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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck.
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In pulververarbeitenden Fertigungsverfahren, wie beispielsweise in Form der jeweiligen 3D-Druckverfahren, werden überwiegend möglichst sphärische Pulverpartikel genutzt.
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Sphärische Pulverpartikel bieten den Vorteil, dass eine gewünschte optimale Fließfähigkeit zuverlässig bereitstellbar ist. Diese gewünschte Fließfähigkeit ist für einen stabilen Produktionsprozess beispielsweise deswegen von Vorteil, da somit aufeinanderfolgende Schichten in einem 3D-Druckverfahren in einer einheitlichen konsistenten Art aufgetragen werden. Die auf diese Weise hervorgebrachten Objekte weisen folglich eine entsprechend konsistente Qualität auf und Beanstandungen sind somit vermeidbar.
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Eine Vorbehandlung von Fertigungspulver, welches überwiegend Polymer umfasst, wird folgend vorgestellt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2018 206 236 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Pulvers für die Verwendung in einem Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen Objekts als bekannt zu entnehmen, wobei das Pulver mindestens ein Polymer umfasst. Zudem wird ein derartiges Pulver, welches mit diesem Verfahren hergestellt wird, näher beschrieben. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Zunächst den Schritt des mechanischen Behandelns des Pulvers in einem Mischer mit mindestens einem rotierenden Mischblatt, wobei das Pulver einer Temperatur T
B ausgesetzt wird. T
B beträgt dabei mindestens 30 °C und liegt unterhalb des Schmelzpunkts T
m des Polymers (bestimmt gemäß DIN EN ISO 11357), wenn das Polymer ein teilkristallines Polymer ist. Oder T
B beträgt mindestens 30 °C und liegt höchstens 50 °C über der Glasübergangstemperatur T
g des Polymers (bestimmt gemäß DIN EN ISO 11357), wenn das Polymer ein schmelzamorphes Polymer ist. Im Vergleich zu einem Zeitpunkt vor Beginn der Behandlung kann auf diese Weise erreicht werden, dass nach der Behandlung die Schüttdichte des Pulvers um mindestens 10 % erhöht wird, und die BET-Oberfläche des Pulvers um mindestens 10 % verringert wird.
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Für Metallpulver, welche bei pulververarbeitenden Fertigungsverfahren eingesetzt werden, bestehen gesonderte Voraussetzungen, um eine vorteilhafte Verarbeitung sicherzustellen. Für die gesonderte Konditionierung solcher Metallpulver besteht weiterhin ein gewisser Bedarf an Geräten, welche hierfür vor dem eigentlichen Verarbeitungsprozess einzusetzen sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher eine kostengünstige und effiziente Konditionierung von Metallpulverpartikeln für die Verwendung in einem 3D-Druckverfahren gewährleistbar ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck bereitgestellt wird. Solch eine Vorrichtung umfasst dabei eine Bereitstelleinheit zur Aufnahme von zu behandelnden Metallpulverpartikeln und eine an die Bereitstelleinheit koppelbare Behandlungseinheit zur benutzerdefinierten Behandlung der bereitgestellten Metallpulverpartikel. Die Behandlungseinheit umfasst zudem Wirkflächen, welche zur mechanischen Wechselwirkung mit den zu behandelnden Metallpulverpartikeln ausgelegt sind. Jeweilige Metallpulverpartikel sind durch mindestens zwei sich unterscheidende und auf sie wirkende Kräfte derart relativ zu den Wirkflächen beschleunigbar, so dass eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel bewirkbar ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher eine kostengünstige und effiziente Konditionierung von Metallpulverpartikeln für die Verwendung in einem 3D-Druckverfahren gewährleistbar ist.
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Die Vorrichtung ist dabei auf überraschend einfache Weise ausgelegt, zuvor spratzig ausgeformte Metallpulverpartikel in sphärische Partikel zu formen. Dabei ist eine rein mechanische Behandlung vorgesehen, welche zu einem als ausreichend angesehenen Ergebnis führt. Aufgrund der benutzerdefinierten Einstellmöglichkeiten in der Vorrichtung während der Konditionierung der Metallpulverpartikel, beispielsweise bei der Auswahl von Wirkflächen oder der Kombination von wirkenden Kräften, um eine gewünschte resultierende Kraft zu generieren, ist es zudem möglich, eine individuelle Konditionierung der Partikel zu bewirken. Die Vorrichtung bietet mit einem überraschend effizienten Aufbau eine kostengünstige Lösung an, um überwiegend spratzig ausgeformte Metallpulverpartikel derart zu konditionieren, so dass eine Geometrieänderung, insbesondere eine Geometrieänderung im Sinne einer sphärischen Ausgestaltung einzelner Partikel, der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel bewirkbar ist.
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Der Einsatz der vorgestellten Vorrichtung lohnt sich insbesondere auch deswegen, da es einem Fertigungsbetrieb somit möglich ist, kostengünstigere spratzig ausgeformte Metallpulverpartikel einzukaufen und anschließend unter Verwendung der vorgestellten Vorrichtung entsprechend mit einem überschaubaren Aufwand in gewünschter Weise zu konditionieren.
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Die Wirkflächen sind dabei so ausgelegt, so dass während der mechanischen Wechselwirkung eine gewünschte Geometrieänderung der Partikel bewirkbar ist. Wirkflächen sind somit im Sinne der vorgestellten Vorrichtung insbesondere Flächen, welche eine mechanische Wechselwirkung bedingen, welche über eine bloße Kontaktierung hinausgehen. Dies ist beispielsweise im Sinne einer mahlenden Eigenschaft oder vergleichbaren Eigenschaften vorgesehen. Insofern unterscheiden sich die vorgesehenen Wirkflächen aufgrund ihrer beschriebenen Eigenschaft technisch beispielsweise von reinen Mischblättern, welche lediglich für eine örtliche Verlagerung von Mischgut ausgelegt sind. Insbesondere sind Mischblätter so beschaffen, das jeweilige Mischgut zwar zu vermischen jedoch nicht zu beschädigen beziehungsweise wesentlich in seiner Formgebung zu verändern.
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Es versteht sich, dass die zwei sich unterscheidenden Kräfte nicht entgegengesetzt vorgesehen sind, da sie sich ansonsten aufheben würden. Vielmehr sind die mindestens zwei Kräfte derart vorzusehen, so dass eine geeignete resultierende Kraft an jeweiligen Metallpulverpartikeln anliegt, um den beschriebenen Effekt in gewünschter Weise bereitzustellen. Aufgrund der überraschend einfachen Kombination von zwei sich unterscheidenden Kräften ist es möglich, in vielfältiger Weise eine benutzerdefinierte Einstellung zu erlangen, so dass die bereitgestellten Partikel in definierter Weise mit den Wirkflächen interagieren. Je nach gewünschter Geometrieänderung, beispielsweise im Sinne einer jeweiligen zu erreichenden Sphärizität jeweiliger Partikel, ist die Behandlungseinheit zur benutzerdefinierten Behandlung einstellbar, so dass jeweilige Metallpulverpartikel durch mindestens zwei sich unterscheidende und auf sie wirkende Kräfte relativ zu den Wirkflächen beschleunigbar sind.
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Sphärische Metallpulverpartikel sind für formgebende Fertigungsprozesse, wie beispielsweise jegliche 3D-Druckverfahren, insbesondere deswegen vorteilhaft, da somit eine höhere Fließfähigkeit gegenüber spratzig ausgeformten Partikeln bereitstellbar ist. Die vorgestellte Vorrichtung ermöglicht es zudem, über eine benutzerdefinierte Einstellbarkeit ein jeweiliges gewünschtes Resultat der Geometrieänderung der zu behandelnden Partikel auf überraschend einfache Weise kostengünstig zu erreichen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Einfüllvorrichtung für die Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 bereitgestellt wird. Solch eine Einfüllvorrichtung umfasst dabei einen Mischbehälter zum Aufnehmen von Metallpulverpartikeln. Die Einfüllvorrichtung umfasst zudem eine Kopplungseinheit, mittels welcher die Einfüllvorrichtung mit einer Bereitstelleinheit der Vorrichtung koppelbar ist, wobei der Mischbehälter mittels der Kopplungseinheit um wenigstens eine Rotationsachse des Mischbehälters benutzerdefiniert bewegbar ist, so dass zumindest teilweise eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel bewirkbar ist.
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In die vorgestellte Einfüllvorrichtung eingefüllte Metallpulverpartikel sind somit vor dem Konditionierungsprozess in der Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck bereits vorkonditionierbar. Während sich der Mischbehälter bewegt, werden die jeweiligen Metallpulverpartikel auf verschiedenste Weise bewegt beziehungsweise beschleunigt und prallen dabei auf jeweilige andere Partikel und zumindest teilweise auf die inneren Wände des Mischbehälters, so dass zumindest teilweise eine Geometrieänderung der jeweiligen Partikel bewirkbar ist. Eingefüllte, im Wesentlichen spratzig ausgeformte Partikel sind auf diese Weise auf überraschend einfache Weise derart behandelbar, so dass zumindest teilweise eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel bewirkbar ist.
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Das auf diese Weise vorkonditionierte Metallpulver ist somit anschließend in der Vorrichtung in einen jeweilig gewünschten Endzustand überführbar, wobei die vorgestellte Einfüllvorrichtung bereits eine gewisse Vorstufe bereitstellt, um einen kostengünstigen und effizienten Prozess zu gewährleisten.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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So ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens zwei wirkenden Kräfte ausgewählt sind aus: Gravitationskraft, eine durch eine Absaugvorrichtung der Vorrichtung bereitgestellte Saugkraft, Zentrifugalkraft, benutzerdefiniert einstellbare Beschleunigungskraft.
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Je nach Anordnung der Bereitstelleinheit zur Aufnahme von zu behandelnden Metallpulverpartikeln und der an die Bereitstelleinheit koppelbaren Behandlungseinheit sind unterschiedliche Kombinationen erreichbar, wobei in diesem Sinne auch eine Einstellbarkeit hinsichtlich Stärke und Zeitfenster erreichbar ist. Mit vertretbarem Aufwand sind jegliche Kombinationen von einem Fachmann erreichbar, wobei bereits eine kurze Anwendungsdauer in der vorgestellten Vorrichtung ausreicht, um zu erkennen, ob sich eine gewünschte Geometrieänderung einstellt. In diesem Sinne ist somit jegliches Metallpulver im Zusammenhang mit der Vorrichtung entsprechend auf überraschend einfache Weise konditionierbar. Beispielsweise ist eine Kombination aus Schwerkraft und Saugkraft derart einstellbar, so dass eine besonders gezielte Beschleunigung der Partikel in Richtung der Wirkflächen bewirkbar ist, um somit die gewünschte Interaktion der Partikel mit den Wirkflächen benutzerdefiniert einzustellen.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Absaugvorrichtung zumindest teilweise in einem zum Auffangen von behandelten Metallpulverpartikeln ausgelegten Auffangbehälter der Vorrichtung angeordnet ist.
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Auf diese Weise ist das Metallpulver beziehungsweise sind jeweilige Partikel nicht nur in gewünschter Weise in Richtung der Wirkflächen beschleunigbar, sondern sind anschließend auch gezielt in den für diese Zwecke ausgebildeten Auffangbehälter bereitstellbar. Das behandelte Metallpulver ist somit schnell und effizient für nachfolgende Verwendungszwecke in dem Behälter bereitstellbar.
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Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwei zueinander ausgerichtete Wirkflächen vorgesehen sind, wobei wenigstens eine der zwei Wirkflächen relativ zu der anderen Wirkfläche benutzerdefiniert bewegbar ist, so dass zwischen ihnen ein benutzerdefiniert einstellbarer Spalt einstellbar ist, wobei an wenigstens einem Ende des Spaltes eine Absaugvorrichtung der Vorrichtung vorgesehen ist, so dass jeweilige Metallpulverpartikel, welche gemäß dem Schwerkraftprinzip von der Bereitstelleinheit in die Behandlungseinheit überführbar sind, zwischen den zwei mechanisch auf sie einwirkenden Wirkflächen in Richtung des wenigstens einen Endes bewegbar sind.
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Fallen die jeweiligen Partikel in die Behandlungseinheit, so treffen sie dort bereits aufgrund ihrer erreichten Fallgeschwindigkeit auf die vorhandenen Wirkflächen, wobei dies definiert steuerbar ist, da je nach angelegter Saugkraft die jeweiligen Bewegungsbahnen der Partikel einstellbar sind. Der Spalt ist beispielsweise derart einstellbar, so dass die jeweiligen Wirkflächen zusammengenommen eine mahlende Wirkung im Sinne einer mechanischen Wechselwirkung mit den jeweiligen Partikeln entfalten.
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Beispielsweise ist der Spalt dadurch einstellbar, dass die Wirkflächen jeweils im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind und sich gegenüberliegend angeordnet sind, so dass die Partikel während eines Durchgangs durch den Spalt zumindest teilweise mit beiden Wirkflächen in Berührung kommen. Auch ist vorstellbar, dass der Spalt so einstellbar ist, so dass die Wirkflächen derart zueinander ausgerichtet sind, so dass sich eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Verjüngung des Spaltes in Richtung des wenigstens einen Endes einstellt. Jeweils ist eine mechanische Wechselwirkung gewährleistbar, welche zu der gewünschten Geometrieänderung führt. Die Überlagerung der mindestens zwei Kräfte führt dazu, dass die resultierende Kraft die Partikel entsprechend den physikalischen Grundprinzipien in vorteilhafter Weise gezielt in Richtung der jeweiligen Wirkflächen beschleunigt, so dass sich die gewünschte mechanische Wechselwirkung einstellt. Ein Spalt ist in seiner Ausformung im Sinne der vorgestellten Vorrichtung beispielsweise zumindest abschnittsweise gleichförmig ausgebildet. Auch sind unregelmäßige Formgebung für den sich einstellenden Spalt vorstellbar, solange die mechanische Wechselwirkung in gewünschter Weise bewirkbar ist.
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Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine bewegbare Wirkfläche im Wesentlichen kreisförmig um einen Mittelpunkt dieser Wirkfläche bewegbar ist und/oder wobei die Überführung von jeweiligen Metallpulverpartikeln von der Bereitstelleinheit in die Behandlungseinheit mittels einer Vibrationseinheit der Bereitstelleinheit zur benutzerdefinierten Bereitstellung einer Anregungsfrequenz auf die Bereitstelleinheit unterstützbar ist.
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Somit ist besonders einfach eine mahlende Wirkung zwischen den Wirkflächen einstellbar. Gelangt zudem Metallpulver in den Spalt zwischen den zwei Wirkflächen und unterliegt somit einer mechanischen Wechselwirkung mit diesen, so bewirken auftretende Zentrifugalkräfte in Abhängigkeit einer Intensität und Dauer der Drehbewegung, dass die jeweiligen Partikel nach außen beschleunigt werden, um letztendlich an wenigstens einem Ende des Spaltes diesen Bereich zwischen den Wirkflächen zu verlassen. Mit anderen Worten werden die Metallpulverpartikel insgesamt derart durch die Vorrichtung bewegt, so dass sich aufgrund der mechanischen Wechselwirkung eine gewünschte Geometrieänderung einstellt. Aus der Vorrichtung austretende Partikel sind somit anschließend überwiegend sphärisch ausgeformt und deshalb in anschließenden 3D-Druckvorrichtungen vorteilhaft verarbeitbar. Die sich überlagernden Kräfte und insbesondere auftretende Zentrifugalkräfte bewirken, dass die Metallpulverpartikel beziehungsweise allgemein das Metallpulver kontinuierlich von einem im Wesentlichen mittigen Bereich der Vorrichtung nach außen beförderbar sind, wobei sie der mechanischen Wechselwirkung ausgesetzt sind. Die anliegenden Saugkräfte können diesen Effekt entsprechend weiter beeinflussen und in benutzerdefinierter Form steuern. Beispielsweise ist hierzu eine zumindest teilweise umfängliche Absaugungsvorrichtung vorgesehen, welche in Kombination mit einem entsprechenden Auffangbehälter vorgesehen ist. Infolgedessen sind sphärische Pulverpartikel ausformbar, welche direkt anschließend beispielsweise in einem 3D-Druckverfahren einsetzbar sind. Es ist somit ein Abtransport des Pulvers radial nach außen durch auftretende Zentrifugalkräfte und zusätzlich durch Saugkräfte in der Vorrichtung bewirkbar. Die Vibrationseinheit der Bereitstelleinheit zur benutzerdefinierten Bereitstellung einer Anregungsfrequenz auf die Bereitstelleinheit ist beispielsweise stufenlos verstellbar ausgelegt, so dass je nach zu verarbeitenden Metallpulverpartikeln eine passende Anregungsfrequenz einstellbar ist. Durch die in die Bereitstelleinheit, beispielsweise am oberen Rand einer Wandung von dieser, eingeleiteten Vibrationen werden die einzelnen Metallpulverpartikel angeregt und werden auf diese Weise mittels einer benutzerdefinierten Beschleunigungskraft in Richtung Behandlungseinheit befördert. Die Vibrationseinheit der Bereitstelleinheit lässt sich auch für andere Ausführungsformen optional verwenden beziehungsweise kann als baulich getrennte Einheit im Zusammenhang mit anderen Ausgestaltungen in geeigneter Weise angeordnet werden.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass beide Wirkflächen relativ zur jeweils anderen Wirkfläche kreisförmig um einen jeweiligen Mittelpunkt der jeweiligen Wirkfläche bewegbar sind, wobei eine jeweilige gegensätzliche Drehbewegung der Wirkflächen vorgesehen ist oder eine jeweilige gleichgerichtete Drehbewegung relativ zur jeweils anderen Wirkfläche vorgesehen ist und/oder wobei eine im Wesentlichen synchrone Drehbewegung relativ zur jeweils anderen Wirkfläche vorgesehen ist oder wobei eine im Wesentlichen asynchrone Drehbewegung relativ zur jeweils anderen Wirkfläche vorgesehen ist.
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Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch effektiver erreichbar. Auch ist vorstellbar, dass jeweilige genannte Ausführungsformen seriell hintereinander im Sinne eines auswählbaren Programms in der Vorrichtung von einem Benutzer kombinierbar sind. Je nach gewünschtem Resultat oder je nachdem, wie das eingefüllte Metallpulver ausgeformt ist, sind somit gewünschte mechanische Wechselwirkungen bereitstellbar. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang auch der Spalt je nach vorgesehener Relativbewegungsabläufe der Wirkflächen zueinander einstellbar, um ein gewünschtes Ergebnis zu bewirken.
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Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine bewegbare Wirkfläche im Wesentlichen eine benutzerdefiniert bedingte Exzenterbewegung vollführt.
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Insbesondere gröbere Metallpartikel lassen sich somit mit einem vertretbaren zeitlichen Aufwand derart mechanisch behandeln, so dass eine gewünschte Geometrieänderung bewirkbar ist. Die Exzenterbewegung ist beispielsweise derart vorgesehen, so dass eine zusätzliche Beschleunigung der jeweiligen Metallpulverpartikel in der Vorrichtung bewirkbar ist. Zudem ist die vorgesehene Exzenterbewegung derart vorgesehen, so dass sich ein mahlender Effekt von dem eingeführten Pulver zwischen den Wirkflächen einstellt, so dass entsprechend eine gewünschte Geometrieänderung bewirkbar ist. Auch ist vorstellbar, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, eine jeweilige entsprechende Exzenterbewegung jeweiliger Wirkflächen relativ zueinander zu bewirken, so dass sich ein mahlender Effekt von dem eingeführten Pulver zwischen den Wirkflächen einstellt, so dass entsprechend eine gewünschte Geometrieänderung bewirkbar ist.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Bereitstelleinheit eine Beschleunigungseinheit zum benutzerdefinierten Beschleunigen der Metallpulverpartikel in Richtung der Behandlungseinheit umfasst und die an der Behandlungseinheit vorgesehenen Wirkflächen relativ zu einer Austrittsrichtung der aus der Beschleunigungseinheit austretenden Metallpulverpartikel benutzerdefiniert bewegbar sind, so dass eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel während eines jeweiligen Aufpralls der Metallpulverpartikel auf zumindest einen Teilbereich der Wirkflächen bewirkbar ist. Mittels der Beschleunigungseinheit, welche beispielsweise in Form einer Druckluftdüse oder dergleichen vorgesehen sein kann, sind die jeweiligen Metallpulverpartikel derart in Richtung Wirkflächen beschleunigbar, so dass eine mechanische Wechselwirkung der jeweiligen Partikel mit den Wirkflächen oder zumindest mit einem Teilbereich der Wirkflächen bewirkbar ist. Da die Wirkflächen sich zudem relativ zu der Austrittsrichtung bewegen, stellt sich eine vorteilhafte mechanische Wechselwirkung derart ein, so dass eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel während eines jeweiligen Aufpralls der Metallpulverpartikel auf zumindest einen Teilbereich der Wirkflächen bewirkbar ist. Die sich überlagernden Effekte führen dazu, dass etwa spratzig ausgeformte Metallpulverpartikel anschließend aufgrund der Geometrieänderung im Wesentlichen sphärisch ausgeformt sind. Je nachdem, mit welcher Intensität die Partikel in Richtung Wirkflächen beschleunigt werden, und je nachdem, auf welche Art und Weise die vorgesehene Bewegung der Wirkflächen vorgesehen ist, lässt sich entsprechend ein benutzerdefiniertes Ergebnis im Sinne der definierten Geometrieänderung erzielen.
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Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Behandlungseinheit oberhalb des Auffangbehälters der Vorrichtung angeordnet ist und der Auffangbehälter mittels einer Rückführungseinheit der Vorrichtung mit der Bereitstelleinheit koppelbar ist.
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In dem Auffangbehälter aufgefangene Partikel lassen sich somit mittels der Rückführungseinheit der Vorrichtung so oft wie nötig wieder in die Bereitstelleinheit befördern, so dass die Vorrichtung so lange den erläuterten Effekt ausübt, bis das gewünschte Resultat in Form des konditionierten Pulvers beziehungsweise der Metallpulverpartikel vorliegt. Der Auffangbehälter ist beispielsweise zusätzlich mit einer Absaugvorrichtung vorgesehen, um diesen Vorgang zusätzlich in geordneten Bahnen zu bewirken.
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Mittels der vorgestellten Vorrichtung ist es möglich, eine kostengünstige Konditionierung von Metallpulverpartikel zu gewährleisten. Somit ist die vorgestellte Vorrichtung mit Vorteil im Vorfeld eines jeglichen Formgebungsverfahrens verwendbar, in welchem ein gesondert konditioniertes Metallpulver eingesetzt wird.
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Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck;
- 2 eine weitere schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck;
- 3 eine weitere schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck;
- 4 eine weitere schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Behandlung von Metallpulverpartikeln für den 3D-Druck und
- 5 eine schematische Darstellung einer Einfüllvorrichtung für die Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Behandlung von Metallpulverpartikeln 12 für den 3D-Druck. Die Metallpulverpartikel 12 umfassen beispielsweise Eisen, Magnesium, Titan, Aluminium oder jegliches andere Metall. In einer dargestellten Bereitstelleinheit 14 sind Metallpulverpartikel 12 bereitgestellt, welche beispielsweise über einen nicht näher dargestellten wiederverschließbaren Öffnungsbereich einfüllbar sind. Diese zu behandelnden Metallpulverpartikel 12 weisen etwa eine im Wesentlichen spratzige Form auf. Die Bereitstelleinheit 14 ist, wie dargestellt, beispielsweise im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet, so dass bezogen auf die Bildebene von oben nachrückende Metallpulverpartikel 12 gemäß dem Schwerkraftprinzip weitere Partikel 12 nach unten drücken. Die dargestellte Bereitstelleinheit 14 kann in einer nicht näher dargestellten Ausführungsform um eine entsprechende Vibrationseinheit zur benutzerdefinierten Bereitstellung einer Anregungsfrequenz auf die Bereitstelleinheit ergänzt werden. Auf diese Weise kann ein Ausfließen der Metallpulverpartikel auf vorteilhafte Weise zusätzlich zu dem Schwerkraftprinzip mittels einer passenden Anregungsfrequenz (zum Beispiel in Form einer entsprechenden Vibration) unterstützt werden.
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Die Bereitstelleinheit 14 ist mit einer Behandlungseinheit 16 der Vorrichtung 10 koppelbar. In dieser schematischen Darstellung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Bereitstelleinheit 14 und die Behandlungseinheit 16 getrennt voneinander dargestellt. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform ist jedoch vorstellbar, dass die Bereitstelleinheit 14 mit der Behandlungseinheit 16 reversibel oder fest miteinander verbunden ist. Die in 1 dargestellte Variante erlaubt eine gewisse Bewegungsfreiheit der Behandlungseinheit 16, wobei die aus der Bereitstelleinheit 14 austretenden Metallpulverpartikel 12 gemäß dem Schwerkraftprinzip nach unten in die Behandlungseinheit 16 fallen.
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Die Behandlungseinheit 16 umfasst in dieser dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung 10 einen ersten und einen zweiten Mahlstein 18, 20, welche jeweils Wirkflächen 22 aufweisen. Der erste Mahlstein 18 weist eine Durchgangsöffnung 24 auf, welche auch als Durchgangsbohrung bezeichnet werden kann, über welche gemäß dem Schwerkraftprinzip austretende Metallpulverpartikel 12 in Richtung des zweiten Mahlsteins 20 fallen. Der zweite Mahlstein 20 befindet sich in einer Drehbewegung, welche durch einen ersten Bewegungspfeil 26 entgegensetzt dem Uhrzeigersinn angedeutet ist.
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Die jeweiligen Wirkflächen 22 der beiden Mahlsteine 18, 20 sind zueinander ausgerichtet, so dass zwischen ihnen ein benutzerdefiniert einstellbarer Spalt 28 einstellbar ist. Mit anderen Worten umfasst die Behandlungseinheit 16 Wirkflächen 22, welche zur mechanischen Wechselwirkung mit den zu behandelnden Metallpulverpartikeln 12 ausgelegt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gelangen die Metallpulverpartikel 12 über die Durchgangsöffnung 24 auf die Wirkfläche 22 des zweiten Mahlsteins 20, welcher sich in rotierender Bewegung befindet. Die aufliegenden Metallpulverpartikel 12 werden gemäß einwirkender Zentrifugalkräfte bezogen auf die Bildebene jeweils nach rechts oder links in Richtung einer jeweiligen Absaugvorrichtung 34 beschleunigt und gelangen somit in den Spalt 28 zwischen die beiden Mahlsteine 18, 20. Je nach benutzerdefinierter Einstellung dieses Spaltes 28 bewirken die sich einstellenden mechanischen Wechselwirkungen eine Geometrieveränderung der Metallpulverpartikel 12. An einem ersten und zweiten Endbereich 30, 32 des Spaltes 28 sind zudem jeweilige Absaugvorrichtungen 34 der Vorrichtung 10 vorgesehen, welche an jeweiligen Auffangbehältern 36 der Vorrichtung 10 angeordnet sind. In dieser lediglich stark vereinfachten Darstellung sind die jeweilige Absaugvorrichtungen 34 der Vorrichtung 10 von außen an die jeweiligen Auffangbehälter 36 der Vorrichtung 10 angeordnet. Es ist jedoch vorstellbar, dass diese jeweiligen Absaugvorrichtungen 34 in die jeweiligen Auffangbehälter 36 integriert vorgesehen sind, wobei eine Verortung an jeweiligen Seitenwänden und/oder in einem Bodenbereich und/oder einem Deckenbereich der jeweiligen Auffangbehälter 36 der Vorrichtung 10 vorstellbar ist. Die dargestellten Auffangbehälter 36 können auch umlaufend vorgesehen sein, so dass sie als eine zusammenhängende Einheit die Mahlsteine 18, 20 auf Höhe des Spaltes 28 umlaufend umgeben. Entsprechend sind die jeweiligen integrierten Absaugvorrichtungen 34 ebenfalls umlaufend vorsehbar. Mit anderen Worten sind separate Auffangbehälter 36 vorstellbar, welche aufgrund jeweiliger integrierter Absaugvorrichtungen 34 dann entsprechend die Partikel 12 in ihrer Richtung beeinflussen. Eine umlaufende Konstruktion hat den Vorteil, dass sämtliche Endbereiche des Spaltes 28 gleichermaßen als Ausgangsbereich für die bearbeiteten Metallpulverpartikel 12 verwendbar ist. Die Mahlsteine 18, 20 sind rotationssymmetrisch ausgelegt und ein sich einstellender Spalt 28, welcher ebenfalls rotationssymmetrisch ist, kann umlaufend eine entsprechende Anzahl von Endbereichen (inklusive der dargestellten ersten und zweiten Endbereiche) aufweisen. Insofern können die jeweiligen Mahlsteine 18, 20 auch als jeweilige Rotationskörper bezeichnet werden, wobei der sich zwischen ihnen einstellende Spalt 28 wenigstens ein Endbereich aufweist. Die Gesamtanzahl der Endbereiche ergeben sinngemäß einen umlaufenden Endbereich des Spaltes 28, welcher sich entsprechend zwischen den äußersten Randbereichen der Mahlsteine 18, 20 befindet.
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Eine anliegende Saugkraft bewirkt, dass sich überlagernd zu den Zentrifugalkräften eine resultierende Kraft für eine Beschleunigung der jeweiligen Metallpulverpartikel 12 von dem im Wesentlichen mittigen Bereich der Vorrichtung 10 jeweils zu einem äußeren Bereich der Vorrichtung 10 bewirkbar ist, wobei die jeweiligen Metallpulverpartikel 12 einer entsprechenden mechanischen Wechselwirkung mit den Wirkflächen 22 ausgesetzt sind, so dass eine gewünschte Geometrieänderung bewirkbar ist. Ein zweiter und dritter Bewegungspfeil 38, 40 deuten die aufgrund der resultierenden Kraft sich einstellenden Bewegungsabläufe der jeweiligen Metallpulverpartikel 12 an.
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Die jeweiligen Wirkflächen 22 der Mahlsteine 18, 20 sind beispielsweise mittels eines PVD-Verfahrens (PVD: Physical Vapour Deposition = Physikalische Gasphasenabscheidung) oder eines CVD-Verfahrens (CVD: Chemical Vapour Depostion = Chemische Gasphasenabscheidung) entsprechend hervorgebracht. Je nach gewünschtem Ergebnis sind entsprechende Wirkflächen 22 vorhersehbar. Auch ist vorstellbar, dass die jeweiligen Wirkflächen als gesonderte Komponente austauschbar oder zumindest teilweise austauschbar vorgesehen sind, so dass die Vorrichtung 10 auf einfachste Weise für unterschiedliche Zwecke rüstbar ist.
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Auch ist vorstellbar, dass die Wirkflächen 22 zuvor wärmebehandelt entsprechend für die anstehende Mahlaufgabe konditioniert sind, so dass ein gewünschtes Ergebnis hinsichtlich der Geometrieänderung bewirkbar ist. Auch mit Diamanten besetzte oder zumindest teilweise mit Diamanten oder vergleichbarem Material ausgestattete Wirkflächen 22 sind vorstellbar.
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Die Mahlsteine 18, 20 bewirken zum einen aufgrund ihrer vorhandenen Wirkflächen 22 eine gewünschte Geometrieänderung der Metallpulverpartikel 12. Ein untergeordneter Effekt stellt sich zudem aufgrund einer gegenseitigen Verformung der Partikel 12 untereinander ein, da diese Partikel 12, wenn sie sich im Spalt 28 befinden, sich auch gegenseitig mechanisch beeinflussen.
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Insofern zeigt 1 eine Vorrichtung 10 zur Behandlung von Metallpulverpartikeln 12 für den 3D-Druck umfassend eine Bereitstelleinheit 14 zur Aufnahme von zu behandelnden Metallpulverpartikeln 12 und eine mit der Bereitstelleinheit 14 koppelbare Behandlungseinheit 16 zur benutzerdefinierten Behandlung der bereitgestellten Metallpulverpartikel 12. Die Behandlungseinheit 16 umfasst entsprechend Wirkflächen 22, welche zur mechanischen Wechselwirkung mit den zu behandelnden Metallpulverpartikeln 12 ausgelegt sind, wobei jeweilige Metallpulverpartikel 12 durch mindestens zwei sich unterscheidende und auf sie wirkende Kräfte derart relativ zu den Wirkflächen 22 beschleunigbar sind, so dass eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel 12 bewirkbar ist.
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Dabei sind die oben in der Bereitstelleinheit 14 bereitgestellten Metallpulverpartikel 12 im Wesentlichen von einer spratzigen Ausformung und die an den jeweiligen Endbereichen 30, 32 austretenden Metallpulverpartikel 12 im Wesentlichen von einer sphärischen Ausformung.
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In dieser Variante der Vorrichtung 10 sind die Metallpulverpartikel 12 formbar, indem sie zwischen zwei im Wesentlichen planen, parallel zueinander orientierten Wirkflächen 22 benutzerdefiniert führbar sind. Hierfür wird das spratzige Pulver über einen Trichter zwischen zwei planen, parallel zueinander orientierten Wirkflächen 22 platziert, die eine Relativbewegung zueinander ausführen. Der erste Mahlstein 18 weist hierfür eine Durchgangsöffnung 24 (Durchgangsbohrung) im Zentrum auf, durch die das Pulver in den Wirkbereich fließen kann. Über Zentrifugalkräfte wird das Pulver kontinuierlich nach außen befördert und beispielsweise von einer umfänglichen Absaugungsvorrichtung 34 von einem Auffangbehälter 36 aufgefangen. Infolgedessen werden sphärische Pulverpartikel ausgeformt, die anschließend direkt einsetzbar sind. Diese Vorrichtung 10 ermöglicht es somit, kostengünstigeres spratziges Pulver einzukaufen und dieses intern zu konditionieren.
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung 10 zur Behandlung von Metallpulverpartikeln 12 für den 3D-Druck. Die Metallpulverpartikel 12 umfassen beispielsweise Eisen, Magnesium, Titan, Aluminium oder jegliches andere Metall. In einer dargestellten Bereitstelleinheit 14 sind Metallpulverpartikel 12 bereitgestellt, welche beispielsweise über einen nicht näher dargestellten wiederverschließbaren Öffnungsbereich einfüllbar sind. Diese zu behandelnden Metallpulverpartikel 12 weisen etwa eine im Wesentlichen spratzige Form auf. Die Bereitstelleinheit 14 ist wie dargestellt beispielsweise im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet, so dass bezogen auf die Bildebene von oben nachrückende Metallpulverpartikel 12 gemäß dem Schwerkraftprinzip weitere Partikel 12 nach unten drücken. Die dargestellte Bereitstelleinheit 14 kann in einer nicht näher dargestellten Ausführungsform um eine entsprechende Vibrationseinheit zur benutzerdefinierten Bereitstellung einer Anregungsfrequenz auf die Bereitstelleinheit ergänzt werden. Auf diese Weise kann ein Ausfließen der Metallpulverpartikel auf vorteilhafte Weise zusätzlich zu dem Schwerkraftprinzip mittels einer passenden Anregungsfrequenz (zum Beispiel in Form einer entsprechenden Vibration) unterstützt werden. Die Bereitstelleinheit 14 ist mit einer Behandlungseinheit 16 der Vorrichtung 10 koppelbar. In dieser schematischen Darstellung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Bereitstelleinheit 14 und die Behandlungseinheit 16 getrennt voneinander dargestellt.
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Die Behandlungseinheit 16 umfasst in dieser dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung 10 einen ersten und einen zweiten Mahlstein 18, 20, welche jeweils Wirkflächen 22 aufweisen.
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In dieser dargestellten Ausführungsform ist der zweite Mahlstein 20 ausgelegt, eine Exzenterbewegung zu vollführen. Hierfür ist eine dargestellte Antriebseinheit 42 mittels einer Kopplungseinheit 44 mit dem zweiten Mahlstein 20 gekoppelt, so dass benutzerdefiniert eine Exzenterbewegung im Sinne des dargestellten vierten Bewegungspfeils 46 bewirkbar ist. Ein sich einstellender Spalt 28 zwischen dem ersten und zweiten Mahlstein 18, 20 ist dabei so einstellbar, so dass die Wirkflächen 22 derart zueinander ausgerichtet sind, so dass sich eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Verjüngung des Spaltes 28 in Richtung des unteren Endabschnittes 48 (bezogen auf die Bildebene) einstellt. Insbesondere in diesem unteren Endabschnitt 48 ist die vorgesehene mechanische Wechselwirkung der Metallpulverpartikel 12 mit den Wirkflächen 22 bewirkbar. Unterhalb dieses unteren Endabschnitts 48 ist zudem eine Absaugvorrichtung 34 der Vorrichtung 10 vorgesehen, welche an einem Auffangbehälter 36 der Vorrichtung 10 angeordnet ist. In dieser lediglich stark vereinfachten Darstellung ist die Absaugvorrichtung 34 der Vorrichtung 10 von außen an den Auffangbehälter 36 der Vorrichtung 10 angeordnet. Es ist jedoch vorstellbar, dass diese Absaugvorrichtung 34 in den Auffangbehälter 36 integriert vorgesehen ist, wobei eine Verortung an jeweiligen Seitenwänden und/oder in einem Bodenbereich und/oder einem Deckenbereich des Auffangbehälters 36 der Vorrichtung 10 vorstellbar ist. Eine anliegende Saugkraft bewirkt, dass sich überlagernd zu den Beschleunigungskräften und/oder der Gravitationskraft eine resultierende Kraft für eine Beschleunigung der jeweiligen Metallpulverpartikel 12 von dem im Wesentlichen oberen Bereich der Vorrichtung 10 jeweils zu einem unteren Bereich der Vorrichtung 10 bewirkbar ist, wobei die jeweiligen Metallpulverpartikel 12 dabei einer entsprechenden mechanischen Wechselwirkung mit den Wirkflächen 22 ausgesetzt sind, so dass eine gewünschte Geometrieänderung bewirkbar ist.
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Mit anderen Worten führt mindestens einer der beiden Mahlsteine 18, 20 eine exzentrische Bewegung aus. Zwischen den Mahlsteinen 18, 20 werden dabei letztendlich die Partikel 12 sphärisch ausgeformt. Über die vorliegende Schwerkraft werden dabei die Partikel 12 in Richtung des sich reduzierenden Spalts 28 zwischen die Wirkflächen 22 beziehungsweise zwischen die Mahlsteine 18, 20 geleitet. Hierbei werden die Partikel 12 mit abnehmendem Spalt 28 zunehmend kleiner sphärisch ausgeformt. Über verschiedene Spaltmaße ist darüber hinaus eine Sortierung der Partikelgrößen möglich. Nachdem die Partikel 12 den Spalt 28 am unteren Ende verlassen, werden diese von dem Auffangbehälter 36 mit integrierter Absaugvorrichtung 34 aufgefangen.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung 10 zur Behandlung von Metallpulverpartikeln 12 für den 3D-Druck. Die Metallpulverpartikel 12 umfassen beispielsweise Eisen, Magnesium, Titan, Aluminium oder jegliches andere Metall. In einer dargestellten Bereitstelleinheit 14 sind Metallpulverpartikel 12 bereitgestellt, welche beispielsweise über einen nicht näher dargestellten wiederverschließbaren Öffnungsbereich einfüllbar sind. Diese zu behandelnden Metallpulverpartikel 12 weisen etwa eine im Wesentlichen spratzige Form auf. Die Bereitstelleinheit 14 ist, wie dargestellt, beispielsweise im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet, so dass bezogen auf die Bildebene von oben nachrückende Metallpulverpartikel 12 gemäß dem Schwerkraftprinzip weitere Partikel 12 nach unten drücken. Die dargestellte Bereitstelleinheit 14 kann in einer nicht näher dargestellten Ausführungsform um eine entsprechende Vibrationseinheit zur benutzerdefinierten Bereitstellung einer Anregungsfrequenz auf die Bereitstelleinheit ergänzt werden. Auf diese Weise kann ein Ausfließen der Metallpulverpartikel auf vorteilhafte Weise zusätzlich zu dem Schwerkraftprinzip mittels einer passenden Anregungsfrequenz (zum Beispiel in Form einer entsprechenden Vibration) unterstützt werden. Die Bereitstelleinheit 14 ist mit einer Behandlungseinheit 16 der Vorrichtung 10 koppelbar. In dieser schematischen Darstellung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Bereitstelleinheit 14 und die Behandlungseinheit 16 getrennt voneinander dargestellt.
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Die Behandlungseinheit 16 ist in dieser dargestellten Ausführungsvariante im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet vorgesehen, wobei sich ein erster Mahlstein 18 in einem Innenbereich 50 von einem zweiten Mahlstein 20 befindet. Beide Mahlsteine 18, 20 weisen jeweilige Wirkflächen 22 auf, welche zueinander ausgerichtet sind. Die beiden Mahlsteine 18, 20 sind dabei so dimensioniert, so dass sich zwischen ihnen ein Spalt 28 einstellt, welcher sich bezogen auf die Bildebene nach unten verjüngt. Der erste Mahlstein 18 ist rotierbar in dem zweiten Mahlstein 20 gelagert, so dass eine drehende Bewegung bewirkbar ist. Der erste und zweite Mahlstein 18, 20 können auch als erste und zweite konische Trommel bezeichnet werden.
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Diese drehende Bewegung des ersten Mahlsteins 18 in dem zweiten Mahlstein 20 bewirkt die sich einstellenden mechanischen Wechselwirkungen zwischen den jeweiligen Metallpulverpartikeln 12 und den Wirkflächen 22, so dass eine gewünschte Geometrieänderung der jeweiligen Metallpulverpartikel 12 bewirkbar ist. Gemäß dem Schwerkraftprinzip drückt nachsackendes Metallpulver die bereits eingefüllten Metallpulverpartikel 12 in den sich verjüngenden Spalt 28, so dass sich ein mahlender Effekt einstellt und die Metallpulverpartikel 12 unterhalb der Behandlungseinheit 16 diese mit einer veränderten Geometrieform verlassen. In dieser Variante fallen die behandelten Metallpulverpartikel 12 in einen Auffangbehälter 36, welcher mit einer Absaugvorrichtung 34 ausgestattet ist. In dieser lediglich stark vereinfachten Darstellung ist die Absaugvorrichtung 34 der Vorrichtung 10 von außen an den Auffangbehälter 36 der Vorrichtung 10 angeordnet. Es ist jedoch vorstellbar, dass diese Absaugvorrichtung 34 in den Auffangbehälter 36 integriert vorgesehen ist, wobei eine Verortung an jeweiligen Seitenwänden und/oder in einem Bodenbereich und/oder einem Deckenbereich des Auffangbehälters 36 der Vorrichtung 10 vorstellbar ist. Eine anliegende Saugkraft bewirkt, dass sich überlagernd zu den Beschleunigungskräften und/oder der Gravitationskraft eine resultierende Kraft für eine Beschleunigung der jeweiligen Metallpulverpartikel 12 von dem im Wesentlichen oberen Bereich der Vorrichtung 10 jeweils zu einem unteren Bereich der Vorrichtung 10 bewirkbar ist, wobei die jeweiligen Metallpulverpartikel 12 dabei einer entsprechenden mechanischen Wechselwirkung zwischen den Wirkflächen 22 ausgesetzt sind, so dass eine gewünschte Geometrieänderung bewirkbar ist.
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Die jeweiligen Mahlsteine 18, 20 sind entsprechend konisch ausgeformt, wobei in deren Spalt 28 die spratzig ausgeformten Partikel 12 über einen Trichter eingeführt werden. Über eine Rotationsbewegung mindestens von einem der Mahlsteine 18, 20, welche in dieser Variante auch als Trommel bezeichnet werden können, erfolgt die Konditionierung hin zu sphärischen Partikeln 12. Über den sich verjüngenden Spalt 28 zwischen den konischen Trommeln werden die Partikel zunehmend sphärisch ausgeformt. Hierbei bewegen sich die Partikel aufgrund der wirkenden Schwerkraft hin zum Auslass. Über das Spaltmaß kann zudem eine gezielte Partikelgröße herausgefiltert werden. Nachdem die Partikel den Auslass passiert haben, werden diese von dem Auffangbehälter 36 mit integrierter Absaugvorrichtung 34 aufgefangen.
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4 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung 10 zur Behandlung von Metallpulverpartikeln 12 für den 3D-Druck. Dabei ist die Vorrichtung 10 mit einer Bereitstelleinheit 14, welche eine Beschleunigungseinheit 52 umfasst, dargestellt. Mittels der Beschleunigungseinheit 52 sind in der Bereitstelleinheit 14 bereitgestellte Metallpulverpartikel 12 in Richtung einer Behandlungseinheit 16 der Vorrichtung 10 benutzerdefiniert beschleunigbar. Die Beschleunigungseinheit 52 ist beispielsweise in Form einer Druckluftdüse vorgesehen. Die Behandlungseinheit 16 weist Wirkflächen 22 auf, welche auf einer im Wesentlichen kreisförmigen Scheibe auf einer der Beschleunigungseinheit 52 zugewandten Seite vorgesehen sind. Die Behandlungseinheit 16 ist dabei drehend um eine Mittelachse ausgelegt, wobei ein fünfter Bewegungspfeil 54 die Bewegung im Uhrzeigersinn andeutet. Die aus der Beschleunigungseinheit 52 austretenden Metallpulverpartikel 12 treffen in einer Aufprallzone 56 der Wirkflächen 22 von der Behandlungseinheit 16 auf.
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Während des Aufprallvorgangs der Metallpulverpartikel 12 auf die Wirkfläche 22 in der Aufprallzone 56 werden spratzig ausgeformte Metallpulverpartikel 12 aufgrund von sich überlagernden Vorgängen geometrisch derart verändert, so dass die Metallpulverpartikel 12 anschließend im Wesentlichen eine sphärische Formgebung aufweisen. Mit anderen Worten werden spratzig ausgeformte Partikel 12 mit einem definierten Luftstrom im Sinne eines sechsten Bewegungspfeils 58 auf eine Stirnfläche mit entsprechenden Wirkflächen 22 einer rotierenden Scheibe von einer Behandlungseinheit 16 benutzerdefiniert beschleunigt. Je nach Intensität des Luftstroms und Drehgeschwindigkeit der Scheibe sind entsprechend Geometrieänderungen der Metallpulverpartikel 12 bewirkbar. Dabei werden auftreffende Partikel 12 über die rotierende Scheibe in Rotation versetzt und formen sich sphärisch aus. Das auftreffende Metallpulver wird anschließend durch einen Auffangbehälter 36 mit integrierter Absaugvorrichtung 34 aufgefangen. Von dem Auffangbehälter 36 sind bereits behandelte Metallpulverpartikel 12 über eine Rückführungseinheit 60 der Vorrichtung 10 zur Bereitstelleinheit 14 rückführbar, so dass die gleichen Metallpulverpartikel 12 diesen Zyklus so lange durchlaufen können, bis sich eine gewünschte Geometrieänderung einstellt. Mit anderen Worten ist dieser Prozess mittels der Vorrichtung 10 gemäß dieser Variante so lange durchführbar, bis eine gewünschte Sphärizität der Metallpulverpartikel 12 erreichbar ist. Auf diese Weise ist beispielsweise ein Recycling von bereits gebrauchtem Metallpulver durchführbar, wobei diese Vorrichtung 10 dann als eine Art Aufbereitungsanlage anzusehen ist.
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Auch ist somit ein integrierter Sortierungsprozess durchführbar, wobei je nach Anzahl der Durchläufe das Metallpulver entsprechend ausgeschleust wird.
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Insofern ist in 4 eine Vorrichtung 10 in einer besonderen Ausführungsform dargestellt, welche die Bereitstelleinheit 14 in Verbindung mit einer zugehörigen Beschleunigungseinheit 52 zeigt. Die Beschleunigungseinheit 52 ist dabei ausgelegt, Metallpulverpartikel 12 in Richtung der Behandlungseinheit 16 benutzerdefiniert zu beschleunigen. Dabei sind die beschleunigten Metallpulverpartikel 12 in Richtung der Behandlungseinheit 16 bewegbar. Die an der Behandlungseinheit 16 vorgesehenen Wirkflächen 22 sind dabei relativ zu einer Austrittsrichtung der aus der Beschleunigungseinheit 52 austretenden Metallpulverpartikel 12 benutzerdefiniert bewegbar, so dass eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel 12 während eines jeweiligen Aufpralls der Metallpulverpartikel 12 auf zumindest einen Teilbereich der Wirkflächen 22 bewirkbar ist. Die Behandlungseinheit 16 ist dabei oberhalb des Auffangbehälters 36 der Vorrichtung 10 angeordnet und der Auffangbehälter 36 ist mittels einer Rückführungseinheit 60 der Vorrichtung 10 mit der Bereitstelleinheit 14 koppelbar.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Einfüllvorrichtung 62 für die Verwendung mit einer Vorrichtung 10 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9. Dabei ist insbesondere ein Mischbehälter 64 dieser Einfüllvorrichtung 62 dargestellt. Dieser Mischbehälter 64 ist ausgelegt, Metallpulverpartikel 12 (wie dargestellt) aufzunehmen. Insbesondere ist vorgesehen, dass spratzige Metallpulverpartikel 12 über eine nicht näher dargestellte Öffnung in einen Innenbereich 66 des Mischbehälters 64 einfüllbar sind. Die Einfüllvorrichtung 62 umfasst dabei eine nicht näher dargestellte Kopplungseinheit, mittels welcher die Einfüllvorrichtung 62 mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten Bereitstelleinheit der Vorrichtung 10 koppelbar ist, wobei der Mischbehälter 64 mittels der Kopplungseinheit um wenigstens eine Rotationsachse des Mischbehälters 64 benutzerdefiniert bewegbar ist, so dass zumindest teilweise eine Geometrieänderung der jeweiligen zu behandelnden Metallpulverpartikel 12 bewirkbar ist. In der vorliegenden 5 sind beispielhaft drei mögliche Rotationsachsen 68, 70, 72 mit jeweiligen zugehörigen Bewegungspfeilen dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich, die Partikel 12 während einer jeweiligen Rotation durch gegenseitiges Aufprallen und Interagieren zumindest teilweise sphärisch auszuformen. Hierbei werden die Partikel 12 in dem rotierenden Mischbehälter 64 bei einer benutzerdefiniert einstellbaren Mischdauer und Beschleunigung konditioniert. Beispielsweise ist dabei ein jeweiliges Mischsteuerprogramm vorgesehen. Je nachdem, welches Resultat erreicht werden soll, ist dann ein jeweiliges Mischsteuerprogramm vorgesehen. Das auf diese Weise vorkonditionierte Metallpulver kann anschließend zur weiteren Behandlung in die Vorrichtung 10 überführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Metallpulverpartikel
- 14
- Bereitstelleinheit
- 16
- Behandlungseinheit
- 18
- erster Mahlstein
- 20
- zweiter Mahlstein
- 22
- Wirkfläche
- 24
- Durchgangsöffnung
- 26
- erster Bewegungspfeil
- 28
- Spalt
- 30
- erster Endbereich
- 32
- zweiter Endbereich
- 34
- Absaugvorrichtung
- 36
- Auffangbehälter
- 38
- zweiter Bewegungspfeil
- 40
- dritter Bewegungspfeil
- 42
- Antriebseinheit
- 44
- Kopplungseinheit
- 46
- vierter Bewegungspfeil
- 48
- unterer Endabschnitt
- 50
- Innenbereich
- 52
- Beschleunigungseinheit
- 54
- fünfter Bewegungspfeil
- 56
- Aufprallzone
- 58
- sechster Bewegungspfeil
- 60
- Rückführungseinheit
- 62
- Einfüllvorrichtung
- 64
- Mischbehälter
- 66
- Innenbereich
- 68
- erste Rotationsachse
- 70
- zweite Rotationsachse
- 72
- dritte Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018206236 A1 [0005]
