DE202004007214U1 - Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ein Magnetfeld ausbildende und/oder wenigstens eine ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung ein Bestandteil des Bauraumes (1) und/oder am Bauraum (1) angeordnet ist, so dass das Magnetfeld mindestens in den Bauraum (1) wirkt, und dass ein auf die Partikeloberfläche im Bauraum (1) platzierbarer Kolben (6) oder Stempel und/oder ein als Kolben (6) oder Stempel ausgebildeter Teil der Transportvorrichtung und/oder Partikel aus einem para- oder ferromagnetischen Material bestehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder schmelzen.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Körpern aus nacheinander aufgebrachten Schichten aus Partikeln und dem Bestrahlen dieser Schichten mit Laserstrahlen eines Lasers, wobei Partikel miteinander und mit der darunter angeordneten Schicht sintern und/oder verschmelzen, sind durch Veröffentlichungen bekannt.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Körpern aus schichtweise aufgebrachtem Pulver und einem selektiven Sintern der jeweilig aufgebrachten Schicht sind aus der US 4863538 (Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Körpern durch selektives Sintern) bekannt. Dabei wird durch energiereiche Strahlung das Pulver der jeweiligen Schicht partiell versintert. Über das Auftreffen einer Strahlung auf die Pulverschicht wird dabei der Körper realisiert. Zur Erzeugung des jeweiligen Körpervolumens wird die energiereiche Strahlung gescannt. Zum Einsatz kommen vorwiegend CO2- oder Nd:YAG- Laser mit Scanner, mit einer Leistung von 50 W bis 200 W und einem Fokus von 100 µm bis 300 µm. Das Ergebnis ist ein gesinterter Körper. Dieser zeichnet sich allerdings dadurch aus, dass eine Verbindung, ohne dass eine Schmelze wie beim Schweißen gebildet wird, entsteht. Damit ergeben sich Körper, die nur bedingt z.B. als Druckgusswerkzeuge einsetzbar sind. Durch eine nachträgliche Infiltration kann die Dichte des Sinterkörpers gesteigert werden. Ein wesentlicher Nachteil besteht weiterhin in der sehr langen Sinterzeit insbesondere bei größeren Körpern, die je nach Bauteilgröße bis zu 100 h beträgt. Ein weiterer Nachteil ist die relativ große Oberflächenrauhheit des gesinterten Körpers. Die Einrichtung dieser Lösung besteht in einem durch einen Mikrorechner gesteuerten Verfahrensablauf. Weitere derartige Veröffentlichungen sind die US 5314003 und US 5393613 , bei denen die Körper aus einem vorher bereiteten Pulvergemisch verschiedener Metalle hergestellt werden. Eines der Metalle weist dabei einen geringen Schmelzpunkt auf, so dass bei einer partiellen Erwärmung diese Pulverteile versintern. Durch die DE 43 09 524 C 2 (Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts) ist ein Verfahren bekannt, wobei die Strahlungseinwirkung im Kernbereich eines Objektes zu einer minimalen Verformung und im Hüllbereich zu einer möglichst glatten und genauen Oberfläche führen. Die Ermittlung des Hüllbereichs erfolgt durch Subtraktion in dreidimensionaler Weise von Einzelbereichen des Kernbereichs von dem Gesamtkörper. Die Bestrahlung erfolgt in unterschiedlicher Art und Weise, je nachdem ob es sich um einen Einzelbereich im Kernbereich oder einen solchen im Hüllbereich handelt. Neben der Ermittlung der Hüllbereiche sind unterschiedliche Bestrahlungstechnologien zur Realisierung des Objektes notwendig. In der DE 195 38 257 C2 (Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes) wird das herzustellende Objekt mit einer dreidimensionalen Stützkonstruktion aus einem inneren Kernbereich und einem äußeren Hüllbereich versehen. Der Kernbereich wird dabei vorzugsweise doppelt belichtet, so dass eine starke Verfestigung erreicht wird, während der Hüllbereich nur einmal belichtet wird. Der Hüllbereich befindet sich dabei vollflächig zwischen dem Objekt und der Stützkonstruktion. Der Hüllbereich ist weich, so dass mit geringstem Kraft- und Werkzeugaufwand eine Trennung des Objektes von der Stützkonstruktion erfolgen soll. Gleichzeitig ist die Dicke des Hüllbereichs zur Gewährleistung der Funktion als Stützkonstruktion sehr gering. Schwierigkeiten ergeben sich aber bei der Trennung sehr kleiner oder mikrostrukturierter Objekte von der Stützkonstruktion, die bei der Trennung sehr leicht zerstört werden können. Gleichzeitig müssen Angriffsflächen für die Werkzeuge vorhanden sein. Bei mehreren Objekten auf einem Träger ist eine derartige Trennung ohne Zerstörung nur schwer realisierbar, so dass derartige Stützkonstruktionen zur Herstellung mehrerer Miniaturkörper oder mikrostrukturierter Körper auf einem Träger nicht geeignet sind. Durch die DE 199 52 998 C2 (Vorrichtung zur direkten Herstellung von Körpern im Schichtaufbau aus pulverförmigen Stoffen) sind Vorrichtungen mit einer evakuierbaren Bearbeitungskammer bekannt, in die wenigstens zwei Teilkammern integriert sind. Eine der Teilkammern ist der Bauraum und die andere der Vorratsbehälter für das Pulver. Dadurch ist keine reaktive Atmosphäre vorhanden, durch das Zusammenfügen der Pulverteilchen entstehen sowohl dichte als auch porenfreie Schichten und es findet keine Wärmeleitung statt. Durch die Druckschrift DE 199 53 000 C2 (Verfahren und Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern) sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, wobei vorteilhafterweise Körper maßgenau, konturscharf schnell und mit hoher Dichte hergestellt werden können. Formkorrigierende Nachbehandlungen werden weitestgehend vermieden, so dass sehr ökonomisch derartige Körper herstellbar sind. Das wird durch die Verwendung zweier Strahlungsquellen beim Sintern oder Verschweißen erreicht, wobei die Erste der Erzeugung der Kontur und die Zweite zur schnellen Realisierung des Innenraumes des zu erzeugenden Körpers dient. Bei der ersten Strahlungsquelle handelt es sich vorwiegend um einen Laser guter Strahlqualität, da ein kleiner Fokus erzielt werden soll. Als zweite Strahlungsquelle wird vorteilhaft ein Hochleistungsdiodenlaser mit Linienfokus eingesetzt. Eine Verdichtung des aufgetragenen Pulvers ist nicht vorgesehen, so dass bei Zusammenballungen von Partikeln als Partikelagglomerate Fehlstellen im Körper auftreten.
  • Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mikrokörper aus nacheinander schichtweise aufgebrachten und miteinander verbundenen Partikeln schnell herzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Vorrichtungen zur Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder verschmelzen, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese Mikrokörper sowohl mit einer hohen Festigkeit als auch schnell hergestellt werden können. Dazu sind/ist eine ein Magnetfeld ausbildende und/oder eine ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung ein Bestandteil des Bauraumes und/oder am Bauraum so angeordnet, dass das Magnetfeld mindestens in den Bauraum wirkt. Gleichzeitig bestehen ein auf die Partikeloberfläche im Bauraum platzierbarer Kolben oder Stempel und/oder ein als Kolben oder Stempel ausgebildeter Teil der Transportvorrichtung und/oder Partikel aus einem para- oder ferromagnetischen Material. Mit der Wirkung des Magnetfeldes werden die jeweilig aufgetragenen Schichten aus Partikeln verdichtet, so dass weitestgehend dichte Mikrokörper herstellbar sind. Das wird vorteilhafterweise durch die Partikel selbst oder den Kolben oder Stempel realisiert, wobei die Kraft des Magnetfeldes dabei entweder auf para- oder ferromagnetische Partikel der Schicht oder auf den Kolben oder Stempel wirkt. Im ersteren Fall können sowohl alle Partikel als auch ein Teil der Partikel aus dem para- oder ferromagnetischen Material bestehen. In beiden Fällen werden die Partikel durch die Einwirkung des Magnetfeldes in Richtung des Trägers gezogen.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Vorhandensein von para- oder ferromagnetischen Partikeln die jeweilige Pulveroberfläche durch die Wirkung des Magnetfeldes aufgeraut wird. Dadurch wird beim Rakeln eine gute Haftung auch dünnster Pulverschichten erreicht. Das wird vorteilhafterweise auch auf glatten Trägern erreicht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 16 angegeben.
  • Die Weiterbildungen des Schutzanspruchs 2, wobei die ein Magnetfeld ausbildende und/oder die ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung ein Bestandteil des Trägers und/oder der Träger und/oder um den Träger und/oder um den Bauraum und/oder gegenüber dem Bauraum unter dem Träger angeordnet ist, stellen günstige Ausgestaltungen dar.
  • Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 wird günstigerweise ein Permanentmagnet als ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung und/oder ein Elektromagnet als ein Magnetfeld ausbildende Einrichtung eingesetzt. Der Permanentmagnet zeichnet sich durch den damit verbundenen geringen Aufwand aus während ein Elektromagnet gut steuerbar ist.
  • Mit dem Einsatz eines Kerns nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 die magnetische Feldstärke durch magnetische Induktion wesentlich verstärkt. Vorteilhafterweise ist der Träger gleichzeitig der Kern.
  • Der Elektromagnet ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 vorteilhafterweise mit einer Quelle für Gleichstrom oder pulsierendem Gleichstrom oder asymetrischen Wechselstrom zusammengeschaltet, so dass das Pulver effektiv hoch verdichtet wird.
  • Durch das Vorhandensein mehrerer Transportvorrichtungen, die nacheinander über den Bauraum führbar sind, gekoppelt mit einem Antrieb nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 können ökonomisch vorteilhaft verschiedene Partikel auf den Träger aufgebracht werden. So kann mit einer ersten Transportvorrichtung das zu sinternde Material und mit einer zweiten Transportvorrichtung die para- oder ferromagnetischen Partikel aufgebracht werden. Dadurch können auch Schichten aus unterschiedlichen Materialien für Mikrokörper mit vertikalen Eigenschaftsgradienten erzeugt werden.
  • Eine vorteilhafte Transportvorrichtung für ein schichtweises Aufbringen von Partikeln auf den Träger ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 wenigstens eine Ringrakel mit einer in sich geschlossenen Klinge, die über mindestens ein Konstruktionselement wenigstens in einer Ebene horizontal parallel zum Träger entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb gekoppelt ist oder in sowohl horizontaler als auch vertikaler Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist. Mit einer derartigen Realisierung kann die Ringrakel mindestens entweder über den Vorratsraum oder eine Fläche neben dem Träger und den Träger geschwenkt oder bewegt werden, wobei schichtweise Partikel entweder aus einem separaten Vorratsraum oder der Ringrakel als Vorratsbehälter in der Ringrakel auf dem Träger aufgebracht werden. Die Ringrakel gewährleistet ein gleichmäßiges Auftragen von Schichten aus allen Richtungen. Damit ist ein homogener Schichtauftrag gegeben.
  • Eine Kopplung der Ringrakel an entweder ein ebenes Drehgelenkgetriebe oder eine sowohl verfahrbare als auch in ihrer Länge veränderbare Einrichtung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 erlaubt eine Bewegung der Ringrakel an die unterschiedlichsten Positionen in der Rakelebene mit dem Vorteil, dass unterschiedliche Vorratsräume in beliebiger Reihenfolge angefahren werden können und über unterschiedlich strukturierte Bereiche der Rakelebene zum Zwecke des Durchmischens mehrerer Komponenten oder der Reinigung der Ringrakel geführt werden können.
  • Vorteilhafterweise besitzt die Ringrakel nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 einen Kolben oder Stempel aus einem para- oder ferromagnetischen Material, so dass die jeweilig aufgetragene Schicht von Partikeln mit Einwirken des Magnetfeldes in Richtung des Trägers gedrückt wird. Zusätzlich werden die Partikel durch das Einwirken von Ultraschall auf den Kolben oder Stempel verdichtet, so dass sich minimale Abstände der Partikel vor dem Bestrahlen der Oberfläche mit den Laserstrahlen ergeben. Ergebnis sind dichte Mikrokörper.
  • Die Weiterbildung des Schutzanspruchs 10, wobei eine Schutzeinrichtung für ein Laserstrahleinkoppelfenster über mindestens eine Vorrichtung wenigstens in einer Ebene horizontal parallel zum Träger entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb gekoppelt ist oder in sowohl horizontaler als auch vertikaler Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist und die Schutzscheibe zwischen den Bauraum und dem Laserstrahleinkoppelfenster schwenk- und/oder bewegbar ist, verhindert ein Beschlagen des Laserstrahleinkoppelfensters. Vorteilhafterweise kann der Antrieb für die drehbar gelagerte Ringrakel auch gleichzeitig der Antrieb für die Schutzeinrichtung sein. Dazu sind die Ringrakel und die Schutzscheibe über ein Konstruktionselement miteinander gekoppelt.
  • Ein flexibler, transparenter und bandförmiger Körper oder eine transparente Scheibe nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 stellt eine einfache und ökonomisch günstige Realisierung der Schutzeinrichtung dar.
  • Durch die Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 wird bei geeigneter Parameterwahl des Lasers eine gleichbleibend gute Transparenz der Schutzeinrichtung gewährleistet.
  • Die Antriebe für eine vertikale Bewegung des Trägers und/oder des Bodens des Vorratsraumes nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 13 gewährleisten die Realisierung des Mikrokörpers in einer Ebene.
  • Über ein Aufwärmen der jeweilig aufgetragenen Schicht aus Partikeln nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 14 erfolgt eine Trocknung und Vorwärmung der jeweiligen Schicht. Gleichzeitig steigen die Oberflächenspannungen der Partikel. Die Aktivierungsschwelle oder Induktionsphase des nachfolgenden Sinterns wird durch das Bestrahlen der Schicht mit den Laserstrahlen herabgesetzt und die Anzahl der stochastisch auftretenden Überhitzungen sowie der Betrag der flukturierenden thermischen Spannungen während des Aufbaus der Mikrokörper reduziert.
  • Ein externer akustooptischer Modulator zur Laserstrahlsteuerung eines Lasers im gepulsten Betrieb oder im cw-Betrieb nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 15 führt zu einer steuerbaren und damit gleichmäßigen Wirkung der Laserstrahlen auf die Partikelschichtoberfläche ohne die stark überhöhte Leistung des Erstpulses. Dadurch sind vorteilhafterweise sowohl sehr gleichmäßige Sinterschichten herstellbar als auch gezielte Strahlleistungsverteilungen innerhalb einer Sinterschicht und somit horizontale Eigenschaftsgradienten der Schicht und des Mikrokörpers realisierbar.
  • Ein Strahlteiler oder ein Strahlumschalter im Strahlengang des gepulsten Lasers nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 16 bewirkt ökonomisch vorteilhafterweise einen Einsatz des Lasers bei zwei Sinterprozessen, wobei Rakeln und Sintern in zwei Bauräumen gleichzeitig wechselseitig durchgeführt werden können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeweils prinzipiell in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern mit einem Träger als Permanentmagnet und einer Ringrakel mit Kolben als Permanentmagnet,
  • 2 einen Bauraum einer Vorrichtung mit einem Elektromagnet und
  • 3 zwei Ringrakel und eine Schutzscheibe an einer Drehachse in einer Draufsicht.
  • Eine Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern 3 besteht im wesentlichen sowohl aus einer Einrichtung mit einem Bauraum 1 für die Mikrokörper 3 mit mindestens einer ein Magnetfeld ausbildenden und/oder wenigstens einer ein Magnetfeld aufweisenden Einrichtung, einem Vorratsraum 7 für Partikel 4 in Pulverform und einer Transportvorrichtung für Partikel 4 vom Vorratsraum 7 zum Bauraum 1 als auch einem Laser 9, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes 1 führbar sind.
  • Die 1 zeigt in einer prinzipiellen Darstellung eine Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern 3 mit einem Träger 2 als Permanentmagnet und einer Ringrakel 5 mit Kolben 6 als Permanentmagnet.
  • Im Bauraum 1 befindet sich der Träger 2 für den oder mehrere Mikrokörper 3. Beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sintern und/oder schmelzen sowohl Partikel 4 dieser Schicht miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht, so dass der Mikrokörper 3 erzeugt wird. Der Mikrokörper 3 besteht entsprechend der verwendeten Partikel 4 aus einer Keramik, einem Metall, einer Legierung oder einem Kompositwerkstoff z.B. Metall/Keramik.
  • Die Transportvorrichtung ist eine Ringrakel 5 mit einer in sich geschlossenen Klinge. Die wenigstens eine Ringrakel 5 vollführt eine kreisförmige Bewegung, wobei in der Bewegungsbahn wenigstens ein Bauraum 1 mit dem Träger 2 und mindestens ein Vorratsraum 7 angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform kann der Bauraum 1 auch in der Mitte der Einrichtung angeordnet sein, wobei mehrere Ringrakel 5 drehbar um diesen Bauraum 1 angeordnet sind. Der Bauraum 1 befindet sich dabei im Drehbereich aller Ringrakel 5. In weiteren Ausführungsformen können an einer Drehachse 12 auch eine oder mehrere Ringrakel 5 und eine transparente Scheibe 11 als Schutz für ein entspiegeltes Laserstrahleinkoppelfenster befestigt sein. Die Scheibe 11 ist ein Schutzglas. Die 3 zeigt prinzipiell zwei Ringrakel 5 und eine Scheibe 11 an einer Drehachse 12. Mit der wenigstens einen Ringrakel 5 werden die Partikel 4 als Pulver als Schicht zum und in dem Bauraum 1 transportiert.
  • In einer Ausführungsform des Ausführungsbeispiels besteht der Träger 2 aus einem hartmagnetischen Magnetwerkstoff aus ferromagnetischem Material und ist ein Permanentmagnet. Die Ringrakel 5 besitzt einen Kolben 6, der gleichfalls aus einem hartmagnetischen Magnetwerkstoff als Permanentmagnet ausgebildet ist (Darstellung in der 1).
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Innenraum einer mit einer Stromquelle verbundenen Spule 10 als Elektromagnet als eine ein Magnetfeld ausbildenden Einrichtung gleichzeitig der Bauraum 1 (Darstellung in der 2). Zwischen dem Innenraum und der Spule 10 ist vorteilhafterweise eine den Bauraum 1 begrenzende Wand angeordnet, so dass eine ebene glatte Innenwandung vorhanden ist. Die Stromquelle ist eine Quelle für Wechselstrom oder Gleichstrom oder pulsierendem Gleichstrom oder asymmetrischen Wechselstrom. Der Träger 2 kann dabei in einer weiteren Ausführung aus ferromagnetischem Material und gleichzeitig der Kern für diese Spule 10 sein, so dass die Feldstärke des Magnetfeldes wesentlich erhöht wird.
  • Die ein Magnetfeld aufweisende oder die ein Magnetfeld ausbildende Einrichtung kann sich in einer weiteren Ausführung auch unter dem Träger 2 befinden. Weiterhin kann der Kolben 6 auch ein Bestandteil der Ringrakel 5 sein, wobei die Innenwandung der Ringrakel 5 vorteilhafterweise gleichzeitig eine Führung für den Kolben 6 ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform können sich Partikel 4 aus einem ferromagnetischen Material im Pulver befinden oder das Pulver besteht nur aus Partikeln 4 aus einem ferromagnetischen Material.
  • Sowohl der Träger 2 als auch der Boden 8 des Vorratsraums 7 sind über jeweils einen Antrieb gegenüber der Ringrakel 5 bewegbar.
  • Der Laser 9 ist so angeordnet, dass die Laserstrahlen über einen Scanner und ein Einkoppelfenster in die Einrichtung mit dem Bauraum 1 und dem Vorratsraum 7 auf den Träger 2 gelangen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Ausführungsbeispiels ist eine Heizeinrichtung zum Aufwärmen von Schichten aus Partikeln 4 ein Bestandteil des Trägers 2 oder der Träger 2 oder an einem den Bauraum 1 bildenden Gegenstand oder als Strahler über dem Bauraum 1 angeordnet. Insbesondere die gleichzeitige Verwendung einer Heizung im Träger 2 und einer auf die Oberfläche der Partikel 4 wirkende Strahlungsheizung z.B. in Form einer leistungsstarken Halogenbeleuchtung führen zu einem gleichmäßigen Durchwärmen der Schichten aus den Partikeln 4, und besonders der gesinterten Schichten, dass heißt des Mikrokörpers 3, so dass Spannungen im Mikrokörper 3 abgebaut werden sowie die Einkopplung der Laserstrahlung in transparente Materialien erhöht werden können.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Mikrokörpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Mikrokörper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei entweder nicht modulierte oder modulierte Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ein Magnetfeld ausbildende und/oder wenigstens eine ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung ein Bestandteil des Bauraumes (1) und/oder am Bauraum (1) angeordnet ist, so dass das Magnetfeld mindestens in den Bauraum (1) wirkt, und dass ein auf die Partikeloberfläche im Bauraum (1) platzierbarer Kolben (6) oder Stempel und/oder ein als Kolben (6) oder Stempel ausgebildeter Teil der Transportvorrichtung und/oder Partikel aus einem para- oder ferromagnetischen Material bestehen.
  2. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Magnetfeld ausbildende und/oder eine ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung ein Bestandteil des Trägers (2) und/oder der Träger (2) und/oder um den Träger (2) und/oder um den Bauraum (1) und/oder gegenüber dem Bauraum (1) unter dem Träger (2) angeordnet ist, so dass das Magnetfeld mindestens in den Bauraum (1) wirkt.
  3. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet als ein Magnetfeld aufweisende Einrichtung und/oder ein Elektromagnet als ein Magnetfeld ausbildende Einrichtung ein Bestandteil des Bauraumes (1) oder am Bauraum (1) angeordnet ist, so dass das Magnetfeld mindestens in den Bauraum (1) wirkt.
  4. Vorrichtung nach Schutzanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet einen feldverstärkenden Kern besitzt oder dass der Träger (2) ein feldverstärkender Kern ist.
  5. Vorrichtung nach Schutzanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet mit einer Quelle für Wechselstrom oder Gleichstrom oder pulsierendem Gleichstrom oder asymmetrischen Wechselstrom zusammengeschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Transportvorrichtungen mit einem Antrieb so gekoppelt sind, dass diese nacheinander über den Bauraum (1) geführt werden.
  7. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportvorrichtung wenigstens eine Ringrakel (5) mit einer in sich geschlossenen Klinge ist, dass die Ringrakel (5) über mindestens ein Konstruktionselement wenigstens in einer Ebene horizontal parallel zum Träger (2) entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb gekoppelt ist oder in sowohl horizontaler als auch vertikaler Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist, so dass die Ringrakel (5) wenigstens entweder über sowohl dem Vorratsraum (7) als auch dem Bauraum (1) oder über sowohl eine freie Oberfläche neben dem Bauraum (1) als auch dem Bauraum (1) schwenk- oder bewegbar ist, wobei schichtweise Partikel (4) entweder aus dem Vorratsraum (7) oder der Ringrakel (5) zum Träger (2) transportiert und auf diesen aufgebracht werden.
  8. Vorrichtung nach Schutzanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrakel (5) an entweder ein ebenes Drehgelenkgetriebe oder eine sowohl verfahrbare als auch in ihrer Länge veränderbare Einrichtung gekoppelt ist.
  9. Vorrichtung nach Schutzanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrakel (5) mit einem Kolben (6) oder einem Stempel so versehen ist, dass der von der Ringrakel (5) horizontal umschlossene und geführte Kolben (6) oder Stempel vertikal gegen die Oberfläche der Partikelschicht im Bauraum (1) bewegbar ist, dass der Kolben (6) oder der Stempel aus einem para- oder ferromagnetischen Material besteht und dass der Kolben (6) oder der Stempel mit einer ultraschallerzeugenden Einrichtung gekoppelt ist.
  10. Vorrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schutzeinrichtung für ein Laserstrahleinkoppelfenster über mindestens eine Vorrichtung wenigstens in einer Ebene horizontal parallel zum Träger (2) entweder sowohl drehbar gelagert als auch mit einem Antrieb / dem Antrieb der Ringrakel (5) gekoppelt ist oder sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung über gekoppelte Antriebe bewegbar ist, so dass die Schutzeinrichtung zwischen dem Bauraum (1) und einem Laserstrahleinkoppelfenster schwenk- und/oder bewegbar ist.
  11. Vorrichtung nach Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung ein flexibler, transparenter und bandförmiger Körper oder eine transparente Scheibe (11) ist, der oder die zwischen dem Bauraum (1) und dem Einkoppelfenster angeordnet ist und mit einem Antrieb gekoppelt ist.
  12. Vorrichtung nach Schutzanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das eine durch einen oder den Laserstrahl so beaufschlagbare transparente Scheibe (11) ist, dass während der Bearbeitung ausbildender Beschlag auf der transparenten Scheibe (11) entfernt wird.
  13. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) über einen Antrieb oder sowohl der Träger (2) und der Boden (8) des Vorratsraums (7) jeweils über einen Antrieb vertikal bewegbar angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung zum Aufwärmen von Schichten aus Partikeln (4) ein Bestandteil des Trägers (2) oder der Träger (2) oder an einem den Bauraum (1) bildenden Gegenstand oder als Strahler über dem Bauraum (1) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein externer akustooptischer Modulator zur Laserstrahlsteuerung des Lasers (9) im gepulsten Betrieb oder im cw-Betrieb in Strahlrichtung nach dem Laser (9) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Strahlengang des Lasers (9) mindestens ein Strahlteiler oder ein Strahlumschalter befindet.
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