DE102021214436A1

DE102021214436A1 - Schrägbettdruckvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung

Info

Publication number: DE102021214436A1
Application number: DE102021214436.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Findeisen; Damian Kowoll; Matthias Bartels
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, umfassend einen Prozessraum (2) und eine Abdichteinheit (15), die so angeordnet ist, dass sie den Prozessraum (2) in einen ersten Teilraum (16) und einen zweiten Teilraum (17) quer zu einer Vorschubrichtung (5) der Schrägbettdruckvorrichtung (1) unterteilt, so dass der erste Teilraum (16) pulverförmiges Material (11) sowie Inertgas zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes aufnehmen kann und in ersten Teilraum (16) bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials (11) zwecks Herstellung des mindesten einen Gegenstandes verbunden werden können, wobei die Schrägbettdruckvorrichtung (1) derart eingerichtet ist, dass entlang der Vorschubrichtung (5) eine Relativbewegung zwischen der Abdichteinheit (15) und einer Produktionseinheit der Schrägbettdruckvorrichtung (1) innerhalb des Prozessraumes (2) ausführbar ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Schrägbettdruckvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrägbettdruckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung sowie ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Schrägbettdruckvorrichtung.
Bei der Herstellung von Gegenständen oder Teilen von Gegenständen mittels generativer bzw. additiver Herstellungsverfahren wird der herzustellende Gegenstand schichtweise aus einem formlosen, beziehungsweise pulverförmigen, Material aufgebaut. In einer jeweiligen Schicht wird zwecks Verfestigung bereichsweise Bindemittel oder thermische Energie eingebracht. Danach wird das vorhandene pulverförmige Material, das nicht verfestigt wurde, entfernt.
Um die Produktivität derartiger Verfahren zu erhöhen, stehen zunehmend kontinuierliche Prozesskonzepte im Mittelpunkt der technischen Entwicklung. Die herzustellenden Gegenstände sollen die vorgesehenen Produktionsschritte überwiegend automatisiert durchlaufen, wobei der jeweilige Transport zu den einzelnen Bearbeitungsstationen kontinuierlich durch entsprechend automatisierte Transporteinrichtungen erfolgen soll.
1 veranschaulicht eine herkömmliche Schrägbettdruckvorrichtung 1 zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand, der mit einem üblichen Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung hergestellt wird. Die Schrägbettdruckvorrichtung 1 umfasst einen Prozessraum 2. Der Prozessraum 2 ist in Form eines rechteckigen Pulvertunnels 3 ausgebildet. Die Schrägbettdruckvorrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 4 auf, die als Förderband ausgebildet ist und sich in Vorschubrichtung 5 bewegt. Das Förderband wird über zwei Rollen 27 umgelenkt. Die Vorschubrichtung 5 entspricht Längsrichtung des Prozessraums 2. Die Fördereinrichtung 4 definiert eine Aufbringungsebene 22 und dient zur Aufnahme von pulverförmigem Material 11 auf der Aufbringungsebene 22.
Die Schrägbettdruckvorrichtung 1 umfasst eine Trägerplattenvorrichtung 6. Die Trägerplattenvorrichtung 6 umfasst eine Trägereinheit 7. An diese Trägerplattenvorrichtung 6 schließt sich der Prozessraum 2 an. Auf der Trägereinheit 7 kann ein umlaufendes Trägerdichtungselement 8 vorgesehen sein, sodass der Prozessraum 2 in diesem Bereich abgedichtet werden kann. Das umlaufende Trägerdichtungselement 8 ist dabei auf einer Seite 9 von der Trägereinheit 7 angeordnet. In der Trägereinheit 7 ist eine erste Öffnung 10. Die erste Öffnung 10 ist im Wesentlichen rechteckig ausgeführt. Die erste Öffnung 10 bildet einen Eingang des Prozessraums 2. Das pulverförmige Material 11 kann als Pulverbett 13 durch die erste Öffnung 10 mittels einer Beschichtungsvorrichtung eingebracht werden, die in der Figur nicht dargestellt ist. Auf der Trägereinheit 7 ist zudem eine zweite Öffnung 12, welche bezogen auf die Bildebene oberhalb der ersten Öffnung 10 vorgesehen ist. Die zweite Öffnung 12 ist dabei schlitzförmig und ausgelegt, überschüssiges pulverförmiges Material 11 in Richtung des Pulverbetts 13 durchzulassen. Diese zweite Öffnung 12 kann auch als Pulverabführung bezeichnet werden. In Vorschubrichtung beziehungsweise in Längsrichtung und auf jeweiligen Seitenbereichen der Trägereinheit 7 sind jeweilige Linearachsenelemente 33 dargestellt, welche als Führung für die nicht in den Figuren dargestellte Beschichtungsvorrichtung dienen können.
Insbesondere beim additiven Lasersintern ist eine Inertgasatmosphäre erforderlich, um Explosionsgefahren und die Oxidation des pulverförmigen Materials 11 während des Fertigungsverfahrens zu verhindern. Diese Atmosphäre ist in der Regel in dem gesamten Prozessraum 2 vorhanden. Bei konventionellen Druckern wird daher der Prozessraum 2 vor Druckbeginn vollständig mit Inertgas, z. B. Stickstoff, geflutet. In der kontinuierlich arbeitenden Schrägbettdruckvorrichtung 1 ist der Prozessraum 2 sehr groß, beispielsweise mehrere Kubikmeter. Innerhalb dieses Prozessraumes 2 gibt es zahlreiche Öffnungen durch die Fördereinrichtung 4 und damit Leckagen. Eine Gasabdichtung gegen bewegte Gegenstände oder Bauteile ist sehr schwierig. Es ist daher mit einem erheblichen Verlust an Inertgas zu rechnen. Der Pfad des Inertgases ist durch die Pfeile 14 dargestellt. Während des regulären Betriebs der Schrägbettdruckvorrichtung 1 wird die Dichtheit durch das pulverförmige Material 11 gewährleistet. Beim Anfahren der Schrägbettdruckvorrichtung 1 befindet sich dieses pulverförmige Material 11 jedoch noch nicht im Prozessraum 2 und die Dichtwirkung kann nicht erreicht werden. So würde beim Anfahren der Anlage der Stickstoff aus der Laserkammer, die nicht in den Figuren dargestellt ist, über den noch nicht gefüllten Pulvertunnel 3 entweichen.
Die DE 10 2007 033 434 A1 offenbart eine Fertigungsanlage für den Einsatz in einem additiven Fertigungsverfahren sowie eine Trägerplattenvorrichtung, einen Stützkörper und eine Dichtungsvorrichtung, welche in einer solchen Fertigungsanlage einsetzbar sind. Die Fertigungsanlage und die für diese Fertigungsanlage vorgestellten Komponenten ermöglichen, dass eine mit Gas befüllte Prozesskammer gut abgedichtet betrieben werden kann. Zudem begünstigt der vorgestellte Stützkörper nicht nur eine zusätzliche Abdichtung, sondern auch eine gleichmäßige Mobilisierung des eingesetzten Fertigungsmaterials, insbesondere in dem unmittelbaren Prozessbereich selbst.
Die US 2020/0398491 A1 offenbart ein Verfahren zum Ändern des Gasgehalts einer Vorrichtung, die eine erste Kammer aufweist. Das Verfahren weist auf: Anordnen der Vorrichtung in einer ersten Konfiguration, wobei die erste Kammer ein erstes Innenvolumen aufweist, Bereitstellen eines Stroms eines ersten Gases in die erste Kammer, so dass der Gasgehalt der ersten Kammer zumindest teilweise verändert wird, und Überführen der Vorrichtung von der ersten Konfiguration in eine zweite Konfiguration, wobei die erste Kammer ein zweites Innenvolumen aufweist, das größer ist als das erste Innenvolumen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schrägbettdruckvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung zur Verfügung zu stellen, mit denen die Herstellung von Gegenständen in effizienter sowie kostengünstiger Weise ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schrägbettdruckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Schrägbettdruckvorrichtung werden in den Unteransprüchen 2-8 aufgezeigt. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist in Unteranspruch 10 aufgezeigt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Schrägbettdruckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung bereitgestellt. Die Schrägbettdruckvorrichtung umfasst einen Prozessraum und eine Abdichteinheit, die so angeordnet ist, dass sie den Prozessraum in einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum quer zu einer Vorschubrichtung der Schrägbettdruckvorrichtung unterteilt, so dass der erste Teilraum pulverförmiges Material sowie Inertgas zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes aufnehmen kann und im ersten Teilraum bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials zwecks Herstellung des mindesten einen Gegenstandes verbunden werden können. Dabei ist die Schrägbettdruckvorrichtung derart eingerichtet, dass entlang der Vorschubrichtung eine Relativbewegung zwischen der Abdichteinheit und einer Produktionseinheit der Schrägbettdruckvorrichtung innerhalb des Prozessraumes ausführbar ist. Der Prozessraum wird mittels der Abdichteinheit so unterteilt, dass ein erster und ein zweiter Teilraum entlang der Vorschubrichtung gebildet ist, die entlang der Vorschubrichtung hintereinander angeordnet sind.
Ein pulverförmiges Material im Sinne der Erfindung ist ein formloses Material, z. B. ein Pulver oder ein Schüttgut, das im Wesentlichen aus kleineren Partikeln zusammengesetzt ist, wie zum Beispiel Sand oder ein Metallpulver. Die Produktionseinheit umfasst zumindest eine Materialausgabeeinheit.
Das pulverförmige Material wird mittels der Materialausgabeeinheit im Prozessraum der Schrägbettdruckvorrichtung auf eine Fördereinrichtung ausgetragen, die eine Aufbringungsebene definiert. Die Fördereinrichtung dient dazu, das ausgebrachte pulverförmige Material zu tragen bzw. abzustützen und zu transportieren. Die Fördereinrichtung kann eine Plattform sein, an der ein Schichtaufbau aus pulverförmigem Material als ein Pulverbett erzeugt wird.
Durch pulverbettbasierte generative Fertigung wird im Prozessraum aus dem Schichtaufbau mindestens ein Gegenstand aus dem pulverförmigen Material schichtweise hergestellt.
Es können verschiedene generative Fertigungsverfahren wie etwa Stereolithografie, Laserstrahlschmelzen, Lasersintern, Elektronenstrahlschmelzen, Fused Layer Modelling und Digital Light Processing zum Einsatz kommen, die unterschiedliche pulverförmige Materialien verarbeiten können und die somit auch für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.
Zumindest an die Oberfläche des pulverförmigen Materials kann ein Verfestigungsmittel aufgebracht werden, so dass bereichsweise die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts zwecks Herstellung wenigstens eines ersten Gegenstandes verstärkt wird. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass das Verfestigungsmittel teilweise in das pulverförmige Material eindringt.
Ein Verfestigungsmittel kann im Kontext pulverbettbasierter generativer Fertigung, insbesondere beim Binder-Jetting-Verfahren, auch als Binder bezeichnet werden. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikeln des pulverförmigen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Gegenstands ausgebildet werden soll.
Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels der Materialverstärkungseinheit bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des pulverförmigen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das pulverförmige Material in dem Prozessraum bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Gegenstandes durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.
Gemäß der erfindungsgemäßen Schrägbettdruckvorrichtung ist die Abdichteinheit derart angeordnet, dass sie den Prozessraum in einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum quer zu einer Vorschubrichtung der Schrägbettdruckvorrichtung unterteilt. Mit anderen Worten teilt die Abdichteinheit den Prozessraum in zwei Bereiche auf. Der erste Teilraum ist der Seite des Prozessraumes der Schrägbettdruckeinrichtung zugeordnet, die schräg zur Fördereinrichtung angeordnet ist. Der erste Teilraum kann pulverförmiges Material sowie Inertgas zur Herstellung des mindestens einen Gegenstands aufnehmen. Insbesondere zu Beginn des Druckvorgangs ist der erste Teilraum wesentlich kleiner als der gesamte Prozessraum selbst. Dies hat den Vorteil, dass zu Beginn des Druckes ein kleines Volumen entsprechend dem ersten Teilraum mit Inertgas geflutet werden kann und in diesem ersten Teilraum pulverförmiges Material eingebracht werden und der mindestens eine Gegenstand gedruckt werden kann. Dadurch kann schon mit sehr geringen Mengen des pulverförmigen Materials sowie des Intergases ein Druckvorgang gestartet werden.
Die Schrägbettdruckvorrichtung ist derart eingerichtet, dass entlang der Vorschubrichtung eine Relativbewegung zwischen der Abdichteinheit und der Produktionseinheit, zum Beispiel der Materialausgabeeinheit und der Materialverstärkungseinheit, der Schrägbettdruckvorrichtung innerhalb des Prozessraumes ausführbar ist. Dies ermöglicht die kontinuierliche Zugabe von pulverförmigem Material, sowie auch gegebenenfalls weiteren Inertgases, um den Druckprozess kontinuierlich fortsetzen zu können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schrägbettdruckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Abdichteinheit eine Dichtungseinrichtung umfasst, mit der der erste Teilraum im Wesentlichen und gegebenenfalls vollständig gasdicht abdichtbar ist. Die Dichtungseinrichtung kann ein umlaufendes Dichtelement umfassen, das auf einer dem ersten Teilraum zugewandten Seite der Abdichteinheit angeordnet und geeignet ist, den ersten Teilraum gasdicht abzudichten. Alternativ kann das umlaufende Dichtelement auf einer dem ersten Teilraum gegenüberliegenden zweiten Teilraum zugewandten Seite angeordnet sein und geeignet sein, den ersten Teilraum gasdicht abzudichten. Es ist ferner möglich, dass die Dichtungseinrichtung zwei umlaufende oder teilweise umlaufende Dichtelemente umfasst, die jeweils an der dem ersten Teilraum zugewandten Seite und an der dem zweiten Teilraum zugewandten Seite derart angeordnet sind, dass die den ersten Teilraum gasdicht abdichten. Somit kann an dieser Stelle eine noch zuverlässigere abdichtende Wirkung erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schrägbettdruckvorrichtung kann die Abdichteinheit zumindest bereichsweise aus Aluminium gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Abdichteinheit ein geringes Gewicht hat, was die Bewegung der Abdichteinheit erheblich erleichtert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schrägbettdruckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Schrägbettdruckvorrichtung wenigstes eine Fördereinrichtung zur Realisierung der Relativbewegung zwischen Abdichteinheit und Produktionseinheit aufweist, die zur Aufnahme von pulverförmigem Material sowie der Abdichteinheit auf einer Aufbringungsebene dient. Die Aufbringungsebene ist eine Ebene, auf die das pulverförmige Material aufgebracht wird. Dabei kann die Abdichteinheit auf der Aufbringungsebene derart angeordnet sein, dass eine Seite der Abdichteinheit, die dem ersten Teilraum gegenüberliegend dem zweiten Teilraum zugewandt ist, einen Winkel zur Aufbringungsebene in einem Bereich zwischen 30° und 160° aufweist. Insbesondere kann die Abdichteinheit auf der Aufbringungsebene derart angeordnet sein, dass eine Seite der Abdichteinheit, die dem ersten Teilraum gegenüberliegend dem zweiten Teilraum zugewandt ist, einen Winkel zur Aufbringungsebene in einem Bereich zwischen 50° und 120°, gegebenenfalls zwischen 70° und 100° aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Abdichteinheit auf der Aufbringungsebene senkrecht ausgerichtet sein. Mit anderen Worten kann die Abdichteinheit auf der Aufbringungsebene derart angeordnet sein, dass eine Seite der Abdichteinheit, die dem ersten Teilraum gegenüberliegend dem zweiten Teilraum zugewandt ist, einen Winkel zur Aufbringungsebene von 90° beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schrägbettdruckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Schrägbettdruckvorrichtung mindestens eine Stützeinrichtung umfasst, die im zweiten Teilraum angeordnet ist und ausgelegt ist, die Abdichteinheit auf der Aufbringungsebene abzustützen. Im Betrieb der Schrägbettdruckvorrichtung wirkt ein Druck auf die Abdichteinheit, insbesondere durch das im ersten Teilraum vorhandene pulverförmige Material sowie durch das Inertgas, wobei die Stützeinrichtung die Abdichteinheit entgegen dem von dem pulverförmigen Material sowie das Inertgas verursachten Druck abstützt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Abdichteinheit in der vorgesehenen Ausrichtung bleibt, wodurch auch eine zuverlässige Abdichtung des ersten Teilraums gegenüber dem zweiten Teilraum gegeben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schrägbettdruckvorrichtung kann die Schrägbettdruckvorrichtung mindestens eine Führungseinrichtung umfassen, mittels derer die Abdichteinheit entlang der Vorschubrichtung führbar ist. Die Abdichteinheit kann mechanisch mit der Führungseinrichtung verbunden sein. Die Abdichteinheit kann entweder direkt mit der Führungseinrichtung verbunden sein und/oder über die Stützeinrichtung mit der Führungseinrichtung verbunden sein. Die Führungseinrichtung ist auf die Fördereinrichtung aufgesetzt, wodurch sich bei einer Bewegung der Fördereinrichtung in Vorschubrichtung auch die mit der Führungseinrichtung verbundene Abdichteinheit in Vorschubrichtung bewegt. Da die Abdichteinheit mittels der Führungseinrichtung geführt ist, wird die Abdichteinheit während ihrer Bewegung entlang der Vorschubrichtung an einer unerwünschten Seitwärtsbewegung oder auch Drehbewegung gehindert. Somit kann eine exakte Bewegung der Abdichteinheit in der Vorschubrichtung mit Hilfe der Führungseinrichtung erreicht werden.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Abdichteinheit fest mit der Fördereinrichtung verbunden ist, so dass sich die Abdichteinheit mit der Fördereinrichtung bewegen kann.
Ferner kann die mindestens eine Stützeinrichtung sowie die mindestens eine Führungseinrichtung zumindest bereichsweise aus Aluminium gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Stützeinrichtung sowie die Führungseinrichtung jeweils ein geringes Gewicht haben, was die Bewegung der Stützeinrichtung sowie der Führungseinrichtung gemeinsam mit der Abdichteinheit erheblich erleichtert.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Schrägbettdruckvorrichtung. Bei dem Verfahren werden die erfindungsgemäße Schrägbettdruckvorrichtung sowie pulverförmiges Material zur Verfügung gestellt, und es werden pulverförmiges Material sowie Inertgas in den ersten Teilraum des Prozessraums eingebracht. Dann werden bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts zwecks Herstellung wenigstens eines Gegenstandes verbunden. Dabei wird entlang der Vorschubrichtung eine Relativbewegung zwischen der Abdichteinheit und einer Produktionseinheit der Schrägbettdruckvorrichtung innerhalb des Prozessraumes ausgeführt.
Der erste Teilraum kann mit dem Inertgas auf einen vorbestimmten Druck von 1 bis 1,1 bar gefüllt werden.
Die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts kann mittels eines Verfestigungsmittels erfolgen.
Ein Verfestigungsmittel kann im Kontext pulverbettbasierter generativer Fertigung, insbesondere beim Binder-Jetting-Verfahren, auch als Binder bezeichnet werden. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikel des pulverförmigen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Gegenstands ausgebildet werden soll.
Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels der Materialverstärkungseinheit bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des pulverförmigen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das pulverförmige Material bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Gegenstandes durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass während einer Bewegung des Abdichtelements zusätzliches pulverförmiges Material in den ersten Teilraum eingebracht und bereichsweise die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials zum Zwecke der Herstellung des Gegenstands und/ oder mindestens eines weiteren Gegenstandes verstärkt wird. Gegebenenfalls kann dabei zusätzliches Inertgas in den ersten Teilraum eingefüllt werden. Falls erforderlich, kann das Verfahren auch ohne weitere Zugabe von Inertgas durchgeführt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen

1: Eine perspektivische Darstellung einer Schrägbettdruckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß dem Stand der Technik;
2: Eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schrägbettdruckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung;
3: Eine perspektivische Darstellung einer Abdichteinheit der Schrägbettdruckvorrichtung aus 2;
4: Eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schrägbettdruckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung; und
5: Eine perspektivische Darstellung einer Abdichteinheit der Schrägbettdruckvorrichtung aus 4.

1 zeigt den Stand der Technik und wurde bereits eingangs erläutert.
2 zeigt die erfindungsgemäße Schrägbettdruckvorrichtung 1 zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand, der nicht in den Figuren dargestellt ist. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Schrägbettdruckvorrichtung 1 ist hier ersichtlich, dass die Schrägbettdruckvorrichtung 1 eine Abdichteinheit 15 umfasst, die so angeordnet ist, dass sie den Prozessraum 2 in einen ersten Teilraum 16 und einen zweiten Teilraum 17, die auch 4 veranschaulicht sind, quer zu der Vorschubrichtung 5 der Schrägbettdruckvorrichtung 1 unterteilt. Die Abdichteinheit 15 hat die Form einer rechteckigen Platte 24. Die Fördereinrichtung 4 definiert eine Aufbringungsebene 22 und dient zur Aufnahme von pulverförmigem Material 11 sowie der Abdichteinheit 15 auf der Aufbringungsebene 22. Die Abdichteinheit 15 ist auf der Aufbringungsebene 22 derart angeordnet, dass eine Seite 23 der Abdichteinheit 15, die auch in 4 veranschaulicht ist und dem zweiten Teilraum 17 zugewandt ist, einen Winkel von circa 35° zur Aufbringungsebene 22 aufweist.
Die Schrägbettdruckvorrichtung 1 weist mehrere Stützeinrichtungen 21 auf, die im zweiten Teilraum 17 angeordnet sind, um die Abdichteinheit 15 auf der Aufbringungsebene 22 abzustützen.
Die Schrägbettdruckvorrichtung 1 weist zwei und in Vorschubrichtung 5 des Prozessraumes 2 führende Führungseinrichtungen 30 auf, die auch in 3 veranschaulicht sind. Die Abdichteinheit 15 ist mechanisch mittels mehrerer Stützeinrichtungen 21 mit der Führungseinrichtung 30 verbunden, insbesondere fest verbunden, so dass sich die Abdichteinheit 15 mit der Fördereinrichtung 4 bewegen kann.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Abdichteinheit 15 der Schrägbettdruckvorrichtung 1 aus 2. Die Abdichteinheit 15 umfasst eine Dichtungseinrichtung 18. Die Dichtungseinrichtung 18 weist ein umlaufendes Dichtelement 19 auf, das auf einer Seite 20 der Abdichteinheit 15 angeordnet ist. Auf der anderen Seite 23 der Abdichteinheit 15 sind mehrere Stützeinrichtungen 21 parallel zu den beiden langen Seiten 25 der rechteckigen Platte 24, d. h. der Abdichteinheit 15, angeordnet. Ebenso sind auf der Seite 23 mehrere Stützeinrichtungen 21 parallel zu den kurzen Seiten 26 der rechteckigen Platte 24, d. h. der Abdichteinheit 15, angeordnet. Die Stützeinrichtungen 21 bilden zusammen ein Gitter 28, auf dem die Abdichteinheit 15 aufliegt.
Zur Befestigung der Abdichteinheit 15 sind an dem Gitter 28 Befestigungselemente 29 angeordnet.
Senkrechte Halterungen 35 stützen das Gitter 28 und somit auch die Abdichteinheit 15 von unten ab, und zwar derart, dass die Abdichteinheit 15 rampenmäßig aufgestellt ist, wodurch der gewünschte Winkel 34 von im Ausführungsbeispiel ca. 35° zur Aufbringungsebene 22 (siehe 2) erreicht wird. Der Winkel 34 ist auch zwischen der weiteren Seite 23 der Abdichteinheit 15 und der Führungseinrichtung 30 vorhanden. Die Stützeinrichtungen 21 sind miteinander sowie die senkrechte Halterungen 35 und mit der Führungseinrichtung 30 verbunden, insbesondere durch weitere Verbindungsstreben 31.
Die Stützeinrichtungen 21 und die Verbindungsstreben 31 können dasselbe Profil haben.
Die Führungseinrichtung 30 ist ebenfalls durch Profile 32 gebildet, beispielsweise durch dieselben Profile, durch welche auch die Stützeinrichtungen 21 und die Verbindungsstreben 31 gebildet sind.
4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Schrägbettdruckvorrichtung 1 zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand, der nicht in den Figuren dargestellt ist. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Schrägbettdruckvorrichtung 1 ist hier dargestellt, dass die Schrägbettdruckvorrichtung 1 eine Abdichteinheit 15 umfasst, die senkrecht zur Fördereinrichtung 4 angeordnet ist.
Für weitere Elemente, die aus der vorherigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
5 zeigt die Abdichteinheit 15 der Schrägbettdruckvorrichtung 1 aus der 4, wobei der Winkel 34 ist zwischen der Seite 23 der Abdichteinheit 15 und der Führungseinrichtung 30 90° beträgt.
Die Schrägbettdruckvorrichtung 1 ermöglicht einen wesentlich geringeren Stickstoffverbrauch und eine kürzere Anlaufzeit der Schrägbettdruckvorrichtung 1. Auch die benötigte Menge an pulverförmigem Material 11 ist deutlich geringer.
Bezugszeichenliste

1: Schrägbettdruckvorrichtung
2: Prozessraum
3: Rechteckiger Pulvertunnel
4: Fördereinrichtung
5: Vorschubrichtung
6: Trägerplattenvorrichtung
7: Trägereinheit
8: Trägerdichtungselement
9: Eine Seite der Trägereinheit
10: Erste Öffnung
11: Pulverförmiges Material
12: Zweite Öffnung
13: Pulverbett
14: Strömungspfad des Inertgases
15: Abdichteinheit
16: Erster Teilraum
17: Zweiter Teilraum
18: Dichtungseinrichtung
19: Dichtelement
20: Eine Seite der Abdichteinheit
21: Stützeinrichtung
22: Aufbringungsebene
23: Weitere Seite der Abdichteinheit
24: Rechtecke Platte
25: Längsseite der rechteckigen Platte
26: Kurze Seite der rechteckigen Platte
27: Rolle
28: Gitter
29: Befestigungselement
30: Führungseinrichtung
31: Verbindungsstrebe
32: Profil
33: Linearachsenelemente
34: Winkel
35: Senkrechte Halterung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007033434 A1 [0007]
US 2020/0398491 A1 [0008]

Claims

Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, umfassend einen Prozessraum (2) und eine Abdichteinheit (15), die so angeordnet ist, dass sie den Prozessraum (2) in einen ersten Teilraum (16) und einen zweiten Teilraum (17) quer zu einer Vorschubrichtung (5) der Schrägbettdruckvorrichtung (1) unterteilt, so dass der erste Teilraum (16) pulverförmiges Material (11) sowie Inertgas zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes aufnehmen kann und im ersten Teilraum bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials (11) zwecks Herstellung des mindesten einen Gegenstandes verbunden werden können, wobei die Schrägbettdruckvorrichtung (1) derart eingerichtet ist, dass entlang der Vorschubrichtung (5) eine Relativbewegung zwischen der Abdichteinheit (15) und einer Produktionseinheit der Schrägbettdruckvorrichtung (1) innerhalb des Prozessraumes (2) ausführbar ist.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinheit (15) eine Dichtungseinrichtung (18) umfasst, mit der der erste Teilraum (16) gasdicht abdichtbar ist.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinheit (15) zumindest bereichsweise aus Aluminium gebildet ist.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung mindestens eines Gegenstandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägbettdruckvorrichtung (1) wenigstes eine Fördereinrichtung (4) zur Realisierung der Relativbewegung zwischen Abdichteinheit (15) und Produktionseinheit aufweist, die zur Aufnahme von pulverförmigem Material (11) sowie der Abdichteinheit (15) auf einer Aufbringungsebene (22) dient, wobei die Abdichteinheit (15) auf der Aufbringungsebene (22) derart angeordnet ist, dass eine Seite (23) der Abdichteinheit (15), die dem ersten Teilraum (16) gegenüberüberliegend dem zweiten Teilraum (17) zugewandt ist, einen Winkel (34) zur Aufbringungsebene (22) in einem Bereich zwischen 30° und 160° aufweist.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinheit (15) auf der Aufbringungsebene (22) senkrecht ausgerichtet ist.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägbettdruckvorrichtung (1) mindestens eine Stützeinrichtung (21) umfasst, die im zweiten Teilraum (17) angeordnet ist und ausgelegt ist, die Abdichteinheit (15) auf der Aufbringungsebene (22) abzustützen.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung mindestens eines Gegenstandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägbettdruckvorrichtung (1) mindestens eine Führungseinrichtung (30) umfasst, mittels derer die Abdichteinheit (15) entlang der Vorschubrichtung (5) führbar ist.
Schrägbettdruckvorrichtung (1) zur Herstellung mindestens eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinheit (15) fest mit der Fördereinrichtung (4) verbunden ist, so dass sich die Abdichteinheit (15) mit der Fördereinrichtung (4) bewegen kann.
Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch eine Schrägbettdruckvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, bei dem: - die Schrägbettdruckvorrichtung sowie pulverförmiges Material zur Verfügung gestellt werden, - pulverförmiges Material (11) sowie Inertgas in den ersten Teilraum (16) des Prozessraums (2) eingebracht werden, - bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials (11) des Pulverbetts (13) zwecks Herstellung wenigstens eines Gegenstandes verbunden werden; und - entlang der Vorschubrichtung (5) eine Relativbewegung zwischen der Abdichteinheit (15) und einer Produktionseinheit der Schrägbettdruckvorrichtung (1) innerhalb des Prozessraumes (2) ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Bewegung des Abdichtelements (15) zusätzliches pulverförmiges Material (11) in den ersten Teilraum (16) eingebracht und bereichsweise die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials (11) zum Zwecke der Herstellung des Gegenstands und/ oder mindestens eines weiteren Gegenstandes verstärkt wird.