DE19530296A1 - Fördervorrichtung zum Fördern von pulverförmigen Material und eine Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes mittels Lasersintern mit einer solchen Fördervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fördervor­ richtung zum Fördern von pulverförmigen Material und eine Vor­ richtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes mittels Lasersintern mit einer solchen Fördervorrichtung.

Aus der US 5 155 321 ist eine Vorrichtung zur schichtweisen Her­ stellung eines Objektes mittels Lasersintern bekannt, bei der das pulverförmige Arbeitsmaterial von einem in einem Zylinder gleitenden Kolben von unterhalb einer Arbeitsebene nach oben in die Arbeitsebene geschoben wird. Der Zylinder kann von Hand gefüllt werden.

Bei einer Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes mittels Lasersintern mit einer oberhalb der Arbeits­ ebene angeordneten Dosiervorrichtung mit Vorratsbehälter ist das von Hand Füllen des Vorratsbehälters nicht mehr möglich.

Übliche mechanische Förderanlagen wie beispielsweise Förder­ schnecken weisen den Nachteil auf, das das pulverförmige Material durch die mechanische Beanspruchung bei der Förderung beschädigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fördervorrichtung für eine Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes mittels Lasersintern zur Verfügung zu stellen, mit der das pulverförmige Material schonend transportiert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Förder­ vorrichtung und durch die im Anspruch 8 gekennzeichnete Vor­ richtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes gelöst.

Mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten Fördereinrichtung ist es möglich das pulverförmige Material mit minimaler mechanischer Beanspruchung zu fördern. Insbesondere ist es auch möglich kunststoffbeschichtetes Metall- oder Keramikpulver oder Formsand ohne Abrieb der relativ weichen Kunststoffschicht zu fördern.

Mit der im Anspruch 8 gekennzeichneten Vorrichtung ist es möglich die überhalb der Arbeitsebene angeordnete Dosier­ vorrichtung einfach mit dem pulverförmigen Material zu füllen, ohne daß das pulverförmige Material mechanisch beschädigt wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Fördervorrichtung; sowie

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Fördervorrichtung.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Vorrichtung zur schicht­ weisen Herstellung eines Objektes mittels Lasersintern einen in einem oben offenen Behälter 1 in vertikaler Richtung verschiebbaren Träger 2 auf. Weiter ist ein Laser 3 zum Ver­ festigen des pulverförmigen Materials 4 in einer Arbeitsebene 5 zum Bilden des Objektes 6 vorgesehen. Oberhalb der Arbeitsebene 5 ist eine Aufbringvorrichtung 7 und eine Dosiervorrichtung 8 mit einem ersten Vorratsbehälter 9 angeordnet. Weiterhin ist eine Fördervorrichtung 10 vorgesehen, die mit der Dosiervor­ richtung 8 über eine Leitung 11 verbunden ist.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist in einer ersten Ausführungsform die Fördervorrichtung 10 ein Gehäuse 12 mit einer ersten Zylinderbohrung 15 mit einer sich in Arbeitsstellung vertikal erstreckenden Zylinderachse auf. Dadurch wird ein Raum 19 zur Aufnahme des zu fördernden Materials gebildet. Eingangsseitig ist der Raum 19 über ein Schlauchventil 13 mit einem oberhalb des Gehäuses 12 vor­ gesehenen zweiten Vorratsbehälter 20 verbunden. An einem in Arbeitsstellung unteren Ende der ersten Zylinderbohrung 15 schließt sich koaxial eine sich konisch verjüngende zweite Bohrung 17 an, an die sich koaxial eine zylindrische Ausgangs­ bohrung 18 anschließt.

Das Schlauchventil 13 ist als ein flexibler Schlauch 21 aus­ gebildet, der in einer zylindrischen Eingangsbohrung 16, die koaxial zum zylindrischen Raum 19 angeordnet ist, vorgesehen ist. Ein Ende des Schlauches 21 erstreckt sich bis zum Raum 19 und ein gegenüberliegendes Ende ist mit dem zweiten Vorrats­ behälter 20 verbunden. Senkrecht zur Eingangsbohrung 16 sind zwei gegenüberliegende Stößelbohrungen 22, 23 mit einem Abstand in Richtung der Zylinderachse voneinander vorgesehen, die sich jeweils bis zur zweiten Eingangsbohrung 16 erstrecken. In den Stößelbohrungen 22, 23 sind jeweils ein verschiebbarer Stößel 24, 25 angeordnet, der jeweils durch nicht gezeigte Pneumatikzylinder angetrieben wird.

Nahe der Eingangsbohrung 16 ist in dem Gehäuse 12 bzw. in der Wand des Raumes 19 ein sich zu dem Raum 19 erstreckender Druckluftanschluß 26 vorgesehen.

Das Gehäuse 12 ist so angeordnet, daß die Eingangsbohrung 16 im wesentlichen koaxial zu der Ausgangsbohrung 18 ist. An die Ausgangsbohrung 18 ist über einen 90° Winkel die Leitung 11 angeschlossen. Die Leitung 11 führt zu einem oder mehreren Vorratsbehältern 9.

Weiterhin ist eine Steuerung 35 vorgesehen, die mit der Dosier­ vorrichtung 8, dem Laser 3, der Aufbringvorrichtung 7 und mit der Fördervorrichtung 10 verbunden ist.

Im Betrieb sind die Stößel 24, 25 in einer in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung, in der sie den flexiblen Schlauch 21 zusammen­ drücken, so daß die Verbindung zwischen dem zweiten Vorrats­ behälter 20 und dem Raum 19 unterbrochen ist bzw. das Schlauchventil 13 geschlossen ist. Die Steuerung 35 steuert nun die Pneumatikzylinder so an, daß die Stößel 24, 25 für eine vorbestimmte Zeitdauer einer Beschickungsphase in eine zweite Stellung gebracht werden, in der der flexible Schlauch 21 nicht mehr zusammengedrückt ist bzw. das Schlauchventil 13 geöffnet ist. Dann fließt aufgrund der Schwerkraft das pulverförmige Material 4 von dem zweiten Vorratsbehälter 20 in den Raum 19. Nach Ablauf der Beschickungsphase werden die Stößel 24, 25 wieder in die erste Stellung gebracht, womit die Verbindung zwischen dem zweiten Vorratsbehälter 20 und dem Raum 19 unterbrochen ist. Die Zeitdauer der Beschickungsphase ist so bemessen, daß der Raum 19 bis zu einer Höhe gefüllt ist, die unterhalb der Höhe des Druckluftanschlusses 26 liegt. Danach wird der Druckluftanschluß 26 für eine vorbestimmte Zeitdauer einer Förderphase mit Druckluft beaufschlagt. Dadurch wird in einem nicht mit pulverförmigen Material 4 gefüllten Abschnitt des Raumes 19 ein Überdruck aufgebaut und das in dem Raum 19 befindliche pulverförmige Material 4 wird durch die Leitung 11 zur Dosiervorrichtung 8 gefördert. Dieser beschriebene Zyklus wird taktweise durchgeführt, womit in einem vorbestimmten Zeit­ abstand jeweils eine vorbestimmte Menge des pulverförmigen Materials 4 zur Dosiervorrichtung 8 gefördert wird.

In einer zweiten Ausführungsform weist die Fördereinrichtung 10 ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 weist eine erste Zylinder­ bohrung 15 mit einer in Arbeitsstellung sich vertikal erstreckende Zylinderachse auf. An einem in Arbeitsstellung unteren Ende der ersten Zylinderbohrung 15 schließt sich koaxial eine sich konisch verjüngende zweite Bohrung 17 an. An die zweite Bohrung 17 schließt sich koaxial eine zylindrische Aus­ gangsbohrung 18 an, die ein Ausgang eines durch die erste Zylinderbohrung 15 und durch die zweite Bohrung 17 gebildeten Raumes 19 ist. Die zylindrische Ausgangsbohrung 18 ist über ein 90° Winkelstück mit der Leitung 11 verbunden ist.

An einem in Arbeitsstellung oberen Ende der ersten Zylinder­ bohrung 15 ist ein zylindrischer Einsatz 32 zum Abschluß des Raumes 19 koaxial eingepaßt. In dem zylindrischen Einsatz 32 ist koaxial eine zylindrische Eingangsbohrung 33 vorgesehen, deren eines Ende mit dem zweiten Vorratsbehälter 20 verbunden ist und deren gegenüberliegendes Ende sich bis zu einer unteren Fläche 31 des zylindrischen Einsatzes 32 erstreckt. Die zu dem Raum 19 hinweisende untere Fläche 31 ist gegenüber der Zylinderachse geneigt. Die Neigung ist so gewählt, daß die untere Fläche 31 die Zylinderachse unter einem Winkel von ca. 40-50° schneidet. Die untere Fläche 31 weist eine an die zylindrischen Eingangs­ bohrung 33 angrenzende obere Seite 37 und eine untere Seite 36 auf. Ein Abstand der oberen Seite 37 zu der zylindrischen Ausgangsbohrung 18 ist größer als ein Abstand der unteren Seite 36 zu der zylindrischen Ausgangsbohrung 18.

In dem Raum 19 ist weiter ein Verschluß- bzw. Ventilteil 34 vorgesehen, das die zylindrische Eingangsbohrung 33 abdeckt. Das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 besteht aus einem elastischen Material, wie z. B. Silikon, und ist blattförmig ausgebildet. Ein erster Abschnitt 40 des Ventilteils 34 ist durch Einspannen an der oberen Seite 37 der unteren Fläche 31 fixiert. Ein von der Fixierung abgewandter vorderer Abschnitt 42 des Ventilteils 34 liegt auf einem Rand der unteren Fläche 31 der zylindrischen Eingangsbohrung 33 frei auf.

Das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 und die zylindrische Eingangs­ bohrung 33 bilden ein eingangsseitig vorgesehenes Rückschlag­ ventil 30, das sich zu dem Raum 19 hin öffnet.

Der Druckluftanschluß 26 ist in einer Zylinderwandung der ersten Zylinderbohrung 15 in einer Höhe angeordnet, die der Höhe des an die untere Fläche 31 anliegenden vorderen Abschnittes 42 entspricht. Der Druckluftanschluß 26 ist so auf das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 gerichtet, daß die einströmende Druckluft das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 in eine geschlossene Stellung bewegt und den vorderen Abschnitt 42 dichtend an den Rand der zylindrischen Eingangsbohrung 33 drückt.

Im Betrieb ist in einer geschlossenen Stellung das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 in einer solchen Stellung, daß das Verschluß bzw. Ventilteil 34 die zylindrische Eingangsbohrung 33 abdeckt und dichtend an dein Rand der zylindrische Eingangsbohrung 33 anliegt. Durch das Gewicht des in dem zweiten Vorratsbehälter 20 befindlichen pulverförmigen Materials 4 wird das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 in eine in Fig. 3 gestrichelt gezeichnete offene Stellung gebracht. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer einer Beschickungsphase wird der Druckluftanschluß 26 für eine vorbestimmte Zeitdauer einer Förderphase mit Druckluft beaufschlagt. Die Zeitdauer der Beschickungsphase ist so beinessen, daß der Rauin 19 mit dem pulverförmigen Material bis zu einer Höhe gefüllt ist, die unterhalb einer Höhe eines Randes des vorderen Abschnittes 42 in der offenen Stellung liegt. Durch das Beaufschlagen des Druckluftanschlusses mit der Druck­ luft wird das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 in die geschlossene Stellung gebracht, und der vordere Abschnitt 42 des Verschluß- bzw. Ventilteil 34 wird dichtend an den Rand der zylindrischen Eingangsbohrung 33 gedrückt. Gleichzeitig baut sich in dem Abschnitt des Raumes 19, in dem sich kein pulverförmiges Material befindet, ein Überdruck auf, wodurch das in dem Raum 19 befindliche pulverförmige Material 4 durch die Leitung 11 zur Dosiervorrichtung 8 gefördert wird. Nach Beendigung der Förder­ phase wird das Verschluß- bzw. Ventilteil 34 durch das Gewicht des in dem zweiten Vorratsbehälter 20 befindlichen pulver­ förmigen Materials 4 wieder für die vorbestimmte Zeitdauer der Beschickungsphase in die offene Stellung gebracht. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch, so daß in einem vorbestimmten Zeitabstand jeweils eine vorbestimmte Menge des pulverförmigen Materials 4 zur Dosiervorrichtung 8 gefördert wird.

In einer weiteren Ausführungsform weist die in Fig. 2 oder Fig. 3 gezeigte Fördereinrichtung ausgangsseitig noch ein Ventil auf, das mit der Steuerung 35 verbunden ist. Dieses Ventil ist beispielsweise als Schlauchventil ausgebildet.

Im Betrieb ist während der Beschickungsphase das ausgangsseitige Ventil geschlossen und während der Förderphase geöffnet.

Claims (8)

1. Fördervorrichtung (10) zum Fördern von pulverförmigen Material (4) mit einem Gehäuse (12) mit einem ein Fördervolumen begrenzenden Raum (19), wobei der Raum (19) eingangsseitig einen durch ein erstes Ventil (13, 30) verschließbaren Eingang zum Füllen des Raumes mit dem pulverförmigen Material (4), einen mit Druckluft beaufschlagbaren Druckluftanschluß (26) und einen Aus­ gang aufweist.

2. Fördervorrichtung (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerung (35) für das erste Ventil (13, 30), die so ausge­ bildet ist, daß in einer Beschickungsphase der Raum (19) um den Ausgang bis zu einer vorgegebenen Höhe derart mit pulverförmigen Material (4) beschickt wird, daß oberhalb des pulverförmigen Materials (4) ein freier Raum mit einem Wandabschnitt verbleibt, und daß der Druckluftanschluß (26) in den Wandabschnitt mündet.

3. Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Ventil (13) als Schlauchventil ausgebildet ist.

4. Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Raum (19) eingangsseitig ein den Eingang abdeckendes Sperrorgan (34) vorgesehen ist, welches bei Anliegen der Druck­ luft in eine geschlossene Stellung bewegt wird und ohne Anliegen der Druckluft durch das Gewicht des eingangsseitig zugeführten pulverförmigen Materials (4) in die geöffnete Stellung bewegt wird.

5. Fördervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (34) an einer Seite des Eingangs mit dem Gehäuse (12) verbunden ist.

6. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Eingangsseite des ersten Ventils (13, 30) ein Vorrats­ behälter (20) vorgesehen und so angeordnet ist, daß das pulver­ förmige Material (4) aufgrund der Schwerkraft von dem Vorrats­ behälter (20) in den Raum (19) einfüllbar ist.

7. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang ein zweites Ventil aufweist.

8. Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines Objektes durch Verfestigen eines durch elektromagnetische Strahlung verfestig­ baren pulverförmigen Materials (4) in einer Arbeitsebene (5) mit einer überhalb der Arbeitsebene (5) angeordneten Dosier­ vorrichtung (8) zum Zuführen des pulverförmigen Materials (4) zur Arbeitsebene (5), mit einer Fördervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Ausgang der Förder­ vorrichtung (10) durch eine Leitung (11) mit der Dosier­ vorrichtung (8) verbunden ist.