besteht, der eine Pulverauslassöffnung aufweist. In dem Behälter ist eine Trennwand vorhanden, die den Behälter in zwei Bereiche unterteilt, wodurch auch die Pulverauslassöffnung in zwei Bereiche unterteilt wird. Unterhalb der beiden Bereiche der Pulveröffnung sind zwei Rollen angebracht, wobei die Achsen der Rollen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Speichers ausgerichtet sind.
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Alle bekannten Vorrichtungen für die Pulverzuführung bei der additiven Fertigung von Bauteilen weisen den Nachteil auf, dass sie für ein jeweils aufgetretenes spezielles Problem beim Einsatz der Vorrichtungen Lösungen anbieten, die für andere Probleme oder Fertigungsvorrichtungen meist nicht einsetzbar sind oder weitere Anpassungen erfordern.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines Speichers für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Bauteilen, der für verschiedene Vorrichtungen und für verschiedene Pulver für die additive Fertigung von Bauteilen einsetzbar ist.
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Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Ansprüche im Sinne einer und-Verknüpfung einschließt, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
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Der erfindungsgemäße Speicher für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Bauteilen besteht mindestens aus einem trichterförmigen Behälter mit mindestens einer Auslassöffnung für pulverförmige Materialien und aus einer Adapterplatte mit mindestens einer Öffnung, wobei der trichterförmige Behälter mindestens formschlüssig mit der Adapterplatte verbunden ist, und weiterhin die Adapterplatte mindestens formschlüssig mit einem Beschichter einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen verbunden ist, und wobei die Auslassöffnung im trichterförmigen Behälter und die Öffnung in der Adapterplatte und die Einfüllöffnung des Beschichters mindestens teilweise übereinander angeordnet sind, und wobei im Innenraum des trichterförmigen Behälters stab- und/oder plattenförmige Einbauten vorhanden sind, und wobei der trichterförmige Behälter und die Adapterplatte und der Beschichter funktionell miteinander verbunden und im Arbeitsraum der Vorrichtung zur additiven Fertigung angeordnet sind, und wobei weitere Vorrichtungselemente vorhanden sein können.
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Vorteilhafterweise sind stab- oder plattenförmige Einbauten über die Länge in unterschiedlichen Höhen im Innenraum des trichterförmigen Behälters angeordnet.
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Weiterhin vorteilhafterweise bestehen mindestens der trichterförmige Behälter und die Adapterplatte aus einem metallischen Material, welches gegenüber den Bedingungen im Arbeitsraum der Vorrichtungen zur additiven Fertigung physikalisch und chemisch inert ist, wobei vorteilhafterweise das metallische Material eine gute Gleitfähigkeit für das im Innenraum des trichterförmigen Behälters befindliche Pulver aufweist.
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Ebenfalls vorteilhafterweise weisen die Auslassöffnung des trichterförmigen Behälters und die Öffnung in der Adapterplatte und die Einlassöffnung im Beschichter mindestens teilweise die gleiche Form und Größe aufweisen, vorteilhafterweise die gleiche Form und Größe auf.
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Und auch vorteilhafterweise sind die Adapterplatte mit dem trichterförmigen Behälter und/oder mit dem Beschichter über eine feste und lösbare Verbindung und/oder über eine Schnellverschlussverbindung funktionell verbunden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Adapterplatte und/oder die Öffnung in der Adapterplatte mittels Dichtungen gegenüber den Umgebungsbedingungen und/oder gegenüber dem trichterförmigen Behälter und/oder dem Beschichter abgedichtet ist.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der trichterförmige Behälter als weitere Vorrichtungselemente, eine verschließbare Öffnung zur Entleerung des Behälters außerhalb des Beschichtungsmodus vorhanden ist, die mit einem Stutzen oder Trichter oder Rohr zum Ablauf des Pulvers versehen sein kann, wobei vorteilhafterweise der Stutzen oder Trichter oder Rohr teleskopartig aufgebaut sind und am Behälter oder innerhalb des Arbeitsraumes mit Halterungen befestigt sind.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn ein oder mehrere Spiegel am trichterförmigen Behälter angeordnet sind, der den Einblick von außerhalb des Arbeitsraumes in den Innenraum des trichterförmigen Behälters realisiert.
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Und auch vorteilhaft ist es, wenn Sensoren, vorteilhafterweise zur Füllstandsüberwachung, und/oder Aktoren, vorteilhafterweise zur Pulverbewegung, am oder im trichterförmigen Behälter angeordnet sind.
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Von Vorteil ist es auch, wenn ein Einfüllvorrichtungselement am trichterförmigen Behälter vorhanden ist, über welches Pulver in den trichterförmigen Behälter von außerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtung für additive Fertigung von Bauteilen einbringbar sind.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Einfüllöffnung des trichterförmigen Behälters ganz oder teilweise verschlossen oder verschließbar ist.
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Weiterhin von Vorteil ist es, wenn innerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtungen für additive Fertigung von Bauteilen Positionen und/oder Befestigungen für ein oder mehrere Speicher für einen Austausch der Speicher unter den Arbeitsbedingungen im Arbeitsraum von Vorrichtungen für additive Fertigung von Bauteilen vorhanden sind.
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Und auch von Vorteil ist es, wenn Werkzeuge zum Austausch von Einbauten und/oder weiteren Vorrichtungselementen des trichterförmigen Behälters oder der Adapterplatte am trichterförmigen Behälter und im Arbeitsraum vorhanden sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmals möglich, einen Speicher für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Bauteilen anzugeben, der für verschiedene Vorrichtungen und für verschiedene Pulver für die additive Fertigung von Bauteilen einsetzbar ist.
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Erreicht wird dies mit einem Speicher für Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Bauteilen mindestens bestehend aus einem trichterförmigen Behälter mit einer Auslassöffnung für pulverförmige Materialien und aus einer Adapterplatte mit mindestens einer Öffnung.
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Unter einem Speicher soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Pulverbevorratungsvorrichtung im Arbeitsraum von Vorrichtungen für die additive Fertigung von Bauteilen verstanden werden, die erfindungsgemäß mindestens einen trichterförmigen Behälter und eine Adapterplatte aufweist.
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Ein Trichter ist ein Gerät, mit dessen Hilfe kleinkörnige Stoffe in ein Gefäß mit kleinerer Öffnung eingefüllt werden können.
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Als trichterförmiger Behälter soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bauteil verstanden werden, welches von einer großen Eintrittsöffnung für kleinkörnige Stoffe verjüngt wird auf eine kleine Austrittsöffnung für die kleinkörnigen Stoffe. Dabei ist für die vorliegende erfindungsgemäße Lösung von Bedeutung, dass die Form und die Abmessungen der Austrittsöffnung des trichterförmigen Behälters im Wesentlichen angepasst ist an die Eintrittsöffnung der Beschichtereinheit der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen. Dies wiederum kann dazu führen, dass die Form der großen Eintrittsöffnung des trichterförmigen Behälters die gleiche Form der Austrittsöffnung des trichterförmigen Behälters mit größeren Abmessungen aufweist.
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Beispielsweise weist die Eintrittsöffnung der Beschichtereinheit eine ellipsoide oder rechteckige Form auf, so stimmt die Austrittsöffnung des trichterförmigen Behälters in Form und Abmessungen im Wesentlichen damit überein. Unterschiede in Form und Abmessungen können durch Dichtvorrichtungen, wie Dichtgummis oder O-Ringe ausgeglichen werden. Bei diesem Beispiel weist dann die Eintrittsöffnung des trichterförmigen Behälters ebenfalls eine ellipsoide oder rechteckige Form auf, jedoch mit größeren Abmessungen
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Der erfindungsgemäße trichterförmige Behälter weist meist von einer Seite und von oben gesehen einen rechteckigen Querschnitt und von der dritten Seite einen annähernd dreieckigen Querschnitt auf. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn seine Auslassöffnung ebenfalls eine rechteckige Form aufweist.
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Dabei soll der erfindungsgemäße trichterförmige Behälter funktionell mit der Beschichtereinheit einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen über die erfindungsgemäße Adapterplatte verbunden sein.
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Die erfindungsgemäße Adapterplatte dient erfindungsgemäß zur Anpassung des erfindungsgemäßen trichterförmigen Behälters durch eine mindestens formschlüssige Verbindung an die in der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen vorhandenen Beschichtereinheit, nachfolgend auch Beschichter genannt. Dieser Beschichter gemäß den Vorrichtungen zur additiven Fertigung von Bauteilen nach dem Stand der Technik weist in jedem Fall eine Einfüllöffnung für Pulver auf, welche meist eine im Wesentlichen rechteckige Form hat. Dieser Teil des Beschichters mit der Einfüllöffnung wird mit der erfindungsgemäßen Adapterplatte mindestens formschlüssig verbunden.
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Die Öffnung in der Adapterplatte ist mindestens teilweise zwischen der Auslassöffnung des trichterförmigen Behälters und der Einlassöffnung des Beschichters angeordnet. Dabei stimmen vorteilhafterweise die Austrittsöffnung aus dem trichterförmigen Behälter und die Öffnung in der Adapterplatte und die Einfüllöffnung im Beschichter in Form und Größe überein, damit Pulver vom trichterförmigen Behälter durch die Adapterplatte in den Beschichter in der gewünschten Menge eingefüllt werden kann.
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Die Adapterplatte stellt mindestens eine formschlüssige Verbindung zwischen Adapterplatte zur Einfüllöffnung des Beschichters und zwischen Adapterplatte zur Auslassöffnung des trichterförmigen Behälters her. Dieser Verbindung kann aber auch form- und kraftschlüssig sein.
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In jedem Fall muss die Adapterplatte den möglichst reibungslosen, leichten und kontinuierlichen Pulvertransport vom trichterförmigen Behälter in den Beschichter der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen realisieren.
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Durch die erfindungsgemäß vorhandene Adapterplatte wird der erfindungsgemäße trichterförmige Behälter in besonderer erfindungsgemäßer Art und Weise mit Beschichtern einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen nach dem Stand der Technik direkt funktionell verbunden und der erfindungsgemäße Speicher kann unmittelbar im Arbeitsraum der Vorrichtung zur additiven Fertigung angeordnet werden, ohne dass der Arbeitsraum der Vorrichtung verändert werden muss.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens der trichterförmige Behälter und die Adapterplatte aus einem metallischen Material bestehen, welches gegenüber den Bedingungen im Arbeitsraum der Vorrichtungen zur additiven Fertigung physikalisch und chemisch inert ist. Da im Arbeitsraum der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen in der Regel ein Überdruck oder ein Vakuum sowie eine Inertgasatmosphäre vorhanden ist, ist es erforderlich, dass die Materialien des erfindungsgemäßen Speichers diesen Umgebungsbedingungen eine möglichst lange Zeit ohne Veränderungen in physikalischer und/oder chemischer Hinsicht standhalten.
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Ebenfalls ist es besonders vorteilhafter, wenn mindestens die Wände des Innenraumes des trichterförmigen Behälters das einem metallischen Material mit einer guten bis sehr guten Gleitfähigkeit bestehen, wobei auch Oberflächenbehandlungen oder Beschichtungen der Wände des Innenraumes des trichterförmigen Behälters durchgeführt worden sein können, um die Gleitfähigkeit für das im Innenraum befindliche Pulver zu verbessern. Als Oberflächenbehandlungen kommen beispielsweise Polieren oder Elektropolieren zur Anwendung.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Adapterplatte, wenn die mindestens formschlüssige Verbindung zum trichterförmigen Behälter und/oder zum Beschichter über eine feste und lösbare Verbindung und/oder über eine Schnellverschlussverbindung funktionell verbunden sind.
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Besonders vorteilhaft ist die Verbindung zwischen den Teilen durch eine lösbare Schraubverbindung zwischen Beschichter und Adapterplatte und durch eine Schnellverschlussverbindung zwischen Adapterplatte und trichterförmigem Behälter. Durch die lösbaren Verbindungen und insbesondere die Schnellverschlussverbindungen ist auf einfache und leichte Art und Weise die Trennung des erfindungsgemäßen Speichers vom Beschichter und/oder des trichterförmigen Behälters von der Adapterplatte erreichbar.
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Weiterhin sollte die Adapterplatte auch eine zusätzliche Staubbildung im Arbeitsraum verhindern. Dazu können vorteilhafterweise die Adapterplatte und/oder die Öffnung in der Adapterplatte mittels Dichtungen gegenüber den Umgebungsbedingungen und/oder gegenüber dem trichterförmigen Behälter und/oder dem Beschichter abgedichtet sein.
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Weiterhin weist der trichterförmige Behälter erfindungsgemäß im Behälterinnenraum stab- oder plattenförmige Einbauten auf.
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Unter stab- oder plattenförmige Einbauten im Innenraum des trichterförmigen Behälters sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung in erster Linie Vorrichtungselemente verstanden werden, die in Form von Stäben oder Platten der Verteilung der Pulver im Innenraum des Behälters dienen und im Falle der Öffnung der Auslassöffnung des trichterförmigen Behälters für einen leichten und kontinuierlichen Pulverstrom zur Auslassöffnung sorgen, damit dort eine gleichgroße Pulvermenge kontinuierlich ausgetragen werden kann.
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Weiterhin weist der erfindungsgemäße Speicher noch weitere Vorrichtungselemente auf.
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Dies kann vorteilhafterweise eine verschließbare Öffnung zur Entleerung des trichterförmigen Behälters außerhalb des Beschichtungsmodus sein, die in einer Seitenwand in Richtung der Pulverentfernungsvorrichtung im Arbeitsraum einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen nach dem Stand der Technik in jedem Fall vorhanden ist, angeordnet ist.
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Weiterhin können Stutzen oder Trichter oder Rohre zum Ablauf des Pulvers aus der verschließbaren Öffnung zum Entleeren des trichterförmigen Behälters außerhalb des Beschichtungsmodus vorhanden sein, die vorteilhafterweise teleskopartig aufgebaut sind. Dadurch kann der für sie notwendige Raum im Arbeitsraum der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen minimiert werden. Diese Stutzen oder Trichter oder Rohre können dabei am trichterförmigen Behälter oder innerhalb des Arbeitsraumes befestigt sein.
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Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn an dem erfindungsgemäßen trichterförmigen Behälter ein oder mehrere Spiegel angeordnet sind, die beispielsweise den Einblick von außerhalb des Arbeitsraumes in den Innenraum des trichterförmigen Behälters realisieren können.
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Es ist auch vorteilhafterweise möglich, dass Sensoren, beispielsweise zur Füllstandsüberwachung, und/oder Aktoren, beispielsweise zur Pulverbewegung, am oder im trichterförmigen Behälter angeordnet sind.
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Ebenso kann vorteilhafterweise ein Einfüllvorrichtungselement am trichterförmigen Behälter vorhanden sein, über welches Pulver in den trichterförmigen Behälter von außerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtung für additive Fertigung von Bauteilen einbringbar sind.
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Die Einfüllöffnung des trichterförmigen Behälters kann auch vorteilhafterweise ganz oder teilweise verschlossen oder verschließbar sein, wodurch auch die Staubentwicklung im Arbeitsraum minimiert werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass innerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtungen für additive Fertigung von Bauteilen Positionen und/oder Befestigungen für ein oder mehrere erfindungsgemäße Speicher vorhanden sind, wodurch unter den Arbeitsbedingungen im Arbeitsraum von Vorrichtungen für additive Fertigung von Bauteilen ein Austausch der Speicher vor Arbeitsbeginn eingebrachten Speicher ermöglicht wird.
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Dazu oder zum Austausch anderer Vorrichtungselemente oder zur Reparatur unter Arbeitsbedingungen im Arbeitsraum von Vorrichtungen für additive Fertigung von Bauteilen können vorteilhafterweise auch Werkzeuge zum Austausch von Einbauten und/oder weiteren Vorrichtungselementen des trichterförmigen Behälters oder der Adapterplatte am trichterförmigen Behälter und im Arbeitsraum vorhanden sein.
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Ebenfalls könnten im Arbeitsraum der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen Stichproben der Pulver genommen werden, die für eine spätere Auswertung und/oder Vergleich wichtig sein können.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist für verschiedene Vorrichtungen und für verschiedene Pulver für die additive Fertigung von Bauteilen ein Speicher vorhanden, der durch Veränderung der formschlüssigen Verbindung zu dem Beschichter einer anderen Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen schnell an diese anderen Vorrichtungen angepasst werden kann und damit in einfacher Art und Weise modular und relativ universell für verschiedene Bauarten von Vorrichtungen für die additive Fertigung von Bauteilen einsetzbar ist.
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Ebenso ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, dass ein einfacher und leichter Ausbau und Austausch des erfindungsgemäßen Speichers oder auch nur des erfindungsgemäßen trichterförmigen Behälters im Arbeitsmodus der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen möglich ist, aber auch der Ausbau außerhalb des Arbeitsmodus.
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Zudem kann der erfindungsgemäße Speicher aufgrund seiner Größe und leichten Ausbaubarkeit aber auch der Arbeitsraum der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen leicht gereinigt und dadurch Stillstandszeiten minimiert werden.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Speichers ist, dass auch Klein- und Kleinstmengen an Pulvern zu einem Bauteil verarbeitet werden können, was bei Vorrichtungen mit großen Abmessungen der Pulvertanks meist nicht möglich ist.
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Ebenfalls wird der Weg des im Prozess befindlichen Pulvers auch minimiert, was beispielsweise unerwünschte Durchmischungen von Pulvern unterschiedlicher Zusammensetzung vermeidbar macht und die Aufnahme von Restfeuchtigkeit in der Vorrichtung ausschließt.
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Ebenfalls werden erfindungsgemäß bewegliche Teile im und um den erfindungsgemäßen Speicher vermieden, wodurch die Betriebssicherheit der gesamten Anlage erhöht wird.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1a den erfindungsgemäßen Speicher in einer perspektivischen Darstellung in dem Arbeitsraum einer Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen (SLM)
- 1b die erfindungsgemäße Adapterplatte in einer perspektiven Darstellung zur formschlüsseigen Verbindung des Beschichters mit dem Speicher
- 2a eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Speichers mit einem weiteren Vorrichtungselement in Form eines teleskopartig zusammengesetzten Trichters zur Abführung von überschüssigem Pulver aus dem trichterförmigen Behälter
- 2b eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Speichers mit einem weiteren Vorrichtungselement in Form eines teleskopartig zusammengesetzten Trichters zur Abführung von überschüssigem Pulver aus dem trichterförmigen Behälter
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Beispiel 1
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Für eine Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen (SLM280 2.0 SLM Solution Group AG) wird auf die Beschichtereinheit, die werkseitig in dem Arbeitsraum vorhanden ist, zuerst eine Adapterplatte mit mindestens einer Öffnung form- und kraftschlüssig aufgebracht und auf die Adapterplatte wird wiederum form- und kraftschlüssig ein trichterförmiger Behälter mit mindestens einer Auslassöffnung für pulverförmige Materialien positioniert.
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Die Adapterplatte besteht aus Aluminium (EN AW 5083 / AIMg4,5Mn0,7) und weist die Abmessungen 285 mm × 65 mm × 14 mm (BxTxH) auf. Sie ist mit 6 Schrauben auf der Beschichtereinheit befestigt und weist in der Mitte der Platte eine Öffnung mit den Abmessungen 250 mm × 9 mm auf.
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Weiterhin weist die Adapterplatte ein Schnellverschlusssystem auf, mit dem der trichterförmige Behälter mit der Adapterplatte form- und kraftschlüssig verbunden wird.
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An der Unterseite des trichterförmigen Behälters befinden sich Vorrichtungsteile, die in das Schnellverschlusssystem der Adapterplatte passen. Diese Vorrichtungsteile sowie die der gesamte trichterförmige Behälter bestehen aus Edelstahl 1.4301/X5CrNi18-10.
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Die Abmessungen des trichterförmigen Behälters sind in Tabelle 1 angegeben. Tab. 1:
| Angabe | Einheit | Wert |
| Breite (A) | mm | 365 |
| Höhe (B1) | mm | 225 |
| Höhe mit teleskopartig zusammengesetztem Trichter (B2) | mm | 390 |
| Tiefe (C1) | mm | 190 |
| Tiefe mit teleskopartig zusammengesetztem Trichter (C2) | mm | 200 |
| Angabe | Einheit | Wert |
| Winkel der vorderen Wand des trichterförmigen Behälters | Grad | 50 |
| Winkel der hinteren Wand des trichterförmigen Behälters | Grad | 60 |
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Der trichterförmige Behälter ist auf seinen Innenseiten elektropoliert, um das Anhaften von Pulver möglichst zu vermeiden.
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Weiterhin sind sechs stabförmige Einbauten an Befestigungen in dem trichterförmigen Behälter vorhanden. Die stabförmigen Einbauten haben die Abmessungen 248 mm × 11 mm × 5 mm. Sie sind im Behälter so positioniert, dass im unteren Trichterbereich ein Stab, darüber im Abstand von 40 mm zwei Stäbe und weiter darüber im Abstand von 45 mm drei Stäbe angeordnet sind. Die Stäbe bestehen aus elektropoliertem Edelstahl.
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An der Vorderseite ist in der Mitte des trichterförmigen Behälters eine verschließbare runde Öffnung mit 20 mm Durchmesser vorhanden, an die als weiteres Vorrichtungselement ein teleskopartiger Trichter zur Entleerung des trichterförmigen Behälters angebracht werden kann. Die Teile des teleskopartigen Trichters können zusammengesteckt an einer Seite des trichterförmigen Behälters in Halterungen befestigt werden.
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Der erfindungsgemäße Speicher befindet sich im Arbeitsraum der Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen im Arbeitsmodus unter inerter Atmosphäre mit einem Überdruck von 1000 - 2000 Pa.
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In den trichterförmigen Behälter sind vor Einbringung der Atmosphäre (Schutzgas: Argon) im Arbeitsraum 2.800 ml eines Pulvers eingebracht worden. Es handelt sich dabei um ein Pulver aus korrosionsbeständigem Stahl (Stahlsorte: 1.4404, Zusammensetzung: X2CrNiMo17-12-2, Partikelgrößen: bis 150 µm).
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Die Beschichtereinheit wird über die Arbeitsplattform geführt und eine Pulverschicht mit den Abmessungen von 30 bis 300 µm wird auf der Arbeitsplattform abgeschieden. Danach wird der Laser eingesetzt, der schichtweise mehrere Bauteile in Form 10 × 10 × 10 mm3 aufschmelzen und verfestigen soll. Insgesamt werden 335 Schichten mit verschiedenen Abmessungen innerhalb des genannten Bereiches abgeschieden. Mit Hilfe der 2.800 ml des Pulvers können 35 gleichwertige Bauteile auf Basis der beschriebenen Bauteilgeometrie hergestellt werden, ohne das Pulvermaterial nachgefüllt werden muss.
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Nach Fertigstellung des Bauteils wird das im trichterförmigen Behälter verbliebene Pulver über den teleskopartigen Trichter ausgetragen. Danach können die gefertigten Bauteile von der Arbeitsplattform entfernt und neues anderes oder gleiches StahlPulver in den trichterförmigen Behälter eingefüllt und weitere Bauteile hergestellt werden. Dies kann unter den Arbeitsbedingungen im Arbeitsraum erfolgen oder unter Normalbedingungen.
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Bezugszeichenliste
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- Arbeitsraum einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen
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- Beschichter einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen
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- Befüllvorrichtung für Pulver für eine Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen
- 24
- Adapterplatte für die formschlüssige Verbindung des Beschichters mit dem Speicher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 111873414 A [0008]
- WO 2017/018935 [0009]
