DE202009012628U1

DE202009012628U1 - Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes

Info

Publication number: DE202009012628U1
Application number: DE202009012628U
Authority: DE
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2019-09-18

Abstract

Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (6) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines verfestigbaren Materials (7) an Stellen, die dem Objekt (6) entsprechen, mit:
einem Träger (4), der eine Baufläche (5) zum Aufbauen des herzustellenden Objektes (6) definiert;
einer Auftragevorrichtung (12) zum Auftragen einer Schicht des verfestigbaren Materials auf die Baufläche (5) des Trägers (4) oder auf eine zuvor aufgetragene Schicht;
einer Verfestigungseinrichtung (14) zum Verfestigen der aufgetragenen Schichten des Materials an den Stellen, die dem Objekt (6) entsprechen; und
mindestens einem länglichen Heizstrahler (81) zum Erwärmen der aufgetragenen Schicht des Materials,
gekennzeichnet durch
eine Abschottungsvorrichtung (82; 82'; 82''; 82'''), die zwischen dem länglichen Heizstrahler (81) und der Schicht des aufgetragenen Materials angeordnet ist und eine Wärmeabstrahlung des Heizstrahlers (81) zur Schicht des aufgetragenen Materials zumindest teilweise abschottet, damit die Schicht des aufgetragenen Materials homogen erwärmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts.
Eine bekannte Vorrichtung ist aus der WO 92/08566 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines verfestigbaren Materials an Stellen, die dem Objekt entsprechen. Die Vorrichtung hat einen Träger, der eine Baufläche zum Aufbauen des herzustellenden Objektes definiert; eine Auftragevorrichtung zum Auftragen von Schichten des verfestigbaren Materials auf die Baufläche des Trägers oder eine zuvor aufgetragene Schicht; eine Verfestigungseinrichtung zum Verfestigen der Schichten des Materials an den Stellen, die dem Objekt entsprechen; und einen Heizstrahler zum Erwärmen des aufgetragenen Materials.
Durch den Heizstrahler wird das aufgetragene Material erwärmt, jedoch wird dabei die Mitte der Baufläche stärker erwärmt als die Ränder und Ecken der Baufläche. Dadurch können im ungünstigen Fall innerhalb des Baufelds Bereiche unterschiedlicher Temperatur, so genannte Hotspots, entstehen.
Andere Vorrichtungen zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts verwenden längliche Heizstrahler. Der Heizstrahler hat an seiner der Baufläche abgewandten Rückseite einen Reflektor, der eine gerichtete Abstrahlcharakteristik bereitstellt. Der Abstand zwischen dem Heizstrahler und der Baufläche bestimmt die Homogenität des Energieeintrags in die Baufläche. Je größer der Abstand ist, umso gleichmäßiger ist der Energieeintrag. Jedoch kann der Heizstrahler aufgrund der Bauart der Vorrichtung üblicherweise nicht beliebig weit von der Baufläche entfernt sein. Dadurch ist der Energieeintrag in der Nähe des Heizstrahlers größer und sorgt für eine lokale Temperaturerhöhung. Zur Vermeidung der lokalen Temperaturerhöhung kann die Heizleistung des Heizstrahlers verringert werden, wodurch die Mitte der Baufläche auch zu kalt werden kann.
DE 195 16 972 A1 schlägt vor, einen Heizstrahler zu verwenden, der an seinen Endbereichen mehr Heizwiderstände als im Mittenbereich aufweist. Dadurch ist die Wärmeabstrahlung im Mittenbereich des Heizstrahlers geringer als an seinen Endbereichen, so dass der Hot-Spot weniger ausgeprägt ist. Allerdings kann der Mittenbereich der Baufläche verglichen mit den übrigen Bereichen der Baufläche auch zu kalt werden, was eine weitere Anpassung des Heizstrahlers erfordert.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts vorzusehen, die eine homogene Erwärmung der Schichten des aufgetragenen Materials ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Baukammer einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Abschottungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Abschottungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
5 eine Abschottungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung hat einen Behälter 1, der durch in Umfangsrichtung geschlossene Seitenwände 2 mit rechteckigem oder quadratischem Umriss gebildet wird. Am oberen Rand 3 der Seitenwände 2 bzw. des Behälters 1 ist eine Arbeitsebene 30 definiert. In dem Behälter 1 ist ein Träger 4 mit einer im Wesentlichen ebenen und parallel zu dem oberen Rand 3 ausgerichteten Baufläche 5 zum Aufbauen und Tragen eines zu bildenden Objektes 6 angeordnet. Die Form der Baufläche 5 entspricht im Wesentlichen der Form der Arbeitsebene 30. Auf der Baufläche 5 des Trägers 4 befindet sich das Objekt 6, welches durch viele sich parallel zu der Baufläche 5 erstreckende Schichten eines verfestigbaren, pulverförmigen Aufbaumateriales 7 in der später beschriebenen Weise aufgebaut wird. Der Außenumfang des Trägers 4 ist geringfügig kleiner als der Innenumfang der Seitenwände 2. Zwischen dem Träger 4 und den Seitenwänden 2 ist eine am Umfang des Trägers 4 umlaufende Dichtung (nicht gezeigt) vorgesehen. Ferner ist der Träger 4 über eine Höheneinstellvorrichtung 9 in vertikaler Richtung, d. h. parallel zu der Seitenwand 2 des Behälters 1 verschiebbar. Damit kann die Position des Trägers 4 relativ zu der Arbeitsebene 30 eingestellt werden.
Seitlich an dem Behälter 1 ist ein an seiner Oberseite offener Vorratsbehälter 10 mit einer Seitenwand 100 für das Aufbaumaterial 7 vorgesehen. Eine Oberkante 11 des Vorratsbehälters 10 liegt bündig an dem oberen Rand 3 des Behälters 1 an. Der Vorratsbehälters 10 ist mit dem pulverförmigen Aufbaumaterial 7 etwas über die Oberkante 11 gefüllt. Um dies zu gewährleisten, ist ein in der 1 nicht dargestellter Stempel bzw. ein verschiebbarer Boden ähnlich dem Träger 4 vorgesehen, der in dem Vorratsbehälter 10 in vertikaler Richtung verschiebbar ist.
Oberhalb des Behälters 1 bzw. der Arbeitsebene 30 ist ein Beschichter 12, dessen Unterkante in der Arbeitsebene 30 liegt, zum Aufbringen des Aufbaumaterials 7 auf die Baufläche 5 des Trägers 4 bzw. auf eine zuvor gebildete Schicht des zu bildenden Objektes 6 angeordnet. Der Beschichter 12 ist von einer ersten Position über dem Vorratsbehälter 10 quer über den Behälter 1 bis zu einer dem Vorratsbehälter 10 gegenüberliegenden zweiten Position parallel zu dem oberen Rand 3 des Behälters 1 und wieder zurück mittels einer Verschiebevorrichtung 13 verschiebbar.
Oberhalb des Behälters 1 bzw. der Arbeitsebene 30 ist eine Vorrichtung 14 zum Verfestigen des in der Arbeitsebene 30 aufgetragenen Aufbaumaterials 7 vorgesehen. Die Vorrichtung 14 weist eine Strahlungsquelle in Form eines Lasers auf, der einen gebündelten Lichtstrahl 15 erzeugt. Etwa mittig oberhalb des Behälters 1 ist ein Umlenkspiegel 16 angeordnet, der kardanisch aufgehängt ist und von einer schematisch angedeuteten Schwenkvorrichtung 17 so geschwenkt werden kann, dass der auf den Spiegel 16 gerichtete Lichtstrahl 15 als reflektierter Lichtstrahl 18 im wesentlichen an jeder Stelle der Arbeitsebene 30 positioniert werden kann.
Ferner ist oberhalb des Behälters 1 bzw. der Arbeitsebene 30 ein in der 1 nur schematisch dargestellter, länglicher Heizstrahler 81 in einem vorbestimmten Abstand z (siehe 2) von der Arbeitsebene 30 angeordnet. Der Heizstrahler 81 dient zum Aufheizen der mit dem Beschichter 12 aufgetragenen Pulverschicht auf eine erforderliche Vortemperatur, die bis wenige °C unterhalb der Sintertemperatur des pulverförmigen Aufbaumaterials 7 reichen kann.
Die Position des Heizstrahlers 81 wird mit einer Kalibrierung festgelegt. Die Höhe z des Heizstrahlers 81 über der Arbeitsebene 30 und der Winkel des Heizstrahlers 81 zur Arbeitsebene 30 wird dabei manuell eingestellt. Der Abstand z der Strahler 81 zu der Pulverschicht beträgt etwa 220 Millimeter, dieser Abstand kann jedoch über eine Höheneinstellvorrichtung in Anpassung an die Randbedingungen variiert werden, so dass in Abhängigkeit von dem eingestellten Heizstrom eine vorbestimmte Temperatur auf der Oberseite der aufgetragenen Pulverschicht erhalten wird.
Die Beheizung einer aufgebrachten Pulverschicht erfolgt über mindestens zwei, besser jedoch vier längliche Heizstrahler 81, die, wie es in der 2 gezeigt ist, in Anpassung an die Form der Baufläche 5 und somit an die Form der Arbeitsebene 30 vorzugsweise in Form eines Rechtecks oder eines Quadrates parallel zur Arbeitsebene 30 angeordnet sind. Die Heizstrahler 81 sind im Wesentlichen parallel zu den Kanten der Arbeitsebene 30 bzw. Baufläche 5 des Trägers 4 angeordnet. Wenn die Baufläche 5 rechteckig ist, sind demnach vier Heizstrahler 81 in einem vorbestimmten Abstand parallel zu den Kanten der Baufläche 5 vorgesehen, um die Baufläche 5 gleichmäßig zu bestrahlen. Vorzugsweise ist eine wirksame Länge des Heizstrahlers 81 kürzer als eine Länge der entsprechenden Kante der Baufläche 5.
Als Heizstrahler 81 werden bevorzugt Infrarotstrahler oder Quarzstrahler verwendet.
Der Heizstrahler 81 ist mit einer Regeleinrichtung 84 zum Regeln der Heizleistung des Heizstrahlers 81 verbunden. Die Regeleinrichtung 84 umfasst einen Sensor 90 in Form eines berührungslos messenden Temperaturfühlers wie zum Beispiel ein Pyrometer, der an einer vorgegebenen Stelle über der Arbeitsebene 30 angebracht ist. Zum Regeln der Heizleistung weist die Regelung 84 zum Beispiel einen Industrieregler in Form eines PID-Reglers bzw. eines PI-Reglers auf.
Abwandlungen der beschriebenen Konfigurationen sind möglich. Es können auch mehr oder weniger als vier Heizstrahler 81 verwendet werden. Die Anzahl und die Anordnung der Heizstrahler 81 richten sich nach der Geometrie der Baufläche 5 bzw. sie können auch in Abhängigkeit von der Größe des herzustellenden Objektes gewählt werden. Auch kann ein einzelner Heizstrahler 81 viele separate Heizelemente aufweisen.
Zwischen dem länglichen Heizstrahler 81 und dem aufgetragenen Material 7, d. h. zwischen dem länglichen Heizstrahler 81 und der Arbeitsebene 30 ist eine Abschottungsvorrichtung 82 angeordnet, die eine Wärmeabstrahlung des Heizstrahlers 81 zum aufgetragenen Material 7 zumindest teilweise abschottet, damit das aufgetragene Material 7 homogen erwärmt wird. Der Winkel zwischen dem in der 1 dargestellten Querschnitt der Abschottungsvorrichtung 82 und der Arbeitsebene 30 kann einstellbar sein. Die Abschottungsvorrichtung 82 und der Heizstrahler 81 können relativ zueinander bewegbar sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Abschottungsvorrichtung ist in der 3 gezeigt, wobei die Abschottungsvorrichtung als Lochblech 82' ausgeführt ist. Das Lochblech hat mehrere Löcher 83, wobei die Anordnungsdichte der Löcher 83 bzw. der Flächeninhalt der Löcher 83 zu den Enden des Heizstrahlers 81 hin zunimmt. Dadurch wird vom Mittenbereich des Heizstrahlers 81 weniger Wärmeenergie zu dem aufgetragenen Material 7 übertragen.
Die 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Abschottungsvorrichtung, die in diesem Fall als variable Blende 82'' ausgeführt ist. Die variable Blende 82'' kann aus einem Blech hergestellt sein. Die variable Blende 82'' hat eine Form, die im Mittenbereich des Heizstrahlers 81 mehr Wärme abschotten kann als in den Endbereichen des Heizstrahlers 81. Zum Beispiel kann die variable Blende 82'' eine konvexe Form wie zum Beispiel eine V-Form haben, wie es im Beispiel der 4 gezeigt ist. Die variable Blende 82'' wird senkrecht zur Längsrichtung des Heizstrahlers 81 bewegt, so dass die Abschottung der Wärmeabstrahlung vom Heizstrahler 81 zu dem aufgetragenen Material 7 variabel erfolgt. Auch in diesem Fall ist die Abschottungsvorrichtung 82'' so ausgebildet, dass die abgestrahlten Wärmeenergiemenge in Endbereichen des Heizstrahlers 81 größer ist als in einem Mittenbereich des Heizstrahlers 81.
Alternativ oder zusätzlich zur Regeleinrichtung 84 des Heizstrahlers 81 kann eine zweite Regeleinrichtung (nicht gezeigt) für die variable Blende 82'' vorgesehen sein. Die zweite Regeleinrichtung ist ebenfalls mit einem Sensor 90 in Form eines berührungslos messenden Temperaturfühlers wie zum Beispiel ein Pyrometer verbunden, der an einer vorgegebenen Stelle über der Arbeitsebene 30 angebracht ist. Zum Regeln der variablen Blende 82'' weist die Regelung zum Beispiel einen Industrieregler in Form eines PID-Reglers bzw. eines PI-Reglers auf.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abschottungsvorrichtung ist schematisch in der 5 gezeigt. Diese Abschottungsvorrichtung 82''' hat die Gestalt eines Kamms, der vorzugsweise aus einem Blechstreifen ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die kammartig ausgebildete Abschottungsvorrichtung 82''' kürzer als der Heizstrahler 81 und an der Mitte des Heizstrahlers 81 positioniert. Die kammartig ausgebildete Abschottungsvorrichtung 82''' hat eine Mehrzahl Stege mit einer Stegbreite d1 und einer Steglänge l. Zwischen den Stegen ist jeweils ein Spalt mit einer Spaltbreite d2. Durch Einstellen der Steglänge l, der Stegbreite d1 und der Spaltbreite d2 kann eine gewünschte Abschottungswirkung erreicht werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 5 sind die Steglänge l, die Stegbreite d1 und die Spaltbreite d2 jeweils konstant bei der Abschottungsvorrichtung 82'''. In einer nicht gezeigten Abwandlung kann die kammartig ausgebildete Abschottungsvorrichtung variable Steglängen l, Stegbreiten d1 und/oder Spaltbreiten d2 haben. Vorzugsweise ist dabei die Abschottungswirkung in der Mitte der kammartig ausgebildeten Abschottungsvorrichtung größer als in den Endbereichen.
Die Abschottungsvorrichtung 82''' kann ortsfest relativ zu dem Heizstrahler 81 angeordnet sein. Alternativ kann die Abschottungsvorrichtung 82''' ähnlich wie die Abschottungsvorrichtung 82'' in der 4 senkrecht zur Längsrichtung des Heizstrahlers 81 bewegt werden, so dass die Abschottungsvorrichtung 82''' als variable Blende dient. Hierzu kann ebenfalls eine zweite Regeleinrichtung (nicht gezeigt) für die Bewegung der Abschottungsvorrichtung 82''' vorgesehen sein.
Die Höheneinstellvorrichtung 9, die Verschiebevorrichtung 13, die Schwenkvorrichtung 17 und ggf. die variable Blende 82'', 82''' sind mit einer gemeinsamen Steuervorrichtung 50 zur zentralen und koordinierten Steuerung dieser Vorrichtungen verbunden. Die Steuervorrichtung 50 ist mit einem Computer verbunden. Bei der Herstellung eines dreidimensionalen Objektes werden zunächst in einem mit der Steuerung 50 gekoppelten Computer mit einem Konstruktionsprogramm Daten über die Form des Objektes 6 erstellt. Diese Daten werden für die Herstellung des Objektes 6 so aufbereitet, dass das Objekt in viele horizontale, im Vergleich zu Objektdimension dünne Schichten mit einer Dicke von beispielsweise 0,1 bis 1 mm zerlegt wird und die Formdaten für diese Schicht bereitgestellt werden.
Dann werden für jede Schicht die folgenden Schritte durchgeführt.
Der Träger 4 wird mittels der Höheneinstellvorrichtung 9 so in dem Behälter 1 positioniert, dass bei der ersten Schicht seine Baufläche 5 bzw. beim Vorhandensein bereits verfestigter Schichten die Oberseite der zuletzt verfestigten Schicht um eine gewünschte Schichtdicke unterhalb des Randes 3 des Behälters 1 liegt. Dann wird eine Schicht des Materials 7 mit dem Beschichter 12 von dem Vorratsbehälter 10 auf die Baufläche 5 des Trägers 4 bzw. auf eine zuvor gebildete Schicht aufgebracht. Dieses neu aufgebrachte Pulver ist kaltes Pulver aus dem Vorratsbehälter 10. Die neue Pulverschicht muss sehr schnell erwärmt werden, damit die darunter liegende Schicht nicht so stark abkühlt. Da die von dem Heizstrahler 81 abgegebene Strahlungswärme die neue Pulverschicht nur an der Oberfläche erwärmt, dauert es eine bestimmte Zeit, bis die gesamte Pulverschicht durch Wärmetransport innerhalb der Schicht auf die gewünschte Temperatur gebracht ist. Zu diesem Zweck ist die Regelung der Heizleistung der Heizstrahler 81 und/oder die Regelung der variablen Blende 82''; 82''' vorgesehen. Bei der Regelstrecke handelt es sich um ein so genanntes PT1-Glied, wobei ein vorgegebener Temperatursprung P mit einer Zeitverzögerung T1 erreicht wird. Die Regelung des Heizstrahlers 81 und/oder der variablen Blende 82''; 82''' erfolgt über einen PID-Regler. Dabei werden mit Hilfe des Übertragungsverhaltens die Regelparameter in bekannter Weise festgelegt.
Bei der Erwärmung einer Pulverschicht tritt die höchste Beanspruchung der Regelung bei einer kurzen Zykluszeit auf. Dies ist Fall, wenn zum Beispiel ein kleines Werkstück gebaut wird. Einen weiteren Einfluss hat die Belichtung einer Pulverschicht im Messfleck des Sensors. Sie führt zu einer großen Überschreitung der Soll-Temperatur. All dies wird durch die Regelung der Heizleistung des Heizstrahlers 81 und/oder der Wärmeabstrahlung durch die variable Blende 82''; 82''' abgefangen.
Wenn die gesamte neu aufgetragene Pulverschicht die zum Sintern erforderliche Vortemperatur erreicht hat, wird die Schwenkvorrichtung 17 entsprechend den Formdaten für die Schicht derart gesteuert, dass der abgelenkte Lichtstrahl 18 an den dem Querschnitt des Objektes 6 entsprechenden Stellen der Schicht auftrifft und dort das Aufbaumaterial 7 über eine weitere Temperaturerhöhung verfestigt bzw. sintert.
Anschließend wird der Träger 4 um eine Schichtdicke der nachfolgenden Schicht abgesenkt. Die beschriebenen Schritte werden so oft wiederholt, bis das Objekt 6 fertig gestellt ist. Anschließend wird der Träger 4 soweit aus dem Behälter 1 herausgefahren, bis das Objekt 6 entnommen werden kann.
Der besondere Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass durch die Anordnung der Heizstrahler 81 und der Abschottungsvorrichtungen 82; 82'; 82''; 82''' relativ zu dem Baufeld auch bei nicht kreisförmigem Baufeld eine noch homogenere Erwärmung der aufgetragenen Pulverschicht gewährleistet werden kann.
Ferner wird durch die beschriebe Regelung gewährleistet, dass sich die neu aufgetragene Pulverschicht zum Zeitpunkt der Verfestigung mit dem Laserstrahl stets auf der erforderlichen Vortemperatur gehalten ist. Da der Abstand und auch der Winkel der Heizstrahler 81 von bzw. zu der Arbeitsebene 30 variierbar ist, ist es möglich, abhängig von der eingestellten Heizleistung die Temperatur auf der Arbeitsebene 30 zu wählen. Außerdem sind die Heizstrahler 81 und die Abschottungsvorrichtungen 82; 82'; 82''; 82''' einfach in eine Lasersinteranlage mit quadratischer bzw. rechteckiger Arbeitsebene 30 einzubauen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere auf Lasersinterprozesse anwendbar, bei denen die Temperatur der obersten Pulverschicht im Bauraum durch die Heizstrahler 81 auf wenige °C unterhalb der Schmelztemperatur des Pulvermaterials vorerwärmt werden muss, wobei die Strahlung durch den Laserstrahl 18 einen zusätzlichen und notwendigen Energieeintrag zum Schmelzen des Pulvermaterials liefert. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von pulverförmigen Kunststoffmaterial der Fall.
Auch kunststoffummanteltes Metall bzw. Keramikpulver oder Formsand bestehend aus Quarzsand mit einem Überzug aus Kunstharz sowie Metallpulver oder Keramikpulver können verwendet werden.
Der Schutzumfang beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern er umfasst weitere Änderungen und Abwandlungen, sofern diese innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Umfangs fallen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur auf Lasersintern anwendbar, sondern auf alle pulverbasierten, generativen Verfahren, bei denen pro aufzutragender Schicht ein Werkstoff verwendet wird, welches durch die energiehaltige Strahlung verfestigt wird. Die energiehaltige Strahlung muss nicht unbedingt ein Laserstrahl sein, sondern kann zum Beispiel auch ein Elektronenstrahl sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 92/08566 [0002]
- DE 19516972 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (6) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines verfestigbaren Materials (7) an Stellen, die dem Objekt (6) entsprechen, mit: einem Träger (4), der eine Baufläche (5) zum Aufbauen des herzustellenden Objektes (6) definiert; einer Auftragevorrichtung (12) zum Auftragen einer Schicht des verfestigbaren Materials auf die Baufläche (5) des Trägers (4) oder auf eine zuvor aufgetragene Schicht; einer Verfestigungseinrichtung (14) zum Verfestigen der aufgetragenen Schichten des Materials an den Stellen, die dem Objekt (6) entsprechen; und mindestens einem länglichen Heizstrahler (81) zum Erwärmen der aufgetragenen Schicht des Materials, gekennzeichnet durch eine Abschottungsvorrichtung (82; 82'; 82''; 82'''), die zwischen dem länglichen Heizstrahler (81) und der Schicht des aufgetragenen Materials angeordnet ist und eine Wärmeabstrahlung des Heizstrahlers (81) zur Schicht des aufgetragenen Materials zumindest teilweise abschottet, damit die Schicht des aufgetragenen Materials homogen erwärmt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Abschottungsvorrichtung als Lochblech (82') oder kammartig (82''') ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Abschottungsvorrichtung eine variable Blende (82''; 82'') ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abschottungsvorrichtung (82; 82'; 82''; 82''') so ausgebildet ist, dass die zur aufgetragenen Schicht des Materials abgestrahlte Wärmeenergiemenge in Endbereichen des Heizstrahlers (81) größer ist als in einem Mittenbereich des Heizstrahlers (81).
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei viele Heizstrahler (81) vorgesehen sind, die im Wesentlichen parallel zu Kanten der Baufläche (5) des Trägers (4) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Baufläche (5) rechteckig ist und vier Heizstrahler (81) in einem vorbestimmten Abstand parallel zu Kanten der Baufläche (5) vorgesehen sind, um die Baufläche (5) gleichmäßig zu bestrahlen.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine wirksame Länge des Heizstrahlers (81) kürzer ist als eine Länge der entsprechenden Kante der Baufläche (5).
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Abstand des Heizstrahlers (81) von der Baufläche und/oder ein Winkel des Heizstrahlers (81) relativ zu der Baufläche (5) einstellbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Heizstrahler (81) einen Heizwiderstand (87) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Heizstrahler (81) als Infrarotstrahler oder Quarzstrahler ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Sensor (90) zum Messen der Temperatur des aufgetragenen Materials und einer Regeleinrichtung (84) zum Regeln des Heizstrahlers (81) und/oder der Abschottungsvorrichtung (82; 82''; 82''').
Vorrichtung gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei der Sensor (90) ein berührungslos messender Temperaturfühler ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Regelung (84) eine PID-Regelung oder PI-Regelung ist.